JPH0814061A - Scotch yoke type engine - Google Patents

Scotch yoke type engine

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JPH0814061A
JPH0814061A JP14958494A JP14958494A JPH0814061A JP H0814061 A JPH0814061 A JP H0814061A JP 14958494 A JP14958494 A JP 14958494A JP 14958494 A JP14958494 A JP 14958494A JP H0814061 A JPH0814061 A JP H0814061A
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JP
Japan
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cylinder
piston
engine
yoke
cylinders
Prior art date
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Pending
Application number
JP14958494A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiichi Kamiyama
栄一 神山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH0814061A publication Critical patent/JPH0814061A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/32Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Abstract

PURPOSE:To arrange a crank shaft between the two central lines of first and second cylinders to form an engine in a compact manner by arranging cylinders in parallel to each other as a yoke is used in common. CONSTITUTION:First and second cylinders 1 and 2 are arranged in the same direction paralleling the movement directions of first and second pistons 7 and 10 at each stroke of an engine. The axis of a crank shaft 16 is arranged in a direction extending vertically to a plane containing the central lines of the first and second cylinders 1 and 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも二つのシリ
ンダを有するエンジンのスライダクランク連鎖配置に関
するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a slider crank chain arrangement for an engine having at least two cylinders.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、自動車等に使用されるエンジン
は、ガソリンや軽油等の燃焼圧力を利用して得られるピ
ストンの往復運動を回転運動に変換する機構を有してい
る。この変換機構は、従来からピストンとクランク軸の
クランクピンとを結ぶ連接棒の揺動運動によって、ピス
トンの往復運動を回転運動に変換させるものが一般的で
あった。しかし、この揺動運動は、連接棒とシリンダボ
ア壁スカート部の干渉が生じるため、ピストンとクラン
ク軸までの距離は長くしなければならない。これに対し
てスコッチヨーク式エンジンは、ピストンの往復方向以
外の方向に対して自由に往復運動可能なスライダ機構を
設けて連接棒(以下、ヨークと呼ぶ)とクランク軸を接
続しているためヨークは往復運動のみとなる。その結
果、上記干渉がなくなり、クランク軸とピストンの間を
短くすることができる。
2. Description of the Related Art Generally, an engine used in an automobile or the like has a mechanism for converting reciprocating motion of a piston obtained by utilizing combustion pressure of gasoline or light oil into rotary motion. Conventionally, this conversion mechanism generally converts the reciprocating motion of the piston into a rotary motion by the oscillating motion of the connecting rod that connects the piston and the crank pin of the crank shaft. However, this swinging movement causes interference between the connecting rod and the cylinder bore wall skirt portion, so the distance between the piston and the crankshaft must be long. On the other hand, the Scotch-yoke type engine is provided with a slider mechanism that can freely reciprocate in a direction other than the reciprocating direction of the piston and connects the connecting rod (hereinafter referred to as the yoke) and the crankshaft to each other. Can only reciprocate. As a result, the above interference is eliminated, and the distance between the crankshaft and the piston can be shortened.

