JP2011174408A - 内燃機関及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンの往復直線運動に追従して連接部材が往復直線運動を行う内燃機関において、連接部材から出力軸への動力伝達機構を構成する各軸受に対する潤滑構造の簡素化を可能にしうるとともに、冷却性能に優れた内燃機関を提供する。
【解決手段】本発明の内燃機関は、シリンダ１１と、このシリンダ１１内を往復直線運動するピストン１４と、このピストン１４に連結されるとともに、当該ピストン１４の往復直線運動に伴って往復直線運動を行う連接棒１５と、この連接棒１５の直線運動方向に対して直交した回転軸心Ｏ１を有する出力軸１６と、連接棒１５の直線運動を出力軸１６の回転運動に変換して動力を伝達する動力伝達機構１７とを備える。そして、動力伝達機構１７は、複数の軸を含み、この複数の軸を回転自在に支持するための全ての軸受Ｂ１〜Ｂ６が転がり軸受とされ、動力伝達機構１７が非油密状態かつ非気密状態でケーシングによって支持されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関及び転がり軸受に関するものである。

自動車等に搭載されている一般的なエンジンは、ピストンの往復直線運動を回転運動に変換するクランクシャフトを備えている。このクランクシャフトは、クランクアームを介して偏心した位置にクランクピンを備え、このクランクピンに連接棒の下端が枢結され、連接棒の上端はピストンに枢結されている。そして、ピストンの往復直線運動は、連接棒を介してクランクピンに伝達され、このクランクピンがクランクシャフトの軸心回りに回転（公転）することによって、クランクシャフトの回転運動に変換される。
このエンジンは、連接棒が揺動運動を行うとともにクランクピンがクランクシャフトの軸心回りに公転するため、振動が発生しやすいという欠点がある。

これに対して、下記特許文献１には、連接棒をピストンの往復直線運動に追従して往復直線運動させることによって振動を非常に小さくすることができるエンジンが開示されている。
具体的に、特許文献１に記載のエンジンは、図１０に示すように、クランクケース１００に玉軸受１０１を介してクランクシャフト１０２が回転自在に支持され、クランクシャフト１０２のクランクピン１０３が自転カラー１０４及び遊星歯車１０５にニードル軸受１０６を介して枢結されている。遊星歯車１０５は、クランクシャフト１０２と同心でかつクランクケース１００に固定された内歯車１０７に噛合し、自転カラー１０４は遊星歯車１０５の軸心Ｏ２に対して偏心した軸心Ｏ３を有するとともに、連接棒１０８の下端部に平軸受１０９を介して枢結されている。

そして、ピストン１１２の往復運動に伴って連接棒１１８が往復直線運動すると、自転カラー１０４に固定された遊星歯車１０５が内歯車１０７に噛み合うことによって、自転カラー１０４及び遊星歯車１０５が自転しながら、クランクシャフト１０２の軸心回りに公転し、これによってクランクシャフト１０２が回転運動を行う。

特公昭５０−３９２０３号公報

特許文献１記載のエンジンは、従来の一般的なエンジンと同様にクランクケース１００内に潤滑油を貯留し、クランクシャフト１０２に連動して作動する油ポンプ１１０によってクランクシャフト１０２等に形成された油路１１１を介して玉軸受１０１、ニードル軸受１０６、平軸受１０９等に潤滑油を供給するように構成されている。そのため、クランクケース１００は油密性が要求される。特許文献１のエンジンは振動が少なく、クランクケース１００に対する負荷も従来の一般的なエンジンと比べて小さいため、クランクケース１００の構造を簡素化乃至軽量化し得るにも関わらず、潤滑のために連接棒やクランクシャフトの大部分を完全に覆い、密閉した構造とせざるを得ないので、構造の簡素化及び軽量化は実現困難である。
また、クランクシャフト１０２等に油路１１１を形成するための加工が必要であるため、部品コストが高くなるという欠点もある。
そして、自転カラー１０４と連接棒１０８との間の軸受が平軸受（滑り軸受）１０９とされているので、両者間の回転抵抗が大きくなり、燃費が悪化するという欠点もある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ピストンの往復直線運動に追従して連接棒が往復直線運動を行う内燃機関において、各軸受に対する潤滑構造を簡素化することができるとともに、冷却性能にも優れた内燃機関を提供することを目的とする。

