JPH01240701A - Variable displacement-type reciprocating piston unit - Google Patents

Variable displacement-type reciprocating piston unit

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JPH01240701A
JPH01240701A JP6500988A JP6500988A JPH01240701A JP H01240701 A JPH01240701 A JP H01240701A JP 6500988 A JP6500988 A JP 6500988A JP 6500988 A JP6500988 A JP 6500988A JP H01240701 A JPH01240701 A JP H01240701A
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JP
Japan
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main shaft
piston
rotation
rotation center
center
Prior art date
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Application number
JP6500988A
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Japanese (ja)
Inventor
Takao Miyate
宮手 敬雄
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Nissan Shatai Co Ltd
Original Assignee
Nissan Shatai Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To restrain the fluctuation of a compression ratio so as to keep time for operating an intake and an exhaust valves in their optimum conditions by forming an Oldham's coupling with No.1 main shaft, No.2 main shaft, and an intermediate joint member between them. and connecting a piston to the intermediate joint member. CONSTITUTION:No.1 main shaft 12 with its rotation center fixed, and No.2 main shaft which is in close contact with one end surface of an intermediate joint member 6 and is provided with a guide groove 15 or a slider 8 on the contact surface in its radial direction, are provided. The transfer track of the rotation center is established by a bearing lever 22. A piston 3 is connected to the intermediate joint member 6. Thus, the fluctuation of a compression ratio can be restrained, and time for operating an intake and an exhaust valves can be kept in their optimum conditions.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、往復動内燃機関あるいは往復動コンプレッ
サとして用いられる可変容重型往復ピストン装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to a variable displacement heavy reciprocating piston device used as a reciprocating internal combustion engine or a reciprocating compressor.

従来の技術 往復ピストン装置の代表的なものとして往復動内燃機関
がある。これは、燃焼圧力によって往復運動するピスト
ンの直線運動をコネクティングロッドを介してクランク
シャフトに伝達し、該クランクシャフトの回転運動に変
換させる構成となっている。
A typical example of a conventional reciprocating piston device is a reciprocating internal combustion engine. This is configured so that the linear motion of a piston that reciprocates due to combustion pressure is transmitted to the crankshaft via a connecting rod and converted into rotational motion of the crankshaft.

また、往復ピストン装置は、コンプレッサとしても用い
られる。この場合には、逆にクランクシャフトの回転運
動がコネクティングロッドを介してピストンの往復直線
運動に変換され、流体の吸入、圧縮を行うことになる。
Reciprocating piston devices are also used as compressors. In this case, conversely, the rotational motion of the crankshaft is converted into reciprocating linear motion of the piston via the connecting rod, thereby suctioning and compressing the fluid.

そして、この種の往復動内燃機関等においては、吸気弁
、排気弁からなる動弁機構が、タイミングベルトやチェ
ーンを介してクランクシャフトにより駆動され、所定の
開閉時期に開閉されるようになっている。
In this type of reciprocating internal combustion engine, a valve mechanism consisting of an intake valve and an exhaust valve is driven by a crankshaft via a timing belt or chain, and is opened and closed at predetermined opening and closing timings. There is.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のようなピストンクランク機構を利
用した従来の往復ピストン装置にあっては、ピストンの
往復ストロークは、クランクシャフトにおけるクランク
ピンの偏心量のみで固定的に定まってしまい、この結果
、ピストン装置の容量つまり内燃機関としての排気量や
コンプレッサとしての吐出量は常に一定のものとなり、
変化させることができない。
Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional reciprocating piston device using the piston crank mechanism as described above, the reciprocating stroke of the piston is fixedly determined only by the amount of eccentricity of the crank pin in the crankshaft. As a result, the capacity of the piston device, that is, the displacement as an internal combustion engine and the discharge amount as a compressor, is always constant.
cannot be changed.

従って、例えばガソリン機関にあっては、低負荷運転時
に吸気通路中の絞弁を絞って出力調節を行う必要があり
、これに伴うボンピングロスによって燃費の悪化を来す
不具合がある。
Therefore, for example, in a gasoline engine, it is necessary to adjust the output by throttling a throttle valve in the intake passage during low-load operation, and there is a problem in that fuel consumption deteriorates due to the accompanying pumping loss.

また、コンプレッサとして用いる場合には、流体の流量
や圧力を調節するために、該コンプレッサをオン、オフ
制御したり、駆動回転数を可変制御したりする必要があ
った。
Furthermore, when used as a compressor, it was necessary to turn on and off the compressor and to variably control the driving rotation speed in order to adjust the flow rate and pressure of fluid.

そこで、この発明は、極めて簡単な構成でピストンの往
復ストロークひいては容量を可変制御できる可変容量型
往復ピストン装置を提供することを目的としている。そ
して、特にこの発明は、容量を増減変化させた際の圧縮
比の変動を抑制し、かつ同時に、吸気弁、排気弁の開閉
時期を容量変化に拘わらず常に最適時期に保ち得るよう
にすることを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a variable displacement reciprocating piston device that can variably control the reciprocating stroke of a piston and thus the displacement with an extremely simple configuration. In particular, this invention suppresses fluctuations in the compression ratio when the capacity is increased or decreased, and at the same time, it is possible to always maintain the opening and closing timing of the intake valve and exhaust valve at the optimum timing regardless of the change in capacity. It is an object.

