JP6084163B2 - クランク円形スライダ機構、往復運動部、エンジンブロック、内燃機関、及び圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、本出願人による以下の中国特許出願の優先権を主張する。

１．出願日２０１０年１２月６日、名称「Ｉ型クランク円形スライダ機構、内燃機関、及びその圧縮機」、出願番号第２０１０１０５８１９５１．４号、
２．出願日２０１０年１２月６日、名称「Ｖ型クランク円形スライダ機構、内燃機関、及びその圧縮機」、出願番号第２０１０１０５８１９３７．４号、
３．出願日２０１０年１２月６日、名称「クランク円形スライダ単気筒機構、内燃機関、及びその圧縮機」、出願番号第２０１０１０５８１９５０．Ｘ号、
４．出願日２０１０年１２月６日、名称「Ｔ型クランク円形スライダ機構、内燃機関、及びその圧縮機」、出願番号第２０１０１０５８１９４８．２号、
５．出願日２０１０年１２月６日、名称「クランク円形スライダ機構の往復運動部、内燃機関、及びその圧縮機」、出願番号第２０１０１０５８１９４６．３号、
６．出願日２０１１年７月７日、名称「クランク円形スライダ機構のピストン、内燃機関、及びその圧縮機」、出願番号第２０１１２０２３８９８６．８号、
７．出願日２０１１年７月７日、名称「クランク円形スライダ機構のエンジンブロック、内燃機関、及びその圧縮機」、出願番号第２０１１１０１８９９６４．１号。

本発明は、往復回転運動及び相互交換可能な機構、特にクランク円形スライダ機構に関する。本発明はまた、クランク円形スライダ機構に用いられる往復運動部及びエンジンブロック、並びにクランク円形スライダ機構を使用する内燃機関及び圧縮機に関する。

従来のエンジンの動作機構は、クランク及び連接棒機構である。ピストンの往復運動は、クランクシャフトに接続された連接棒を通してクランクシャフトに伝達されることが求められる。連接棒は、その運動の過程において、ピストンの運動に合わせて交互に行き来するように揺動し、ピストンが高い階段関数で変動する周期的な横力を受け続けるようにする。

連接棒が存在するため、クランク及び連接棒機構の内燃機関は嵩張り、重量があり、釣合い性能に乏しい等の欠点がある。これらの問題に対処するため、中国特許文献第ＣＮ８５１００３５８Ｂ号は、連接棒を省略し、偏心孔を備えた円形スライダと特殊設計のピストンアセンブリとの配合を採用し、ピストンの直線往復運動の回転運動への転化を実現したことを特徴とする、「クランク円形スライダ往復ピストン式内燃機関」を開示している。

上記の特許文献に基づいて、中国特許文献第ＣＮ１０６７７４１Ｃ号は、「クランク双スライダ往復運動ピストン型内燃機関」を開示している。該内燃機関は、ピストン及び動釣合スライダが対で配された方式を採用し、両者は互いに９０°をなして配された往復運動軌道上で運動し、ピストン及び動釣合スライダの間で相互に動作点を克服し、歯車機構を採用して動作点を克服する際の機構の寿命に対する負の影響を回避する。同時に、ピストン及び動釣合スライダの運動による合力は、クランクシャフトの中心からクランクピンの中心に向けられた遠心力を形成し、釣合いを促進することで、該機構は動釣合いの理想的な効果を得ることができるようになる。該機構における問題は、ピストンと動釣合スライダとの間の、クランクシャフトの軸線に沿う方向の距離Ｌが存在することで、クランクシャフトに曲げモーメントが形成され、それによって機構全体が完全に釣り合うことができないことである。

中国特許文献第ＣＮ１１４４８８０Ａ号は「クランク多重円形スライダ往復ピストン式内燃機関」を開示し、該文献が公開する内燃機関の運動機構は、三重円形スライダ機構を採用する。該機構は、三つの往復運動部で形成された往復運動部の組を備え、そのうち、両側の二つの往復運動部の往復軌道は相互に平行であり、上記の二つの往復運動部の間に挟まれた中間の往復運動部の往復運動軌道は上記二つの往復運動部の往復運動軌道に垂直である。中間の往復運動部の質量は、両側の二つの往復運動部の質量の和であり、中間の往復運動部内に取り付けられた円形スライダの質量は、両端部にある往復運動部内に取り付けられた円形スライダの質量の和である。三つの円形スライダは相互に固定されて円形スライダの組を形成し、そのうちの両側の円形スライダが同じ位相で取り付けられ、中間の円形スライダが両側の円形スライダに対して１８０°の位相差で取り付けられる。上述の三つの円形スライダの偏心孔は、同一のクランクピン上に適合する。

上述の三重円形スライダ機構では、往復運動慣性力は全て最終的に組み合わされて回転慣性力となって、釣合い部を設置することによる釣合いの実現が容易になる。また、中間往復運動部の寸法は、両側にある二つの往復運動部の中間に丁度位置するように設定されるので、機構全体がクランクシャフトに対する曲げモーメントを形成せず、すなわち、理論上は、機構が完全な釣合い効果を実現することができる。しかし、該機構の良好な釣合い効果は設置された中間往復運動部に依存し、そのため、機構全体が複雑になり過ぎる。更に、往復運動部の数量が増加することにより、クランクピンの長さを増加させることが求められるので、軸系の剛性が低下する。さらに、機器の製造コストが著しく増加し、信頼性が低下する恐れがある。寸法がより小さいことを要求される機器は、上述の機構を採用できないことになる。

上述の特許文献において提供されたクランク円形スライダ機構は、往復−回転運動の相互転換を実現することができ、内燃機関の運動機構として、往復運動から回転運動への転換を実現するのに用いられるだけではなく、圧縮機又は真空引き機において用いられ、回転運動から往復運動への転換を実現する。

本発明はクランク円形スライダ機構を提供し、該機構はクランク円形スライダ機構の空間配置を改善し、機構全体がより小さな空間で完全な釣合いを実現する効果の提供を可能にする。

本発明はまた、前記クランク円形スライダ機構に用いられるピストン、及び前記クランク円形スライダ機構に適用するエンジンブロックを提供する。

本発明はまた、前記クランク円形スライダ機構の内燃機関及び圧縮機を提供する。

本発明が提供するクランク円形スライダ機構は、分列式往復運動部及び単列式往復運動部を備え、前記分列式往復運動部はガイド部を有し、該ガイド部は、縦向溝によって相互に平行な二列に分割され、それぞれガイド部第一列及びガイド部第二列と称され、前記ガイド部第一列には、第一円形スライダ容置孔が設けられ、前記ガイド部第二列には、第二円形スライダ容置孔が設けられ、前記第一円形スライダ容置孔及び前記第二円形スライダ容置孔は、それぞれ第一円形スライダ及び第二円形スライダを配置するのに用いられ、前記単列式往復運動部は、前記分列式往復運動部の前記縦向溝に厚さ方向で挿入することができるガイド部を有することで、前記分列式往復運動部と垂直に交差することができ、該ガイド部には、中間円形スライダが配置される中間円形スライダ容置孔が設けられ、前記第一円形スライダ及び前記第二円形スライダは、同じ位相で取り付けられ、前記中間円形スライダは、前記第一円形スライダと前記第二円形スライダとの間に挟まれると共にこれら二つの円形スライダに対して１８０°の位相差で配置され、隣接した前記円形スライダは、互いに固定される。

好ましくは、前記分列式往復運動部は動釣合スライダであり、前記単列式往復運動部は双作用ピストンである。

好ましくは、前記分列式往復運動部及び前記単列式往復運動部はピストンであり、それぞれ分列式往復ピストン及び単列式ピストンと称され、両者は共に単作用ピストンである。

好ましくは、前記分列式往復運動部は動釣合スライダであり、前記単列式往復運動部は単作用ピストンである。

好ましくは、前記分列式往復運動部は単作用ピストンであり、前記単列式往復運動部は双作用ピストンである。

好ましくは、前記分列式往復運動部は双作用ピストンであり、前記単列式往復運動部は単作用ピストンである。

好ましくは、前記分列式往復運動部の往復運動軌道の中心線及び前記単列式往復運動部の往復運動軌道の中心線が相互に垂直で共通面上にあり、且つこれら二つの中心線の交点が、前記クランク円形スライダ機構のクランクシャフトの回転軸上にある。

