JP2736718B2 - 自転ピストンエンジン - Google Patents

自転ピストンエンジン

Info

Publication number
JP2736718B2
JP2736718B2 JP4097127A JP9712792A JP2736718B2 JP 2736718 B2 JP2736718 B2 JP 2736718B2 JP 4097127 A JP4097127 A JP 4097127A JP 9712792 A JP9712792 A JP 9712792A JP 2736718 B2 JP2736718 B2 JP 2736718B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
output shaft
cylinder barrel
shaft
cam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4097127A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05263655A (ja
Inventor
喜代志 高井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOHAN SEIKO JUGEN
Original Assignee
TOHAN SEIKO JUGEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TOHAN SEIKO JUGEN filed Critical TOHAN SEIKO JUGEN
Priority to JP4097127A priority Critical patent/JP2736718B2/ja
Publication of JPH05263655A publication Critical patent/JPH05263655A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2736718B2 publication Critical patent/JP2736718B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/04Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F01B3/06Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces by multi-turn helical surfaces and automatic reversal
    • F01B3/08Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces by multi-turn helical surfaces and automatic reversal the helices being arranged on the pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0079Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having pistons with rotary and reciprocating motion, i.e. spinning pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/04Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F01B3/06Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces by multi-turn helical surfaces and automatic reversal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/32Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、往復動するピストン
をシリンダ中心の回りに自転させて、クランク機構を用
いることなく回転動力を出力する形態の自転ピストンエ
ンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な往復ピストンエンジンにおいて
は、ピストンの往復動作をコンロッドとクランク軸を介
して回転動作に変換し出力している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】クランク機構を用いた
従来の動作変換機構は、上死点および下死点におけるピ
ストンの反転動作が急激に行われるため振動を生じやす
い。この振動を打ち消すためにバランスウェイトが不可
欠で、その遠心力による力の不均衡で前記振動とは異質
の振動を生じること、ピストンの側圧による振動を生じ
ることなど、動作変換機構そのものが振動を生じやすい
構造になっている。さらにバランスウェイトの運動空間
として大容量のクランク室を設ける必要があり、エンジ
ンを小形化することに限界がある。
【0004】この発明の目的は動作変換機構を改良する
ことによって、動作変換機構による振動の発生を防止で
きる、静粛な往復ピストンエンジンを得ることにある。
この発明の他の目的は動作変換機構を簡素化でき、さら
にエンジン全体を小形化できる往復ピストンエンジンを
得ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明では、往復動す