【0003】このスコッチヨーク式エンジンの例が、特
開昭58─210326号に開示されている。ここに示
されているスコッチヨーク式エンジンは水平対向式のス
コッチヨーク式エンジンで、第一と第二の2つのシリン
ダが、クランク軸を中心にして水平に向き合っている。
そして上記ヨークは、第一のシリンダと第二のシリンダ
とに用いられるスライダを共通化している。この共通化
によってさらにクランク軸方向の長さに対しても従来の
水平対向エンジンに比べ短くしている。
An example of this Scotch yoke type engine is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-210326. The Scotch-yoke engine shown here is a horizontally opposed Scotch-yoke engine in which two cylinders, a first cylinder and a second cylinder, face each other horizontally about a crankshaft.
The yoke shares a slider used for the first cylinder and the second cylinder. Due to this commonality, the length in the crankshaft direction is further shortened compared to the conventional horizontally opposed engine.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような水
平対向型スコッチヨーク式エンジンでは、大きなスペー
スを占めるシリンダブロック部が水平に向かい合って第
一と第二に分散された配置であるため、エンジン本体と
しての集約性が悪いといった問題点がある。本発明は、
スコッチヨーク式エンジンにおいて、ヨークを共通化し
つつ平行にシリンダを配置することによりクランク軸を
第一および第二のシリンダの両中心軸線間に配置しエン
ジンをコンパクトにすることを目的とする。
However, in such a horizontally opposed type Scotch yoke type engine, since the cylinder block portions occupying a large space are arranged horizontally facing each other and are dispersed first and second, There is a problem that the integration as the main body is poor. The present invention
In a Scotch yoke type engine, it is an object to make the engine compact by disposing the cylinders in parallel while commonizing the yokes so that the crankshaft is disposed between the central axis lines of the first and second cylinders.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、以下の構成を備える。請求項1に記載の本
発明によれば、第一および第二のシリンダと、第一のシ
リンダ内および第二のシリンダ内のそれぞれに往復可能
に設けられる第一のピストンおよび第二のピストンと、
第一および第二のピストンの往復運動をクランク軸のク
ランクピンに伝達するヨークとを備えたスコッチヨーク
式エンジンにおいて、機関の各行程における第一ピスト
ンと第二ピストンの運動方向とが平行な同一方向となる
ように第一および第二のシリンダを配置し、第一および
第二のシリンダの中心軸線を含む平面に対し垂直な方向
にクランク軸の軸心が配置されたことを特徴とする。ま
た、請求項2に記載の本発明によれば、請求項第一項記
載のスコッチヨーク式エンジンにおいて、第一のピスト
ンとヨークとを接続する第一のピストンピンと、第二の
ピストンとヨークとを接続する第二のピストンピンとが
往復運動方向にずらして配置されたことを特徴とする。
また、請求項3に記載の本発明によれば、請求項第一項
記載のスコッチヨーク式エンジンにおいて、第一または
第二のシリンダ内が燃焼状態となった直後にクランクピ
ンが第一のシリンダの中心軸と第二のシリンダの中心軸
との間に位置するようにクランク軸の軸心を偏らせたこ
とを特徴とする。
The present invention for achieving the above object has the following constitution. According to the present invention described in claim 1, first and second cylinders, and a first piston and a second piston that are reciprocally provided in the first cylinder and the second cylinder, respectively. ,
In a Scotch-yoke type engine provided with a yoke for transmitting the reciprocating motions of the first and second pistons to a crankpin of a crankshaft, the movement directions of the first piston and the second piston are parallel in each stroke of the engine. The first and second cylinders are arranged so as to be oriented in the same direction, and the axis of the crankshaft is arranged in a direction perpendicular to a plane including the central axes of the first and second cylinders. Further, according to the present invention described in claim 2, in the Scotch yoke type engine described in claim 1, the first piston pin connecting the first piston and the yoke, the second piston and the yoke, And a second piston pin for connecting the two are displaced from each other in the reciprocating direction.
According to the present invention as set forth in claim 3, in the Scotch yoke type engine as set forth in claim 1, immediately after the first or second cylinder is in a combustion state, the crank pin is the first cylinder. The shaft center of the crankshaft is biased so as to be located between the center axis of the second cylinder and the center axis of the second cylinder.

【0006】[0006]

