JP3426113B2 - 往復動ピストン機構 - Google Patents
往復動ピストン機構Info
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- JP3426113B2 JP3426113B2 JP20706697A JP20706697A JP3426113B2 JP 3426113 B2 JP3426113 B2 JP 3426113B2 JP 20706697 A JP20706697 A JP 20706697A JP 20706697 A JP20706697 A JP 20706697A JP 3426113 B2 JP3426113 B2 JP 3426113B2
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- swing
- rotary shaft
- oscillating
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、往復動ピストン内
燃機関、コンプレッサ、ポンプ等に利用可能な往復動ピ
ストン機構に関するものである。
燃機関、コンプレッサ、ポンプ等に利用可能な往復動ピ
ストン機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】往復動ピストン内燃機関は一般に、シリ
ンダ内を直線的に往復動するピストンと、ピストンピン
を介して一端がピストンに回動自在に取り付けられるコ
ンロッド（コネクティングロッド）と、コンロッドの他
端に回動自在に取り付けられるクランクシャフトとによ
ってすべり子クランク機構として構成され、コンロッド
を介して伝わるピストンの直線的な往復運動を回転運動
に変換する。
ンダ内を直線的に往復動するピストンと、ピストンピン
を介して一端がピストンに回動自在に取り付けられるコ
ンロッド（コネクティングロッド）と、コンロッドの他
端に回動自在に取り付けられるクランクシャフトとによ
ってすべり子クランク機構として構成され、コンロッド
を介して伝わるピストンの直線的な往復運動を回転運動
に変換する。
【０００３】この従来の往復動ピストン内燃機関の場合
は、ピストンを上下動させるに際しコンロッドがピスト
ンの往復動方向に対し揺動傾斜するため、ピストンに燃
焼圧縮力、慣性力等による不均一な側圧がかかり、これ
が機械的振動及び騒音の大きな要因となっている。ま
た、回転軸（出力軸）に加わる荷重及び偶力が釣り合っ
ていないことが、騒音発生の一因となっているだけでな
く、摩擦損失が大きくなって、機械効率を悪化させる原
因となっている。
は、ピストンを上下動させるに際しコンロッドがピスト
ンの往復動方向に対し揺動傾斜するため、ピストンに燃
焼圧縮力、慣性力等による不均一な側圧がかかり、これ
が機械的振動及び騒音の大きな要因となっている。ま
た、回転軸（出力軸）に加わる荷重及び偶力が釣り合っ
ていないことが、騒音発生の一因となっているだけでな
く、摩擦損失が大きくなって、機械効率を悪化させる原
因となっている。
【０００４】これらの振動及び騒音、機械効率の悪さ等
の問題は、内燃機関と入出力軸が逆となるコンプレッ
サ、ポンプ等の装置においても起こることである。
の問題は、内燃機関と入出力軸が逆となるコンプレッ
サ、ポンプ等の装置においても起こることである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の往復動ピストン
内燃機関、コンプレッサ、ポンプ等には上述したような
欠点があったので、本発明はそのような欠点のない、即
ち、振動及び機械的騒音がほとんど発生せず、摩擦損失
が少なくて機械効率がよく、しかもコンパクトに構成で
きる往復動ピストン内燃機関、コンプレッサ、ポンプ等
に利用可能な往復動ピストン機構を提供することを課題
とする。
内燃機関、コンプレッサ、ポンプ等には上述したような
欠点があったので、本発明はそのような欠点のない、即
ち、振動及び機械的騒音がほとんど発生せず、摩擦損失
が少なくて機械効率がよく、しかもコンパクトに構成で
きる往復動ピストン内燃機関、コンプレッサ、ポンプ等
に利用可能な往復動ピストン機構を提供することを課題
