JP7274778B2 - ピストン装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ピストン装置に関し、特に、ピストンヘッドを、当該ピストンヘッドの移動を制御するトラックに連結する動力伝達機構に関する。
例えば、内燃エンジンに用いられる従来のピストン装置は、連結棒によってクランクシャフトに連結されているシリンダ内部で移動可能なピストンヘッドを備えている。別のピストン装置では、ピストンヘッドは、カム表面を有するトラックに連結されてもよく、当該ピストンヘッドは、当該ピストンヘッドの移動を制御するようにトラックに沿って動く1つ以上のカムフォロワが備えられている。本発明は、上記別のピストン装置における、ピストンヘッドをトラックに連結する動力伝達機構の改良に関する。
本発明の第一の態様は、トラックと、シリンダ内部で移動可能なピストンとを含み、上記トラックは、シリンダに対して、回転軸周囲を回転するように適合されており、かつ、カム表面と、当該カム表面から伸長(延在)しているエッジ面とを有し、上記ピストンは、上記カム表面上を走行するフォロワによって、上記トラックと連結しており、上記カム表面は、上記トラックが上記シリンダに対して移動するときに、ピストンヘッドが上記カム表面の軌道に従ってシリンダ内部で往復運動するように、形成されており、上記ピストンに安定化部材(固定部)が接続され、当該安定化部材は、上記ピストンヘッドの下部に伸長し、かつ、上記トラックの上記エッジ面と係合する接触面を備えている、ピストン装置を提供する。上記安定化部材は、上記ピストンを、上記トラックの上記エッジ面の平面に対して垂直な方向において固定するように働く。
本発明の第2の態様は、シリンダ内部で移動可能なピストンと、当該シリンダに対して移動するように適合されているカム表面を有するトラックとを備えており、上記ピストンは、上記カム表面上を走行するベアリングによって上記トラックに連結されており、上記ベアリングは、ローラと湾曲したベアリング面(支持面)とを有しており、当該湾曲したベアリング面上で、上記ローラは、上記カム表面と上記ベアリング面との間に保持されているように、回転可能に取り付けられており、上記ベアリング面は、上記ローラの外周の長さにおける一部分にのみ伸長する接触面を介して上記ローラと係合している、ピストン装置を提供する。本発明の第2の態様に係るピストン装置は、本発明の第1の態様に関して記載される少なくともいくつかの特徴を含んでもよい。
グ面も介して、ピストンの互い違いの側面上でカム表面と係合してもよい。
a)第1トラックをシャフトに結合し第1ピストンを第1トラックに結合することによって第1ピストン装置をシャフトに結合し、
b)第1ピストン装置がシャフトに結合された後、第1ケーシング部材及び第2ケーシング部材を第1ピストンの周囲に集め、
c)一つ以上の締め具を用いて第1ケーシング部材及び第2ケーシング部材を結合する。
d)第2トラックをシャフトに結合して第2ピストンを第2トラックに結合させることによって、第2ピストン装置をシャフトに結合し、
e)第2ピストン装置がシャフトに結合した後で第2ケーシング部材及び第3のケーシング部材を第2ピストンの周りに集め、
f)1つ以上の締め具を使用し、第1ケーシング部材及び第2ケーシング部材を結合し、第2ケーシング部材及び第3ケーシング部材を結合し、
ここにおいて第1ピストン装置および第2ピストン装置がともにシャフトに結合する前に、第2ケーシング部材は第1ピストン及び第2ピストンの間に配置される。
続いて、以下に示す添付の図面を参照して、本発明の各実施形態を説明する。
図1は、ブロックアセンブリ2と、2つのヘッドアセンブリ3a・3bと、排気システムとを備えた内燃エンジン1を示す。図2は、ヘッドアセンブリ3a・3bと排気システムとが省略された状態のエンジン1を示す。これらのヘッドアセンブリおよび排気システムは、本発明の一部を構成するものではないため、詳細な説明を行わない。ブロックアセンブリ2は、3つのケーシング部材4a・4b・4cを備えている。ケーシング部材4a・4b・4cの内部には、4つのピストンアセンブリ5a・5b・5c・5dが取り付けられている。図3および図4はそれぞれ、ピストンアセンブリ5a・5b・5c・5dが可視となるように、ケーシング部材4a・4b・4cが取り除かれた状態のエンジン1の端面図および上面図を示す。図5a、図5b、図6a、および図6bは、明確化のために、第2ピストンアセンブリ5b、第3ピストンアセンブリ5c、および第4ピストンアセンブリ5dが省略された状態における、第1ピストンアセンブリ5aを示す。以下、第1ピストンアセンブリの構造および機能について、詳細に説明する。なお、第2ピストンアセンブリ、第3ピストンアセンブリ、および第4ピストンアセンブリは、第1ピストンアセンブリと構造的および機能的に同様であると理解されてよい。
の距離が、当該安定化部材の前方から後方に向かうにつれて減少する(前方は、接近してくるトラックに対向する端部として定義されている。つまり、前方は、図8のページの上方に面するエッジである)。一例として、安定化部材は、約0.03°のテーパ角α3を有していてよい。安定化部材15のテーパ形状により、トラックがピストンに対して移動した場合に、静水圧の作用によって当該安定部材自身を中央に位置させ、ピストンを安定させることができる。図8には、ピストンの移動軸に垂直な平面によって得られる、安定化部材およびトラックの断面が示されている。図8では、例示の目的のためにテーパが強調されている。
