JPH08178010A - Motion converter and reciprocating engine - Google Patents

Motion converter and reciprocating engine

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Publication number
JPH08178010A
JPH08178010A JP33672194A JP33672194A JPH08178010A JP H08178010 A JPH08178010 A JP H08178010A JP 33672194 A JP33672194 A JP 33672194A JP 33672194 A JP33672194 A JP 33672194A JP H08178010 A JPH08178010 A JP H08178010A
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JP
Japan
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reciprocating
cylinder
shaft
piston
cylindrical
Prior art date
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Pending
Application number
JP33672194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kaizo Furukawa
改造 古川
Original Assignee
Furukawa Hideko
古川 秀子
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Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Hideko, 古川 秀子 filed Critical Furukawa Hideko
Priority to JP33672194A priority Critical patent/JPH08178010A/en
Publication of JPH08178010A publication Critical patent/JPH08178010A/en
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    • 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
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B75/22Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0079Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having pistons with rotary and reciprocating motion, i.e. spinning pistons
    • 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
    • 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
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804Number of cylinders
    • F02B2075/1808Number of cylinders two

Abstract

PURPOSE: To efficiently convert the reciprocating motion into the rotating motion and obtain a high output at low fuel consumption by providing a reciprocating member and a rotatable cylindrical member, and forming endless spiral grooves on the peripheral face of the cylindrical member to be coupled with part of the reciprocating member. CONSTITUTION: A V-type two-cylinder engine is formed at the bank angle of 90 deg., an inner hole 18 closed at the upper end and opened at the lower end is formed concentrically with a cylinder on a piston 12 reciprocated in the stroke chamber 14 of each cylinder, and a cylindrical shaft 20 is slidably inserted into the inner hole 18. A pair of crossing spiral grooves 22, 24 are formed on the outer periphery of the shaft 20. Bosses 26, 28 fixed to the piston 12 and integrally lowered when the piston 12 is lowered are coupled with a pair of spiral grooves 22, 24, the shaft 20 is rotated CCW, and the rotation is transmitted to a straight shaft 34 via the meshing of bevel gears 30, 32.

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、往復運動を回転運動
に、あるいは逆に回転運動を往復運動に変換する運動変
換装置に関する。前者の運動変換装置は、特に、各種交
通機関や産業用機械の動力源として利用されるレシプロ
エンジンとして好適に適用される。また、後者の運動変
換装置は、たとえば、モータを駆動源とするエアコンプ
レッサやポンプ等に適用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motion converting device for converting reciprocating motion into rotary motion, and vice versa. The former motion conversion device is particularly suitably applied as a reciprocating engine used as a power source for various transportation facilities and industrial machines. In addition, the latter motion conversion device can be applied to, for example, an air compressor or a pump that uses a motor as a drive source.
【0002】[0002]
【従来の技術】往復運動を回転運動に変換して動力を得
る運動変換装置の代表例として、ガソリンや軽油を燃料
とする内燃機関が挙げられる。今日において、かかる内
燃機関としては、レシプロエンジンが主流を占めてい
る。レシプロエンジンは、ガソリンを燃料とするガソリ
ンエンジンおよび軽油を燃料とするディーゼルエンジン
とに大別され、前者は主として乗用車等の自動車や小型
航空機に、後者は乗用車や貨物自動車あるいは船舶に搭
載され、動力源として用いられている。これらレシプロ
エンジンは、燃料と空気との混合気を圧縮状態で点火す
ることにより爆発的に燃焼させ、これに伴う膨張圧をピ
ストンの往復運動に変換して動力を得るものである。
2. Description of the Related Art A typical example of a motion conversion device that converts reciprocating motion into rotary motion to obtain power is an internal combustion engine that uses gasoline or light oil as fuel. Today, reciprocating engines are the mainstream of such internal combustion engines. Reciprocating engines are roughly classified into gasoline engines that use gasoline as fuel and diesel engines that use light oil as fuel. Used as a source. In these reciprocating engines, an air-fuel mixture of fuel and air is ignited in a compressed state to explosively combust, and the expansion pressure accompanying this is converted into a reciprocating motion of a piston to obtain power.