本発明は、シリンダと、このシリンダ内を往復直線運動するピストンと、このピストンに連結されるとともに、当該ピストンの往復直線運動に伴って往復直線運動を行う連接部材と、この連接部材の直線運動方向に対して直交した回転軸心を有する出力軸と、前記連接部材の直線運動を前記出力軸の回転運動に変換して動力を伝達する動力伝達機構と、を備えている内燃機関において、前記動力伝達機構が複数の軸を含み、これらの軸を回転自在に支持するための全ての軸受が転がり軸受とされており、前記動力伝達機構が非油密状態かつ非気密状態でケーシングによって支持されていることを特徴とする。

本発明の内燃機関は、動力伝達機構を構成する複数の軸がすべて転がり軸受によって回転自在に支持されている。そのため、これら転がり軸受の潤滑構造としてグリース潤滑を採用することができる。したがって、従来のように軸に対して油路を形成する必要が無く、部品コストの低減を図ることができる。また、転がり軸受をグリース潤滑とすれば、ケーシング内に潤滑油を溜めておく必要がないので、当該ケーシングには気密性及び油密性が要求されなくなる。そのため、ケーシングを非気密状態及び非油密状態とすることによってケーシング内の熱を放出し易くすることができ、内燃機関の冷却効率を高めることが可能となる。また、この内燃機関は、連接部材が直線運動することから振動が少なく、ケーシングに対する負荷が小さくなるとともに、気密性及び油密性が要求されないため、ケーシングの構造を簡素化、軽量化することが可能となる。

前記ケーシングには、前記動力伝達機構を外部に開放する窓が形成されていることが好ましい。
このような構成によって、ケーシング内の熱の放出を促進し、冷却効率をより高めることができる。

前記動力伝達機構は、前記連接部材の基端部に第１転がり軸受を介して回転自在に連結された第１軸と、この第１軸に一体回転可能に設けられるとともに、当該第１軸の軸心と前記出力軸の軸心との双方に対して偏心した軸心を有し、かつ外周面に多数の歯を有する遊星歯車と、前記出力軸と同一の軸心を有し、前記遊星歯車が噛み合う多数の歯を内周面に有する内歯車と、前記遊星歯車と同一の軸心を有するとともに、前記遊星歯車及び前記出力軸の一方に対して第２転がり軸受を介して回転自在に連結され、他方に対して固定された連結軸と、前記出力軸を前記ケーシングに回転自在に支持するための第３転がり軸受と、を有していることが推奨される。

そして、前記第１軸には、前記遊星歯車と同一の軸心を有するとともに、前記ケーシングに第４転がり軸受を介して回転自在に支持される第２軸が一体回転可能に設けられており、前記第４転がり軸受が、前記出力軸と同一の軸心を有しかつケーシングに支持される外輪と、この外輪の内周側に設けられるとともに、当該外輪の軸心に対して偏心した位置に前記第２軸が挿入される軸孔を有している内輪と、前記外輪及び前記内輪の間に転動自在に設けられた転動体と、を備えていることが好ましい。
この構成によれば、外輪の軸心に対して偏心した軸心を有する第２軸をケーシングに直接的に回転自在に支持することができ、これによって第２軸の支持構造を簡素化することができる。

前記遊星歯車は、前記第１軸の外径よりも小径であり、当該第１軸の側面領域内に配置されていることが好ましい。
この構成によって、第１軸の外周部には非分割型の環状の外輪及び内輪を有する第１転がり軸受を側方（軸方向外側）から取り付けることが可能となり、よって連接部材と第１軸との相対回転を円滑に行うことができ、回転抵抗をより低減することができる。

前記動力伝達機構は、一体のユニットとして前記ケーシングに組み込まれていることが好ましい。
この構成によれば、ケーシングに対する動力伝達機構の組み込みを容易に行うことができ、また、排気量等が異なる複数種のエンジンに対して動力伝達機構を兼用することも容易となる。

