JP6737510B2 - 直動回転変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、往復運動を回転運動に変換し又は回転運動を往復運動に変換する直動回転変換装置に関するものである。

従来の４サイクル内燃機関などの直動回転変換装置では、ピストンの往復動をコネクティングロッド（連接棒）を介して、内燃機関主軸となるクランクシャフト（クランク軸）の回転運動に変換するという機構を、一般的に広く採用している。

このような４サイクル内燃機関は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程を実行する際に、ピストンが上死点及び下死点間を２回往復し、その間にクランクシャフトが２回転するものである。つまり、このような４サイクル内燃機関は、一般的にピストンの１往復動作（２行程に相当する。）で、クランクシャフトを１回転させるものであった。

これに対し、本願出願人は、特許文献１の内燃機関を提案している。この内燃機関は、回転体又は直動体の一方に往復螺旋カム溝を設けて、その他方に伝達体を設けて、この伝達体を往復螺旋カム溝に嵌めることで、右巻き及び左巻きの螺旋カム溝の螺旋周回数（螺旋カム溝が直動体又は回転体の軸回りを螺旋状に周回数（例えば１以上の自然数。）をいう。以下同じ。）がいずれも１周回以上である場合、直動体の往動時及び復動時に、回転体がそれぞれ１回転以上し、結果、直動体の１往復動作（２行程）で回転体が２回転以上するものである。

特願２０１４−９９１７８号公報

ここで、特許文献１の内燃機関は、同文献の図１に示すように、ピストンに連結されるスライダ部材（直動体）を筒状に形成し、そのスライダ部材の内周部に係合部材（伝達体）を設け、そのスライダ部材の内周部に軸状の回転出力軸（回転体）を遊挿し、その回転出力軸の外周面に螺旋循環溝（循環螺旋カム溝）を設け、その螺旋循環溝に係合部材を係合することで、ピストンの往復直線運動を回転出力軸の回転運動に変換していた。

特に、この内燃機関によれば、スライダ部材は、その外周部から外方に延設される複数のアーム部を備えており、これら複数のアーム部にスライダ部材の直動方向に延びるガイド部材をそれぞれ貫通させて、この複数のガイド部材によって当該スライダ部材の往復直線運動がガイドされるようになっていた。

これに対し、本願出願人は、上記した直動回転変換装置について、回転出力軸（回転体）の少なくとも一部を筒状に形成し、その筒状をした回転出力軸の内周部に係合部材（伝達体）を設け、その回転出力軸の内周部にスライダ部材（直動体）を遊挿し、そのスライダ部材の外周面に螺旋循環溝（循環螺旋カム溝）を形成し、その螺旋循環溝に係合部材を嵌めることで、ピストンの往復直線運動を回転出力軸の回転運動に変換するものに、変更した。

しかしながら、このように変更した直動回転変換装置によれば、スライダ部材がシリンダ及び回転出力軸の内周部を常に往復直線移動することから、スライダ部材に複数のアーム部を設けてこれにガイド部材を貫通させる直線運動をガイドすることが難しくなった。このため、上記した特許文献１記載のガイド部材を適用することができず、スライダ部材の往復直線運動を許容しつつその回転を規制することもガイド部材を介してスライダ部材の水平移動をガイドすることもできず、スライダ部材の水平姿勢も維持することが困難となる問題点が発生した。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、直動体の回転を規制するとともに、直動体の水平姿勢を維持したまま、直動体を往復移動させることができる直動回転変換装置を提供することを目的としている。

この目的を達成するために第１発明の直動回転変換装置は、水平な回転中心まわりを回転する回転体と、その回転体を後記伝達体と協働して回転させるために右巻き及び左巻きの螺旋カム溝の両端部を無端状に繋げてできる往復螺旋カム溝が外周面に形成されるカム部と、そのカム部とピストンとを繋ぎシリンダに非接触でピストンと一緒にシリンダ内を往復移動可能な非円形断面形状のガイド部とを有し、水平方向に往復移動する直動体と、前記回転体に設けられ、前記往復螺旋カム溝に嵌まり、前記直動体の往復移動を受けて前記カム部の周りを前記往復螺旋カム溝に沿って螺旋状に旋回しながら前記カム部の一端側と他端側との間を相対的に往復移動することにより前記回転体を回転させる伝達体と、前記直動体の前記ガイド部が水平方向に往復摺動可能に貫通した状態で、前記ガイド部の断面形状の一部又は全部が引っ掛かることで当該ガイド部が前記回転体と一緒に回転することを規制する断面形状をした内周部を有し、前記直動体が往復移動する状態で、前記ガイド部の少なくともいずれかの部分を、前記シリンダと前記回転体間との間で下方から支える回転規制支持体とを備えている。

この第１発明の直動回転変換装置によれば、回転体は、水平な回転中心まわりを回転する。この回転体の回転は、直動体と伝達体とが協働して生じさせる。直動体は、ピストンと一緒に水平方向に往復移動する。直動体のカム部の外周面には往復螺旋カム溝が形成されており、この往復螺旋カム溝に伝達体が嵌まっている。往復螺旋カム溝は、右巻き及び左巻きの螺旋カム溝の両端部を繋げてできた無端状に形成されており、直動体が水平方向に往復移動すると、伝達体が直動体のカム部の周りを往復螺旋カム溝に沿って螺旋状の軌跡を描くように旋回しながら直動体に対して相対的に往復移動することで、直動体の水平往復移動が回転体の回転移動に変換される。また、直動体は、ピストンと直動体のカム部とを繋ぐガイド部を備えており、このガイド部が回転規制支持体の内周部に水平方向に往復摺動可能に貫通しており、回転規制支持体は、直動体のガイド部の水平方向への往復移動を許容する。これ対し、直動体はそのガイド部が非円形の断面形状を有するので、このガイド部の断面形状の一部又は全部が回転規制支持体の内周部に引っ掛かることで、回転規制支持体は、直動体が回転体と一緒に回転することを規制する。さらに、直動体が水平方向に往復移動する状態で、直動体のガイド部の少なくともいずれかの部分がシリンダと回転体との間で回転規制支持体によって下から支えられるので、直動体は、水平姿勢を維持しながら水平方向に往復移動することができる。

第２発明の直動回転変換装置は、第１発明の直動回転変換装置において、前記回転体を前記直動体に対して相対的に回転可能にするとともに、その直動体が前記回転体に対して水平往復移動可能な状態で、前記直動体の前記カム部を支持することにより当該直動体の水平姿勢を保つ水平支持手段とを備えている。

この第２発明の直動回転変換装置によれば、第１発明の直動回転変換装置と同様に作用するうえ、回転体に設けられた水平支持手段は、回転体が直動体に対して相対的に回転する状態のまま、直動体が回転体に対して水平方向に往復移動可能な状態で、直動体のカム部を支持することによって、その直動体の水平姿勢を保つことができる。これによって、カム部がその自らの重みで垂れ下がるなどして、直動体の水平姿勢が崩れ、直動体が水平方向に往復移動不能となることを抑制できる。

本発明の直動回転変換装置によれば、例えば、回転体の少なくとも一部を筒状に形成し、この筒状をした回転体の内周部に伝達体を設け、その回転体の内周部に直動体を遊挿し、その直動体の外周面に循環螺旋カム溝を形成し、その往復螺旋カム溝に伝達体を嵌めることで、ピストンの往復運動を回転体の回転運動に変換するようにした場合であっても、回転規制支持体によって、直動体のカム部以外の部分であるガイド部の回転を規制するとともに、このガイド部の水平方向への往復移動を許容することによって、直動体の回転を規制しながら、直動体の水平姿勢を維持して、直動体を往復移動させることができるという効果がある。

内燃機関の内部構造を示した断面図であって、内燃機関の４気筒のうち２気筒分の断面構造を図示している。 シリンダブロックのシリンダの断面図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 回転体の円筒部の断面図であって、（ａ）は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の第１気筒に対応する部分の拡大図である。 直動体のカム部の断面図であって、（ａ）は、図１のＩＶ−ＩＶ線にける断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の第１気筒に対応する部分の拡大図である。 直動体のガイド部の断面図であって、（ａ）は、図１のＶ−Ｖ線における断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の第１気筒に対応する部分の拡大図である。 回転規制支持体の断面図であって、（ａ）は、図１のＶＩ−ＶＩ線における断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の第１気筒に対応する部分の拡大図である 内燃機関のバルブシステムの構造図である。 シリンダヘッド内のバルブシステムの配置図である。 カムシャフトが９０°ずつ回転したときの状態を示した説明図である。 内燃機関の各気筒の行程と内燃機関主軸の回転角度との関係を示した図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。本実施形態の直動回転変換装置は、主に、回転体５と、直動体６と、往復螺旋カム溝７（７Ａ，７Ｂ）と、伝達体８（８Ａ，８Ｂ）と、回転規制支持体９と、水平支持手段２６とを備えている。回転体５は、水平な回転中心まわりを回転するものである。例えば、後述する内燃機関１の回転出力軸である。

