JP5328918B2 - ２気筒エンジン - Google Patents

Description

本発明は、ピストンの往復運動を回転運動に変換して出力するピストンクランク機構の改良を図った２気筒エンジンに関する。特に、本発明は、水平対向型エンジンに用いるのに適した軽量なピストンクランク機構を備えた２気筒エンジンに関する。

プロペラによる推力を利用して飛行するモーターパラグライダーは、プロペラ駆動源として、ハーネス部分（座席）にエンジンを搭載している。モーターパラグライダーに搭載するエンジンとしては、離着陸時に操作者の負担にならないように小型軽量で低振動のものが求められている。

低振動のエンジンとしては特許文献１に記載されているボクサー（水平対向型）エンジンが知られている。ボクサーエンジンでは、水平対向配置されている一対の気筒を、各ピストンがお互いの振動をうち消すように１８０度の位相差で往復運動して振動の低減が図られている。ボクサーエンジンをモーターパラグライダーに搭載すれば、振動による操作者への負担を軽減できる。

ボクサーエンジンなどのエンジンにおいては、各気筒のピストンの直線運動を回転運動に変換するためのクランク軸が備わっている。特許文献１にも記載されているように、エンジンのクランク軸は、その回転中心線から半径方向に折れ曲がって各気筒のピストンロッドに連結されているクランクアーム部分と、クランクアーム部分を相互に連結するために回転中心線に沿って延びている連結軸部分とが交互に形成された構造となっており、両端に位置する連結軸部分がジャーナル軸受けを介してクランクケースによって回転自在の状態で支持されている。

特表２００２−５２５４８１号公報

エンジンのクランク軸では、その軸線方向における各部分において各気筒から大きな力が周期的に作用する。したがって、クランク軸は、剛性の高い強固で重量のある材料から構成されており、一般的にエンジン構成部品の中で大きな重量を占める部品である。

モーターパラグライダーなどのような人体に装着して用いる機器に搭載するエンジンは、上記のように小型軽量で低振動のものが望ましい。低振動化のためにはボクサーエンジンを用いればよいが、軽量化のためには大きな重量を占めるクランク軸の軽量化が望まれるところである。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、ピストンクランク機構を改良して軽量化を図った２気筒エンジンを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の２気筒エンジンは、
予め設定した回転中心線の方向に一定の間隔を開けて同軸に配置された第１回転円盤および第２回転円盤と、
前記第１回転円盤および前記第２回転円盤の円形外周面に装着した軸受け機構を介して、前記第１回転円盤および前記第２回転円盤を前記回転中心線回りに回転自在の状態で支持しているクランクケースと、
前記第１回転円盤と前記第２回転円盤の間において、前記回転中心線から外れた部位に架け渡して固定した第１ピンと、
前記第１回転円盤における前記第２回転円盤とは反対側の第１外側円形側面において、前記回転中心線から外れた部位であって、前記第１ピンとは前記回転中心線回りに所定角度、離れた部位に固定した第１外側ピンと、
前記第２回転円盤における前記第１回転円盤とは反対側の第２外側円形側面において、前記回転中心線から外れた部位であって、前記第１ピンとは前記回転中心線回りに所定角度、離れた部位に固定した第２外側ピンと、
前記第１回転円盤の前記第１外側円形側面の側において当該第１回転円盤に対して一定の間隔で同軸に配置した第３回転円盤と、
前記第２回転円盤の前記第２外側円形側面の側において当該第２回転円盤に対して一定の間隔で同軸に配置した第４回転円盤と、を備えており、
前記第１ピンに対して内側端部が前記回転中心線に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記回転中心線に直交する方向に延びている第１気筒の第１ピストンロッドと、
前記第１外側ピンに対して内側端部が前記回転中心線に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記回転中心線に直交する方向に延びている第２気筒の第１外側ピストンロッドと、
前記第２外側ピンに対して内側端部が前記回転中心線に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記第１外側ピストンロッドに対して一定の間隔を開けて前記回転中心線に直交する方向に延びている第２気筒の第２外側ピストンロッドと、
前記第３回転円盤と前記第４回転円盤を同期回転させる同期回転機構と、を有し
前記第１気筒および前記第２気筒が前記回転中心線に直交する水平線上において対向配置されており、
前記第１ピンと前記第１外側ピンおよび前記第２外側ピンとは、前記回転中心線回りに１８０度の角度間隔の位置に配置されており、
前記第１〜第４回転円盤は、前記軸受け機構を介して、前記回転中心線回りに回転自在の状態で前記クランクケースによって支持されており、
前記第１外側ピンは、前記第１回転円盤と前記第３回転円盤の間に架け渡されており、
前記第２外側ピンは、前記第２回転円盤と前記第４回転円盤の間に架け渡されており、
同期回転機構は、
前記第３回転円盤に同軸状態で一体回転するように取り付けた第１駆動側歯車と、
前記第４回転円盤に同軸状態で一体回転するように取り付けた第２駆動側歯車と、
前記回転中心線に平行に配置した出力回転軸と、
前記出力回転軸に一体回転するように同軸状態に取り付けられ、前記第１駆動側歯車に噛み合っている第１従動側歯車と、
前記出力回転軸に一体回転するように同軸状態に取り付けられ、前記第２駆動側歯車に噛み合っている第２従動側歯車とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、第１気筒の第１ピストンロッドが第２気筒の一対の第１外側ピストンロッドおよび第２外側ピストンロッドの間を移動できるように構成されているので、第１気筒および第２気筒を回転中心線に直交する同一平面上に配置することができる。また、２気筒エンジンを水平対向型のものとできる。さらに、両側の第３、第４回転円盤の間に回転位相ずれが発生しないようにすることができる。

この場合、前記軸受け機構として深溝玉軸受け等の転がり軸受けを採用し、前記第１〜第４回転円盤の円形外周面と前記クランクケースの間にそれぞれ転がり軸受けを装着することが望ましい。

