JPH04282073A - ピストン回転装置 - 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】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、ピストンの往復移動に際
してピストンが周方向に回転する新規なピストン回転装
置に関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】たとえば、従来のレシプロエンジ
ンにあっては、ピストンの往復運動をクランク機構によ
ってクランクシャフトの回転運動に変換し、動力を取り
出すようにしている。ピストンはシリンダ内でシリンダ
内周面を摺接しつつ往復移動する。このピストンとシリ
ンダ内周面との摺接移動を滑らかにするため、ピストン
の外周にはピストンリングが装着してある。

【０００３】しかしながら従来のクランク機構を含むピ
ストン装置にあっては、往復運動を回転運動に変換する
という構造上の理由等から、ピストンの外周に装着され
たピストンリングに偏摩耗が生じたり、ピストンとシリ
ンダ内周面とのガタツキによる騒音等が生じる虞があっ
た。ピストンリングに偏摩耗が生じると、騒音の原因と
なると共に、ピストンリングひいてはピストン及びシリ
ンダの寿命が短くなるという不都合を有する。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記従来技術の欠点を解消す
るためになされ、ピストンリングの偏摩耗がほとんど生
ぜず、ピストンリングひいてはピストンの耐久性を向上
させることが可能であり、しかも低騒音であり、さらに
省エネルギーにも寄与することが可能な新規なピストン
の回転装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【発明の概要】このような目的を達成するために、本発
明に係るピストン回転装置は、シリンダ内で往復運動可
能に保持されたピストンと、回転運動可能なクランクシ
ャフトと、このクランクシャフトの軸芯に対して略垂直
な方向に突出するクランク体と、前記クランクシャフト
の軸芯から離間した位置に位置し、当該クランクシャフ
トの軸芯と平行になるように前記クランク体に連結され
るクランクピンと、前記ピストンの往復動と前記クラン
クシャフトの回転運動とを変換するように、一端が前記
ピストンに相対的回転移動自在に連結され、他端が前記
クランクピンの外周に摺動自在に連結されているコネク
ティングロッドと、このコネクティングロッドの外周に
周方向に回転自在に取付けられ、一端がピストンと共に
周方向に回転するように当該ピストンに連結され、他端
に第１ベベルギアが形成された回転筒体とから成り、前
記クランク体には、前記第１ベベルギアに噛合する第２
ベベルギアが形成してあり、ピストンの往復動に際して
ピストンが周方向に回転することを特徴としている。

【０００６】このような本発明に係るピストン回転装置
によれば、ピストンの往復移動に際し、ピストンが周方
向に回転することになり、ピストンにジャイロ効果が発
生し、シリンダ内におけるピストンの往復移動が安定化
し、ピストン運転時における騒音の低減が図れる。また
、ピストンが周方向に回転することから、ピストンの外
周に装着されるピストンリングの偏摩耗を防止すること
が可能になり、ピストンとシリンダ内周面とのシール性
を良好に保持し、ピストンリングの偏摩耗等による圧力
低下等に基づく効率損失等を有効に抑制することが可能
になる。特に、ピストンの冠板部に溝や羽根車等を形成
すれば、ピストンの回転に際して、シリンダ内の混合気
体を攪拌することが可能になり、レシプロエンジン等の
燃費の向上等も図ることが可能になる。

【０００７】

【発明の具体的説明】以下、本発明に係るピストン回転
装置を図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

【０００８】図１は本発明の一実施例に係るピストン回
転装置の要部斜視図、図２は図１に示すＩＩ−ＩＩ線に
沿う断面図、図３は同実施例に係るピストン回転装置の
要部断面図、図４は図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う断面
図、図５は図３に示すＶ−Ｖ線に沿う矢視図である。

【０００９】図１に示す実施例は、本発明をレシプロエ
ンジンに適用した場合の一例を示し、ピストン２は、た
とえば自動車用エンジンにおけるシリンダ（図示省略）
内で矢印Ａ方向に往復移動可能になっている。ピストン
２は、冠板部４を有する有底円筒形状をしてあり、後述
するように、ピストン２に対するコネクティングロッド
８の軸芯の角度は自由に変化できるようになっている。 なお、このため、ピストンとコネクティングロッドとが
球軸受により連結されていても良い。

