JPH04504291A - 非対称の自由ピストンエンジン - 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】 この発明は、本発明者が出願した米国特許３５２４４３６等に示された自由ピス トンエンジンにおける基本的に公知の要素の改良された結合に関するものである 。

この新規な結合によって、同等の馬力を有する公知のエンジンに比べて軽量のシ リンダ支持構造を提供すると共に寸法を小形化することによって、エンジン全体 の重量を軽減することが可能である。

この発明は、シリンダ内の一対の同軸のピストンを有する非対称形のコンパクト な自由ピストンエンジンであって、エネルギ吸収装置のための同期機構および駆 動機構の双方として働く運動逆転機構を有するエンジンを提供する。公知のエン ジンに比べてエンジン速度が極めて大である。これにより、駆動機構がエンジン シリンダの外部に設置されることが可能であり、軽量かつコスト安であり、重量 のあるハウジング構造を必要としない、極めて効率がよくかつコンパクトなリニ アエンジンを提供することができる。この発明においては、さらに、スケルトン 形の構造において一端においてのみシリンダを取外し可能に支持することによっ て、全体が軽量なエンジンを提供することができ、この構造によって、シリンダ またはその中のライナに大きな変形応力がかからない。

図　面 この発明の好ましい実施態様を図面において略本する。

図１は、この発明の一実施例の垂直断面図、図２は、この発明の他の実施例のシ リンダ支持構造のみの図１と同様の図、 図３は、図２の３−３線断面図、 図４は、図１のエンジンの下部を変更した部分図、図５は、水平方向の取付けに 適した、この発明のさらに他の変更例である。

説　明 図１に示す装置は、軽量な支持体すなわちハウジング１゜を有している。このハ ウジング１０は、好ましくはスケルトン形の構造を有し、その長手方向の軸が垂 直となるようにしてベースＢの上に取付けられるよう構成されている。シリンダ 】１は好ましくはハウジングと同軸に配されており、シリンダ１１はその上端部 において前記ハウジングの上端壁１０ｂから吊設されている。

シリンダ内の第１と第２のピストン１２．１３の間には、公知の燃焼室１４を有 している。ピストン１２はピストンロッド１５を有し、このピストンロッド１５ はシリンダの一端においてベアリング１６を通って延びており、ロッドの外端に おいてヨーク１７を備えている。ピストン１３はピストンロッド１８を有してい る。このピストンロッド１８は、シリンダの他端部にあるベアリングまたはシー ル１９を通って延びており、ダブルラック２０とピストンロッドの延長部１８ａ を有している。この延長部１８ａは、さらにハウジングの上端部にあるベアリン グまたはシール２１を通って延びている。

ピストンギア２２，２３が、ダブルラック２０の両側において固定シャフト２２ ａ、２３ａに取付けられており、このダブルラックの両側に係合している。前記 のシャフトは、シリンダの上端壁１０ｂから上方に延びる支持体（不図示）に取 付けてもよい。間隔をおいて配した一対のラック２４．２５がギア２２．２３に それぞれ係合し、一対のプレート２Ｂ（１つを図示する）によって両者間におい てギア２２．２３と固く連結されている。ラック２４．２５は、シリンダとハウ ジング構造体との間に配された一対の対称的に位置するロッド２７．２８によっ て、ヨーク１７に連結されている。オイルがハウジングの上部１０ｃ内にシール されている。オイルは、好ましくは、不図示の外部手段により、油留めからギア とラックのところまでポンプで送られる。ヨークは、場合によっては、コンプレ ッサのピストン、掃気（スキャベンジ）ピストン、またはバウンスピストンであ ってもよい。

作　動 コンプレッサは、エンジンの連結要素１８ａ、２０．１８．１３の重量と結合し て、反対に運動する重量２４．２５．２６．２７．２８．１７，１５．１２の合 計重量と同一となるような重量をもったピストンを有している。エンジンが、こ のようなコンプレッサ等のエネルギ吸収装置に接続されて用いられると、エンジ ンは極めて効率よく実質的に無振動で作動する。エンジンは、燃料と空気をチャ ンバ１４に供給する適当な公知の手段によって起動し、ピストンをシリンダの中 心に向かって駆動し、その後、燃料／空気混合物に添加する。ピストン１２．１ ３の外方への運動によって、逆方向に運動するラックを引こうとする張力が生じ 、これにより、ギア２２．２３を駆動してピストン１３と同方向にダブルラック ２０を動かす。

図２，３の変更例は、シリンダとその支持構造とがより詳細に示されている点に おいて、図１のエンジンと異なる。

間隔をおいて配したロッドまたはボルト１１０がベースｔｔｏａにねじ込まれて 、その上端においてボルト止めされて、プレート１１０ｂを支持する。この構造 が、図１のスケルトン形のハウジング■０に代えて用いられる。この構造は、よ り軽量であり、製造コストが安く、所望の場合にシリンダの回りに遮音材料を適 応する上で図１のものよりもより適切である。また、ボルトに代えて、これと同 じ機能の他の構造要素を用いることができる。

図２と図３の変更例の作動は、図１の場合と同じである。

ロッドは、ハウジング１０と同様の、シリンダに対する支持作用をする。

図４の実施例は、図１のヨーク１７に代えて掃気空気シリンダ（スキャベンジ・ エア・シリンダ）２１０におけるコンプレッサピストン２１７を用いている点を 除いて、図１と同じである。掃気空気室（スキャベンジφエアーチャンバ）は入 口チェックバルブ２１８と出口チェックバルブ２１９とを有している。これらバ ルブ２１１１．２１９は導管２２０を介して燃焼室１４に掃気空気（スキャベン ジ・エア）を送り込む。しかし、ピストン２１７はヨークとしても働いて、ロッ ド２２７゜２２８を、介して、逆方向機構において間隔をおいて配したラックを 作動させる。

