JP2008534853A - 多気筒２サイクルラジアルエンジン - Google Patents

Abstract

０．３０〜１．２０立方インチメートルの大きさの容積を備えた模型、特に模型飛行機用途向けに使うことを特に意図した多気筒２サイクルラジアルエンジン。該エンジン（図１）は、円筒形本体１を含み、該本体１の外周上には放射状に配置されたシリンダ２があり、該シリンダ内部では、円筒形本体１を貫通している同数のクランクシャフト８ａと、本体１の内部にある中央軸３の歯車３ａとかみ合っている該クランクシャフト８ａの歯車８ｂとの構成物にコンロッド６によって連結されているピストン２ａが動き、該エンジン１は、エンジンのクランケースを含み、かつ任意の圧縮が達成されるような方法で構築されている。本発明の特徴は、均一配分装置によるすべてのシリンダ内における可燃混合気の均一配分および同時点火であり、該均一配分装置は、本発明の１つの応用例によれば、エンジンのバックプレート上の燃料吸入通路１３ａと該バックプレートにはめ込まれているリード保持板４１との間で２サイクル動作のために往復運動するリード弁４０を含む。

Description

本発明は、放射状構造に配置されたシリンダを備えた２サイクル、多気筒内燃エンジンに関する。とりわけ、該構造は、縮尺模型（模型飛行機）に使うのに適した２サイクルエンジンである。

たとえば、模型飛行機の分野のような縮尺模型エンジンの分野においては、異なる型およびシリンダ構成のさまざまな内燃エンジンが公知である。２サイクルエンジンが、４サイクルと同様に使われている。４サイクルエンジンと比べて２サイクルエンジンは、単純構造、軽量、および高性能であり、４サイクルエンジンは、非常に重く、費用のかかる保守が必要な多くの部品を備え、また模型によって表わされる時代に使われたエンジンの様式および外観とまったく類似点がないので、模型愛好家の間では２サイクルエンジンを使うのが好評な習慣となっている。それにもかかわらず、今日まで、多気筒構造の２サイクルエンジンは、満足な性能を示していない。２サイクル多気筒エンジンの上首尾の利用を妨げている主要な問題は、クランクケース内で必要な圧縮達成に関連がある。

したがって、本発明の目的は、可燃混合気の均一配分ならびにエンジンの全シリンダ内の同時かつ均一点火を確実にすると思われる混合気吸入装置およびクランクケースの組合せによって、既存技術の欠点を緩和することである。

本発明の第２の目的は、非常に小さい容量から始め、特に０．３０〜１．２０立方インチメートルの大きさの縮尺模型エンジンに特に照準を当てて、さまざまなサイズ（立方センチメートル）およびさまざまなシリンダ数（４、５、６など）を備えた型で、古い時代のエンジンを見事に模擬するために、放射状構造にシリンダおよびピストンを実装することである。

本発明は、添付の図面を参照すれば、技術分野の当業者には理解されるであろう。

図面に暗示的に表わされた多気筒２サイクルラジアルエンジンは、シリンダおよびそれらの付属品を装着するために適切に形成されたソケットを放射形対称に支えている円筒形本体１の外周部上にあるシリンダ２の放射状構造を特徴とする。

図１または２に模型飛行機用途として特に描かれたとおり、多気筒２サイクルラジアルエンジンは、燃料／空気混合気をシリンダ２に供給するための穴３６を備えた本体１上の放射状ブロック４上に支持されている暗示的な５つのシリンダ２を備えた円筒状の主本体１を含む。シリンダ２は、エンジンの中央プロペラ軸３に対して垂直な平面上に配置されている。放射形対称配置が保たれている限り、シリンダの数は、変更可能である。各シリンダ２に対しては、ねじ１４によってシリンダ２に連結されている点火器５およびシリンダ２の内部で往復運動するピストン２ａに連結しているコンロッドがある。本体１上のブロック４は、採用されたシリンダ２次第で正方形または他の形状のものであってよい。本体１のどちらかの側には、ローラベアリング７を通ってクランクシャフト８ａが回転するローラベアリング７を収容できる特別な溝がある一方、各クランクシャフトは、シリンダ２に対応する各コンロッド６の脚６ａに連結されている。

