JP4845989B2 - engine - Google Patents

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Description

本発明は、従来の往復式内燃機関におけるクランクシャフトを廃し、ピストンの往復運動をギヤを用いて回転運動に変換するレシプロ式エンジンに関するものである。   The present invention relates to a reciprocating engine that eliminates a crankshaft in a conventional reciprocating internal combustion engine and converts a reciprocating motion of a piston into a rotational motion using a gear.

従来、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の往復式内燃機関(レシプロエンジン)においては、シリンダ内を摺動するピストンの往復運動を、コネクティングロッド(コンロッド)を介してクランクシャフトの回転運動に変換し、燃料の爆発によるエネルギーを回転力として取り出している。   Conventionally, in a reciprocating internal combustion engine (reciprocating engine) such as a gasoline engine or a diesel engine, a reciprocating motion of a piston sliding in a cylinder is converted into a rotational motion of a crankshaft via a connecting rod (connecting rod), The energy from the explosion is extracted as rotational force.

このクランクシャフトを用いたピストンの往復動の回転運動への変換(クランク手段)は、クランクシャフトが重く高価なだけでなく、滑らかな回転を得るためのバランスウェイトやバランスウェブ等を設ける必要があり、エンジンスペースや変換効率の点からも、これに代わる変換機構が種々検討されている。   In order to convert the reciprocating motion of the piston using this crankshaft into a rotational motion (crank means), the crankshaft is not only heavy and expensive, but it is necessary to provide a balance weight, a balance web, etc. to obtain a smooth rotation Various conversion mechanisms have been studied in view of engine space and conversion efficiency.

例えば、エンジン出力軸の周りに配置したカムの周囲に、このカムのカム面に沿って上下動するピストンを配設したカム式エンジン(特許文献1,2)や、出力軸の周りに配置されて偏心運動する回転盤により、この回転盤の周囲に星形に配設されたピストンを往復動させるエンジン(特許文献3)が提案されている。   For example, a cam engine (Patent Documents 1 and 2) in which a piston that moves up and down along the cam surface of the cam is arranged around a cam arranged around the engine output shaft, or arranged around the output shaft. An engine (Patent Document 3) is proposed in which a piston disposed in a star shape around a rotating disk is reciprocated by a rotating disk that moves eccentrically.

また、偏心カム溝を有するビスカス円盤をエンジン出力軸と同心状に固定し、コネクティングロッドの大端部をこの偏心カム溝に係合したエンジン(特許文献4)や、コネクティングロッドの端部を、十字軸受や球面軸受に繋がる揺動部材で支持したエンジン(特許文献5,6)等も検討されている。   In addition, an engine (Patent Document 4) in which a viscous disc having an eccentric cam groove is fixed concentrically with the engine output shaft and a large end portion of the connecting rod is engaged with the eccentric cam groove, or an end portion of the connecting rod is provided. An engine (Patent Documents 5 and 6) supported by a rocking member connected to a cross bearing or a spherical bearing has also been studied.

さらに、ピストンの往復動を歯車機構(ギヤ)を用いて回転動に変換する構造(変換手段)として、例えば、リング状の内歯歯車の内周を噛合しながら転動する小歯車に、ピストンに繋がるコネクティングロッドの大端部を軸支したエンジン(特許文献7,8)や、エンジン出力軸の周りに配置された小歯車と、この小歯車の周りを噛合しながら偏心するリング状の内歯歯車(大歯車)により、円盤状の受転体の周りに配設された円環状の円枢体に偏心して軸支されたピストンを往復動させるエンジン(特許文献9)が提案されている。   Furthermore, as a structure (converting means) for converting the reciprocating motion of the piston into a rotational motion using a gear mechanism (gear), for example, a small gear that rolls while meshing the inner periphery of a ring-shaped internal gear, An engine (Patent Documents 7 and 8) that pivotally supports the large end of the connecting rod connected to the shaft, a small gear arranged around the engine output shaft, and a ring-shaped inner ring that is eccentric while meshing around the small gear An engine (Patent Document 9) has been proposed in which a toothed gear (large gear) is used to reciprocate a piston that is eccentrically supported by an annular pivot disposed around a disc-shaped receiving body. .

そして、他にも、エンジンの出力軸に嵌合された一方のギヤと、距離を開けて配置された他方のギヤの間に掛け渡されたチェーンに、コネクティングロッドの大端部を支持させたエンジン(特許文献10)や、平歯車に噛合して互いに逆回転する2つの間欠歯車により、ピストンの往復動を出力軸の回転動に変換するエンジン(特許文献11)、あるいは、エンジン出力軸に固着された大歯車(間欠歯)の回転により、この出力軸周りの接線方向に配置されたシリンダ内のピストンを往復動させるエンジン(特許文献12)等が提案されている。   In addition, the large end of the connecting rod is supported by a chain that is spanned between one gear fitted to the output shaft of the engine and the other gear arranged at a distance. The engine (Patent Document 10), the engine (Patent Document 11) that converts the reciprocating motion of the piston into the rotational motion of the output shaft by two intermittent gears that mesh with the spur gear and rotate in reverse to each other, or the engine output shaft There has been proposed an engine (Patent Document 12) that reciprocates a piston in a cylinder disposed in a tangential direction around the output shaft by rotation of a fixed large gear (intermittent teeth).

なお、その他にも、クランクシャフトおよびピストンを用いない内燃機関として、繭型のロータハウジングと三角形のロータからなるロータリエンジンが実用化されているのは、良く知られている。   In addition, as an internal combustion engine that does not use a crankshaft and a piston, it is well known that a rotary engine composed of a saddle type rotor housing and a triangular rotor has been put into practical use.

特開平8−4553号公報JP-A-8-4553 特開2008−25491号公報JP 2008-25491 A 特開2000−303852号公報JP 2000-303852 A 特開平3−185221号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-185221 特開平3−149319号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-149319 特開平4−255501号公報JP-A-4-255501 実開昭60−118344号公報Japanese Utility Model Publication No. 60-118344 実開平4−119333号公報Japanese Utility Model Publication No. 4-119333 特開平6−307256号公報JP-A-6-307256 特開昭63−97831号公報JP-A 63-97831 特開平10−103441号公報JP-A-10-103441 特開2001−227355号公報JP 2001-227355 A

しかしながら、上記レシプロエンジンにおける、クランクシャフトを使用せずピストンの往復動を回転運動に変換する従来の試み(変換手段)は、種々の問題から、ロータリエンジンを除いて実用化の域に達しておらず、普及していないのが現状である。また、現在の自動車市場においては、より軽量かつコンパクトで、省燃費のエンジンが求められている。   However, the conventional attempts (converting means) for converting the reciprocating motion of the piston into the rotational motion without using the crankshaft in the above-mentioned reciprocating engine have not yet reached the practical use area except for the rotary engine. The current situation is not widespread. In the current automobile market, there is a demand for a lighter, more compact and fuel-efficient engine.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複雑で高価なクランクシャフトを用いることなく、ピストンの往復動を効率的に回転運動に変換することのできる新規なエンジンの提供をその目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a novel engine capable of efficiently converting the reciprocating motion of a piston into a rotational motion without using a complicated and expensive crankshaft. Objective.