前記内燃機関は、前記シリンダ内において前記ピストンの下死点側に設けられた密封室と、この密封室を開閉する開閉弁とをさらに備えていることが好ましい。
この構成によれば、開閉弁を開いた状態では、ピストンの下死点側への移動に伴って密封室内の空気は排出されるが、開閉弁を閉じた状態では、ピストンが下死点側への移動に伴って密封室内の空気が圧縮される。したがって、後者の場合、密封室内の空気はピストンの移動抵抗となり、エンジンの減速時等にエンジンブレーキを強力に働かせることが可能となる。

前記ピストンと前記連接部材とは、一体形成されていることが好ましい。
この構成によれば、部品点数を少なくし、製造コストを低減することができる。

前記第１転がり軸受は、前記連接部材の基端部に一体に形成されかつ内周に軌道面を有する外輪を含むことが好ましい。
この構成によれば、第１転がり軸受の外輪と連接部材とを一体に形成することができ、部品点数を少なくし、製造コストを低減することができる。

前記内燃機関は、並列に配置された複数のシリンダと、各シリンダ内を往復直線運動する複数のピストンと、を備え、前記連接部材は、一の動力伝達機構に接続される基部と、この基部から分岐して各ピストンに連結される複数の分岐部と、を備えていることが好ましい。
この構成によれば、複数のピストンの往復直線運動を一の動力伝達機構に伝達することができ、簡単な構造で高出力のエンジンを形成することができる。

本発明に係る転がり軸受は、外輪と、この外輪の内周側に設けられるとともに、当該外輪の軸心に対して偏心した位置に軸孔を有している内輪と、前記外輪及び前記内輪の間に転動自在に設けられた転動体と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、例えば上述の内燃機関における第２軸のように、自身の軸心とは偏心した軸心回りに公転する軸を支持するために、当該転がり軸受を好適に使用することができる。

本発明によれば、ピストンの往復直線運動に追従して連接部材が直線移動を行う内燃機関において、各軸受に対する潤滑構造を簡素化できるとともに、冷却効率を高めることができる。

本発明の実施形態に係る内燃機関の正面断面図である。 同内燃機関の正面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 ピストン、第１軸、及び遊星歯車の動作を順を追って示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る内燃機関の要部の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る内燃機関の要部の断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る内燃機関を示す正面断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る内燃機関を示す概略図である。 本発明の第６の実施形態に係る内燃機関を示す概略図である。 従来技術に係る内燃機関を示す概略断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の正面断面図、図２は、同内燃機関の正面図である。
本実施形態の内燃機関（エンジン）は、筒状のシリンダ１１を有するシリンダブロック１２と、シリンダ１１の上端部を閉鎖するシリンダヘッド１３と、シリンダ１１内を往復直線運動するピストン１４と、ピストン１４に連結された連接棒１５と、この連接棒１５を介してピストン１４の直線運動を出力軸１６の回転動力に変換して伝達する動力伝達機構１７と、この動力伝達機構１７を収納・支持するケーシング１８と、を備えている。なお、図示例では、ケーシング１８とシリンダブロック１２とが一体に形成されているが、これらを別体で形成してボルト等の連結具により連結してもよい。

本実施形態の内燃機関は、４ストロークエンジン又は２ストロークエンジン１０のいずれで構成されていてもよい。前者の場合、シリンダヘッド１３には吸気バルブ、排気バルブ、及び点火プラグ等（図示略）が設けられ、シリンダ１１内で吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程が順次行われる。また、後者の場合、シリンダヘッド１３に点火プラグ（図示略）が設けられるとともに、シリンダブロック１２に吸気口、排気口、掃気口等（図示略）が設けられ、ピストン１４の上昇による吸気・圧縮行程と下降による膨張・排気（掃気）行程とが順次に行われる。

ピストン１４は、シリンダ１１の内径よりもやや小さい内径の円筒外面を有し、このピストン１４に外周面には、複数のピストンリング２１が嵌合されている。そして、ピストンリング２１は、ピストン１４の直線往復運動に伴って、シリンダ１１の内面に対して摺動する。本実施形態のピストン１４には２本のピストンリング２１が嵌合されており、このピストンリング２１は、専らシリンダ１１とピストン１４との隙間を無くし、燃焼室２２からケーシング１８側への圧縮ガスの漏洩を防止する。