【作用】請求項1に記載の本発明では、機関の各行程に
おける第一ピストンと第二ピストンの運動方向とが平行
な同一方向となるように第一および第二のシリンダを配
置し、第一および第二のシリンダの中心軸線を含む平面
に対し垂直な方向にクランク軸の軸心が配置されたの
で、エンジンのクランク軸方向の長さは短いままで、エ
ンジン幅を小さくコンパクトにすることができ、マスの
集中化を高めることができる。また、請求項2に記載の
本発明では、第一のピストンとヨークとを接続する第一
のピストンピンと、第二のピストンとヨークとを接続す
る第二のピストンピンとが往復運動方向にずらして配置
されている。即ち、取付時または機関冷間時、ヨークが
第一シリンダおよび第二シリンダの両シリンダ中心軸線
に対して、僅かに傾いた状態で安定している。その後、
機関を運転し続けると燃焼室近傍の第一および第二のシ
リンダ、シリンダブロック、ピストンは燃焼熱によって
熱膨張し、第一と第二のシリンダ間の距離が伸びる。一
方、ヨークは燃焼室から離れているので熱による熱膨張
は相対的に小さく、ヨークと第一と第二のシリンダ間と
で熱膨張差が生じる。この熱膨張差が生じても、上記ヨ
ークの傾きが小さくなるだけで、熱膨張差を吸収するこ
とができ、機関の内部の応力や歪みを小さくすることが
きる。また、第一および第二のピストンがそれぞれ第一
および第二のシリンダのシリンダ壁を押すピストンサイ
ドフォースは、燃焼室内の圧力が大きくなる程大きく、
又クランクピンとピストンピンとで結ぶ直線が往復運動
方向に近くなる程小さくなる。又、ピストンサイドフォ
ースが極端に大きくなるとピストンの摺動の円滑さを損
なうため、ピストンサイドフォースの最大値を低く抑え
たいという要求がある。そこで、請求項3に記載の本発
明では、ピストンサイドフォースが最大となるであろう
燃焼状態となった直後にクランクピンが第一のシリンダ
の中心軸と第二のシリンダの中心軸との間に位置するよ
うにクランク軸の軸心を偏らせることで、第一および第
二のシリンダの最大ピストンサイドフォースを均等にす
ることができる。すなわち、機関全体としてピストンサ
イドフォースの最大値を低く抑えることができる。更
に、第一のシリンダが燃焼状態にある時と第二のシリン
ダが燃焼状態にある時とで本来生じるヨークの応力分布
の不均一を大幅に緩和させることができる。
According to the present invention as set forth in claim 1, the first and second cylinders are arranged such that the movement directions of the first piston and the second piston in each stroke of the engine are parallel and in the same direction. Since the axis of the crankshaft is arranged in a direction perpendicular to the plane containing the central axes of the first and second cylinders, the engine width should remain small and the engine width should be small and compact. It is possible to increase the concentration of mass. Further, in the present invention as set forth in claim 2, the first piston pin connecting the first piston and the yoke and the second piston pin connecting the second piston and the yoke are displaced in the reciprocating direction. It is arranged. That is, during mounting or when the engine is cold, the yoke is stable in a state in which it is slightly inclined with respect to the center axes of both the first cylinder and the second cylinder. afterwards,
When the engine continues to operate, the first and second cylinders, cylinder blocks, and pistons near the combustion chamber undergo thermal expansion due to combustion heat, and the distance between the first and second cylinders increases. On the other hand, since the yoke is separated from the combustion chamber, thermal expansion due to heat is relatively small, and a difference in thermal expansion occurs between the yoke and the first and second cylinders. Even if this difference in thermal expansion occurs, the difference in thermal expansion can be absorbed only by reducing the inclination of the yoke, and the stress and strain inside the engine can be reduced. Further, the piston side force in which the first and second pistons press the cylinder walls of the first and second cylinders, respectively, increases as the pressure in the combustion chamber increases,
Further, the straight line connecting the crank pin and the piston pin becomes smaller as it gets closer to the reciprocating direction. Further, if the piston side force becomes extremely large, the smoothness of the sliding of the piston is impaired, so there is a demand to keep the maximum value of the piston side force low. Therefore, in the present invention as set forth in claim 3, immediately after the combustion state in which the piston side force is likely to be maximized, the crank pin is provided between the center axis of the first cylinder and the center axis of the second cylinder. The maximum piston side force of the first and second cylinders can be made uniform by displacing the axis of the crankshaft so as to be located at. That is, the maximum value of the piston side force can be kept low for the entire engine. Further, the uneven stress distribution of the yoke, which originally occurs when the first cylinder is in the combustion state and when the second cylinder is in the combustion state, can be significantly reduced.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は実施例の4サイクル4気筒のスコッ
チヨーク式エンジンのシリンダヘッド上方からの断面図
である。本実施例のスコッチヨーク式エンジンにおい
て、第一シリンダ1、第二シリンダ2、第三シリンダ
3、および第四シリンダ4は、図1のようにスクウェア
型に配置されている。4気筒のシリンダヘッド部にそれ
ぞれに設けられた吸気バルブ8および排気バルブ9から
は、図1に示すように吸気マニホールド5、排気マニホ
ールド6が取りつけられている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view from above the cylinder head of a 4-cycle 4-cylinder Scotch yoke type engine of the embodiment. In the Scotch yoke engine of this embodiment, the first cylinder 1, the second cylinder 2, the third cylinder 3, and the fourth cylinder 4 are arranged in a square type as shown in FIG. As shown in FIG. 1, an intake manifold 5 and an exhaust manifold 6 are attached to an intake valve 8 and an exhaust valve 9 respectively provided in the cylinder heads of the four cylinders.

【0008】図2は、本実施例のスコッチヨーク式エン
ジンの側面断面図であり、図1におけるX−X’断面を
示したものである。シリンダヘッド21上方には、吸気
バルブ8および排気バルブ9を駆動するカムシャフト2
2が配置され、クランク軸16の下方にはオイルパン2
3が設けられている。シリンダヘッド21には、冷却の
ためウォータジャケット24が設けられ図示しないウォ
ータポンプにより冷却水が循環されている。ピストン7
および10には、ピストンリング25が設けられ、シリ
ンダ1および2の下部には、シリンダスカート部26が
ある。
FIG. 2 is a side cross-sectional view of the Scotch yoke type engine of this embodiment, showing a cross section taken along the line XX 'in FIG. Above the cylinder head 21, a camshaft 2 that drives the intake valve 8 and the exhaust valve 9 is provided.
2 is arranged, and an oil pan 2 is provided below the crankshaft 16.
3 is provided. A water jacket 24 is provided on the cylinder head 21 for cooling, and cooling water is circulated by a water pump (not shown). Piston 7
And 10 are provided with a piston ring 25 and at the bottom of the cylinders 1 and 2 there is a cylinder skirt 26.