上記の目的を達成するために、本発明は、シリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、ピンを介して上記ピストンに一端部が揺動自在に連結された連結手段と、この連結手段の他端部に接続されて出力軸に回転動を与える変換手段とを有するエンジンであって、上記変換手段として、上記出力軸に嵌合固定されたピニオンギヤと、このピニオンギヤに噛合してその周りを偏心しながら周回する内歯リングギヤと、この内歯リングギヤの内側に配置され、上記ピニオンギヤに噛合しつつ該ピニオンギヤの周りを公転する第1プラネタリギアと、この第1プラネタリギアと上記内歯リングギヤとの間に配置され、これら第1プラネタリギアと内歯リングギヤに噛合しつつ上記ピニオンギヤを中心とする軌道上を公転する第2プラネタリギアと、一端側が上記出力軸に回転自在に嵌合され、他端側が上記各プラネタリギアを所定の間隔で軸支する支持部材とを備え、上記内歯リングギヤの外周面あるいは端面に設けられた接続部に、上記連結手段の他端部が接続されているエンジンを第1の要旨とする。   In order to achieve the above object, the present invention includes a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a connecting means having one end pivotably connected to the piston via a pin, and the connecting means. An engine having a converting means connected to the other end of the output shaft for rotating the output shaft, the pinion gear fitted and fixed to the output shaft as the converting means, and the pinion gear meshing with the pinion gear. An internal ring gear that circulates while decentering, a first planetary gear that is disposed inside the internal ring gear and revolves around the pinion gear while meshing with the pinion gear, and the first planetary gear and the internal ring gear The second planetary revolving on the track centering on the pinion gear while meshing with the first planetary gear and the internal ring gear. And one end side is rotatably fitted to the output shaft, and the other end side is provided with a support member that pivotally supports the planetary gears at a predetermined interval. An engine in which the other end of the connecting means is connected to the connecting portion is a first gist.

また、同じ目的を達成するために、本発明は、シリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、ピンを介して上記ピストンに一端部が揺動自在に連結された連結手段と、この連結手段の他端部に接続されて出力軸に回転動を与える変換手段とを有するエンジンであって、上記変換手段として、上記出力軸に嵌合固定されたピニオンギヤと、上記出力軸の軸方向に幅広のリング状で、かつ、その内周面に上記ピニオンギヤに噛合する内歯が形成され、その外周面における軸方向両端部の領域に外歯がそれぞれ形成され、この外周面における軸方向中央部の領域に上記連結手段との接続部が形成されて、上記ピニオンギヤに噛合して該ピニオンギヤの周りを偏心しながら周回する内外歯リングギヤと、この内外歯リングギヤの各外歯に噛合しつつ該内外歯リングギヤの周りを公転する2つのガイドギヤと、一端側が上記出力軸に回転自在に嵌合され、他端側が上記各ガイドギヤを内外歯リングギヤの外歯に噛合した状態でそれぞれ軸支する支持部材とを備え、上記内外歯リングギヤの外周面に設けられた接続部に、上記連結手段の他端部が接続されているエンジンを第2の要旨とする。   In order to achieve the same object, the present invention includes a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a connecting means having one end pivotably connected to the piston via a pin, An engine having a conversion means connected to the other end of the means and imparting rotational movement to the output shaft, the conversion means as a pinion gear fitted and fixed to the output shaft, and an axial direction of the output shaft A wide ring-shaped inner tooth is formed on the inner circumferential surface of the pinion gear, and outer teeth are formed in both axial end regions of the outer circumferential surface. A connecting portion with the coupling means is formed in the region, and meshes with the pinion gear and meshes with the external teeth of the internal and external tooth ring gears rotating around the pinion gear while being eccentric. While the two guide gears revolving around the inner and outer tooth ring gears, one end side is rotatably fitted to the output shaft, and the other end side is pivotally supported with the guide gears engaged with the outer teeth of the inner and outer tooth ring gears. An engine having a support member and having the other end of the coupling means connected to a connecting portion provided on the outer peripheral surface of the inner and outer toothed ring gear is a second gist.

すなわち、本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ね、その結果、クランク手段に代わる往復−回転変換機構として、出力軸に固定された小径の外歯歯車と、その周囲で偏心運動する大径の内歯歯車を組み合わせ、この内歯歯車の偏心運動を安定して支持できるギヤ構造を付与することにより、クランクシャフトの回転変換機能を代替できることを見出し、本発明に到達した。   That is, the present inventor has intensively studied to solve the above problems, and as a result, as a reciprocation-rotation conversion mechanism replacing the crank means, a small-diameter external gear fixed to the output shaft, and an eccentricity around the outer gear. The present inventors have found that the rotation conversion function of the crankshaft can be replaced by combining a large-diameter internal gear that moves and providing a gear structure that can stably support the eccentric motion of the internal gear.

本発明は、以上のような知見にもとづきなされたものであり、本発明のエンジンは、ピストンの往復動に起因する連結手段の上下動が、リングギヤの偏心運動に変換され、このリングギヤの偏心運動が、出力軸に固定されたピニオンギヤに伝達されることにより、燃料の爆発によるエネルギーを回転力として効率良く取り出すことができる。また、重く高価なクランクシャフトを用いないため、エンジンの軽量化およびコストダウンを達成することができる。   The present invention has been made on the basis of the above knowledge. In the engine of the present invention, the vertical movement of the connecting means caused by the reciprocating movement of the piston is converted into the eccentric movement of the ring gear. However, by being transmitted to the pinion gear fixed to the output shaft, energy from the explosion of the fuel can be efficiently extracted as a rotational force. In addition, since a heavy and expensive crankshaft is not used, it is possible to reduce the weight and cost of the engine.

また、本発明において、そのなかでも、上記連結手段が、上記リングギヤの接続部を延設して該リングギヤと一体に形成され、その接続部の先端部に、上記ピストンが連結されているものは、エンジンの部品点数を減らすことができ、好適である。しかも、上記連結手段がリングギヤと一体になっているエンジンは、従来のクランクシャフトとコネクティングロッドの接続点(クランクピン)のように、ピストンの往復動による力を一点で受けることなく、応力を分散することができるという利点を有する。   Further, in the present invention, among them, the connecting means is formed integrally with the ring gear by extending the connecting portion of the ring gear, and the piston is connected to the tip of the connecting portion. The number of engine parts can be reduced, which is preferable. Moreover, the engine in which the connecting means is integrated with the ring gear distributes stress without receiving the force due to the reciprocating movement of the piston at one point, unlike the connecting point (crank pin) of the conventional crankshaft and connecting rod. Has the advantage of being able to.

そして、本発明において、そのなかでも、特に、上記リングギヤから延設された接続部のリングギヤ側基部が、このリングギヤの外周面の一部を円周方向に覆う弧状に形成されているものは、上記ピストンの往復動による応力を、広範囲にわたるリングギヤの外周面で分散して支持することができ、好ましい。   And in the present invention, among them, in particular, the ring gear side base portion of the connection portion extended from the ring gear is formed in an arc shape covering a part of the outer peripheral surface of the ring gear in the circumferential direction. The stress due to the reciprocating motion of the piston can be dispersed and supported on the outer peripheral surface of the ring gear over a wide range, which is preferable.

本発明の第1実施形態におけるエンジンの構造を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view showing typically the structure of the engine in a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態におけるエンジンの動きを説明する概略構成図であり、ピストンが最も上にあがった状態を示す。It is a schematic structure figure explaining the operation of the engine in a 1st embodiment of the present invention, and shows the state where the piston went up most. 本発明の第1実施形態におけるエンジンの動きを説明する概略構成図であり、ピストンが下降途中の状態を示す。It is a schematic structure figure explaining the operation of the engine in a 1st embodiment of the present invention, and shows the state where a piston is going down. 本発明の第1実施形態におけるエンジンの動きを説明する概略構成図であり、ピストンが最も下にさがった状態を示す。It is a schematic block diagram explaining the operation | movement of the engine in 1st Embodiment of this invention, and shows the state which the piston fell down most. 本発明の第1実施形態におけるエンジンの動きを説明する概略構成図であり、ピストンが上昇途中の状態を示す。It is a schematic structure figure explaining the operation of the engine in a 1st embodiment of the present invention, and shows the state where a piston is going up. 本発明の第1実施形態におけるエンジンの概略構成を示す出力軸方向の断面図である。It is sectional drawing of the output-shaft direction which shows schematic structure of the engine in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態のエンジンにおけるピストンの往復動と、連結手段およびリングギヤの偏心運動との関係を模式的に表す図である。It is a figure which represents typically the relationship between the reciprocating motion of the piston in the engine of 1st Embodiment of this invention, and the eccentric motion of a connection means and a ring gear. 本発明の第2実施形態におけるエンジンの動きを説明する概略構成図であり、ピストンが最も上にあがった状態を示す。It is a schematic block diagram explaining the movement of the engine in 2nd Embodiment of this invention, and shows the state which the piston went up most. 本発明の第2実施形態におけるエンジンの動きを説明する概略構成図であり、ピストンが下降途中の状態を示す。It is a schematic block diagram explaining the motion of the engine in 2nd Embodiment of this invention, and shows the state in which a piston is going down. 本発明の第2実施形態におけるエンジンの動きを説明する概略構成図であり、ピストンが最も下にさがった状態を示す。It is a schematic block diagram explaining the operation | movement of the engine in 2nd Embodiment of this invention, and shows the state which the piston fell down most. 本発明の第2実施形態におけるエンジンの動きを説明する概略構成図であり、ピストンが上昇途中の状態を示す。It is a schematic block diagram explaining the movement of the engine in 2nd Embodiment of this invention, and shows the state in which a piston is going up. 本発明の第2実施形態におけるエンジンの概略構成を示す出力軸方向の断面図である。It is sectional drawing of the output-shaft direction which shows schematic structure of the engine in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態のエンジンにおけるピストンの往復動と、連結手段およびリングギヤの偏心運動との関係を模式的に表す図である。It is a figure which represents typically the relationship between the reciprocating motion of the piston in the engine of 1st Embodiment of this invention, and the eccentric motion of a connection means and a ring gear.