るピストンをカム機構を介して強制的に回転させ、この
回転動力を出力軸を介して取り出せるようにした。即
ち、この発明のエンジンは、シリンダバレル5内にピス
トン6と、シリンダバレル5の両端機壁で両持ち支持さ
れて、動力を取り出す復動自在に支持する出力軸10と
が同心状に配置されていること、ピストン6と出力軸1
0とは、ピストン6の往復移動は許すが、ピストン6と
出力軸10の相対回転を阻む係合構造を介して接続され
ていること、ピストン6とシリンダバレル5との間に、
ピストン6の往復動作を出力軸10の回転動作に変換す
るカム機構が設けられていること、カム機構が、カム溝
18とこれに係合するフォロワ19とを含んで構成され
ていること、ヘッドカバー3の内部に、吸・排気弁9を
開き操作する駆動カム26を備えたカム軸24が設けら
れてあること、出力軸10とカム軸24とが、出力軸1
0と中間軸23との間に設けた一対の傘歯車22と、中
間軸23とカム軸24との間に設けたタイミングベルト
25とを介して連動可能に連結してあることを要件とす
る。具体的には、ピストン6とシリンダバレル5の各端
のそれぞれに燃焼室7を設ける。出力軸10を、ヘッ
ドブロック2とフライホイルケース4に設けた軸受11
で両持ち支持し、出力軸10側に設けたスプライン軸1
3と、ピストン6側に設けたスプライン穴14とで係合
構造を構成し、シリンダバレル5の内面にカム溝18
を、ピストン6の外面にフォロワ19をそれぞれ設け
る。
【0006】
【作用】ピストン6をカム機構でシリンダ中心の回りに
自転させて往復動作を回転動作に変換すると、上死点と
下死点におけるピストン6の反転動作を滑らかにするこ
とができる。カム溝18は自由に形成できるので、その
形状を適切化することにより、上死点および下死点付近
におけるピストン6の移動速度を自由に変えることがで
きるからである。ピストン6の運動慣性力が大きいほど
回転力が大きくなることも、移動方向の切り換わりをス
ムーズにすることに役立つ。ピストン6は、出力軸10
とシリンダバレル5に案内されて往復動するので、側圧
を生じることがない。バランスウェイトによる振動の発
生もない。ヘッドカバー3の内部に配置した動弁機構
は、出力軸10の回転動力を利用して駆動する。
【0007】
【発明の効果】この発明では、ピストン6とシリンダバ
レル5との間にカム機構を設け、これでピストン6を強
制的に自転させて往復動作を回転動作に変換し、ピスト
ン6と同心状に配置した出力軸10を介して回転動力を
取り出すようにした。従ってクランク機構で動作変換を
行う場合に比べて、カム溝18の形状を好適化するだけ
で、上死点や下死点付近におけるピストン6の移動速度
を自由に設定しピストン6の移動方向を滑らかに反転で
きる。これにより、ピストン6の往復動を原因とする振
動を減少できるのはもちろん、動作変換機構による振動
の発生を解消して、全体として静粛なエンジンが得られ
ることとなった。
【0008】クランク機構に不可欠のバランスウェイト
を使用しないので、その運動空間をエンジン内部に確保
する必要がなく、その分だけエンジンを小形化できる。
カム溝18とこれに係合するフォロワ19を含むカム機
構で、ピストン6の往復動作を回転動作に変換するの
で、クランク機構に比べて簡単なメカニズムで運動変換
を行うことができる点でも有利である。
【0009】
【実施例】(実施例1) 図1ないし図3はこの発明に係る自転ピストンエンジン
の実施例を示す。このエンジンは単気筒4サイクルの電
気点火式のエンジンであって、図1において符号1はシ
リンダブロック、2はヘッドブロック、3はヘッドカバ
ー、4はフライホイルケースである。 シリンダブロック
1とそのシリンダバレル5に嵌め込まれたピストン6、
およびヘッドブロック2の三者によって燃焼室7を形成
し、この燃焼室7に臨んで点火プラグ8と吸・排気弁9
をヘッドブロック2に設けている。吸・排気弁9はピス
トン6の往復動作に同期して吸・排気ポート17を開閉
する。この動弁機構は後述する。
【0010】ピストン6はシリンダバレル5に沿って往
復し、従来の往復ピストンエンジンと同様に2往復する
間に吸気、圧縮、膨張、排気の各作用を行う。この往復
動作 を回転動作に直接変換するために、ピストン6とシ
リンダバレル5との間にカム機構を設け、ピストン6と
同心状に配置した出力軸10で回転動力を取り出すよう
にしている。
【0011】出力軸10は、シリンダバレル5の中心を
貫く状態で配置し、その両端をヘッドブロック2とフラ
イホイルケース4でそれぞれ軸受11を介して軸支す
る。当然、ピストン6は出力軸10で貫かれる訳であ
り、その内面中央に設けたボス12が係合構造を介して
出力軸10にスライドのみ自在に接続してある。 詳しく
は、出力軸10にスプライン軸13を設け、これにボス
12の内面に設けたスプライン穴14を外嵌している。
燃焼ガスが出力軸10に沿ってピストン6の背室側へ吹
き抜けるのを防ぐために、ピストン頂部の中央にシール
体15を装着し、これを出力軸10に外嵌している。シ
ール体15がピストン6に同行する範囲は丸軸としてあ
り、この部分を避けて上記のスプライン軸13を設けて
いる。ヘッドブロック2にも、ガスの吹き抜けを防ぐシ
ール体16を設けている。
【0012】カム機構は、ピストン6の周面に設けた螺
旋状のカム溝18と、これに対応してシリンダバレル5
に設けたフォロワ19とからなり、ピストン6が往復動
するときこれを強制的に回転させる。つまり、ピストン
6はシリンダバレル5内を自転しながら往復移動する。
図2に示すように、フォロワ19は遊転ローラ19a
と、これを軸支するホルダー19bとを含んで構成し、
