JPH06510580A - ピストン往復機関 - 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】 ピストン往復機関 本発明は、シリンダ内を運動することができる少なくとも１個のピストンを具備 し、このピストンが１個の共通継手位置によって相互に接続された上部連接セグ メントと下部連接セグメントとを介してクランク軸と接続され、上部連接セグメ ントが継手位置の上に延びている延長部を具備し、この延長部に揺りてこが回転 可能なように把持されており、この揺りてこが継手位置に背向する端部によって エンジンブロックに支承されているピストン往復機関に関する。

この種の機関として周知の原動機（ＥＰ−０２９２６０３）では、上部連接セグ メントが分岐した端部の間に下部連接セグメントと揺りてこのための軸受ディス クを担持している。この原動機においては、連接セグメントと揺りてことを形成 して軸受構造とすることによって、最も効果の高いクランク軸位置に対して最適 のトルクを、駆動音の小さな穏やかな燃焼に移行させることが可能であるが、上 部連接セグメントと下部連接セグメントとが相互に作用して、連接セグメントの 継手領域に所望しない曲げモーメントと比較的大きな面圧を発生させることにな る。

本発明の課題は、上下連接セグメントの間のこの曲げモーメントと面圧を小さく し、連接セグメントの継手領域において曲げ過程が生じないようにすることにあ る。

本発明によれば、この課題は上部連接セグメントを分岐した端部を存するように 形成し、上部連接セグメントの分岐した端部がスリーブ体を固定して担持し、こ のスリーブ体の一部が上部連接セグメントの両端部の内側に延び、一部はその外 側に延びて、上部連接セグメントをスリーブ体の内側セグメントと外側セグメン トに回転しつるように支承し、分岐した端部の区間では中心から対称に構成し、 上下連接セグメントを支承するために偏心的に構成して、ブツシュまたはこれに 類する部材を用いてこのスリーブ体を揺りてこに支承することによって解決され る。この方法では、スリーブ体によって上部連接セグメントと、スリーブ体と下 部連接セグメントとの間に大きな接触面が生じ、この接触面が面圧を小さくする 要因となり、これによって、継手領域における不都合な曲げモーメントと有害な たわみが生じないようにすることができる。

ピストン往復機関の構成においては、上部連接セグメントの分岐した端部を下部 連接セグメント内のスリットに貫徹させて、スリーブ体のスリットに貫入させ、 上部連接セグメントとスリーブ体とを、スリーブ体の穴ぐりと分岐した端部とに 収納した接続部材、例えばビンまたはこれに類する部材を用いて相互に固定しで ある。３個のビンまたはこれに類する部材を使用して確実に接続するのが有効で ある。また、これに加えて、例えば平面を用いて上部連接セグメントをスリット 床でスリーブ内に支承させることも考えられる。

本発明のピストン往復機関の別の実施態様では、連接セグメントとスリーブ体を 任意の材料、例えば鉄材料で構成し、円周面における摺動特性を改善するために 下部連接セグメント用の軸受スリーブを非鉄金属、例えば青銅で構成するように している。好ましくは連接セグメントとスリーブ体も軽金属材料、例えばアルミ ニウムで構成し、これによってスリーブ体が下部連接の直接の軸受として適切な ものとなるようにしている。軽金属を使用することは、鉄材料を使用するときに 必要な軸受スリーブを省略して重量を軽減することができ、出力を高めるために 回転数を高めることが可能になるという利点がある。さらに、製造費用も安価で ある。

揺りてこをスリーブ体から偏位した端部で支承するためには、さらにエンジンブ ロック内またはエンジンブロック上に位置偏心器を使用することができる。偏心 器を配設することにより、ピストン往復機関の特性を変更するために連接セグメ ント間の種々の曲げ角を調節することかできる。エンジンにおいては、広い接触 面の創出を確保し、継手の長さ方向に応力か均等に分布するようにするとともに 、継手の有害な曲げが発生しないようにすることか肝要である。

ピストン往復機関の移動においては、上部連接セグメントがピストンから偏位し たウェブ形の端部とともに例えばビンによってスリーブ体の中心に固定され、ス リーブ体の両側に延びているセグメントが下部連接セグメントを支承し、この偏 心して配設されスリーブ体の両側にガイドされたブツシュまたは類似の部材によ って、スリーブ体が両ブツシュ端とともに揺りてこを支承することが考えられる 。好ましくは、スリーブ体に背向する揺りてこを分岐形状に形成するのかよい。