好ましくは、前記分列式往復運動部の前記縦向溝の溝長さは、前記単列式往復運動部の前記ガイド部の幅と前記分列式往復運動部の往復運動の行程との和以上である。

好ましくは、前記分列式往復運動部及び前記単列式往復運動部それぞれの重心が各自の軸線上にある。

本発明は、クランク円形スライダ機構の往復運動部であって、冠部とガイド部とを備え、前記ガイド部が縦向溝によって相互に平行な二列に分割され、それぞれガイド部第一列及びガイド部第二列と称され、前記ガイド部第１列及び前記ガイド部第二列には、厚さ方向に沿って前記ガイド部を貫通する貫通孔がそれぞれ設けられ、該貫通孔はそれぞれ第一円形スライダ容置孔及び第二円形スライダ容置孔と称され、前記ガイド部第一列及び前記ガイド部第二列それぞれの両側にはガイド面が設けられ、該ガイド面の側縁は前記往復運動部の往復運動軌道の内周面と適合し、前記往復運動部は、ピストン又は動釣合スライダである、クランク円形スライダ機構の往復運動部を提供する。

好ましくは、前記往復運動部は、両端に冠部を備えた双作用ピストン又は両端に冠部を備えた動釣合スライダである。

好ましくは、前記往復運動部は、一側のみに冠部を備えた単作用往復運動部であり、前記縦向溝が、前記冠部に相対する前記ガイド部の底面に対して開口している。

本発明は、クランク円形スライダ機構のエンジンブロックであって、前記エンジンブロックの本体は、それぞれの中心軸が相互に垂直で一点で交差する、クランクシャフト貫通孔、分列式往復運動部通路、及び単列式往復運動部通路を備え、前記クランクシャフト貫通孔は、前記エンジンブロックの本体を前後方向に貫通し、クランクシャフトを貫通させるのに用いられ、前記分列式往復運動部通路及び単列式往復運動部通路は、前記往復運動部に往復運動のための軌道空間を提供するために用いられ、前記分列式往復運動部通路上に分列式走路が設けられ、該分列式走路は、分割溝によって分離された二列の走路を備え、前記走路は一列毎に一対の相対するガイド軌条を備え、前記走路は一列毎に往復運動軌道とされ、前記ガイド軌条の内周面は、それぞれ請求項１０から１２のいずれか一項に記載された往復運動部のガイド部第一列及びガイド部第二列の両側のガイド面と適合し、前記単列式通路内に、一対の相対するガイド軌条から構成された単列式走路が設けられ、該ガイド軌条は前記分割溝を貫通し、前記分列式走路及び前記単列式走路が互いに垂直である、クランク円形スライダ機構のエンジンブロックを提供する。

本発明は、前述のクランク円形スライダ機構を用いる内燃機関を提供する。

本発明はまた、前述のクランク円形スライダ機構を用いる圧縮機を提供する。

本発明の提供するクランク円形スライダ機構においては、往復運動部が一つの分列式往復運動部及び一つの単列式往復運動部を備えている。前記分列式往復運動部はガイド部を有し、該ガイド部は、縦向溝によって相互に平行な二列に分割され、それぞれガイド部第一列及びガイド部第二列と称される。前記ガイド部第一列には第一円形スライダ容置孔が設けられ、前記ガイド部第二列には第二円形スライダ容置孔が設けられ、前記第一円形スライダ容置孔及び前記第二円形スライダ容置孔には、それぞれ第一円形スライダ及び第二円形スライダが配置される。前記単列式往復運動部のガイド部を前記分列式往復運動部の前記縦向溝に厚さ方向に沿って挿入することで、前記分列式往復運動部と垂直に交差することができ、該ガイド部には、中間円形スライダが配置される中間円形スライダ容置孔が設けられる。前記第一円形スライダ及び前記第二円形スライダは同じ位相で取り付けられ、前記中間円形スライダは前記第一円形スライダと前記第二円形スライダとの間に挟まれると共に二つの前記円形スライダに対して１８０°の位相差で配置され、隣接した前記円形スライダが互いに固定される。分列式往復運動部の中心軸及びクランクシャフトの回転軸の交点がＡであり、単列式往復運動部の中心軸及びクランクシャフトの回転軸の交点がＢであれば、上述の構造は、Ａ、Ｂ両点の間の距離を顕著に減少させることができ、距離に起因するクランクシャフトの軸線に対する曲げモーメントが低減する。

上述のクランク円形スライダ機構の好ましい解決策では、前記分列式往復運動部のガイド部第一列及びガイド部第二列は、同じ厚さ及び完全に同じ構造を有する。前記構造によって、点Ａ及びＢが重なり合うことが可能になり、クランクシャフトの軸線に沿った曲げモーメントが存在しなくなり、したがって構造全体の釣合いが顕著に向上する。

本発明の好ましい解決策は、上述の機構とは異なる形式の構造を提供するものであり、分列式往復運動部が動釣合スライダで、単列式往復運動部が双作用ピストンであるＩ型構造、分列式ピストン及び単列式ピストンが採用され、且つそれらが全て単作用ピストンであるＶ型構造、また、分列式往復運動部が動釣合スライダで、単列式往復運動部が単作用ピストンである構造、分列式往復運動部が単作用ピストンで、単列式往復運動部が双作用ピストンである構造、並びに分列式往復運動部が双作用ピストンで、単列式往復運動部が単作用ピストンである構造を含む。一般に、ピストン又は動釣合スライダである分列式往復運動部及び単列式往復運動部は、異なる状況に対して異なる方式で組み合わされてもよい。

本発明はまた、上述のクランク円形スライダ機構が使用する往復運動部を提供する。該往復運動部は、分列式のガイド部を有するピストン又は動釣合スライダである。該往復運動部は、上述のクランク円形スライダ機構に適した双列式往復運動部を提供する。

本発明はまた、上述のクランク円形スライダ機構に使用されるエンジンブロックを提供し、該エンジンブロックは、相互に垂直な分列式走路及び単列式走路を提供し、上述のクランク円形機構に適したエンジンブロックを提供することができる。

本発明はまた、上述のクランク円形スライダ機構を使用する内燃機及び圧縮機を提供し、上述のクランク円形スライダ機構を使用することで、内燃機関又は圧縮機の運動機構が良好な釣合い特性を有することができる。

本発明の第一実施例が提供するＩ型クランク円形スライダ機構の斜視図である。 本発明の第一実施例が提供するＩ型クランク円形スライダ機構の正面断面図である。 図２のＡ−Ａ切断面の左視図である。 本発明の第一実施例が提供するＩ型クランク円形スライダ機構の動釣合スライダの正面断面図である。 本発明の第二実施例が提供するＶ型クランク円形スライダ機構の斜視図である。 本発明の第二実施例が提供するＶ型の境界面におけるＶ型クランク円形スライダ機構の部分断面図である。 図６のＡ−Ａ切断面の右視図である。 本発明の第二実施例が提供するＶ型クランク円形スライダ機構の分列式ピストンの断面図である。 本発明の第三実施例が提供するクランク円形スライダ単気筒機構の斜視図である。 本発明の第三実施例で提供するクランク円形スライダ単気筒機構のクランクシャフトの一端から見た正面断面図である。 本発明の第三実施例が提供するクランク円形スライダ単気筒機構の底面断面図である。 本発明の第三実施例が提供するクランク円形スライダ単気筒機構の分列式動釣合スライダの断面図である。 本発明の第四実施例が提供するＴ型クランク円形スライダ機構の斜視図である。 本発明の第四実施例が提供するＴ型クランク円形スライダ機構の別の斜視図であり、図１３の視角と相対する視角の斜視図。 分列式単作用ピストンの斜視図である。 本発明の第五実施例が提供するエンジンブロックの本体の第一の斜視図である。 本発明の第五実施例が提供するエンジンブロックの本体の第二の斜視図である。 本発明の第五実施例が提供する単独で作成された単列式走路の斜視図である。 単列式走路を既に取り付けてある本発明の第五実施例のエンジンブロックの第一の斜視図である。 単列式走路を既に取り付けてある本発明の第五実施例のエンジンブロックの第二の斜視図であり、エンジンブロックの底面が見える状態の図である。 本発明の第六実施例が提供するクランク円形スライダ機構の斜視図である。 本発明の第六実施例が提供するクランク円形スライダ機構の別の一面の斜視図である。

図１を参照されたい。この図は、本発明の第一実施例が提供するＩ型クランク円形スライダ機構の斜視図である。本発明の主要な特徴を強調するため、この図ではクランク円形スライダ機構のクランクシャフトを省略している。また、図２を参照されたい。この図は、本実施例が提供するＩ型クランク円形スライダ機構の正面の断面図である。また、図３を参照されたい。この図は、本発明で提案されるＩ型クランク円形スライダ機構の平面断面図であり、図２のＡ−Ａ切断面の左視図である。また、図４を参照されたい。この図は、動釣合スライダ１の正面の断面図である。

