JP2015502488A - 取り外せるホィール支持体を備えたカム従動子を有する回転駆動システム - Google Patents

Abstract

本発明は、シリンダ壁（５１）、シリンダ壁（５１）内部で縦軸（Ｌ）に沿って軸方向に滑動可能なピストン（４，４’）、縦軸に沿って延び、シリンダ壁を越えて軸方向に当該システムの駆動側（Ｄ）で突き出るピストンロッド（２０，２０’）を備える回転駆動システム（５０）に関する。ピストンロッド（２０，２０’）は、駆動側で、キャリア支持部材（５ａ）に付けられる。回転可能な環状カム部材（９）は、駆動側（Ｄ）から一定距離で間隔があけられた軸方向カム位置で、シリンダ壁（５１）の周りに同軸で延びている。キャリア（５ｂ）は、前記カム部材の対向するカム表面で係合する一対のローラ（７，７’）を支持側部に持ち、キャリア（５ｂ）は、シリンダ壁（５１）から放射状外向きに、カム位置からキャリア支持部材（５ａ）まで延び、キャリア支持部材に取り外せるように連結された連結端と共にある。キャリア（５ｂ）は、柔軟な部位（４１）が備えられたアームを備える。取り外せるキャリアは、簡単に組み立てられ、保守、修理、摩耗の際のローラ交換の為に分解が可能な駆動システムに結びつく。【選択図】 図２

Description

発明の分野

本発明は、シリンダ壁、シリンダ壁内部で縦軸に沿って軸方向に滑動可能なピストン、縦軸に沿って延び、シリンダ壁を越えて軸方向に当該システムの駆動側で突き出るピストンロッドを備える回転駆動システムであって、ピストンロッドは駆動側でキャリア支持部材に付けられ、回転可能な環状カム部材が、駆動側から一定距離で間隔があけられた軸方向カム位置で延びる、回転駆動システムに関する。

[発明の背景]

そのような推進システムは、ジェネレータ、内燃機関、エネルギー変換器、或いは、ハイブリッド駆動部（組み合わされたジェネレータ／エンジン）を備える場合があり、米国２００９／０３２０７９９から既知である。駆動システムは、シリンダ壁内部で燃焼室を形成し、ピストンロッドを駆動する。回転カムは、シリンダ壁の周りを回転可能であり、往復動式直線運動を回転運動に変換するようにカムローラと係合する。

既知の回転駆動システムにおいて、ピストンロッドに連結される駆動要素は、ローラと組み合わされ、カムに簡単に装着されないので、組立又は保守中、全ての部品を相互連結することは、比較的に難しい。さらに、既知の駆動装置は、３つの直線軸方向変位支持体を備え、これが優決定系にするので、そのような優決定系の駆動システムの生産許容誤差は非常に高くなる。また、作動中、力が駆動装置に加えられるとき、駆動装置は曲がるので、直線軸方向変位支持構造に運動及び／又は高い力が作り出されるのは明らかである。

ピストンを回転カムに相互連結する既知の駆動システムの複雑な構成は、動作中にベアリングを潤滑する為にオイルやグリースを使用するとき、駆動システムは、オイルやグリー無を封じ込めて汚れの進入に対して可動部品を保護する為に、簡単に包囲することができない。駆動システムを単一ハウジング内に封じ込めることにより、空気取入口、燃料噴射、排気等の既知システムの重要部品へのアクセスのしやすさが損なわれる。

米国特許第１，７０３，７５２号において、クランクシャフトがシリンダ端に置かれる対向ピストン型内燃エンジンが知られている。エンジンは、上部ピストンのみを連結する剛性ロッドを含み、ロッドは、取り外せるピンを経て連結されている。既知のエンジンは、湾曲したトラック及びカム従動子を提供しないので、比較的大きな許容誤差で組み立てられ、分解される。

そのため、本発明は、前述された種類の回転可能な環状カム部材を備える駆動システムであって、キャリアがカムローラと組み合わされて簡単にカム上に装着され、駆動システムから簡単に引き抜かれ、組立、修理、保守の為に、中で交換可能な駆動システムを提供することを目的とする。

さらに、ローラのキャリアが、その３つの直線軸方向支持体と組み合わされて優決定系にならない駆動システムを提供することを目的とする。

また、本発明は、簡単な開閉を可能にし、オイルを中に封じ込め、汚れに対して可動部品を保護するハウジングを有する駆動システムを提供することを目的とする。本発明のオイル包囲体は、重要な部品に対して簡単なアクセスしやすさを可能にするカバーを有する。