一般的なエンジンの場合、通常３本のピストンリングが設けられている。これに対して本実施形態のエンジン１０は、後述するようにピストン１４に連動して連接棒１５が直線運動を行うため、シリンダ１１に対するピストンリング２１の傾きが小さくなる。そのため、２本のピストンリング２１のみで圧縮ガスの漏洩を防止することが可能であり、これによって構造の簡素化及び軽量化が図られている。また、同様の理由により、２本のピストンリング２１のうち燃焼室２２から離れた下側のピストンリング２１は、耐摩耗性や耐熱性の高いスーパーエンジニアリングプラスチック（ポリイミドやポリフェニレンサルファイド等）によって形成することができ、これによってより一層の軽量化を図ることも可能である。

連接棒１５は、その中心がピストンの中心Ｘに一致した状態で、先端（上端部）がピストン１４の下部に固定され、ピストン１４の上下往復直線運動に追従して直線的に往復運動を行う。また、連接棒１５の基端部（下端部）には環状の連結部２５が設けられ、この連結部２５の内周面に第１転がり軸受Ｂ１を介して第１軸２７が回転自在に連結されている。この第１軸２７は、円柱状乃至円板状に形成され、連接棒１５の中心Ｘと直交する軸心Ｏ３を有する。

第１軸２７の軸方向の一側面（左側面）には遊星歯車２８が一体的に形成され、更に、その軸方向外側には連結軸２９が一体的に形成されている。遊星歯車２８と連結軸２９とは同一の軸心Ｏ２を有し、この軸心Ｏ２は第１軸２７の軸心Ｏ３に対して偏心している。また、遊星歯車２８と連結軸２９とはいずれも第１軸２７よりも小径であり、第１軸２７の側面領域内（側面の面積範囲内）に配置されている。

第１軸２７の軸方向他側面（右側面）には第２軸３０が一体的に形成されている。この第２軸３０は、連結軸２９とほぼ同径であり、連結軸２９及び遊星歯車２８と同一の軸心Ｏ２を有している。この第２軸３０も第１軸２７の側面領域内に配置されている。
出力軸１６の軸心Ｏ１と、遊星歯車２８、連結軸２９、及び第２軸３０の軸心Ｏ２との距離（偏心量）Ｌ１と、この軸心Ｏ２と第１軸２７の軸心Ｏ３との距離（偏心量）Ｌ２とは同一とされている。

遊星歯車２８、連結軸２９、及び第２軸３０は、第１軸２７の側面領域内に配置されているので、第１軸２７の外周面に対して第１転がり軸受Ｂ１を軸方向外側から取り付けることができる。したがって、第１転がり軸受Ｂ１として、外輪及び内輪が環状のもの（外輪及び内輪が周方向に分割された分割型ではないもの）を用いることができ、そのため、分割型の外輪及び内輪の分割面を転動体が通過することによって生じる不都合（例えば、振動や回転抵抗増）を防止することができ、より振動の少ない低燃費なエンジンとして構成することができる。
なお、連接棒１５の下端の連結部２５は、分割構造（半割構造）であってもよいし、一体の環状構造であってもよい。

ケーシング１８は、主ケーシング３２と副ケーシング３５，３６とを有しており、主ケーシング３２の上部にはシリンダブロック１２が一体形成されている。そして、この主ケーシング３２の両側部には取付口３３が形成され、各取付口３３にそれぞれ副ケーシング３５，３６が嵌合・固定されている。

一方（左側）の副ケーシング３５は、軸方向両端部が開放した円筒形状であり、他方（右側）の副ケーシング３６は、軸方向一端部（左端部）が開放し、他端部（右端部）が閉塞した有底円筒形状である。そして、副ケーシング３５には、第３転がり軸受Ｂ３を介して出力軸１６が回転自在に支持され、他方の副ケーシング３６には、第４転がり軸受Ｂ４を介して軸支持部材３９が回転自在に支持されている。