【００１０】コネクティングロッド８は、ピストン２の
往復動を、後述するクランクシャフト１６の回転動に変
換するためのものであり、このようなコネクティングロ
ッド８の下端には、円筒状の軸受部１２が一体に形成し
てある。この軸受部１２には、クランクピン１４が摺接
自在に挿通される。クランクピン１４は、クランクシャ
フト１６の軸芯から離間した位置で、このクランクシャ
フト１６の軸芯と略平行になるように、クランク体１８
に連結される。クランク体１８は、クランクピン１４と
クランクシャフト１６とを連結するためのものであり、
クランクシャフト１６の軸芯に対して略垂直な方向に突
出するようになっている。クランクシャフト１６は、自
動車におけるフライホイール、タイミングギア、クラン
クプーリ等に連結され、クランクシャフト１６に伝達さ
れた回転力を最終的に車輪等に伝達できるようになって
いる。なお、コネクティングロッド８は機械的強度向上
の観点から、外径を軸方向下端側で大きくても良い。

【００１１】本発明では、このようなコネクティングロ
ッド８の外周に、回転筒体２０が、周方向回転自在に取
付けてある。コネクティングロッド８と回転筒体２０と
の周方向相対的回転移動を円滑にするため、回転筒体２
０の内周もしくはコネクティングロッド８の外周には、
摺動特性に優れた軸受材料を被覆させても良い。

【００１２】このような回転筒体２０の下端には、第１
ベベルギア２２が形成してある。この第１ベベルギア２
２には、一方のクランク体１８におけるクランクピン１
４の連結部周囲に形成された第２ベベルギア２４が噛合
するようになっている。これら第１，第２ベベルギア２
２，２４のギア比は任意であるが、クランクピン１４が
クランクシャフト１６の周囲を１回転する毎に、回転筒
体２０が１回転以上の整数回転するように設定すること
が好ましい。

【００１３】このような回転筒体２０の回転と共に、ピ
ストン２も周方向に回転するように、回転筒体２０の上
端とピストン２とは、以下に示すユニバーサルジョイン
ト機構３０によって連結される。

【００１４】回転筒体８の上端には、図３に示すように
、１８０度対称位置に二股形状に軸方向に突出する突起
部２０ａ　が一体に形成してある。これら突起部２０ａ
　の外周には、円筒状のリング体３２が装着してある。 突起部２０ａ　とリング体３２とは、１８０度対称位置
に配置されたジョイントピン３４ａ　によって、回転筒
体２０の軸芯とリング体３２の軸芯との交叉角が可変に
なるように連結してある。また、リング体３２とピスト
ン２とは、図４に示すように、ジョイントピン３４ａ　
に対して９０度対称位置に配置されたピストンピン３４
ｂ　によって、ピストン２の軸芯とリング体３２の軸芯
との交叉角が可変になるように連結してある。

【００１５】このようなジョイント機構３０によって、
ピストン２が図１に示す矢印Ａ方向に往復移動しつつ、
回転筒体２０と共に、たとえば矢印Ｂ方向の回転移動す
ることが可能になる。

【００１６】なお、ユニバーサルジョイント機構３０の
回転変動を少なくするため、図４に示すように、クラン
クピン１４が水平軸Ｈに対して、傾斜角θ＝４５°の位
置にある場合に、ジョイントピン３４ａ　もしくはピス
トンピン３４ｂ　が、たとえば図５に示すように、クラ
ンクシャフト１６の軸芯に対して平行もしくは直角に位
置するように、前記第１，第２ベベルギア２２，２４を
噛合させることが好ましい。