課題を解決するための手段 この発明に係る可変容量型往復ピストン装置は、往復運
動するピストンにコネクティングロッドを介して連結さ
れるピン部を有し、かつ両端面に、スライダもしくはガ
イド溝が互いに直交する方向に沿って形成された中間節
部材と、上記中間節部材の一方の端面に密接し、かつそ
の接合面に径方向にガイド溝もしくはスライダが形成さ
れるとともに、その回転中心OIが固定された第1主軸
と、上記中間節部材の他方の面に密接し、かつその接合
面にガイド溝もしくはスライダが形成された第2主軸と
、この第2主軸を回転可能に軸支するとともに、その回
転中心O2が上記第1主軸の回転中心OIに対し接近離
間可能゛なように所定の軌跡に沿って移動可能に構成さ
れ、かつ両回転中心O1,02間の距離の減少に伴って
03.〇−を結ぶ線の傾きが増加するように、回転中心
O2の移動軌跡を設定してなる可動軸受部材と、上記第
1主軸にタイミングベルトもしくはチェーンを介して従
動する動弁機構と、上記タイミングベルトもしくはチェ
ーンの中間部の移動軌跡を規制する一対のガイド部材を
有し、該ガイド部材の位置が上記第2主軸の回転中心O
,の移動に伴って変化する弁開閉時期補正機構とを備え
て構成されている。
Means for Solving the Problems A variable displacement reciprocating piston device according to the present invention has a pin portion connected to a reciprocating piston via a connecting rod, and has sliders or guide grooves perpendicular to each other on both end surfaces. an intermediate node member formed along the direction of a first main shaft, which is in close contact with the other surface of the intermediate section member, and a second main shaft having a guide groove or a slider formed on the joint surface; The rotation center O2 is configured to be movable along a predetermined locus so that it can move toward and away from the rotation center OI of the first main shaft, and as the distance between the two rotation centers O1 and O2 decreases, 03. A movable bearing member whose movement locus of the center of rotation O2 is set so that the slope of the line connecting 〇- increases, a valve train driven by the first main shaft via a timing belt or chain, and the timing. It has a pair of guide members that regulate the movement locus of the intermediate portion of the belt or chain, and the position of the guide members is aligned with the rotation center O of the second main shaft.
, and a valve opening/closing timing correction mechanism that changes as the valves move.

作用 上記構成においては、第1主軸と第2主軸と両者間の中
間節部材とによって、いわゆるオルダム継手が構成され
ることになり、ピストンはその中間節である中間節部材
に連結される。
Operation In the above configuration, the first main shaft, the second main shaft, and the intermediate joint member between them constitute a so-called Oldham joint, and the piston is connected to the intermediate joint member, which is the intermediate joint.

従って、ピストンの往復ストロークは、第1主軸の回転
中心O1と第2主軸の回転中心Ox’との間の距離に略
等しいものとなる。つまり、可動軸受の移動により両回
転中心0+、Ot間の距離が大となれば容量は増大し、
その距離が逆に小となれば容量は減少する。
Therefore, the reciprocating stroke of the piston is approximately equal to the distance between the rotation center O1 of the first main shaft and the rotation center Ox' of the second main shaft. In other words, if the distance between the two rotation centers 0+ and Ot increases due to the movement of the movable bearing, the capacity will increase.
Conversely, if the distance becomes small, the capacity decreases.

一方、両回転中心0.02間の距離が最大となっている
ときには、0..0.を結ぶ線の傾きは小さく、ピスト
ン運動方向(つまりシリンダ軸心)に略沿っている。そ
して、容量減少時つまり0.。
On the other hand, when the distance between both rotation centers 0.02 is maximum, 0.02. .. 0. The line connecting the two has a small slope and is approximately along the piston movement direction (that is, the cylinder axis). Then, when the capacity decreases, that is, 0. .

01間の距離を小さくしたときには、0..0.を結ぶ
線の傾きは大となる。この結果、後者のときのピストン
上死点位置は前者のときの上死点位置よりも上方となる
。そのため、容量減少に伴う圧縮比の変動が小さくなる
When the distance between 0.01 and 0.01 is made small, 0. .. 0. The slope of the line connecting them will be large. As a result, the top dead center position of the piston in the latter case is higher than the top dead center position in the former case. Therefore, fluctuations in the compression ratio due to capacity reduction are reduced.

また、上記の第2主軸の回転中心O2の移動に伴って、
タイミングベルト、チェーンのガイド部材の位置が変化
する。これにより、タイミングベルトもしくはチェーン
の張り側長さと緩み側長さの一方が増大し、他方が減少
する。この結果、動弁機構における位相と第1主軸の位
相とが相対変化し、弁開閉時期が遅進する。すなわち、
上記のようにOl、Otを結ぶ線が傾くことによって生
じる動弁機構と現実のピストン位置との位相のズレを、
相殺することができる。
In addition, with the movement of the rotation center O2 of the second main shaft,
The position of the timing belt and chain guide members changes. As a result, one of the length on the tight side and the length on the slack side of the timing belt or chain increases, and the other decreases. As a result, the phase in the valve operating mechanism and the phase of the first main shaft change relative to each other, and the valve opening/closing timing is retarded. That is,
The phase shift between the valve mechanism and the actual piston position caused by the inclination of the line connecting Ol and Ot as described above is
Can be offset.

実施例 第1図は、この発明に係る可変容量型往復ピストン装置
の一実施例を分解状態で示した斜視図である。
Embodiment FIG. 1 is an exploded perspective view of an embodiment of a variable displacement reciprocating piston device according to the present invention.

図において、lは主軸ケースであり、この主軸ケースl
の上面にはシリンダブロック2が載置固定されている。
In the figure, l is the spindle case, and this spindle case l
A cylinder block 2 is mounted and fixed on the upper surface of the cylinder block.

上記シリンダブロック2は、その内部にシリンダ(図示
せず)を有し、ここにピストン3が摺動可能に嵌装され
ている。このピストン3は、ピストンピン4を介してコ
ネクティングロッド5の小端部に連結されている。尚、
上記シリンダブロック2の上部には、吸気弁41と排気
弁42(第2図参照)を備えた動弁機構が設けられてい
るが、第1図ではその詳細は省略しである。
The cylinder block 2 has a cylinder (not shown) therein, into which a piston 3 is slidably fitted. This piston 3 is connected to the small end of a connecting rod 5 via a piston pin 4. still,
A valve operating mechanism including an intake valve 41 and an exhaust valve 42 (see FIG. 2) is provided in the upper part of the cylinder block 2, but the details thereof are omitted in FIG. 1.