図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。一方の副ケーシング３５の端部には、内歯車４１が嵌合され、この内歯車４１の内周面４１Ａに形成された多数の歯に遊星歯車２８が噛合している。内歯車４１の内径（ピッチ円直径）は遊星歯車２８の外径（ピッチ円直径）の２倍であり、遊星歯車２８が内歯車４１の内周面４１Ａに沿って一周（一公転；矢印ｂ参照）する間に、遊星歯車２８は公転方向とは逆方向に二回転（二自転；矢印ａ参照）する。
また、図１に示すように、内歯車４１の軸心（出力軸１６の軸心）Ｏ１と遊星歯車２８の軸心Ｏ２との距離Ｌ１は、遊星歯車２８の軸心Ｏ２と第１軸２７の軸心Ｏ１との距離Ｌ２に一致しており、第１軸２７の軸心Ｏ３は、遊星歯車２８が内歯車４１に噛み合いながら回転する間、常に、連接棒１５の中心線Ｘに沿って上下に直線移動するように構成されている。

出力軸１６の基端部には、当該出力軸１６の軸心Ｏ１に対して偏心した軸心を有する軸孔４３が形成されており、この軸孔４３に第２転がり軸受Ｂ２を介して連結軸２９が枢結されている。また、軸支持部材３９にも、同様に当該軸支持部材３９の軸心Ｏ１に対して偏心した軸心を有する軸孔４４が形成され、この軸孔４４に第５転がり軸受Ｂ５を介して第２軸３０が枢結されている。

以上のように、本実施形態では、第１軸２７、連結軸２９、出力軸１６、軸支持部材３９、及び第２軸３０が、それぞれ転がり軸受Ｂ１〜Ｂ５を介して回転自在に支持されている。そして、各転がり軸受Ｂ１〜Ｂ５は、その潤滑方式としてグリース潤滑が採用されている。そのため、従来のエンジンのようにクランクケース内に貯留した潤滑油をポンプによって吸い上げ、当該潤滑油を軸受部分等に吹き付けたり油路を介して供給したりする必要がなく、よって、動力伝達機構１７の潤滑構造を簡素化することができる。

また、動力伝達機構１７を構成する軸受として全て転がり軸受Ｂ１〜Ｂ５を用い、これらグリース潤滑とすることによってケーシング１８には油密性は勿論のこと気密性も特に要求されない。したがって、ケーシング１８内外への空気の流通を自由に行うことができ、動力伝達機構１７の冷却効率を高めることができる。また、ケーシング１８によって動力伝達機構１７を完全に覆ったり、油密を保つためのシーリング等を施したりする必要も無いので、ケーシング１８の構造の簡素化及び軽量化を図ることができる。

本実施形態では、図２に示すように、主ケーシング３２内外の空気流通を促進するために、前後面に比較的大きな窓（開口部）４６が形成されている。この窓４６によって、動力伝達機構１７が外部に開放され、動力伝達機構１７で発生した熱をケーシング１８の外へ放出しやすくしている。また、このような窓４６を形成することによって主ケーシング３２を大幅に軽量化することができる。

図４は、ピストン１４、第１軸２７、及び遊星歯車２８の動作を順を追って示す説明図である。この図において、ピストン１４は（Ｉ）〜（IV）の順番で上下動する。（Ｉ）の状態では、ピストン１４は上死点に位置し、（III）ではピストン１４は下死点に位置し、（II）（IV）の状態では、ピストン１４はストロークの中間位置に位置している。
（Ｉ）において、ピストン１４が上死点にあるとき、遊星歯車２８は、内歯車４１の内周面４１Ａの上部に位置し、第１軸２７は、その軸心が遊星歯車２８の軸心の真上に位置するように配置されている。このときシリンダ１１内の燃焼室２２では燃料の燃焼が行われる。

次いで、（II）に示すように、ピストン１４はシリンダ１１内の燃焼によってストロークの中間位置にまで押し下げられ、第１軸２７は、その軸心が遊星歯車２８の軸心に対して側方（左側）に位置するように反時計方向に９０°姿勢を変える。このとき、遊星歯車２８は、内歯車４１の内周面４１Ａ上を反時計方向に１８０°自転（矢印ａ参照）するとともに、内歯車４１の内周面４１Ａに沿って時計方向に９０°公転（矢印ｂ参照）する。このとき、第１軸２７の軸心は内歯車４１の軸心と一致している。