図面の簡単な説明 以下、図面を参照しながら、本発明の特徴を詳細に説明する。

図１はピストン往復機関の側面概略図であり、図２は上部連接セグメントの断面 図であり、図３は図２の■−■で切断した上部連接セグメントの断面図であり、 図４は上部連接セグメントと接続したスリーブ体の断面図であり、図５はスリー ブ体の縦断面図であり、図６は下部連接セグメントの断面図であり、図７は図６ の下部連接セグメントの側面図であり、図８は揺りてこの側面図であり、図９は 図８のＩＸ−ＩＸで切断した断面図であり、図１０は揺りてこの軸受ブツシュで あり、図Ｉ＋は図１ＯのＸＩ−ＸＩで切断した軸受ブツシュであり、図１２と図 １３は種々のグラフであり、図１４は上下連接セグメントをスリーブ体および揺 りてことともに示した断面図であり、図１５は偏位させて構成した実施態様によ る上下連接セグメントをスリーブ体および揺りてことともに示した断面図であり 、図１６は図１４の連接と揺りてこの側面図である。

図中、ピストン往復機関のシリンダｌはピストン２の上下移動を案内する。シリ ンダｌは上端を周知の方法でシリンダ頭部３によって閉鎖しである。燃料と空気 または燃料混合物を供給し、燃焼ガスを排出するための装置は角度の関係で図示 していない。

ピストン２はピストンピンを収納し、このピストンピンで上部連接セグメント５ をその軸受６（図２）で自在に把持している。上部連接セグメント５は下部領域 で分岐形状に形成し、幅広の自由端８を有する脚７をビン９によってスリーブ体 １０（図４．５）と固く接合している。さらに、ビン９をあらかじめ設けた上部 連接セグメント５とスリーブ体ｌＯの穴ぐり１０’　に収納することができる。

スリーブ体１０はスリット１１を具備し、上部連接セグメント５の自由端８をそ の中に支承する。スリーブ体１０には、適切な材料からなる軸受スリーブ１３で 中間接合し、下部連接セグメント１２（図６．７）を支承する。ここで、下部連 接セグメント１２をスリーブ体１０の位置で把持する。さらに、下部連接セグメ ント１２はスリット１４を具備し、上部連接セグメント５を端部８が自由に動く ことができるようにこのスリットを貫通させて把持している。スリーブ体ｌＯは 図１かられかるように、シリンダ取り出し部１５に軸受ピン１６（図１Ｏ１１１ ）を収納し、これが揺りてこ１７（図８．９）の端部１７’　を支承する。さら に、揺りてこ１７はその端部１７’　によって取り出し部１８をスリーブ体１０ 内と下部連接セグメント１２の位置で把持する一方、図１６に示したようにスリ ーブ体１０から偏位した揺りてこ１７の端部１７”を１９で位置偏心器２０に支 承している。下部連接セグメント１２は周知の方法でピストン２から偏位した端 部によってクランク軸２１に把持している。

位置偏心器２０を回転させることによって軸受位置１９の位置を変更し、それに よって揺りてこの有効長さを変更することが可能であり、連接セグメント５．１ ２の種々の大きさの曲げ角を容易に調節することができる。

図１６では、ピストン２が上死点”ＯＴ″にある。ピストン２の下方運動におい ては、ピストン側連接軸受がシリンダ軸２２とスリーブ体ｌＯに沿って円弧アー チ２３を描く運動軌道を移動する。軸受ビン１６は別の円軌道２４を移動する。

同時にクランク軸２１が回転し、それとともにクランク軸側の軸受２５が矢印２ ６の方向に回転する。下死点“ＵＴ”での連接セグメント５および１２と揺りて こ１７の位置変化は破線部分に相当する。ピストン２の上死点からの下降運動に おいて、スリーブ体ｌＯの運動軌跡２３はシリンダ軸に近づき、ピストンがさら に下降運動を続けるとこのシリンダ軸を横切る。これによって、ピストン２がそ の上死点からの運動によって、最初はきわめて低速度で死点から離れる一方、ク ランク軸側の連接セグメント２５は早くも比較的大きなりランク軸角をとり、下 部連接セグメント１２は大きな回転モーメントを伝達できる位置に到達する。こ の関係は、図１２と１３に示した曲線から知ることができる。図１２には実線２ ９を引いて、本発明によるピストン往復機関におけるモーメントの変化を示して いる。横座標にはクランク軸の回転角度として３６０°までをとり、縦座標には 一定のピストン圧力について得られるモーメントの値を示しである。破線３０は 従来のエンジンにおけるモーメントの変化を再現したものである。

実線２９で示した最大回転モーメントは約４５°のクランク軸回転角で達成する ことができ、破線３０では約６５°のクランク軸回転角で達成することができる 。図１３はクランク軸回転との関係でピストンの軌道を示し、本発明のピストン 往復機関を実線３１で表し、従来の機関を破線３２で表しているか、この図１３ に上の値を入れると、従来の機関（破線３２）では、上死点から早く離れ、その 後の戻りが遅く、本発明のピストン（実線３１）よりも上死点位置に滞在する時 間が大幅に短いことがわかる。

上部連接セグメント５の脚７をスリーブ体１０で把持し、下部連接セグメント１ ２の大きな面積分をスリーブ体ＩＯに支承すると、面圧力が大きくなるのを防ぎ 、両連接セグメント５．１２をスリーブ体ｌＯに対称に把持することによって、 スリーブ体ＩＯまたは継手に有害な運動を残らず避けることができる。