中央プロペラ軸３は、歯車３ａを備え、該プロペラ軸３は、円筒形本体１の内部に挿入されており、該円筒形本体内部において、該歯車３ａは、クランクシャフト８ａの遊星歯車８ｂと係合している。本体１は、ローラベアリングソケット１０付きのフロント（エンジンを模型飛行機用途に採用したとき、飛行機の推進方向の）カバー９およびバックプレート１３で覆われており、該バックプレートによって、混合気吸入装置は、クランクケース、すなわち、円筒形本体１の内部に連結されており、該本体内部においては、クランクシャフト８ａの遊星歯車８ｂが中央プロペラ軸３の歯車３ａに連結されている。バックプレート１３の外側表面上には、空気吸入ファンネル１７および環状排気消音器１８を組み合わせたキャブレータ１６を含む混合気吸入装置も連結されている。中央プロペラ軸３のローラベアリング１０用の適切なソケット、ハブ１１、およびプロペラのカバー１２を支えているフロントカバー９は、カバー９上にある穴の外周配列の中を通って行き、本体１の外周上の対応する穴３９ａに入るねじ２０ａの配列によって本体１の前面に連結されている。他の側においては、バックプレート１３が、排気管１８上の穴１８ａの外周配列、バックプレート１３上にある穴４６の外周配列の中を通って行き、本体１の外周上の対応する穴３９ｂに入るねじ２０ｂの配列によって本体１に連結されている。全組立済みエンジンは、模型飛行機用途の場合、取り付け台座１９を使って飛行機の胴体に固定される。

バックプレート１３は、燃料／空気混合気を通すための通路構造１３ａおよび開口部１３ａの周囲に沿って、エンジンのクランクシャフト８ａおよびシリンダ２の数と同数の遊星状に連続した同一円形構造３１の配列を有する。開口部１３ａの周りの遊星状に連続する同一円形構造３１の外周配列は、ひなぎく形状をしているのが特徴である。円筒形本体１は、バックプレート１３のひなぎく構造に対してそれぞれの外周部を形成している遊星状に連続した同一円形構造３１’を用いてバックプレート１３を収容できるソケットをそれぞれ支えており、さらに通路構造、すなわち、一方では中央軸３を通すための中央通路３４および他方では対応するクランクシャフト８ａを通すための遊星状に連続した同一通路３２の配列を含むエンジンクランクシャフトが、該円筒形本体１の内部に形成されている。中央軸３を通すための中央通路３４と対応するクランクシャフト８ａを通すための遊星状に連続する同一通路３２との間の間隙は、堅固な壁３３で作られており、それによって、任意の制御可能な圧縮がクランクケースの内部で達成される。

中央通路３４を横切って、遊星状に連続する同一通路３２内にクランクシャフト８ａを挿入し、かつ中央軸３の歯車３ａの外周にクランクシャフト８ａの歯車８ｂをかみ合わせ、さらに本体１にバックプレートを連結した後、混合気を通すための前述の中央通路１３ａは、中央軸３を通すための中央通路３４の延長線に置かれる。

中央通路１３ａの内部の機能は、混合気の吸入および配分のための時間制御装置であり、該中央通路１３ａは、同一シリンダ２の数と同数の遊星配列の穴３５ａまたは３５ｂを含み、該遊星配列の穴によって、混合気は、円筒形本体１の外周部の周りにあるブロック４上の同一穴３６を経由してシリンダ２に供給される。

