JPH01500681A - 駆動軸の周囲に平行に配置した複数のシリンダーを有するピストンエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 駆動軸の周囲に平行に配置した複数のシリンダーを有するピストンエンジン 本発明は駆動軸の周囲に平行に配置した複数のシリンダーを有するピストンエン ジンに間する。

タンプリング・ディスクと呼ばれる円盤を有するエンジン（及びポンプ）が知ら れている。このタイプのエンジンでは各シリンダーの縦軸の方向が駆動軸と実質 的に平行であり、各シリンダーのピストンロッドの自由端が軸に取り付けた円盤 の表面部に接触している。その表面部は前記軸とある角度をなしているのでピス トンロッドの往復運動は円盤の回転運動に変換され、その逆にも変換される。

このようなエンジンでは、普通のピストンエンジンにおける複数のクランクと場 合によっては複数の軸受を有するクランク軸が、全てのピストンロッドに対する ただ一つのクランクの役割を果たすタンプリング・ディスクで置換されている。

その結果力の配分がより好適になると考えられ、また、このようなエンジンの前 記の構成によフてスペースの利用効率を高めることができる。

軸と正しい角度をなして設置する前記タンプリング・ディスクの製造は簡単では ない、また、この円盤の作用は、ピストンのストローク長及びピストンの速度に 間して、各工程においてクランク軸式エンジンの作動に完全に対応しなければな らない。

本発明の目的は、上述のタイプのエンジンであって、各工程におけるピストンの 運動がその工程で望まれる作用に完全に適合するエンジンを提供することである 。

この目的を達成する本発明のエンジンは、円盤を軸と直角に配置して円盤のシリ ンダー側の表面に波形起伏のある表面部を設けて該表面部に各ピストンロッドの 先端が接触するようにしたこと、および、前記起伏のある表面部の形状を、各工 程におけるピストンのストローク長及びピストン速度が各工程で果たされるべき 作用に適合するようにしたことを特徴とする。

このエンジンにおいて、シリンダーヘッドから各ピストンの仕事工程の終点とな る折り返し点までの距離を吸気工程の終点となる点までの距離より長くすること ができる。そのようにすると、前者の点の近傍でシリンダー壁に追加の排気ボー トを設けることが可能になり、それによって燃焼ガスの排出を促進できる。

前記波形起伏のある表面部は、例えば金属板を所望の形状にプレス成形すること によって別体の部品として製造することが可能で、それを、必要ならば充填材を 介在させて、表面が平面の円盤に固定する。

また、各駆動ロッドの自由端をビン継手でガイドアームに接続し、そのガイドア ームの一端をエンジンの不動部にビン継手で取り付けてもよい。各ガイドアーム には前記円盤の波形起伏表面部に接触する圧接子を設けることができ、その際、 ガイドアームの固定ビン継手から駆動ロッド結合点までの距離を圧接子までの距 離より長くすることができる。爆発工程中ガイドアームは円盤の起伏部への力の 伝達に好適な角度をなし、また、上記のごとく形成したレバーの二つのアームの 長さの違いのため、一定のピストン変位を許すに必要な波形起伏の深さを浅くす ることができる。

駆動軸及び／又は圧接子の接触を確実にするため、ばねを作用させてもよい。

必要ならば、円盤を横切って働く力の成分をより効果的に取り出すために、円盤 の背面に各シリンダーに対する支持手段を設けてもよい。また、円盤をその横断 中心面に間して対称形にしてその両側に一対のシリンダーを同軸に配置して、円 盤に働く力の軸方向成分をバランスさせることもできる。

以下、図面を参照しながら本発明を更に詳しく説明する。

第１図は極度に単純化した線図で本発明によるエンジンを示す。

第２図は同エンジンの一部品の波形起伏表面の展開線図であり、 第３図は同タイプのエンジンの駆動ロッド用の特殊なガイドアームを線図て示す 。

第１図に示す本発明によるエンジンの構造は極度に単純化したものである。

破線１で示すエンジンハウジング内に軸２が軸受３で支持されている。そのハウ ジング内に、図示されていない通常の冷却手段、弁及び点火手段を備えた複数の シリンダー４があり、全シリンダーが軸２に実質的に平行に、且つ、軸２の周囲 に均等に配置されているので、実質的に円筒状で対称的な構造となっている。

シリンダー４内で駆動ロッド６を有するピストン５が可動であり、駆動ロッドは ガイド７を通って動く。軸２に取り付けた円盤８のシリンダー４に面する側に波 形起伏のある表面９があり、この表面に駆動ロッド６の先端１０が接触している 。必要ならば、ロッド先端１０にローラー１１などの接触子を取り付ける。円盤 ８の他方の面には、ハウジング１に結合した支持軸受１２を各駆動ロッド６と同 軸に設けてもよい。

駆動ロッドの先端１０が円盤８の表面９に押し付けられている限り（ばね１３が それを確実にする）、円盤８０回転によフてピストン５が往復運動をすることは 明らかであろう。逆に、シリンダー４内の燃焼によフて駆動ロッド６に作用する 力はローラー１１及び円盤８０波形起伏表面９の各部分を経て伝わり、その力の 軸方向成分は支持手段１２によって吸収される。