6は、いわゆるオルダム継手における中間節に相当する
中間節部材であり、この中間節部材6は短円筒状のピン
部7と、このピン部7の両端面に形成された第1.第2
スライダ8.9とから構成されている。上記ピン部7は
、コネクティングロッド5大端部に、キャップボルト1
1にて締結されたキャップ10を介して回転可能に保持
されている。上記第1スライダ8.第2スライダ9は、
断面矩形の棒状をなし、かつ互いに直交する方向に沿っ
て形成されている。
6 is an intermediate node member corresponding to the intermediate node in a so-called Oldham joint, and this intermediate node member 6 includes a short cylindrical pin portion 7 and a first . Second
It consists of a slider 8.9. The pin portion 7 is attached to the large end of the connecting rod 5 with a cap bolt 1.
It is rotatably held via a cap 10 fastened at 1. Said first slider 8. The second slider 9 is
They are rod-shaped with a rectangular cross section and are formed along directions perpendicular to each other.

次に、I2はオルダム継手の一方の節に相当する第1主
軸を示している。この第1主軸12は、上記ピン部7の
端面に密接する円盤部13と、この円盤部13の背面に
突出形成された軸部14とからなり、かつ上記円盤部1
3の表面に、径方向に沿ったガイド溝15が凹設されて
いる。このガイド溝15は、上記中間節部材6の第1ス
ライダ8と嵌合し、両者の相対運動の方向を一方向に規
制している。そして、上記軸部14は、主軸ケース1に
ボルト17にて固定された固定軸受16によって、回転
可能に軸支されるようになっている。
Next, I2 indicates the first main axis corresponding to one node of the Oldham joint. This first main shaft 12 is composed of a disk portion 13 that is in close contact with the end surface of the pin portion 7, and a shaft portion 14 that is formed protrudingly from the back surface of the disk portion 13.
A guide groove 15 along the radial direction is recessed in the surface of 3. This guide groove 15 fits into the first slider 8 of the intermediate section member 6, and restricts the direction of relative movement between the two in one direction. The shaft portion 14 is rotatably supported by a fixed bearing 16 fixed to the main shaft case 1 with a bolt 17.

またI8は、オルダム継手の他方の節に相当する第2主
軸を示している。この第2主軸18は、第1主軸12と
同様に、ピン部7の他方の端面に密接する円盤部19と
、その背面に形成された軸部20とからなり、かつ円盤
部19表面には径方向に沿ってガイド溝21が凹設され
ている。上記ガイド溝21ば、中間節部材6の第2スラ
イダ9に嵌合し、やはり両者の相対運動の方向を一方向
に規制している。そして、上記第2主軸18の軸部20
は、可動軸受部材である軸受レバー22の軸受部23に
回転可動に軸支されている。この軸受レバー22は、一
端の支点部24が主軸ケースlの支持軸25に回動可能
に支持されているもので、他端の操作部に長孔状の係合
孔26が形成されている。すなわち、上記軸受部23が
円弧状の軌跡を描いて移動するようになっており、これ
に対応して主軸ケースlに円弧状の開口部27が設けら
れている。なお、軸受レバー22を最も下方に押し下げ
たときに第2主軸18の回転中心O2が第1主軸12の
回転中心OIの略直下に位置し、ここから軸受レバー2
2を上方へ回動すると両回転中心01.Otが接近する
構成となっている。
Further, I8 indicates a second main shaft corresponding to the other node of the Oldham joint. The second main shaft 18, like the first main shaft 12, is composed of a disc part 19 that is in close contact with the other end surface of the pin part 7, and a shaft part 20 formed on the back surface of the disc part 19, and the surface of the disc part 19 is A guide groove 21 is recessed along the radial direction. The guide groove 21 fits into the second slider 9 of the intermediate node member 6, and also restricts the direction of relative movement between the two in one direction. Then, the shaft portion 20 of the second main shaft 18
is rotatably supported by a bearing portion 23 of a bearing lever 22, which is a movable bearing member. This bearing lever 22 has a fulcrum part 24 at one end rotatably supported by a support shaft 25 of the main shaft case l, and an elongated engagement hole 26 is formed in the operating part at the other end. . That is, the bearing portion 23 is configured to move in an arcuate trajectory, and an arcuate opening 27 is provided in the spindle case l in accordance with this movement. Note that when the bearing lever 22 is pushed down to the lowest position, the rotation center O2 of the second main shaft 18 is located approximately directly below the rotation center OI of the first main shaft 12, and the bearing lever 2
When rotating 2 upward, both rotation centers 01. The configuration is such that Ot approaches.

また上記軸受レバー22を駆動する駆動機構として、こ
の実施例では複動型油圧シリンダ28が用いられている
。上記油圧シリンダ28は、主軸ケース1のフランジ部
29に取り付けられるシリンダケース30と、該シリン
ダケース30内に嵌合して上下に油圧室を隔成するピス
トン31と、このピストン31に一端が固定されるとと
もに他端が軸受レバー22の係合孔26に連結されたロ
ッド32とから構成されている。また33は、上記複動
型油圧シリンダ28の上下油圧室に対する油圧供給を制
御するスプール弁であり、このスプール弁33は、油圧
シリンダ28のシリンダケース30に直接装着されたバ
ルブケース34と、弁体35とから構成されている。そ
して、上記弁体35の下端に、コントロールレバー36
の先端が連繋しており、該コントロールレバー36を揺
動操作することによってスプール弁33の切り換えが行
われる構成となっている。なお、上記コントロールレバ
ー36を支点支持した支持プレート37は、上記主軸ケ
ース1に固定されている。
Further, as a drive mechanism for driving the bearing lever 22, a double-acting hydraulic cylinder 28 is used in this embodiment. The hydraulic cylinder 28 includes a cylinder case 30 attached to the flange portion 29 of the main shaft case 1, a piston 31 that fits into the cylinder case 30 and separates hydraulic chambers from above and below, and one end fixed to the piston 31. and a rod 32 whose other end is connected to the engagement hole 26 of the bearing lever 22. Further, 33 is a spool valve that controls hydraulic pressure supply to the upper and lower hydraulic chambers of the double-acting hydraulic cylinder 28. It is composed of a body 35. A control lever 36 is attached to the lower end of the valve body 35.
The tips of the spool valves 33 are connected to each other, and the spool valve 33 is switched by swinging the control lever 36. Note that a support plate 37 supporting the control lever 36 as a fulcrum is fixed to the main shaft case 1.

