JPH0751881B2 - Piston lateral pressure reduction mechanism - Google Patents

Piston lateral pressure reduction mechanism

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JPH0751881B2
JPH0751881B2 JP22942687A JP22942687A JPH0751881B2 JP H0751881 B2 JPH0751881 B2 JP H0751881B2 JP 22942687 A JP22942687 A JP 22942687A JP 22942687 A JP22942687 A JP 22942687A JP H0751881 B2 JPH0751881 B2 JP H0751881B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、レシプロ式の内燃機関や空気圧縮機などで、
ピストンの往復運動を出力軸の回転運動に、又は、入力
軸の回転運動をピストンの往復運動に変えるための運動
変換装置に関し、より詳しくは運動系のバランスを良く
し振動を低減するようなエンジン等における運動変換装
置において、ピストンの側圧をより低減するように工夫
した機構に関する。
The present invention relates to a reciprocating internal combustion engine, an air compressor, and the like.
The present invention relates to a motion conversion device for converting the reciprocating motion of a piston into a rotary motion of an output shaft or the rotary motion of an input shaft into a reciprocating motion of a piston, and more specifically, an engine for improving the balance of a motion system and reducing vibration. The present invention relates to a mechanism devised to further reduce the lateral pressure of a piston in a motion conversion device such as the one described above.

[従来の技術および発明が解決しようとする問題点] 本発明の基本発明は「エンジン等における運動変換装
置」として既に特許願昭60−259336として出願されてお
り、関連発明に「対向ピストンエンジン」として既に特
許願昭61−046753等がある。これらの発明はその明細書
のなかに詳しく述べられているが、基本的にバランスが
非常に優れており従来のレシプロに比べて振動、騒音が
格段に低下する。又、従来はピストンに与えられた運動
エネルギーは下死点付近でクランク機構の効率が悪いた
め出力トルクにならず、殆どが振動や熱になっていた
が、本基本発明では菱型リンク機構により直接隣のシリ
ンダーの圧縮仕事として回収されるためエネルギー効率
が非常に高くなる。更に、ピストンの運動について考察
すれば、従来のクランク機構のピストン速度は正弦運動
と比較して上死点付近で速くなり、下死点付近で遅くな
る。それに対し本機構は全く従来の逆で、上死点付近で
遅くなり、下死点付近で速くなる。これは燃焼機構の点
で非常に有利になり、燃焼効率が良くなり排気損失が少
なくなる。又、ピストン運動機構の相違がトルク変動を
非常に滑らかにし、より一層振動、騒音を低下すること
ができる。
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] The basic invention of the present invention has already been applied for as a “motion conversion device in an engine or the like” in Japanese Patent Application No. 60-259336, and a related invention is “opposed piston engine”. There are already patent applications such as Sho 61-046753. Although these inventions are described in detail in the specification, they are basically excellent in balance and vibration and noise are significantly reduced as compared with the conventional reciprocating machine. Further, conventionally, the kinetic energy applied to the piston was not output torque because the efficiency of the crank mechanism was poor near the bottom dead center, and most of it was vibration or heat. Since it is directly recovered as the compression work of the adjacent cylinder, the energy efficiency becomes very high. Further, considering the movement of the piston, the piston speed of the conventional crank mechanism becomes faster near the top dead center and slower near the bottom dead center as compared with the sine movement. On the other hand, this mechanism is completely opposite to the conventional one: it becomes slower near top dead center and faster near bottom dead center. This is very advantageous in terms of combustion mechanism, which improves combustion efficiency and reduces exhaust loss. Further, the difference in the piston movement mechanism makes the torque fluctuation extremely smooth, and the vibration and noise can be further reduced.

このように多くの利点を持ったエンジン等の運動変換装
置において、そのトルクを発生する機構は、爆発によっ
て得られたピストンの圧力がリンクを介して揺動軸に直
結したクロスアームに揺動トルクを与えて、それが直交
軸受を介してZクランク軸の回転トルクに変換される。
その際、Zクランク軸にかかる負荷からの反力が爆発し
たシリンダーのピストンに側圧を発生させる。対向した
シリンダーに同時に圧力が加わる例えばコンプレッサー
や2サイクルエンジンのような例では4サイクルと同一
トルクを発生する時、ピストンの側圧は対向した2つの
シリンダーに半減して分散されるため潤滑条件の目安と
なるPV値が半減し、振動や摩耗による寿命の点で有利で
ある。前記出願例で述べている4サイクルエンジンでは
爆発したシリンダーに負荷からの反力によるピストンの
側圧が集中するためPV値に関して不利である。但し、ピ
ストンの側圧が大きくなる上死点付近でピストン速度は
従来のレシプロに比べてかなり遅いのでピストンの側圧
が増加してもPV値として見ると従来と殆ど変わらない。
In a motion conversion device such as an engine that has many advantages as described above, the mechanism that generates the torque is that the pressure of the piston obtained by the explosion causes the swing torque to the cross arm directly connected to the swing shaft via the link. , Which is converted into the rotational torque of the Z crankshaft via the orthogonal bearing.
At that time, the reaction force from the load applied to the Z crankshaft generates a lateral pressure on the piston of the exploded cylinder. When pressure is applied to opposite cylinders at the same time, for example in a compressor or a 2-cycle engine, when the same torque is generated for 4 cycles, the side pressure of the piston is halved and distributed to the two opposed cylinders, which is a guide for lubrication conditions. The PV value is reduced by half, which is advantageous in terms of life due to vibration and wear. In the 4-cycle engine described in the above-mentioned application example, the side pressure of the piston due to the reaction force from the load concentrates on the exploded cylinder, which is disadvantageous with respect to the PV value. However, near the top dead center where the piston side pressure increases, the piston speed is much slower than in the conventional reciprocating machine, so even if the piston side pressure increases, it will be almost the same as the conventional PV value.

