JPH07139367A - 内燃機関のピストン組立 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の燃費効率の向上と、生産コストの
削減、及び、単位時間あたりの排気ガス量を減少する。 【構成】 円盤１の外周にピストン２を固着する。前記
円盤１の側面中心にコンロッド継き手３を固着する。前
記円盤１の側面中心に、コンロッド継ぎ手３を貫通する
ように穴をあけて、その穴にシャフト４を貫通して固着
する。ピストン２には、圧縮リングを、はめこむ溝を設
けて圧縮リング６をはめる。円盤１の外周付近には、ピ
ストンハウジングとの気密を保つ為、のサイドシールと
サイドシール押しバネを、はめこむ溝を設ける。 【効果】燃費効率の向上、生産コストの削減、単位時間
あたりの排気ガスの減少の効果あり。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関におけるピス
トン組立の回動往復運動を、コンロッドを介して、梃子
の原理を利用してクランクシャフトを、回転させる内燃
機関のピストン組立に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関においては、ピストンの
直線往復運動を、コンロッドを介してクラシクシャフト
を回転させている。

【０００３】又、ピストンとシリンダーの摺動面の摩擦
抵抗を潤滑油で油膜をつくり軽減している。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】従来のレシプロエ
ンジンは、ピストンの直線往復運動から回転運動を取り
出すという基本原理にともなう宿命的な欠点があった。
列挙すれば直線往復運動から回転運動を取り出してい
るので底トルクの為、回転数をあげる事により高トルク
を取り出している。この事は、燃費効率の悪さになる。
さらに、高速回転になるほど慣性力の影響によって出
力損失が大きくなる。ピストンとシリンダーの摺動面
は、潤滑油により油膜をつくり摩擦抵抗を軽減している
が、これにも限界があり、特に高速回転時には、ピスト
ンの上死点と下死点では、油膜を突き破ってピストンと
シリンダーは、直接接触しやすく、摩擦抵抗は大きい。
内燃機関の構成部品で、摺動部分の部品点数の多さが
摩擦抵抗を大きくし燃費効率を悪くしている問題点があ
った。

【０００５】本発明は、これらの欠点を除くために考案
されたものである。実際には、ピストン組立の回動往
復運動を梃子の原理を利用して回転運動に変えるので高
速回転にしなくても高トルクが得られる。

【０００６】ピストンと、ピストンハウジングシの内
壁は、本発明の構造上、潤滑油に頼らずとも接触しない
ので、ここでの摩擦抵抗は皆無。

【０００７】内燃機関の構成部品で回転エネルギーの
妨げとなる摺動部品の削減。

【０００８】これらの事により燃費効率の向上と生産コ
ストの削減、及び、単位時間当たりの排気ガス量の減少
を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の内燃機関においては、円盤の外周に、ピス
トンを２個１８０度の間隔で固着、または、一体成形す
る。円盤の側面中心にコンロッド継ぎ手を固着、また
は、一体成形する。円盤の側面中心に、側面に対して直
角にコンロッド継ぎ手を貫通するように穴をあけて、そ
の穴にシャフトを貫通させて固着する。コンロッド継ぎ
手とクランクシャフトはコンロッドを介して連結する。

【００１０】そして、ピストン組立（１、２、３、４、
５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３）、コン
ロッド、クランクシャフトをピストンハウジングで包
む。

【００１１】円盤の外周付近には、ピストンハウジング
との気密保持用のサイドシールとサイドシール押しバネ
をはめ込むための、サイドシール嵌入溝を設ける。

【００１２】また、円盤側面には、穴を複数個あける。
この穴の目的は慣性モーメントを小さくする為と、この
穴を潤滑油が往来することにより、潤滑油効果を高め
る。

【００１３】また、ピストンの慣性モーメントを小さく
するには、ピストンの内部を、くり貫いて茶筒状に加工
して目的達成する。ピストンを茶筒状に加工するには、
図示はしてないが、先ず、蓋を外した茶筒状に加工し
て、その後、その穴の入り口に、蓋を固着して茶筒状に
加工する。

【００１４】

【作用】図７は吸入行程を表したもので、先ず、吸入弁
（１５ａ）が開きピストン組立は、シャフト（４）を軸
にして時計方向へ回動して吸入行程が行われる。クラン
クシャフト（１８）は常に時計方向へ回転する。

【００１５】図８は、圧縮行程を表したもので、吸入弁
（１５ａ）は閉じてピストン組立は反時計方向へ回動し
て圧縮行程が行われる。これと同時進行で吸入弁（１５
ｂ）が開きこの吸入弁が係わる作動室内では、吸入行程
が行われる。