上述の図に示されるように、Ｉ型クランク円形スライダ機構は二つの往復運動部を備え、これらはそれぞれ動釣合スライダ１及び双作用ピストン２であり、両者はそれぞれ相互に垂直な往復運動軌道上に位置する。動釣合スライダ１は垂直方向で上下に運動し、双作用ピストン２は水平方向で左右に運動する。図１から見出せるように、動釣合スライダ１のガイド部１−２は、縦向溝１−４によって相互に平行な二列の分岐に分割され、双作用ピストン２のガイド部２−２はその厚さ方向で縦向溝１−４を貫通するので、二つの往復運動部の交差を実現できる。図１から見出せるように、動釣合スライダ１の縦向溝１−４が、双作用ピストン２に動釣合スライダ１を横切ることができる空間を提供することで、二つの往復運動部の軸線が一つの平面上で垂直に交差する。これは、Ｉ型クランク円形スライダ機構の主要な特徴である。以下、Ｉ型クランク円形スライダ機構の具体的構造について詳細に説明する。

動釣合スライダ１は分岐を備えた分列式ガイド部を採用しており、具体的には図１及び図４を参照されたい。動釣合スライダ１は、冠部１−１を備えた動的スライダであり、そのガイド部１−２は、ガイド部底面に開口する縦向溝１−４によって相互に平行な二列に分割され、それぞれガイド部第一列１−２−１及びガイド部第二列１−２−２と称され、ガイド部第一列１−２−１及びガイド部第二列１−２−２は同じ構造を有し、具体的には同じ厚さを有し、同じ円形スライダ容置孔が同じ位置に設けられる。図示されるように、ガイド部第一列１−２−１は、第一円形スライダ容置孔１−３−１を備え、ガイド部第二列は、第二円形スライダ容置孔１−３−２を備え、これらにはそれぞれ第一円形スライダ３−１及び第二円形スライダ３−２が配置される。上述の二つの円形スライダは、同じ円形スライダである。

図１に示されるように、双作用ピストン２は、第一冠部２−１−１と、第二冠部２−１−２と、これら冠部を接続するガイド部２−２とを有する。第一冠部２−１−１及び第二冠部２−１−２は、従来のピストンと同様の構造を有し、内向きに対向する開口を備えた円筒形であり、エンジンブロックの空気シリンダと協働させて用いられる。上述の冠部はピストンクラウンである頂面を有し、該ピストンクラウンの上表面は作用面であり、内燃機関として使用されるときは燃焼室の底面であり、圧縮機として使用されるときはピストンの作用面となる。いくつかの環状溝が、円筒表面の外径面上に、ピストン頂部にすぐ隣接して設けられる。環状溝が配置されるこれらの領域は、ピストン環状帯域と呼ばれる。環状溝は、エアリング及びオイルリング等を配置するのに用いられる。上述の構造は、他のクランク円形スライダ機構の双作用ピストンの関連する部分と基本的に同じであり、ここでは再度説明しない。ガイド部２−２の外形輪郭は直方体であり、その中間には、中間円形スライダ容置孔２−２−１が設けられる。双作用ピストンは、そのガイド部２−２が動釣合スライダ１の縦向溝１−４の幅に応じて設計された厚さを有することで、縦向溝１−４の厚さ方向に挿入することができ、動釣合スライダ１及び双作用ピストン２を両者のガイド部で交差させることができることを主要な特徴とする。ガイド部の厚さとは、具体的には円形スライダ容置孔の軸線に沿って測定されるガイド部の寸法を指す。後述するガイド部の幅とは、円形スライダ容置孔の軸線に垂直であり、同時にピストンの軸線に垂直な方向において測定されるガイド部の寸法を指す。

上述の動釣合スライダ１の縦向溝１−４は、双作用ピストン２との干渉を伴わずに動釣合スライダ１を往復させるのに十分な溝の深さを依然として必要とする。溝の深さは、二つの往復運動部の空間的な配置の距離関係によって確定するので、可能な限りコンパクトであるような状況下では、ガイド部１−２の下端面が双作用ピストン２のガイド部２−２の下部にある案内面と同一平面にある状態で、動釣合スライダ１が下止点まで移動することが期待され、したがって、縦向溝１−４の深さが、双作用ピストン２のガイド部２−２の幅に動釣合スライダの行程を加えた長さ以上であることが求められる。

図２から見出せるように、動釣合スライダ１の第一円形スライダ容置孔１−３−１内に第一円形スライダ３−１が配置され、第二円形スライダ容置孔１−３−２内に第二円形スライダ３−２が配置され、両者は同じ位相で設置される。双作用ピストン２には、中間円形スライダ３−３が、上述の二つの円形スライダとは相反する位相で設置され、すなわち１８０°の位相差で配置される。三つの円形スライダの偏心孔は、全てがクランクシャフト４のクランクピン上に適合する。隣接する円形スライダは、定位ピン又はその他の構造によって相互に固定される。図２から見出だせるように、三つの円形スライダの間は相互に適合し、可能な限り省空間となり、構造全体の寸法を減少させる。更に、図２から見出だせるように、第一円形スライダ３−１及び第二円形スライダ３−２の厚さは、中間円形スライダ３−３よりも薄い。本実施例中、最も優れた平衡効果を得るために、第一円形スライダ３−１及び第二円形スライダ３−２の厚さは、中間の円形スライダ３−３の１／２の厚さを有し、且つ、第一円形スライダ３−１及び第二円形スライダの質量の和は、中間円形スライダ３−３の質量に等しい。前記の質量関係が採用されない状況下では、以下の要件を満たすことができる。すなわち、第一円形スライダ３−１、第二円形スライダ３−２、及び中間円形スライダ３−３から成る円形スライダの組が、その質量中心をクランクピンの軸線上に有することである。各円形スライダの構造は、上述の背景技術において言及した先行技術の中で既に説明されているため、本実施例中で再度言及しない。

図２及び図３に示されるように、Ｉ型クランク円形スライダ機構が採用するクランクシャフト４は分離式のクランクシャフトであり、このクランクシャフト４は、一つの単拐４−１及び一つのクランク４−２を備える。上述の円形スライダの偏心孔は、単拐４−１のクランクピン上に共同で適合する。

上述の機構がエンジンブロック内に設置された後、双作用ピストン２の二つの冠部は、エンジンブロック内で水平に且つ対向して配置される空気シリンダ内にそれぞれ配置される。二つの空気シリンダは同軸であり、この空気シリンダの共通軸線は双作用ピストン２の往復運動軌道の軸線である。動釣合スライダ１の冠部１−１は、二つの空気シリンダの中間に垂直に設けられる走路中に配置され、その軸線は、二つの空気シリンダの共通軸に対して垂直で且つ共通面内にあり、該走路の軸線は動釣合スライダ１の軸線である。上述の配置を通して、動釣合スライダ１及び双作用ピストン２の両者の往復運動軌道の軸線が共通平面上で且つ垂直になり、且つその交点が、二つの往復運動軌道の軸線が交差するクランクシャフト４の回転軸線上にちょうど存在する。二つの往復運動部の軌道は、クランクシャフトの軸線上で距離を有さず、またクランクシャフトの軸線上で曲げモーメントを有さないので、機構全体の最適な動釣合い効果が得られる。最適な動釣合い効果を得るためには、動釣合スライダ１及び双作用ピストン２が完全に同じ質量を有し、且つそれらの重心が各自の軸線上にあることが求められる。

本実施例は好ましい一実施例を提供する。実際上は、動釣合スライダ１に採用された分列式ガイド部に対する上述の寸法及び構造の関係の要求に厳密に従うとは限らない。三つの円形スライダの寸法及び質量の関係は、必ずしも上述の要求に従わなくてもよいが、縦向溝１−４内で交差した双作用ピストン及び動釣合スライダが干渉しないことを要し、これによりクランクシャフトの上向きの曲げモーメントが低減することができる。更に、エンジンブロックの寸法に対する要求が緩い状況下では、双作用ピストンは、分列式動釣合スライダの縦向溝を厚さ方向に貫通するのではなく、分列式動釣合スライダの縦向溝を幅方向に貫通することができる。

上述の構造を内燃機関に採用することによって、クランク円形スライダ機構を使用する内燃機関の実施例が得られ、上述の構造を圧縮機に用いることによって、クランク円形スライダ機構を使用する圧縮機の実施例が得られる。

上述の実施例は、双作用式ピストンである単列式往復運動部と、単一の冠部を備えた動釣合スライダである分列式往復運動部との組み合わせの形式を提供し、また、その他の形式の分列式往復運動部及び単列式往復運動部の組み合わせの形式を提供することができる。以下の実施例は他の幾つかの組み合わせの形式を提供する。