次に、第2図、第3図に基づいて動弁機構の構成につい
て説明する。
Next, the configuration of the valve mechanism will be explained based on FIGS. 2 and 3.

第2図に示すように、この実施例の動弁機構は、1本の
カムシャフト43を有し、ロッカアーム44.45を介
して吸気弁4!、排気弁42を開閉駆動するようになっ
ている。そして、上記カムシャフト43は、第3図に示
すように、一端にタイミングプーリ46が固着されてお
り、第1主軸12端部に固定したタイミングプーリ47
との間にタイミングベルト48が巻き掛けられていて、
これにより第1主軸12に従動している。尚、このオル
ダム継手を応用した往復ピストン装置では、ピストン3
の2往復で第1主軸12が一回転するので、4サイクル
内燃機関として構成する場合には、両タイミングプーリ
46,47の歯数は等しいものとなる。
As shown in FIG. 2, the valve mechanism of this embodiment has one camshaft 43, and the intake valve 4! , to open and close the exhaust valve 42. As shown in FIG. 3, the camshaft 43 has a timing pulley 46 fixed to one end, and a timing pulley 47 fixed to the end of the first main shaft 12.
A timing belt 48 is wound between the
As a result, it is driven by the first main shaft 12. In addition, in a reciprocating piston device applying this Oldham coupling, the piston 3
Since the first main shaft 12 makes one revolution in two reciprocating cycles, the number of teeth of both timing pulleys 46 and 47 will be equal when configured as a four-cycle internal combustion engine.

また、この動弁機構は、両タイミングプーリ46.47
の位相を変化させるための弁開閉時期補正機構を備えて
いる。第3図において、51,52はガイド部材として
の回転自在なガイドプーリ、53.54はそれぞれ上記
のガイドプーリ51゜52が先端部に回転自在に装着さ
れるとともに、それぞれカムシャフト43.第1主軸1
2を中心として揺動可能に構成された揺動レバー、55
は両ガイドプーリ51,52の回転軸56.57を互い
に連結したリンク部材である。すなわち、両ガイドプー
リ51.52は、それぞれタイミングベルト48の中間
部背面に外側から圧接して適宜  ゛な張力を付与する
と同時に、タイミングベルト48中間部の移動軌跡を規
制する機能を有しており、かつリンク部材55の連係に
より、一方が内側に移動すると他方が外側に移動する関
係にある。また、例えば、タイミングベルト48のガイ
ドプーリ51側部分が略直線状態にあるときは、他方の
ガイドプーリ52側部分では、該ガイドプーリ52がか
なり内側に位置し、タイミングベルト48が比較的大き
く折曲された状態となっている。
In addition, this valve mechanism has both timing pulleys 46 and 47.
Equipped with a valve opening/closing timing correction mechanism to change the phase of the valve. In FIG. 3, reference numerals 51 and 52 refer to rotatable guide pulleys as guide members, 53 and 54 refer to guide pulleys 51 and 52 rotatably attached to the tips thereof, and camshafts 43 and 54, respectively. 1st spindle 1
a swinging lever configured to be swingable around 2; 55;
is a link member that connects the rotating shafts 56 and 57 of both guide pulleys 51 and 52 to each other. That is, both guide pulleys 51 and 52 have the function of applying pressure to the back surface of the intermediate portion of the timing belt 48 from the outside to apply an appropriate tension, and at the same time, regulating the movement locus of the intermediate portion of the timing belt 48. , and due to the link members 55, when one moves inward, the other moves outward. Further, for example, when the guide pulley 51 side portion of the timing belt 48 is in a substantially straight line state, the other guide pulley 52 side portion is located considerably inside, and the timing belt 48 is folded relatively largely. It is in a bent state.

そして、上記リンク部材55は、その中心部が更にリン
ク部材58を介して略し字状のレバー59の一端59a
に連係している。上記レバー59は、固定された軸60
を中心として回動可能に支持されたもので、他端59b
に、図示せぬリンク機構等を介して軸受レバー22の動
作が伝達される構成となっている。すなわち、軸受レバ
ー22が回動すれば、その移動量に応じて上記レバー5
9が回動し、最終的にはガイドプーリ51,52が左右
に移動するのである。
The center portion of the link member 55 further extends through the link member 58 to one end 59a of the abbreviated lever 59.
It is linked to. The lever 59 has a fixed shaft 60
It is rotatably supported around the other end 59b.
Furthermore, the movement of the bearing lever 22 is transmitted via a link mechanism (not shown) or the like. That is, when the bearing lever 22 rotates, the lever 5 moves according to the amount of movement.
9 rotates, and eventually the guide pulleys 51 and 52 move left and right.

さて上記構成においては、前述したように第1主軸12
と第2主軸18と中間節部材6とによって、いわゆるオ
ルダム継手が構成されることになり、このオルダム継手
の中間節に相当する中間節部材6にコネクティングロッ
ド5大端部が連係している。
Now, in the above configuration, as described above, the first main shaft 12
The second main shaft 18 and the intermediate joint member 6 constitute a so-called Oldham joint, and the large end portion of the connecting rod 5 is linked to the intermediate joint member 6 corresponding to the intermediate joint of the Oldham joint.