ここで、本明細書では、往復螺旋カム溝７及び伝達体８に関し、往復螺旋カム溝７が１個の直動体６に対して２条あり、伝達体８についても１個の直動体６に対して回転体５に２個設けられることから、一方の往復螺旋カム溝７を往復螺旋カム溝７Ａ、他方の往復螺旋カム溝７を往復螺旋カム溝７Ｂ、往復螺旋カム溝７Ａに嵌まる伝達体８を伝達体８Ａ、往復螺旋カム溝７Ｂに嵌まる伝達体８を伝達体８Ｂと表記している。また、本明細書中では、往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂを総括して往復螺旋カム溝７、伝達体８Ａ，８Ｂを総括して伝達体８と表記することもある。ただし、図面中では、符号の表記の便宜から、総括的な往復螺旋カム溝７及び伝達体８の表記はせず、往復螺旋カム溝８Ａ，８Ｂ及び伝達体８Ａ，８Ｂの表記を使用している。

直動体６は、ピストン４の往復移動力（直動力）により水平方向に往復移動（直動）するものである。また、直動体６は、伝達体８（８Ａ，８Ｂ）と協働して回転体５を回転させるものである。この直動体６は、円筒カムの一種であり、主に、カム部６ａとガイド部６ｂとを備えている。

直動体６のカム部６ａは、その外周面に往復螺旋カム溝７（７Ａ，７Ｂ）が形成されている。この往復螺旋カム溝７（７Ａ，７Ｂ）は、カム部６ａの外周面に形成される右巻きの螺旋カム溝の両端部と、同じくカム溝の外周面に形成される左巻きの螺旋カム溝の両端部を無端状に繋げてできたカム溝である。

直動体６のガイド部６ｂは、カム部６ａとピストン４とを繋ぐ部材である。このガイド部６ｂは、シリンダ３に非接触の状態で、ピストン４と一緒にシリンダ３内を水平往復移動可能である。また、ガイド部６ｂは、その断面形状が非円形をしている。

伝達体８（８Ａ，８Ｂ）は、円筒カムのカム溝に沿って移動するスライダーの一種である。この伝達体８（８Ａ，８Ｂ）は、回転体５に設けられており、往復螺旋カム溝７（７Ａ，７Ｂ）に嵌まった状態となる。

回転規制支持体９は、直動体６のガイド部６ｂが水平方向に往復摺動可能に貫通した状態となっている。この回転規制支持体９の内周部は、その断面形状がガイド部６ｂの断面形状の一部又は全部が引っ掛かるものとなっており、この引っ掛かりによってガイド部６ｂが回転体５と一緒に回転することを規制する。また、回転規制支持体９は、直動体６がピストン４と一緒に往復移動する状態で、直動体６のガイド部６ｂの少なくともいずれかの部分を、シリンダ３と回転体５との間で下方から支える。

水平支持手段２６は、直動体６の水平姿勢を保つものであり、回転体５を直動体６に対して相対的に回転可能にするとともに、その直動体６が回転体５に対して水平往復移動可能な状態で直動体６のカム部６ａを支持する。

この直動回転変換装置によれば、回転体５は、水平な回転中心まわりを回転する。この回転体５の回転は、直動体６と伝達体８（８Ａ，８Ｂ）とが協働して生じさせる。直動体６は、ピストン４と一緒に水平方向に往復移動する。直動体６のカム部６ａの外周面には往復螺旋カム溝７（７Ａ，７Ｂ）が形成されており、この往復螺旋カム溝７（７Ａ，７Ｂ）に伝達体８（８Ａ，８Ｂ）が嵌まっている。往復螺旋カム溝７（７Ａ，７Ｂ）は、右巻き及び左巻きの螺旋カム溝の両端部を繋げてできた無端状に形成されており、直動体６が水平方向に往復移動すると、伝達体８（８Ａ，８Ｂ）が直動体６のカム部６ａの周りを往復螺旋カム溝７（７Ａ，７Ｂ）に沿って螺旋状の軌跡を描いて旋回しながら直動体６に対して相対的に往復移動することで、直動体６の水平往復移動が回転体５の回転移動に変換される。

また、直動体６は、ピストン４と直動体６のカム部６ａとを繋ぐガイド部６ｂを備えており、このガイド部６ｂが回転規制支持体９の内周部に水平方向に往復摺動可能に貫通しており、回転規制支持体９は、直動体６のガイド部６ｂの水平方向への往復移動を許容する。これ対し、直動体６はそのガイド部６ｂが非円形の断面形状を有するので、このガイド部６ｂの断面形状の一部又は全部が回転規制支持体９の内周部に引っ掛かることで、回転規制支持体９は、直動体６が回転体５と一緒に回転することが規制することができる。

さらに、直動体６が水平方向に往復移動する状態で、直動体６のガイド部６ｂの少なくともいずれかの部分がシリンダ３と回転体５との間で回転規制支持体９によって下から支えられるので、直動体６は、水平姿勢を維持しながら水平方向に往復移動することができる。

そのうえ、回転体５に設けられた水平支持手段２６は、回転体５が直動体６に対して相対的に回転する状態のまま、直動体６が回転体５に対して水平方向に往復移動可能な状態で、直動体６のカム部６ａを支持することによって、その直動体６を水平姿勢に保つものである。これによって、カム部６ａがその自らの重みで垂れ下がるなどして、直動体６の水平姿勢が崩れ、直動体６が水平方向に往復移動不能となることが抑制される。

図１から図１０は、本発明の直動回転変換装置の一実施例である４気筒型４サイクル内燃機関（以下単に「内燃機関」という。）１についての説明図である。図１は、内燃機関１の内部構造を示した断面図であって、内燃機関１の４気筒のうち２気筒分の断面構造を図示している。なお、本実施例の内燃機関１の気筒数は４気筒であるが、かかる気筒数は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、単気筒、２気筒、３気筒又は５気筒以上であっても良い。

図１に示すように内燃機関１は、主に、燃焼室２を有したシリンダ（気筒）３と、そのシリンダ３の内周部に配設されて所定ストロークを往復移動するピストン４と、そのピストン４の往復移動により連続的に一定方向に回転駆動される回転体５と、直動体６と、往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂと、伝達体８Ａ，８Ｂとを備えている。

シリンダ３は、その内周が円柱状の空間であり、ピストン４は、シリンダ３の内周に内嵌可能な円柱状をしている。ピストン４の先端外周には環状のピストンリング４ａが複数嵌着されており、ピストン４は、複数のピストンリング４ａを介してシリンダ３に往復摺動自在となっている。

回転体５は、円筒状の円筒部５ａおよび円柱状の軸部５ｂを有しており、例えば、この円筒部５ａ及び軸部５ｂが同軸状に連設した段付き丸棒状となっている。この回転体５は、その円筒部５ａの外径が軸部５ｂの外径に比べて大きく形成されている。

回転体５は、その円筒部５ａの軸方向一端部（ピストン４側（図１左側）の端部をいう。（図３参照。））が円形状に開口しており、その円筒部５ａの内周部に内周穴５ｃが形成されている。この内周穴５ｃは、回転体５のピストン４側（図１左側）端面中央にある円形状の開口から、回転体５の軸部５ｂ側（図１右側）に向かって連続する円柱状の空間となっている。

回転体５は、その内周穴５ｃ内に直動体６の一部が挿脱自在に挿入されており、この回転体５の回転中心軸がピストン４及び直動体６の中心軸と一致している。また、回転体５の内周穴５ｃには、その内周穴５ｃの内周方向に等角間隔（即ち１８０°位置を違えた状態）で、２個の伝達体８Ａ，８Ｂが内周穴５ｃの内周面から内方に向かって凸設されている。

直動体６は、ピストン４の基端部（図１左側端部）に同軸状に連結固定されており、ピストン４と一緒になって水平方向に所定ストロークを往復移動するようになっている。この直動体６は、その外周面に往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂが形成されるカム部６ａと、そのカム部６ａ及びピストン４に両端部が同軸状に連結されるガイド部６ｂとを備えている。

直動体６は、そのガイド部６ｂのピストン４側端部（図１左側）に雄ねじ部６ｂ１が形成されており、この雄ねじ部６ｂ１がピストン４の基端部に螺入連結されている。直動体６は、そのカム部６ａ及びガイド部６ｂの外径がシリンダ３の内径に比べて小さく形成されており、少なくともカム部６ａ及びガイド部６ｂがシリンダ３内に遊挿可能となっている。また、直動体６のガイド部６ｂは、回転規制支持体９の内周部にある貫通孔９ａを貫通している。

２条の往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂは、直動体６のカム部６ａの外周方向において等角間隔に形成されており、その形成位置が直動体６のカム部６ａの外周方向に１８０°違えて設けられている。往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂはどちらも、直動体６の外周面に形成される右巻きの螺旋カム溝と左巻きの螺旋カム溝の両端部を無端状に連設することでできる閉ループ状のカム溝である。