図１、３、３ａ、３ｂ、４ａ、および４ｂに示されるとおり、本発明の最初の好ましい応用例によれば、混合気は、中央通路１３ａの底部内の穴によって中央通路１３ａに供給され、さらにシリンダ２への混合気の吸気および均一配分のための前述の時間制御装置は、リード弁４０が中央通路１３ａを密閉するほどの大きさおよび形状のリード弁４０（図３）を含む。中央通路１３ａの周りの該取り付け部は、浅い空洞１３ａ’を形成し、該空洞１３ａ’には円形リード保持板がはめ込まれている。該保持板４１の外周部には、シリンダ２へ混合気を均一配分するための穴３５ａが備わっている。該保持板４１がバックプレート１３にはめ込まれている側において、保持板４１は、穴３５ａに対応する同数のリブ４２の配列を備えた浅い空洞を含み、該リブは、リード弁４０の外周に接しており、さらに弁が中央通路１３ａに接しかつその通路を密閉する閉位置（図４ａ）と、リード弁４０が保持板４１の方向に移動されて、中央通路１３ａを抜け出る混合気が、リブ４２の間の間隙によってリード弁４０の横方向へ供給され、穴３５ａを経由して出て行き、シリンダ２へ均一配分される開位置（図４ｂ）との間で往復運動することができる。本明細書において提案されたリード弁は、弁形状が材質不良の症状を受けやすい点をまったく示さず、かつ最小の慣性を示すように、平らな円形状を有しかつ弾力的である。

図２、８ａ、８ｂ、および８ｃに示されるとおり、本発明の第２の応用例によれば、混合気は、中央通路１３ａの外周上の穴によって中央通路１３ａに供給される。この場合、シリンダ２への混合気の吸気および均一配分のための時間制御装置は、円筒状チャンバー４３の外周の規定された円弧長のポート４４および少し増大された直径の台座４８を備え、さらに台座４５によって変わる円筒４７上に位置している同数の同一ポート３５ｂ’によって、エンジンの放射状に配置されたシリンダ２に対して混合気を均一配分するための穴３５ｂの配列が穿孔されている（中央軸３の延長部分に装着された）円筒状チャンバー４３を含む。円筒状チャンバーは、中央通路１３ａの内側にはめ込まれ、円筒状チャンバーは、中央通路を前述の台座４５と共に密閉しており、さらに円筒状チャンバー４３への混合気の流入と、穴３５ｂおよびポート３５ｂ’を経由して引き続いて起こるシリンダ２への均一配分とは、中央軸３の回転中に、円筒状チャンバー４３のポート開口部４４が中央通路１３ａの外周上にある穴と一致したとき、実行される。

本発明の全体的な固有の特徴は、図７ａおよび７ｂに詳細に示された各クランクシャフト８ａが中央軸３の歯車３ａとかみ合っている歯車８ｂ、およびクランクシャフト８ａがピン８ｃによって各コンロッド６の端環６ａに連結されている、歯車８ｂの表面をおおうピン８ｃ付き偏心表面体と共同で１つの一体型金属で作られているということである。各クランクシャフト８ａの終端部には、スリット８ｄがあり、該クランクシャフトは、円筒形本体１（図６ｂ）を貫通された後、該スリット８ｄの内側で安全止め具を用いてロックされている。

本発明のエンジンの動作サイクルは、下死点（ＢＤＣ）から上死点（ＴＤＣ）へのピストン２ａの移動を含み、そこでエンジンの本体１およびバックプレート１３によって密閉された内蔵型クランクケースチャンバー内に負圧が作り出される。図１のように弁４０を備えた応用例の場合、負圧によってリード弁４０が移動され、それによってリード弁はチャンバーの入口を解放し、混合気を中に入れる（図４ｂ）、これに対して、中央軸３の延長部分として燃料の配分用チャンバー４３を備えた応用例の場合、軸３の回転によって、チャンバー４３は、ポート４４が燃料吸入通路１３ａの横向きポートと一致する位置に達し、燃料が導入される。ピストン２ａの移動によって、混合気は、シリンダの上部へ供給され、該シリンダ上部において、混合気は、点火器５によって点火され、発生した膨張によって、ピストンは、反対方向へ、ＴＤＣからＢＤＣへ押される。移動中、ピストン２ａによってコンロッド６が引きずられ、その結果としてコンロッド６によってクランクシャフト８ａが回転され、さらにクランクシャフト８ａの歯車８ｂは、中央プロペラ軸３の歯車３ａとかみ合っているので、該プロペラ軸３は、反対方向に回転される。