g)上記と同様の工程を行い、シャフト9にピストンアセンブリ5c・5dを接続する。そして、ケーシング部材4aを配置する(図16i)。
Claims (15)
- トラックと、シリンダ内部で移動可能なピストンと、を備え、
該ピストンは、ピストンヘッドとピストン軸を有し、
前記シリンダは、シリンダ軸を有し、
前記トラックは、前記シリンダに対して、前記ピストン軸に垂直で前記シリンダ軸から離れた回転軸の周囲を回転するように適合され、
前記トラックは、カム表面および該カム表面から伸長しているエッジ面を有し、
前記ピストンは、前記カム表面上を走行するフォロワによって前記トラックと連結し、
前記カム表面は、前記トラックが前記シリンダに対して移動するときに、前記ピストンヘッドが前記カム表面の軌道に従って前記シリンダ内部で往復運動するように形成され、
前記トラックは、互いに向かい合う第1カム表面および第2カム表面を有し、
前記第1カム表面と前記第2カム表面との間の距離は、前記トラックの範囲にわたって変化する高さを定義し、
前記ピストンは、第1フォロワおよび第2フォロワを有し、該第1フォロワおよび該第2フォロワは、それぞれ、前記第1カム表面上および前記第2カム表面上を走行するピストン装置。 - 前記トラックは、異なる高さにおける複数の異なる局所的な上死点の位置および/または異なる高さにおける複数の異なる局所的な下死点の位置を含む請求項1に記載のピストン装置。
- 前記ピストンヘッドは、前記カム表面の軌道に従って、前記ピストン軸に沿って、前記シリンダ内部で単振動ではない往復運動をする請求項1または2に記載のピストン装置。
- 前記第1フォロワおよび前記第2フォロワは、それぞれ、前記ピストンに取り付けられているローラを有しており、
該ローラは、前記トラックに沿って走行するときに、前記ピストンに対して回転するように適合されている請求項1から3のいずれか1項に記載のピストン装置。 - 前記ピストンに安定化部材が接続され、
該安定化部材は、前記ピストンヘッドの下部に伸長しており、かつ、前記トラックの前記エッジ面と係合する接触面を有している請求項1から4のいずれか1項に記載のピストン装置。 - 前記安定化部材は、第1端面および第2端面を有し、前記接触面は、該第1端面と該第2端面との間に伸長し、
前記第1端面および前記第2端面の少なくとも1つは、前記ピストンが往復運動するときに、滑走するように位置決め部材と係合する請求項5に記載のピストン装置。 - 前記トラックは、前記安定化部材の各反対面に位置している第1トラック部および第2トラック部を有しており、
前記第1トラック部は、少なくとも1つの前記カム表面から伸長するエッジ面を有し、また、前記第2トラック部は、エッジ面を有し、該エッジ面は、少なくとも1つの前記カム表面から伸長し、かつ前記第1トラック部の前記エッジ面に対向しており、
前記安定化部材は、第1接触面および第2接触面を有し、該第1接触面および該第2接触面は、前記第1トラック部および前記第2トラック部の各エッジ面と係合する請求項5または6に記載のピストン装置。 - 前記第1トラック部の前記エッジ面は、実質的に、前記第2トラック部の前記エッジ面に平行である請求項7に記載のピストン装置。
- 前記安定化部材は、前記ピストンの軸に平行な方向から見た場合、実質的にまっすぐである請求項5から8のいずれか1項に記載のピストン装置。
- 前記安定化部材は、前記ピストンと前記トラックとの間の相対的な動きの方向に平行な方向に、前記安定化部材の範囲にわたって次第に細くなる厚さを有している請求項5から9のいずれか1項に記載のピストン装置。
- 前記安定化部材の前記接触面と前記トラックの前記エッジ面との間の空隙の距離が、前記安定化部材の前方から後方に向かうにつれて減少するように配置され、
前記安定化部材の前方は、接近してくる前記トラックに対向している請求項10に記載のピストン装置。 - 前記エッジ面には、前記安定化部材の前記接触面が潤滑油の膜を介して前記トラックの前記エッジ面と接触するように潤滑油が差されている請求項5から11のいずれか1項に記載のピストン装置。
- 前記安定化部材の前記接触面は、前記トラックの前記エッジ面からオイルを受け取るように適合されているオイルピックアップを有している請求項5から12のいずれか1項に記載のピストン装置。
- 前記エッジ面は、潤滑油送達デバイスによって潤滑油が差され、
前記潤滑油送達デバイスは、潤滑油送達口を含む本体部を有し、前記潤滑油送達口を介して潤滑油が前記エッジ面に供給され、
前記潤滑油送達デバイスは、少なくとも1つのフォロワをさらに有しており、少なくとも1つの該フォロワは、前記トラックが前記シリンダに対して動いたとき、前記潤滑油送達デバイスが前記トラックの前記軌道に従って往復運動するように、前記潤滑油送達デバイスを前記トラックに連結し、これにより、前記エッジ面に対する潤滑油の供給が維持される請求項12または13に記載のピストン装置。 - 請求項1から14のいずれか1項に記載の少なくとも1つのピストン装置を備えている内燃エンジン。
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