この場合、前記出力回転軸は、前記第１気筒および前記第２気筒に対して１８０度の位相差で燃料を供給するためのカム軸であることが望ましい。前記出力回転軸を前記第１気筒および前記第２気筒の吸排気制御用のカム軸として兼用すれば、部品点数が少なくて済む。

また、本発明の２気筒エンジンにおいては、前記第１ピンは、前記第１回転円盤および前記第２回転円盤に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれており、前記第１外側ピンは前記第３回転円盤に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれており、前記第２外側ピンは前記第４回転円盤に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれている構成とすることができる。すなわち、本発明の２気筒エンジンのピストンクランク機構では、ピストンロッドの直線往復運動を回転運動に変換するための第１〜第４回転円盤がそれぞれ軸受け機構を介してクランクケースによって回転自在の状態で支持されている。したがって、第１〜第４の回転円盤は同期回転できるように連結されていればよく、従来のクランク軸のように強固に連結固定された構造にする必要が無い。

次に、部品点数を減らすためには、前記第１ピストンロッドは、平行に延びる同一形状の第１内側ピストンロッドおよび第２内側ピストンロッドを備えており、前記第１、第２外側ピストンロッドおよび前記第１、第２内側ピストンロッドは共用部品であり、前記第１〜第４回転円盤は共用部品であることが望ましい。

次に、本発明の２気筒エンジンは、
予め設定した回転中心線の方向に一定の間隔を開けて同軸に配置された第１回転円盤および第２回転円盤と、
前記第１回転円盤および前記第２回転円盤の円形外周面に装着した軸受け機構を介して、前記第１回転円盤および前記第２回転円盤を前記回転中心線回りに回転自在の状態で支持しているクランクケースと、
前記第１回転円盤と前記第２回転円盤の間において、前記回転中心線から外れた部位に架け渡して固定した第１ピンと、
前記第１回転円盤における前記第２回転円盤とは反対側の第１外側円形側面において、前記回転中心線から外れた部位であって、前記第１ピンとは前記回転中心線回りに所定角度、離れた部位に固定した第１外側ピンと、
前記第２回転円盤における前記第１回転円盤とは反対側の第２外側円形側面において、前記回転中心線から外れた部位であって、前記第１ピンとは前記回転中心線回りに所定角度、離れた部位に固定した第２外側ピンと、
前記第１回転円盤の前記第１外側円形側面の側において当該第１回転円盤に対して一定の間隔で同軸に配置した第３回転円盤と、
前記第２回転円盤の前記第２外側円形側面の側において当該第２回転円盤に対して一定の間隔で同軸に配置した第４回転円盤と、を備えており、
前記第１ピンに対して内側端部が前記回転中心線に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記回転中心線に直交する方向に延びている第１気筒の第１ピストンロッドと、
前記第１外側ピンに対して内側端部が前記回転中心線に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記回転中心線に直交する方向に延びている第２気筒の第１外側ピストンロッドと、
前記第２外側ピンに対して内側端部が前記回転中心線に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記第１外側ピストンロッドに対して一定の間隔を開けて前記回転中心線に直交する方向に延びている第２気筒の第２外側ピストンロッドとを有し、
前記第１気筒および前記第２気筒が前記回転中心線に直交する水平線上において対向配置されており、
前記第１ピンと前記第１外側ピンおよび前記第２外側ピンとは、前記回転中心線回りに１８０度の角度間隔の位置に配置されており、
前記第１〜第４回転円盤は、前記軸受け機構を介して、前記回転中心線回りに回転自在の状態で前記クランクケースによって支持されており、
前記第１外側ピンは、前記第１回転円盤と前記第３回転円盤の間に架け渡されており、
前記第２外側ピンは、前記第２回転円盤と前記第４回転円盤の間に架け渡されており、
前記第１ピンは、前記第１回転円盤および前記第２回転円盤に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれており、
前記第１外側ピンは前記第３回転円盤に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれており、
前記第２外側ピンは前記第４回転円盤に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれていることを特徴とする。

本発明によれば、第１気筒の第１ピストンロッドが第２気筒の一対の第１外側ピストンロッドおよび第２外側ピストンロッドの間を移動できるように構成されているので、第１気筒および第２気筒を回転中心線に直交する同一平面上に配置することができる。また、２気筒エンジンを水平対向型のものとできる。ここで、本発明の２気筒エンジンのピストンクランク機構では、ピストンロッドの直線往復運動を回転運動に変換するための第１〜第４回転円盤がそれぞれ軸受け機構を介してクランクケースによって回転自在の状態で支持されている。したがって、第１〜第４の回転円盤は同期回転できるように連結されていればよく、従来のクランク軸のように強固に連結固定された構造にする必要が無い。

この場合、前記軸受け機構として深溝玉軸受け等の転がり軸受けを採用し、前記第１〜第４回転円盤の円形外周面と前記クランクケースの間にそれぞれ転がり軸受けを装着することが望ましい。

この場合、前記出力回転軸は、前記第１気筒および前記第２気筒に対して１８０度の位相差で燃料を供給するためのカム軸であることが望ましい。前記出力回転軸を前記第１気筒および前記第２気筒の吸排気制御用のカム軸として兼用すれば、部品点数が少なくて済む。

次に、部品点数を減らすためには、前記第１ピストンロッドは、平行に延びる同一形状の第１内側ピストンロッドおよび第２内側ピストンロッドを備えており、前記第１、第２外側ピストンロッドおよび前記第１、第２内側ピストンロッドは共用部品であり、前記第１〜第４回転円盤は共用部品であることが望ましい。

本発明の２気筒エンジンのピストンクランク機構は、軸受け機構を介してクランクケースによって回転自在の状態で支持されている複数枚の回転円盤を備えている。したがって、従来のように１本のクランク軸によって、その軸線方向の途中位置に各気筒のピストンロッドから作用する力を受け持つ機構とは異なり、各気筒のピストンロッドから回転円盤に対してその面内方向に力が作用し、この力が回転円盤の円形外周面に装着した軸受け機構を介してクランクケースに伝達する。したがって、クランク軸の場合に比べて、応力集中を緩和でき、ねじれ力、曲げ力などの部品を変形させる力の発生も抑制あるいは緩和される。よって、回転円盤などを高剛性の重量のある材料から形成する必要がなく、エンジンの軽量化を達成することができる。