上述の全サイクルは、エンジンの全シリンダによって、同時にかつ連続的に繰り返される。

上述の本発明のエンジンは、非常に小型化されている。該エンジンの動作方式（２サイクル）の結果として、該エンジンは、（４サイクルエンジンとそれぞれの性能を比べたとき）非常に少ない部品および可動部品しか有しておらず、従ってゼロ摩耗のために最短をもたらしている。したがって、該エンジンの保守の必要性は、実質上低減され、その低減による直接的な成果は、経済的使用である。単気筒２サイクルとそれぞれの大きさを比べたとき、本発明のエンジンは、軸から外側周囲までの最大径方向距離が可能な限り最小であり、従って各単気筒エンジンの最大距離より小さいのでさらにより優れている。

シリンダの放射状構成および可燃混合気の同時かつ均一点火のために、エンジンは、最小の振動を表わす。この最小振動は、共通の中心（プロペラ軸の中心）を備えた放射状に配置された力から作り出されたものに起因している。これらの力によって引き起こされた推力は、すべての力が同じ飛行機に作用するので、相互に打ち消し合い、結果的にほとんどゼロ合力をもたらす。それに加えて、エンジンの対称型設計によって、該エンジンには、右回りと左回りの両方に動作する能力が加えられている。

多気筒２サイクルエンジンの特徴は、その外観が古い時代のエンジンの外観と似ており、模型愛好家ユーザーに相当な美的利益を提供するという点である。

しかしながら、図をもって事例を説明したが、この説明は、そのような事例にのみ限定されることがないことは明白である。したがって、本発明の方法を含まないいかなる変形物も下記のクレームに記述された本発明の目的および意図に含まれるものと考えられる。

提案した多気筒２サイクルエンジンの第１の応用例を展開図で示す。混合気吸入は、リード弁によって制御される。 提案した多気筒２サイクルエンジンの別の応用例を展開図で示す。混合気吸入は、エンジンの中央軸の延長部分に取り付けられた円筒によって制御される。 エンジンおよびはめ込みリード保持板に対して適切に設計されたバックプレートを備えた図１の応用例に採用されているリード弁部品を示す。 リード弁構成に使われるリード保持板の片面の斜視図を示す。 リード弁構成に使われるリード保持板の他面の斜視図を示す。 閉止位置にあるリード吸入口構成の斜視断面図を示す。 開放位置にあるリード吸入口構成の斜視断面図を示す。 中央軸と放射状コンロッドおよびピストンとに連結されたクランクシャフトの斜視図を示す。 中央軸と放射状コンロッドおよびピストンとに連結されたクランクシャフトの平面図を示す。 クランクシャフト機構および連結されたピストンを備えたエンジン本体内部の斜視詳細図を示す。 クランクシャフト機構および連結されたピストンを備えていないエンジン本体内部の斜視詳細図を示す。 エンジン本体の前面から見た、クランクシャフト機構を備えたエンジン本体内部の斜視詳細図を示す。 伝達歯車と一体化された、本発明に使われている典型的なクランクシャフトの斜視図を示す。 伝達歯車と一体化された、本発明に使われている典型的なクランクシャフトの断面図を示す。 図２の別の応用例による一体型燃料配分チャンバーを備えた、エンジンの中央軸の斜視図を示す。 図２の別の応用例による一体型燃料配分チャンバーを備えた、エンジンの中央軸の斜視図を示す。 図２の別の応用例による一体型燃料配分チャンバーを備えたエンジンの中央軸の斜視図を示す。

Claims (5)