本発明は先の本人出願による特許願昭60−259336号「エ
ンジン等における運動変換装置」等の主としてクロスア
ームの軸受け部分の機構に工夫を加えて4サイクルエン
ジンのピストンの側圧をより一層低減し、振動や摩耗を
減少させたものである。
The present invention further reduces the side pressure of the piston of a four-cycle engine by adding a device mainly to the mechanism of the bearing portion of the cross arm in Japanese Patent Application No. 60-259336 “Motion Converter for Engine etc.” by the above-mentioned applicant. , With reduced vibration and wear.

[問題点を解決するための手段] 前記基本特許の出願例にみられる4サイクルエンジンの
ピストンの側圧の発生メカニズムを考えると、揺動軸か
ら上の菱形リンク機構とクロスアーム及びシリンダーが
完全な剛体で各摺動部分のクリアランスが零であれば、
ピストンの側圧は、構造が幾何学的に揺動軸の中心線に
関し対称な形状をしているため爆発圧力のかかったシリ
ンダーと向い合ったシリンダーに均等に二分されて加わ
るが、実際の状態を考えると爆発圧力によって各部分が
非対称で微小な弾性変形を生じ、各摺動部分も油膜が必
要なため微小なクリアランスを持っている。更に、機械
工作上の誤差があるためZクランク軸に加わった負荷か
らの反力は大部分が爆発シリンダーの方のピストンの側
圧となる。
[Means for Solving the Problems] Considering the generation mechanism of the lateral pressure of the piston of the 4-cycle engine seen in the application example of the basic patent, the rhombic link mechanism above the swing shaft, the cross arm and the cylinder are completely If the clearance of each sliding part is zero in a rigid body,
The side pressure of the piston is equally divided into two parts, that is, the cylinder under the explosion pressure and the cylinder facing the explosion pressure, because the structure is geometrically symmetrical with respect to the center line of the swing axis. Considering this, each part is asymmetrical and slightly elastically deformed by the explosion pressure, and each sliding part also has a minute clearance because an oil film is required. Further, due to an error in machining, most of the reaction force from the load applied to the Z crankshaft becomes the side pressure of the piston toward the explosion cylinder.

前述の基本発明では十字型に交差したシリンダーの中心
軸の交点で、その中心軸に直交した直線とX状に交差し
た2本のクロスアームの揺動中心が一致するように軸受
けで支持しており、対向したシリンダーに同時に圧力が
加わる例えばコンプレッサーや2サイクルエンジンのよ
うな場合は弾性歪み等が対称的になるため前記の構造で
対応できる。
In the basic invention described above, at the intersection of the central axes of the cylinders intersecting with each other in a cross shape, the bearings are supported so that the swinging centers of the two cross arms intersecting with the straight line orthogonal to the central axes coincide with each other in the X shape. However, in the case where a pressure is applied to the opposite cylinders at the same time, for example, in the case of a compressor or a two-cycle engine, elastic strain or the like becomes symmetrical, so that the above structure can be applied.

本発明は4サイクルエンジン等の場合にピストンの側圧
を分散させるため、後述の各実施例のように、十字型に
配置したシリンダーの中心軸X−X,Y−Yの交点Oで、
その中心軸に直交した直線Z−Z又はX−Z平面に対し
て、菱形リンク機構の中心部分で互いに逆方向に揺動す
る一部又は全部のクロスアームの揺動中心がある方向に
偏心可能な軸受け支持構造とし、爆発側のシリンダーの
向かいのシリンダーにもピストンの側圧がかかり、負荷
からの反力を2個のシリンダーで分散して受けるように
したものである。
In the present invention, in order to disperse the lateral pressure of the piston in the case of a 4-cycle engine or the like, at each intersection O of the central axes X-X and Y-Y of the cylinders arranged in a cross shape, as in each embodiment described later,
It is possible to decenter in the direction in which there is the swing center of some or all of the cross arms that swing in mutually opposite directions at the central portion of the rhomboid link mechanism with respect to the straight line ZZ or XZ plane orthogonal to the central axis. The bearing support structure is such that the side pressure of the piston is applied to the cylinder opposite the explosion side cylinder, and the reaction force from the load is dispersed and received by the two cylinders.

[実施例1] 第1図は本発明の基本特許である運動変換機構の上半分
の主要機構を示している。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows a main mechanism of an upper half of a motion converting mechanism which is a basic patent of the present invention.