【0009】図3は、本実施例のスコッチヨーク式エン
ジンの特徴を最もよく表す正面断面図であり、図1にお
けるY−Y’断面を示す。第一シリンダ1および第二シ
リンダ2の両中心軸線は平行に配置され、クランク軸1
6は両中心軸線を含む平面に対し垂直な方向に、かつ第
一シリンダ1および第二シリンダ2の両シリンダの中心
軸線間に配置されている。第一シリンダ1内に設けた第
一ピストン7、および、第二シリンダ2内に設けた第二
ピストン10は、クランク軸16の軸心に対して平行に
配置された第一ピストンピン11および第二ピストンピ
ン12によりそれぞれヨーク13に取り付けられてい
る。クランク軸16の軸線と直交する平面内に配置され
る2つのピストン7と10は、それぞれピストンピン1
1、12によってヨーク13と回動自在に取りつけられ
ている。ヨーク13の下部にはスライダ14を潤滑可能
に収容する長孔15が設けられている。上記の構成にて
なる本実施例のスコッチヨーク式エンジンは、第一シリ
ンダ1が燃焼行程にあるとき第二シリンダ2が吸気行程
となるように吸排気バルブタイミングが設定されてお
り、これとクランク角で180°位相をずらして駆動さ
れる第三シリンダ3、第四シリンダ4はそれぞれ圧縮・
排気行程となるように吸排気バルブタイミングを設定さ
れているので、機関全体として4サイクル4気筒にて1
80°毎の等間隔燃焼を達成している。
FIG. 3 is a front sectional view best showing the characteristics of the Scotch yoke type engine of the present embodiment, and shows a YY 'section in FIG. The central axes of the first cylinder 1 and the second cylinder 2 are arranged in parallel, and the crankshaft 1
6 is arranged in a direction perpendicular to a plane including both central axes and between the central axes of both the first cylinder 1 and the second cylinder 2. The first piston 7 provided in the first cylinder 1 and the second piston 10 provided in the second cylinder 2 have a first piston pin 11 and a second piston 10 arranged parallel to the axis of the crankshaft 16. Two piston pins 12 are attached to each yoke 13. The two pistons 7 and 10 arranged in a plane orthogonal to the axis of the crankshaft 16 are respectively the piston pins 1
The yoke 13 is rotatably attached to the yoke 13. An elongated hole 15 that slidably accommodates the slider 14 is provided below the yoke 13. In the Scotch yoke type engine of the present embodiment having the above-mentioned configuration, the intake / exhaust valve timing is set so that the second cylinder 2 is in the intake stroke when the first cylinder 1 is in the combustion stroke. The third cylinder 4 and the fourth cylinder 4, which are driven 180 degrees out of phase with each other in the angle, respectively compress and
Since the intake / exhaust valve timing is set so that the exhaust stroke is performed, the engine as a whole has four cycles and four cylinders.
Equally spaced combustion every 80 ° is achieved.