【0003】たとえば代表的な自動車用エンジンである
4サイクルエンジンにおいては、良く知られているよう
に、吸気、圧縮、爆発、排気の4行程を行う間にピスト
ンが2往復する。すなわち、シリンダ頂部に形成される
燃焼室に通ずる吸気バルブを開いた状態でピストンが下
降することにより、シリンダ内に負圧が形成され、吸気
バルブを通じてガソリンと空気との混合気を燃焼室に吸
入した(吸気行程)後、吸気バルブが閉じられ、ピスト
ンが上昇に転じて燃焼室内の混合気を圧縮する(圧縮行
程)。ピストンが上死点に達する頃にスパークプラグを
介して点火し、混合気を爆発的に燃焼させ、そのときの
膨張圧がピストンを押し下げる(爆発行程)。ピストン
は下死点に達した後に再び上昇に転ずるが、このときに
排気バルブを開くことにより燃焼排ガスをシリンダ外に
排出する(排気行程)。以上の4行程が繰り返し行われ
ることにより、ピストンの往復運動が得られる。そし
て、このピストン往復運動は、ピストン下端部に連結さ
れるコンロッドおよびクランクシャフトを介して回転運
動に変換され、自動車の駆動車輪を回転させるための動
力が得られる。
In a four-cycle engine, which is a typical automobile engine, for example, the piston makes two reciprocations during four strokes of intake, compression, explosion and exhaust, as is well known. That is, when the piston descends with the intake valve open to the combustion chamber formed at the top of the cylinder open, a negative pressure is created in the cylinder, and the mixture of gasoline and air is drawn into the combustion chamber through the intake valve. After that (intake stroke), the intake valve is closed, and the piston turns upward to compress the air-fuel mixture in the combustion chamber (compression stroke). When the piston reaches the top dead center, it is ignited through the spark plug to explosively burn the air-fuel mixture, and the expansion pressure at that time pushes down the piston (explosion stroke). The piston turns up again after reaching the bottom dead center, but at this time, the exhaust valve is opened to discharge the combustion exhaust gas to the outside of the cylinder (exhaust stroke). Reciprocating motion of the piston is obtained by repeating the above four strokes. Then, the reciprocating motion of the piston is converted into rotary motion via the connecting rod and the crankshaft connected to the lower end of the piston, and power for rotating the drive wheels of the automobile is obtained.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来技
術によるレシプロエンジンにおいては、一般に、ピスト
ンの往復運動を回転運動に変換するためにコンロッドお
よびクランクシャフトが用いられており、吸気、圧縮、
爆発および排気の行程で2往復するピストンの往復運動
をこれらコンロッドおよびクランクシャフトを介して変
換して2回転の回転運動を得ている。したがって高回転
を得るためには、それに相応する速度でピストンを往復
運動させる必要があり、燃料消費量を増大させることに
なる。すなわち、省資源の観点から、低燃費で高出力を
得ることのできるエンジンの開発が切望される。
As described above, in the conventional reciprocating engine, the connecting rod and the crankshaft are generally used to convert the reciprocating motion of the piston into the rotary motion.
The reciprocating motion of the piston, which reciprocates twice during the explosive and exhaust strokes, is converted through the connecting rod and the crankshaft to obtain a rotary motion of two revolutions. Therefore, in order to obtain a high rotation speed, it is necessary to reciprocate the piston at a speed corresponding thereto, which increases fuel consumption. That is, from the viewpoint of resource saving, it is earnestly desired to develop an engine that can obtain high output with low fuel consumption.
【0005】また、クランクシャフトには、コンロッド
を介して作用するピストン往復運動に伴う大きな負荷に
対抗するための強度および剛性が要求され、更にバラン
スのとれたスムーズな高速回転を可能にするための諸特
性が要求される。これらの見地より、クランクシャフト
は一般に鍛造による一体成形品として製造されている
が、きわめて複雑な形状であることから製造コストが嵩
み、これがエンジン全体の製造コストを上昇させる一因
となっている。
In addition, the crankshaft is required to have strength and rigidity to withstand a large load associated with the reciprocating motion of the piston acting through the connecting rod, and to achieve balanced and smooth high speed rotation. Various characteristics are required. From these viewpoints, the crankshaft is generally manufactured as an integrally molded product by forging, but the manufacturing cost increases due to its extremely complicated shape, which is one of the factors that increase the manufacturing cost of the entire engine. .