つぎに、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment.

図1は、本発明の第1実施形態におけるエンジンの概略構成を示す斜視図である。また、図2〜図5は、本発明の第1実施形態におけるエンジンの構成を示す出力軸に直交する方向の断面図であり、図6は、図1および図2のエンジンの出力軸方向の断面図である。なお、これらの図では、エンジンの運転に必要な燃料噴射装置や吸排気弁の駆動装置等の給排気手段、空燃費制御や点火制御等を行なう制御手段、および、潤滑手段や冷却手段等の図示を省略している。   FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an engine according to the first embodiment of the present invention. 2 to 5 are cross-sectional views in the direction orthogonal to the output shaft showing the configuration of the engine in the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a view of the engine in the output shaft direction of FIGS. It is sectional drawing. In these figures, a fuel injection device and intake / exhaust valve drive devices required for engine operation, control means for performing air-fuel ratio control, ignition control, etc., lubrication means, cooling means, etc. The illustration is omitted.

本実施形態におけるエンジンは、車両等に搭載されるレシプロエンジンであり、シリンダ10内に往復運動可能に配置されたピストン11が2往復(4ストローク)する間に、吸気工程−圧縮工程−(点火)−膨張工程−排気工程からなる一連の工程を行なう、いわゆる4サイクルエンジンである。   The engine in the present embodiment is a reciprocating engine mounted on a vehicle or the like, and while the piston 11 disposed so as to be capable of reciprocating in the cylinder 10 performs two reciprocations (four strokes), an intake process-a compression process-(ignition) ) -Expansion step-A so-called four-cycle engine that performs a series of steps consisting of an exhaust step.

そして、このエンジンは、図2から図3,図4,図5の状態にかけて順次回転し、その回転がまた図2の状態から継続して繰り返される。したがって、図2はシリンダ10内のピストン11が最も上昇した状態(上死点)を表し、図4はシリンダ10内のピストン11が最も下降した状態(下死点)を表す。なお、図中の太線矢印は連結手段としての「内歯リングギヤ3の接続部3b」が動く方向を示し、白抜き矢印は各ギヤの動く方向を示す。また、図中の符号Rは、上記連結手段のリングギヤ3側基部の中央を示すものであるとともに、このリングギヤ3の偏心運動によるリングの変位量を代表する最大変位点である(以下同じ)。   The engine rotates sequentially from the state shown in FIGS. 2 to 3, 4, and 5, and the rotation is continuously repeated from the state shown in FIG. 2. Therefore, FIG. 2 represents a state in which the piston 11 in the cylinder 10 has risen most (top dead center), and FIG. 4 represents a state in which the piston 11 in the cylinder 10 has descended most (bottom dead center). In addition, the thick line arrow in a figure shows the direction to which the "connection part 3b of the internal ring gear 3" as a connection means moves, and the white arrow shows the direction to which each gear moves. Reference numeral R in the figure indicates the center of the base portion on the ring gear 3 side of the connecting means, and is a maximum displacement point representing the amount of ring displacement due to the eccentric movement of the ring gear 3 (hereinafter the same).

このエンジンのシリンダ10内には、円筒形状のシリンダボアが形成されており、その上部が燃焼室13となっている。この燃焼室13の上側(シリンダヘッド部)には、シリンダ10内の燃料−空気混合気体(混合気)に着火する点火プラグ14と、このシリンダ10内に混合気を供給する吸気ポート(吸気弁15)と、燃焼後の混合気を排気する排気ポート(排気弁16)が設けられている。そして、図中の符号1は出力軸、12はピストンピン、17は従来のクランクケースに相当するギヤケースである。   A cylindrical cylinder bore is formed in the cylinder 10 of the engine, and the upper part is a combustion chamber 13. On the upper side (cylinder head portion) of the combustion chamber 13 is an ignition plug 14 that ignites the fuel-air mixed gas (air mixture) in the cylinder 10 and an intake port (intake valve) that supplies the air-fuel mixture into the cylinder 10. 15) and an exhaust port (exhaust valve 16) for exhausting the air-fuel mixture after combustion. Reference numeral 1 in the figure is an output shaft, 12 is a piston pin, and 17 is a gear case corresponding to a conventional crankcase.

本実施形態におけるエンジンの特徴は、ピストン11の往復動を回転運動に変換する変換手段として、従来のようなクランクシャフト(クランク手段)を用いていない点である。本実施形態のエンジンは、この往復動−回転動変換手段として、出力軸1に嵌合された小径のピニオンギヤ2と、このピニオンギヤ2に噛合しながらその周りを周回する大径の内歯リングギヤ3と、この内歯リングギヤ3の上記ピニオンギヤ2周りの偏心運動を支持する第1プラネタリギア4および第2プラネタリギア5と、これら各プラネタリギア4,5を軸支する支持板6(支持部材)とからなる変換機構が形成されている。   A feature of the engine in the present embodiment is that a conventional crankshaft (crank means) is not used as a conversion means for converting the reciprocating motion of the piston 11 into a rotational motion. The engine of the present embodiment has a small-diameter pinion gear 2 fitted to the output shaft 1 and a large-diameter internal ring gear 3 that circulates around the pinion gear 2 while meshing with the pinion gear 2 as the reciprocation-rotation conversion means. A first planetary gear 4 and a second planetary gear 5 that support the eccentric movement of the internal ring gear 3 around the pinion gear 2, and a support plate 6 (support member) that pivotally supports the planetary gears 4 and 5. A conversion mechanism is formed.

ピニオンギヤ2は、外周面に所定形状の外歯が形成された外歯歯車であり、その内周の貫通穴は、上記出力軸1の外径と略同じ径に形成されている。そして、出力軸1の外周に嵌合された後、図示しないキー等により、この出力軸1に対して回転不能に固定されている。   The pinion gear 2 is an external gear in which external teeth having a predetermined shape are formed on the outer peripheral surface, and the inner peripheral through hole is formed to have a diameter substantially equal to the outer diameter of the output shaft 1. Then, after being fitted to the outer periphery of the output shaft 1, the output shaft 1 is fixed to the output shaft 1 so as not to rotate by a key or the like (not shown).

内歯リングギヤ3は、図1のように、リング状の環状部3aと、この環状部3aの外周面から突出するように延設された三角板状(Δ形)の接続部3b(連結手段)から構成されている。この環状部3aの内周面には、上記ピニオンギヤ2の外歯と噛合する形状の内歯が形成されており、このピニオンギヤ2周りの偏心運動を可能にしている。   As shown in FIG. 1, the internal ring gear 3 includes a ring-shaped annular portion 3a and a triangular plate-shaped (Δ-shaped) connecting portion 3b (coupling means) extending so as to protrude from the outer peripheral surface of the annular portion 3a. It is composed of On the inner peripheral surface of the annular portion 3 a, inner teeth having a shape that meshes with the outer teeth of the pinion gear 2 are formed, and an eccentric movement around the pinion gear 2 is enabled.