次いで、（III）に示すように、ピストン１４が下死点にまで押し下げられると、第１軸２７は、その軸心が遊星歯車２８の軸心に対して真下に位置するように更に反時計方向に９０°（合計１８０°）姿勢を変え、遊星歯車２８は、内歯車４１の内周面４１Ａ上を反時計方向に更に１８０°（合計３６０°）自転するとともに、内歯車４１の内周面４１Ａに沿って時計方向に更に９０°（合計１８０°）公転する。

次いで、（IV）に示すように、遊星歯車２８は、慣性によって内歯車４１の内周面上を反時計方向に更に１８０°（合計５４０°）自転するとともに、内歯車４１の内周面に沿って時計方向に更に９０°（合計２７０°）公転し、第１軸２７も、その軸心が遊星歯車２８の軸心に対して側方（右側）に位置するように更に反時計方向に９０°（合計２７０°）姿勢を変え、これに伴って連接棒１５及びピストン１４を上方へ引き上げる。このとき、第１軸２７の軸心は内歯車４１の軸心と一致している。

そして、再び、（Ｉ）に示すように、遊星歯車２８は、慣性によって内歯車４１の内周面４１Ａ上を反時計方向に更に１８０°（合計７２０°）自転するとともに、内歯車４１の内周面４１Ａに沿って時計方向に更に９０°（合計３６０°）公転し、第１軸２７も、その軸心が遊星歯車２８の軸心に対して真上に位置するように更に反時計方向に９０°（合計３６０°）姿勢を変え、これに伴って連接棒１５及びピストン１４を上方へ引き上げ、ピストン１４を上死点に戻す。

以上の動作によってピストン１４の一往復動作が完了する。そして、遊星歯車２８の公転によって、図１に示すように、連結軸２９を介して連結された出力軸１６がその軸心Ｏ１回りに回転し、回転動力を外部に取り出すことが可能である。

以上の構成において、動力伝達機構１７は、軸及び転がり軸受を組み立てることによって構成された１つのユニットとして構成することができ、このユニットをケーシング１８に組み付ける構成としてもよい。また、動力伝達機構１７を副ケーシング３５，３６を含めて一体のユニットとして構成し、このユニットを主ケーシング３２に組み付けるように構成することができる（この場合、副ケーシング３５，３６は動力伝達機構１７の一構成要素となる）。以上のようにすれば、ケーシング１８に対する動力伝達機構１７の組み込みを容易に行うことができる。また、排気量等が異なる複数種のエンジン１０に対してユニット化された動力伝達機構１７を兼用することも容易に行うことができる。

また、上記エンジン１０では、ピストン１４の直線運動に追従して連接棒１５も直線運動を行うため、両者を一体形成することが可能となる。このようにピストン１４と連接棒１５とを一体形成すれば、部品点数減が可能になるとともに両者を接続する製造工程が不要となり、製造コストを低減することができる。ピストン１４と連接棒１５とは、例えばアルミダイキャストによって一体に形成することができる。

図５は、本発明の第２の実施形態にかかる内燃機関の要部の断面図であり、特に、第４転がり軸受Ｂ４の他の実施形態を示す。この実施形態では、第１の実施形態に使用していた軸支持部材３９を省略し、第２軸３０を第４転がり軸受Ｂ４を用いてケーシング１８に支持している。
この第４転がり軸受Ｂ４は、副ケーシング３６に嵌合された外輪４７と、この外輪４７の内周側に配置された内輪４８と、両者の間に転動自在に設けられた転動体４９とから構成され、内輪４８には、外輪４７の軸心Ｏ１に対して偏心した軸心Ｏ２を有する軸孔５０が形成されている。そして、この軸孔５０に第５転がり軸受Ｂ５を介して第２軸３０が回転自在に支持されている。
このような構成により、単一の第４転がり軸受Ｂ４を介して第２軸３０を副ケーシング３６に回転自在に支持することができ、軸支持部材３９が不要となるので、第１の実施形態に比べてより構造の簡素化を図ることができる。

図６は、本発明の第３の実施形態に係る内燃機関の要部の断面図であり、特に、第１転がり軸受Ｂ１の他の実施形態を示す。この実施形態では、第１転がり軸受Ｂ１の外輪が、連接棒１５の連結部２５によって構成されており、この連結部２５の内周面には転動体５１が転動する外輪軌道面５２が形成されている。このような構成によって連結部２５の外径を第１実施形態よりも小さくすることができ、軽量化及びコンパクト化を図ることができる。