等辺のリンクL1〜L4で構成された菱形リンク機構の各連
結部分にピストンピンp1〜p4を配置し、ピストンと連結
する。各リンクのピストンピンの中心で滑節j1,j3を介
してクロスアームA1と、滑節j2,j4を介してクロスアー
ムA1,A2と連結している。
Piston pins p1 to p4 are arranged at respective connecting portions of a diamond-shaped link mechanism composed of links L1 to L4 of equal sides, and are connected to the piston. At the center of the piston pin of each link, the cross arm A1 is connected via the joints j1 and j3, and the cross arms A1 and A2 are connected via the joints j2 and j4.

今、ピストンP1のシリンダーが爆発しピストンをFの力
で押し下げるとする。クロスアームA1に揺動トルクTを
与える力の伝達経路は第3図(a)の太線部分でp1→L1
→j1となる。もう一方の伝達経路は第3図(b)の太線
部分でp1→L4→j4→A2→j2→L2→p3→L3→j3となる。こ
の2つの伝達経路を比較すれば(a)は(b)よりもリ
ンクの剛性が非常に高い。さらに、摺動部分の数が少な
いため摺動部分の累積隙間が非常に小さい。クロスアー
ムA1とクロスアームA2がシリンダーの中心軸X−X,Y−
Yの交点Oで中心軸に直交した直線Z−Zとクロスアー
ムA1とクロスアームA2の揺動中心が重なるように軸受け
で支持した場合、ピストンに力Fを加えたとき上記の理
由で第3図(b)は(a)に比べて若干の伝達遅れが生
じる。従って、通常の剛性や摺動部分の隙間で設計すれ
ば力Fは全て(a)の伝達経路でヨーク3に伝わる。図
示しないZクランク軸に加わる負荷から来る反力が
(a)の伝達経路を逆行し、ピストンP1の側圧を発生す
る。この時、(b)の伝達経路を経た力は伝達遅れのた
めトルクの発生に寄与しないから反力を受けることもな
く、従って反力から来るピストンP2の側圧も無い。
Now, assume that the cylinder of piston P1 explodes and pushes down the piston with the force of F. The transmission path of the force that gives the swinging torque T to the cross arm A1 is p1 → L1 in the thick line portion of FIG. 3 (a).
→ j1. The other transmission path is p1 → L4 → j4 → A2 → j2 → L2 → p3 → L3 → j3 in the bold line portion of FIG. 3 (b). Comparing these two transmission paths, (a) has much higher link rigidity than (b). Furthermore, since the number of sliding parts is small, the cumulative gap of the sliding parts is very small. The cross arm A1 and cross arm A2 are the central axes of the cylinder X-X, Y-
When the bearing is supported so that the straight line ZZ orthogonal to the central axis at the intersection point O of Y and the swing center of the cross arm A1 and the cross arm A2 overlap, when the force F is applied to the piston, In the diagram (b), a slight transmission delay occurs as compared with the diagram (a). Therefore, if the rigidity is designed and the clearance between the sliding parts is designed, all the force F is transmitted to the yoke 3 through the transmission path (a). The reaction force coming from the load applied to the Z crankshaft (not shown) goes backward in the transmission path of (a) and generates the side pressure of the piston P1. At this time, the force passing through the transmission path of (b) does not contribute to the generation of the torque due to the transmission delay, so that it does not receive the reaction force, and accordingly, the side pressure of the piston P2 coming from the reaction force does not exist either.

第3図の考え方を簡単にする為、この機構を例えば第4
図の模擬機構に置換える事ができる。
In order to simplify the idea of FIG.
It can be replaced with the simulated mechanism in the figure.

第4図(C)で上から下へ入力を伝えるとし、第3図
(a),(b)の摺動部分の隙間と伝達経路のリンクの
剛性をばねに例えてそれぞれδ1,δ2及びS1,S2とす
る。第4図(d)で力Fを下に伝える時、部材5と6及
び7と8はそれぞれ固着されており、偏心荷重でも傾か
ないようにする。力Fは右側の伝達経路を経て下に伝わ
る。その際、S1は力に比例した弾性変形を生じる。第3
図(b)は左側の伝達経路に例えられ、通常の負荷では
力は伝達されない。今、第4図(e)のように部材7と
8がピン9により自由に傾くようにすれば、力Fを加え
ると左右の力が平衡さるまで部材8が傾いて力Fは左右
に分散されて下に伝わる。
Assume that the input is transmitted from the top to the bottom in FIG. 4 (C), and the rigidity of the gap of the sliding portion and the link of the transmission path in FIGS. 3 (a) and 3 (b) are compared with springs, δ1, δ2 and S1 respectively. , S2. When the force F is transmitted downward in FIG. 4 (d), the members 5 and 6 and 7 and 8 are fixed to each other so that they are not tilted even by an eccentric load. The force F is transmitted downward via the right transmission path. At that time, S1 causes elastic deformation proportional to the force. Third
Figure (b) is likened to the transmission path on the left side, where no force is transmitted under normal load. Now, as shown in FIG. 4 (e), if the members 7 and 8 are allowed to freely tilt by the pin 9, when the force F is applied, the member 8 is tilted until the left and right forces are balanced, and the force F is dispersed left and right. It is transmitted to the bottom.