1. 円筒形本体（１）の外周上に、複数の同一シリンダ（２）を収容できる放射状に配置されたブロック（４）がある前記円筒形本体（１）であって、各シリンダ（２）が点火器（５）、およびピストン（２ａ）付きコンロッド（６）を備えた前記円筒形本体（１）と、前記シリンダ（２）と等しい数のクランクシャフト（８ａ）を備えたクランクシャフト構成物（８）であって、各クランクシャフト（８ａ）は、前記本体（１）のどちらか一方の側に取り付けられているローラベアリング機構（７）上に支持されつつ、前記クランクシャフト（８ａ）が前記円筒形本体（１）によって前記コンロッド（６）を介して垂直に通るように、ピストン（２ａ）のコンロッド（６）にそれぞれ連結されている前記クランクシャフト構成物（８）と、前記ローラベアリング機構（７）の中央穴（７ａ）および前記本体（１）の中央穴（１ａ）を貫通する中央軸（３）と、前記本体（１）の内部にあって、前記クランクシャフト（８ａ）の遊星歯車（８ｂ）とかみ合っている前記中央軸（３）の歯車（３ａ）、前記中央軸（３）用のローラベアリングソケット（１０）付きフロントカバー（９）およびバックプレート（１３）、空気吸入ファンネル（１７）と組み合わされたキャブレータ（１６）から可燃混合気が来るエンジンへの前記可燃混合気の吸入のための装置、および前記バックプレート（１３）に外部から取り付けられた環状排気消音器（１８）とを含む多気筒２サイクルラジアル内燃エンジンであって、
   前記バックプレート（１３）には、前記可燃混合気の通過用の中央通路（１３ａ）と、前記開口部（１３ａ）の外周の周りに前記エンジンのシリンダ（２）およびクランクシャフト（８ａ）の前記数と数の上で等しい遊星状に連続する同一円形形成物（３１）の配列とが形成されており、前記開口部（１３ａ）の前記外周の周りに遊星状に連続する同一円形形成物（３１）の前記配列がひなぎくの該形状を形成しており、
   該バックプレート（１３）の前記ひなぎく構成物に対するそれぞれの外周部を用いて前記バックプレート（１３）を収容することができるソケットを備えた前記円筒形本体（１）は、一方において前記中央軸（３）を通すための中央通路（３４）と、他方において前記対応するクランクシャフト（８ａ）を収容できる遊星状に連続する同一通路（３２）、および前記中央軸（３）を通すための該前記中央通路（３４）と前記同数のクランクシャフト（８ａ）を収容できる前記遊星状に連続する同一通路（３２）との間に該間隙を構築するための壁面（３３）との構造化された通路の配列と、連続する同一円形形成物（３１’）とを含み、それによって、前記遊星状に連続する同一通路（３２）を通って前記クランクシャフト（８ａ）を挿入し、前記中央通路（３４）を通って前記中央軸（３）を通し、前記中央軸（３）の前記歯車（３ａ）の前記外周に前記クランクシャフト（８ａ）の前記歯車（８ｂ）をかみ合わせ、さらに前記本体（１）に前記バックプレート（１３）を連結した後、前記可燃混合気を通すための前記中央通路（１３ａ）は、前記中央軸（３）の前記中央通路の該延長部分に位置しており、そこで前記中央通路（１３ａ）の内部では、前記円筒形本体の前記外周上に配置された同一穴（３６）によって前記シリンダ（２）へ供給される前記可燃混合気の該均一配分用の穴（３５ａ）または（３５ｂ）の該前記同一シリンダ（２）と同数の遊星配列を含む時間制御混合気吸入および配分装置が機能することを特徴とする多気筒２サイクルラジアル内燃エンジン。