【0006】更に、クランクシャフトの回転中心から径
方向外側に膨出するクランクアームの長さは、ピストン
往復運動における上死点から下死点までのピストンスト
ロークの半分を要する。したがって排気量を増大するた
めにピストンストロークを長くすると、それに比例して
クランクアームも長くなってしまう。乗用車における乗
用部分や貨物車における荷台部分の空間を確保するため
にエンジンを極力コンパクトに設計することが望まれ、
このために多気筒エンジンの配列をV型や縦置等とする
ことが行われているが、クランクシャフトを用いること
によるエンジンの長大化の問題は依然として解決されて
いない。
Furthermore, the length of the crank arm that bulges radially outward from the center of rotation of the crankshaft requires half the piston stroke from top dead center to bottom dead center in the piston reciprocating motion. Therefore, if the piston stroke is lengthened in order to increase the displacement, the crank arm lengthens proportionately. It is desired to design the engine as compact as possible in order to secure the space of the passenger part of the passenger car and the cargo bed part of the freight car,
For this reason, a multi-cylinder engine is arranged in a V-type or in a vertical arrangement, but the problem of lengthening the engine due to the use of a crankshaft has not yet been solved.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、従来技
術とは全く異なる斬新な発想により、往復運動を回転運
動に変換し、あるいは逆に回転運動を往復運動に変換す
る運動変換装置を提供することを目的とする。特に、レ
シプロエンジンにおけるピストン往復運動を回転運動に
変換するための装置について、コンロッドとクランクシ
ャフトとで構成する従来の既成概念から脱却し、全く斬
新な発想に基づいて構成することを提案するものであ
る。
Therefore, the present invention provides a motion conversion device for converting reciprocating motion into rotary motion, or conversely converting rotary motion into reciprocating motion, based on a novel idea completely different from the prior art. The purpose is to do. In particular, with regard to the device for converting the piston reciprocating motion into the rotary motion in the reciprocating engine, it is proposed to break away from the conventional concept that is composed of the connecting rod and the crankshaft and to construct it based on a completely new idea. is there.
【0008】すなわち本発明は、往復運動する部材と、
往復運動部材の往復運動方向には移動することができな
いがそれ自体は回転可能に支持される円筒状部材と、往
復運動部材の一部を嵌合すべく円筒状部材の円周面に形
成されるエンドレスの螺旋溝とを有してなり、往復運動
部材の一部とエンドレス螺旋溝との嵌合を介して往復運
動部材の往復運動を円筒状部材の回転運動に変換するこ
とを特徴とする運動変換装置である。
That is, the present invention comprises a member that reciprocates,
A cylindrical member, which cannot move in the reciprocating direction of the reciprocating member but is rotatably supported by itself, is formed on the circumferential surface of the cylindrical member to fit a part of the reciprocating member. And an endless spiral groove for converting the reciprocating motion of the reciprocating member into a rotary motion of the cylindrical member through fitting of a part of the reciprocating member and the endless spiral groove. It is a motion conversion device.
【0009】また、本発明は、回転部材と、回転部材の
回転軸方向に往復運動可能な往復運動部材と、回転部材
の円周面に形成されて往復運動部材の一部を嵌合するエ
ンドレスの螺旋溝とを有してなり、往復運動部材とエン
ドレス螺旋溝との嵌合を介して回転部材の回転運動を往
復運動部材の往復運動に変換することを特徴とする運動
変換装置である。
Further, according to the present invention, the rotating member, the reciprocating member capable of reciprocating in the direction of the rotating shaft of the rotating member, and the endless member formed on the circumferential surface of the rotating member so as to fit a part of the reciprocating member. And a spiral groove, and converts the rotary motion of the rotary member into the reciprocal motion of the reciprocating member through the fitting of the reciprocating member and the endless spiral groove.
【0010】更に、本発明によるレシプロエンジンは、
上部に燃焼室を有するシリンダと、燃焼室内における燃
料燃焼によりシリンダ室内を往復運動するピストンと、
ピストンの内孔に収容可能に支持されると共にシリンダ
に対して相対回転可能な円筒状軸部材と、ピストンまた
は円筒状軸部材のいずれか一方に一体的に設けられる突
出部材と、ピストンまたは円筒状軸部材の他方に形成さ
れて突出部材を嵌合可能なエンドレスの螺旋溝とを有し
てなり、突出部材とエンドレス螺旋溝との嵌合を介して
ピストンの往復運動を円筒状軸部材の回転運動に変換す
るように構成されてなることを特徴とするレシプロエン
ジンである。
Further, the reciprocating engine according to the present invention is
A cylinder having a combustion chamber in the upper portion, a piston that reciprocates in the cylinder chamber due to fuel combustion in the combustion chamber,
A cylindrical shaft member that is accommodated in the inner hole of the piston and is rotatable relative to the cylinder; a protruding member that is integrally provided on either the piston or the cylindrical shaft member; An endless spiral groove formed on the other side of the shaft member to which a protruding member can be fitted, and the reciprocating motion of the piston is rotated by the fitting of the protruding member and the endless spiral groove to the rotation of the cylindrical shaft member. A reciprocating engine characterized by being configured to be converted into motion.