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、相関的に逆方
向に円弧状に移動する少なくとも一対のピストンの動作
を、質量及び揺動回転半径の等しい左右部分を有する揺
動ア−ムを介して揺動型回転運動に変換した後、前記揺
動型回転運動の回転動力を二手に均等に分けてリンク機
構に伝達し、前記リンク機構に組み込まれた回転軸の回
転に変換して出力することを特徴とする往復動ピストン
機構、を以て上記課題を解決した。
向に円弧状に移動する少なくとも一対のピストンの動作
を、質量及び揺動回転半径の等しい左右部分を有する揺
動ア−ムを介して揺動型回転運動に変換した後、前記揺
動型回転運動の回転動力を二手に均等に分けてリンク機
構に伝達し、前記リンク機構に組み込まれた回転軸の回
転に変換して出力することを特徴とする往復動ピストン
機構、を以て上記課題を解決した。
【０００７】上記手段においては、ピストン側圧が全く
発生しないので、振動及び機械的騒音がほとんど発生し
ない。
発生しないので、振動及び機械的騒音がほとんど発生し
ない。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
依拠して説明する。先ず、図１乃至図３に示された実施
形態について説明する。この実施形態はピストンの動き
が円弧軌道をなすことを特徴とするものである。図中４
１、４１ａが円弧ピストンで、円弧状のシリンダ−４
２、４２ａ内を円弧状に往復動する。円弧ピストン４
１、４１ａは、質量及び揺動半径が等しくなるようにさ
れる。円弧ピストン４１、４１ａには円弧状に湾曲する
コンロッド４３、４３ａが固定され、コンロッド４３、
４３ａの下端部は、それぞれ揺動ア−ム４５の端部に固
定される。
依拠して説明する。先ず、図１乃至図３に示された実施
形態について説明する。この実施形態はピストンの動き
が円弧軌道をなすことを特徴とするものである。図中４
１、４１ａが円弧ピストンで、円弧状のシリンダ−４
２、４２ａ内を円弧状に往復動する。円弧ピストン４
１、４１ａは、質量及び揺動半径が等しくなるようにさ
れる。円弧ピストン４１、４１ａには円弧状に湾曲する
コンロッド４３、４３ａが固定され、コンロッド４３、
４３ａの下端部は、それぞれ揺動ア−ム４５の端部に固
定される。
【０００９】揺動ア−ム４５は左右対称形で、その中心
部に設置された揺動回転軸４６に軸支され、円弧ピスト
ン４１、４１ａの動きに従って往復型回転運動をする揺
動ア−ム４５の左右部分の質量及び揺動半径は等しくな
るようにされる。揺動ア−ム４５の動きはそのまま揺動
回転軸４６に伝達される。なお、図示した例では円弧ピ
ストンは２対設置されているが（図２参照）、これに限
られる訳ではなく、更に多数対にしたり、あるいは、１
対とする場合もある。
部に設置された揺動回転軸４６に軸支され、円弧ピスト
ン４１、４１ａの動きに従って往復型回転運動をする揺
動ア−ム４５の左右部分の質量及び揺動半径は等しくな
るようにされる。揺動ア−ム４５の動きはそのまま揺動
回転軸４６に伝達される。なお、図示した例では円弧ピ
ストンは２対設置されているが（図２参照）、これに限
られる訳ではなく、更に多数対にしたり、あるいは、１
対とする場合もある。
【００１０】第１揺動回転軸４６にはリンク機構が取り
付けられ、そのリンク機構を介して第１揺動回転軸４６
の回転動力が均等に振り分けられる。即ち、第１揺動回
転軸４６にコンロッド等の動力振分手段５３、５４が設
置され、第１揺動回転軸４６を挾んで第２揺動回転軸４
９及び第３揺動回転軸５０が対設され、以て第１揺動回
転軸４６の揺動回転動作が、第２揺動回転軸４９及び第
３揺動回転軸５０に振り分け伝達される。
付けられ、そのリンク機構を介して第１揺動回転軸４６
の回転動力が均等に振り分けられる。即ち、第１揺動回
転軸４６にコンロッド等の動力振分手段５３、５４が設
置され、第１揺動回転軸４６を挾んで第２揺動回転軸４
９及び第３揺動回転軸５０が対設され、以て第１揺動回
転軸４６の揺動回転動作が、第２揺動回転軸４９及び第
３揺動回転軸５０に振り分け伝達される。
【００１１】第２揺動回転軸４９には１又は複数の第１
揺動ア−ム５５が設置され、第１揺動ア−ム５５の端部
に第１連結材５６が回動自在に取り付けられる。そし