第2図は第1図のA−A断面を示し、揺動軸2はZ−Z
に対して偏心可能な浮動構造になっている。従って、ク
ロスアームA1はヨーク3のピン穴の中心を結ぶ直線W−
Wとの交点Pを頂点として円錐状に動くことができる。
一方、クロスアームA2,A2は揺動中心が直線Z−Zとな
るようにピン4やフランジ11で支持されている。
2 shows the AA cross section of FIG. 1, and the swing shaft 2 is ZZ
It has a floating structure that can be eccentric to. Therefore, the cross arm A1 is a straight line W- connecting the centers of the pin holes of the yoke 3.
It can move in a conical shape with the intersection P with W as the apex.
On the other hand, the cross arms A2 and A2 are supported by the pin 4 and the flange 11 so that the swing center is a straight line ZZ.

今、力Fが菱形リンク機構に加わるとまずリンクL1を経
てクロスアームA1を押すがクロスアームが浮動するため
その力が向かいの滑節j3に伝わり、一方、第3図(b)
の経路からの力が滑節j3に伝わり、その力が互いの累積
隙間と弾性変形を補償し、力が平衡する位置までクロス
アームA1が移動する。そこでクロスアームA1に偶力が発
生してヨーク3に伝わる。この原理は第4図(e)とし
て説明ができる。このようにして負荷からの反力がピス
トンP1,P3の側圧として分散し、1個当りの側圧が低減
される。
Now, when the force F is applied to the rhomboid link mechanism, first, the cross arm A1 is pushed through the link L1, but the cross arm floats, so the force is transmitted to the opposite joint j3, while FIG. 3 (b).
The force from the path of is transmitted to the joint j3, the force compensates the accumulated gap and elastic deformation of each other, and the cross arm A1 moves to a position where the forces are balanced. There, a couple is generated in the cross arm A1 and is transmitted to the yoke 3. This principle can be explained as FIG. 4 (e). In this way, the reaction force from the load is dispersed as the side pressure of the pistons P1 and P3, and the side pressure per unit is reduced.

この構造は上のシリンダブロックの振動を下のZクラン
ク軸に伝えにくく、互いの位置関係を厳密にセッティン
グする必要がない。
With this structure, it is difficult to transmit the vibration of the upper cylinder block to the lower Z crankshaft, and it is not necessary to set the positional relationship with each other strictly.

「実施例2」 第5図はクロスアームA1から下を見た「特許請求の範囲
2」の菱形リンク機構である。
[Embodiment 2] FIG. 5 shows a rhombic link mechanism of "Claim 2" viewed from the cross arm A1.

第6図は第5図B−B断面を示し、第7図は第6図C−
C断面である。
FIG. 6 shows a cross section taken along the line BB of FIG. 5, and FIG. 7 shows a cross section of FIG.
It is a C cross section.

第7図のフランジ11aの丸穴は直線Z−Zと同心に位置
しブッシュ12aが揺動自在に嵌まっている。揺動軸2の
上部2aを平面加工し、ブッシュ12aの加工穴に摺動自在
に嵌まっている。揺動軸2aはクロスアームA1の滑節位置
j1,j3の中心を結ぶ直線J−Jに対して直角方向に動く
ようになっている。揺動軸2はヨーク3aのピン穴の中心
を結ぶ直線W−WとZ−Zの交点Pを頂点として扇形状
に動くことができる。クロスアームA2,A2は揺動軸2の
働きに追従して揺動中心が変動し、同一揺動中心で揺動
軸2と逆方向に揺動するようになっている。
The round hole of the flange 11a in FIG. 7 is located concentrically with the straight line ZZ, and the bush 12a is swingably fitted therein. The upper portion 2a of the swing shaft 2 is machined into a flat surface and slidably fitted in the processed hole of the bush 12a. Swing shaft 2a is the joint position of cross arm A1
It is designed to move in a direction perpendicular to a straight line JJ connecting the centers of j1 and j3. The swing shaft 2 can move in a fan shape with an apex at an intersection point P of a straight line WW and a line ZZ connecting the centers of the pin holes of the yoke 3a. The cross arms A2, A2 have their swing centers fluctuated following the action of the swing shaft 2 and swing in the opposite direction to the swing shaft 2 at the same swing center.

今、第5図Y−Yの上から力Fがピストンピンp1に加わ
るとピストンP1はシリンダーの左の壁を滑りながらY−
Yに沿って下る。ここで、前述の軸受け構造により菱形
リンク機構全体が交点Oから直線J−Jと直角方向(斜
め右下方向)に移動しようとする。ピストンピンp1はY
−Yに沿って下がるため菱形リンク機構全体がピストン
ピンp1を中心として左回転しようとするが、微小回転す
るとピストンp3がシリンダーの右壁に当たって止まり、
そこでピストンの側圧が発生する。従って、力Fは滑節
j1に伝わると同時にピストンP3の側圧から来る反力が滑
節j3に伝わるので2つの力が合成されて揺動軸2の揺動
トルクに変換される。
Now, when a force F is applied to the piston pin p1 from above in FIG. 5Y-Y, the piston P1 slides on the left wall of the cylinder Y-.
Go down along Y. Here, due to the above-mentioned bearing structure, the entire rhomboid link mechanism tries to move from the intersection point O in a direction perpendicular to the straight line JJ (obliquely lower right direction). Piston pin p1 is Y
-The entire rhomboid link mechanism tries to rotate counterclockwise around the piston pin p1 because it moves down along -Y, but when it rotates slightly, the piston p3 hits the right wall of the cylinder and stops.
Then, the side pressure of the piston is generated. Therefore, the force F is
At the same time as being transmitted to j1, the reaction force coming from the side pressure of the piston P3 is transmitted to the joint j3, so that the two forces are combined and converted into the swing torque of the swing shaft 2.