第２図は波形起伏表面９の一実施例を展開図の形で示す。Ａ−Ｂ部分では爆発工 程中ピストン５及び駆動ロッド６に作用する力が円盤８に作用し、Ｂ−Ｃ部分で はピストン５が逆方向に押されて燃焼ガスが排出される。Ｃ−Ｄ部分ではシリン ダーが再び充填され、Ｄ−Ａ部分では混合気が圧縮される。このように異なる部 分それぞれの傾斜を互いに異ならせることができ、特に、運動の各部分における 最良作用に適合させることができる。燃焼ガスを急速に膨張させるため、また、 力の伝達を好適にするため、Ａ−Ｂ部分では傾斜角度が比較的大きく、例えば約 ４５°である。

波形起伏が一つの場合は、円盤８の一回転の間にピストン５は四工程の運動をす る。ピストン速度及びシリンダー数が同じクランク軸式エンジンと比較すると円 盤８０回転速度は半分になる。波形起伏表面の各部分がまっすぐならば、どの部 分においても力の伝達の角度は一定となる。これは、クランク軸式エンジンでは 駆動ロッドとクランクアームの角度が連続的に変化することと対照的である。必 要ならば、駆動力が伝達されるＡ−Ｂ部分を曲面にして、その力の伝達が燃焼中 の圧力上昇と最適の関係で実現するように計ることができる。他の部分では起伏 表面の形状はさほど重要ではないが、傾斜角度は、それによって当該工程の継続 時間が定まるので、重要である。よって、特にＣ−Ｄ部分の傾斜角度をかなり小 さくして、吸気工程の持続時間をシリンダーの良好な充填に十分な長さにするこ ともてきる。

第２図に示すように、Ｃ−Ｄ部分におけるピストンのストローク長はＡ−Ｂ部分 におけるよりも短い。その目的は、爆発工程の終期にのみピストンδで遮蔽され なくなる追加の排気ボート１４を設けることを可能にするためである。それによ って、先ず残存圧力を有する廃ガスの排出が行われ、Ｂ−Ｃの工程中に残りのガ スがピストンによって通常の排気弁に向かって押し出される。必要ならば、この 排気ボート１４とハウジング１内部の直接連通を防ぐために、このボートと連通 ずる排気ダクトに追加の弁を設けてもよい。その弁は低圧弁でよく、厳しい要求 条件を満たす必要はない。

第３図に示す特別な実施例では、駆動ロッド６に間するガイド（７）としてガイ ドアーム７′を用いている。

各ガイドアームは一端１５でピン継手によってハウジング１に取り付けられ、他 端１６で対応する駆動ロッド６にビン継手でつながれている。

更にアーム７′に付けた圧接子１７がローラー１１′の如き接触子によって円盤 ８０波型起伏９に（図ではＡ−Ｂ部分に）接触している。

このアーム７′を回して傾ければいっそう表面Ａ−Ｂの方向に近くなり、力の伝 達に好都合になる。更に、支点１５から連結点１６までの距離を点１７までの距 離より長くすれば、レバーの作用が生じるので起伏９を浅くすることができる。

戻しばね１３をアーム７′の適当な箇所に作用させてもよい。必要ならば、アー ム７′をベル・クランクの形にしてもよい。

表面９の異なる三部分の境界は丸みをつけて、ピストンの運動方向の逆転を容易 にしてもよい。また、円盤８０表面に第２図に示した四部分を二系列以上有する 波型起伏９を形成することもでき、そうすれば、一回転の間に起きるピストンの ストローク数が増大する。

支持手段１２は、特に、爆発工程中に軸方向の力を吸収する役割を果たすもので あるが、これに代えて、円盤８を完全に対称的な形にして、その背面にも図示の ピストン４に対応するピストンをそれぞれ同軸に配置して、円盤を横切って作用 する力の成分を常にバランスさせることも可能である。

二つの起伏表面９を有する対称的な円盤８０両側にシリンダ一群を配置して軸方 向に作用する力の成分を円盤８でバランスさせる代わりに、ダブルピストン式の シリンダー、即ち、各シリンダー内で二つのピストンが同時に且つ互いに逆方向 に駆動されるシリンダーを用いることもてきる。その場合は、先に説明した円盤 をシリンダーの両側に一つずつ配置して、両ピストンの駆動ロッドが各々円盤の 波型起伏表面に作用するようにする。その結果軸２に作用する軸方向の力はバラ ンスする。その場合、軸受３は使われない。従って、軸２を適切に強化する。

円盤８の起伏表面９は円盤の表面を機械加工して形成することもてきるが、それ は好ましくないこともある。

この起伏表面を別体の金属板から作り出して、必要ならば充填材を介在させて、 円盤８に固定することも可能である。その金属板の材質は耐摩耗性が高いもので 、特に、表面処理を施したものであることが望ましい。充填材は前記金属板を加 工した物の変形を防ぐに十分な耐圧性を有するものであればよい、また、必要な らば、波型起伏表面９を円盤８自体と共に鋳造することも可能である。