【0011】前記構成の単気筒エンジンを複数設けて多
気筒化することにより多気筒レシプロエンジンが提供さ
れる。
A multi-cylinder reciprocating engine is provided by providing a plurality of single-cylinder engines having the above-mentioned structure to make them multi-cylinder.
【0012】この場合の一つの好適な構成例によれば、
複数の単気筒エンジンの各々における円筒状部材はシリ
ンダの底面を貫通して下方に延長しており、その下端に
はそれぞれ円筒状部材と一体的に回転する第1の歯車が
固着されており、かつ、各単気筒エンジンにおける第1
の歯車のそれぞれと噛合する第2の歯車がストレートシ
ャフトに固着されており、各単気筒エンジンにおける円
筒状部材の回転がストレートシャフトに伝達される。
According to one preferred configuration example in this case,
A cylindrical member in each of the plurality of single-cylinder engines extends downward through the bottom surface of the cylinder, and a first gear that rotates integrally with the cylindrical member is fixed to each of the lower ends thereof. And the first in each single cylinder engine
A second gear that meshes with each of the gears is fixed to the straight shaft, and the rotation of the cylindrical member in each single-cylinder engine is transmitted to the straight shaft.
【0013】各単気筒エンジンは、ストレートシャフト
の軸方向に対して放射状に配列してもよく、あるいは、
ストレートシャフトのまわりにその軸方向と平行に配列
してもよい。
Each single-cylinder engine may be arranged radially with respect to the axial direction of the straight shaft, or
It may be arranged around the straight shaft in parallel with the axial direction.
【0014】また、本発明の多気筒レシプロエンジンの
他の好適な態様によれば、複数の単気筒エンジンの各々
における円筒状部材はシリンダの底面を貫通して下方に
延長しており、その下端にはそれぞれ円筒状部材と一体
的に回転する第1の歯車が固着されており、かつ、第1
の歯車は、第1のストレートシャフトに固着される第2
の歯車と第2のストレートシャフトに固着される第3の
歯車とに噛合しており、かくして、第1のストレートシ
ャフトと第2のストレートシャフトとを同時に逆方向に
回転することができるように構成される。
According to another preferred mode of the multi-cylinder reciprocating engine of the present invention, the cylindrical member in each of the plurality of single-cylinder engines extends downward through the bottom surface of the cylinder, and its lower end. A first gear that rotates integrally with the cylindrical member is fixed to each of the
The second gear is fixed to the first straight shaft by the second gear.
Is meshed with the third gear fixed to the second straight shaft, and thus the first straight shaft and the second straight shaft can simultaneously rotate in opposite directions. To be done.
【0015】本発明の多気筒レシプロエンジンの更に別
の好適な態様によれば、複数の単気筒エンジンの各々に
おける円筒状部材はシリンダの底面を貫通して下方に延
長しており、その下端にはそれぞれ円筒状部材と一体的
に回転する第1の歯車が固着されており、かつ、複数の
単気筒エンジンの第1のグループにおいては第1の歯車
が第1のストレートシャフトに固着される第2の歯車と
噛合して第1のストレートシャフトを一方向に回転さ
せ、複数の単気筒エンジンの残余の第2のグループにお
いては第1の歯車が第2のストレートシャフトに固着さ
れる第3の歯車と噛合して第2のストレートシャフトを
第1のストレートシャフトとは逆方向に回転させるよう
に構成される。
According to still another preferred aspect of the multi-cylinder reciprocating engine of the present invention, the cylindrical member in each of the plurality of single-cylinder engines extends downward through the bottom surface of the cylinder, and at the lower end thereof. A first gear that rotates integrally with the cylindrical member is fixed, and in the first group of a plurality of single-cylinder engines, the first gear is fixed to the first straight shaft. The first straight shaft is rotated in one direction by meshing with the second gear, and in the remaining second group of the plurality of single cylinder engines, the first gear is fixed to the second straight shaft. It is configured to mesh with a gear and rotate the second straight shaft in a direction opposite to that of the first straight shaft.
【0016】[0016]
【作用】本発明によるレシプロエンジンにおける運動変
換機構の作用を図1に基づいて説明する。シリンダ(図
示せず)内部の下方部分に回転シャフト1が配置され
る。回転シャフト1はピストン(図示せず)の中心孔内
に回転可能に挿入されている。
The operation of the motion converting mechanism in the reciprocating engine according to the present invention will be described with reference to FIG. The rotating shaft 1 is arranged in a lower portion inside a cylinder (not shown). The rotary shaft 1 is rotatably inserted in a center hole of a piston (not shown).