この揺動トルク交換方法は第4図(f)に例えることが
できる。菱形リンク機構を駆動側、揺動軸2を被動側と
すると、駆動側と被動側が同時に微小移動することによ
り第3図(a)の伝達経路と(b)の伝達経路の累積隙
間や弾性歪みを補償し、クロスアームA1の両端の滑節に
かかる力が平衡した位置で停止し揺動トルクを発生す
る。第4図(f)で部材5と6及び部材7と8がピン10
と9により自由に回転できる機構とすると、力Fが上部
の駆動側から下部の被動側に伝わるときに部材6と8が
傾いて左右の力が平衡するように自動調整するのと類似
している。但し、上下の部材の動きは関連性がなく別々
に動くが、実施例は一定の制約をもって動く点が異なっ
ている。
This swing torque exchanging method can be likened to FIG. 4 (f). When the diamond-shaped link mechanism is the driving side and the swing shaft 2 is the driven side, the driving side and the driven side simultaneously make minute movements, which causes cumulative gaps and elastic strains in the transmission path of FIG. 3A and the transmission path of FIG. Compensating for, and stopping at a position where the forces applied to the joints on both ends of the cross arm A1 are balanced, and a swing torque is generated. In FIG. 4 (f), the members 5 and 6 and the members 7 and 8 are pins 10
If a mechanism that can freely rotate by and 9 is used, it is similar to the automatic adjustment so that when the force F is transmitted from the driving side of the upper part to the driven side of the lower part, the members 6 and 8 are inclined and the left and right forces are balanced. There is. However, the movements of the upper and lower members are not related and move independently, but the embodiment is different in that they move with certain restrictions.

上記の機構によりピストンの側圧が上下のシリンダーに
かかり、1個あたりのピストンの側圧を低減させ摩耗や
振動をより低下させることができる。
With the above mechanism, the lateral pressure of the piston is applied to the upper and lower cylinders, and the lateral pressure of each piston can be reduced to further reduce wear and vibration.

本実施例で力Fを支持するのは第6図のフランジ11aと
図示しないZフランク軸の軸受けであり、図示しない直
交軸受の両端や主軸受け等にスラスト力に関する対策を
施して、従来揺動軸を支持していた軸受けを省くことが
できる。
In this embodiment, the force F is supported by the flange 11a shown in FIG. 6 and the Z flank shaft bearing (not shown). The bearing that supported the shaft can be omitted.

[実施例3] 第8図は特許請求の範囲3の菱形リンク機構部分を示
し、第9図は第8図のE−E断面、第10図は第9図のD
−D断面を示している。
[Embodiment 3] FIG. 8 shows a rhombus link mechanism portion of claim 3, FIG. 9 is a sectional view taken along line EE of FIG. 8, and FIG. 10 is D of FIG.
The -D cross section is shown.

第10図からわかるように揺動軸2の上部2bがブッシュ12
aに揺動自在に嵌まり、ブッシュ12bはシリンダーの中心
軸X−XまたはY−Yに対して45度の角度(M−M方
向)でスライド出来るようにフランジ11bに嵌まってい
る。
As can be seen from FIG. 10, the upper part 2b of the swing shaft 2 is the bush 12.
The bush 12b is slidably fitted in a, and the bush 12b is fitted in the flange 11b so as to be slidable at an angle of 45 degrees (MM direction) with respect to the central axis X-X or Y-Y of the cylinder.

従って、揺動軸2はヨーク3bのピン穴の中心を結ぶ直線
W−WとZ−Zの交点Pを頂点としてM−M方向に扇形
状に動くことができる。クロスアームA2,A2は揺動軸2
に追従して動き、揺動軸2と同一中心で逆方向に揺動す
るように嵌まっている。
Therefore, the swing shaft 2 can move in a fan shape in the MM direction with the intersection P of the line WW and ZZ connecting the centers of the pin holes of the yoke 3b as the apex. Cross arms A2 and A2 are swing axis 2
Is fitted so as to swing in the opposite direction at the same center as the swing shaft 2.

今、爆発力がピストンピンp1に加わるとピストンピンp1
はY−Yに沿って下がるが、揺動軸2の上部2bはM−M
に沿って右下方向へ下がるため菱形リンク機構全体がピ
ストンピンp1を中心として左回転しようとするが、微小
回転すれば図示しない向かい側のピストン3が右のシリ
ンダ一壁にあたってピストンの側圧となる。この側圧の
反力が滑節j3にかかり、リンクL1から直接滑節j1に加わ
った力と合成されてクロスアームA1の揺動トルクとな
る。
Now, when the explosive force is applied to the piston pin p1, the piston pin p1
Lowers along YY, but the upper part 2b of the swing shaft 2 is MM
The entire rhomboid link mechanism tries to rotate counterclockwise about the piston pin p1 because it lowers in the lower right direction along with, but if it makes a minute rotation, the piston 3 on the opposite side (not shown) hits the right cylinder wall and becomes the side pressure of the piston. The reaction force of this side pressure is applied to the smooth joint j3 and is combined with the force directly applied to the smooth joint j1 from the link L1 to generate the swinging torque of the cross arm A1.