本発明を適用した２気筒エンジンの要部の概略斜視図である。 図１のＡ−Ａ線で切断した部分を示す２気筒エンジンの概略縦断面図である。 図１のＢ−Ｂ線で切断した部分を示す２気筒エンジンの概略横断面図である。 図１の２気筒エンジンのピストンクランク機構を示す説明図である。 第１、第２回転円盤を支持している軸受け機構および第１ピストンロッドとピンの連結部分の軸受け機構を示す部分断面図である。 第３回転円盤を支持している軸受け機構および第２ピストンロッドとピンの連結部分の軸受け機構を示す部分断面図である。 本発明を適用した多気筒エンジンの一例を示す説明図である。 本発明を適用した多気筒エンジンの一例を示す説明図である。 参考例のピストンクランク機構を示す説明図である。 参考例のピストンクランク機構を示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した２気筒エンジンの実施の形態を説明する。

（全体構成）
図１は本発明を適用した水平対向型の２気筒エンジンの概略斜視図である。２気筒エンジン１は、前後方向に扁平な矩形筒状のクランクケース２と、このクランクケース２の左右の側面から水平に左右に延びている一対のシリンダーブロック３、４とを備えている。

図２は２気筒エンジン１の縦断面図であり、図１におけるＡ−Ａ線で切断した部分の断面である。図３は２気筒エンジン１の横断面図であり、図１におけるＢ−Ｂ線で切断した部分の断面図である。これらの図も参照して説明すると、左右のシリンダーブロック３、４に第１気筒５および第２気筒６が形成されている。これら第１、第２気筒５、６はエンジン左右方向に延びる水平線Ｌ１上に対向配置されており、これらの内部には、それぞれ、１８０度の位相差を保って逆向きに直線往復運動を行う第１ピストン７および第２ピストン８が配置されている。

第１ピストン７の第１ピストンロッド９および第２ピストン８の第２ピストンロッド１０はそれぞれ、クランクケース２内に組み込まれているピストンクランク機構２０に向けて延びており、当該ピストンクランク機構２０に連結されている。ピストンクランク機構２０は第１ピストン７および第２ピストン８の直線往復運動を、エンジン前後方向に水平に延びる回転中心線Ｌ２を中心とする回転運動に変換する。

ピストンクランク機構２０によって回転運動に変換されたエンジン出力は、クランクケース２の下側部分に取り付けられている同期回転機構６０の出力回転軸７０から取り出されて被駆動側（図示せず）に伝達される。

（ピストンクランク機構）
図４はピストンクランク機構２０の部分を取り出して示す説明図である。図２、図３および図４を参照して説明すると、ピストンクランク機構２０は、前後方向に水平に延びる回転中心線Ｌ２の方向（前後方向）に所定の間隔で同軸状態に配列されている４枚の第１〜第４回転円盤２１〜２４を備えている。第１回転円盤２１および第２回転円盤２２は一定の間隔で前後に隣接配置されており、第３回転円盤２３は前側の第１回転円盤２１の前側に一定の間隔で隣接配置され、第４回転円盤２４は後側の第２回転円盤２２の後側に一定の間隔で隣接配置されている。

第１〜第４回転円盤２１〜２４のそれぞれは、軸受け機構を介して、クランクケース２によって回転中心線Ｌ２回りに回転自在の状態で支持されている。本例では、第１回転円盤２１の円形外周面２１ａとクランクケース２の内周面の間に第１深溝玉軸受け３１を装着して、第１回転円盤２１を回転自在の状態で支持しており、他の第２〜第４回転円盤２２〜２４も同様に、クランクケース２の内周面との間に装着された第２〜第４深溝玉軸受け３２〜３４によってそれぞれ回転自在の状態で支持されている。

ここで、本例の第１ピストンロッド９は共通部品である第１内側ピストンロッド９Ａと第２内側ピストンロッド９Ｂからなる。これら第１、第２内側ピストンロッド９Ａ、９Ｂは前後に平行に配置されており、それらの後端部（クランケース側の内側端部）は、それぞれ、第１ピン４１を介して内側の第１回転円盤２１および第２回転円盤２２に連結されている。第１ピン４１は円形断面をした所定長さのピンであり、回転中心線Ｌ２から半径方向の外方に所定距離だけ外れた位置において、回転中心線Ｌ２に平行な状態で第１、第２回転円盤２１、２２の間に架け渡されている。この第１ピン４１に、深溝玉軸受け５１、５２を介して回転自在の状態で第１、第２内側ピストンロッド９Ａ、９Ｂの後端部が連結されている。

同様に、第２ピストンロッド１０も、共通部品である第１外側ピストンロッド１０Ａおよび第２外側ピストンロッド１０Ｂからなり、これらにも第１、第２内側ピストンロッド９Ａ、９Ｂとの共通部品が使用されている。前側の第１外側ピストンロッド１０Ａの後端部は、第１外側ピン４２を介して前側の第１、第３回転円盤２１、２３に連結されている。第１外側ピン４２は、第１ピン４１に対して１８０度回転した位置において、回転中心線Ｌ２に平行な状態で第１、第３回転円盤２１、２３の間に架け渡されている。この第１外側ピン４２に、深溝玉軸受け５３を介して回転自在の状態で第１外側ピストンロッド１０Ａの後端部が連結されている。

右側の第１外側ピストンロッド１０Ｂの後端部は、第２外側ピン４３を介して後側の第２、第４回転円盤２２、２４に連結されている。第２外側ピン４３は第１外側ピン４２との共通部品が使用されており、第１外側ピン４２と同一位置において、回転中心線Ｌ２に平行な状態で第２、第４回転円盤２２、２４の間に架け渡されている。この第２外側ピン４３に、深溝玉軸受け５４を介して回転自在の状態で第２外側ピストンロッド１０Ｂの後端部が連結されている。