【0017】回転シャフト1の外周面には図示されるよ
うな一対の螺旋溝2、3が刻設される。一方の螺旋溝2
は、上端地点aから始まって、他方の螺旋溝3と交差す
る地点bを通り、中間地点cを通った後、回転シャフト
1の反対側外周面上を徐々に下降し、その中間地点dで
他方の螺旋溝3と交差した後更に下降して下端地点eに
到達し、その後上昇に転じて、他方の螺旋溝3と交差す
る地点eを通り、再び中間地点cを通った後、反対側外
周面上を徐々に上昇し、その中間地点gで他方の螺旋溝
3と交差した後更に上昇して上端地点aに戻る。すなわ
ち、螺旋溝2は、上端地点aからb、c、dの各地点を
通って下端地点eに到達する間に回転シャフト1の外周
面上を1回転し、下端地点eからf、c、gの各地点を
通って上端地点aに戻るまでに同様に回転シャフト1の
外周面上を1回転している。
On the outer peripheral surface of the rotary shaft 1, a pair of spiral grooves 2 and 3 are engraved as shown. One spiral groove 2
Starts from the upper end point a, passes through the point b intersecting with the other spiral groove 3, passes through the intermediate point c, and then gradually descends on the outer peripheral surface on the opposite side of the rotary shaft 1 at the intermediate point d. After crossing the other spiral groove 3, it further descends to reach the lower end point e, then turns to ascends, passes through a point e intersecting the other spiral groove 3, passes through the intermediate point c again, and then on the opposite side. It gradually rises on the outer peripheral surface, intersects with the other spiral groove 3 at its intermediate point g, then further rises, and returns to the upper end point a. That is, the spiral groove 2 makes one revolution on the outer peripheral surface of the rotary shaft 1 while reaching the lower end point e through the upper end points a to b, c, d, and the lower end points e to f, c ,. Similarly, it makes one revolution on the outer peripheral surface of the rotary shaft 1 before returning to the upper end point a through each point g.
【0018】他方の螺旋溝3は上記螺旋溝2に対して1
80度ずらした位置に形成されており、上端の地点h、
反対側外周面上の交差点g、中間地点i、交差点f、下
端地点j、反対側外周面上の交差点d、中間地点i、交
差点bの順に通過して地点hに戻る。この螺旋溝3にお
いても、上端地点hから下端地点jに至るまでに回転シ
ャフト1の外周面上を1回転し、下端地点jから上端地
点hに戻るまでに回転シャフト1の外周面上を1回転す
る。
The other spiral groove 3 is 1 with respect to the above spiral groove 2.
It is formed at a position shifted by 80 degrees, and the top point h,
The intersection g on the opposite outer peripheral surface, the intermediate point i, the intersection f, the lower end point j, the intersection d on the opposite outer peripheral surface, the intermediate point i, and the intersection b are passed in this order to return to the point h. In this spiral groove 3 as well, it makes one revolution on the outer peripheral surface of the rotating shaft 1 from the upper end point h to the lower end point j, and makes one revolution on the outer peripheral surface of the rotating shaft 1 before returning from the lower end point j to the upper end point h. Rotate.