て、第１連結材５６の他端部は、回転軸（出力軸）５７
に設けた回転軸クランクア−ム５７ａに偏心的に回動自
在に取り付けられる。
揺動ア−ム５５が設置され、第１揺動ア−ム５５の端部
に第１連結材５６が回動自在に取り付けられる。そし
て、第１連結材５６の他端部は、回転軸（出力軸）５７
に設けた回転軸クランクア−ム５７ａに偏心的に回動自
在に取り付けられる。
【００１２】一方、第３揺動回転軸５０にも１又は複数
の揺動ア−ム５８が設置され、揺動ア−ム５８の端部に
第２連結材５９が回動自在に取り付けられる。そして、
第２連結材５９の他端部は、回転軸５７の回転軸クラン
クア−ム５７ａに、第１連結材５６の取付位置と対称的
配置にて回動自在に取り付けられる。
の揺動ア−ム５８が設置され、揺動ア−ム５８の端部に
第２連結材５９が回動自在に取り付けられる。そして、
第２連結材５９の他端部は、回転軸５７の回転軸クラン
クア−ム５７ａに、第１連結材５６の取付位置と対称的
配置にて回動自在に取り付けられる。
【００１３】この構成において、左右の円弧ピストン４
１、４１ａ及び揺動ア−ム４５の質量及び揺動半径の長
さを等しくし、且つ、重心を揺動軸の中心とすることに
より、円弧ピストン４１、４１ａが往復円弧運動を行う
に伴って、揺動回転軸４６に揺動運動が得られる。その
場合、揺動ア−ム５８の左右で発生する燃焼圧縮力、慣
性力、遠心力による揺動軸荷重は発生しない。
１、４１ａ及び揺動ア−ム４５の質量及び揺動半径の長
さを等しくし、且つ、重心を揺動軸の中心とすることに
より、円弧ピストン４１、４１ａが往復円弧運動を行う
に伴って、揺動回転軸４６に揺動運動が得られる。その
場合、揺動ア−ム５８の左右で発生する燃焼圧縮力、慣
性力、遠心力による揺動軸荷重は発生しない。
【００１４】次いで、揺動回転軸４６の揺動運動が回転
軸５７の回転運動に変換される。即ち、揺動回転軸４６
の揺動回転動力は、動力振分手段５３、５４を介して第
２揺動回転軸４９と第３揺動回転軸５０とに振り分け伝
達され、第１連結材５６及び第２連結材５９を介して回
転軸５７の回転運動に変換される。その際、回転軸５７
の左右で発生する回転軸荷重と回転軸偶力とを完全に釣
り合わせることができる（図３参照、図３においてＣは
回転軸荷重、Ｆは揺動トルク、Ｒはコンロッドに加わる
力、Ｔは回転軸トルク、Ｋは揺動軸荷重である。）。
軸５７の回転運動に変換される。即ち、揺動回転軸４６
の揺動回転動力は、動力振分手段５３、５４を介して第
２揺動回転軸４９と第３揺動回転軸５０とに振り分け伝
達され、第１連結材５６及び第２連結材５９を介して回
転軸５７の回転運動に変換される。その際、回転軸５７
の左右で発生する回転軸荷重と回転軸偶力とを完全に釣
り合わせることができる（図３参照、図３においてＣは
回転軸荷重、Ｆは揺動トルク、Ｒはコンロッドに加わる
力、Ｔは回転軸トルク、Ｋは揺動軸荷重である。）。
【００１５】図４乃至図６に示す実施形態は上記実施形
態を更にコンパクト（特に上下方向）な構成としたもの
で、そこにおいては、上記実施形態同様の円弧ピストン
４１、４１ａ、コンロッド４３、４３ａ及び揺動ア−ム
４５が配備され（図示した例では２組）、揺動ア−ム４
５の揺動軸の中程に、揺動支持ア−ム６１が１又は複数
（図示した例では２）固定状態に取り付けられる。揺動
支持ア−ム６１の両端部には、それぞれコンロッド６
２、６２ａが回動自在に取り付けられる。
態を更にコンパクト（特に上下方向）な構成としたもの
で、そこにおいては、上記実施形態同様の円弧ピストン
４１、４１ａ、コンロッド４３、４３ａ及び揺動ア−ム
４５が配備され（図示した例では２組）、揺動ア−ム４
５の揺動軸の中程に、揺動支持ア−ム６１が１又は複数
（図示した例では２）固定状態に取り付けられる。揺動
支持ア−ム６１の両端部には、それぞれコンロッド６
２、６２ａが回動自在に取り付けられる。
【００１６】コンロッド６２、６２ａの他端は、それぞ
れ円板クランク６３、６３ａに偏心的に連結され、以て
揺動ア−ム４５の揺動軸を軸に四節機構が対称的に構成
される。円板クランク６３、６３ａの回転軸にはそれぞ
れ駆動ギア６４、６４ａが取り付けられ、各駆動ギア６
４、６４ａは出力軸たる回転軸６５に設置された被動ギ
ア６６に噛合し、これを回転駆動する。