また、上記接続部3bは、ピストン11のピストンピン12にまで到達する形状に形成されており、その先端部3cに設けられた貫通孔に上記ピストンピン12を挿通させることによって、ピストン11の往復動(上下動)を支承している。なお、これら環状部3aと接続部3bとは、鋳造等により一体に形成されているため、この接続部3bの環状部3a側基部3dは、上記環状部3aの外周面の一部を覆う弧状となっている(図1および図2を参照)。   The connecting portion 3b is formed in a shape reaching the piston pin 12 of the piston 11, and the piston pin 12 is inserted into a through-hole provided in the tip portion 3c thereof, whereby the piston 11 reciprocates. The movement (vertical movement) is supported. Since the annular portion 3a and the connecting portion 3b are integrally formed by casting or the like, the annular portion 3a side base portion 3d of the connecting portion 3b has an arc shape that covers a part of the outer peripheral surface of the annular portion 3a. (See FIG. 1 and FIG. 2).

第1プラネタリギア4と第2プラネタリギア5とは、外周面に所定形状の外歯が形成された外歯歯車であり、その内周の貫通穴に、後述する支持板6に固定された棒状部材(ピン:符号6a,6b 図6参照)を挿通することによって、この支持板6に回転自在に軸支されている。なお、これらプラネタリギア4,5は、第1プラネタリギア4が上記ピニオンギヤ2と第2プラネタリギア5に噛合するように、第2プラネタリギア5が上記内歯リングギヤ3と第1プラネタリギアに噛合するように組み付けられており、上記ピニオンギヤ2の回転および上記内歯リングギヤ3のピニオンギヤ2周りの偏心運動に、同期(同調)して回転するように構成されている。   The first planetary gear 4 and the second planetary gear 5 are external gears having external teeth of a predetermined shape formed on the outer peripheral surface, and are rod-shaped fixed to a support plate 6 to be described later in through holes on the inner periphery. By inserting a member (pin: reference numerals 6a and 6b see FIG. 6), the support plate 6 is rotatably supported. The planetary gears 4 and 5 are configured such that the second planetary gear 5 meshes with the internal ring gear 3 and the first planetary gear so that the first planetary gear 4 meshes with the pinion gear 2 and the second planetary gear 5. The pinion gear 2 is rotated in synchronism (synchronization) with the rotation of the pinion gear 2 and the eccentric movement of the internal ring gear 3 around the pinion gear 2.

上記第1プラネタリギア4および第2プラネタリギア5を軸支する支持板6は、金属板等からなる略長方形状であり、その長手方向の一端側(固定側)には、上記出力軸1の外径より若干大きな径の穴が形成され、その他端側(回転側)には、先に述べた第1,第2プラネタリギア4,5を軸支する各ピン6a,6bを所定の間隔で固定するための小穴が二つ設けられている。そして、上記一端側の穴が上記出力軸1に挿通され、この出力軸1に対して回転自在に嵌合されることにより、上記第1プラネタリギア4および第2プラネタリギア5のピニオンギヤ2(出力軸1)周りの公転と、これら各プラネタリギア4,5の上記内歯リングギヤ3の偏心運動に同期した回転とを、同時に可能にしている。   The support plate 6 that pivotally supports the first planetary gear 4 and the second planetary gear 5 has a substantially rectangular shape made of a metal plate or the like, and has one end side (fixed side) in the longitudinal direction of the output shaft 1. A hole having a diameter slightly larger than the outer diameter is formed, and on the other end side (rotation side), the pins 6a and 6b that pivotally support the first and second planetary gears 4 and 5 described above are provided at predetermined intervals. Two small holes are provided for fixing. Then, the hole on one end side is inserted into the output shaft 1 and is rotatably fitted to the output shaft 1, so that the pinion gear 2 (output) of the first planetary gear 4 and the second planetary gear 5 is output. The revolution around the axis 1) and the rotation of each of the planetary gears 4 and 5 in synchronization with the eccentric motion of the internal ring gear 3 are simultaneously enabled.

つぎに、上記構成のエンジンの動作について説明する。
このエンジンでは、ピストン11がシリンダ10内を下降することで、吸気ポート(吸気弁15)等を介して燃焼室13内に混合気が吸入される(吸気行程:図2→図3→図4)。そして、このピストン11が吸気行程下死点(図4)を経て、シリンダ10内を上昇することで混合気が圧縮される(圧縮行程:図4→図5→図2)。
Next, the operation of the engine having the above configuration will be described.
In this engine, when the piston 11 descends in the cylinder 10, the air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 13 through the intake port (intake valve 15) or the like (intake stroke: FIG. 2 → FIG. 3 → FIG. 4). ). Then, the air-fuel mixture is compressed by the piston 11 moving up through the cylinder 10 through the intake stroke bottom dead center (FIG. 4) (compression stroke: FIG. 4 → FIG. 5 → FIG. 2).

ピストン11が圧縮行程上死点(図2)付近に近づくと、点火プラグ14により混合気に点火され、この混合気が燃焼して、その燃焼圧力によりピストン11を下降させる(膨張行程:再び図2→図3→図4)。燃焼後の混合気は、ピストン11が膨張行程下死点(図4)を経て、吸気行程上死点(図2)に向かって再び上昇することで、排気ポート(排気弁16)等を介して排気ガスとして大気中へ放出される(排気行程:再び図4→図5→図2)。   When the piston 11 approaches the vicinity of the top dead center of the compression stroke (FIG. 2), the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 14, the air-fuel mixture burns, and the piston 11 is lowered by the combustion pressure (expansion stroke: again in FIG. 2 → FIG. 3 → FIG. 4). The air-fuel mixture after combustion rises again toward the top dead center of the intake stroke (FIG. 2) through the expansion stroke bottom dead center (FIG. 4), and thus through the exhaust port (exhaust valve 16). The exhaust gas is discharged into the atmosphere (exhaust stroke: again FIG. 4 → FIG. 5 → FIG. 2).

この時、上記ピストン11のシリンダ10内での往復運動は、内歯リングギヤ3の接続部3bを介して環状部3aに伝達され、該内歯リングギヤ3のピニオンギヤ2周りの偏心運動(周回)に変換される。また、この内歯リングギヤ3の偏心に起因するピニオンギヤ2の回転は、その内周に位置する出力軸1に伝達され、エンジンの出力として取り出すことができる。   At this time, the reciprocating motion of the piston 11 in the cylinder 10 is transmitted to the annular portion 3a via the connecting portion 3b of the internal ring gear 3, and the eccentric motion (circulation) around the pinion gear 2 of the internal ring gear 3 is performed. Converted. Further, the rotation of the pinion gear 2 due to the eccentricity of the internal ring gear 3 is transmitted to the output shaft 1 located on the inner periphery thereof and can be taken out as the output of the engine.

また、ピストン11は、上記内歯リングギヤ3を含むギヤ機構(往復動−回転動変換手段)が慣性力によりさらに回転することで、この内歯リングギヤ3の回転に伴ってシリンダ10内を往復し続ける。そして、内歯リングギヤ3がピニオンギヤ2の周りを2周することでピストン11が2往復(4ストローク)し、この間に吸気行程,圧縮行程,膨張行程,排気行程からなる一連の4行程(4サイクル)が行なわれ、燃焼室13内で1回の点火爆発が行われる。   Further, the piston 11 reciprocates in the cylinder 10 as the internal ring gear 3 rotates by further rotating a gear mechanism (reciprocation-rotation conversion means) including the internal ring gear 3 by inertia force. to continue. Then, the internal ring gear 3 makes two rounds around the pinion gear 2 so that the piston 11 makes two reciprocations (four strokes). ) Is performed, and one ignition explosion is performed in the combustion chamber 13.