本発明の第二実施例は、一つの単作用分列式ピストン及び一つの単作用単列式ピストンを採用した組み合わせによって形成される、Ｖ型クランク円形スライダ機構の一例を提供する。

図５を参照されたい。この図は、本発明の第二実施例が提供するＶ型クランク円形スライダ機構の斜視図である。本発明の特徴を強調するために、該斜視図中にクランクシャフトは示されていない。図６を参照されたい。この図は、本発明の第二実施例が提供するＶ型クランク円形スライダ機構のＶ型クランク円形スライダ機構のＶ型の交差部における部分断面図である(外側に位置する分列式ピストンのガイド部は図示しない)。図７を同時に参照されたい。この図は、図６のＡ−Ａ切断面の右視図である。図８を同時に参照されたい。この図は、分列式ピストン２１の正面断面図である。

上述の図に示されるように、Ｖ型クランク円形スライダ機構は二つの往復運動部を備え、これらは分列式ピストン２１及び単列式ピストン２２に分別され、両者は相互に垂直な往復運動軌道上にそれぞれ配置され、Ｖ型を呈する配置とされる。図５から見出だせるように、分列式ピストン２１のガイド部２１−２は、縦向溝によって互いに平行な二列の分岐に分割され、単列式ピストン２２のガイド部２２−２は、厚さ方向に沿って縦向溝２１−４を貫通し、二つの往復運動部の交差を実現させる。図５から見出だせるように、分列式ピストン２１の縦向溝２１−４は、単列式ピストン２２に分列式ピストン２１と交差するための空間を提供するので、二つの往復運動部の軸線を一つの平面上で垂直に交差させることができ、この点がＶ型クランク円形スライダ機構の主要な特徴点である。

本実施例では、分列式往復運動部は分列式ピストン２１であり、該分列式ピストン２１は分列式ガイド部構造を採用し、且つ一つの冠部２１−１を備えた単作用ピストンである。分列式ピストン２１のガイド部２１−２は、開口がガイド部の底面にある縦向溝２１−４によって相互に平行な二列の分岐に分割され、これらはそれぞれガイド部第一列２１−２−１及びガイド部第二列２１−２−２と称される。これらガイド部第一列２１−２−１及びガイド部第二列２１−２−２は、同じ構造及び更には同じ厚さを有し、同じ位置に同じ円形スライダ容置孔が設置される。図８に示されるように、ガイド部第一列２１−２−１には第一円形スライダ容置孔２１−３−１が設置され、ガイド部第二列には第二円形スライダ容置孔２１−３−２が設置され、これらには、それぞれ第一円形スライダ２３−１及び第二円形スライダ２３−２が配置される。前記の二つの円形スライダは同じ構造を有する円形スライダである。

図示されるように、単列式ピストン２２は、１つの冠部２２−１及びガイド部２２−２を備えた単列式ピストンである。冠部２２−１は、従来のピストンと同じ構造を有し、エンジンブロックの空気シリンダに適合する円筒形である。ガイド部２２−２の外形輪郭は直方体であり、その中間には、中間円形スライダ容置孔２２−２−１が設けられる。単列式ピストンの主要な特徴点は、そのガイド部２２−２の厚さが分列式ピストン２１の縦向溝２１−４の幅に基づいて設計され、それによって、厚さ方向に縦向溝２１−４にちょうど挿入することができるので、分列式ピストン２１及び単列式ピストン２２が両者のガイド部で交差できることである。

上述の分列式ピストン２１の縦向溝２１−４は、分列式ピストン２１を単列式ピストン２２との干渉を生じることなく往復運動させるのに十分な溝深さを有することを要する。該溝深さは、二つの往復運動部の空間的配置の距離の関係により確定される。

図から見出せるように、分列式ピストン２１の第一円形スライダ容置孔２１−３−１内には第一円形スライダが配置され、第二円形スライダ容置孔２１−３−２内には第二円形スライダ２３−２が配置され、両者は同じ位相で配置される。単列式ピストン２２には、中間円形スライダ２３−３が、上述の二つの円形スライダと相反して設置され、すなわち位相差が１８０°で設置される。三つの円形スライダの偏心孔は、クランクシャフト２４のクランクピン上にそれぞれ適合し、互いに隣接した円形スライダの間は、定位ピン又はその他の構造によって相互に固定される。最適な釣合い効果を得るため、第一円形スライダ２３−１及び第二円形スライダ２３−２の厚さは、中間円形スライダ２３−３の厚さの１／２であり、且つ、第一円形スライダ２３−１及び第二円形スライダ２３−２の質量の和は、中間円形スライダ２３−３の質量に等しい。

図６に示されるように、Ｖ型クランク円形スライダ機構は、分離式のクランクシャフト２４を採用しており、このクランクシャフト２４は、一つの単拐２４−１及び一つのクランク２４−２を備える。上述の円形スライダの偏心孔は、単拐２４−１のクランクピン上に共同で適合する。

最適な釣合い効果を得るため、分列式ピストン２１及び単列式ピストン２２は同じ質量を有するべきであり、且つ、それらの重心は各自の軸線にあるべきである。

上述の機構がエンジンブロック内に設置された後、二つのピストンはそれぞれ、エンジンブロック内にＶ型に配置された空気シリンダ内に設置される。二つの空気シリンダの中心軸は同一平面上にあり、且つ、両中心軸の交点は、ちょうどクランクシャフト２４の回転軸上にある。Ｖ型に配置された空気シリンダによって二つのピストンの往復運動軌道が提供されることにより、二つのピストンの往復運動軌道の中心軸は一点で交差し、クランクシャフトの回転軸上で距離が存在せず、クランクシャフトの軸線上には曲げモーメントも存在しないので、機構全体の最適な動釣合い効果が得られる。

上述の機構を用いた内燃機関を採用することによって、クランク円形スライダ機構を用いた内燃機関の実施例が得られ、上述の機構を用いた圧縮機によって、クランク円形スライダ機構を用いた圧縮機の実施例が得られる。

本発明の第三実施例は、単作用単列式ピストン及び単冠部分列式動釣合スライダの組み合わせを採用することによって形成される、単気筒機械のクランク円形スライダ機構を提供する。

図９を参照されたい。この図は、本発明の第三実施例が提供するクランク円形スライダの単気筒機構の斜視図である。本発明の特徴を強調するため、斜視図中にクランクシャフトを示していない。当然ながら、該機構は、作動することができるように、対応するエンジンブロックにきちんと装入されることを要する。該機構は、単気筒式内燃機関又は単気筒式圧縮機に応用することができる。図１０を参照されたい。この図は、本発明の実施例が提供するクランク円形スライダの単気筒機構を、クランクシャフトの一端から見た正面断面図である。図１１を同時に参照されたい。この図は、本実施例の底面断面図である。図１２を同時に参照されたい。この図は、分列式動釣合スライダ１の正面断面図である。

上述の図に示されるように、クランク円形スライダ機構は二つの往復運動部を備え、これらは分列式動釣合スライダ３１及び単作用ピストン３２に分別され、両者は相互に垂直な往復運動軌道上にそれぞれ配置される。図９から見出だせるように、分列式動釣合スライダ３１のガイド部３１−２は、縦向溝によって相互に平行な二列の分岐に分割され、単作用ピストン３２のガイド部３２−２は、その厚さ方向に縦向溝３１−４を貫通し、二つの往復運動部の交差を実現させる。図９から見出せるように、分列式動釣合スライダ３１の縦向溝３１−４は、単作用ピストン３２が分列式動釣合スライダ３１と交差するための空間を提供するので、二つの往復運動部の軸線は一つの平面上で垂直に交差することができ、この点がクランク円形スライダ単気筒機構の主要な特徴点である。

分列式動釣合スライダ３１は、分岐を備えたガイド部の構造を採用しており、具体的には図１２を参照されたい。分列式動釣合スライダ３１は、一つの冠部３１−１を備えた動釣合スライダであり、この冠部３１−１は、従来のクランク及び連接棒機構の動釣合スライダと同じ構造であり、円筒形、或いは左右対称のドラムの形態を採用する。該冠部３１−１は、エンジンブロックが提供する滑動軌道に組み込まれる。

分列式動釣合スライダ３１のガイド部３１−２は、ガイド部の底面に開口がある縦向溝３１−４によって相互に平行な二列の分岐に分割され、これらはそれぞれガイド部第一列３１−２−１及びガイド部第二列３１−２−２と称される。ガイド部第一列３１−２−１及びガイド部第二列３１−２−２は、同じ構造、特に同じ厚さを有し、同じ位置にある同じ円形スライダ容置孔を有する。図に示されるように、ガイド部第一列３１−２−１には第一円形スライダ容置孔３１−３−１が設けられ、ガイド部第二列上には第二円形スライダ容置孔３１−３−２が設けられ、これらにはそれぞれ第一円形スライダ３３−１及び第二円形スライダ３３−２が配置される。上述の二つの円形スライダは同じ構造の円形スライダである。