ここで、第１ピン４１は、第１回転円盤２１および第２回転円盤２２に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれており、第１外側ピン４２は第１、第３回転円盤２１、２３に形成したピン穴に対してそれぞれ遊びのある状態で嵌め込まれている。同様に、第２外側ピン４３は第２、第４回転円盤２２、２４に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれている。すなわち、これらのピン４１〜４３は第１〜第４回転円盤２１〜２４に強固に固着されておらず、これらの回転円盤に形成したピン穴に浮動状態で差し込まれた状態となっている。

なお、第１ピストンロッド９を構成している２本の第１、第２内側ピストンロッド９Ａ、９Ｂ、第２ピストンロッド１０を構成している２本の第１、第２外側ピストンロッド１０Ａ、１０Ｂおよび、第１〜第４回転円盤２１〜２４は、回転中心線Ｌ２方向における厚さ寸法が同一となっている。また、これらは、回転中心線Ｌ２方向において、第１気筒５および第２気筒６の径寸法内に配置されている。

次に、図５Ａは第１、第２深溝玉軸受け３１、３２および深溝玉軸受け５１、５２の装着部分を示す部分断面図であり、図５Ｂは第３深溝玉軸受け３３および深溝玉軸受け５３の装着部分を示す部分断面図である。

まず、これらの図を参照して第１〜第４回転円盤２１〜２４の軸受け機構を説明する。第１、第２深溝玉軸受け３１、３２は、第１、第２内側ピストンロッド９Ａ、９Ｂの両側において、クランクケース２の円形内周面２ａに装着した円環状の外輪３１ａ、３２ａを備えており、これらの外輪の間隔（回転中心線Ｌ２の方向の間隔）は、同じく円形内周面２ａに装着した幅の異なる複数の円環状のカラー３５によって保持されている。各外輪３１ａ、３２ａの内側には、第１、第２回転円盤２１、２２の円形外周面２１ａ、２２ａに一体形成した内輪軌道面３１ｂ、３２ｂが同心状に配置されている。これら外輪３１ａ、３２ａおよび内輪軌道面３１ｂ、３２ｂの間には、ボールリテーナ３１ｃ、３２ｃによって一定の間隔で円周方向に沿ってボール３１ｄ、３２ｄが転動可能な状態で配列されている。

図５Ｂに示すように、第３深溝玉軸受け３３も同様な構造であり、不図示の第４深溝玉軸受け３４は第３深溝玉軸受け３３と同様な構造である。

次に、第１ピン４１と第１ピストンロッド９（９Ａ、９Ｂ）の間に配置されている深溝玉軸受け５１、５２は、その内輪軌道面５１ａ、５２ａが第１ピン４１の円形外周面に一体形成されており、その外輪軌道面５１ｂ、５２ｂが第１ピストンロッド９（９Ａ、９Ｂ）のピン穴の円形内周面に一体形成されている。すなわち、第１ピン４１は内輪一体型のピンであり、第１ピストンロッド９は外輪一体型のロッドである。

図５Ｂに示すように、第１外側ピン４２と第２ピストンロッド１０の第１外側ピストンロッド１０Ａとの間に配置されている深溝玉軸受け５３も同様な構造であり、不図示の第２外側ピン４３と第２ピストンロッド１０の第２外側ピストンロッド１０Ｂとの間に配置されている深溝玉軸受け５４も深溝玉軸受け５３と同様な構造となっている。

（同期回転機構）
次に、第１〜第４回転円盤２１〜２４の回転は、先に述べたように、同期回転機構６０を介してその出力回転軸７０から被駆動側に取り出される。

図１〜図４を参照して同期回転機構６０を説明する。最も前側に位置している第３回転円盤２３の前側面には同軸状態に第１歯車軸６１ａが取り付けられており、この第１歯車軸６１ａはクランクケース２の前端から前方に突出しており、突出した軸端部には同軸状態に第１駆動側歯車６１が固着されている。

これに対して、最も後側に位置している第４回転円盤２４の後側面には同軸状態に第２歯車軸６２ａが取り付けられており、この歯車軸６２ａはクランクケース２の後端から後方に突出しており、突出した軸端部には同軸状態に第２駆動側歯車６２が固着されている。また、第２駆動側歯車６２の後側には同軸状態でロータ軸６３が連結固定されており、このロータ軸６３の軸端部には、点火プラグなどに電力を供給するための発電機のアウターロータ６４が同軸状態に固着されている。

第１〜第４回転円盤２１〜２４の下側には、回転中心線Ｌ２と平行に前後方向に延びる回転中心線Ｌ３を中心軸線とする出力回転軸７０が配置されている。この出力回転軸７０の前側の部位には同軸状態で第１従動側歯車６５が固着されており、その後側の部位には同軸状態で第２従動側歯車６６が固着されている。これら第１、第２従動側歯車６５、６６は第１、第２駆動側歯車６１、６２にそれぞれ噛み合っている。

出力回転軸７０の前側の軸端部７０ａは、クランクケース２の前端部に取り付けた前側カバーケース６８を貫通して前方に突出していると共に、当該前側カバーケース６８によって回転自在の状態で支持されている。出力回転軸７０の後側の軸端部７０ｂも、クランクケース２の後端部に取り付けた後側カバーケース６９の内側面部分によって回転自在の状態で支持されている。前側カバーケース６８によって、第１駆動側歯車６１および第２従動側歯車６５が覆われており、後側カバーケース６９によって、第２駆動側歯車６２および第２従動側歯車６６が覆われている。

（作用効果）
２気筒エンジン１のピストンクランク機構２０では、各気筒５、６のピストンロッド９、１０からの力が各回転円盤２１〜２４に対してそれらの面内方向に作用する。したがって、従来のように両側の軸端部が支持されているクランク軸の途中位置にピストンロッドからの力が軸線に直交する方向に作用する場合とは異なり、各回転円盤２１〜２４には大きな応力集中がなく、大きな曲げ応力あるいはねじれ応力も発生しない。よって、回転円盤２１〜２４を従来のクランク軸のような高剛性の重量のある材料から形成する必要がない。