図7は、上述のような、本実施形態におけるピストン11の往復動と内歯リングギヤ3の偏心運動、および、内歯リングギヤ3の接続部3b(連結手段)の動きの関係を模式的に表した図である。   FIG. 7 schematically shows the relationship between the reciprocating motion of the piston 11, the eccentric motion of the internal ring gear 3, and the movement of the connecting portion 3b (connecting means) of the internal ring gear 3 as described above. FIG.

この図において、点P0〜P3は、ピストン11のピストンピン12の中心および連結手段(内歯リングギヤ3の接続部3b)の先端部3cを示す点であり、このピストン11の動き(上下動の軌跡)を表す。また、点R0〜R3は、上記連結手段(内歯リングギヤ3の接続部3b)の基部の中央および内歯リングギヤ3の最大変位点を示す点であり、この内歯リングギヤ3の偏心運動の軌跡を表す。また、点Oは、出力軸1およびピニオンギヤ2の回転中心を示す点であり、点A0〜A3および点B0〜B3はそれぞれ、第1プラネタリギア4および第2プラネタリギア5の自転中心を示す点であり、これらプラネタリギア4,5のピニオンギヤ2周りの公転軌道を表すものである。なお、P0,P1,P2,P3のような、各点符号の下付き添字0,1,2,3はそれぞれ、上記図2(上死点),図3,図4(下死点),図5の状態に相当する(以下も同様)。 In this figure, points P 0 to P 3 are points indicating the center of the piston pin 12 of the piston 11 and the tip 3c of the connecting means (connecting portion 3b of the internal ring gear 3). Motion trajectory). Points R 0 to R 3 are points indicating the center of the base of the connecting means (the connecting portion 3 b of the internal ring gear 3) and the maximum displacement point of the internal ring gear 3, and the eccentric movement of the internal ring gear 3. Represents the trajectory. A point O is a point indicating the center of rotation of the output shaft 1 and the pinion gear 2, respectively point A 0 to A 3 and the point B 0 .about.B 3 is rotation of the first planetary gear 4 and the second planetary gear 5 This is a point indicating the center, and represents the revolution trajectory of the planetary gears 4 and 5 around the pinion gear 2. Note that the subscripts 0 , 1 , 2 , and 3 of each point code such as P 0 , P 1 , P 2 , and P 3 are the above-described FIG. 2 (top dead center), FIG. 3 and FIG. This corresponds to the state of FIG. 5 (the same applies hereinafter).

この図から分かるように、連結手段として、上記リングギヤ接続部3bの先端部3cがピストン11のピストンピン12部位に連結されていることから、例えば、図2(上死点:R0)の状態で、燃焼室13内での混合気の燃焼による燃焼圧力をピストン11および接続部3bを介して受けた内歯リングギヤ3は、回転せずに図示右方への変位(偏心:R0→R1→R2)を始め、その変位にしたがってピニオンギヤ2および出力軸1に回転を与える。 As can be seen from this figure, since the tip 3c of the ring gear connecting part 3b is connected to the piston pin 12 portion of the piston 11 as a connecting means, for example, the state of FIG. 2 (top dead center: R 0 ) Thus, the internal ring gear 3 that has received the combustion pressure due to the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 13 via the piston 11 and the connecting portion 3b does not rotate and is displaced to the right in the figure (eccentricity: R 0 → R 1 → R 2 ), and the pinion gear 2 and the output shaft 1 are rotated according to the displacement.

また、図4(下死点:R3)の状態を経過した後は、同様に、上記リングギヤ接続部3bの先端部3cがピストン11のピストンピン12部位に連結されていることから、この内歯リングギヤ3は、該内歯リングギヤ3の偏心運動の慣性および各ギヤ2,4,5の回転の慣性力により、回転せずに図示左方への変位(偏心:R2→R3→R0)を始め、その変位にしたがって、上記リングギヤ接続部3bの先端部3cに連結されたピストン11を押し上げる。 In addition, after the state of FIG. 4 (bottom dead center: R 3 ) has elapsed, the tip 3c of the ring gear connection 3b is connected to the piston pin 12 portion of the piston 11 in the same manner. The tooth ring gear 3 does not rotate due to the eccentric motion inertia of the internal ring gear 3 and the rotational inertia force of the gears 2, 4, 5 (decentration: R 2 → R 3 → R). 0 ), and the piston 11 connected to the tip 3c of the ring gear connecting portion 3b is pushed up according to the displacement.

このようにして、本実施形態におけるエンジンは、内歯リングギヤ3がピニオンギヤ2の周りを2周する間に、上記ピストン11が2往復(4ストローク)し、この間に吸気行程,圧縮行程,膨張行程,排気行程からなる一連の4行程(4サイクル)が行なわれる。なお、このエンジンは、上記内歯リングギヤ3の偏心運動によりピストン11の往復動をピニオンギヤ2の回転に変換していることから、従来のクランクシャフトを用いた変換手段(クランク手段)とその回転(偏心)半径が同じ場合、このクランク手段に比べ上記ピストン11のストローク(往復行程長)が半分になるという特徴を有する。   In this manner, in the engine according to the present embodiment, the piston 11 reciprocates twice (four strokes) while the internal ring gear 3 makes two revolutions around the pinion gear 2, and during this time, the intake stroke, the compression stroke, and the expansion stroke. , A series of four strokes (four cycles) including an exhaust stroke is performed. Since this engine converts the reciprocating motion of the piston 11 into the rotation of the pinion gear 2 by the eccentric motion of the internal ring gear 3, the conversion means (crank means) using a conventional crankshaft and its rotation ( When the radius is the same, the stroke (reciprocation stroke length) of the piston 11 is halved compared to the crank means.

上記の構成により、本実施形態におけるエンジンは、複雑で高価なクランクシャフトを用いることなく、ピストン11の往復動を効率的に回転運動に変換することができる。また、重いクランクシャフトを用いないため、エンジンの軽量化およびコストダウンを達成することができる。   With the above configuration, the engine according to the present embodiment can efficiently convert the reciprocating motion of the piston 11 into a rotational motion without using a complicated and expensive crankshaft. In addition, since a heavy crankshaft is not used, it is possible to reduce the weight and cost of the engine.

さらに、このエンジンは、従来のエンジンにおけるコネクティングロッド(コンロッド)が、内歯リングギヤ3の外周に三角板状(Δ形)の接続部3bとして一体に形成されているため、エンジンの部品点数を減らすことができるとともに、ピストン11の往復動に起因する力を、一点で受けることなく、応力を分散して支持することが可能になる。したがって、本実施形態におけるエンジンは、コストダウンとともに、その寿命を向上させることができる。   Further, in this engine, the connecting rod (connecting rod) in the conventional engine is integrally formed as a triangular plate-shaped (Δ-shaped) connecting portion 3b on the outer periphery of the internal ring gear 3, thereby reducing the number of parts of the engine. In addition, it is possible to disperse and support the stress without receiving at one point the force resulting from the reciprocating motion of the piston 11. Therefore, the engine according to the present embodiment can improve its life as well as cost reduction.

なお、本実施形態のエンジンにおける上記内歯リングギヤ3を含むギヤ機構(往復動−回転動変換手段)は、多気筒エンジン、特に直列形の多気筒エンジンの場合、クランクアームとクランクアームの間に必ずクランクピン部位を設けなければならない従来のクランクシャフトに比べ、出力軸(シャフト,ジャーナル)の軸方向長さを短く設計することができるという利点を有する。したがって、本実施形態におけるエンジンは、従来のエンジンに比べ、その出力軸方向長さを短縮し、コンパクトに構成することが可能である。   Note that the gear mechanism (reciprocation-rotation conversion means) including the internal ring gear 3 in the engine of this embodiment is a multi-cylinder engine, particularly in the case of an in-line multi-cylinder engine, between the crank arm and the crank arm. Compared to a conventional crankshaft in which a crankpin portion must be provided, the axial length of the output shaft (shaft, journal) can be designed to be shorter. Therefore, the engine in the present embodiment can be configured compactly with a shorter output shaft direction length than a conventional engine.