なお、これら２条の往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂは、その形成位置が直動体６のカム部６ａの外周方向に１８０°相違してはいるが、かかる形成位置を除く、例えば、溝幅、螺旋ピッチなどの各部寸法、形状その他の形態条件については全て同様のものである。

往復螺旋カム溝７Ａは、直動体６のカム部６ａの軸方向一端側から他端側へ向かって螺旋状に連続形成される螺旋カム溝であってピストン４及び直動体６が往動する場合に伝達体８Ａが通過するものと、これとは反対巻きで直動体６のカム部６ａの軸方向一端側から他端側へ向かって螺旋状に連続形成される螺旋カム溝であってピストン４及び直動体６が復動する場合に伝達体８Ａが通過するものとを、直動体６のカム部６ａの軸方向両端部で互いに連通接続することでできる閉ループ状（無端状）になっている。

また、往復螺旋カム溝７Ｂは、直動体６のカム部６ａの軸方向一端側から他端側へ向かって螺旋状に連続形成される螺旋カム溝であってピストン４及び直動体６が往動する場合に伝達体８Ｂが通過するものと、これとは反対巻きで直動体６のカム部６ａの軸方向一端側から他端側へ向かって螺旋状に連続形成される螺旋カム溝であってピストン４及び直動体６が復動する場合に伝達体８Ｂが通過するものとを、直動体６のカム部６ａの軸方向両端部で互いに連通接続することでできる閉ループ状（無端状）になっている。

ここで、往復螺旋カム溝７Ａ，７ｂはどちらとも、その右巻きの螺旋カム溝及び左巻きの螺旋カム溝が直動体６のカム部６ａの外周を１周回しているため、ピストン４が１行程（往動１回分又は復動１回分）を移動することで、回転体５が１回転するようになっている。

往復螺旋カム溝７Ａは、その右巻き及び左巻きの螺旋カム溝がそれぞれ直動体６のカム部６ａの外周を螺旋状に１周回するため、この右巻き及び左巻きの螺旋カム溝の交差部が回転体５の外周面に１箇所できる。また同様に、往復螺旋カム溝７Ｂも、その右巻き及び左巻きの螺旋カム溝がそれぞれ直動体６のカム部６ａの外周を螺旋状に１周回するため、この右巻き及び左巻きの螺旋カム溝の交差部が回転体５の外周面に１箇所できる。さらに、これら往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂ同士の交差部は直動体６のカム部６ａの外周面に４箇所できる。

なお、往復螺旋カム溝７の条数（本数）は、必ずしも２条である必要はなく、例えば、１又は３条以上であっても良い。例えば、往復螺旋カム溝７が３条以上ある場合も、各往復螺旋カム溝７は直動体６のカム部６ａの軸回り（外周方向）に等角間隔で位置を違えて設けられる。例えば、往復螺旋カム溝７が３条の場合は、各往復螺旋カム溝７が直動体６のカム部６ａの外周方向に１２０°間隔で位置を違えて設けられる。

一対の伝達体８Ａ，８Ｂは、その位置が回転体５の円筒部５ａの周方向に１８０°違っており、伝達体８Ａが回転体５の上側面（図１上側）に、伝達体８Ｂが回転体５の下側面（図１下側）に、それぞれ位置している。

なお、本実施例の内燃機関１では、一対の伝達体８Ａ，８Ｂが回転体５に固定され、かつ、直動体６が回転規制支持体９を介して回転規制されているため、一対の伝達体８Ａ，８Ｂの上下位置は回転に応じて交互に変化する。

伝達体８Ａ，８Ｂは、その先端部が往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂに各々別に嵌まった状態となる。この伝達体８Ａ，８Ｂは、直動体６が往復直線運動すると、往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂ内を相対的に移動し、この移動により回転体５を回転させる。この伝達体８Ａ，８Ｂは、いずれも半球状の先端部を有しており、この先端部の形状が往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂの断面視半円状をした溝底形状に合致している。

なお、伝達体８Ａ，８Ｂは、回転体５の円筒部５ａの外周方向における配設位置が１８０°相違してはいるが、例えば、軸径などの各部寸法、形状その他の形態条件が同様のものである。

また、伝達体８Ａ，８Ｂの軸部は、回転体５の円筒部５ａに取り付けられて当該円筒部５ａの一部となる取付パーツ５ａ１に転がり軸受を介して回転自在に軸支されており、かかる円筒部５ａの周壁を貫通した形態となっている。さらに、伝達体８Ａ，８Ｂは、それらの軸部の基端部に螺嵌させたストッパカラー２４，２４により、回転体５の取付パーツ５ａ１に締着されており、加えて、伝達体８Ａ，８Ｂの軸部の先端部には、取付パーツ５ａ１からの抜け防止用のフランジ８ｃ，８ｃが周設されている。

なお、伝達体８の数は、必ずしも２個である必要はなく、往復螺旋カム溝７の条数と同数であれば、例えば１又は３個以上であっても良い。伝達体８が３個以上ある場合は、往復螺旋カム溝７の条数（本数）もそれと同数の３本以上となる。例えば、伝達体が３個ある場合は、各伝達体が回転体５の内周穴５ｃの内周方向に等角間隔で１２０°位置を違えて凸設される。

このよう構成された内燃機関１によれば、２本の往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂに２個の伝達体８Ａ，８Ｂを嵌めた状態で直動体６がピストン４と一体となって往復移動することで、２個の伝達体８Ａ，８Ｂが往復螺旋カム溝７の２本の往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂに沿って相対的に移動し、この移動によって直動体６が回転体５の内周穴５ｃに相対的に出入りを繰り返しながら、回転体５を連続的に同一方向に回転させることができる。

回転規制支持体９は、直動体６のガイド部６ｂとの協働によって直動体６の回転を規制する回転規制手段である。この回転規制支持体９は、直動体６が回転体５と一緒に回転することを防止して、回転体５のみを回転自在（自転可能）にする。併せて、回転規制支持体９は、直動体６のガイド部６ｂと協働することによって、直動体６が回転体５の軸方向に一致する方向への往復移動することを許容し、この直動体６の往復移動をガイド（誘導）もする。

また、回転規制支持体９は、シリンダブロック１３Ａにおけるシリンダ３の反燃焼室２側の端面に固定されている。回転規制支持体９は、その内周部に貫通孔９ａが形成された筒状をしており、この貫通孔９ａの断面形状が直動体６のガイド部６ｂの断面形状に対して僅かに大きな相似形に形成されている。このため、回転規制支持体９の貫通孔９ａ内で直動体６のガイド部６ｂが水平方向に往復摺動可能となる。

また、回転規制支持体９には、反ピストン４側（図１右側）端面に潤滑剤供給孔９ｂが設けられている。この潤滑剤供給孔９ｂは、固定規制支持体９の内周部にある貫通孔９ａまで繋がっており、この潤滑剤供給孔９ｂを通じて潤滑剤を貫通孔９ａ内に供給することによって、直動体６のガイド部６ｂが貫通孔９ａ内で摺動する際の摩擦抵抗低減と冷却とを図っている。

しかも、回転規制支持体９の貫通孔９ａの内周面には、液体状の潤滑剤が溜まる微小な凹みである潤滑剤溜り凹部９ｃが凹設されており、この潤滑剤溜り凹部９ｃに溜まった潤滑剤によって、ガイド部６ｂの貫通孔９ａ内での水平直動が潤滑されるようになっている。この潤滑剤溜り凹部９ｃは、上記した潤滑剤供給孔９ｂと連通しており、潤滑剤供給孔９ｂを通じて潤滑剤をシリンダブロック１３Ｂの内空間から補給するようになっている。

なお、潤滑剤供給孔９ｂを通じて貫通孔９ａへ供給された潤滑剤を、ガイド部６ｂと貫通孔９ａとの隙間を通じて貫通孔９ａ内に拡散することが可能ならば、必ずしも潤滑剤供給孔９ｂと潤滑剤溜り凹部９ｃとを連通させなくても良い。また、潤滑剤溜り凹部９ｃの形態は、貫通孔９ａ内の数カ所に部分的に凹設される凹みでなくても良く、例えば、ゴルフボール表面のような多数の微小な凹部を貫通孔９ａの内周面に均一の凹設したものであっても良い。

この内燃機関１は、更に、内燃機関主軸１０と、伝達機構１１と、フライホイール１２と、シリンダブロック１３Ａ，１３Ｂと、シリンダヘッド１４と、ロータブロック１５と、ロータカバー１６と、ガスケット１７と、吸排気バルブ１８，１９と、給気口２０と、排気孔２１と、シリンダ周壁部２２と、ウォータジャケット２３と、複数のストッパカラー２４と、緩衝弾性体２５とを備えている。

内燃機関主軸１０は、各気筒部に取り囲まれたシリンダブロック１３Ａ，１３Ｂの中央位置に配設されている。本実施例のように内燃機関１が多気筒である場合、各気筒の回転体５の回転（力）は、伝達機構１１を介して内燃機関主軸１０に伝達される。この内燃機関主軸１０を介して内燃機関１の回転動力はパワートレインなどの外部装置へと出力される。