また、円盤８をフライホイールとすることも可能であり、その場合は、弁等を動 作させるため及び、場合によっては、ばね１３の代わりに駆動ロッド６を戻すた めのカム面を円盤に追加形成することもできる。

以上の説明は四工程エンジンに関するものであフた。

然し、二工程エンジンも同様にして構成できることは明らかであろう。ダブルピ ストン式エンジンの場合は両ピストン間の二つのボート１４によって吸気が良好 に行われ、一方が排気ボートとして働き他方が吸気ボートとして働く、更に、適 当な掃気ポンプの利用によって燃焼ガスの排出を良好に行える。従って、シリン ダーの吸排気を通常の二工程エンジンにおけるよりも良好に行うことができる。

当該カム面形状を適切にすることによって、隣り合うピストンによる吸気弁及び 排気弁の開閉を正しいタイミングで実行することができ、混合気の点火後は両ピ ストンが互いに対称的に動く。公知のダブルシリンダ一式エンジンと比較すると 、ダブルクランク軸を必要とせず、また、ピストンの運動が部分的に非対称的な ことによってガスの排出、掃気及びガスの供給が最適に行われるという利点があ る。

また、図示の実施例では、ピストンのストロークの半ばの位置に、適当な弁で閉 じることができる吸気補充用の追加の吸気ボートを設けることが好ましい。

また、駆動軸を必ずしも水平に配置する必要はなく、必要ならば垂直に配置して もよいことは明らかであろう。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．駆動ロッドを備えて滑動可能なピストンを内蔵する複数のシリンダーを有し 、各ピストンの縦軸が被駆動軸と間隔をおいて平行であり、各駆動ロッドは前記 軸と実質的に平行に可動であって、その自由端で、前記軸に結合されて前記軸と ある角度をなす複数の表面を有する円盤と接触し、前記軸が回転すると前記表面 が各駆動ロッドの往復運動を引き起こすエンジンであって、前記円盤（８）の片 側の表面に波型起伏のある表面部（９）を設けて該表面部に各駆動ロッドの先端 を接触させたこと、および、前記起伏のある表面部の形状を、各工程におけるピ ストンのストローク長及び／又はストローク速度が当該工程で果たされるべき作 用に適合するようにしたことを特徴とするピストンエンジン。 ２．各シリンダーが反対に動く二つのピストンを有し、同じ波型起伏のある表面 部を設けた二つの円盤をシリンダー・アセンブリーの両側に配置して前記軸（２ ）に取り付け、各円盤とーセットのピストン（５）の駆動ロッド（６）が相互作 用するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエンジン。 ３．ピストン（５）の仕事工程の終点となる折り返し点（Ｂ）のシリンダーヘッ ドからの距離を、吸気工程の終点となる点（Ｄ）のシリンダーヘッドか、らの距 離より長くしたこと、および、前記折り返し点（Ｂ）の近傍に追加の排気ボート （１４）を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のエン ジン。 ４．波型起伏のある表面部（９）が別体として製造された部品、特に、金属板を 所望の形状にブレス加工したものであって、必要ならば充填材を介在させて、表 面が平面の円盤に固定されている請求の範囲第１項から第３項までの何れかに記 載のエンジン。 ５．各駆動ロッド（６）の自由端（１０）をビン継手でガイドアーム（７′）に つなぎ、該アームの他端をピン継手でエンジンの不動部に取り付けたことを特徴 とする請求の範囲第１項から第４項までの何れかに記載のエンジン。 ６．円盤（８）の起伏のある表面部（９）に接触する圧接子（１７）を各ガイド アーム（７′）に設けたことを特徴とする請求の範囲第５項に記載のエンジン。 ７．ガイドアーム（７′）の固定ヒンジ点（１５）から駆動ロッド結合点（１６ ）までの距離が圧接子（１７）までの距離より長いことを特徴とする請求の範囲 第６項に記載のエンジン。 ８．圧縮ばね（１３）が駆動ロッドの先端に作用することを特徴とする請求の範 囲第１項から第７項までの何れかに記載のエンジン。 ９．各シリンダー（４）について、円盤（８）の反対側に支持手段（１２）を設 けたことを特徴とする請求の範囲第１項から第８項までの何れかに記載のエンジ ン。 １０．円盤（８）をその横断中心面に関して対称的にし、その両側に一対のシリ ンダーを同軸に配置したことを特徴とする請求の範囲第１項から第８項までの何 れかに記載のエンジン。 １１．各シリンダーがダブルピストン式シリンダーで、その両側に一つずつの円 盤（８）を備えて、各円盤がそれと対応するピストンと相互作用をすることを特 徴とする請求の範囲第１項から第９項までの何れかに記載のエンジン。 １２．二工程エンジンとして構成され、各円盤（８）の波型起伏のある表面部（ ９）が、両ピストン（５）がその運動の一部分において互いに非対称的に動くよ うに、形成されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のエンジン。