図７は、本発明の第４の実施形態に係る内燃機関を示す断面図である。
この実施形態では、シリンダ１１の下部に仕切り壁５４が設けられ、ピストン１４と仕切り壁５４との間が密封室５５とされている。仕切り壁５４には、連接棒１５が貫通する貫通孔５６が形成され、この貫通孔５６には密封室５５内の気密及び油密を保つためのシール部材５７が設けられている。また、密封室５５には、排気管５８が接続され、この排気管５８には開閉弁５９が設けられている。

本実施形態では、開閉弁５９を開放することによって密封室５５の気密が解かれ、第１の実施形態と同様の運転状態となるが、開閉弁５９を閉鎖することによって密封室５５内の空気の漏れが防止される。そのため、ピストン１４が下降したときに密封室５５内の空気が圧縮されてピストン１４の下降の抵抗となる。したがって、エンジン１０の減速時に、エンジンスロットルの閉鎖に連動して開閉弁５９を閉鎖すれば、強いエンジンブレーキを働かせることができる。

また、シリンダ１１内に仕切り壁５４を設けると共に、連接棒１５との間にシール部材５７を設けることによって、シリンダ１１の燃焼室２２内で発生した圧縮ガスが密封室５５側に流入したとしても動力伝達機構１７側へ排出されるのを防止することができる。

図８は、本発明の第５の実施形態に係る内燃機関を示す概略図である。
この実施形態では、複数（図示例では３個）のシリンダ１１が並設され、各シリンダ１１にそれぞれピストン１４が連接棒１５を介して摺動可能に収容されている。複数のピストン１４が１つの動力伝達機構１７に接続されている。この連接棒１５は、一端側の基部が動力伝達機構１７に接続され、他端にピストン１４の数に応じて分岐する複数の分岐部１５Ａを備えるとともに、各分岐部１５Ａがそれぞれピストン１４に接続されている。このような構成によって、内燃機関の大型化及び構造の複雑化を最小限に抑えながら出力を増大することができる。
なお、本実施形態において、シリンダ１１及びピストン１４の数は限定されるものではなく、適宜変更可能である。

図９は、本発明の第６の実施形態に係る内燃機関を示す概略図である。
本実施形態では、シリンダ１１内において、ピストン１４の両側に燃焼室２２が形成されており、各燃焼室２２には、吸気バルブ６２、排気バルブ６３、及び図示しない点火プラグが設けられている。そして、ピストン１４は、両側の燃焼室２２における燃料の燃焼によって往復移動される。すなわち、一方の燃焼室２２において行われる吸気−圧縮−膨張−排気の各工程に対応して、他方の燃焼室２２では、排気−吸気−圧縮−膨張の各行程が１行程ずれて行われる。

したがって、本実施形態においても第５の実施形態と同様に出力増大を図ることができ、しかも、１つのシリンダ１１及びピストン１４を用いて概ね２倍の出力が可能になることから、第５の実施形態に比べてコンパクトな構造で出力を増大することができる。
また、吸気バルブ６２や排気バルブ６３の駆動系としてカムシャフトを用いることもできるが、これに代えて電磁カムを用いれば、よりコンパクト化を図り、動力伝達構造を簡素化することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更可能である。
例えば、動力伝達機構１７に使用される転がり軸受Ｂ１〜Ｂ５は、玉軸受、ころ軸受、ニードル軸受など、荷重条件等に応じて最適なものを使用することができる。

また、連結軸２９は、出力軸１６に一体回転可能に設けられていてもよく、この場合、出力軸１６から遊星歯車２８側へ向けて連結軸２９を突設し、この連結軸２９を遊星歯車の中心に回転自在に枢結すればよい。また、第２軸３０は、軸支持部材３９に一体回転可能に設けられていてもよく、この場合、軸支持部材３９から第１軸２７側へ向けて第２軸３０を突設し、この第２軸３０を第１軸２７に回転自在に枢結すればよい。また、これらの構成の両方を採用した場合には、連結軸２９と第２軸３０とを一体の軸として構成し、当該軸を遊星歯車２８と第１軸２７とに枢結してもよい。