伝達機構１１は、互いに歯合する原動ギア１１ａと従動ギア１１ｂとを備えている。原動ギア１１ａは、回転体５の軸部５ｂに軸着された歯車であり、従動ギア１１ｂは、内燃機関主軸１０の基端部に軸着された歯車である。原動ギア１１ａは回転体５の回転を内燃機関主軸１０に伝達するための歯車である。回転体５が回転すると、原動ギア１１ａ及び従動ギア１１ｂを介して内燃機関主軸１０が回転される。

内燃機関主軸１０は、その先端がシリンダブロック１３Ａ，１３Ｂを貫通してシリンダヘッド１４にまで延出されており、その基端部はロータブロック１５から外方へ突出されている。ロータブロック１５は、その基端側にあるボス部１５ａがロータカバー１６により被包されている。内燃機関主軸１０は、ロータブロック１５及びロータカバー１６を貫通して外方へ突出されており、パワートレイン（外部装置）（図示せず）に接続されている。

この内燃機関主軸１０は、シリンダヘッド１４、ロータブロック１５及びロータカバー１６に転がり軸受を介して回転自在に軸支されており、ロータカバー１６内に配設される大径状のフライホイール１２の回転軸としても機能する。

なお、内燃機関１が単気筒の場合は、回転体５の軸部５ｂ自体を内燃機関主軸１０として、これにフライホイール１２を取着しても良く、内燃機関１が２気筒以上の多気筒である場合は、伝達機構１１を介して回転体５の回転力が伝達される内燃機関主軸１０にフライホイール１２を取着するようにしても良い。このように、フライホイール１２を取着することによって、内燃機関主軸１０の回転慣性の安定化が図られる。

シリンダブロック１３Ａの先端側（図１左側）にはシリンダヘッド１４が、シリンダブロック１３Ａの基端側（図１右側）にはシリンダブロック１３Ｂが、シリンダブロック１３Ｂの基端側（図１右側）にはロータブロック１５が、ロータブロック１５の基端側（図１右側）にはロータカバー１６が、それぞれボルトナットなどの締結具を介して締結固定されている。また、シリンダブロック１３Ａとシリンダヘッド１４との間にはガスケット１７が介装されている。

シリンダブロック１３Ａには、４気筒分（図１では２気筒分を図示する。）のシリンダ３が設けられ、シリンダヘッド１４には、各シリンダ３に対応つけて吸排気バルブ１８，１９が配設され、この吸排気バルブ１８，１９の動作によって吸気口２０及び排気口２１が開閉される。シリンダブロック１３Ａにおける各シリンダ３の周囲にはシリンダ周壁部２２を隔てて冷却液の循環用通路であるウォータジャケット２３が設けられている。

ロータブロック１５には、各気筒の回転体５の軸部５ｂが貫通するボス部１５ａが形成されており、この各ボス部１５ａには回転体５の軸部５ｂが転がり軸受を介して回転自在に軸支されている。ロータブロック１５のボス部１５ａの軸方向両端部には、回転体５の軸部５ｂがロータブロック１５から抜脱するのを防止するストッパカラー２４が各々固定されている。この各ストッパカラー２４がロータブロック１５と衝合してロータブロック１５を挟み込むことで回転体５がロータブロック１５に対して位置決めされている。

このように、直動体６はピストン４と一緒にその軸方向（図１の左右方向）へ往復直線移動するが、この往復直線移動力（直動力）を、直動体６のカム部６ａに形成される往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂに嵌まった一対の伝達体８Ａ，８Ｂを介して受ける回転体５は、ロータブロック１５及びストッパカラー２４を介してその回転軸方向（図１の左右方向）への動きが規制されている。

緩衝弾性体２５は、直動体６のカム部６ａの自由端が回転体５の内周穴５ｃの閉塞端面に直接接触することを防止するものであり、例えば、強化シリコンゴムなどの耐油性、耐熱性及び耐摩耗性を有した弾性体で形成されている。

この緩衝弾性体２５は、２つの分離した部材から構成されており、その一つが全体として輪状に形成されて内周穴５ｃの閉塞端面近傍に円筒部５ａの内周面に沿って所定厚み（図１の左右方向における幅）で周設された第１の緩衝弾性体２５であり、もう一つが棒状体２６ａの基端部の外周に外嵌される円筒状をした第２の緩衝弾性体２５である。

第１の緩衝弾性体２５は、その輪状をした形態の内径が内周穴５ｃの閉塞端面側へ向かうに従って漸減することによって、直動体６のカム部６ａの自由端との対向面が外周側から内周側に向かって傾斜する擂鉢状の傾斜面となっている。一方、第２の緩衝弾性体２５は、その円筒状をした形態における直動体６のカム部６ａの自由端との対向面がその自由端に対して平行な平坦面となっている。

これら第１及び第２の緩衝弾性体２５によれば、直動体６のカム部６ａの自由端が回転体５の内周穴５ｃに最も進入した位置（最進入位置）（ピストン４が下死点（図１右側）に到達した際のカム部６ａの自由端の位置）に到達した状態で、第１の緩衝弾性体２５の擂鉢状の傾斜面と第２の緩衝弾性体２５の平坦面とは、直動体６のカム部６ａの自由端に直接接触しない状態となる。

もっとも、何らかの理由で、直動体６のカム部６ａの自由端が既定の最進入位置を越えて内周穴５ｃの閉塞端面に接近する場合に、これらの擂鉢状の傾斜面及び平坦面は、カム部６ａの自由端を受け止めて衝撃を緩和する。

また、第１の緩衝弾性体２５の内周と第２の緩衝弾性体２５との間には所定幅の隙間が設けられており、この隙間を通じて、回転体５の内周穴５ｃ内にある空気や潤滑剤が気液排出口５ａ２へ向かって通過できるようになっている。さらに、第１の緩衝弾性体２５は、内周穴５ｃの閉塞端面に開口される気液排出口５ａ２を塞がない程度に、内周穴５ｃの閉塞端面から所定間隔を隔てて設けられている。

水平支持手段２６は、往復移動する直動体６の水平状態を回転する回転体５を介して支持する手段である。この水平支持手段２６は、直動体６を水平に支えるために回転体５に設けられる棒状体２６ａと、この棒状体２６ａを内部に挿入させた状態で常時摺動させるために直動体６に設けられる支持穴２６ｂとを備えている。

棒状体２６ａは、中空筒状（パイプ状）をした丸棒に形成されている。この棒状体２６ａは回転体５の内周穴５ｃの閉塞端面から内周穴５ｃの開放端に向かって水平に延びており、棒状体２６ａの中心線は回転体５の回転中心と一致している。また、棒状体２６ａは、回転体５の一部として回転体５と一緒に回転しながら、直動体６を水平に支える。

この棒状体２６ａは、その先端（図１左側）に開口を有している。棒状体２６ａの中空部は、その棒状体２６ａの先端開口から基端側まで連続して繋がった排出穴２６ａ１となっている。

排出穴２６ａ１は、更に、棒状体２６ａの基端部に棒状体２６ａの内周部から外周部まで貫通した通孔が形成されており、この通孔を通じて支持穴２６ｂの内周部とシリンダブロック１３Ｂの内空間とを繋いでいる。したがって、この排出穴２６ａ１によれば、棒状体２６ａが支持穴２６ｂ内に進入する際に支持穴２６ｂ内にある空気や潤滑剤を、支持穴２６ｂからシリンダブロック１３Ｂ内へ排出することができる一方、棒状体２６ａが支持穴２６ｂ内から退出する際にシリンダブロック１３Ｂから空気を支持穴２６ｂ内へ流入させて支持穴２６ｂ内が負圧となることを防止して、直動体６が直動する際の負荷を低減できる。

支持穴２６ｂは、断面円形状の丸穴に形成されており、棒状体２６ａの外形に合わせた円柱状の空間となっている。また、この支持穴２６ｂは、直動体６のカム部６ａの自由端（反ピストン４側端（図１右側））の端面からピストン４側（図１左側）に向かって水平に連続した一端開放他端閉塞型の穴となっている。この支持穴２６ｂは、直動体６の中心線上に設けられており、棒状体２６ａの中心線と一致する線上に設けられている。よって、直動体６が水平往復移動しながら回転体５が回転する状態にあって、棒状体２６ａが支持穴２６ｂ内に挿入された状態のまま往復直線移動しながら支持穴２６ｂ内で回転することもできる。

しかも、棒状体２６ａは、ピストン４及び直動体６が所定ストロークを水平往復移動しても、その棒状体２６ａの一部が支持穴２６ｂ内に常に挿入された状態となるようになっている。したがって、棒状体２６ａが支持穴２６ｂ内に最も浅く挿入された状態、即ち、ピストン４が上死点にある状態（図１上側のピストン４の位置状態）でも、棒状体２６ａの先端部が支持穴２６ｂ内に挿入された状態となる。このように棒状体２６ａが支持穴２６ｂから抜けずに挿入され続けることによって、水平往復移動するピストン４及び直動体６の水平状態を常に維持できる。