図９に示されるように、単作用ピストン３２は、冠部３２−１及びガイド部３２−２を有する。冠部３２−１及び従来のピストンは、同じ構造である。ガイド部３２−２の外形輪郭は直方体であり、その中間には、中間円形スライダ容置孔３２−２−１(図１０参照)が設けられる。該単作用ピストン３２の主要な特徴点は、そのガイド部３２−２の厚さが分列式動釣合スライダ３１の縦向溝３１−４の幅に基づいて設計され、ガイド部３２−２が厚さ方向に縦向溝３１−４にちょうど挿入され、分列式動的スライダ３１及び単作用ピストン３２が両者のガイド部で交差できることである。

上述の分列式動釣合スライダ３１の縦向溝３１−４は、分列式動的スライダ３１が単作用ピストン３２と干渉することなく往復運動するのに足りる溝深さを要する。該溝深さは、二つの往復運動部の空間的な配置の距離関係によって確定される。構造のコンパクトさのため、分列式動釣合スライダ３１が下止点まで移動するとき、そのガイド部の底面が単作用ピストン３２の外側のガイド面と同一面内に存在し得ることが求められ、したがって、縦向溝３１−４の深さは、単作用ピストン３２のガイド部の幅及び分列式動釣合スライダの往復運動行程の和以上であるべきである。

図１１から見出せるように、分列式動釣合スライダ１の第一円形スライダ容置孔３１−３−１内に第一円形スライダ３３−１が配置され、第二円形スライダ容置孔３１−３−２内に第二円形スライダ３３−２が配置され、両者は同じ位相で設置される。単作用ピストン３２に設けられる中間円形スライダ３３−３は、上述の二つの円形スライダとは相反する位相で設置され、すなわち１８０°の位相差で設置される。三つの円形スライダの偏心孔は、クランクシャフト３４のクランクピン上に適合し、定位ピン或いはその他の構造によって相互に固定される。図１１から見出せるように、三つの円形スライダの間は相互に適合され、可能な限り省空間となり、構造全体の寸法を減少させる。第一円形スライダ３３−１及び第二円形スライダ３３−２のそれぞれの厚さは、中間円形スライダ３３−３の厚さの１／２に等しく、且つ、第一円形スライダ３３−１及び第二円形スライダ３３−２の質量の和は、中間円形スライダ３３−３の質量に等しい。

図１１に示されるように、クランク円形スライダ単気筒機構は分離式のクランクシャフトを採用し、クランクシャフト３４は、一つの単拐３４−１及び一つのクランク３４−２を備える。上述の円形スライダの偏心孔は、単拐３４−１のクランクピン上に共同で適合する。

上述の機構がエンジンブロック内に設置された後、単作用ピストン３２の冠部３２−１は、エンジンブロックの垂直上方に位置する空気シリンダ内に配置され、分列式動釣合スライダ３１の冠部３１−１は、エンジンブロック内に水平に設置された走路内に配置され、且つ空気シリンダ及び走路の軸線は相互に垂直であり、且つ共通面内にあり、それらの交点はちょうどクランクシャフト４の回転軸上に位置する。上述の配置によって、二つの往復運動部の往復運動軌道の中心軸がクランクシャフトの回転軸上で距離を有さないので、機構全体が最適な動釣合効果が得られる。分列式動釣合スライダ３１及び単作用ピストン３２の質量が同じであることが保証され、且つそれらの重心が各自の軸線上にある場合、最適な動釣合い効果を得ることができ、クランクシャフトの軸線上の曲げモーメントが理論上は存在しなくなる。

上述の構造を内燃機関に用いることによって、前記のクランク円形スライダ機構を使用する内燃機関の実施例が得られ、上述の構造を圧縮機に用いることによって、前記のクランク円形スライダ機構を採用する圧縮機が得られる。

本発明の第四実施例は、双作用単列式ピストン及び単作用分列式ピストンの組み合わせを採用することによって形成されるＴ型クランク円形スライダ機構の一例を提供する。

図１３を参照されたい。この図は、本発明の実施例が提供するＴ型クランク円形スライダ機構の斜視図である。図１４は、該Ｔ型クランク円形スライダ機構を図１３と相対する視角から見た別の斜視図である。上述の図は、円形スライダの偏心孔を貫通するクランクピンを備えたクランクシャフトを示していないが、これは、その部分が背景技術の項で言及した双円形スライダ機構、多重円形スライダ機構と同じであるためであり、本発明の特徴を強調するため、それらは省略されている。図１５は、単冠部分列式ピストンの斜視図である。

上述の図に示されるように、Ｔ型クランク円形スライダ機構は二つの往復運動部を備え、これらは分列式単作用ピストン４１及び双作用ピストン４２に分別され、両者は相互に垂直な往復運動軌道上にそれぞれ配置される。その中で、分列式単作用ピストン４１は、そのピストンの上面が上向きの状態で垂直方向上下に運動することができ、双作用ピストン４２は、水平方向左右に運動することができる。図１３から見出せるように、分列式単作用ピストン４１のガイド部４１−２は、一つの縦向溝４１−４によって相互に平行な二列の分岐に分割される。双作用ピストン４２のガイド部４２−２は、その厚さ方向で縦向溝４１−４を貫通し、二つの往復運動部の交差を実現させている。図から見出せるように、分列式単作用ピストン４１の縦向溝４１−４は、双作用ピストン４２に分列式単作用ピストン４１と交差するための空間を提供し、二つの往復運動部の往復運動の中心線を一つの平面上で垂直に交差させることができ、この点がＴ型クランク円形スライダ機構の主要な特徴点である。以下、Ｔ型クランク円形スライダ機構の具体的な構造を詳細に説明する。

前記の分列式単作用ピストン４１は、分岐を備えたガイド部の構造を採用しており、具体的には図１３及び１５をされたい。前記の分列式単作用ピストン４１は、一つの冠部４１−１を備えた分列式単作用ピストンであり、そのガイド部４１−２は、ガイド部の底面に開口を有する縦向溝４１−４によって相互に平行な二列の分岐に分割され、これらはガイド部第一列４１−２−１及びガイド部第二列４１−２−２と称されて分別される。これらガイド部第一列４１−２−１及びガイド部第二列４１−２−２は、同じ構造を有し、特に同じ厚さを有し、同じ位置に設けられた同じ円形スライダ容置孔を有する。図示されるように、ガイド部第一列４１−２−１には第一円形スライダ容置孔４１−３−１が設けられ、ガイド部第二列には第二円形スライダ容置孔４１−３−２が設けられ、これらは、それぞれ第一円形スライダ４３−１及び第二円形スライダ４３−２を配置するのに用いられる。上述の二つの円形スライダは、同じ円形スライダである。

図１３に示されるように、双作用ピストン４２は、第一冠部４２−１−１、第二冠部４２−１−２、及びこれら二つの冠部を連接するガイド部４２−２を有する。第一冠部４２−１−１及び第二冠部４２−１−２は従来のピストンの構造と基本的に同じであり、内燃機関に用いられるとき、それらは燃焼室の底面であり、圧縮機に用いられるとき、それらはピストンの作用面である。それらの構造は、他のクランク円形スライダ機構の双作用ピストンの対応する部位と基本的に同じであり、ここでは再度詳述しない。ガイド部４２−２の外形輪郭は直方体であり、その中間に、中間円形スライダ容置孔４２−２−１が設置されている。該双作用ピストンのガイド部４２−２の厚さは、分列式単作用ピストン４１の縦向溝４１−４の幅に基づいて設計され、その厚さ方向でちょうど縦向溝４１−４に挿入することができ、分列式単作用ピストン４１及び双作用ピストン４２を両者のガイド部で交差させることができる。前記のガイド部の厚さとは、具体的には、円形スライダ容置孔の軸線に沿った一次元の寸法を指し、ガイド部の幅とは、ガイド部の円形スライダ容置孔の軸線及びピストンの軸線に垂直である次元の寸法を指す。

上述の分列式単作用ピストン４１の縦向溝４１−４は、分列式単作用ピストン４１の往復運動が双作用ピストン４２と干渉しないのに足りる溝深さを有することを要する。該溝深さは、二つの往復運動部の空間的な配置の距離関係に基づいて確定される。最もコンパクトである状況下では、分列式単作用ピストン４１の運動が下止点に到達したときに、ガイド部４１−２の下端面が双作用ピストンのガイド部４２−２の下部に位置する案内面と同一面上にあることが望ましく、したがって、縦向溝４１−４の深さは、双作用ピストン４２のガイド部４２−２の幅に分列式単作用ピストンの行程を加えたもの以上である。