シリンダブロック1に設けた装着穴20を介して外面か
ら着脱できる。カム溝18は、図1に示すようにピスト
ン6の半周面において上り傾斜し、残り半周面において
下り傾斜するよう形成する。これにより、上死点と下死
点との間を移動する間にピストン6は半回転する。
【0013】出力軸10の動力は、その一端に装着した
フライホイル21を介して出力され、さらにヘッドカバ
ー3内に設けた動弁機構を介して、吸・排気弁9の開閉
駆動に利用される。出力軸10の動力は、一対の傘歯車
22を介して中間軸23へ伝えられ、中間軸23からカ
ム軸24へタイミングベルト25で伝動する。カム軸
4には、吸・排気弁9に対応して駆動カム26が設けて
あり、これが回転することで各弁を開き操作する。
【0014】図3において、ピストン6の上下ストロー
クと出力軸10の回転角度との相互関係を示している。
ピストン6が上死点と下死点を経て再び上死点に戻る
と、出力軸10は360度(1回転)回転し、この間に
吸気作用aと圧縮作用bとが行われる。さらに360度
回転する間に膨張作用cと排気作用dが行われ、再び吸
気作用aに戻る。従来の往復ピストンエンジンと同様
に、吸気工程と排気工程は一部重複し、点火プラグ8に
よる着火タイミングは上死点前とする。
【0015】以上のように、カム機構でピストン6の往
復動作を回転動作に変換し、これを出力軸10を介して
取り出すようにすると、カム溝18の形成のし方によっ
て、上死点および下死点付近でのピストン6の移動速度
を自由に変えることができるので、死点の乗り越えをス
ムーズに行って、ピストン6の反転移動を滑らかに行う
ことができる。
【0016】(実施例2) 図4はピストン6の両端を閉塞し、ピストン6とシリン
ダバレル5の両端との間に燃焼室7を設けたものであ
る。これでは、片側の燃焼室7で吸気、圧縮、膨張、排
気の順に工程が移行する間に、他側の燃焼室7で圧縮・
膨張、排気、吸気の順か、排気、吸気、圧縮、膨張の順
のいずれかで工程が移行するように運転サイクルを定め
る。なお、この実施例におけるピストン6は軸方向に分
割して形成する。
【0017】実施例2のエンジンによれば、ピストン6
の両端に燃焼室7を設けるので、ピストン6の往復動作
を有効に利用して運転サイクルを維持できる。
【0018】上記以外に、ピストン6と出力軸10を接
続する係合構造としては、セレーションやキーを用いた
係合構造や、ピストン6と出力軸10のいずれか一方に
保持 した一群のボールと、ボールをスライド案内する複
数の溝とからなる係合構造などを利用できる。 シリンダ
バレル5の内面にカム溝18を設け、ピストン6にフォ
ロワ19を設けることができる。 カム溝18はピストン
6およびシリンダバレル5にそれぞれ複数本形成するこ
とができる。 弁配置は実施例以外の形態を採ることもで
きる。この発明は圧縮点火型のエンジンなど他の型式の
エンジンにも適用できる。 この発明は、往復ピストン型
のコンプレッサーや真空ポンプの動作変換機構にも利用
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に係るエンジンの縦断正面図である。
【図2】図1におけるA−A線断面図である。
【図3】ピストンと出力軸の動作の相互関係を示す図表
である。
【図4】実施例2に係るエンジンの原理説明図である。
【符号の説明】
1 シリンダブロック 2 ヘッドブロック 5 シリンダバレル 6 ピストン 10 出力軸 13 スプライン軸 14 スプライン穴 15 シール体 18 カム溝 19 フォロワ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダバレル5内にピストン6と、シ
    リンダバレル5の両端機壁で両持ち支持されて、動力を
    取り出す出力軸10とが同心状に配置されており、 ピストン6と出力軸10とは、ピストン6の往復移動は
    許すが、ピストン6と出力軸10の相対回転を阻む係合
    構造を介して接続されており、 ピストン6とシリンダバレル5との間に、ピストン6の
    往復動作を出力軸10の回転動作に変換するカム機構が
    設けられており、 カム機構が、カム溝18とこれに係合するフォロワ19
    とを含んで構成されている自転ピストンエンジンであっ
    て、 ヘッドカバー3の内部に、吸・排気弁9を開き操作する
    駆動カム26を備えたカム軸24が設けられており、 出力軸10とカム軸24とが、出力軸10と中間軸23
    との間に設けた一対の傘歯車22と、中間軸23とカム
    軸24との間に設けたタイミングベルト25とを介して
    連動可能に連結されている自転ピストンエンジン。
  2. 【請求項2】ストン6とシリンダバレル5の各端と
    のそれぞれに燃焼室7が設けてある請求項1記載の自転
    ピストンエンジン。
  3. 【請求項3】 出力軸10がヘッドブロック2とフライ
    ホイルケース4に設けた軸受11で両持ち支持されてお
    り、 係合構造が、出力軸10側に設けたスプライン軸13
    と、ピストン6側に設けたスプライン穴14からなり、 シリンダバレル5の内面にカム溝18を、ピストン6の
    外面にフォロワ19をそれぞれ設けた請求項1または2
    記載の自転ピストンエンジン。
JP4097127A 1992-03-23 1992-03-23 自転ピストンエンジン Expired - Lifetime JP2736718B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4097127A JP2736718B2 (ja) 1992-03-23 1992-03-23 自転ピストンエンジン