また、棒状体２６ａが支持穴２６ｂ内に最も深く挿入された状態、即ち、ピストン４が下死点にある状態（図１下側のピストン４の位置状態）になる直前まで、棒状体２６ａの基端部にあるの通孔が支持穴２６ｂ内に挿入されずにその外にあり、排出穴２６ａ１の通孔が支持穴２６ｂ内に入り込んで閉塞されることを防止している。

これによって、棒状体２６ａが支持穴２６ｂ内に最も深く挿入される直前まで、支持穴２６ｂ内の空気や潤滑剤を排出孔２６ａ１を通じてシリンダブロック１３Ｂの内空間へ排出できる一方、棒状体２６ａが支持穴２６ｂ内から抜き出される際に、いち早く排出穴２６ａ１の通孔が支持穴２６ａから外に出て、支持穴２６ｂ内に空気を流入させて、支持穴２６ｂ内を負圧状態になることを防止できる。

なお、上記した排出穴２６ａ１に代えて、先端が開口された中空状の棒状体２６ａの外周面全体に中空部に貫通した多数の小孔を穿設し、この多数の小孔を通じて潤滑剤を排出するとともに、潤滑剤を棒状体２６ａの外周面と支持穴２６ｂの内周面との間に供給するようにしても良い。

また、ピストン４が下死点にある状態にあって、直動体６の自由端と回転体５の内周穴５ｃの閉塞端面との間には、所定の隙間ができる。これによって、直動体６が回転中の回転体５の円筒部５ａと接触することを防止している。

以下、上記した水平支持手段の変形例について説明する。第１変形例の水平支持手段は、上記した棒状体２６ａに代えて、棒状体を中実丸棒に形成したものである。この棒状体によれば、棒状体の外周部に棒状体の先端から基端側に連続して凹設された１又は２条以上の排出溝があり、この１又は２条以上の排出溝を通じて支持穴２６ｂ内から空気や潤滑剤を抜くことができる。

第２変形例の水平支持手段は、上記した棒状体２６ａ及び支持穴２６ｂに代えて、棒状体を中空棒状又は中実丸棒状に形成し、この棒状体の外周面又は支持穴の内周面に多数の小径球体状のボールを全方向転がり可能に埋設保持し、この多数のボール介して棒状体を支持穴の内周面に接触させるようにしたものである。この棒状体によれば、多数のボールを介して、支持穴に対する相対的な直動及び回転に伴う摩擦を低減することができる。また、多数のボールは、例えば、棒状体の外周面又は支持穴の内周面に千鳥配置するようにしても良い。

第３変形例の水平支持手段は、上記した棒状体２６ａ及び支持穴２６ｂに代えて、棒状体を中空棒状又は中実丸棒状に形成し、この棒状体を支持穴内で直動可能かつ回転可能にするため支持穴内にボールブッシュを内嵌し、このボールブッシュの内周に棒状体を挿入したものである。ボールブッシュは、その内周面に多数の小径球体状のボールを全方向転がり可能に埋設保持したものであり、この多数のボールの転がりの介在によって低摩擦抵抗で棒状体を回転可能かつ水平直動可能に支持するものである。

第４変形例の水平支持手段は、上記第３変形例のボールブッシュに代えて、その他の無給油軸受や無給油ブッシュなどを支持穴内に内嵌し、これらの内周に棒状体を挿入するようにしたものである。無給油軸受や無給油ブッシュは、軸受やブッシュ内に固体潤滑剤を例えば千鳥状に複数埋設したものであり、この固体潤滑剤の介在によって棒状体を軸受やブッシュ内で低摩擦抵抗で水平直動可能かつ回転可能にするものである。

なお、無給油軸受や無給油ブッシュは、必ずしも固体潤滑剤を埋設したものに限らず、これらの軸受やブッシュ自体を潤滑剤を含浸した素材で形成したものであっても良い。

第５変形例の水平支持手段は、上記本実施例の棒状体２６ａ及び支持穴２６ｂに代えて、回転体５の内周穴５ｃ内に転がり軸受を内嵌し、この転がり軸受の内周にリニアブッシュ又はボールブッシュを内嵌し、このリニアブッシュ又はボールブッシュの内周に直動体６のカム部６ａの反ピストン４側端部に連設した延長軸部を内嵌するようにしたものである。

ここで、リニアブッシュは、その内周面に多数の小径球体状のボールを直動方向に転がり可能に埋設保持し、この多数のボールの転がりの介在によって低摩擦抵抗で直動体６の延長軸部を水平直動可能に支持するものである。直動体６の延長軸部は、図１に示すカム部６ａの先端部（図１左側）から反ピストン４配設側に更に伸びた軸状体であって、リニアブッシュの内周に往復移動可能に内嵌される。また、この延長軸部は、カム溝の非形成部分でもあることから、リニアブッシュ内で水平往復移動する場合に、リニアブッシュのボールがカム溝の凹みに引っ掛かることを防止できる。

なお、リニアブッシュ又はボールブッシュに代えて、ボールスプラインを転がり軸受の内周に内嵌し、その延長軸部の外周にボールスプラインのボールが嵌まって転がるスプライン溝を形成するようにしても良い。

第２水平支持手段２７は、各気筒のシリンダブロック１３Ｂ内に配設されている２個の支持ローラ２７ａ，２７ａと、この２個の支持ローラ２７ａ，２７ａを回転可能に支持する支持台座２７ｂとを備えている。２個の支持ローラ２７ａ，２７ａの外周上端には直動体６が載置されている。

この第２水平支持手段２７によれば、直動体６が水平往復移動すると、直動体６のカム部６ａ及びガイド部６ｂを上に載せた支持ローラ２７ａ，２７ａが回転して、直動体６を水平に移動させる。支持ローラ２７ａ，２７ａによって、直動体６は、下から支持されて水平姿勢に保持される。特に、直動体６のカム部６ａ及びガイド部６ｂを載せた支持ローラ２７ａ，２７ａが回転することで、直動体６が水平直動する際の摩擦抵抗を低減でき、直動体６が受ける負荷も低減できる。

上記のように構成された内燃機関１によれば、ピストン４の移動に伴って直動体６が往動方向（図１の矢印Ｘ１方向）に移動（往動）し、ピストン４が上死点から下死点まで移動すると、一対の伝達体８Ａ，８Ｂが往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂを一端側（図１左側）から他端側（図１右側）まで相対的に移動し、この一対の伝達体８Ａ，８Ｂの相対移動によって回転体５が３６０°回転されることとなる。

その後、ピストン４の移動に伴って直動体６が復動方向（図１の矢印Ｘ２方向）に移動（復動）し、ピストン４が下死点から上死点まで移動すると、往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂを他端側（図１右側）から一端側（図１左側）まで相対的に移動し、この一対の伝達体８Ａ，８Ｂの相対移動によって回転体５が更に３６０°回転されることとなる。

この結果、ピストン４が２行程（２サイクル）動作して１往復移動することによって、回転体５が２回転されることとなる。

図２は、シリンダブロック１３Ｂのシリンダ３の断面図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図２に示すように、シリンダ３はシリンダブロック１３Ａの中心回りに等角間隔で配置されており、このシリンダブロック１３Ａの中心を内燃機関主軸１０が貫通している。各シリンダ３はいずれも内燃機関主軸１０の中心から等距離の位置に設けられ、内燃機関主軸１０を中心にした円周上に各シリンダ３を配置することで、シリンダ３の配置スペースの狭小化を図っている。また、シリンダブロック１３Ａには、各シリンダ３の周囲にシリンダ周壁部２２を隔ててウォータジャケット２３がそれぞれ形成されている。

図３は、回転体５の円筒部５ａの断面図であって、図３（ａ）は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の第１気筒（図３（ａ）左上）に対応する部分の拡大図である。なお、図３中の１点鎖線は、伝達機構１１の原動ギア１１ａ及び従動ギア各ギア１１ｂのピッチ円を示している。

図３（ａ）に示すように、４基の回転体５はロータブロック１５の内空間に配設されている。４基の回転体５は、ロータブロック１５の中心回りに、４基のシリンダ３に対応つけて等角間隔で配置されている。ロータブロック１５の中心には内燃機関主軸１０が図３紙面に対する垂直方向に向かって貫通している。ロータブロック１５の奥側には、ロータカバー１６が配設されており、このロータカバー１６内に原動ギア１１ａ及び従動ギア１１ｂが配設されている。原動ギア１１ａは従動ギア１１ｂの周囲に遊星状に配設されている。

原動ギア１１ａ及び従動ギア１１ｂはいずれも仕様（歯形、モジュール、歯数、圧力角、基準ピッチ円直径、歯厚などをいう。）が同一の平歯車である。このため、各原動ギア１１ａの回転数は、従動ギア１１ｂに同一回転数にて伝達されることとなり、各回転体５の回転は増速及び減速されることなく内燃機関主軸１０に伝達される。ただし、各回転体５の回転方向は一致しており、内燃機関主軸１０の回転方向は各回転体５とは反対方向に回転される。