つぎに、本発明の第2実施形態について説明する。
図8〜図11は、本発明の第2実施形態におけるエンジンの構成を示す出力軸に直交する方向の断面図であり、図12は、図8のエンジンの出力軸方向の断面図である。なお、これらの図でも、第1実施形態同様、エンジンの運転に必要な燃料噴射装置や吸排気弁の駆動装置等の給排気手段、空燃費制御や点火制御等を行なう制御手段、および、潤滑手段や冷却手段等の図示を省略している。また、第1実施形態と同様の機能を有する構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
8 to 11 are sectional views in the direction orthogonal to the output shaft showing the configuration of the engine according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a sectional view in the output shaft direction of the engine in FIG. In these figures, as in the first embodiment, supply / exhaust means such as a fuel injection device and intake / exhaust valve drive device necessary for engine operation, control means for performing air-fuel ratio control, ignition control, etc., and lubrication The means, the cooling means, etc. are not shown. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the structural member which has the same function as 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態におけるエンジンも、車両等に搭載されるレシプロエンジンであり、シリンダ10内に往復運動可能に配置されたピストン11が2往復(4ストローク)する間に、吸気工程−圧縮工程−(点火)−膨張工程−排気工程からなる一連の工程を行なう、いわゆる4サイクルエンジンである。また、ピストン11の往復動を回転運動に変換する変換手段として、従来のようなクランクシャフト(クランク手段)を用いていない点も同様である。   The engine in the present embodiment is also a reciprocating engine mounted on a vehicle or the like, and while the piston 11 disposed in the cylinder 10 so as to be capable of reciprocating is reciprocated twice (four strokes), the intake process-compression process-(ignition) ) -Expansion step-A so-called four-cycle engine that performs a series of steps consisting of an exhaust step. The same is true in that the conventional crankshaft (crank means) is not used as the conversion means for converting the reciprocating motion of the piston 11 into the rotational motion.

本実施形態におけるエンジンには、第1実施形態におけるエンジンとは異なる、往復動−回転動変換手段が搭載されている。本実施形態のエンジンは、この変換手段として、出力軸1に嵌合された小径のピニオンギヤ2と、このピニオンギヤ2に噛合しながらその周りを周回する大径の内外歯リングギヤ7と、この内外歯リングギヤ7の上記ピニオンギヤ2周りの偏心運動を案内するガイドギア8,8と、これら各ガイドギヤ8,8を軸支する支持板9(支持部材)とからなる変換機構が形成されている。   The engine in this embodiment is equipped with a reciprocating motion-rotating motion converting means different from the engine in the first embodiment. The engine of the present embodiment includes a small-diameter pinion gear 2 fitted to the output shaft 1, a large-diameter inner / outer tooth ring gear 7 that circulates around the pinion gear 2 and the inner / outer teeth as the conversion means. A conversion mechanism is formed which includes guide gears 8 and 8 for guiding the eccentric motion of the ring gear 7 around the pinion gear 2 and a support plate 9 (support member) for pivotally supporting the guide gears 8 and 8.

内外歯リングギヤ7は、リング状の環状部7aと、この環状部7aの外周面から突出するように延設された三角板状(Δ形)の接続部7b(連結手段)から構成されており、その環状部7aの内周面には、第1実施形態における内歯リングギヤ3と同様、上記ピニオンギヤ2の外歯と噛合する形状の内歯が形成されており、このピニオンギヤ2周りの偏心運動を可能にしている(接続部7bの形状は、図1における接続部3bを参照)。   The internal / external tooth ring gear 7 includes a ring-shaped annular portion 7a and a triangular plate-shaped (Δ-shaped) connecting portion 7b (connecting means) extending so as to protrude from the outer peripheral surface of the annular portion 7a. Similar to the internal ring gear 3 in the first embodiment, internal teeth having a shape that meshes with the external teeth of the pinion gear 2 are formed on the inner peripheral surface of the annular portion 7a, and eccentric movement around the pinion gear 2 is performed. (Refer to the connecting portion 3b in FIG. 1 for the shape of the connecting portion 7b).

また、上記環状部7aの外周面における軸方向両側の端部7e,7eには、図12のように、各ガイドギヤ8,8と噛合する外歯がそれぞれ形成されているとともに、この外周面の軸方向中央部7fには、ピストン11のピストンピン12にまで到達する接続部7bが形成されており、その先端部7cに設けられた貫通孔に上記ピストンピン12を挿通させることによって、ピストン11の往復動(上下動)を支承している。なお、これら環状部7aと接続部7bとは、第1実施形態同様、鋳造等により一体に形成されているため、この接続部7bの環状部7a側基部7dは、上記環状部7aの外周面の一部を覆う弧状となっている。   Further, as shown in FIG. 12, external teeth meshing with the respective guide gears 8 and 8 are respectively formed at the end portions 7e and 7e on both sides in the axial direction on the outer peripheral surface of the annular portion 7a. A connecting portion 7b reaching the piston pin 12 of the piston 11 is formed in the axial center portion 7f. By inserting the piston pin 12 through a through hole provided in the tip portion 7c, the piston 11 The reciprocating motion (vertical motion) is supported. Since the annular portion 7a and the connecting portion 7b are integrally formed by casting or the like as in the first embodiment, the annular portion 7a side base portion 7d of the connecting portion 7b is the outer peripheral surface of the annular portion 7a. It has an arc shape that covers a part of

上記ガイドギア8は、外周面に所定形状の外歯が形成された外歯歯車であり、その内周の貫通穴に、後述する支持板9に固定された棒状部材(ピン:符号9a 図12参照)を挿通することによって、これら各支持板9,9に回転自在に軸支されている。なお、これらガイドギヤ8,8は、上記内外歯リングギヤ7に噛合したままピニオンギヤ2の周りを公転するため、上記内外歯リングギヤ7の偏心にしたがって、図8→図9→図10→図11のようにその位置を変える。そのため、これらガイドギヤ8,8は、上記内外歯リングギヤ7の偏心運動を案内するとともに、この偏心運動(回転)のバランスをとるバランサの役割も奏する。   The guide gear 8 is an external gear having external teeth of a predetermined shape formed on the outer peripheral surface, and a rod-like member (pin: reference numeral 9a) fixed to a support plate 9 described later in an inner peripheral through hole. Are inserted into the support plates 9 and 9 so as to be rotatable. Since these guide gears 8 and 8 revolve around the pinion gear 2 while meshing with the internal and external tooth ring gear 7, according to the eccentricity of the internal and external tooth ring gear 7, as shown in FIG. 8 → FIG. 9 → FIG. 10 → FIG. Change its position to. For this reason, the guide gears 8 and 8 guide the eccentric motion of the inner and outer toothed ring gear 7 and also serve as a balancer for balancing the eccentric motion (rotation).

上記ガイドギヤ8を軸支する支持板9は、金属板等からなる略長方形状であり、その長手方向の一端側(固定側)には、上記出力軸1の外径より若干大きな径の穴が形成され、その他端側(回転側)には、先に述べたガイドギヤ8を軸支するピン9aを固定するための小穴が設けられている。そして、上記一端側の穴が上記出力軸1に挿通され、この出力軸1に対して回転自在に嵌合されることにより、上記内外歯リングギヤ7の偏心運動に同期した、上記ガイドギヤ8のピニオンギヤ2周りの公転を可能にしている。   The support plate 9 that pivotally supports the guide gear 8 has a substantially rectangular shape made of a metal plate or the like, and has a hole having a diameter slightly larger than the outer diameter of the output shaft 1 at one end side (fixed side) in the longitudinal direction. The other end (rotation side) is formed with a small hole for fixing the pin 9a that pivotally supports the guide gear 8 described above. Then, the pinion gear of the guide gear 8 is synchronized with the eccentric movement of the inner and outer toothed ring gear 7 by inserting the hole on the one end side into the output shaft 1 and being rotatably fitted to the output shaft 1. Two revolutions are possible.