第4図に示すように、第1主軸I2の回転中心を01%
第2主軸!8の回転中心をO7、中間節部材6(ピンg
57)の回転中心をO8とすれば、良く知られているよ
うに、第1主軸12と第2主軸!8と中間節部材6の王
者が全く同位相で回転するとともに、中間節部材6の回
転中心O1は、線分OIOtを直径とする円R上を公転
する。
As shown in Figure 4, the rotation center of the first spindle I2 is set at 01%.
Second main axis! 8's rotation center is O7, and the intermediate joint member 6 (pin g
If the center of rotation of 57) is O8, then as is well known, the first main shaft 12 and the second main shaft! 8 and the intermediate node member 6 rotate in exactly the same phase, and the rotation center O1 of the intermediate node member 6 revolves on a circle R having a diameter of the line segment OIOt.

従って、例えばコンプレッサとして第1主軸12もしく
は第2主軸18を外部から回転駆動すれば、この回転中
心03の公転に伴ってピストン3が往復直線運動するこ
とになる。また、逆に内燃機関としてピストン3が往復
直線運動すれば、第1主軸12や第2主軸!8がビン部
7の公転に伴って回転運動することになる。
Therefore, for example, if the first main shaft 12 or the second main shaft 18 is rotationally driven from the outside as a compressor, the piston 3 will reciprocate linearly as the rotation center 03 revolves. Conversely, if the piston 3 moves linearly in a reciprocating manner in an internal combustion engine, the first main shaft 12 and the second main shaft! 8 rotates as the bottle portion 7 revolves.

そして、上記ピストン3の往復直線運動の際の往復スト
ロークSは、第4図に明らかなように、円Rの直径つま
り第1.第2主軸12,18の回転中心Ot、Ox間の
距離りと略等しいものとなる。
As is clear from FIG. 4, the reciprocating stroke S during the reciprocating linear movement of the piston 3 is the diameter of the circle R, that is, the first . The distance is approximately equal to the distance between the rotation centers Ot and Ox of the second main shafts 12 and 18.

従って、軸受レバー22を第1図の上方に回動させてO
l、Ox間の距離りを小とすれば、往復ストロークSは
短くなり、また逆に軸受レバー22を下方に回動させて
01.Ox間の距離りを大とすれば、往復ストロークS
は長くなる。これにより、ピストン装置の容量つまり内
燃機関としての排気量やコンプレッサとしての吐出量が
変化することになる。
Therefore, by rotating the bearing lever 22 upward in FIG.
If the distance between l and Ox is made small, the reciprocating stroke S will be shortened, and conversely, by rotating the bearing lever 22 downward, the reciprocating stroke S will be shortened. If the distance between Ox is large, the reciprocating stroke S
becomes longer. This changes the capacity of the piston device, that is, the displacement amount as an internal combustion engine and the discharge amount as a compressor.

第1図に示した実施例では、軸受レバー22の移動はス
プール弁33および油圧シリンダ28を用いた油圧制御
機構によって行われる。すなわち、スプール弁33中央
の供給ボート38に図示せぬ油圧ポンプから所定の油圧
が導かれており、コントロールレバー36の操作により
スプール弁33を切り換えて複動型油圧シリンダ28を
上方もしくは下方に動作させることによって、容量の可
変制御がなされるのである。そして、この容量の可変制
御はピストン装置の運転を停止することなく任意のタイ
ミングで行うことができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, movement of the bearing lever 22 is effected by a hydraulic control mechanism using a spool valve 33 and a hydraulic cylinder 28. That is, a predetermined hydraulic pressure is introduced from a hydraulic pump (not shown) to the supply boat 38 in the center of the spool valve 33, and the spool valve 33 is switched by operating the control lever 36 to move the double-acting hydraulic cylinder 28 upward or downward. By doing so, variable control of the capacity is achieved. This variable control of the capacity can be performed at any timing without stopping the operation of the piston device.

ところで、第4図において、仮に両回転中心Q+、Ot
がシリンダ軸心M、上に位置するものと仮定すれば、円
Rの中心は常に上記シリンダ軸心M、上にあるので、ピ
ストン3の上死点位置はピン部7の回転中心03が点O
1上に合致したときのピストン3位置となる。つまり、
ピストン3上死点位置が固定的に与えられることになる
が、このことは、装置全体の容量が変化しても上死点で
の残容量が変化しないことを意味し、圧縮比の変動を来
してしまう。そこで、この発明では、同時に上死点位置
を変化させて、圧縮比の変動を抑制している。これを、
第5図の説明図を参照して更に説明する。
By the way, in FIG. 4, if both rotation centers Q+, Ot
Assuming that is located above the cylinder axis M, the center of the circle R is always above the cylinder axis M, so the top dead center position of the piston 3 is at the rotation center 03 of the pin part 7. O
The piston will be in position 3 when it matches 1. In other words,
The top dead center position of the piston 3 will be fixed, which means that even if the overall capacity of the device changes, the remaining capacity at top dead center will not change, and fluctuations in the compression ratio will not be affected. It's coming. Therefore, in this invention, the top dead center position is changed at the same time to suppress fluctuations in the compression ratio. this,
This will be further explained with reference to the explanatory diagram of FIG.