図３（ｂ）に示すように、回転体５の円筒部５ａにおける内周穴５ｃの閉塞端面には、円筒部５ａの周壁部の近傍に等角間隔で４箇所に気液排出口５ａ２が開口形成されている。これらの気液排出口５ａ２は、いずれも円筒部５ａの内周穴５ｃからその外部まで貫通してロータブロック１５の内空間と繋がっており、円筒部５ａの内周穴５ｃ内にある空気と潤滑剤とを各気液排出口５ａ２からロータブロック１５の内空間へ排出できるようになっている。

図４は、直動体６のカム部６ａの断面図であって、図４（ａ）は、図１のＩＶ−ＩＶ線にける断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の第１気筒（図４（ａ）右上）に対応する部分の拡大図である。図４に示すように、２個の伝達体８Ａ，８Ｂは、直動体６の外周部に等角間隔で配置されており、互いに対向位置に固定されている。回転体５の内周穴５ｃ内には、直動体６のカム部６ａが遊挿されており、このカム部６ａに凹設される往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂに伝達体８Ａ，８Ｂがそれぞれ係合されている。

また、水平支持手段２６によれば、その棒状体２６ａの断面形状が中空円形状をしており、支持穴２６ｂの断面形状が棒状体２６ａの断面形状に比べて僅かに大きくて棒状体２６ａの断面形状に相似な円形状をしている。このため、棒状体２６ａは、支持穴２６ｂに対して嵌め合いが互いの間に僅かな隙間が介在した「すきまばめ」状の状態となり、棒状体２６ａが支持穴２６ｂ内で摺動する際の摩擦抵抗を低減できる。

なお、本実施例では、図４に示すように、支持穴２６ｂの内周形状を断面円形状にしたが、かかる支持穴の内周形状は必ずしもこれに限定されるものではなく、支持穴の内周形状は、例えば、上下方向の高さは棒状体２６ａの外径に合わせたものであって、横方向の幅は棒状体の外径よりも大きな楕円形状又は長円形状（小判状）をした断面形状であっても良い。さすれば、棒状体２６ａの左右に支持穴２６ｂの内周面との間に隙間を確保でき、この隙間から潤滑剤を支持穴内に供給することもできる。また、棒状体と支持穴との左右両側の接触面積も低減できるので、棒状体が支持穴内で摺動して挿脱される際の摩擦抵抗も低減することができる。また、棒状体の断面形状を多角形にして支持穴の内周形状を円形や楕円形状又は長円形状としても良い。

図５は、直動体６のガイド部６ｂの断面図であって、図５（ａ）は、図１のＶ−Ｖ線における断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の第１気筒（図５（ａ）左上）に対応する部分の拡大図である。図５に示すように、直動体６のガイド部６ｂの断面形状は、上下両側が同一半径及び同一円弧長を有する上下対称な円弧部と、左右両側がその円弧部の両端部に連設され上下に直線状に延びる左右対称な垂直部とを備えた非円形をしている。このガイド部６ｂの断面形状は、その上下にある円弧部がガイド部６ｂの断面中心点から所定半径の円に一致しており、この上下の円弧部が一致する円は、カム部６ａの往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂの非形成部分の円形断面形状に一致している。

換言すると、カム部６ａは、ガイド部６ｂにおける上下の円弧部と同一外径となる円形状の断面形状を有した丸棒の外周面に往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂを形成したものであり、ガイド部６ｂは、カム部６ａと同一外径の丸棒の断面左右両側を所定幅ずつ垂直直線状に互いに平行となるように切欠いた非円形の切欠き円形状の断面形状を有したものである。なお、ガイド部６ｂの断面形状における円弧部と垂直部との連結部となる４つの角には丸味づけを施すようにしても良い。

第２水平支持手段２７によれば、その各支持ローラ２７ａは、その軸方向が図５の水平方向（図１の紙面に対する垂直方向）を向いており、この軸方向両端部が支持台座２７ｂにより回転自在に軸支されている。このため、各支持ローラ２７ａにより支持された直動体６のカム部６ａ及びガイド部６ｂの水平に下方から支持しながら、直動体６の水平移動を移動案内することできる。

図６は、回転規制支持体９の断面図であって、図６（ａ）は、図１のＶＩ−ＶＩ線における断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の第１気筒（図６（ａ）右上）に対応する部分の拡大図である。図６に示すように、回転規制支持体９の貫通孔９ａはその断面形状が上記したガイド部６ｂの断面形状をごく僅かに拡大した相似形の切欠き円形状をしており、ガイド部６ｂの外周面と貫通孔９ａの内周面との間には、ガイド部６ｂが貫通孔９ａ内をその貫通方向に低摩擦抵抗で水平方向に往復摺動可能とするため、僅かな隙間が設けられてはいるものの、ガイド部６ｂと貫通孔９ａの断面形状は互い適合した形状となっている。

さらに、ガイド部６ｂと貫通孔９ａとは互いに合致した断面形状であり、かつ、上下の円弧部に加えて左右の垂直部があるので、互いの左右の垂直部が引っ掛かることで、ガイド部６ｂが貫通孔９ａ内で回転することを規制できる。よって、回転体５の回転力が伝達体８Ａ，８Ｂを介して直動体６のカム部６ａに伝達されても、直動体６のガイド部６ｂが回転規制支持体９に引っ掛かることで、直動体６が回転体５と一緒に回転することを阻止することができる。

そのうえ、回転規制支持体９の貫通孔９ａ内に直動体６のガイド部６ｂを貫通させることで、回転規制支持体９は、直動体６におけるシリンダ３と回転体５の間部分に相当するガイド部６ｂを下方から支えて水平姿勢を維持できる。このように、回転規制支持体９は、直動体６のガイド部６ｂを支持することによって、その直動体６を水平姿勢に保つことができ、直動体６がその重みで垂れ下がり、直動体６の水平姿勢が崩れ、直動体６が水平方向に往復移動不能となることを抑制できる。

なお、上記実施例の直動体６のガイド部６ｂ及び回転規制支持体９の貫通孔９ａの断面形状は切欠き円形状であったが、直動体のガイド部の断面形状、及び、そのガイド部が貫通する回転規制支持体の貫通孔の断面形状は、必ずしもこれに限定されるものではなく、ガイド部の断面形状の一部又は全部が回転規制支持体に引っ掛かるものであれば、非円形をした他の形状であっても良い。

例えば、ガイド部の断面形状が、長円形状（小判状）、多角形状、楕円形状、星形状、スプライン軸の断面形状、星形状、円形の一部に突起部を有する形状その他の非円形状であって、回転規制支持体の貫通孔がこれらに適合した相似状の断面形状であっても良い。さらに、回転規制支持体の貫通孔の断面形状は、その周囲全体が回転規制支持体の本体で囲まれている必要はなく、その周囲の一部が切欠かれていても良い。

また、回転規制支持体９は、シリンダブロック１３Ａのシリンダ３の下死点側（図１右側）端面に固定されているところ（図１参照）、この回転規制支持体９の左右両側がガイド部６ｂの左右両側の垂直部と平行に垂直に切欠かれており、この切欠きによってシリンダ３の内周とシリンダブロック１３Ｂの内空間とを繋ぐ開口である潤滑剤供給口２８，２８が左右両側に形成されている。この潤滑剤供給口２８，２８は、シリンダブロック１３Ｂの内空間に供給される潤滑剤をシリンダ３内及びピストン４に供給するための開口部である。

ところで、図示は省略しているが、シリンダブロック１３Ｂ内には、図示しない複数の潤滑剤噴射ノズルが配設されている。複数の潤滑剤噴射ノズルは、シリンダブロック１３Ｂ外からエンジンオイルなどの潤滑剤を供給する配管と接続されており、回転規制支持体９とシリンダブロック１３Ａとの隙間に形成される潤滑剤供給口２８を通じて、シリンダ３の内壁面に潤滑剤を噴射するようになっている。

また、潤滑剤噴射ノズルは、回転体５の円筒部５ａの開口部から内周穴５ｃ内へ潤滑剤を噴射するようにもなっており、これによって内周穴５ｃ内にある伝達体８Ａ，８Ｂと往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂとの間を潤滑し、水平支持手段２６の棒状体２６ａと支持穴２６ｂとの間を潤滑し、これらの摩擦抵抗を低減して、直動体６から回転体５への動力伝達効率の向上を図っている。さらに、潤滑剤噴射ノズルの中には、直動体６のガイド部６ｂに潤滑剤を直接噴射したり、回転規制支持体９の潤滑剤供給孔９ｂ内へ潤滑剤を噴射するものもある。

図７は、内燃機関１のバルブシステム３０の構造図である。図７に示すように、バルブシステム３０は、シリンダヘッド１４に装着されるシリンダヘッド１４内に収容されており、図示しないカムハウジングに搭載されている。なお、図７では、ＳＯＨＣ系の直動式バルブシステム３０について説明する。