れ円板クランク６３、６３ａに偏心的に連結され、以て
揺動ア−ム４５の揺動軸を軸に四節機構が対称的に構成
される。円板クランク６３、６３ａの回転軸にはそれぞ
れ駆動ギア６４、６４ａが取り付けられ、各駆動ギア６
４、６４ａは出力軸たる回転軸６５に設置された被動ギ
ア６６に噛合し、これを回転駆動する。
【００１７】この構成の場合、揺動ア−ム４５の揺動軸
に生ずる揺動回転動力は、揺動支持ア−ム６１を介して
コンロッド６２側とコンロッド６２ａ側とに振り分け伝
達され、それぞれ円板クランク６３、６３ａの回転運動
に変換される。そして、円板クランク６３、６３ａの回
転運動は直接駆動ギア６４、６４ａに伝達され、合成さ
れて被動ギア６６並びにこれと一体となった回転軸６５
を回転駆動する。
に生ずる揺動回転動力は、揺動支持ア−ム６１を介して
コンロッド６２側とコンロッド６２ａ側とに振り分け伝
達され、それぞれ円板クランク６３、６３ａの回転運動
に変換される。そして、円板クランク６３、６３ａの回
転運動は直接駆動ギア６４、６４ａに伝達され、合成さ
れて被動ギア６６並びにこれと一体となった回転軸６５
を回転駆動する。
【００１８】この構成の場合も左右で発生する燃焼圧縮
力、慣性力、遠心力による揺動軸荷重は発生せず、ま
た、左右で発生する回転軸荷重と回転軸偶力を完全に釣
り合わせることが可能となる（図６参照、図６における
符号は図３の場合と同じ。）。
力、慣性力、遠心力による揺動軸荷重は発生せず、ま
た、左右で発生する回転軸荷重と回転軸偶力を完全に釣
り合わせることが可能となる（図６参照、図６における
符号は図３の場合と同じ。）。
【００１９】上記いずれの実施形態においても、出力軸
たる回転軸を入力軸として回転動力を反対に伝達するこ
ととすることにより、種々の圧縮機関やポンプ等に利用
することが可能となる。
たる回転軸を入力軸として回転動力を反対に伝達するこ
ととすることにより、種々の圧縮機関やポンプ等に利用
することが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】本発明は上述した通りであって、本発明
に係る往復動ピストン機構によれば、ピストン側圧が無
くなるためにピストン部における振動、騒音、摩擦損失
を大幅に減少させて機械効率を高めることができ、燃
料、電力、潤滑オイルの消費を少なくすることが可能と
なり、また、燃焼圧縮力、慣性力を釣り合わせているの
で、燃焼圧縮力振動、慣性力振動を抑制して、低振動・
低騒音機関を実現することができ、更に往復直線運動を
直接に回転運動に変換しないので、回転軸クランク部に
発生するトルクが均一になり、回転軸クランク部にねじ
り振動が発生しないという効果がある。
に係る往復動ピストン機構によれば、ピストン側圧が無
くなるためにピストン部における振動、騒音、摩擦損失
を大幅に減少させて機械効率を高めることができ、燃
料、電力、潤滑オイルの消費を少なくすることが可能と
なり、また、燃焼圧縮力、慣性力を釣り合わせているの
で、燃焼圧縮力振動、慣性力振動を抑制して、低振動・
低騒音機関を実現することができ、更に往復直線運動を
直接に回転運動に変換しないので、回転軸クランク部に
発生するトルクが均一になり、回転軸クランク部にねじ
り振動が発生しないという効果がある。
【００２１】また、円弧ピストン等の往復質量を従来の
４０パ−セント以下に設計することが可能となり、以て
出力性能を大幅に向上させることが可能となる効果があ
る。
４０パ−セント以下に設計することが可能となり、以て
出力性能を大幅に向上させることが可能となる効果があ
る。
【図１】 本発明の実施形態の一例を示す正面図であ
る。
る。
【図２】 本発明の実施形態の一例を示す平面図であ
る。
る。
【図３】 本発明の実施形態の一例におけるクランク部
の動作図である。
の動作図である。
【図４】 本発明の実施形態の第２の例を示す正面図で
ある。
ある。
【図５】 本発明の実施形態の第２の例を示す平面図で
ある。
ある。
【図６】 本発明の実施形態の第２の例におけるクラン
ク部の動作図である。
ク部の動作図である。
４１ 円弧ピストン
４１ａ 円弧ピストン
４５ 揺動ア−ム
４６ 揺動回転軸
４７ リンク機構
６１ 揺動支持アーム
６２ コンロッド
６２ａ コンロッド