図１４から見出せるように、分列式単作用ピストン４１の第一円形スライダ容置孔４１−３−１内に第一円形スライダ４３−１が配置され、第二円形スライダ容置孔４１−３−２内に第二円形スライダ４３−２が配置され、両者は同じ位相で設置される。前記の双作用ピストン４２には、中間円形スライダ４３−３が、上述の二つの円形スライダと相反する位相で設置され、すなわち１８０°の位相差で設置される。三つの円形スライダの偏心孔は、クランクシャフトの同じ一つのクランクピン上に等しく適合し、互いに隣接した円形スライダは、定位ピン或いはその他の構造によって相互に固定される。三つの円形スライダの間は互いに適合され、可能な限り省空間となり、構造全体の寸法が減少する。最適な釣合い効果を得るため、第一円形スライダ４３−１及び第二円形スライダ４３−２それぞれの厚さは、中間円形スライダ４３−３の厚さの１／２であり、且つ、第一円形スライダ４３−１及び第二円形スライダ４３−２の質量の和は、中間円形スライダ４３−３の質量に等しい。

上述の機構がエンジンブロック内に設置された後、双作用ピストン４２の二つの冠部は、エンジンブロック内で相対して配置された一対の水平な空気シリンダ内にそれぞれ設置される。二つの水平な空気シリンダは同軸である。上述の二つの水平な空気シリンダの共通軸は、双作用ピストン４２の往復運動軌道の軸線である。分列式単作用ピストン４１の冠部４１−１は、二つの水平な空気シリンダの中間の垂直な空気シリンダ内に垂直に設置され、その軸線は、二つの水平な空気シリンダの共通軸に垂直で、且つ同一平面上にあり、該垂直な空気シリンダの軸線は、分列式単作用ピストン４１の往復運動軌道の軸線である。上述の配置によって、分列式単作用ピストン４１及び双作用ピストン４２は、両者の往復運動軌道の軸線が同一平面上で且つ垂直であり、且つそれらの交点はちょうどクランクシャフトの回転軸上にある。二つの往復運動部の往復運動軌道の軸線は、クランクシャフトの軸線上で距離が存在せず、クランクシャフトの軸線上の曲げモーメントもまた存在しないので、機構全体が最適な動釣合い効果を得られる。最適な動釣合い効果を得るためには、分列式単作用ピストン４１及び双作用ピストン４２が完全に同じ質量を有し、且つ、それらの重心が各自の軸線上にあることが要求される。

上述のクランク円形スライダ機構を内燃機関に用いることによって、クランク円形スライダ機構を採用する内燃機関の実施例が得られ、上述のクランク円形スライダ機構を圧縮機に用いることによって、クランク円形スライダ機構を採用する圧縮機の実施例が得られる。

以上の実施例においては分列式往復運動部の実施例を提供した。例えば、第二実施例の図８に示すピストン、第四実施例の図１５に示すピストン、第一実施例が提供する図４に示す分列式動釣合スライダ、第三実施例が提供する図１２に示す分列式動釣合スライダは、全て分列式往復運動部であり、分列式ピストンの実施例は単独では言及されない。

上述の各実施例は全て、運動に対する支持が得られるように、対応するエンジンブロック内に設置するべきである。エンジンブロックは、分列式往復運動部及び単列式往復運動部の組み合わせの構造の形式に適合されるべきである。本発明の第五実施例は、クランク円形スライダ機構ためのエンジンブロックの一例を提供する。

図１６、図１７を参照されたい。これらの図は、本発明の実施例が提供するエンジンブロックの本体Ｔの二つの異なる角度からの斜視図である。図１８を参照されたい。この図は、エンジンブロックに使用される単列式走路の斜視図である。図１９、図２０を参照されたい。これらの図は、上述の単列式走路が本体Ｔ内に装入された後のエンジンブロック全体を示す異なる角度からの斜視図である。

図１６、１７に示されるように、エンジンブロックの本体Ｔは、立方体形状であり、中心軸が一点で垂直に交差する三つの通路を備え、これらはクランクシャフト貫通孔５１、水平通路５２、及び垂直通路５３に分別される。本実施例では、水平通路５２は、分列式往復運動部に往復運動軌道を提供する分列式走路を配置するのに用いられ、分列式往復運動部通路とも称される。垂直走路５３は、単列式往復運動部に往復運動軌道を提供する単列式走路を配置するのに用いられ、単列式往復運動部通路とも称される。

クランクシャフト貫通孔５１は、クランクシャフトを貫通させるのに用いられ、そのエンジンブロック本体Ｔを貫通する方向は、エンジンブロックの前後方向と称される。クランクシャフト貫通孔５１には、両端で且つエンジンブロック本体Ｔの前後面と交接する位置に、前主軸受孔５１−１及び後主軸受穴５１−２が設けられている。前主軸受孔５１−１は、エンジンブロック本体Ｔの前端面から突出して設けられ、且つ前主軸受孔５１−１が貫通する前凸台５４−１を備える。前凸台５４−１は、前主軸受孔５１−１の支持長さを延長するのに用いられる。前凸台５４−１の外側面には、前凸台５４−１の側面とエンジンブロック本体Ｔの前端面との間を接続するいくつかのリブ５５−１が設置され、その位置における強度を強化している。同様に、後主軸受孔５１−２も、エンジンブロック本体Ｔの後端面から突出して設けられ、且つ後主軸受孔５１−２が貫通する後凸台５４−２を備え、該後凸台５４−２は、後主軸受孔５１−２の支持長さを延長するのに用いられる。後凸台５４−２の外側面には、後凸台５４−２の外側面とエンジンブロック本体Ｔの後端面との間を接続するいくつかのリブ５５−１が設置され、その位置における強度を強化している。上述の前凸台５４−１及び後凸台５４−２上には、いくつかの環状減量孔５６が設けられている。

水平通路５２は、水平に配置された往復運動部に水平運動の軌道空間を提供するのに用いられる。水平通路５２の展延方向は、エンジンブロック本体Ｔの左右方向である。図示されるように、水平通路５２には、エンジンブロック本体Ｔと一体に設置された水平走路５２−１が設置されている。水平走路５２−１は、水平通路５２の内径面に設置される薄く細長い板状体（薄条状体）であり、その展延方向は、水平通路５２と一致する。該水平走路５２−１は、水平通路５２の上側と下側に対称に設置され、且つ水平通路５２の一側毎に二列で構成され、その二列の間に間隙５２−１−１が存在する。上側及び下側の間隙５２−１−１は、それぞれ水平通路５２の最上端部及び最下端部に位置する。上側の水平走路５２−１の頂面には、垂直走路５７の位置を定める定位面５２−１−２が設けられている。

垂直通路５３は、図１６、１７に示されるように、垂直に配置された往復運動部に垂直運動の軌道空間を提供するのに用いられる。その軸線は、エンジンブロックの上下方向に沿って延伸し、上述のクランクシャフト貫通孔５１、水平通路５２の軸線と一点で垂直に互いに交わる。図１６、図１７から見出せるように、エンジンブロック本体Ｔの垂直通路５３には、走路が設置されていない。

図１８を参照されたい。この図は垂直走路５７を示しており、該垂直走路５７は一つの単独で作成された部分である。該垂直走路５７は、上部定位輪５７−１、ガイド軌条５７−２を備える。上部定位輪５７−１は、垂直走路５７の上部に設置される円環である。ガイド軌条５７−２は、上部定位輪５７−１から垂下する対向して配置された一対の細長いストリップ状の狭いレールであり、その内径面は、単列式走路の走路面である。ガイド軌条５７−２は、水平走路５２−１の間隙５２−１−１を貫通するのに適した幅を有する。図示されるように、該垂直走路５７のガイド軌条５７−２の下部にはネジ孔５７−２−１が設置される。該垂直走路５７は、単列式往復運動部に一対の走路を提供し、単列式走路とも称される。

図１７を参照されたい。この図から分かるように、垂直通路５３の開口位置には、内径が上部定位輪５７−１の外径と適合する円孔５３−１が設けられている。該円孔５３−１の底部内縁には、水平走路５２−１の頂面の定位面５２−１−２と、他の特定の定位面５２−１−２とが設置される。上述の定位面５２−１−２及び円孔５３−１は第一定位構造と総称される。該第一定位構造は、単独で作成された垂直走路５７を垂直通路５３内で固定することができる。