このトルク発生メカニズムは第4図(f)に例えること
ができ実施例2と同様の説明ができる。但し、実施例2
では揺動軸2の微小移動の方向がピストン変位に応じて
変わるのに対し、本実施例は移動方向が常にM−M方向
に一定している。
This torque generating mechanism can be compared with that in FIG. 4 (f), and the same explanation as in the second embodiment can be made. However, Example 2
In contrast, the direction of minute movement of the swing shaft 2 changes according to the piston displacement, whereas in the present embodiment, the moving direction is always constant in the MM direction.

以上のようの機構でピストンの側圧を低減し、摩耗や振
動を低下することができる。
With the above mechanism, the lateral pressure of the piston can be reduced, and wear and vibration can be reduced.

[実施例4] 第12図は特許請求の範囲4の実施例であり、第13図はそ
のF−F断面、第11図は第12図のG−G断面である。
[Embodiment 4] FIG. 12 is an embodiment according to claim 4, FIG. 13 is its FF cross section, and FIG. 11 is a GG cross section of FIG.

本実施例は対向する一対だけをエンジンとして利用する
時のピストンの側圧低減機構であるが、このエンジンは
中小馬力として低振動等の優れた特徴をもち、更に、他
の一対をコンプレッサーとすれば直接菱形リンク機構が
コンプレッサーのピストンを押すため非常に効率の高い
変換機構となり、又、関連発明の「対向ピストンエンジ
ン」ではピストンの下死点の隙間容積が非常に小さいの
を利用してこれをスーパーチャージャーとし、小型、軽
量で非常に比出力の高いエンジンにすることができる。
本実施例はそれらに応用できる対向ピストンエンジンの
ピストンの側圧を低減するようにしたものである。
The present embodiment is a piston side pressure reduction mechanism when only one pair facing each other is used as an engine, but this engine has excellent characteristics such as low vibration as medium horsepower, and if the other pair is used as a compressor, The direct rhombus link mechanism pushes the piston of the compressor, resulting in a highly efficient conversion mechanism. Also, in the "opposed piston engine" of the related invention, the gap volume at the bottom dead center of the piston is very small, which is used for this. As a supercharger, it can be a compact, lightweight engine with a very high specific output.
In this embodiment, the side pressure of the piston of the opposed piston engine applicable to them is reduced.

第11図は、揺動軸2の上部2cがブッシュ12cに揺動自在
に嵌まり、ブッシュ12cはフランジ11cにX−X方向にの
み摺動自在に嵌まっている。
In FIG. 11, the upper portion 2c of the swing shaft 2 is swingably fitted in the bush 12c, and the bush 12c is slidably fitted in the flange 11c only in the XX direction.

今、爆発力がピストンピンp1に加わるとまずリンクL1を
介して滑節j1を押すが、クロスアームA1に負荷があると
その反力でピストンP1がシリンダーの左壁を押す。その
とき、第11図の軸受け構造によって揺動軸2がX−Xに
沿って右方向へ動き、菱形リンク機構がピストンピンp1
を中心に左回転しようとするが、ピストンP3がシリンダ
ーの右壁にあたりピストンの側圧となる。この状態から
第3図(a)と(b)に於いて2つの伝達経路の摺動部
分の累積隙間と弾性歪みが補償されてピストンピンp1と
p2の力が平衡したときに揺動軸2の偶力トルクとなりZ
クランク軸に伝わる。その際、ピストンの側圧はピスト
ンP1に集中せず、上下のピストンに分散されるため1個
あたりのピストンの側圧は半減する。
Now, when an explosive force is applied to the piston pin p1, first, the joint j1 is pushed via the link L1, but when there is a load on the cross arm A1, the reaction force causes the piston P1 to push the left wall of the cylinder. At that time, the rocking shaft 2 moves to the right along XX by the bearing structure of FIG. 11, and the rhombus link mechanism moves the piston pin p1.
However, the piston P3 hits the right wall of the cylinder and becomes the side pressure of the piston. From this state, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the accumulated clearance and elastic strain of the sliding portions of the two transmission paths are compensated, and the piston pin p1 and
When the force of p2 is balanced, it becomes the couple torque of the swing shaft 2 and Z
It is transmitted to the crankshaft. At that time, the side pressure of the piston is not concentrated on the piston P1 and is distributed to the upper and lower pistons, so that the side pressure of each piston is halved.