先ず、軸受レバー22が最も下方に押し下げられている
ときの各回転中心を0..01とし、そのときの公転内
をR8、該公転内R,の中心を04とする。この状態で
は、ピストン3の往復ストロークSは最大ストロークS
Iとなり、これは円R1の直径に略等しい。なお、この
実施例では所謂オフセット量がOであるので、最大スト
ロークSIと円R,の直径とは全く等しい。
First, each rotation center when the bearing lever 22 is pushed down to the lowest position is set to 0. .. 01, the inside of the revolution at that time is R8, and the center of the inside of the revolution R is 04. In this state, the reciprocating stroke S of the piston 3 is the maximum stroke S
I, which is approximately equal to the diameter of circle R1. In this embodiment, since the so-called offset amount is O, the maximum stroke SI and the diameter of the circle R are completely equal.

上記の最大ストロークS+の場合に、ピストン3の上死
点位置は、ビン部7中心03がシリンダ軸心M1上の点
T、つまり点O1に来たときに規定され、かつ下死点位
置は、点O2が線M、上の点B、つまり点O1に来たと
きに規定される。図には・この上死点、下死点における
ピストンピン4の中心をP、、P、として示しである。
In the case of the above maximum stroke S+, the top dead center position of the piston 3 is defined when the center 03 of the bottle part 7 comes to the point T on the cylinder axis M1, that is, the point O1, and the bottom dead center position is defined as , is defined when point O2 reaches point B on line M, that is, point O1. In the figure, the centers of the piston pin 4 at the top dead center and bottom dead center are shown as P, , P.

一方、軸受レバー22を上方へ回動操作すると、第2主
軸18の回転中心0.は円弧状の軌跡Aに沿って移動す
る。図には、ある回動位置での回転中心をOt−とじて
示しであるが、このときの公転内Rtは、点0.と点0
.′とを結んだ線分を直径とする円として描かれるので
、図で明らかなように、当初の公転内R,よりも図上方
へはみ出た形となる。そして、この場合のピストン3の
上死点位置は、ビン部7中心O1が点T、に来たときに
規定され、かつ下死点位置は、点O5が点B、に来たと
きに規定される。また、ピストン3の往復ストロークS
、は、公転内R2の直径に略等しい値となる。なお上死
点位置におけるピストンピン4中心をP、−として示し
である。
On the other hand, when the bearing lever 22 is rotated upward, the rotation center of the second main shaft 18 is 0. moves along an arcuate trajectory A. In the figure, the center of rotation at a certain rotational position is shown as Ot-, but Rt within the revolution at this time is the point 0. and point 0
.. Since it is drawn as a circle whose diameter is the line segment connecting R, as is clear from the figure, it protrudes upward in the figure from the original revolution R. In this case, the top dead center position of the piston 3 is defined when the center O1 of the bottle portion 7 comes to point T, and the bottom dead center position is defined when the point O5 comes to point B. be done. Also, the reciprocating stroke S of the piston 3
, has a value approximately equal to the diameter of R2 within the revolution. Note that the center of the piston pin 4 at the top dead center position is shown as P, -.

従って、上死点を規定する点T、と点Tdの位置関係か
ら明らかなように、往復ストロークを、  S!、:し
たときのピストン3上死点位置は、往復ストロークがS
lであるときの上死点位置よりも上方に移動することに
なる。つまり、それだけ上死点での残容量が減少する。
Therefore, as is clear from the positional relationship between the point T that defines the top dead center and the point Td, the reciprocating stroke is S! , :The top dead center position of the piston 3 when the reciprocating stroke is S
It will move above the top dead center position when it is l. In other words, the remaining capacity at top dead center decreases accordingly.

換言すれば、全容量の減少に伴う圧縮比の低下が抑制さ
れる。
In other words, a decrease in compression ratio due to a decrease in total capacity is suppressed.

上記の上死点位置の移動量αは、点T、、Ttのシリン
ダ軸心M1方向に沿った距離に近似管るので、点0+、
Ot−を結ぶ線M、と線M、とのなす角をφとして、 α=S(1−cosφ)/2 として求めることができる。
The above movement amount α of the top dead center position is approximated by the distance of the points T, , Tt along the cylinder axis M1 direction, so the points 0+,
It can be determined as α=S(1-cosφ)/2, where the angle formed by the line M connecting Ot- and the line M is φ.

要するに、往復ストロークS(つまり公転内Rの直径)
が小さくなるに従って角φが大となるように回転中心O
2の移動軌跡Aを設定すれば、容量が小さくなる捏上死
点が上方に移動することになり、圧縮比の変動を小さな
範囲に抑制できるのである。
In short, the reciprocating stroke S (that is, the diameter of the revolution inside R)
The center of rotation O becomes larger as the angle φ becomes smaller.
By setting the movement trajectory A of No. 2, the top dead center, where the capacity becomes smaller, moves upward, making it possible to suppress fluctuations in the compression ratio within a small range.

尚、理想的な移動軌跡Aは、シリンダ上部の形状や圧縮
比をどの程度に設定するか等によって異なるものとなる
。従って、上記実施例では、円弧状の軌跡としであるが
、これに限定されないことは言うまでもない。
Note that the ideal movement trajectory A varies depending on the shape of the upper part of the cylinder, the compression ratio, etc. Therefore, in the above embodiment, the locus is arcuate, but it goes without saying that the locus is not limited to this.

一方、上記のように上死点の位置が変化すると、そのま
までは動弁機構の位相がずれることになる。
On the other hand, if the position of the top dead center changes as described above, the phase of the valve mechanism will shift.

すなわち、第2主軸18の回転中心が0ffi″に位置
する場合の実際の上死点は、上述したように、ビン部7
中心Osが点T、に来たときであるが、動弁機構を第1
主軸12と同位相で駆動したとすると、ピン部7中心0
3が点Tsに来たときに第1主軸12のガイド溝15が
線分0,O1に直交した状態となるので、動弁機構にお
ける位相ではこの点T3位置が上死点位置となる。従っ
て、ピン部7等が第5図で時計回り方向に回転するもの
とすれば、角θだけ弁開閉時期が早まってしまうことに
なる。
That is, when the rotation center of the second main shaft 18 is located at 0ffi'', the actual top dead center is located at the bottle portion 7, as described above.
When the center Os comes to point T, the valve mechanism is
If it is driven in the same phase as the main shaft 12, the center of the pin part 7 is 0.
3 reaches the point Ts, the guide groove 15 of the first main shaft 12 is in a state perpendicular to the line segments 0 and O1, so this point T3 position becomes the top dead center position in terms of the phase in the valve mechanism. Therefore, if the pin portion 7 and the like rotate clockwise in FIG. 5, the valve opening/closing timing will be advanced by an angle θ.