また、各ピストンロッド９、１０を各回転円盤２１〜２４に連結するための第１ピン４１、第１外側ピン４２および第２外側ピン４３は、回転円盤２１〜２４を相互に強固に連結固定するために用いる必要がないので、これらも従来のような高剛性の重量のある材料から形成する必要がなく、また、これらのピン４１〜４３と回転円盤２１〜２４との連結構造も単に差し込み固定するだけの軽微な連結構造でよい。

さらに、同期回転機構６０を配置してあるので、相互間が強固に連結固定されていない回転円盤２１〜２４の回転位相がずれることを防止できる。よって、回転円盤２１〜２４を介して効率良く回転力を出力することができる。

また、各気筒５、６が水平線Ｌ１上に同軸に対向配置されるとともに、第１ピストン７に接続された第１ピストンロッド９が第２ピストン８に接続された一対の第１、第２外側ピストンロッド１０Ａ、１０Ｂの間を移動するように配置されているので、各気筒５、６から、第１ピストンロッド９および一対の第１、第２外側ピストンロッド１０Ａ、１０Ｂを介してピストンクランク機構２０に働く偶力の作用点が接近している。この結果、偶力がピストンクランク機構２０に与える影響が抑制されるので、２気筒エンジン１を低振動化することができる。

さらに、第１、第２内側ピストンロッド９Ａ、９Ｂおよび第１、第２外側ピストンロッド１０Ａ、１０Ｂが共通部品とされ、第１〜第４回転円盤２１〜２４が共通部品とされ、第１外側ピン４２、第２外側ピン４３が共通部品とされ、これらの部品は、第１ピン４１を含めて、回転中心線Ｌ２と直交して水平線Ｌ１を含む面に対して対称となるように配置されている。この結果、ピストンクランク機構２０は、水平線Ｌ１を挟んだ前後の重量のバランスが取れているので、２気筒エンジン１の振動が、一層、抑制される。

また、第１外側ピン４２、第２外側ピン４３が共通部品とされ、第１、第２内側ピストンロッド９Ａ、９Ｂおよび第１、第２外側ピストンロッド１０Ａ、１０Ｂが共通部品とされ、第１〜第４回転円盤２１〜２４も共通部品とされているので、エンジン構成部品を大幅に削減できる。

さらに、第１、第２内側ピストンロッド９Ａ、９Ｂ、第１、第２外側ピストンロッド１０Ａ、１０Ｂ、および、第１〜第４回転円盤２１〜２４は、回転中心線Ｌ２方向に薄く形成されているので、潤滑油が、各深溝玉軸受け３１〜３４、各深溝玉軸受け５１〜５４に回り込みやすく、各軸受け部分における磨耗を低減させることができる。

以上説明したように、水平対向型の２気筒エンジン１は、軽量で低振動なので、モーターパラグライダーなどのように人体に装着して用いる機器に搭載するエンジンとして適している。勿論、それ以外の用途のエンジン、たとえば、自動車、その他の産業機械用エンジンとして用いることも可能である。

なお、上記の実施の形態では、第１ピストンロッド９として一対の内側ピストンロッド９Ａ、９Ｂを用いているが、単一のピストンロッドを用いることもできる。また、回転円盤２１〜２４を回転自在に支持するための軸受け機構としては、深溝玉軸受けに限られるものではなく、それ以外の転がり軸受け機構を採用することもできる。さらに、出力回転軸７０を中空軸としてエンジン軽量化を図ることもできる。

次に、４サイクルエンジンの場合には、出力回転軸７０は第１気筒および前記第２気筒に対して１８０度の位相差で吸排気バルブを駆動制御するためのカムシャフト軸として機能させることができる。この場合には、第１〜第４回転円盤２１〜２４の回転を１／２に減速して出力回転軸７０に伝達できるように、第１、第２駆動側歯車６１、６２と、第２従動側歯車６５、６６とからなる歯車式伝達機構の減速比を１／２に設定しておけばよい。

すなわち、４サイクルエンジンでは、吸入工程、圧縮工程、燃焼膨張工程および排気工程を行う間に第１ピストンロッドおよび第２ピストンロッドが２回往復移動するので、第１駆動側歯車６１および第２駆動側歯車６２は２回転する。これに対して、吸気バルブおよび排気バルブはそれぞれ１回だけ駆動されればよいので、出力回転軸７０の回転数を回転円盤２１〜２４の１／２の回転数としておけば、出力回転軸７０とカム軸とを兼用できる。もちろん、２気筒エンジン１を２サイクルエンジンとしてもよい。２サイクルエンジンとする場合には、各気筒５、６に対して掃気ポートおよび排気ポートを構成しておく。

（多気筒エンジンの構成例）
本発明の２気筒エンジンを連結することにより、４気筒以上の偶数気筒を備えた多気筒エンジンを構築できる。

たとえば、図６Ａに示すように、複数台、たとえば２台の２気筒エンジン１を、それらのピストンクランク機構２０の回転中心線Ｌ２が共通となるようにして、出力回転軸７０を相互に連結することにより、４気筒エンジンを構築できる。この代わりに、図６Ｂに示すように、複数台、たとえば２台の２気筒エンジン１を、それらの出力回転軸７０が共通となるように連結しても、４気筒エンジンを構築できる。

もちろん、図６Ａに示す連結状態の４気筒エンジンと図６Ｂに示す４気筒エンジンの出力回転軸７０を相互に連結して、複合型の多気筒エンジンを構築することも可能である。また、連結する２気筒エンジン１の台数は図６Ａ、６Ｂに示す２台に限定されるものではなく、連数台数を増やすことにより高出力のエンジンを実現できる。