実施例1〜4でクロスアームA1を上下から挟むように配
置した一対のクロスアームA2,A2はクロスアームA1と形
状が異なり、滑節の両側が幅広くなっている。これは揺
動軸2やヨーク3が揺動するときに角振動が起振される
が、これと逆方向に揺動するクロスアームA2,A2を幅広
くし、極慣性能率をクロスアームA1よりも大きくし、一
部又は全ての角振動を相殺することにより振動を低下さ
せる効果がある。必要により揺動バランスウェイトを適
宜追加することもできる。又、第14図は実施例1〜3の
4気筒エンジンに於いてピストンP1が上死点付近にある
ときピストンピンp2,p4はシリンダー下部からはみ出す
時がある。この時、ピストンP1に爆発力が加わると菱形
リンク機構が弾性変形し、又は実施例2や3では揺動軸
の微小な下方向の変位成分があるため菱形リンク機構が
若干下がることがある。つまりピストンピンp2,p4がY
−Yから僅かに下がってピストンP2,P4が図のように傾
く、この時、シリンダーの下部とピストンの隙間が非常
に小さければ、過大な摩擦を生じピストンやシリンダー
に損傷を与える。そこでシリンダーの下部を点線のよう
に拡大すれば過大な摩擦によるトラブルから回避するこ
とができる。
The pair of cross arms A2, A2 arranged so as to sandwich the cross arm A1 from above and below in Examples 1 to 4 have different shapes from the cross arm A1, and the both sides of the syllable are wide. This causes angular vibration when the rocking shaft 2 and the yoke 3 rock, but the cross arms A2 and A2 that rock in the opposite direction are made wider, and the polar inertia ratio is higher than that of the cross arm A1. There is an effect of reducing the vibration by increasing the value and canceling out some or all of the angular vibration. If necessary, a swing balance weight can be appropriately added. Further, FIG. 14 shows that in the four-cylinder engine of Embodiments 1 to 3, when the piston P1 is near the top dead center, the piston pins p2 and p4 sometimes protrude from the lower part of the cylinder. At this time, when an explosive force is applied to the piston P1, the rhombus link mechanism may elastically deform, or in the second and third embodiments, the lozenge link mechanism may slightly lower due to a slight downward displacement component of the swing shaft. That is, the piston pins p2 and p4 are Y
-Pistons P2 and P4 slightly tilt down from -Y as shown in the figure. At this time, if the clearance between the lower part of the cylinder and the piston is very small, excessive friction will occur and damage the piston and cylinder. Therefore, by expanding the lower part of the cylinder as shown by the dotted line, it is possible to avoid problems due to excessive friction.

[発明の効果] 本発明は既述の「エンジン等における運動変換装置」や
「対向ピストンエンジン」のピストンの側圧を低減する
ものであるが、実際のエンジンでは高温でピストンの側
圧が高く、しかも潤滑条件が悪い上死点付近はシリンダ
ーの摩耗が非常に大きい。従って上死点付近でピストン
の側圧を低減することにより摩耗や摩擦損失を減らし、
振動も低下する。又、基本特許で揺動軸を指示していた
軸受けを省略できるため構造が簡単になり、上部のシリ
ンダー部分と下部のZクランク軸部分とがフレキシブル
な軸受け支持構造により柔軟に連結しているため、互い
の位置関係を厳密にセッティングする必要がない。又、
実施例1では上部と下部が滑節のみでつながっているの
で振動を伝えにくい。
[Advantages of the Invention] The present invention reduces the lateral pressure of the piston of the "motion conversion device in an engine or the like" or the "opposed piston engine" described above. However, in an actual engine, the lateral pressure of the piston is high and Cylinder wear is extremely large near the top dead center where lubrication conditions are poor. Therefore, reducing the lateral pressure of the piston near top dead center reduces wear and friction loss,
Vibration is also reduced. In addition, the structure that is simpler because the bearing that specified the swing shaft in the basic patent can be omitted, and the upper cylinder part and the lower Z crankshaft part are flexibly connected by the flexible bearing support structure. , It is not necessary to set the mutual positional relationship strictly. or,
In Example 1, it is difficult to transmit vibration because the upper part and the lower part are connected only by the syllables.