主ケーシング３２は、その側面に窓４２（図２参照）を形成することによって、内外の空気の流通を促進しているが、主ケーシング３２自体を梁や柱等からなるフレーム構造とすることによって空気の流通を促進するようにしてもよい。

１０：エンジン、１１：シリンダ、１４：ピストン、１５：連接棒（連接部材）、１６：出力軸、１７：動力伝達機構、１８：ケーシング、２５：連結部、２７：第１軸、２８：遊星歯車、２９：連結軸、３０：第２軸、４１：内歯車、４６：窓、５５：密封室、５９：開閉弁、Ｂ１：第１転がり軸受、Ｂ２：第２転がり軸受、Ｂ３：第３転がり軸受、Ｂ４：第４転がり軸受、Ｂ５：第５転がり軸受

Claims (11)

1. シリンダと、このシリンダ内を往復直線運動するピストンと、このピストンに連結されるとともに、当該ピストンの往復直線運動に伴って往復直線運動を行う連接部材と、この連接部材の直線運動方向に対して直交した回転軸心を有する出力軸と、前記連接部材の直線運動を前記出力軸の回転運動に変換して動力を伝達する動力伝達機構と、を備えている内燃機関において、
   前記動力伝達機構が複数の軸を含み、
   この複数の軸を回転自在に支持するための全ての軸受が転がり軸受とされており、
   前記動力伝達機構が非油密状態かつ非気密状態でケーシングによって支持されていることを特徴とする内燃機関。
2. 前記ケーシングには、前記動力伝達機構を外部に開放する窓が形成されている請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記動力伝達機構は、
   前記連接部材の基端部に第１転がり軸受を介して回転自在に連結された第１軸と、
   この第１軸に一体回転可能に設けられるとともに、当該第１軸の軸心と前記出力軸の軸心との双方に対して偏心した軸心を有し、かつ外周面に多数の歯を有する遊星歯車と、
   前記出力軸と同一の軸心を有し、前記遊星歯車が噛み合う多数の歯を内周面に有する内歯車と、
   前記遊星歯車と同一の軸心を有するとともに、前記遊星歯車及び前記出力軸の一方に対して第２転がり軸受を介して回転自在に連結され、他方に対して固定された連結軸と、
   前記出力軸を前記ケーシングに回転自在に支持するための第３転がり軸受と、
   を有している請求項１又は２に記載の内燃機関。
4. 前記遊星歯車と同一の軸心を有するとともに、前記ケーシングに第４転がり軸受を介して回転自在に支持された第２軸が前記第１軸に一体回転可能に設けられており、
   前記第４転がり軸受が、前記ケーシングに嵌合される外輪と、この外輪の内周側に設けられるとともに、当該外輪の軸心に対して偏心した位置に前記第２軸が挿入される軸孔を有している内輪と、前記外輪及び前記内輪の間に転動自在に設けられた転動体と、を備えている請求項３に記載の内燃機関。
5. 前記遊星歯車が前記第１軸の外径よりも小径であり、当該第１軸の側面領域内に配置されている請求項３又は４に記載の内燃機関。
6. 前記動力伝達機構が一体のユニットとして前記ケーシングに組み込まれている請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関。
7. 前記シリンダ内において前記ピストンの下死点側に設けられた密封室と、この密封室を開閉する開閉弁とをさらに備えている請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関。
8. 前記ピストンと前記連接部材とが一体形成されている請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関。
9. 前記第１転がり軸受が、
   前記連接部材の基端部に一体に形成されかつ内周に軌道面を有する外輪を含む請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関。
10. 並列に配置された複数のシリンダと、各シリンダ内を往復直線運動する複数のピストンと、を備え、前記連接部材が、一の動力伝達機構に接続される基部と、この基部から分岐して各ピストンに連結される複数の分岐部と、を備えている請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関。
11. 外輪と、この外輪の内周側に設けられるとともに、当該外輪の軸心に対して偏心した位置に軸孔を有している内輪と、前記外輪及び前記内輪の間に転動自在に設けられた転動体と、を備えていることを特徴とする転がり軸受。

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