図１４と図１５の実施例では、上部連接セグメント５はウェブ３３によって移動 したスリーブ体ＩＯを偏位して把持し、ビン９によってスリーブ体に固定しであ る。この実施態様においても、スリーブ体ＩＯは特に軸受スリーブ１３で中間接 合し、下部連接セグメント１２を支承する。スリーブ体１０は揺りてこ３４のた めの軸受ビン１６を支承し、この揺りてこがスリーブ体１０の両方の前面端ｌＯ を通って前方へ引き出され、スリーブ体ＩＯがこの端部とともに揺りてこ３４を 支承する。さらに、揺りてこ３４は軸受ビン１６に背向した端部に分岐形状に形 成するのが好ましい。揺りてこ３４の分岐した端部３４°、３４”を軸ボルトに 固定するにはビン３５を使用する。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．シリンダ内を運動することができる少なくとも１個のピストンを具備し、該 ピストンが１個の共通継手位置によって相互に接続された上部連接セグメントと 下部連接セグメントとを介してクランク軸と接続され、前記上部連接セグメント が前記継手位置を通って延びている延長部を具備し、該延長部に揺りてこが回転 可能なように把持されており、該揺りてこが前記継手位置と背向する端部がエン ジンブロックに支承されているピストン往復機関において、前記上部連接セグメ ント（５）が前記分岐した端部（７）を有するように構成され、前記上部連接セ グメント（５）の分岐した端部（７）がスリーブ体（１０）を固定して担持し、 該スリーブ体が前記上部連接セグメント（５）の両端部（７）の間の内側の一部 と該端部（７）の外側とに延びており、前記下部連接セグメント（１２）が前記 スリーブ体（１０）の内側部分と外側部分とに回転可能なように支承されており 、前記スリーブ体（１０）がブッシュ（１６）または類似の部材によって前記分 岐した端部（７）の区間は中心から対称に、前記上部連接と前記下部連接セグメ ント（５、１２）を支承する区間では偏心的に前記揺りてこ（１７）を支承して いることを特徴とする前記ピストン往復機関。 ２．前記上部連接セグメント（５）の前記分岐した端部（７）が下部連接セグメ ント（１２）内のスリット（１４）を貫徹して前記スリーブ体（１０）内のスリ ット（１１）に貫入し、前記上部連接セグメント（５）と前記スリーブ体（１０ ）とが該スリーブ体（１０）の穴ぐり（１０′）と分岐した端部（７）に収納し たピン（９）または類似の部材によって相互に固く接合されていることを特徴と する請求項１に記載のピストン往復機関。 ３．前記連接セグメント（５、１２）と前記スリーブ体（１０）とが鉄材料によ って形成され、前記スリーブ体（１０）が円周面に前記連接セグメント（１２） のための非鉄金属からなる軸受スリーブ（１３）を担持していることを特徴とす る請求項１に記載のピストン往復機関。 ４．前記連接セグメント（５、１２）および／または前記スリーブ体（１０）お よび／または前記揺りてこ（１７）が軽金属材料から構成され、前記スリーブ体 （１０）が下部連接セグメント（１２）を直接支承していることを特徴とする請 求項１に記載のピストン往復機関。 ５．前記揺りてこ（１７）が前記スリーブ体（１０）から偏位した端部（１７′ ′）を有し、前記エンジンブロック内または該ブロック上に固定した位置偏心器 （１９、２０）によって支承されていることを特徴とする請求項１に記載のピス トン往復機関。 ６．シリンダ内を運動することができる少なくとも１個のピストンを具備し、該 ピストンが１個の共通継手位置によって相互に接続された上部連接セグメントと 下部連接セグメントとを介してクランク軸と接続され、前記上部連接セグメント が前記継手位置を通って延びている延長部を具備し、該延長部に揺りてこが回転 可能なように把持されており、該揺りてこが前記継手位置に背向する端部によっ てエンジンブロックに支承されているピストン往復機関において、前記上部連接 セグメント（５）が前記ピストン（２）から偏位したウェブ（３３）によってス リーブ体（１０）の中心に、例えばピンによって固定されており、前記スリーブ 体（１０）の両側に延びた前記スリーブ体のセグメントが前記下部連接セグメン ト（１２）を支承し、前記スリーブ体（１０）が該スリーブ体内に偏心的に配設 されて両側で前記スリーブ体（１０）からはみ出しているプッシュ（１６）また は類似の部材によって、前記両ブッシュの端部とともに前記揺りてこ（３４）を 支承していることを特徴とする前記ピストン往復機関。 ７．前記揺りてこ（３４）がスリーブ体（１０）に背向した分岐した端部（３４ ′、３４′′）のひとつを形成していることを特徴とする請求項５に記載のピス トン往復機関。