【0019】これら螺旋溝2、3内に突入する一対のボ
ス4、5が対向配置される。これらボス4、5はピスト
ンと共に上下に往復移動し、ピストンが上死点にあると
きはボス4が螺旋溝2の上端地点aに突入すると共にボ
ス5が螺旋溝3の上端地点hに突入している。この状態
からピストンが下降して上死点と下死点との間の中間点
に来ると、ボス4は螺旋溝2に案内されながら地点aか
ら地点cを経由して地点cに移動すると共に、ボス5は
螺旋溝3に案内されながら地点hから地点gを経由して
地点iに移動する。この間のボス4、5の下降移動によ
って、回転シャフト1が図示反時計方向に180度回転
する。引き続きピストンが下降して下死点に到達する
と、ボス4は螺旋溝2内を地点cから地点dを経由して
下端地点eに移動すると共にボス5は螺旋溝3内を地点
iから地点fを経由して下端地点jに移動し、かかるボ
ス4、5の下降移動によって回転シャフト1が更に反時
計方向に180度回転する。すなわち、ピストンが上死
点から下死点まで下降する間に回転シャフト1は1回転
する。同様にピストンが下死点から上死点まで上昇する
間に回転シャフトは1回転する。
A pair of bosses 4 and 5 projecting into the spiral grooves 2 and 3 are arranged so as to face each other. These bosses 4 and 5 reciprocate up and down together with the piston, and when the piston is at the top dead center, the boss 4 projects into the upper end point a of the spiral groove 2 and the boss 5 projects into the upper end point h of the spiral groove 3. ing. When the piston descends from this state and reaches an intermediate point between the top dead center and the bottom dead center, the boss 4 moves from the point a to the point c via the point c while being guided by the spiral groove 2. The boss 5 is guided by the spiral groove 3 and moves from the point h to the point i via the point g. By the downward movement of the bosses 4 and 5, the rotary shaft 1 rotates 180 degrees counterclockwise in the drawing. When the piston subsequently descends and reaches the bottom dead center, the boss 4 moves in the spiral groove 2 from the point c to the lower end point e via the point d, and the boss 5 moves in the spiral groove 3 from the point i to the point f. To the lower end point j, and by the downward movement of the bosses 4 and 5, the rotary shaft 1 further rotates counterclockwise by 180 degrees. That is, the rotating shaft 1 makes one rotation while the piston descends from the top dead center to the bottom dead center. Similarly, the rotating shaft makes one rotation while the piston rises from the bottom dead center to the top dead center.
【0020】以上のようにしてピストンの往復運動が回
転シャフトの回転運動に変換され、クランクシャフトを
用いる必要なしに所望の回転運動が得られる。本発明に
必要とされる螺旋溝付きシャフトおよび該螺旋溝に嵌合
される突出部材(ボス)は、いずれも既知の手法により
容易に加工製造することができる。
As described above, the reciprocating motion of the piston is converted into the rotary motion of the rotary shaft, and the desired rotary motion can be obtained without using the crankshaft. The spiral grooved shaft and the protruding member (boss) fitted in the spiral groove required for the present invention can be easily processed and manufactured by a known method.
【0021】図1から、本発明が、回転運動を往復運動
に変換する運動変換装置としても機能し得ることが理解
される。すなわち、シャフト1が図示されないモータ等
により回転されるとき、ボス4、5と螺旋溝2、3との
嵌合により、ボス4、5と一体であるピストンは往復移
動する。
It will be understood from FIG. 1 that the present invention can also function as a motion conversion device for converting rotary motion into reciprocating motion. That is, when the shaft 1 is rotated by a motor (not shown) or the like, the pistons integrated with the bosses 4 and 5 reciprocate due to the fitting between the bosses 4 and 5 and the spiral grooves 2 and 3.
【0022】[0022]
【実施例】図2は本発明をV型2気筒エンジンに適用し
た実施例を示す。この実施例では、シリンダ10および
10aが90度のバンク角をなしてV型に配置されてい
る。
FIG. 2 shows an embodiment in which the present invention is applied to a V type two cylinder engine. In this embodiment, the cylinders 10 and 10a are arranged in a V shape with a bank angle of 90 degrees.
【0023】シリンダ10および10aの構成は略同一
であるので、以下シリンダ10の構成について説明す
る。シリンダ10の内部には、ピストン12を収容して
所定ストロークの往復運動を許容するためのストローク
室14と、頂部の燃焼室16とが設けられる。この例に
おいて燃焼室16は略半球形型の燃焼室として示されて
いるが、これに限定されることなく、多球形型、ウエッ
ジ型、ペンタルーフ型等の燃焼室として構成されるもの
であっても良い。
Since the cylinders 10 and 10a have substantially the same structure, the structure of the cylinder 10 will be described below. Inside the cylinder 10, a stroke chamber 14 for accommodating the piston 12 and allowing a reciprocating motion of a predetermined stroke, and a combustion chamber 16 at the top are provided. Although the combustion chamber 16 is shown as a substantially hemispherical type combustion chamber in this example, the combustion chamber 16 is not limited to this, and is configured as a multi-spherical type, wedge type, pentaroof type combustion chamber or the like. May be.
【0024】燃焼室16には、ガソリンと空気との混合
気を吸入するためのインテークマニホールドおよび燃焼
排ガスを排気するためのエキゾーストマニホールドが連
通され、更にこれらインテークマニホールドおよびエキ
ゾーストマニホールドにはそれぞれ吸気および排気を制
御するための吸気バルブおよび排気バルブが配置される
が、これら各部材は公知であるので特に説明を要せず、
したがって図示省略されている。
The combustion chamber 16 is communicated with an intake manifold for sucking a mixture of gasoline and air and an exhaust manifold for exhausting combustion exhaust gas. Further, the intake manifold and the exhaust manifold are respectively intake and exhaust. An intake valve and an exhaust valve for controlling the above are arranged, but since these respective members are publicly known, no particular explanation is required,
Therefore, the illustration is omitted.