上記構成のエンジンにおいても、内外歯リングギヤ7がピニオンギヤ2の周りを2周することでピストン11が2往復(4ストローク)し、この間に吸気行程,圧縮行程,膨張行程,排気行程からなる一連の4行程(4サイクル)が行なわれ、燃焼室13内で1回の点火爆発が行われる。   Also in the engine having the above-described configuration, the internal and external tooth ring gear 7 makes two rounds around the pinion gear 2 so that the piston 11 makes two reciprocations (four strokes). During this time, a series of intake strokes, compression strokes, expansion strokes, and exhaust strokes. Four strokes (four cycles) are performed, and one ignition explosion is performed in the combustion chamber 13.

この時、上記ピストン11のシリンダ10内での往復運動は、内外歯リングギヤ7の接続部7bを介して環状部7aに伝達され、該内外歯リングギヤ7のピニオンギヤ2周りの偏心運動(周回)に変換される。そして、この内外歯リングギヤ7の偏心に起因するピニオンギヤ2の回転は、その内周に位置する出力軸1に伝達され、エンジンの出力として取り出すことができるとともに、上記ピストン11は、内外歯リングギヤ7を含むギヤ機構(往復動−回転動変換手段)が慣性力によりさらに回転することで、この内外歯リングギヤ7の回転に伴ってシリンダ10内を往復し続け、その運転を継続することができる。   At this time, the reciprocating motion of the piston 11 in the cylinder 10 is transmitted to the annular portion 7a via the connecting portion 7b of the inner and outer tooth ring gear 7, and the eccentric motion (circulation) around the pinion gear 2 of the inner and outer tooth ring gear 7 is performed. Converted. The rotation of the pinion gear 2 due to the eccentricity of the inner and outer tooth ring gear 7 is transmitted to the output shaft 1 located on the inner periphery thereof and can be taken out as an engine output. As the gear mechanism (reciprocating motion-rotating motion converting means) including the motor further rotates by the inertial force, the cylinder 10 can continue to reciprocate with the rotation of the internal / external tooth ring gear 7, and the operation can be continued.

図13は、上述のような、本実施形態におけるピストン11の往復動と内外歯リングギヤ7の偏心運動、および、内外歯リングギヤ7の接続部7b(連結手段)の動きの関係を模式的に表した図である。   FIG. 13 schematically shows the relationship between the reciprocating motion of the piston 11 and the eccentric motion of the internal / external tooth ring gear 7 and the movement of the connecting portion 7b (coupling means) of the internal / external tooth ring gear 7 as described above. FIG.

前記第1実施形態における図6と同様、この図において、点P0〜P3は、ピストンピン12の中心および連結手段(接続部7b)の先端部7cを示す点であり、このピストン11の動き(上下動の軌跡)を表す。また、点R0〜R3は、上記連結手段(接続部7b)の基部の中央および内外歯リングギヤ7の最大変位点を示す点であり、この内外歯リングギヤ7の偏心運動の軌跡を表す。また、点Oは、出力軸1およびピニオンギヤ2の回転中心を示す点であり、点C0〜C3はガイドギヤ8の自転中心を示す点であり、このガイドギヤ8のピニオンギヤ2周りの公転軌道を表すものである。なお、各点符号の下付き添字0,1,2,3はそれぞれ、上記図8(上死点),図9,図10(下死点),図11の状態に相当する(以下も同様)。 As in FIG. 6 in the first embodiment, in this figure, points P 0 to P 3 are points indicating the center of the piston pin 12 and the tip 7c of the connecting means (connecting portion 7b). Indicates the movement (trajectory of vertical movement). Points R 0 to R 3 are points indicating the center of the base of the coupling means (connecting portion 7 b) and the maximum displacement point of the internal and external tooth ring gear 7, and represent the locus of the eccentric motion of the internal and external tooth ring gear 7. Point O is a point indicating the rotation center of the output shaft 1 and the pinion gear 2, and points C 0 to C 3 are points indicating the rotation center of the guide gear 8. The guide gear 8 has a revolution orbit around the pinion gear 2. It represents. The subscripts 0, 1, 2, and 3 for each point code correspond to the states shown in FIG. 8 (top dead center), FIG. 9, FIG. 10 (bottom dead center), and FIG. ).

この図においても、連結手段として、上記リングギヤ接続部7bの先端部7cがピストン11のピストンピン12部位に連結されていることから、例えば、図8(上死点:R0)の状態で、燃焼室13内での混合気の燃焼による燃焼圧力をピストン11および接続部7bを介して受けた内外歯リングギヤ7は、回転せずに図示右方への変位(偏心:R0→R1→R2)を始め、その変位にしたがってピニオンギヤ2および出力軸1に回転を与える。 Also in this figure, since the tip 7c of the ring gear connecting portion 7b is connected to the piston pin 12 portion of the piston 11 as a connecting means, for example, in the state shown in FIG. 8 (top dead center: R 0 ), The internal and external tooth ring gear 7 that has received the combustion pressure due to the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 13 via the piston 11 and the connecting portion 7b does not rotate but is displaced to the right in the figure (eccentric: R 0 → R 1 → R 2 ) is started, and the pinion gear 2 and the output shaft 1 are rotated according to the displacement.

また、図10(下死点:R3)の状態を経過した後は、同様に、上記リングギヤ接続部7bの先端部7cがピストン11のピストンピン12部位に連結されていることから、この内外歯リングギヤ7は、該内外歯リングギヤ7の偏心運動の慣性および各ギヤ2,8の回転の慣性力により、回転せずに図示左方への変位(偏心:R2→R3→R0)を始め、その変位にしたがって、上記リングギヤ接続部7bの先端部7cに連結されたピストン11を押し上げる。 Further, after the state of FIG. 10 (bottom dead center: R 3 ) has elapsed, the tip 7c of the ring gear connecting portion 7b is connected to the piston pin 12 portion of the piston 11 in the same manner. The tooth ring gear 7 is displaced to the left in the figure without being rotated by the inertia of the eccentric motion of the inner and outer tooth ring gear 7 and the inertial force of the rotation of the gears 2 and 8 (eccentricity: R 2 → R 3 → R 0 ). In accordance with the displacement, the piston 11 connected to the tip portion 7c of the ring gear connection portion 7b is pushed up.

このようにして、本実施形態におけるエンジンも、内外歯リングギヤ7がピニオンギヤ2の周りを2周する間に、上記ピストン11が2往復(4ストローク)し、この間に吸気行程,圧縮行程,膨張行程,排気行程からなる一連の4行程(4サイクル)が行なわれる。なお、このエンジンも、上記内外歯リングギヤ7の偏心運動によりピストン11の往復動をピニオンギヤ2の回転に変換していることから、従来のクランクシャフトを用いた変換手段(クランク手段)とその回転(偏心)半径が同じ場合、このクランク手段に比べ上記ピストン11のストローク(往復行程長)が半分になるという特徴を有する。   In this way, in the engine according to the present embodiment as well, the piston 11 reciprocates twice (four strokes) while the inner and outer tooth ring gear 7 makes two rounds around the pinion gear 2, and during this time, the intake stroke, the compression stroke, and the expansion stroke , A series of four strokes (four cycles) including an exhaust stroke is performed. This engine also converts the reciprocating motion of the piston 11 into the rotation of the pinion gear 2 by the eccentric motion of the internal and external toothed ring gear 7, so that the conversion means (crank means) using a conventional crankshaft and its rotation ( When the radius is the same, the stroke (reciprocation stroke length) of the piston 11 is halved compared to the crank means.

上記の構成によって、本実施形態におけるエンジンも、複雑で高価なクランクシャフトを用いることなく、ピストン11の往復動を効率的に回転運動に変換することができる。また、重いクランクシャフトを用いないため、エンジンの軽量化およびコストダウンを達成することができる。   With the configuration described above, the engine in the present embodiment can also efficiently convert the reciprocating motion of the piston 11 into a rotational motion without using a complicated and expensive crankshaft. In addition, since a heavy crankshaft is not used, it is possible to reduce the weight and cost of the engine.