（参考例）
図７Ａは、２枚の回転円盤を備えたピストンクランク機構の参考例を示す説明図である。図示のピストンクランク機構２０Ａは、予め設定した回転中心線Ｌ２に同軸に配置した２枚の回転円盤２１Ａ、２１Ｂを備えており、これらの回転円盤２１Ａ、２１Ｂは、回転中心線Ｌ２の方向に一定の間隔を開けて平行に配置されている。これらの回転円盤２１Ａ、２１Ｂは、それらの円形外周面に装着した軸受け機構３１Ａ、３１Ｂを介して、クランクケース２Ａの円形内周面によって回転自在の状態で支持されている。

回転円盤２１Ａ、２１Ｂの間には第１ピン４１Ａが架け渡されている。第１ピン４１Ａは、回転中心線Ｌ２から外れた部位に位置している。回転円盤２１Ａにおける回転円盤２１Ｂとは反対側の第１外側円形側面２１ａには第１外側ピン４２Ａが取り付けられており、回転円盤２１Ｂにおける回転円盤２１Ａとは反対側の第２外側円形側面２１ｂには第２外側ピン４３Ａが取り付けられている。これら第１、第２外側ピン４２Ａ、４３Ａは、回転中心線Ｌ２から外れた部位であって、第１ピン４１Ａとは回転中心線Ｌ２回りに１８０度離れた部位に取り付けられている。

第１ピン４１Ａには、第１気筒５Ａの第１ピストンロッド９Ｃのクランクケース２Ａ側の後端部が回転中心線Ｌ２に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられており、この第１ピストンロッド９Ｃは回転中心線Ｌ２に直交する方向に延びている。第２気筒６Ａの第２ピストンロッドは第１外側ピストンロッド１０Ｃと第２外側ピストンロッド１０Ｄから構成されており、第１外側ピストンロッド１０Ｃは第１外側ピン４２Ａに連結され、第２外側ピストンロッド１０Ｄは第２外側ピン４３Ａに連結されている。

このように構成したピストンクランク機構２０Ａにおいても、従来のクランク軸を用いる場合に比べてピストンクランク機構の軽量化を達成できる。また、ピストンクランク機構２０Ａを、回転中心線Ｌ２と直交して水平線Ｌ１を含む面に対して対称となるようにバランスよく構成することができるので、低振動化を図ることができる。

図７Ｂは、水平対向型の２気筒エンジンのピストンクランク機構を参考例として示す説明図である。図示のピストンクランク機構２０Ｂは、予め設定した回転中心線Ｌ２に同軸に配置した１枚の回転円盤２１Ｃと、この回転円盤２１Ｃの円形外周面２１ａに装着した軸受け機構３１Ｃを介して、当該回転円盤２１Ｃを回転自在の状態で支持しているクランクケース２Ａとを備えている。また、回転円盤２１Ｃにおける一方の円形側面２１ｄにおいて、回転中心線Ｌ２から外れた部位に取り付けた第１ピン４１Ｂと、回転円盤２１Ｃにおける他方の円形側面２１ｅにおいて、回転中心線Ｌ２から外れた部位であって、第１ピン４１Ｂとは回転中心線Ｌ２回りに１８０度離れた部位に取り付けた第２ピン４２Ｂとを備えている。

第１ピン４１Ｂには、第１気筒５Ｂの第１ピストンロッド９Ｄのクランクケース２Ｂ側の後端部が回転中心線Ｌ２に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられており、この第１ピストンロッド９Ｄは回転中心線Ｌ２に直交する方向に延びている。同様に、第２ピン４２Ｂには、第２気筒６Ｂの第２ピストンロッド１０Ｅの後端部が回転中心線Ｌ２に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられており、この第２ピストンロッド１０Ｅも回転中心線Ｌ２に直交する方向に延びている。

ここで、図７Ｂでは、第１気筒５Ｂと第２気筒６Ｂとは、回転中心線Ｌ２と直交して水平線Ｌ１を含む平面上から回転中心線Ｌ２方向を互いに反対方向にずれた位置に配置されている。すなわち、第１気筒５Ｂが、水平線Ｌ１よりも第２ピストンロッド１０Ｅ側に僅かにずれており、第２気筒６Ｂが、水平線Ｌ１よりも第１ピストンロッド９Ｄ側に僅かにずれている。また、第１ピストンロッド９Ｄの外側端部は第１気筒５Ｂの中心軸線Ｌ２に位置するように、クランク状に折れ曲がっており、第２ピストンロッド１０Ｅの外側端部は第２気筒６Ｂの中心軸線Ｌ３に位置するように、クランク状に折れ曲がっている。

このように構成したピストンクランク機構２０Ｂにおいても、従来のクランク軸を用いる場合に比べて、ピストンクランク機構の軽量化を達成できる。また、ピストンクランク機構２０Ｂが回転中心線Ｌ２方向で薄く構成されるので、例えば、気筒５Ｂと気筒６Ｂを回転中心線Ｌ２を含む平面上に対向配置すれば、各気筒５、６から第１ピストンロッド９Ｄおよび第２ピストンロッド１０Ｅを介してピストンクランク機構２０に働く偶力の作用点が接近する。この結果、偶力がピストンクランク機構２０に与える影響を抑制できるので、低振動化を図ることができる。

なお、ピストンクランク機構２０Ａ、２０Ｂでは、各回転円盤２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの回転を外部に取り出すために、各回転円盤２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを歯車機構で回転自在に支持してもよい。この場合、歯車機構は、各回転円盤の円形外周面に形成した外歯と、各回転円盤の外周に沿って配置され、各回転円盤の外歯と噛合って従動する複数の従動歯車とを備えるものとする。また、回転円盤の外歯と従動歯車とは、ラジアル方向の負荷だけではなく、アキシャル方向の負荷に対しても、その噛み合いが外れない形状としておく。そして、各回転円盤の回転は、複数の従動歯車を介して、取り出す。