【0025】ピストン12はシリンダ10のストローク
室14内を軸方向に往復運動する。すなわち前述したよ
うに吸気、圧縮、爆発、排気の4行程の間に2往復す
る。図2においてシリンダ10内のピストン12は上死
点にあるものとして示されており、この状態において他
方のシリンダ10a内のピストン12aは下死点に位置
している。
The piston 12 reciprocates in the stroke chamber 14 of the cylinder 10 in the axial direction. That is, as described above, it reciprocates twice during four strokes of intake, compression, explosion, and exhaust. In FIG. 2, the piston 12 in the cylinder 10 is shown at top dead center, and in this state, the piston 12a in the other cylinder 10a is located at bottom dead center.
【0026】ピストン12には、上端が閉塞され下端が
開口された内孔18がシリンダ10と同心状に形成さ
れ、この内孔18に円筒状のシャフト20が収容され得
るよう構成されている。シャフト20は、シリンダ10
の軸方向には移動不能であって、このための軸方向移動
規制手段(図示せず)が設けられる。また、シャフト2
0はピストン12に対して回転可能であって、シャフト
20と摺接する内孔18の内面およびシリンダ10の底
面開口11の内面には、潤滑油やベアリングあるいはホ
ワイトメタル等の相対回転を円滑に許容するための手段
(図示せず)が設けられる。
An inner hole 18 having an upper end closed and an opened lower end is formed concentrically with the cylinder 10 in the piston 12, and a cylindrical shaft 20 can be accommodated in the inner hole 18. The shaft 20 is the cylinder 10.
Is immovable in the axial direction, and axial movement restricting means (not shown) for this purpose is provided. Also, shaft 2
0 is rotatable with respect to the piston 12, and the inner surface of the inner hole 18 slidingly contacting the shaft 20 and the inner surface of the bottom opening 11 of the cylinder 10 allow relative rotation of lubricating oil, bearings, white metal, or the like smoothly. Means (not shown) for doing so are provided.
【0027】シャフト20の外周面には交差する一対の
螺旋溝22、24が刻設されている。この一対の螺旋溝
22、24は前述した図1の例における螺旋溝2、3と
実質的に同一であるものとして示されている。すなわ
ち、螺旋溝22はその上端点22aから下端点22bに
至るまでにシャフト20の外周面を一周し、下端点22
bから上端点22aに戻るまでにシャフト20の外周面
を同一方向にもう一周する。同様に螺旋溝24はその上
端点24aから下端点24bに至るまでにシャフト20
の外周面を一周し、下端点24bから上端点24aに戻
るまでにシャフト20の外周面を同一方向にもう一周す
る。
A pair of spiral grooves 22 and 24 intersecting with each other are engraved on the outer peripheral surface of the shaft 20. The pair of spiral grooves 22, 24 are shown as being substantially the same as the spiral grooves 2, 3 in the example of FIG. 1 described above. That is, the spiral groove 22 goes around the outer peripheral surface of the shaft 20 from the upper end point 22 a to the lower end point 22 b, and the lower end point 22
By the time it returns from b to the upper end point 22a, the outer peripheral surface of the shaft 20 makes another round in the same direction. Similarly, the spiral groove 24 extends from the upper end point 24a to the lower end point 24b of the shaft 20.
The outer peripheral surface of the shaft 20 is rotated once, and the outer peripheral surface of the shaft 20 is rotated once again in the same direction before returning from the lower end point 24b to the upper end point 24a.
【0028】ピストン12の底面部13には内孔18に
向けて突出するボス26,28が180度間隔に対向配
置されている。ボス26、28は螺旋溝22、24にそ
れぞれ離脱不能に突入嵌合している。ピストン12が図
示の上死点に位置しているとき、ボス26は螺旋溝22
の上端点22aに嵌合され、ボス28は螺旋溝24の上
端点24aに嵌合されている。ボス26、28はピスト
ン底面部13に固定されており、したがってピストン1
2と共にシリンダ10のストローク室14内を往復移動
する。
On the bottom surface portion 13 of the piston 12, bosses 26 and 28 projecting toward the inner hole 18 are arranged opposite to each other at intervals of 180 degrees. The bosses 26 and 28 are fitted into the spiral grooves 22 and 24 in a non-separable manner. When the piston 12 is located at the top dead center shown in the figure, the boss 26 moves into the spiral groove 22.