2. 請求項１記載の多気筒２サイクルラジアル内燃エンジンであって、前記可燃混合気は、前記中央通路（１３ａ）の該底内の穴によって、該前記中央通路の中に供給され、さらに前記シリンダ（２）への前記混合気の吸入および均一配分のための前記時間制御装置は、リード弁（４０）が前記中央通路（１３ａ）を密閉するほどの形状および大きさのリード弁（４０）を含み、前記中央通路（１３ａ）の周りには、円形リード保持板（４１）を収容できる浅い間隙（１３ａ’）があり、前記円形リード保持板（４１）の外周上には、前記シリンダ（２）への前記混合気の均一配分用の前記穴（３５ａ）があり、前記バックプレート（１３）にぴったり合っている該側面においては、前記リード保持板（４１）は、該前記リード弁（４０）の該外周に接している、前記穴（３５ａ）に対してそれぞれ同数のリブ（４２）の配列を備えた浅い間隙を含み、さらに前記リード弁が該前記中央通路（１３ａ）に接しかつその通路を密閉する閉止位置と、該前記リード弁（４０）が該前記リード保持板（４１）の方向へ移動され、それによって前記中央通路（１３ａ）を出る前記可燃混合気が前記リブ（４２）の間に介在する前記間隙によって前記リード弁（４０）から横方向に流され、前記穴（３５ａ）を経由して出て行き、前記シリンダ（２）へ均一に配分される前記開口位置との間で前記リード弁（４０）の往復運動ができることを特徴とする多気筒２サイクルラジアル内燃エンジン。
3. 請求項１記載の多気筒２サイクルラジアル内燃エンジンであって、前記可燃混合気は、前記中央通路（１３ａ）の前記外周上の穴によって、前記中央通路（１３ａ）に供給され、さらに前記シリンダ（２）内の前記混合気の時間制御吸入および均一配分のための前記装置が外周にある特定の円弧長のポート開口部（４４）と、台座（４８）の下にある該円筒（４７）上にある同数の同一ポート（３５ｂ’）によって、前記エンジンの前記放射状に配置されたシリンダ（２）に対し、前記混合気を均一配分するための該前記穴（３５ｂ）の配列が穿孔されており、かつ少し大きい直径の前記台座（４８）とを備えた前記円筒状チャンバー（４３）を含むことによって、前記円筒状チャンバー（４３）は、前記中央通路（１３ａ）の内側にぴったり収まり、前記中央通路（１３ａ）は、前記台座（４８）を用いて密閉され、さらに前記円筒状チャンバー（４３）への前記混合気の前記吸入および前記シリンダ（２）への前記穴（３５ｂ）およびポート（３５ｂ’）による前記次に続く均一配分は、前記中央軸（３）の回転によって、前記円筒状チャンバー（４３）の前記ポート開口部（４４）が動かされて、前記中央通路（１３ａ）の前記外周上の前記穴と一致したとき実行されることを特徴とする多気筒２サイクルラジアル内燃エンジン。
4. 請求項１または２のいずれか記載の多気筒２サイクルラジアル内燃エンジンであって、前記クランクシャフト（８ａ）のそれぞれは、前記クランクシャフト（８ａ）の両端部の片方に前記クランクシャフト（８ａ）が支えている前記歯車（８ｂ）と、前記コンロッド（６）の端環（６ａ）に連結しているピン（８ｃ）を備えた前記歯車（８ｂ）の表面をおおう該偏心表面体と共同で１つの一体構造の金属から作られており、さらに他方の端部において前記クランクシャフト（８ａ）のそれぞれは、スリット（８ｄ）を有し、前記クランクシャフト（８ａ）は、前記円筒形本体（１）を貫通した後、前記スリット（８ｄ）の内側で安全止め具によってロックされていることを特徴とする多気筒２サイクルラジアル内燃エンジン。
5. 請求項１、２、または３記載の多気筒２サイクルラジアル内燃エンジンであって、縮尺模型に、特に０．３０〜１．２０立方インチメートルの大きさの容積を備えた模型に使われるほか、古い時代のエンジン構成の特徴と似ていることから、飛行機模型用途向けの模型に使われる多気筒２サイクルラジアル内燃エンジン。

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