【００１６】図９は、爆発行程を表したもので、ピスト
ン組立は、爆発力で時計方向へ回動してその力をコンロ
ッド（１７）を介して、クランクシャフトを回転させ
る。これと同時進行で吸入弁（１５ｂ）は閉じ、この吸
入弁に係わる作動室内では圧縮行程が行われている。こ
れと同時進行で吸入弁（１５ｃ）が開き、この吸入弁に
係わる作動室内では、吸入行程が行われている。

【００１７】図１０は、排気行程を表したもので、排気
弁（１６ａ）が開き、ピストン組立は、反時計方向へ回
動して排気が行われる。これと同時進行で吸入弁（１５
ｂ）が係わる作動室内では、爆発行程がおこなわれ、同
時に吸入弁（１５ｃ）が係わる作動室内では、圧縮行程
が行われれ、これと同時進行で、吸入弁（１５ｄ）が開
いて、この吸入弁が係わる作動室内では、吸入行程が行
われる。以上が吸入弁（１５ａ）排気弁（１６ａ）が係
わる作動室内で行われる吸入行程→圧縮行程→爆発行程
→排気行程の説明である。

【００１８】

【実施例】実施例については、図１、図２、図３、図４
を参照にして説明すると、円盤（１）の外周にピストン
（２）を、２個１８０度の間隔で固着、又は、一体形成
して前記円盤（１）の側面中心にコンロッド継ぎ手
（３）を固着、又は一体形成する。前記円盤（１）の側
面中心に、側面に対して直角に、前記コンロッド継ぎ手
（３）を貫通するように穴をあけて、その穴にシャフト
（４）を貫通させて固着する。

【００１９】円盤の側面外周付近には、ピストンハウジ
ングとの気密を保つためのサイドシール（６）とサイド
シール押しバネ（７）を、はめこむサイドシール嵌入溝
（５）を、両側面に合計４ケ所設ける。

【００２０】円盤の側面には、穴（１３）を複数個あけ
る。ピストン（２）には、圧縮リング（８）を取り付け
る溝を設けて圧縮リング（８）を取り付ける。

【００２１】さらに図３で説明すれば、クラシクシャフ
ト（１８）からカムシャフト（２２）への回転伝達部に
は、各々に傘車（２４）を固着する。この傘車のギャー
比は、クランクシャフト側は、１、に対してカムシャフ
ト側は、２、の比率である。カムシャフト（２２）に
は、４気筒分のカム８個が形成されており、その内訳
は、吸入弁用のカム（２８）４個と、排気弁用のカム
（２７）４個、合計、８箇である。排気弁、吸入弁は各
々のカムに対応して図示してあります。

【００２２】燃料インジェクター（２３）を、吸入通路
（２６）の吸入弁（１５）の側近に取り付ける。点火プ
ラグ（１４）を、作動室内に取り付ける。排気通路（２
５）は図３の様に設ける。隣の作動室との気密を保持す
る気密保持板（２０）は、図３のように設ける。

【００２３】図５は、気密保持板（２０）であるが、気
密保持板本体（２９）と側面板（３２）をリベット（３
１）でとめる。スプリング（３０）は気密保持板本体
（２９）と側面板（３２）を引っ張りあう。故に、リベ
ット（３１）は、側面板（３２）がスプリング（３０）
に引っ張られる方向には、自在に動くように加減してと
める。

【００２４】円盤（１）の側面に穴をあけるには、機械
的強度と慣性モーメントを小さくするという相反するこ
とを考慮する必要があり、穴の形状は問わないが、代表
的な形を列挙すれば次のようなものがある。図示はして
ないが、丸 扇形 三角 涙の滴形がある。穴
の数は、２個以上を重量バランス良く、あければ良い。

【００２５】また、穴の大きさは、内燃機関の規模によ
り決定する。

【００２６】穴の深さについては、次に列挙する方法が
ある。図示はしてないが、円盤の側面より反対側の側
面まで貫通させる。側面より反対側の側面途中まで穴
をあけて、反対側からこちら側向かって同じ様に途中ま
であけるが、こちら側からあけた穴と接しない様な位置
にあける。の方法でこちらからの穴と反対側からあ
ける穴の一部を重複させてあける。重複した所だけ貫通
することになる。

【００２７】以上の方法があるが上記の方法は、円盤
の表面積を広げる効果もある。上記の方法は、円盤の
表面積を広げる効果と、重複した所が貫通穴となるので
この穴を潤滑油が往来できる。