【0010】第一シリンダ1と第二シリンダ2との1組
と、第三シリンダ3と第四シリンダ4との1組は同一の
構成であるため、以下このエンジンの特徴を説明するた
めに第一シリンダ1と第二シリンダ2とについてのみ説
明する。機関は、4ストロークサイクルに従って運転さ
れるため、第一ピストン7、および、第二ピストン10
の往復運動に連動して吸気バルブ8、排気バルブ9を作
動されることになる。図3はクランク角にして上死点後
0°の時の本実施例のスコッチヨーク式エンジンの断面
図であり、第一シリンダ1は圧縮行程が終了し、第二シ
リンダ2は排気行程が終了したことを示している。図4
は、クランク角にして上死点後90°の時の断面図であ
り、第一シリンダ1は膨張行程で、第二シリンダ2は吸
気行程を示している。図5は、上死点後180°の時の
断面図であり、第一シリンダ1は膨張行程が終了し、第
二シリンダ2は吸気行程が終了している。図6は、上死
点後270°のときの断面図であり、第一シリンダ1は
排気行程であり、第二シリンダ2は圧縮行程を示してい
る。これらの図より、上死点後0°のときには、スライ
ダ14の位置は長孔15において中央部であったもの
が、上死点後90°のときには、スライダ14は長孔1
5の一端に移動している。その後上死点後180°から
270°へとクランク角が変化するにつれスライダ14
は長孔15を移動し、上死点後90°の時のスライダ1
4の位置とは反対の他端に移動している。このようにし
て、クランク軸16が回転することにより、ピストン
1、2はシリンダ内を往復運動するのに対し、スライダ
14はピストン1、2の往復運動に対し垂直な方向に長
孔15を往復運動する。このようにして、ピストン1、
2の往復運動はクランク軸16の回転運動に変換される
ことになる。またスライダ14は、クランクシャフト1
6の回転にともなって長孔15内を長孔15の長手方向
に往復潤滑運動している。このように、4つのシリンダ
を正方形にまとめることによりシリンダ間のすきまを無
くし、且つクランク軸方向に短くでき、エンジンがコン
パクトにでき、車両の運動性能を決定するエンジン重心
のレイアウトに関しても自由度が大きくなる。また、シ
リンダヘッド部もコンパクトにできるため、低コストで
軽量、またエンジン全体がコンパクトにまとまっている
ので高剛性なエンジン単体となり、エンジン搭載時のエ
ンジンマウントが高剛性に支持することができ、エンジ
ンからの振動低減にも役立つ。
Since one set of the first cylinder 1 and the second cylinder 2 and one set of the third cylinder 3 and the fourth cylinder 4 have the same construction, the first set will be described below in order to explain the features of this engine. Only one cylinder 1 and the second cylinder 2 will be described. Since the engine is operated according to the 4-stroke cycle, the first piston 7 and the second piston 10
The intake valve 8 and the exhaust valve 9 are operated in conjunction with the reciprocating motion of FIG. 3 is a cross-sectional view of the Scotch yoke type engine of the present embodiment when the crank angle is 0 ° after top dead center. The compression stroke is completed in the first cylinder 1 and the exhaust stroke is completed in the second cylinder 2. It shows that it did. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view when the crank angle is 90 ° after top dead center, the first cylinder 1 shows an expansion stroke, and the second cylinder 2 shows an intake stroke. FIG. 5 is a cross-sectional view at 180 ° after top dead center, in which the expansion stroke of the first cylinder 1 is completed and the intake stroke of the second cylinder 2 is completed. FIG. 6 is a cross-sectional view at 270 ° after top dead center, in which the first cylinder 1 is in the exhaust stroke and the second cylinder 2 is in the compression stroke. From these figures, the position of the slider 14 was at the center of the elongated hole 15 when the angle was 0 ° after the top dead center.
It has moved to one end of 5. Then, as the crank angle changes from 180 ° to 270 ° after top dead center, the slider 14
Is moving through the long hole 15 and the slider 1 at 90 ° after top dead center
It has moved to the other end opposite to the position of 4. In this way, as the crankshaft 16 rotates, the pistons 1 and 2 reciprocate in the cylinder, while the slider 14 reciprocates in the elongated hole 15 in a direction perpendicular to the reciprocating motion of the pistons 1 and 2. Exercise. In this way, the piston 1,
The reciprocating motion of 2 will be converted into the rotary motion of the crankshaft 16. Further, the slider 14 is the crankshaft 1
Along with the rotation of 6, the reciprocating lubricating motion is performed in the elongated hole 15 in the longitudinal direction of the elongated hole 15. In this way, by arranging the four cylinders in a square shape, the clearance between the cylinders can be eliminated, the crankshaft direction can be shortened, the engine can be made compact, and the freedom of the layout of the engine center of gravity that determines the dynamic performance of the vehicle can be obtained. growing. In addition, since the cylinder head can be made compact, it is low cost and lightweight, and because the entire engine is compact, it becomes a highly rigid engine unit, and the engine mount when the engine is mounted can be highly rigidly supported. It is also useful for reducing vibration from.

【0011】次に、図7を用いて請求項2に記載の発明
の実施例について説明する。図7では、ヨーク13が2
本のピストンピン11、12とクランクピン20との計
3点で静定状態に支持されているが、ヨーク13はヨー
ク13上端のピストンピン孔中心11’と12’の距離
を僅かにシリンダ1、2の両中心線間距離より大きく
(実際には数十マイクロメータ以内に)設定して製造さ
れており、このヨークをエンジンに組付けたものであ
る。よって、機関組付け時および冷間時には、図7のa
のようにピストン7とピストン10が上下にずれ幅dだ
け僅かにずれ、ヨーク13が第一シリンダ1および第二
シリンダ2のシリンダ中心軸線に対してほんの僅か傾い
た状態で安定している。一方、機関暖機後の運転時には
第一シリンダ1および第二シリンダ2の熱膨張等による
両シリンダの中心軸間距離の伸びの方が大きくなり、ピ
ストンピン11、12の間隔が相対的に縮んだときに
は、図7のbに示すようにヨーク13の予め設定してお
いた傾きを0°に近づく方向で自動的に補正される。従
って、運転による熱膨張差等の寸法誤差による機関内部
に生じる応力や歪みをヨークの傾きで吸収することがで
き、冷間時、暖機後にかかわらず常に円滑な運転が可能
になる。
Next, an embodiment of the invention described in claim 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the yoke 13 is 2
Although the piston pins 11 and 12 of the book and the crank pin 20 are supported in a static state at a total of three points, the yoke 13 is slightly separated from the piston pin hole centers 11 ′ and 12 ′ at the upper end of the yoke 13 by the cylinder 1 It is manufactured by setting the distance larger than the distance between both center lines of 2 (actually within several tens of micrometers), and this yoke is assembled to the engine. Therefore, when the engine is installed and when the engine is cold, a in FIG.
As described above, the piston 7 and the piston 10 are vertically displaced slightly by the displacement width d, and the yoke 13 is stable in a state of being slightly inclined with respect to the cylinder center axes of the first cylinder 1 and the second cylinder 2. On the other hand, during the operation after the engine is warmed up, the distance between the center axes of the first cylinder 1 and the second cylinder 2 increases due to thermal expansion and the like, and the distance between the piston pins 11 and 12 is relatively reduced. In this case, the preset inclination of the yoke 13 is automatically corrected in the direction approaching 0 ° as shown in FIG. 7B. Therefore, the stress and strain generated inside the engine due to the dimensional error such as the difference in thermal expansion due to the operation can be absorbed by the inclination of the yoke, and the smooth operation can be always performed regardless of whether it is cold or after warming up.