この直動式バルブシステム３０は、主に、内燃機関主軸１０に軸着されるタイミングギア列３１の第１ギア３１ａに加えて、内燃機関１の各気筒毎に備わる吸気バルブ１８及び排気バルブ１９と、タペット（バルブリフター）３２と、カムシャフト３３と、タイミングギア列３１の第２〜第４ギア３１ｂ〜３１ｄとを備えている。このバルブシステム３０は、内燃機関主軸１０の回転を、タイミングギア列３１を介してカムシャフト３３に伝達し、このカムシャフト３３の回転をタペット３２を介して吸気バルブ１８及び排気バルブ１９に伝達して、吸気バルブ１８及び排気バルブ１９を交互に開閉させるものである。

吸気バルブ１８及び排気バルブ１９のバルブシステム３０にはバルブスプリング３４が巻着されており、バルブシステム３０の上端にはタペット３２が取着されている。バルブスプリング３４は、シリンダヘッド１４とタペット３２との間に圧縮状態で介装されており、バルブ１８，１９の傘部を吸気口２０及び排気口２１の開口縁に圧接させる付勢力を付与している。

タイミングギア列３１は、内燃機関主軸１０の回転をカムシャフト３３に伝達して吸気バルブ１８及び排気バルブ１９の開閉タイミングを調整するものであり、内燃機関主軸１０の１回転につき、カムシャフト３３を１／４回転させるため、タイミングギア列３１の減速比は１／４となっている。このタイミングギア列３１は、内燃機関主軸１０に軸着される歯車（例えば平歯車）の第１ギア３１ａと、これに歯合される歯車（例えば平歯車）の第２ギア３１ｂと、これと同一の回転軸に軸着される歯車（例えば、かさ歯車又は円筒歯車）の第３ギア３１ｃと、これに歯合されカムシャフト３３に軸着される歯車（例えば、かさ歯車又は円筒歯車）の第４ギア３１ｄとを備えている。

図８は、シリンダヘッド１４内のバルブシステム３０の配置図であり、各気筒に配設される点火プラグの図示を省略している。図８に示すように、バルブシステム３０は、シリンダヘッド１４の中央部に内燃機関主軸１０に軸着された第１ギア３１ａを備えており、この第１ギア３１ａに各気筒の第２ギア３１ｂが歯合されている。

タイミングギア列３１の４つの第２ギア３１ｂは、第１ギア３１ａを中心とした円周上に等角間隔で遊星状に配置されている。各第２ギア３１ｂの回転軸には第３ギア３１ｃが軸着されており、各第３ギア３１ｃには第４ギア３１ｄが歯合されている。そして、各第４ギア３１ｄは、各気筒のカムシャフト３３に軸着されている。

各カムシャフト３３には、吸気カム３３ａと排気カム３３ｂとが一体形成されており、吸気カム３３ａは吸気バルブ１８のタペット３２に、排気カム３３ｂは排気バルブ１９のタペット３２に、バルブスプリング３４の付勢力を介して各々圧接されている。また、吸気口２０及び排気口２１の配置方式は、互いにシリンダ３の直径方向に対向したクロスフロー方式となっている。

図９を参照して、任意のピストン４が４サイクル（吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程）動作する場合、即ち、直動体６が２往復移動する場合にするカムシャフト３３の１回転動作について説明する。

図９（ａ）〜図９（ｄ）は、任意のカムシャフト３３が９０°ずつ回転したときの状態を示した説明図であり、当該カムシャフト３３に形成されている吸気カム３３ａ及び排気カム３３ｂの位置を図示している。図９（ａ）に示すように、上記したように回転体５はピストン４の１行程動作で１回転することから、内燃機関主軸１０も１回転することとなり、結果、タイミングギア列３１を介してカムシャフト３３は１／４回転されることとなる。つまり、吸気カム３３ａ及び排気カム３３ｂは１行程当たり９０°（１／４）回転されることとなる。

ここで、吸気カム３３ａは、図９（ａ）の位置から図９（ｂ）の位置まで９０°回転することによって、吸気バルブ１８の開閉動作（吸気行程）を行い、その後の圧縮行程（図９（ｂ）の位置から図９（ｃ）の位置まで９０°回転する行程）、爆発行程（図９（ｃ）の位置から図９（ｄ）の位置まで９０°回転する行程）及び排気行程（図９（ｄ）の位置から図９（ａ）の位置まで９０°回転する行程）の期間中は吸気バルブ１８の閉塞状態を維持するようになっている。

また、排気カム３３ｂは、図９（ｄ）の位置から図９（ａ）の位置まで９０°回転することによって、排気バルブ１９の開閉動作（排気行程）を行い、その後の吸気行程（図９（ａ）の位置から図９（ｂ）の位置まで９０°回転する行程）、圧縮行程（図９（ｂ）の位置から図９（ｃ）の位置まで９０°回転する行程）、及び、爆発行程（図９（ｃ）の位置から図９（ｄ）の位置まで９０°回転する行程）の期間中は排気バルブ１９の閉塞状態を維持するようになっている。

このように、カムシャフト３３は、吸気カム３３ａが排気カム３３ｂに対してカムシャフト３３の中心軸回りに位相が９０°分遅れる状態で設けられている。このため、例えば、図９（ｄ）に示す位置から図９（ａ）に示す位置まで９０°回転して、排気カム３３ｂが排気バルブ１９の開閉動作（排気動作）の開始位置から終了位置まで回転し終えると、吸気カム３３ａが吸気バルブ１８の開閉動作（吸気行程）の開始位置に丁度到来するように到達するようになっている。

図１０は、内燃機関１の各気筒の行程と内燃機関主軸１０の回転角度との関係を示した図である。図１０に示すように、内燃機関１の第１気筒から第４気筒までは、それぞれ吸気行程−圧縮行程−爆発行程−排気行程を順番に繰り返す。これらの第１〜第４気筒は、第１気筒−第２気筒−第３気筒−第４気筒の順で点火されて爆発行程を行う。また、内燃機関主軸１０は、各気筒が爆発する毎に３６０°回転して、４気筒全てが爆発行程を経ることで４回転することとなる。

以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記実施例では、本発明の伝達体の一例として、半球状の先端部を有した円柱状の軸部を有する伝達体８を用いて説明したが、かかる伝達体の形態は必ずしもこれに限定されるものでない。例えば、上記実施例では伝達体の軸部を平面視円形状に形成したが、伝達体は、横幅方向（往復螺旋カム溝の溝幅方向）両側に平面視直線状の横側端面を互いに平行状になるようにそれぞれ形成し、この横側端面が往復螺旋カム溝の溝壁面に摺接することで、伝達体が往復螺旋カム溝に沿って案内移動されるようにしても良い。

特に、この伝達体における横幅方向両側にある横側端面は、その往復螺旋カム溝の延長方向おける長さを当該往復螺旋カム溝の交差部における溝幅よりも大きく形成すると良い。さすれば、伝達体が当該往復螺旋カム溝の交差部を通過する際、本来の進行先である往復螺旋カム溝ではなく、それと交差した別の往復螺旋カム溝に入り込んでしまうことを防止できる。

また、この伝達体にあっては、その形状が上記実施例の円柱状の軸部のもの比べて往復螺旋カム溝の延長方向に長尺状となるため、往復螺旋カム溝の溝幅が一定のままでは、往復螺旋カム溝の往動溝及び復動溝の連結部分（折り返し部分）にて、伝達体が往動溝又は復動溝の一方から他方へ向かって方向転換し難くなる。そこで、かかる伝達体の方向転換を容易にするため、カム部の両端部にある往復螺旋カム溝の折返し部分では、その他の部分比べて溝幅を拡大形成すると良い。

また例えば、本願出願人による特許願２０１６−８７５８５にもあるように、本実施例の伝達体は、その伝達体の一部として設けられ、前記往復螺旋カム溝内に摺動自在に先端部を嵌入した状態で前記回転体に回転自在に軸支される伝達係合部と、その伝達係合部に比べて前記伝達体における移動方向前側及び後側に各々設けられるとともに、その伝達係合部に比べて小径状に形成されて前記往復螺旋カム溝内に浅く遊嵌された状態となり、前記往復螺旋カム溝の溝内面と当接又は摺接可能であって前記伝達係合部を中心に回転可能となっている前後一対の伝達ガイド部とを備えているものであっても良い。

また、前記往復螺旋カム溝は、前記右巻き及び左巻きの螺旋カム溝の両端部の連設部分に、前記伝達係合部の先端部を嵌入可能な深溝部と、その深溝部に比べて溝深さが小さくかつ溝幅が大きく形成され前記前後一対の伝達ガイド部を遊嵌可能であって当該前後一対の伝達ガイド部の回転を許容する逃げ溝部とを備えているものであっても良い。