【００２８】円盤の表面積を広げる目的は、ピストンと
円盤の外周は、作動室の一部を形成し高温となるので放
熱効果をよくするためである。

【００２９】機関内では、円盤の側面が一部となって形
成されるクランク室（３４）と、側面の反対側の機関室
（３６）は、ピストン組立によって隔離されるので、円
盤の側面に穴をあけて潤滑油の往来をさせるが、潤滑油
による冷却と潤滑効果をより効果的にするためには、お
互いの室を、ピストンハウジングに、お互いの室に潤滑
油が往来できる様に穴をあけて、目的達成する。カムシ
ャフト室（３５）も同様にする。

【００３０】また、円盤（１）に変わるものとして、図
示はしてないが、リングの外周にピストンを固着してリ
ングの内周と、シャフト（４）に貫通固着した円筒管か
ら放射状にでた複数の支柱を固着する方法もある。

【００３１】サイドシール（６）とサイドシール押しバ
ネ（７）は、ピストンハウジング側に溝をほって、そこ
に、はめ込んでも良い。

【００３２】コンロッド継ぎ手を固着する位置として
は、既に記述したように、円盤の側面中心に固着する以
外の方法としては、図示はしてないが、シャフト
（４）に固着する。のシャフトに固着して、尚且
つ、コンロッド継ぎ手の一部を、円盤の側面中心、以外
の位置に固着する方法がある。

【００３３】また、ピストン（２）を固着する位置とし
ては、円盤の側面外周付近に複数個固着する方法もあ
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３５】ピストン組立は、シャフトを軸に回動往復
運動する為、ピストンとピストンハウジング内壁は接触
しないのでここでの摩擦抵抗は皆無であるので、燃費効
率が向上する。

【００３６】さらに、ピストン組立は、シャフトを軸に
回動往復運動して、その回動往復運動をコンロッドを介
してクランクシャフトを回転させるが、この時に梃子の
原理でクランクシャフトを回転させるので、高速回転に
しなくても高トルクが得られるので燃費効率が向上す
る。

【００３７】また、４気筒でありながらピストンは２
個、コンロッドは１個、クランクシャフトのクランク部
は、１ケ所で構成されているので、装置全体を小型軽量
にできるので、生産コストの削減と燃費の向上になる。

【００３８】また、タイミングベルトも不要である。

【００３９】また、吸入行程のストロークも長いので空
気を充分に作動室内に吸入出来るので燃費効率の向上に
なる。

【００４０】さらに、各行程が長い利点は、二酸化炭素
を排気しないクリーンな燃料として期待が高まっている
水素燃料と特性が一致しやすい。

【００４１】また、本発明の特長として、ピストン組立
の回動往復運動を、梃子の原理でクランクシャフトを回
転させるので、高トルクが得られることと、摺動部分の
部品点数が、従来の内燃機関より少ないので、内燃機関
自身での、回転の妨げとなる摩擦抵抗が少ない。この２
つの利点から、従来の内燃機関よりも、回転数を低くで
きるので燃費効率の向上と、単位時間あたりの排気ガス
の量を少なくできる。

【００４２】高速回転にする必要がないことと、排気弁
と吸入弁は、ピストンの回動往復運動の延長線上に位置
しない、という本発明の構造上の特長から、排気弁と吸
入弁を大きくすることができるので、排気効率と吸入効
率が良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ピストン組立の斜視図である。

【図２】ピストン組立の断面図である。

【図３】ピストン組立を、ピストンハウジングに組み込
んだ実施例を示すピストンハウジングの断面図である。

【図４】ピストン組立を、ピストンハウジングに組み込
んだ実施例を示すピストンハウジングの断面図である。

【図５】気密保持板（２０）の詳細図である。

【図６】気密保持板（２０）の断面図である。

【図７】吸入行程を示す概念図である。

【図８】圧縮行程を示す概念図である。

【図９】爆発行程を示す概念図である。

【図１０】排気行程を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 円盤 ２ ピストン ３ コンロッド継ぎ手 ４ シャフト ５ サイドシール嵌入溝 ６ サイドシール ７ サイドシール押しバネ ８ 圧縮リング ９ コンロッドとめピン １０ 割りピン １１ 座金 １２ シャフト固着ボルト １３ 穴 １４ 点火プラグ １５ 吸入弁 １６ 排気弁 １７ コンロッド １８ クランクシャフト １９ ピストンハウジング ２０ 気密保持板 ２１ 気密保持板押しバネ ２２ カムシャフト ２３ 燃料インジェクター ２４ 傘車 ２５ 排気通路 ２６ 吸入通路 ２７ 排気弁用カム ２８ 吸入弁用カム ２９ 気密保持板本体 ３０ スプリング ３１ リベット ３２ 側面板 ３３ ボルト ３４ クランク室 ３５ カムシャフト室 ３６ 機関室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン（２）を円盤（１）の外周に固
   着、または、一体形成した、内燃機関のピストン組立。