【0012】次に、図3に戻って請求項3に記載の発明
の実施例について説明する。第一または第二のシリンダ
内が燃焼状態となった直後にクランクピン20が第一の
シリンダ1の中心軸と第二のシリンダ2の中心軸との間
に位置するようにクランク軸の軸心を所定量eだけオフ
セットしてある。図8はクランク軸をオフセット量eで
オフセットしたスコッチヨークエンジンとオフセットし
ていないスコッチヨークエンジンとをピストンサイドフ
ォース量で比較したものである。これを見ると、クラン
ク16軸のオフセットなしの時は、第一シリンダ1のピ
ストンサイドフォースがかなり大きな値を示し、第二シ
リンダ2のピストンサイドフォースは比較的小さな値と
なっている。逆に、オフセット有りの時には第一と第二
のシリンダが同じサイドフォースとなり且つサイドフォ
ースの最大値が低く抑えられている。ここで、ピストン
サイドフォースが増加すると、急激にピストンとシリン
ダとの摩擦力は増大し、この摩擦力が所定値以上となる
とピストンの摺動の円滑さに悪影響を及ぼす。そこで、
第一および第二のシリンダの両シリンダ1、2での最大
摩擦力を低減するには、ピストンサイドフォースの最大
値を低く抑えれば良いため、本実施例のようにクランク
軸16をオフセット量eだけオフセットすることにより
第一シリンダ1および第二シリンダ2のピストンサイド
フォースを均等にし、最大摩擦力を低減できる。
Next, returning to FIG. 3, an embodiment of the invention described in claim 3 will be described. Immediately after the combustion state in the first or second cylinder, the crankpin 20 is positioned so that the crankpin 20 is located between the center axis of the first cylinder 1 and the center axis of the second cylinder 2. Is offset by a predetermined amount e. FIG. 8 compares the Scotch yoke engine in which the crankshaft is offset by the offset amount e and the Scotch yoke engine in which the crankshaft is not offset by the piston side force amount. From this, when there is no offset of the crank 16 axis, the piston side force of the first cylinder 1 shows a considerably large value, and the piston side force of the second cylinder 2 has a relatively small value. On the contrary, when there is an offset, the first and second cylinders have the same side force and the maximum value of the side force is kept low. Here, when the piston side force increases, the frictional force between the piston and the cylinder rapidly increases, and when the frictional force exceeds a predetermined value, the smoothness of sliding of the piston is adversely affected. Therefore,
In order to reduce the maximum frictional force between the first and second cylinders 1 and 2, it is sufficient to keep the maximum value of the piston side force low. Therefore, the crankshaft 16 is offset by the same amount as in the present embodiment. By offsetting by e, the piston side forces of the first cylinder 1 and the second cylinder 2 can be made uniform and the maximum frictional force can be reduced.

【0013】尚、図2のように排気マニホールド6をそ
れぞれ前後2分割(または前後で分けて2本のマニホー
ルドを用いてもよい)とすれば前後で交互に吸排気を繰
り返すことができ、吸排気の脈動効果を利用することに
より、機関の出力性能を向上させることができる。ま
た、本実施例では4気筒4サイクルエンジンを例にとり
説明したが、4気筒に限らず、6気筒、10気筒という
ように多気筒化を行っても、クランク軸方向のエンジン
長は、従来の直列エンジンの半分であり、幅に関しても
従来のV型エンジンや水平対向型エンジンに比べてもか
なり狭いものとなる。また、衝突安全性の面から考えて
も、エンジンといった衝突時に潰れないものでエンジン
ルームを埋め尽くすと、衝突時の衝撃力を吸収すること
ができなかったが、本実施例によるエンジンを搭載する
ことによってエンジン幅が狭いことから、衝突時の衝撃
力を吸収することができるクラッシャブルゾーンが大き
く確保できるため、衝突安全性を向上させることができ
る。また、4サイクルエンジンだけでなく、2サイクル
エンジンにも適用できることはいうまでもない。
As shown in FIG. 2, if the exhaust manifold 6 is divided into front and rear parts (or two front and rear parts may be used), intake and exhaust can be alternately repeated before and after. The output performance of the engine can be improved by utilizing the pulsating effect of exhaust gas. Further, in the present embodiment, a four-cylinder, four-cycle engine has been described as an example, but the engine length in the crankshaft direction is not limited to that of the conventional one, even if the number of cylinders is increased to six, ten, and so on. It is half the size of an in-line engine, and its width is considerably narrower than conventional V-type engines and horizontally opposed engines. Also, from the viewpoint of collision safety, if the engine room is filled with something that does not collapse at the time of a collision, such as an engine, the impact force at the time of the collision cannot be absorbed, but the engine according to the present embodiment is mounted. As a result, since the engine width is narrow, a large crushable zone capable of absorbing the impact force at the time of a collision can be secured, so that collision safety can be improved. It goes without saying that the invention can be applied not only to the 4-cycle engine but also to the 2-cycle engine.