図１９を参照されたい。この図は、垂直走路５７をエンジンブロック本体内に設置した後の機械全体を示す。図示されるように、垂直走路５７のガイド軌条５７−２は、水平走路の間隙５２−１−１を通して挿入され、垂直走路５７の上部定位輪５７−１は、垂直通路５３の上開口位置の円孔５３−１内に配置され、且つその底部端面は定位面５２−１−２によって支持されている。ガイド軌条５７−２の下部のネジ穴５７−２−１は、垂直通路５３の下部のネジ穴５３−２に対応し、ネジを通すことによってガイド軌条５７−２の下部を垂直走路５３の内壁面に固定することができる。

図２０を参照されたい。この図では、エンジンブロック本体Ｔの底面が見られる。エンジンブロック本体Ｔの下部の水平走路５２−１の下表面に、オイルポンプ構造が設置される。具体的には、二列の水平走路５２−１上に一対の雌ネジ凸台５２−１−１がそれぞれ配置され、これら雌ネジ凸台５２−１−１によって、独立して製作されたオイルポンプを配置することができる。

図１６及び図１７を参照されたい。これらの図は、エンジンブロック本体Ｔ上に設置される呼吸管ベンド連接孔５８を示し、該呼吸管ベンド連接孔５８は、エンジンブロック本体Ｔの壁面上に設置され、エンジンブロックの内腔と外部大気とを連通する。この位置は、呼吸管ベンドを配置するのに用いられ、呼吸管ベンドによってエンジンブロックの内腔が外部大気と連通して、内側チャンバ内の圧力が高くなり過ぎて機械全体の正常な作動に悪影響を及ぼすことが回避される。

オイルポンプの設置構造及び呼吸管ベンド連接孔５８は、付属構造としてエンジンブロックに統合することで、機械全体の比重及び比体積を有効に改善することができる。

以上のエンジンブロックは、前述の実施例に適合し、分列式往復運動部及び単列式往復運動部の結合である三重円形スライダ構造を採用したエンジンブロックを提供することができる。分列式往復運動部及び単列式往復運動部の様々な組み合わせの形式に応じて、上述のエンジンブロックの分列式走路及び単列式走路の位置を交換することができ、すなわち分列式走路は垂直方向で、単列式走路は水平方向で配置される。更に、分列式走路は単独で作製し、単列式走路はエンジンブロックの本体と一体に設置することができる。

本発明の第六実施例は、双作用分列式ピストン及び単作用単列式ピストンの組み合わせの形式を採用したクランク円形スライダ機構の一例を提供する。

図２１を参照されたい。この図は、本実施例が提供するクランク円形スライダ機構の斜視図である。図２２を参照されたい。この図は、クランク円形スライダ機構の別の斜視図である。これらの図は、円形スライダの偏心孔を貫通するクランクピンを備えたクランクシャフトを示していないが、これは、その部品が背景技術の項で言及した双円形スライダ機構、多重円形スライダ機構と同じであるためであり、これらは本発明の特徴を強調するために省略されている。

上述の図に示されるように、クランク円形スライダ機構は、二つの往復運動部を備え、これらは分列式双作用ピストン６１と単列式単作用ピストン６２に分別され、両者はそれぞれ相互に垂直な往復運動軌道上に配置される。ここで、分列式双作用ピストン６１は水平に配置され、水平方向左右に運動する。単列式単作用ピストン６２は、頂面を上向きにして垂直方向に配置される。図２１、２２から見出せるように、分列式双作用ピストン６１のガイド部６１−２は、縦向溝６１−４によって相互に平行な二列の分岐に分割され、単列式単作用ピストン６２のガイド部６２−２は、その厚さ方向で縦向溝６１−４を貫通することで、二つの往復運動部の交差を実現させている。図から見出だせるように、分列式双作用ピストン６１の縦向溝６１−４は、単列式単作用ピストン６２に分列式双作用ピストン６１と交差するための空間を提供するので、二つの往復運動部の往復の中心線を一つの平面上で垂直に交差させることができ、この点はクランク円形スライダ機構の主要な特徴点である。以下、該クランク円形スライダ機構の具体的な構造を詳細に説明する。

上述の分列式双作用ピストン６１は、分岐を備えたガイド部構造を採用しており、具体的には図２１及び図２２中に示されるピストンを参照されたい。分列式双作用ピストン６１は、第一冠部６１−１及び第二冠部６１−５を備えた分列式双作用ピストンであり、そのガイド部６１−２は、縦向溝６１−４によって、相互に平行な二列の岐に分割され、これらはそれぞれガイド部第一列６１−２−１及びガイド部第二列６１−２−２と称される。これらガイド部第一列６１−２−１及びガイド部第二列６１−２−２は、同じ構造を有し、特に同じ厚さを有しており、さらに同じ位置に設置された同じ円形スライダ容置孔を有する。図示されるように、ガイド部第一列６１−２−１には第一円形スライダ容置孔６１−３−１が設けられ、ガイド部第二列には第二円形スライダ容置孔６１−３−２が設けられ、これらはそれぞれ第一円形スライダ６３−１及び第二円形スライダ６３−２を配置するのに用いられる。上述の二つの円形スライダは同じ円形スライダである。

図２１、２２に示されるように、単列式単作用ピストン６２は、冠部６２−１及びガイド部６２−２を有する。冠部６２−１は、従来のピストンと同じ構造を有し、内燃機関では、燃焼室の底面として用いられ、圧縮機では、ピストンの作用面として用いられる。その構造は、他のクランク円形スライダ機構の単作用ピストンの対応する部位と基本的に同じであり、再度説明はしない。ガイド部６２−２の外形輪郭は直方体であり、その中間には、中間円形スライダ容置孔(図には示されていない)が設置される。該単列式単作用ピストンのガイド部６２−２の厚さは、分列式双作用ピストン６１の縦向溝６１−４の幅に基づいて設計されるので、その厚さ方向でちょうど縦向溝６１−４に挿入することができ、分列式双作用ピストン６１及び単列式単作用ピストン６２の両者をガイド部で交差させることができる。ここで、ガイド部の厚さとは、具体的には円形スライダ容置孔の軸線に沿うガイド部の一次元の寸法を指す。

上述の分列式双作用ピストン６１の縦向溝６１−４の溝長さは、その往復運動行程中に、分列式双作用ピストン６１の往復運動が単列式単作用ピストン６２との干渉を伴わないのに足りる長さを要する。該溝長さは、二つの往復運動部の空間的な配置の距離関係に基づいて確定される。できるだけコンパクトにするような状況下では、分列式双作用ピストン６１の運動が左右の止点に至った時に、ガイド部６１−２の両端、すなわち第一冠部６１−１及び第二冠部６１−５の内側面が、単列式単作用ピストン６２のガイド部６２−２の側方に隣接したガイド軌面に接近し、但し接触はしないことが望ましく、したがって、縦向溝６１−４の長さは、単列式単作用ピストン６２のガイド部６２−２の幅に分列式双作用ピストン６１の行程を加えた長さ以上であることが保証される必要がある。

分列式双作用ピストン６１の第一円形スライダ容置孔６１−３−１内には、第一円形スライダ６３−１が配置され、第二円形スライダ容置孔６１−３−２内には第二円形スライダ６３−２が配置され、両者は同じ位相で配置される。双作用ピストン６２上には、中間円形スライダ(図示なし)が配置され、これは上述の二つの円形スライダとは相反する位相で配置され、すなわち１８０°の位相差で配置される。三つの円形スライダの偏心孔は、クランクシャフトの同じ一つのクランクピン上に適合し、互いに隣接した円形スライダは定位ピン或いはその他の構造によって相互に固定される。三つの円形スライダは相互に適合し、可能な限り省空間となり、構造全体の寸法が減少する。最適な釣合い効果を得るため、第一円形スライダ６３−１及び第二円形スライダ６３−２の厚さは、中間の円形スライダの厚さの１／２であり、且つ、第一円形スライダ６３−１及び第二円形スライダ６３−２の質量の和は、中間の円形スライダの質量に等しい。

上述の構造を内燃機関に採用することによって、すなわちクランク円形スライダ機構を使用する内燃機関の実施例が得られ、上述の構造を圧縮機に用いることによって、すなわちクランク円形スライダ機構を使用する圧縮機の実施例が得られる。

第五実施例が提供するエンジンブロックは、上述のクランク円形スライダ機構のエンジンブロックとして使用することができる。

以上は単に本発明の好ましい実施の方式であり、本発明の原理の前提から逸脱することなく、本技術領域における普通の技術者が更に若干の改良及び潤色を行うことも可能であり、これらの改良及び潤色も本発明の保護範囲と見なされることに留意されたい。