さらに、このエンジンは、従来のエンジンにおけるコネクティングロッド(コンロッド)が、内外歯リングギヤ7の外周に三角板状(Δ形)の接続部7bとして一体に形成されているため、エンジンの部品点数を減らすことができるとともに、ピストン11の往復動に起因する力を、一点で受けることなく、応力を分散して支持することが可能になる。したがって、本実施形態におけるエンジンは、コストダウンとともに、その寿命を向上させることができる。   Further, in this engine, the connecting rod (connecting rod) in the conventional engine is integrally formed as a triangular plate-shaped (Δ-shaped) connecting portion 7b on the outer periphery of the inner and outer toothed ring gear 7, thereby reducing the number of parts of the engine. In addition, it is possible to disperse and support the stress without receiving at one point the force resulting from the reciprocating motion of the piston 11. Therefore, the engine according to the present embodiment can improve its life as well as cost reduction.

なお、上記二つの実施形態においては、ピストン11と各リングギヤ3,7の間の連結手段として、これらリングギヤ3,7の外周面から延設された三角板状の接続部3b,7cを用いたが、これら接続部3b,7cに代えて、上記各リングギヤ3,7の外周面に、ピンを挿通することのできる穴を有する耳状凸部を設け、従来と同様の形状のコネクティングロッド(コンロッド)を用いて、この凸部の穴に挿通したピンと上記ピストンピン12とで連結してもよい。   In the above-described two embodiments, the connecting portions 3b, 7c extending from the outer peripheral surfaces of the ring gears 3, 7 are used as connecting means between the piston 11 and the ring gears 3, 7. Instead of these connecting portions 3b and 7c, the outer peripheral surfaces of the ring gears 3 and 7 are provided with ear-like convex portions having holes through which pins can be inserted, and connecting rods (connecting rods) having the same shape as before. And the pin inserted into the hole of the convex portion and the piston pin 12 may be connected.

また、上記実施形態では、4サイクルのレシプロエンジンの一気筒のみに関して例示したが、本発明は、4サイクルエンジン,2サイクルエンジン,ディーゼルエンジン等、ピストンの往復動を回転出力に変換するどのような形式の多気筒エンジンにも適用することができる。   In the above embodiment, only one cylinder of a 4-cycle reciprocating engine is illustrated. However, the present invention is applicable to any type of piston that reciprocates a piston, such as a 4-cycle engine, a 2-cycle engine, and a diesel engine. It can also be applied to multi-cylinder engines of the type.

本発明のエンジンは、車両用や農業機械用等、軽量かつコンパクトで低燃費が求められる機器に搭載されるエンジンに適する。   The engine of the present invention is suitable for an engine mounted on equipment that is lightweight, compact, and requires low fuel consumption, such as for vehicles and agricultural machinery.

1 出力軸
2 ピニオンギヤ
3 内歯リングギヤ
4 第1プラネタリギア
5 第2プラネタリギア
6 支持板
10 シリンダ
11 ピストン
1 Output shaft 2 Pinion gear 3 Internal ring gear 4 First planetary gear 5 Second planetary gear 6 Support plate 10 Cylinder 11 Piston

Claims (4)

シリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、ピンを介して上記ピストンに一端部が揺動自在に連結された連結手段と、この連結手段の他端部に接続されて出力軸に回転動を与える変換手段とを有するエンジンであって、上記変換手段として、上記出力軸に嵌合固定されたピニオンギヤと、このピニオンギヤに噛合してその周りを偏心しながら周回する内歯リングギヤと、この内歯リングギヤの内側に配置され、上記ピニオンギヤに噛合しつつ該ピニオンギヤの周りを公転する第1プラネタリギアと、この第1プラネタリギアと上記内歯リングギヤとの間に配置され、これら第1プラネタリギアと内歯リングギヤに噛合しつつ上記ピニオンギヤを中心とする軌道上を公転する第2プラネタリギアと、一端側が上記出力軸に回転自在に嵌合され、他端側が上記各プラネタリギアを所定の間隔で軸支する支持部材とを備え、上記内歯リングギヤの外周面あるいは端面に設けられた接続部に、上記連結手段の他端部が接続されていることを特徴とするエンジン。   A cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a coupling means having one end pivotably coupled to the piston via a pin, and a rotational movement of the output shaft connected to the other end of the coupling means An engine having a conversion means for providing a pinion gear fitted and fixed to the output shaft, an internal gear ring gear that meshes with the pinion gear and rotates around the pinion gear, A first planetary gear disposed inside the tooth ring gear and revolving around the pinion gear while meshing with the pinion gear, and disposed between the first planetary gear and the internal ring gear, and the first planetary gear A second planetary gear that revolves on a track centered on the pinion gear while meshing with an internal ring gear, and one end side of which is rotatable on the output shaft The other end of the connecting means is connected to a connecting portion provided on an outer peripheral surface or an end surface of the internal ring gear. Engine characterized by being. シリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、ピンを介して上記ピストンに一端部が揺動自在に連結された連結手段と、この連結手段の他端部に接続されて出力軸に回転動を与える変換手段とを有するエンジンであって、上記変換手段として、上記出力軸に嵌合固定されたピニオンギヤと、上記出力軸の軸方向に幅広のリング状で、かつ、その内周面に上記ピニオンギヤに噛合する内歯が形成され、その外周面における軸方向両端部の領域に外歯がそれぞれ形成され、この外周面における軸方向中央部の領域に上記連結手段との接続部が形成されて、上記ピニオンギヤに噛合して該ピニオンギヤの周りを偏心しながら周回する内外歯リングギヤと、この内外歯リングギヤの各外歯に噛合しつつ該内外歯リングギヤの周りを公転する2つのガイドギヤと、一端側が上記出力軸に回転自在に嵌合され、他端側が上記各ガイドギヤを内外歯リングギヤの外歯に噛合した状態でそれぞれ軸支する支持部材とを備え、上記内外歯リングギヤの外周面に設けられた接続部に、上記連結手段の他端部が接続されていることを特徴とするエンジン。   A cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a coupling means having one end pivotably coupled to the piston via a pin, and a rotational movement of the output shaft connected to the other end of the coupling means An engine having a conversion means for providing a pinion gear fitted and fixed to the output shaft, and a ring-shaped ring that is wide in the axial direction of the output shaft, and the inner peripheral surface of the pinion gear. Inner teeth meshing with the pinion gear are formed, outer teeth are formed in the regions on both ends in the axial direction on the outer peripheral surface, and a connecting portion with the coupling means is formed in the region in the axial central portion on the outer peripheral surface. An inner and outer tooth ring gear meshing with the pinion gear and rotating around the pinion gear, and revolving around the inner and outer tooth ring gear while meshing with each outer tooth of the inner and outer tooth ring gear 2 And a support member that pivotally supports one end of the guide gear in a state where the one end side is rotatably fitted to the output shaft and the other end side meshes the guide gear with the external teeth of the internal and external tooth ring gears. An engine characterized in that the other end of the coupling means is connected to a connecting portion provided on an outer peripheral surface. 上記連結手段が、上記リングギヤの接続部を延設して該リングギヤと一体に形成され、その接続部の先端部に、上記ピストンが連結されている請求項1または2記載のエンジン。   The engine according to claim 1 or 2, wherein the connecting means is formed integrally with the ring gear by extending a connecting portion of the ring gear, and the piston is connected to a tip portion of the connecting portion. 上記リングギヤから延設された接続部のリングギヤ側基部が、このリングギヤの外周面の一部を円周方向に覆う弧状に形成されている請求項3記載のエンジン。   The engine according to claim 3, wherein a ring gear side base portion of a connection portion extending from the ring gear is formed in an arc shape covering a part of an outer peripheral surface of the ring gear in a circumferential direction.
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