【0014】[0014]

【発明の効果】請求項1記載の本発明によれば、第一お
よび第二のシリンダが並列に配置され、クランク軸が第
一および第二のシリンダの両中心軸線間に配置されたの
で、従来の水平対向型スコッチヨーク式エンジンに比べ
てコンパクトにできる。その結果、実車に搭載するに際
して、車両の運動性能を左右するエンジンの重心のレイ
アウトの自由度を増すことができ、また、シリンダヘッ
ド部もコンパクトにできるため、低コストで軽量、高剛
性なエンジンとなる。
According to the present invention as set forth in claim 1, the first and second cylinders are arranged in parallel, and the crankshaft is arranged between both central axes of the first and second cylinders. It can be made more compact than the conventional horizontally opposed Scotch yoke engine. As a result, when mounted on an actual vehicle, it is possible to increase the degree of freedom in the layout of the center of gravity of the engine that affects the dynamic performance of the vehicle, and because the cylinder head can be made compact, a low-cost, lightweight, highly rigid engine. Becomes

【0015】また、請求項2記載の本発明によれば、ヨ
ークと第一と第二のシリンダ間とで熱膨張差が生じて
も、ヨークの傾きが小さくなるだけで、熱膨張差を吸収
することができ、機関の内部の応力や歪みを小さくする
ことができる。又機関の熱膨張差によりエンジン内のク
リアランスがなくなりエンジンが停止するといったこと
が防止できる。また、請求項3記載の本発明によれば、
ピストンサイドフォースが最大となるであろう燃焼状態
となった直後にクランクピンが第一のシリンダの中心軸
と第二のシリンダの中心軸との間に位置するようにクラ
ンク軸の軸心を偏らせることで、第一および第二のシリ
ンダの最大ピストンサイドフォースを均等にすることが
でき、ピストンサイドフォースの最大値を低く抑えるこ
とができる。その結果、ピストンサイドフォースによる
摩擦力を低く抑えることができ、高効率なエンジンとな
る。
According to the second aspect of the present invention, even if a difference in thermal expansion occurs between the yoke and the first and second cylinders, the inclination of the yoke is reduced and the difference in thermal expansion is absorbed. It is possible to reduce the stress and strain inside the engine. Moreover, it is possible to prevent the engine from stopping due to the difference in thermal expansion between the engines and the clearance in the engine being lost. According to the invention of claim 3,
Immediately after the combustion state in which the piston side force will be maximized, the crankshaft is eccentric so that the crankpin is located between the center axis of the first cylinder and the center axis of the second cylinder. By doing so, the maximum piston side force of the first and second cylinders can be made uniform, and the maximum value of the piston side force can be suppressed to a low value. As a result, the frictional force due to the piston side force can be suppressed to a low level, resulting in a highly efficient engine.

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

【図1】 4サイクル4気筒のスコッチヨーク
式エンジンのシリンダヘッド上方からの断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a 4-cycle 4-cylinder Scotch-yoke engine from above the cylinder head.

【図2】 スコッチヨーク式エンジンの側面断
面図。
FIG. 2 is a side sectional view of a Scotch yoke type engine.

【図3】 スコッチヨーク式エンジンの正面断
面図(上死点後0°)。
FIG. 3 is a front sectional view of a Scotch yoke type engine (0 ° after top dead center).

【図4】 スコッチヨーク式エンジンの正面断
面図(上死点後90°)。
FIG. 4 is a front sectional view of a Scotch yoke type engine (90 ° after top dead center).

【図5】 スコッチヨーク式エンジンの正面断
面図(上死点後180°)。
FIG. 5 is a front sectional view of a Scotch yoke engine (180 ° after top dead center).

【図6】 スコッチヨーク式エンジンの正面断
面図(上死点後270°)。
FIG. 6 is a front sectional view of a Scotch yoke engine (270 ° after top dead center).

【図7】 スコッチヨーク式エンジンの組付け
図。
FIG. 7 is an assembly diagram of a Scotch yoke type engine.