６３ 円板クランク
６３ａ 円板クランク
６４ 駆動ギア
６４ａ 駆動ギア
Claims (3)
- 【請求項１】 相関的に逆方向に円弧状に移動する少な
くとも一対のピストンの動作を、質量及び揺動回転半径
の等しい左右部分を有する揺動ア−ムを介して揺動型回
転運動に変換した後、前記揺動型回転運動の回転動力を
振分手段によって二手に均等に分けてリンク機構に伝達
し、前記リンク機構に組み込まれた回転軸の回転に変換
して出力することを特徴とする往復動ピストン機構。 - 【請求項２】前記振分手段が、前記揺動アームの揺動軸
に固定された少なくとも一対のコンロッドである請求項
１に記載の往復動ピストン機構。 - 【請求項３】前記振分手段が、前記揺動アームの揺動軸
に固定され、両端にコンロッドが取り付けられた１又は
複数の揺動支持アームである請求項１に記載の往復動ピ
ストン機構。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20706697A JP3426113B2 (ja) | 1996-07-18 | 1997-07-16 | 往復動ピストン機構 |
| US09/081,075 US6334423B1 (en) | 1997-07-16 | 1998-05-19 | Reciprocating piston engine and its link mechanism |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21900096 | 1996-07-18 | ||
| JP8-219000 | 1996-07-18 | ||
| JP20706697A JP3426113B2 (ja) | 1996-07-18 | 1997-07-16 | 往復動ピストン機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1089002A JPH1089002A (ja) | 1998-04-07 |
| JP3426113B2 true JP3426113B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=26516041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20706697A Expired - Fee Related JP3426113B2 (ja) | 1996-07-18 | 1997-07-16 | 往復動ピストン機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3426113B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005330889A (ja) * | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Univ Of Tokushima | シリンダー側壁にかかるスラスト荷重を低減した動力変換装置 |
| KR100863067B1 (ko) | 2006-09-30 | 2008-10-13 | 박영복 | 동력변환전달장치 |
| KR101527916B1 (ko) * | 2014-09-23 | 2015-06-16 | 김수호 | 진동하는 진동축과 회전하는 크랭크축이 서로 연결되어 작동되는 내연기관 |
| CN105443694A (zh) * | 2015-12-19 | 2016-03-30 | 重庆泽田汽车部件有限责任公司 | 单侧驻留往复传动机构 |
-
1997
- 1997-07-16 JP JP20706697A patent/JP3426113B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1089002A (ja) | 1998-04-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| R250 | Receipt of annual fees |
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