これに対し、上記構成の動弁機構においては、そのタイ
ミングベルト48に対し設けられた弁開閉時期補正機構
によって、上述した位相のずれが相殺される。
On the other hand, in the valve operating mechanism configured as described above, the above-described phase shift is offset by the valve opening/closing timing correction mechanism provided for the timing belt 48.

第6図は、この位相の補正を説明するための説明図であ
って、図中破線が、ピストン3の往復ストロークSが最
大ストロークSlの場合、つまり第5図において第2主
軸18の中心が点O1に位置する場合のタイミングベル
ト48等の状態を示す。また実線が、往復ストロークS
が小さくなった場合、つまり第5図において第2主軸1
8の中心が点0!−に位置する場合のタイミングベルト
48等の状態を示す。尚、両タイミングプーリ46.4
7は、例えば第5図と同様に時計回り方向へ回転するも
のとする。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining this phase correction, and the broken line in the diagram indicates when the reciprocating stroke S of the piston 3 is the maximum stroke Sl, that is, in FIG. 5, the center of the second main shaft 18 is The state of the timing belt 48 and the like when located at point O1 is shown. Also, the solid line is the reciprocating stroke S
becomes smaller, that is, in Fig. 5, the second principal axis 1
The center of 8 is point 0! - shows the state of the timing belt 48 etc. when located at -. In addition, both timing pulleys 46.4
7 is assumed to rotate in the clockwise direction, for example, as in FIG.

すなわち、上記の回転方向では、ガイドプーリ51側が
ベルトの張り側、ガイドプーリ58側がベルトの緩み側
となるが、破線で示した最大ストロークSlの状態では
、ガイドプーリ51が内側に押し込まれた位置にあり、
張り側のベルト基が大きく、これに比して緩み側のベル
ト基は小さい。
That is, in the above rotation direction, the guide pulley 51 side is the belt tension side and the guide pulley 58 side is the belt slack side, but in the state of the maximum stroke Sl shown by the broken line, the guide pulley 51 is pushed inward. Located in
The belt base on the tight side is large, and the belt base on the loose side is small in comparison.

この状態から、往復ストロークSの減少に伴い両ガイド
プーリ51,52が実線に示した位置に移動すると、つ
まり張り側のガイドプーリ51が外側に、緩み側のガイ
ドプーリ52が内側にそれぞれ移動してくると、張り側
のベルト基が減少し、緩み側のベルト基が増大する。
From this state, as the reciprocating stroke S decreases, both guide pulleys 51 and 52 move to the positions shown by the solid lines, that is, the tight guide pulley 51 moves outward and the loose guide pulley 52 moves inward. As the tension increases, the number of belt bases on the tight side decreases and the number of belt bases on the loose side increases.

従って、このベルト基の変化に伴って、従動側プーリで
あるカムシャフト43側のタイミングプーリ46は、駆
動側のタイミングプーリ47に対し反時計回り方向に回
動することになり、図示するように角θ1だけ位相が遅
れる。そこで、前述した上死点位置変化に伴う位相の進
みθと、この位相の遅れθ、とが略等しくなるように各
部を設定すれば、前述した上死点位置変化に伴う位相の
変化θの影響を相殺でき、弁開閉時期の狂いを防止でき
るのである。
Therefore, as the belt base changes, the driven pulley, the timing pulley 46 on the camshaft 43 side, rotates counterclockwise relative to the driving side timing pulley 47, as shown in the figure. The phase is delayed by an angle θ1. Therefore, if each part is set so that the phase advance θ due to the change in the top dead center position described above and this phase lag θ are approximately equal, then the phase change θ due to the change in the top dead center position described above can be reduced. This can offset the effects and prevent deviations in valve opening/closing timing.

尚、上記の弁開閉時期の補正量θ、は、ガイドプーリ5
1,52の位置を連続的に変化させることで、ビストン
ストロークSの変化と同様に連続的に変化させることが
できる。
Note that the above correction amount θ for the valve opening/closing timing is based on the guide pulley 5.
By continuously changing the positions of 1 and 52, the piston stroke S can be changed continuously in the same manner as the piston stroke S.

そのため、ビストンストロークSをどのように変化させ
ても、これに応じて常に最適な弁開閉時期を確保できる
。また、カムシャフト43の位相によって点火時期を制
御する場合には、その点火時期も常に最適状態に維持で
きる。
Therefore, no matter how the piston stroke S is changed, the optimum valve opening/closing timing can always be ensured accordingly. Further, when the ignition timing is controlled by the phase of the camshaft 43, the ignition timing can always be maintained in an optimal state.

尚、上記実施例では中間節部材6側に第1.第2スライ
ダ8.9を突設し、第1主軸12.第2主軸18側にガ
イド溝15.21を凹設しであるが、この関係は適宜に
変更することができる。つまり、中間節部材6と第1.
第2主軸12.18との運動方向がそれぞれ一方向に規
制できれば良い。
In the above embodiment, the first section is provided on the intermediate section member 6 side. A second slider 8.9 is provided protrudingly from the first main shaft 12.9. Although the guide grooves 15 and 21 are recessed on the second main shaft 18 side, this relationship can be changed as appropriate. In other words, the intermediate section member 6 and the first section member 6.
It is only necessary that the movement directions with respect to the second main shafts 12 and 18 can be restricted to one direction.