【００１７】次に、本発明に係るピストン回転装置の作
用を、図示する実施例に基づき説明する。シリンダ内の
混合気体の燃焼によって、ピストン２を押し下げようと
する力は、球軸受部６、球軸１０、コネクティングロッ
ド８を通してクランクピン１４に伝達され、クランクピ
ン１４およびクランク体１８をクランクシャフト１６回
りに回転させようとする。クランク体１８が回転すると
、第２ベベルギア２４が、第１ベベルギア２２に対して
相対的に回転し、この第１ベベルギア２２を回転させる
。第１ベベルギア２２が回転すると、回転筒体２０もコ
ネクティングロッド８に対して周方向に回転する。回転
筒体２０は、ユニバーサルジョイント機構３０によって
ピストン２と連結されていることから、この回転筒体２
０が回転すると、ピストン２も周方向に同一回転数で回
転することになる。

【００１８】したがって、ピストン２は矢印Ａ方向に往
復移動する際に、周方向に矢印Ｂ方向に回転移動するこ
ととなり、ピストン２にジャイロ効果が発生することと
なる。

【００１９】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で種々に改変すること
ができる。たとえば、本発明に係るピストン２における
冠板部４に溝や突起ないしは羽根車等を形成することも
本発明の範囲内である。このような実施例によれば、冠
板部４に形成された羽根車等が回転することによって、
シリンダ内の混合気体の混合が促進され、燃費の向上等
も期待できる。

【００２０】また、上述した実施例では、ユニバーサル
ジョイント機構３０によって、ピストンと回転筒体２０
とを連結するようにしたが、相対的移動自在に連結可能
であれば、その他の連結手段を採用し得る。

【００２１】さらに、本発明に係るピストン回転装置は
、レシプロエンジンにのみ適用されるものではなく、レ
シプロコンプレッサ、レシプロポンプ、その他往復移動
するピストンを有する全ての機械、器具に適用すること
ができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
ピストン回転装置によれば、ピストンの往復移動に際し
、ピストンが周方向に回転することになり、ピストンに
ジャイロ効果が発生し、シリンダ内におけるピストンの
往復移動が安定化し、ピストン運転時における騒音の低
減が図れる。また、ピストンが周方向に回転することか
ら、ピストンの外周に装着されるピストンリングの偏摩
耗を防止することが可能になり、ピストンとシリンダ内
周面との　　シール性を良好に保持し、ピストンリング
の偏摩耗等による圧力低下等に基づく効率損失等を有効
に抑制することが可能になる。また、ピストンリングの
偏摩耗を防止できることから、ピストンの耐久性も向上
する。特に、ピストンの冠板部に溝や羽根車等を形成す
れば、ピストンの回転に際して、シリンダ内の混合気体
を攪拌することが可能になり、レシプロエンジン等の燃
費の向上等も図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係るピストン回転装
置の要部斜視図である。

【図２】図２図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であ
る。

【図３】図３は同実施例に係るピストン回転装置の要部
断面図である。

【図４】図４は図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図で
ある。

【図５】図５は図３に示すＶ−Ｖ線に沿う矢視図である
。

【符号の説明】

２…ピストン ３…コネクティングロッド １４…クランクピン １６…クランクシャフト １８…クランク体 ２０…回転筒体 ２２…第１ベベルギア ２４…第２ベベルギア ３０…ユニバーサルジョイント機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリンダ内で往復運動可能に保持され
   たピストンと、回転運動可能なクランクシャフトと、こ
   のクランクシャフトの軸芯に対して略垂直な方向に突出
   するクランク体と、前記クランクシャフトの軸芯から離
   間した位置に位置し、当該クランクシャフトの軸芯と平
   行になるように前記クランク体に連結されるクランクピ
   ンと、前記ピストンの往復動と前記クランクシャフトの
   回転運動とを変換するように、一端が前記ピストンに相
   対的回転移動自在に連結され、他端が前記クランクピン
   の外周に摺動自在に連結されているコネクティングロッ
   ドと、このコネクティングロッドの外周に周方向に回転
   自在に取付けられ、一端がピストンと共に周方向に回転
   するように当該ピストンに連結され、他端に第１ベベル
   ギアが形成された回転筒体と、から成り、前記クランク
   体には、前記第１ベベルギアに噛合する第２ベベルギア
   が形成してあり、ピストンの往復動に際してピストンが
   周方向に回転することを特徴とするピストン回転装置。