図４の実施例の作動は、その他の点では図１の場合と同じである。

図５の実施例は、次の点を除いて、図１と同じである。

すなわち、図５の場合は、支持ベース３１０ａ上において水平に取付けられてお り、駆動シャフト１８ａ、　１１８ａがそれぞれハウジング３１０の両端より外 方に延びている。この装置においては、駆動シャフトは、一端において、例えば 、第１段階コンプレッサピストンと第３段階コンプレッサピストンとを作動させ 、他の駆動シャフトは同時に第２段階コンプレッサピストンと第４段階コンプレ ッサピストンとを作動させることが可能であり、エンジンにより駆動される種々 のユニットを稼働のために容易に組立て、接近し、また分解することが可能であ る。

この場合も、図５のエンジンの作動は、図１の場合と同じである。

他の変更例においては、複数のシリンダと駆動機構とからなる組立体が共通に収 納された形で単一の支持構造により吊り下げられており、その結果、実質的にコ スト安で軽量で小形である機械が得られる。また、これは、すべてのシリンダの ために共通な、予備的な装置とアクセサリとの数組を与える。例えば、このよう な多シリンダユニットのうちシリンダを６個有するものにおいて、単一の共通な 冷却システムを用いることができるし、６つの起動ユニットに代えて１つの起動 ユニットを用いてもよい。このような多段シリンダユニットのクランク駆動方式 に対する明らかな利点は、クランク形の多シリンダエンジンにおいては１つのシ リンダだけが故障してもエンジン全体が作動しなくなるのに対して、本願発明の 多シリンダユニットの−または複数のシリンダに故障が生じても他のシリンダは いずれも完全に使用が可能である。この構成によって、各シリンダが連続的に稼 働することを予定に入れることが可能となり、その結果、この機械の可動率を１ ００％に上げることができる。

ＦＩＧ、　３゜ 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．コンプレッサまたは他のエネルギ供給装置を駆動するための、非対称自由ピ ストン形の、コンパクトで実質的に振動がないエンジンであって、 シリンダと、 前記シリンダの一端のみを支持する支持手段と、前記シリンダ内の、両者間にお いて燃焼室を有する第１および第２のピストンとを有し、 前記第１のピストンは、前記シリンダの第１の端部を通って延びる第１のロッド を有し、 前記第２のピストンは、第２のロッドを有し、この第２のロッドは、前記シリン ダの第２の端部を通って延びると共に、前記第２のシリンダ端部を越えたところ で表面にダブルラックを有しており、 さらに、前記第２の端部を越えたところの、間隔をおいて設けた一対のピニオン ギアであって、その各々が前記ダブルラックの各側部に係合するものと、間隔を おいて配され固く連結された一対のラックであって、この連結されたラックの各 々が前記ピニオンギアの各々に係合するものと、 駆動シャフトであって、前記第１または第２のロッドの１つから延びて、エネル ギ吸収装置を駆動するものと、駆動手段であって、シリンダの側部に沿って位置 すると共に、前記の間隔をおいて配したラックからロッドまでシリンダの他端を 越えて延びており、これにより、前記両ピストンが離反するように動くときに各 々が同じ方向において前記駆動シャフトに力を及ぼすものを、有することを特徴 とするエンジン。
2. ２．請求項１に記載のエンジンにおいて、前記駆動シャフトが、前記ダブルラッ クを越える、前記第２のロッドの延長部であることを特徴とするエンジン。
3. ３．請求項１に記載のエンジンにおいて、前記駆動手段が前記第１および第２の ロッドの軸に関して、対称であることを特徴とするエンジン。
4. ４．請求項１に記載のエンジンにおいて、前記ピストンの１つとこれに連結させ ると共にこれと共に運動可能な要素との合計質量が、駆動シャフトと、ピストン と、これに連結された他の要素との合計質量からこれにより連動させられるエネ ルギ吸収装置の質量を差し引いたものと等しいことを特徴とするエンジン。
5. ５．請求項２に記載のエンジンにおいて、第２の駆動シャフトが、前記ロッドの 他方のものから延びて前記ヨークを越えていることを特徴とするエンジン。
6. ６．請求項１に記載のエンジンにおいて、前記シリンダと支持手段との長手方向 の軸が実質的に同軸であることを特徴とするエンジン。
7. ７．請求項１に記載のエンジンにおいて、前記支持手段が、少なくとも部分的に 前記シリンダの回りに位置しており、且つ、壁を有し、この壁がシリンダの軸に 関して横方向に延び、この壁に前記シリンダの前記一端が固定されていることを 特徴とするエンジン。
8. ８．請求項１に記載のエンジンにおいて、前記の支持手段がスケルトン形のハウ ジングの形態であることを特徴とするエンジン。
9. ９．請求項１に記載のエンジンにおいて、前記の支持手段が前記シリンダの回り に間隔をおいて配された複数の構造部材であることを特徴とするエンジン。
10. １０．請求項７に記載のエンジンにおいて、前記シリンダ、ピストン、および駆 動手段の複数が前記壁から支持されていることを特徴とするエンジン。