１ ２気筒エンジン
２、２Ａ、２Ｂ クランクケース
３ 第１シリンダーブロック
４ 第２シリンダーブロック
５、５Ａ、５Ｂ 第１気筒
６、６Ａ、６Ｂ 第２気筒
７ 第１ピストン
８ 第２ピストン
９、９Ｃ、９Ｄ 第１ピストンロッド
９Ａ 第１内側ピストンロッド
９Ｂ 第２内側ピストンロッド
１０、１０Ｅ 第２ピストンロッド
１０Ａ、１０Ｃ 第１外側ピストンロッド
１０Ｂ、１０Ｄ 第２外側ピストンロッド
２０、２０Ａ、２０Ｂ ピストンクランク機構
２１〜２４ 回転円盤
３１〜３４ 深溝玉軸受け
３５ カラー
４１、４１Ａ、４１Ｂ 第１ピン
４２、４２Ａ 第１外側ピン
４２Ｂ 第２ピン
４３Ａ 第２外側ピン
５１〜５４ 深溝玉軸受け
６０ 同期回転機構
６１、６２ 駆動側歯車
６５、６６ 従動側歯車
７０ 出力回転軸
Ｌ１ 水平線
Ｌ２ 回転中心線
Ｌ３ 回転中心線

Claims (9)