【図8】 クランク軸のオフセット量eとピス
トンサイドフォースとの関係図。
FIG. 8 is a relationship diagram between a crankshaft offset amount e and a piston side force.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・ 第1シリンダ 2 ・・・ 第2シリンダ 3 ・・・ 第3シリンダ 4 ・・・ 第4シリンダ 5 ・・・ 吸気マニホールド 6 ・・・ 排気マニホールド 7 ・・・ 第1ピストン 8 ・・・ 吸気バルブ 9 ・・・ 排気バルブ 10 ・・・ 第2ピストン 11 ・・・ 第1ピストンピン 12 ・・・ 第2ピストンピン 13 ・・・ ヨーク 14 ・・・ スライダ 15 ・・・ 長孔 16 ・・・ クランク軸 17 ・・・ 第3ピストン 18 ・・・ 第4ピストン 19 ・・・ ブロック 20 ・・・ クランクピン 21 ・・・ シリンダヘッド 22 ・・・ カムシャフト 23 ・・・ オイルパン 24 ・・・ ウォータジャケット 25 ・・・ ピストンリング 26 ・・・ シリンダスカート部 11’ ・・・ ピストンピン孔 12’ ・・・ ピストンピン孔 1 ... 1st cylinder 2 ... 2nd cylinder 3 ... 3rd cylinder 4 ... 4th cylinder 5 ... Intake manifold 6 ... Exhaust manifold 7 ... 1st piston 8 ...・ Intake valve 9 ・ ・ ・ Exhaust valve 10 ・ ・ ・ Second piston 11 ・ ・ ・ First piston pin 12 ・ ・ ・ Second piston pin 13 ・ ・ ・ Yoke 14 ・ ・ ・ Slider 15 ・ ・ ・ Long hole 16 ・・ ・ Crankshaft 17 ・ ・ ・ Third piston 18 ・ ・ ・ Fourth piston 19 ・ ・ ・ Block 20 ・ ・ ・ Crank pin 21 ・ ・ ・ Cylinder head 22 ・ ・ ・ Camshaft 23 ・ ・ ・ Oil pan 24 ・ ・・ Water jacket 25 ・ ・ ・ Piston ring 26 ・ ・ ・ Cylinder skirt 11 '・ ・ ・ Piston pin hole 12' ・ ・ ・ Piston pin hole

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一および第二のシリンダと、第一のシ
リンダ内および第二のシリンダ内のそれぞれに往復可能
に設けられる第一のピストンおよび第二のピストンと、
前記第一および第二のピストンの往復運動をクランク軸
のクランクピンに伝達するヨークとを備えたスコッチヨ
ーク式エンジンにおいて、機関の各行程における前記第
一ピストンと第二ピストンの運動方向とが平行な同一方
向となるように前記第一および第二のシリンダを配置
し、前記第一および第二のシリンダの中心軸線を含む平
面に対し垂直な方向に前記クランク軸の軸心が配置され
たことを特徴とするスコッチヨーク式エンジン。
1. A first and a second cylinder, and a first piston and a second piston which are reciprocally provided in the first cylinder and the second cylinder, respectively.
In a Scotch-yoke type engine provided with a yoke for transmitting the reciprocating motions of the first and second pistons to a crankpin of a crankshaft, the moving directions of the first piston and the second piston are parallel in each stroke of the engine. The first and second cylinders are arranged in the same direction, and the axis of the crankshaft is arranged in a direction perpendicular to a plane including the central axes of the first and second cylinders. Is a Scotch-yoke type engine.
【請求項2】 前記第一のピストンとヨークとを接続す
る第一のピストンピンと、前記第二のピストンとヨーク
とを接続する第二のピストンピンとが往復運動方向にず
らして配置されたことを特徴とする請求項第一項記載の
スコッチヨーク式エンジン。
2. A first piston pin connecting the first piston and the yoke and a second piston pin connecting the second piston and the yoke are arranged so as to be displaced in the reciprocating direction. The Scotch yoke type engine according to claim 1, characterized in that.
【請求項3】 前記第一または第二のシリンダ内が燃焼
状態となった直後に前記クランクピンが前記第一のシリ
ンダの中心軸と前記第二のシリンダの中心軸との間に位
置するように前記クランク軸の軸心を偏らせたことを特
徴とする請求項第一項記載のスコッチヨーク式エンジ
ン。
3. The crank pin is positioned between the center axis of the first cylinder and the center axis of the second cylinder immediately after the combustion state in the first or second cylinder. The scotch yoke type engine according to claim 1, wherein the axis of the crankshaft is deviated.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7210397B2 (en) 2001-04-27 2007-05-01 Peter Robert Raffaele Scotch yoke engine
US8371210B2 (en) 1998-03-10 2013-02-12 Peter Robert Raffaele Reciprocating fluid machines

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8371210B2 (en) 1998-03-10 2013-02-12 Peter Robert Raffaele Reciprocating fluid machines
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