以上のように、簡単な構造でピストンの側圧を低減する
ことにより耐久性が向上するばかりでなく数多くの長所
を備えることができる。
As described above, by reducing the lateral pressure of the piston with a simple structure, not only the durability is improved but also many advantages can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は実施例1の一部を断面した平面図、第2図は第
1図のA−A断面、第3図は力の伝達経路を示す簡略図
を示す。 第4図は力の伝達状態を表す模擬機構を示す。 第5図は実施例2の菱形リンク機構、第6図は第5図の
B−B断面、第7図は第6図C−C断面を示す。 第8図は実施例3の菱形リンク機構、第9図は第8図E
−E断面、第10図は第9図D−D断面を示す。 第12図は実施例4の一部を断面した平面図、第13図は第
12図F−F断面、第11図は第12図G−G断面を示す。 第14図はシリンダーの下部を拡大加工した状態を示す説
明図を示す 1;シリンダブロック、2;揺動軸、3,3a〜3c;ヨーク、4,
9,10;ピン、5,6,8;部材、11,11a〜11c;フランジ、2a〜2
c;揺動軸2の上部、12a〜12c;ブッシュ A1,A2;クロスアーム L1〜L4;リンク P1〜P4;ピストン p1〜p4;ピストンピン j1〜j4;滑節 δ1〜δ2;摺動部分の累積隙間。 S1〜S2;リンクの弾性変形をばねに置換えた時の状態
図。 X−X,Y−Y;シリンダーの中心軸。 Z−Z;中心軸の交点Oで中心軸と直交した直線。 W−W;ヨークのピン穴の中心を結ぶ直線。 J−J;クロスアームA1の滑節j1,j3の中心を結ぶ直線。
FIG. 1 is a plan view in which a part of the first embodiment is sectioned, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a simplified view showing a force transmission path. FIG. 4 shows a simulation mechanism showing a force transmission state. FIG. 5 shows a rhomboid link mechanism of the second embodiment, FIG. 6 shows a BB cross section of FIG. 5, and FIG. 7 shows a CC cross section of FIG. FIG. 8 is a rhombic link mechanism of the third embodiment, and FIG. 9 is FIG. 8E.
-E cross section, FIG. 10 shows the DD cross section of FIG. FIG. 12 is a plan view in which a part of the fourth embodiment is shown in section, and FIG.
FIG. 12 is a FF cross section, and FIG. 11 is a GG cross section in FIG. FIG. 14 shows an explanatory view showing a state in which the lower part of the cylinder is enlarged and processed. 1; cylinder block, 2; swing shaft, 3, 3a to 3c; yoke, 4,
9,10; Pin, 5, 6, 8; Member, 11, 11a to 11c; Flange, 2a to 2
c; upper part of swing shaft 2, 12a to 12c; bushes A1 and A2; cross arms L1 to L4; links P1 to P4; pistons p1 to p4; piston pins j1 to j4; skeletons δ1 to δ2; Cumulative gap. S1 to S2; State diagram when elastic deformation of the link is replaced by a spring. XX, YY; central axis of cylinder. ZZ: A straight line orthogonal to the central axis at the intersection O of the central axes. WW: A straight line connecting the centers of the pin holes in the yoke. JJ: A straight line connecting the centers of the joints j1 and j3 of the cross arm A1.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エンジン等における運動変換装置におい
て、十字型に配置したシリンダーの中心軸X−X、Y−
Yの交点Oで、その中心軸に直交した直線Z−Zと菱形
リンク機構の上下一対のクロスアームA2,A2の揺動中心
を一致させ、ヨークに直結した方のクロスアームA1の揺
動中心を前記直線Z−Zに対して偏心可能にしたピスト
ンの側圧低減機構。
1. In a motion converting device for an engine or the like, central axes X-X, Y- of cylinders arranged in a cross shape.
At the intersection point O of Y, the straight line ZZ orthogonal to the central axis and the swing center of the pair of upper and lower cross arms A2, A2 of the rhomboid link mechanism are aligned, and the swing center of the cross arm A1 directly connected to the yoke Is a mechanism for reducing the lateral pressure of the piston, which is eccentric with respect to the straight line ZZ.
【請求項2】エンジン等における運動変換装置におい
て、十字型に配置したシリンダーの中心軸X−X、Y−
Yの交点Oで、その中心軸に直交した直線Z−Zに対し
て菱形リンク機構のクロスアームの揺動中心が偏心可能
で、ヨークに直結した方のクロスアームA1の両端の滑節
j1,j3の中心を結ぶ直線と直角方向になるように偏心方
向を規制したピストンの側圧低減機構。
2. In a motion conversion device for an engine or the like, central axes X-X, Y- of cylinders arranged in a cross shape.
At the intersection point O of Y, the swing center of the cross arm of the rhomboid link mechanism can be eccentric with respect to the straight line ZZ orthogonal to the central axis thereof, and the skeletons at both ends of the cross arm A1 directly connected to the yoke
A piston side pressure reduction mechanism that regulates the eccentric direction so that it is perpendicular to the straight line connecting the centers of j1 and j3.
【請求項3】エンジン等における運動変換装置におい
て、十字型に配置したシリンダーの中心軸X−X、Y−
Yの交点Oで、その中心軸に直交した直線Z−Z対して
菱型リンク機構のクロスアームの揺動中心を偏心可能と
し、ヨークに直結した方のクロスアームA1の両端の滑節
の中心を結ぶ直線が描く揺動角の2等分線と直角方向に
偏心方向を規制したピストンの側圧低減機構。
3. In a motion converting device for an engine or the like, central axes X-X, Y- of cylinders arranged in a cross shape.
At the intersection point O of Y, the swing center of the cross arm of the rhomboid link mechanism can be eccentric to the straight line ZZ orthogonal to the central axis, and the center of the skeleton at both ends of the cross arm A1 directly connected to the yoke A side pressure reduction mechanism for the piston that regulates the eccentric direction at a right angle to the bisector of the swing angle drawn by the straight line connecting the two.
【請求項4】対向する一対のシリンダーだけをエンジン
として使うエンジン等における運動変換装置おいて、菱
形リンク機構のクロスアームの揺動中心が一対のシリン
ダーの中心軸Y−Yと直交するX−Z平面上を移動自在
にしたピストンの側圧低減機構。
4. In a motion converting device for an engine or the like which uses only a pair of opposed cylinders as an engine, the swing center of a cross arm of a rhomboid link mechanism is XZ which is orthogonal to the central axes YY of the pair of cylinders. A piston side pressure reduction mechanism that is movable on a flat surface.
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