また、前記伝達体は、前記往復螺旋カム溝の溝交差部内にその一の溝を進行する前記伝達係合部が進入した状態にあって前記前後一対の伝達ガイド部の双方が前記一の溝における非溝交差部に嵌まった状態となり、かつ、前記往復螺旋カム溝の溝交差部内にその一の溝を進行する前記前後一対の伝達ガイド部のうち一方が進入した状態にあって前記伝達係合部及び他方の伝達ガイド部が前記一の溝における非溝交差部に嵌まった状態となる形態を備えており、この形態によって前記伝達係合部及び前記前後一対のガイド溝のいずれかが往復螺旋カム溝の溝交差部内に進入した状態あって前記一の溝に交差する他の溝に誤進入することを阻止するものであっても良い。

この伝達体によれば、直動体が所定ストロークを往復移動すると、その往復移動により回転体が一方向に回転する。この直動体の周面には、往復螺旋カム溝が形成されており、この往復螺旋カム溝は、右巻き及び左巻きの螺旋カム溝の両端部を無端状に連設してできている。伝達体は、往復螺旋カム溝に嵌まった状態で回転体に連結されている。さすれば、直動体が往復移動することで、伝達体が往復螺旋カム溝に沿って直動体の軸方向に相対的な往復移動をし、この伝達体の移動に伴って回転体が一方向に連続的に回転される。

伝達体には伝達係合部と前後一対の伝達ガイド部とが設けられている。伝達係合部は、その先端部が往復螺旋カム溝内に摺動自在に嵌入された状態で、回転体に回転自在に軸支される。前後一対の伝達ガイド部は、伝達体における伝達係合部よりも移動方向前側及び後側に各々設けられ、伝達係合部よりも往復螺旋カム溝内に浅く遊嵌される。また、前後一対の伝達ガイド部は、往復螺旋カム溝の溝内面に当接又は摺接して伝達係合部を中心に回転することで、往復螺旋カム溝の軌道に応じてその向きを変更する。

このような伝達体又はこれを備えた直動回転変換装置によれば、往復螺旋カム溝に嵌入される伝達係合部に比べて、この伝達係合部の前後に設けられる一対の伝達ガイド部は往復螺旋カム溝に浅く遊嵌される。つまり、前後一対の伝達ガイド部と往復螺旋カム溝の溝内面との間には遊間があり、往復螺旋カム溝の溝内面と一対の伝達ガイド部とが常時接触することを防止できる一方、伝達係合部が往復螺旋カム溝の溝内面と常時的に接触することで直動体の直動力が回転体に伝達される。

また、往復螺旋カム溝は、その右巻き及び左巻きの螺旋カム溝の両端部が互いに連設されており、この連設部分が往復螺旋カム溝の折返し部となっている。この往復螺旋カム溝の折返し部には深溝部と逃げ溝部とが設けられている。伝達体は、直動体の軸方向に相対的に往復移動するため、往復螺旋カム溝の折返し部で進行方向を方向転換する。往復螺旋カム溝の折返し部にある深溝部は、伝達体の伝達係合部の先端部を嵌入可能な溝である。また、往復螺旋カム溝の折返し部にある逃げ溝部は、伝達体が進行方向を方向転換する際に前後一対の伝達ガイド部が伝達係合部を中心に回転することを許容するためのスペース（逃げ）である。

ここで、前後一対の伝達ガイド部は伝達係合部に比べて往復螺旋カム溝に浅く遊嵌されており、この前後一対の伝達ガイド部に適合するように、逃げ溝部は、深溝部に比べて溝深さが小さく、かつ、深溝部に比べて溝幅が大きくなっている。

このような往復螺旋カム溝の折返し部では、伝達体の進行方向が直動体のカム部の軸方向一側から他側へ向かうものから軸方向他側から一側へ向かうものに方向転換する。この伝達体が方向転換する際、伝達係合部は、深溝部に嵌合しながら摺動することで伝達体のズレを防止することができ、その一方で、前後一対の伝達ガイド部は、逃げ溝部の溝内面に摺接することで伝達係合部を中心に回転し、この回転によりその方向を転換できる。

特に、伝達体は、往復螺旋カム溝の溝交差部で交差している一の溝を進行してその溝交差部内に伝達係合部が進入した状態となったとき、前後一対の伝達ガイド部の双方が当該一の溝における非溝交差部に遊嵌した状態となる形態であるので、かかる伝達係合部がそれまで進行してきた前記一の溝ではなく、これに交差する他の溝に誤進入することを阻止できる。

そのうえ、伝達体は、往復螺旋カム溝の溝交差部で交差している一の溝を進行してその溝交差部内に前記前後一対の伝達ガイド部のうち一方が進入した状態となったとき、伝達係合部及び他方の伝達ガイド部の双方が当該一の溝における非溝交差部に嵌まった状態となる形態であるので、かかる一方の伝達ガイド部がそれまで進行してきた前記一の溝ではなく、これに交差する他の溝に誤進入することを阻止できる。

このように構成された伝達体によれば、一対の伝達ガイド部と往復螺旋カム溝の溝内面との間には深さ方向及び幅方向に遊間が設けられ、かつ、一対の伝達ガイド部が伝達係合部を中心に回転自在となっているので、かかる遊間の存在と回転より一対の伝達ガイド部が溝内面から離反可能となる。かかる前後一対の伝達ガイド部の溝内面からの離反により、前後一対の伝達ガイド部が往復螺旋カム溝の溝内面に強い摩擦力を伴って常時的に接触することを防止できる。この結果、伝達体は、伝達係合部のみが往復螺旋カム溝の溝内面と接触して常時的に直動体の力を回転体に伝達するので、伝達体と往復螺旋カム溝との摩擦抵抗を低減でき、直動体から回転体への動力伝達効率を向上できる。

また、この伝達体によれば、その回転体の周面に形成される往復螺旋カム溝の折返し部に深溝部及び逃げ溝部を設けることで、伝達体の伝達係合部が深溝部に嵌合しつつ移動できるので、かかる伝達係合部の嵌合により直動体のストロークのズレを防止できる。よって、例えば、この直動体に内燃機関のピストンが連結される場合、かかる内燃機関の給気時期、排気時期、点火時期などの狂いを防止でき、内燃機関の動作不全を防止できる。

また、例えば、直動体６のカム部６ａの外周面の上面部には、往復螺旋カム溝７Ａ，７Ｂを避けて、前記支持穴２６ｂまで貫通する潤滑剤供給孔を穿設しても良い。さすれば、この潤滑剤供給孔を通じてシリンダブロック１３Ｂ内に噴射されている潤滑剤を支持穴２６ｂ内まで供給することができる。

また、本実施例では、回転体５の円筒部５ａの開口端側を転がり軸受を用いて回転自在に軸支したが、かかる転がり軸受に代えて、回転体５の円筒部５ａの外周に複数（例えば３個又は４個以上）のローラを等角間隔で当接させた状態で配置し、これら複数のローラをシリンダブロック１３Ｂ又はロータブロック１５内に回転自在に軸支することで、回転する回転体５の円筒部５ａをこれら複数のローラを介して支持するようにしても良い。

１ 内燃機関（直動回転変換装置）
３ ピストン
４ シリンダ
５ 回転体
５ａ 円筒部（回転体の一部）
５ｂ 軸部（回転体の一部）
５ｃ 内周穴（回転体の一部）
６ 直動体
６ａ カム部（直動体のカム部）
６ｂ ガイド部（直動体のガイド部）
７（７Ａ，７Ｂ） 往復螺旋カム溝
８（８Ａ，８Ｂ） 伝達体
９ 回転規制支持体
９ａ 貫通孔（回転規制支持体の内周部）
２６ 水平支持手段
２６ａ 棒状体(水平支持手段の一部)
２６ｂ 支持穴（水平支持手段の一部）

Claims (2)

1. 水平な回転中心まわりを回転する回転体と、
   その回転体を後記伝達体と協働して回転させるために右巻き及び左巻きの螺旋カム溝の両端部を無端状に繋げてできる往復螺旋カム溝が外周面に形成されるカム部と、そのカム部とピストンとを繋ぎシリンダに非接触でピストンと一緒にシリンダ内を往復移動可能な非円形断面形状のガイド部とを有し、水平方向に往復移動する直動体と、
   前記回転体に設けられ、前記往復螺旋カム溝に嵌まり、前記直動体の往復移動を受けて前記カム部の周りを前記往復螺旋カム溝に沿って螺旋状に旋回しながら前記カム部の一端側と他端側との間を相対的に往復移動することにより前記回転体を回転させる伝達体と、
   前記直動体の前記ガイド部が水平方向に往復摺動可能に貫通した状態で、前記ガイド部の断面形状の一部又は全部が引っ掛かることで当該ガイド部が前記回転体と一緒に回転することを規制する断面形状をした内周部を有し、前記直動体が往復移動する状態で、前記ガイド部の少なくともいずれかの部分を、前記シリンダと前記回転体間との間で下方から支える回転規制支持体とを備えていることを特徴とする直動回転変換装置。
2. 前記伝達体を伴って回転する前記回転体に設けられ、その回転体を前記直動体に対して相対的に回転可能にするとともに、その直動体を前記回転体に対して水平往復移動可能な状態で水平姿勢で支持する水平支持手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の直動回転変換装置。

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