このために、本発明に従う駆動システムは、支持側で、対向する実質的に放射状に向けられたカム部材のカム面に係合する一対のローラを持つキャリアを有し、キャリアは、シリンダ壁から放射状外向きに、カム位置からキャリア支持部材まで延び、駆動支持部材に取り外せるように連結された連結端を備え、キャリアは、柔軟部位を備えたアームを備える。

取り外せるキャリアによって、ローラが連結されるキャリアは、回転カムに別個に装着可能になり、シリンダの周りでカムと共に配置可能になる。それぞれのキャリアと共に付けられたローラ及びカムがシリンダの周りに同軸で装着された後、キャリアは、連結端と共に、それぞれのキャリア支持部材に再び付けられる。この方法において、本発明の駆動システムは、容易に組み立てられ、保守、修理または摩耗の際のローラ交換の為に分解される。

比較的に薄い鋼製キャリア部、異なる材料のキャリア部、板バネのような機械的バネ、他の構成上のヒンジ要素のように、ヒンジのように作用する柔軟要素を備えたキャリアを適用することによって、キャリア構成は、高い自由度を有し、過剰な定量を排除する。キャリアを別個の部位に分ける柔軟要素を適用することによって、キャリアの許容誤差及びその取り外せる連結が危機的ではなくなる。キャリア支持部材は、３つの直線支持構造、すなわち、２つのローラ直線変位支持体及びピストンロッド直線変位支持体を有する。キャリアは、例えば、狭められた下方位置で曲がることによって、キャリア自体を整列させる可能性を有する。これらの狭められた下方位置は、キャリア構成において、ヒンジのように作用し、これらが、内蔵された自由度になり、過剰な定量を排除する。狭められた下方位置の配置は、組み立てられたキャリアが最小の曲げ力を有し、座屈に対する傾向が低い場所に置かれる。

本発明に従う駆動システムの一実施形態において、軸方向ハウジング部を有するハウジングは、キャリアから放射状外向きに延び、ローラ及びカム部材を取り囲み、ハウジングは、駆動側で第１ハウジング端部材を有し、中央開口は、シリンダ壁で支えられた内部リムを有し、少なくとも一つの孔がキャリアの周りで延びている。

キャリアにわたって装着可能なコイルカバーを形成するハウジング、回転カムと係合するローラと組み合わせて、回転カムのカム面が設けられた一対のローラを各々が持つ別個の部位から形成されるキャリアを適用することによって、油蜜包囲体が形成可能である。キャリア支持部材からキャリアを分離した後、ハウジング端部は、シリンダ及びキャリアにわたって軸方向に滑動可能になり、カム面へのアクセスが可能になる。カム面は、ローラ及び、それに付けられるキャリアと共に、シリンダ壁にわたって軸方向に後退可能である。

好ましくは、駆動側において、分離可能なキャップは、キャリア支持部材にわたって配置されるので、ハウジング端部と組み合わされて、効果的なオイルの封じ込めが達成される。

一実施形態において、駆動システムは、端板部材を備え、端板部材は、ハウジング端部材に連結され、ピストンが突き出る穴を有し、ハウジング端部材は、キャリアを収容してシリンダ壁（５１）に端板を連結させてピストンを包囲するシリンダの端面を形成する孔に整列される穴を有する。このように、気密方式及びオイル障壁で閉じられたシリンダは、ローラの潤滑を封じ込める為に形成される。

以下、添付図面を参照して、限定されない実施例として、本発明に従う回転駆動システムの、幾つかの実施形態を説明する。
図１は、従来技術に従う、単体ヨーク形駆動要素を備えた、一部が組立状態にある、既知の回転駆動システムを示す。 図２は、キャリア支持部材に開閉可能に付けられたキャリアアームを備えたヨーク形駆動要素を有する、本発明に従う回転駆動システムの、一部が切断された斜視図である。 図３は、中央回転カムに装着された２つのローラの各々を備えた４つの別個のキャリアを有する、図２の回転駆動システムの、一部が切断された図を示す。 図４は、切断されていない斜視図において、図３の駆動システムの図を示す。 図５は、ハウジング端部材又はオイルカバー内部に装着された２つのローラの各々と共に４つの別個のキャリアを有する本発明に従う回転駆動システムの図を示す。 図６は、シリンダ端カバーによって案内されるピストンロッド及び装着されたピストンを更に備える、図５に従う回転駆動システムの図を示す。 ヨーク形キャリア支持部材によってピストンロッド及びキャリア部材が相互接続される、図６に従う回転駆動システムを示す。 カバー４４によってキャリア支持部材が覆われる、請求項７の回転駆動システムを示す。