１ 動釣合スライダ
１−１ 冠部
１−２ ガイド部
１−２−１ ガイド部第一列
１−２−２ ガイド部第二列
１−３−１ 第一円形スライダ容置孔
１−３−２ 第二円形スライダ容置孔
１−４ 縦向溝
２ 双作用ピストン
２−１−１ 第一冠部
２−１−２ 第二冠部
２−２ ガイド部
２−２−１ 中間円形スライダ容置孔
３−１ 第一円形スライダ
３−２ 第二円形スライダ
３−３ 中間の円形スライダ
４ クランクシャフト
４−１ 単拐
４−２ クランク
２１ 分列式ピストン
２１−１ 冠部
２１−２ ガイド部
２１−２−１ ガイド部第一列
２１−２−２ ガイド部第二列
２１−３−１ 第一円形スライダ容置孔
２１−３−２ 第二円形スライダ容置孔
２１−４ 縦向溝
２２ 単列式ピストン
２２−１ 冠部
２２−２ ガイド部
２２−２−１ 中間円形スライダ容置孔
２３−１ 第一円形スライダ
２３−２ 第二円形スライダ
２３−３ 円形スライダ
２４ クランクシャフト
２４−１ 単拐
２４−２ クランク
３１ 分列式動釣合スライダ
３１−１ 冠部
３１−２ ガイド部
３１−２−１ ガイド部第一列
３１−２−２ ガイド部第二列
３１−３−１ 第一円形スライダ容置孔
３１−３−２ 第二円形スライダ容置孔
３１−４ 縦向溝
３２ 単作用ピストン
３２−１ 冠部
３２−２ ガイド部
３２−２−１ 中間円形スライダ容置孔
３３−１ 第一円形スライダ
３３−２ 第二円形スライダ
３３−３ 中間円形スライダ
３４ クランクシャフト
３４−１ 単拐
３４−２ クランク
４１ 分列式単作用ピストン
４１−１ 冠部
４１−２ ガイド部
４１−２−１ ガイド部第一列
４１−２−２ ガイド部第二列
４１−３−１ 第一円形スライダ容置孔
４１−３−２ 第二円形スライダ容置孔
４１−４ 縦向溝
４２ 双作用ピストン
４２−１−１ 第一冠部
４２−１−２ 第二冠部
４２−２ ガイド部
４３−１ 第一円形スライダ
４３−２ 第二円形スライダ
４３−３ 中間円形スライダ
５１ クランクシャフト貫通孔
５２ 水平通路（分列式往復運動部通路）
５３ 垂直通路（単列式往復運動部通路）
５６ 環状減量孔
５７−２ ガイド軌条
６１ 分列式双作用ピストン
６１−１ 第一冠部
６１−２ ガイド部
６１−２−１ ガイド部第一列
６１−２−２ ガイド部第二列
６１−３−１ 第一円形スライダ容置孔
６１−３−２ 第二円形スライダ容置孔
６１−４ 縦向溝
６１−５ 第二冠部
６２ 単列式単作用ピストン
６２−１ 冠部
６２−２ ガイド部
６３−１ 第一円形スライダ
６３−２ 第二円形スライダ
Ｔ エンジンブロックの本体

Claims (15)

1. クランク円形スライダ機構であって、
   分列式往復運動部及び単列式往復運動部を備え、
   前記分列式往復運動部はガイド部を有し、該ガイド部は、縦向溝によって相互に平行な二列に分割され、それぞれガイド部第一列及びガイド部第二列と称され、
   前記ガイド部第一列には、第一円形スライダ容置孔が設けられ、前記ガイド部第二列には、第二円形スライダ容置孔が設けられ、前記第一円形スライダ容置孔及び前記第二円形スライダ容置孔は、それぞれ第一円形スライダ及び第二円形スライダを配置するのに用いられ、
   前記単列式往復運動部は、前記分列式往復運動部の前記縦向溝に厚さ方向で挿入することができるガイド部を有することで、前記分列式往復運動部と垂直に交差することができ、該ガイド部には、中間円形スライダが配置される中間円形スライダ容置孔が設けられ、
   前記第一円形スライダ及び前記第二円形スライダは、同じ位相で取り付けられ、前記中間円形スライダは、前記第一円形スライダと前記第二円形スライダとの間に挟まれると共にこれら二つの円形スライダに対して１８０°の位相差で配置され、隣接した前記円形スライダは、互いに固定され、
   前記第一円形スライダ、前記第二円形スライダ、及び前記中間円形スライダから成る円形スライダの組が、その質量中心をクランクピンの軸線上に有し、該クランクピンの軸線は、クランクの回転軸と異なることを特徴とする、クランク円形スライダ機構。
2. 前記分列式往復運動部は動釣合スライダであり、前記単列式往復運動部は双作用ピストンであることを特徴とする、請求項１に記載のクランク円形スライダ機構。
3. 前記分列式往復運動部及び前記単列式往復運動部はピストンであり、それぞれ分列式往復ピストン及び単列式ピストンと称され、両者は共に単作用ピストンであることを特徴とする、請求項１に記載のクランク円形スライダ機構。
4. 前記分列式往復運動部は動釣合スライダであり、前記単列式往復運動部は単作用ピストンであることを特徴とする、請求項１に記載のクランク円形スライダ機構。
5. 前記分列式往復運動部は単作用ピストンであり、前記単列式往復運動部は双作用ピストンであることを特徴とする、請求項１に記載のクランク円形スライダ機構。
6. 前記分列式往復運動部は双作用ピストンであり、前記単列式往復運動部は単作用ピストンであることを特徴とする、請求項１に記載のクランク円形スライダ機構。
7. 前記分列式往復運動部の往復運動軌道の中心線及び前記単列式往復運動部の往復運動軌道の中心線が相互に垂直で共通面上にあり、且つこれら二つの中心線の交点が、前記クランク円形スライダ機構のクランクシャフトの回転軸上にあることを特徴とする、請求項１に記載のクランク円形スライダ機構。
8. 前記分列式往復運動部の前記縦向溝の溝長さは、前記単列式往復運動部の前記ガイド部の幅と前記分列式往復運動部の往復運動の行程との和以上であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のクランク円形スライダ機構。
9. 前記分列式往復運動部及び前記単列式往復運動部それぞれの重心が各自の軸線上にあることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のクランク円形スライダ機構。
10. 前記分列式往復運動部は、冠部を備え、
    前記第一円形スライダ容置孔及び前記第二円形スライダ容置孔は、それぞれ前記ガイド部を厚さ方向に沿って貫通する貫通孔であり、
    前記ガイド部第一列及び前記ガイド部第二列それぞれの両側にはガイド面が設けられ、該ガイド面の側縁は前記分列式往復運動部の往復運動軌道の内周面と適合し、
    前記分列式往復運動部は、ピストン又は動釣合スライダであることを特徴とする、請求項１に記載のクランク円形スライダ機構。
11. 前記分列式往復運動部は、両端に冠部を備えた双作用ピストン又は両端に冠部を備えた動釣合スライダであることを特徴とする、請求項１０に記載のクランク円形スライダ機構。
12. 前記分列式往復運動部は、一側のみに冠部を備えた単作用往復運動部であり、前記縦向溝が、前記冠部に相対する前記ガイド部の底面に対して開口していることを特徴とする、請求項１０に記載のクランク円形スライダ機構。
13. エンジンブロックをさらに備え、
    前記エンジンブロックの本体は、それぞれの中心軸が相互に垂直で一点で交差する、クランクシャフト貫通孔、分列式往復運動部通路、及び単列式往復運動部通路を備え、
    前記クランクシャフト貫通孔は、前記エンジンブロックの本体を前後方向に貫通し、クランクシャフトを貫通させるのに用いられ、
    前記分列式往復運動部通路及び単列式往復運動部通路は、前記分列式往復運動部の往復運動のための軌道空間と前記単列式往復運動部の往復運動のための軌道空間を提供するために用いられ、
    前記分列式往復運動部通路上に分列式走路が設けられ、該分列式走路は、分割溝によって分離された二列の走路を備え、該走路は一列毎に一対の相対するガイド軌条を備え、該走路は一列毎に往復運動軌道とされ、前記ガイド軌条の内周面は、前記分列式往復運動部のガイド部第一列及びガイド部第二列の両側のガイド面と適合し、
    前記単列式通路内に、相対する一対のガイド軌条から構成された単列式走路が設けられ、該ガイド軌条は前記分割溝を貫通し、
    前記分列式走路及び前記単列式走路が互いに垂直であることを特徴とする、請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載のクランク円形スライダ機構。
14. 請求項１から９のいずれか一項に記載のクランク円形スライダ機構を用いることを特徴とする、内燃機関。
15. 請求項１から９のいずれか一項に記載のクランク円形スライダ機構を用いることを特徴とする、圧縮機。

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