1. 予め設定した回転中心線（Ｌ２）の方向に一定の間隔を開けて同軸に配置された第１回転円盤（２１Ａ）および第２回転円盤（２１Ｂ）と、
   前記第１回転円盤（２１Ａ）および前記第２回転円盤（２１Ｂ）の円形外周面に装着した軸受け機構（３１Ａ、３１Ｂ）を介して、前記第１回転円盤（２１Ａ）および前記第２回転円盤（２１Ｂ）を前記回転中心線（Ｌ２）回りに回転自在の状態で支持しているクランクケース（２Ａ）と、
   前記第１回転円盤（２１Ａ）と前記第２回転円盤（２１Ｂ）の間において、前記回転中心線（Ｌ２）から外れた部位に架け渡して固定した第１ピン（４１Ａ）と、
   前記第１回転円盤（２１Ａ）における前記第２回転円盤（２１Ｂ）とは反対側の第１外側円形側面において、前記回転中心線（Ｌ２）から外れた部位であって、前記第１ピン（４１Ａ）とは前記回転中心線（Ｌ２）回りに所定角度、離れた部位に固定した第１外側ピン（４２Ａ）と、
   前記第２回転円盤（２１Ｂ）における前記第１回転円盤（２１Ａ）とは反対側の第２外側円形側面において、前記回転中心線（Ｌ２）から外れた部位であって、前記第１ピン（４１Ａ）とは前記回転中心線（Ｌ２）回りに所定角度、離れた部位に固定した第２外側ピン（４３Ａ）と、
   前記第１回転円盤（２１）の前記第１外側円形側面の側において当該第１回転円盤（２１）に対して一定の間隔で同軸に配置した第３回転円盤（２３）と、
   前記第２回転円盤（２２）の前記第２外側円形側面の側において当該第２回転円盤（２２）に対して一定の間隔で同軸に配置した第４回転円盤（２４）と、を備えており、
   前記第１ピン（４１Ａ）に対して内側端部が前記回転中心線（Ｌ２）に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記回転中心線（Ｌ２）に直交する方向に延びている第１気筒（５）の第１ピストンロッド（９Ｃ）と、
   前記第１外側ピン（４２Ａ）に対して内側端部が前記回転中心線（Ｌ２）に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記回転中心線（Ｌ２）に直交する方向に延びている第２気筒（６）の第１外側ピストンロッド（１０Ｃ）と、
   前記第２外側ピン（４３Ａ）に対して内側端部が前記回転中心線（Ｌ２）に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記第１外側ピストンロッド（１０Ｃ）に対して一定の間隔を開けて前記回転中心線（Ｌ２）に直交する方向に延びている第２気筒（６）の第２外側ピストンロッド（１０Ｄ）と、
   前記第３回転円盤（２３）と前記第４回転円盤（２４）を同期回転させる同期回転機構（６０）と、を有し、
   前記第１気筒（５）および前記第２気筒（６）が前記回転中心線（Ｌ２）に直交する水平線（Ｌ１）上において対向配置されており、
   前記第１ピン（４１Ａ）と前記第１外側ピン（４２Ａ）および前記第２外側ピン（４３Ａ）とは、前記回転中心線（Ｌ２）回りに１８０度の角度間隔の位置に配置されており、
   前記第１〜第４回転円盤（２１〜２４）は、前記軸受け機構を介して、前記回転中心線（Ｌ２）回りに回転自在の状態で前記クランクケース（２）によって支持されており、
   前記第１外側ピン（４２）は、前記第１回転円盤（２１）と前記第３回転円盤（２３）の間に架け渡されており、
   前記第２外側ピン（４３）は、前記第２回転円盤（２２）と前記第４回転円盤（２４）の間に架け渡されており、
   前記同期回転機構（６０）は、
   前記第３回転円盤（２３）に同軸状態で一体回転するように取り付けた第１駆動側歯車（６１）と、
   前記第４回転円盤（２４）に同軸状態で一体回転するように取り付けた第２駆動側歯車（６２）と、
   前記回転中心線（Ｌ２）に平行に配置した出力回転軸（７０）と、
   前記出力回転軸（７０）に一体回転するように同軸状態に取り付けられ、前記第１駆動側歯車（６１）に噛み合っている第１従動側歯車（６５）と、
   前記出力回転軸（７０）に一体回転するように同軸状態に取り付けられ、前記第２駆動側歯車（６２）に噛み合っている第２従動側歯車（６６）と、を備えていることを特徴とする２気筒エンジン。
2. 請求項１に記載の２気筒エンジンにおいて、
   前記軸受け機構は転がり軸受けであり、前記第１〜第４回転円盤（２１〜２４）の円形外周面と前記クランクケース（２）の間にそれぞれ装着されていることを特徴とする２気筒エンジン。
3. 請求項１または２に記載の２気筒エンジンにおいて、
   前記出力回転軸は、前記第１気筒（５）および前記第２気筒（６）に対して１８０度の位相差で燃料を供給するためのカム軸であることを特徴とする２気筒エンジン。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載の２気筒エンジンにおいて、
   前記第１ピン（４１）は、前記第１回転円盤（２１）および前記第２回転円盤（２２）に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれており、
   前記第１外側ピン（４２）は前記第３回転円盤（２３）に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれており、
   前記第２外側ピン（４３）は前記第４回転円盤（２４）に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれていることを特徴とする２気筒エンジン。
5. 請求項１ないし４のうちのいずれかの項に記載の２気筒エンジンにおいて、
   前記第１ピストンロッド（９）は、平行に延びる同一形状の第１内側ピストンロッド（９Ａ）および第２内側ピストンロッド（９Ｂ）を備えており、
   前記第１、第２外側ピストンロッド（１０Ａ、１０Ｂ）および前記第１、第２内側ピストンロッド（９Ａ、９Ｂ）は共用部品であり、
   前記第１〜第４回転円盤（２１〜２４）は共用部品であることを特徴とする２気筒エンジン。
6. 予め設定した回転中心線（Ｌ２）の方向に一定の間隔を開けて同軸に配置された第１回転円盤（２１Ａ）および第２回転円盤（２１Ｂ）と、
   前記第１回転円盤（２１Ａ）および前記第２回転円盤（２１Ｂ）の円形外周面に装着した軸受け機構（３１Ａ、３１Ｂ）を介して、前記第１回転円盤（２１Ａ）および前記第２回転円盤（２１Ｂ）を前記回転中心線（Ｌ２）回りに回転自在の状態で支持しているクランクケース（２Ａ）と、
   前記第１回転円盤（２１Ａ）と前記第２回転円盤（２１Ｂ）の間において、前記回転中心線（Ｌ２）から外れた部位に架け渡して固定した第１ピン（４１Ａ）と、
   前記第１回転円盤（２１Ａ）における前記第２回転円盤（２１Ｂ）とは反対側の第１外側円形側面において、前記回転中心線（Ｌ２）から外れた部位であって、前記第１ピン（４１Ａ）とは前記回転中心線（Ｌ２）回りに所定角度、離れた部位に固定した第１外側ピン（４２Ａ）と、
   前記第２回転円盤（２１Ｂ）における前記第１回転円盤（２１Ａ）とは反対側の第２外側円形側面において、前記回転中心線（Ｌ２）から外れた部位であって、前記第１ピン（４１Ａ）とは前記回転中心線（Ｌ２）回りに所定角度、離れた部位に固定した第２外側ピン（４３Ａ）と、
   前記第１回転円盤（２１）の前記第１外側円形側面の側において当該第１回転円盤（２１）に対して一定の間隔で同軸に配置した第３回転円盤（２３）と、
   前記第２回転円盤（２２）の前記第２外側円形側面の側において当該第２回転円盤（２２）に対して一定の間隔で同軸に配置した第４回転円盤（２４）と、を備えており、
   前記第１ピン（４１Ａ）に対して内側端部が前記回転中心線（Ｌ２）に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記回転中心線（Ｌ２）に直交する方向に延びている第１気筒（５）の第１ピストンロッド（９Ｃ）と、
   前記第１外側ピン（４２Ａ）に対して内側端部が前記回転中心線（Ｌ２）に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記回転中心線（Ｌ２）に直交する方向に延びている第２気筒（６）の第１外側ピストンロッド（１０Ｃ）と、
   前記第２外側ピン（４３Ａ）に対して内側端部が前記回転中心線（Ｌ２）に平行な連結軸線回りに回転自在の状態で取り付けられ、前記第１外側ピストンロッド（１０Ｃ）に対して一定の間隔を開けて前記回転中心線（Ｌ２）に直交する方向に延びている第２気筒（６）の第２外側ピストンロッド（１０Ｄ）とを有し、
   前記第１気筒（５）および前記第２気筒（６）が前記回転中心線（Ｌ２）に直交する水平線（Ｌ１）上において対向配置されており、
   前記第１ピン（４１Ａ）と前記第１外側ピン（４２Ａ）および前記第２外側ピン（４３Ａ）とは、前記回転中心線（Ｌ２）回りに１８０度の角度間隔の位置に配置されており、
   前記第１〜第４回転円盤（２１〜２４）は、前記軸受け機構を介して、前記回転中心線（Ｌ２）回りに回転自在の状態で前記クランクケース（２）によって支持されており、
   前記第１外側ピン（４２）は、前記第１回転円盤（２１）と前記第３回転円盤（２３）の間に架け渡されており、
   前記第２外側ピン（４３）は、前記第２回転円盤（２２）と前記第４回転円盤（２４）の間に架け渡されており、
   前記第１ピン（４１）は、前記第１回転円盤（２１）および前記第２回転円盤（２２）に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれており、
   前記第１外側ピン（４２）は前記第３回転円盤（２３）に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれており、
   前記第２外側ピン（４３）は前記第４回転円盤（２４）に形成したピン穴に対して遊びのある状態で嵌め込まれていることを特徴とする２気筒エンジン。
7. 請求項６に記載の２気筒エンジンにおいて、
   前記軸受け機構は、転がり軸受けであり、前記第１〜第４回転円盤（２１〜２４）の円形外周面と前記クランクケース（２）の間にそれぞれ装着されていることを特徴とする２気筒エンジン。
8. 請求項６または７に記載の２気筒エンジンにおいて、
   前記出力回転軸は、前記第１気筒（５）および前記第２気筒（６）に対して１８０度の位相差で燃料を供給するためのカム軸であることを特徴とする２気筒エンジン。
9. 請求項６ないし８のうちのいずれかの項に記載の２気筒エンジンにおいて、
   前記第１ピストンロッド（９）は、平行に延びる同一形状の第１内側ピストンロッド（９Ａ）および第２内側ピストンロッド（９Ｂ）を備えており、
   前記第１、第２外側ピストンロッド（１０Ａ、１０Ｂ）および前記第１、第２内側ピストンロッド（９Ａ、９Ｂ）は共用部品であり、
   前記第１〜第４回転円盤（２１〜２４）は共用部品であることを特徴とする２気筒エンジン。

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