発明の詳細な説明

図１は、環状カムトラック１０がシリンダ１の周りに同軸で位置されているカムエンジン形式の、ＵＳ２００９／０３２０７９９に従う回転駆動システムの既知の具体例を示す。カムトラック１０は、カムトラック１０の内側でキャリアアーム８，８’に支えられたカムローラ７に作用される。シリンダ１は、入口ポート１８及び出口ポート１９を有する。２つのピストン４，４’は、シリンダ１内部で、対向する方向に同軸で移動可能である。各ピストン４，４’の駆動ロッド２０，２０’’は、ヨーク形駆動装置５，５’に連結され、各ピストンは、駆動装置５によって縦軸Ｌの方向で周期的変動で変位される。駆動装置５，５’には、８つのローラシャフト６が対で装着され、カムローラ７を支える。アーム上の２つの対向するローラ７の間には、カムトラック１０が位置されている。ピストン４，４’の周期的変動の際、駆動ロッド２０，２０’及び駆動装置５，５’は、ローラ７を経てカムトラック１０を変位させるので、カムトラックは回転運動を行う。ピストン４，４’が互いに向かって移動するとき、シリンダ１の内部にガスが圧縮される。圧縮行程の終了付近で、混合気が点火され燃焼されるので、シリンダ内部のガスは膨張する。膨張行程中、燃焼されたガスがピストン４，４’を外向きに進ませる。このサイクルは、変わらずに反復される。

図２は、カムエンジンに適用された本発明に従う回転駆動システム５０を示し、これによって、環状カムトラック１０は、内側からアクセスされる。シリンダ１は、入口ポート８及び出口ポート１９をシリンダ壁５１内に有し、カムトラックリング９と共に同軸に置かれている。２つのピストン４，４’は、縦軸Ｌに沿って、シリンダ１内部で対向する方向に同軸で移動可能である。各ピストン４，４’の駆動ロッド２０，２０は、ヨーク形梁又はキャリア支持部材５ａに連結される。この梁５ａは、２つの別個のキャリア又は駆動要素５ｂにボルト４０で固定される。別個の駆動要素５ｂの各々は、柔軟部分を備え、狭まれた部位４１を有し、好ましくは、駆動要素５ｂの連結端付近、或いは、駆動要素５ｂの自由端付近に位置され、駆動要素５ｂが曲がること、更に、その直線変位支持体３０で、その幅における許容誤差を調整することを可能にする。個々の駆動要素５ｂの各々は、その直線変位支持体構造３０の間を直線的に移動可能である。個々の駆動要素５ｂの各々に、２つのローラシャフト６が装着され、カムローラ７，７’を支える。２つの対向するローラ７，７’の間には、カムトラック１０が位置される。カムトラック１０は、カムトラックリング９の一部であり、ベアリング１１の内部で回転可能である。このベアリング１１は、ハウジング５１の、軸方向ハウジング部、或いは、グランド支持リング４５で支えられる。ローラ７，７’は、駆動要素５ｂ、ヨーク形駆動装置梁５ａ、駆動ロッド２０，２０’、ピストン４，４’が周期的変動方式で移動するとき、カムトラック１０の経路に従う。両方のピストン４，４’が、それらの最も反対側の位置まで走行するとき、後方チャンバ２１，２１’における両方のピストン４，４’後方のガスは、圧縮されるであろう。両方のピストン４，４’が、それらの最も反対側の位置に達する直前に、出口ポート１９が開き、排気ガスが出ることを可能にする。以下、入口ポート１８が開き、ピストン後方の外気をシリンダ１へと圧縮させる。この圧縮される外気は、シリンダ１からガスを押し出す。燃料は、噴射器２２によって入口ガスに噴射される。ピストン４，４’が互いに向かって移動するとき、入口ポート１８及び出口ポート１９は、閉じ、ピストン４の間のガスは圧縮されるであろう。圧縮行程中は、シリンダ１の後方チャンバ２１の内側で、減圧が生成されるであろう。これが、リード弁２３を開き、外側の外気を中に入れさせる。圧縮行程の終了付近で、混合気が点火され燃焼され、シリンダ１の内側のガスを膨張させる。膨張行程中、燃焼されたガスが、ピストン４，４’を進ませる。このサイクルが変わらずに反復される。