また、上記実施例では単気筒のピストン装置の実施例を
説明したが、これを複数気筒連結して用いることができ
るのは勿論である。
Further, in the above embodiment, an embodiment of a single cylinder piston device has been described, but it goes without saying that this can be used by connecting a plurality of cylinders.

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る可変容量
型往復ピストン装置によれば、運転を継続したままピス
トンの往復ストロークを変化させることができ、その容
量を任意のタイミングで可変制御することができる。
Effects of the Invention As is clear from the above explanation, according to the variable displacement reciprocating piston device according to the present invention, the reciprocating stroke of the piston can be changed while the operation continues, and the displacement can be changed at any timing. can be controlled.

そして、ピストン往復ストロークが減少すると、これと
同時にピストン上死点位置が上、方に変化するため、容
量変化に伴う圧縮比の変動を抑制することかで°きる。
When the reciprocating stroke of the piston decreases, the top dead center position of the piston changes upward at the same time, so it is possible to suppress fluctuations in the compression ratio due to changes in displacement.

また同時に、このピストン上死点位置の変化に伴う位相
のずれを相殺する形で動弁機構の位相を補正することが
でき、吸気弁、排気弁の弁開閉時期を常に適正時期に保
つことができる・
At the same time, the phase of the valve mechanism can be corrected to offset the phase shift caused by the change in the piston top dead center position, and the opening and closing timing of the intake and exhaust valves can always be kept at the appropriate timing. can·

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明に係る可変容量型往復ピストン装置の
一実施例を示す分解斜視図、第2図はその動弁機構の断
面図、第3図は動弁機構および弁開閉時期補正機構の分
解斜視図、第4図は上記ピストン装置の作動原理を説明
するための説明図、第5図は更に詳細に作動原理を説明
するための説明図、第6図は弁開閉時期補正機構の作動
原理を説明するための説明図である、。 3・・・ピストン、5・・・コネクティングロッド、6
・・・中間節部材、7・・・ピン部、8・・・第1スラ
イダ、9・・・第2スライダ、12・・・第1主軸、1
5・・・ガイド溝、I6・・・固定軸受、18・・・第
2主軸、21・・・ガイド溝、22・・−軸受レバー、
43・・・カムシャフト、46.47・・・タイミング
プーリ、48・・・タイミングベルト、51.52・・
・ガイドプーリ。 43・・・カムシャフト 第4図
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a variable displacement reciprocating piston device according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of its valve mechanism, and FIG. 3 is a diagram of the valve mechanism and valve timing correction mechanism. An exploded perspective view, FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operating principle of the piston device, FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operating principle in more detail, and FIG. 6 is an illustration of the operation of the valve timing correction mechanism. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the principle. 3...Piston, 5...Connecting rod, 6
... intermediate node member, 7 ... pin part, 8 ... first slider, 9 ... second slider, 12 ... first main shaft, 1
5... Guide groove, I6... Fixed bearing, 18... Second main shaft, 21... Guide groove, 22...-Bearing lever,
43...Camshaft, 46.47...Timing pulley, 48...Timing belt, 51.52...
・Guide pulley. 43...Camshaft Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)往復運動するピストンにコネクティングロッドを
介して連結されるピン部を有し、かつ両端面に、スライ
ダもしくはガイド溝が互いに直交する方向に沿って形成
された中間節部材と、上記中間節部材の一方の端面に密
接し、かつその接合面に径方向にガイド溝もしくはスラ
イダが形成されるとともに、その回転中心O_1が固定
された第1主軸と、上記中間節部材の他方の面に密接し
、かつその接合面にガイド溝もしくはスライダが形成さ
れた第2主軸と、この第2主軸を回転可能に軸支すると
ともに、その回転中心O_2が上記第1主軸の回転中心
O_1に対し接近離間可能なように所定の軌跡に沿って
移動可能に構成され、かつ両回転中心O_1、O_2間
の距離の減少に伴ってO_1、O_2を結ぶ線の傾きが
増加するように、回転中心O_2の移動軌跡を設定して
なる可動軸受部材と、上記第1主軸にタイミングベルト
もしくはチェーンを介して従動する動弁機構と、上記タ
イミングベルトもしくはチェーンの中間部の移動軌跡を
規制する一対のガイド部材を有し、該ガイド部材の位置
が上記第2主軸の回転中心O_2の移動に伴って変化す
る弁開閉時期補正機構とを備えてなる可変容量型往復ピ
ストン装置。
(1) An intermediate node member having a pin portion connected to a reciprocating piston via a connecting rod, and having sliders or guide grooves formed on both end faces along directions orthogonal to each other; A first main shaft that is in close contact with one end surface of the member, a guide groove or a slider is formed in the radial direction on the joint surface thereof, and whose rotation center O_1 is fixed, and a first main shaft that is in close contact with the other surface of the intermediate joint member. and a second main shaft having a guide groove or a slider formed on its joint surface, and the second main shaft is rotatably supported, and its rotation center O_2 approaches and moves away from the rotation center O_1 of the first main shaft. The center of rotation O_2 is configured to be movable along a predetermined trajectory as possible, and the center of rotation O_2 is moved so that the slope of the line connecting O_1 and O_2 increases as the distance between the two centers of rotation O_1 and O_2 decreases. A movable bearing member having a set locus, a valve mechanism driven by the first main shaft via a timing belt or chain, and a pair of guide members regulating the movement locus of an intermediate portion of the timing belt or chain. and a valve opening/closing timing correction mechanism in which the position of the guide member changes with movement of the rotation center O_2 of the second main shaft.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993003265A1 (en) * 1991-08-02 1993-02-18 Yonehara Giken Co., Ltd. Oldham drive engine

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WO1993003265A1 (en) * 1991-08-02 1993-02-18 Yonehara Giken Co., Ltd. Oldham drive engine
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