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4097127A JP2736718B2 (ja) 1992-03-23 1992-03-23 自転ピストンエンジン

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05263655A JPH05263655A (ja) 1993-10-12
JP2736718B2 true JP2736718B2 (ja) 1998-04-02

Family

ID=14183902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4097127A Expired - Lifetime JP2736718B2 (ja) 1992-03-23 1992-03-23 自転ピストンエンジン

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2736718B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030073714A (ko) * 2002-03-13 2003-09-19 안병열 펌프와 압축기에 사용되어지는 부등속 회전 전달 방법 및그 장치
US20170030194A1 (en) * 2014-04-16 2017-02-02 Shepherd Inventor Limited Reciprocating engine
CN105952532A (zh) * 2016-04-22 2016-09-21 安庆中船动力配套有限公司 一种单缸无曲轴式活塞发动机
WO2018016973A1 (en) * 2016-07-18 2018-01-25 Shepherd Inventor Limited Reciprocating engines and compressors
CN110242415A (zh) * 2019-07-19 2019-09-17 西北农林科技大学 一种基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5537531A (en) * 1978-09-06 1980-03-15 Isao Yamaguchi Internal combustion engine for piston to rotate without crankshaft
JPS6282236A (ja) * 1985-10-05 1987-04-15 Shigeyoshi Karasawa 対向ピストン式同軸エンジン

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05263655A (ja) 1993-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3898729B2 (ja) 分割式4ストロークサイクル内燃機関
US5676037A (en) Apparatus for mutual conversion between circular motion and reciprocalmotion
US5394839A (en) Internal combustion engine
JP2005501993A (ja) 改良型往復内燃機関
JPH084550A (ja) カム式エンジン
US10316744B2 (en) Hypocycloidal methods and designs for increasing efficiency in engines
JP2736718B2 (ja) 自転ピストンエンジン
WO1997026452A1 (en) Three cycle engine
AU689230B2 (en) Apparatus for mutual conversion between circular motion and reciprocal motion
JP3172366B2 (ja) カム式エンジン
JPH08177511A (ja) カム式エンジン
JPH0666118A (ja) ディスクバルブエンジン
JP2632510B2 (ja) スピン連続回転を往復動に併用したピストン・シリンダ機械
JPH09242501A (ja) 同一シリンダー内に対称的に配置したピストンをもつ 燃焼装置(エンジン)
WO1995020722A1 (fr) Moteur a explosion a piston
WO2011145699A1 (ja) 1サイクルエンジン
KR100213733B1 (ko) 내연기관
WO1986004637A1 (en) Axial shaft piston engine
RU2028478C1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
RU2061885C1 (ru) Поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания
KR910000947B1 (ko) 회전 실린더 블럭기관
US20070131179A1 (en) Elliptical rotary motor with internal combustion
KR920000990B1 (ko) 회전 파형식 엔진
JPS6359010B2 (ja)
JPH084553A (ja) カム式エンジン