図３は、ベアリング１１内部にカムトラックリング９が装着された本発明に従う回転駆動システムの一部断面図を示す。カムトラックリング９には、磁石要素４６が装着される。ベアリング１１の外側は、横ハウジング部又はグランド支持リング４５の内部に装着される。グランド支持リング４５には、直線変位支持構造３０及びシリンダ１及びジェネレータ４７が装着される。各々が２つのローラ７，７’を有する４つの別個の駆動要素５ｂは、カムトラックリング９の内側で、カムトラック１０に装着される。これは、内側からカムトラック１０へと、個々の駆動要素５ｂをローラ７，７’を用いて最初に配置し、直線変位支持構造３０を個々の駆動要素５ｂにわたる位置へと滑動させることによって達成可能である。

図４は、各々が回転カム９に対して装着されたローラを持つ４つの個々の駆動要素５ｂを含む、部分的に切断されていない、図３に類似した本発明に従う駆動システムの図を示す。

図５は、各々が回転カム９に装着された２つのローラ７を持つ４つの個々の駆動要素５ｂを有する、両側にハウジング端部材又はオイルカバー４２を備えた、本発明に従う駆動システムの図を示す。オイルカバー４２は、シリンダ壁５１及び２つの孔５３，５４を収容する中央孔５２を有し、そこを通って、４つの駆動要素が延びている。

図６は、シリンダ端カバー４３によって案内されるピストンロッド２０，２０’及び装着されたピストンを備えた、図５の回転駆動システムの図を示し、シリンダ端カバーは、シリンダ壁５１の端面を覆い、そこを、４つの個々の駆動要素５ｂ及びピストンロッド２０，２０’が通過する。

図７は、駆動システムの各側における対向する駆動要素５ｂ及びピストンロッド２０が、それぞれのヨーク形梁５ａによって連結される、本発明に従う駆動システムの図を示す。
図８は、ヨーク形梁５ａがヨークカバー４４，４４’によって覆われる本発明に従う駆動システムの図を示す。

Claims (7)

1. シリンダ壁（５１）、前記シリンダ壁（５１）の内部で縦軸（Ｌ）に沿って軸方向に滑動可能なピストン（４，４’）、前記縦軸に沿って延び、前記シリンダ壁を越えて前記軸方向にシステムの駆動側（Ｄ）で突き出るピストンロッド（２０，２０’）を備える回転駆動システム（５０）であって、
   前記ピストンロッド（２０，２０’）が、前記駆動側（Ｄ）で、キャリア支持部材（５ａ）に付けられ、回転可能な環状カム部材（９）が、前記駆動側（Ｄ）から一定距離で間隔があけられた軸方向カム位置で、前記シリンダ壁（５１）の周りに同軸で延び、キャリア（５ｂ）が、前記カム部材の対向するカム面で係合する一対のローラ（７，７’）を支持側に持ち、前記キャリア（５ｂ）が、前記シリンダ壁（５１）から放射状外向きに、前記カム位置から前記キャリア支持部材（５ａ）まで延び、前記キャリア支持部材に取り外せるように連結された連結端と共にあり、前記キャリア（５ｂ）が、柔軟な部位（４１）が備えられたアームを備える、回転駆動システム（５０）。
2. ハウジング（５６）が、放射状外向きに前記キャリア（５ｂ）から延び、前記ローラ（７，７’）及び前記カム部材（９）を取り囲む軸方向ハウジング部（４５）を有し、前記ハウジングが、前記駆動側（Ｄ）で第１ハウジング端部材（４２）を有し、中央開口（５２）が、前記シリンダ壁（５１）を収容し、少なくとも一つの孔（５３，５４）が、前記キャリア（５ｂ）の周りに延びる、請求項１に記載の回転駆動システム（５０）。
3. 前記ハウジング（５６）が、前記キャリア（５ｂ）を収容する為に、後方軸方向に延びる閉鎖チャンバ（５５，５５’）を有する、請求項２に記載の回転駆動システム（５０）。
4. 前記駆動システムは、端板部材（４３）を備え、前記端板部材は、ハウジング端部材（４２）に連結され、ピストンロッド（２０，２０’）が通る穴を有し、前記ハウジング端部材は、キャリア（５ｂ）を収容してシリンダ壁（５１）に端板を連結させてピストン（４，４’’）を包囲するシリンダの端面を形成する孔（５３，５４）に整列される穴を有する、請求項２又は３に記載の回転駆動システム（５０）。
5. 前記駆動側（Ｄ）で、開閉可能なキャップ（４４）が前記キャリア支持部材（５ａ）にわたって配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転駆動システム（５０）。
6. 前記縦軸（Ｌ）の２つの対向する側部で、それぞれのキャリア（５ｂ）を備え、各キャリアが一対のホィール（７，７’）を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転駆動システム（５０）。
7. 前記シリンダ（１）が、前記シリンダ壁（５１）の内側で、２つの軸方向に対向するピストン（４，４’）を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転駆動システム（５０）。

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