Is fitted to the upper end point 22 a of the spiral groove 24, and the boss 28 is fitted to the upper end point 24 a of the spiral groove 24. The bosses 26 and 28 are fixed to the piston bottom portion 13, and therefore the piston 1
It reciprocates in the stroke chamber 14 of the cylinder 10 together with 2.
【0029】シャフト20はシリンダ10の底面開口1
1を貫通し、その下端には傘歯車30が固着されてい
る。傘歯車30は、ストレートシャフト34に固着され
る傘歯車32と噛合し、シャフト20の回転をストレー
トシャフト34に伝達して回転させる。
The shaft 20 is a bottom opening 1 of the cylinder 10.
1, and a bevel gear 30 is fixed to the lower end thereof. Bevel gear 30 meshes with bevel gear 32 fixed to straight shaft 34, and transmits the rotation of shaft 20 to straight shaft 34 to rotate it.
【0030】以上の構成から明らかなように、ピストン
12が図2に示される上死点位置からストローク室14
内を下降すると、該ピストン12に固着されて一体的に
下降するボス26、28がシャフト20の螺旋溝22、
24にそれぞれ嵌合していることにより、シャフト20
を図示反時計方向に回転させる。螺旋溝22、24はそ
の上端点22a、24aから下端点22b、24bに到
達するまでにシャフト20の外周面を一周しているの
で、ピストン12が上死点位置から下死点位置に下降移
動する間に、シャフト20は1回転する。同様に螺旋溝
22、24はその下端点22b、24bから上端点22
a、24aに復帰するまでにシャフト20の外周面を一
周しているので、ピストン12が下死点から上死点まで
上昇移動する間に、シャフト20は1回転する。
As is apparent from the above construction, the piston 12 moves from the top dead center position shown in FIG.
When descending inside, the bosses 26, 28 that are fixedly attached to the piston 12 and integrally descend are formed in the spiral groove 22 of the shaft 20,
Since the shafts 20 are fitted to the shafts 24,
Is rotated counterclockwise in the figure. Since the spiral grooves 22 and 24 make one round around the outer peripheral surface of the shaft 20 from the upper end points 22a and 24a to the lower end points 22b and 24b, the piston 12 moves downward from the top dead center position to the bottom dead center position. In the meantime, the shaft 20 makes one rotation. Similarly, the spiral grooves 22 and 24 move from the lower end points 22b and 24b to the upper end point 22.
Since the outer peripheral surface of the shaft 20 is rotated once before returning to a and 24a, the shaft 20 makes one rotation while the piston 12 moves upward from the bottom dead center to the top dead center.
【0031】したがって、4サイクルエンジンにおいて
吸気、圧縮、爆発および排気の一連の行程の間に2往復
するピストン12に対し、シャフト20は4回転する。
このシャフト20の回転は、傘歯車30および32を介
してストレートシャフト34に伝達され、これら傘歯車
間の速比に応じた回転数でストレートシャフト34を回
転させる。たとえば駆動歯車である傘歯車30の歯数が
20、被動歯車である傘歯車32の歯数が10であると
き、速比は2となり、吸気、圧縮、爆発および排気の一
連の行程でピストン12が2往復する間にストレートシ
ャフト34は8回転する。
Therefore, in the four-cycle engine, the shaft 20 makes four revolutions with respect to the piston 12 that reciprocates twice during a series of intake, compression, explosion and exhaust strokes.
The rotation of the shaft 20 is transmitted to the straight shaft 34 via the bevel gears 30 and 32, and the straight shaft 34 is rotated at a rotation speed according to the speed ratio between these bevel gears. For example, when the bevel gear 30 that is a drive gear has 20 teeth and the bevel gear 32 that is a driven gear has 10 teeth, the speed ratio is 2, and the piston 12 is used in a series of strokes of intake, compression, explosion, and exhaust. The straight shaft 34 makes eight revolutions during two round trips.
【0032】以上に述べたと同様の動作が他方のシリン
ダ10aについても行われ、ストローク室14a内にお
けるピストン12aの往復運動がシャフト20aの回転
運動に変換され、更に傘歯車30aと32との噛合を介
してストレートシャフト34を回転させる。
The same operation as described above is performed for the other cylinder 10a, the reciprocating motion of the piston 12a in the stroke chamber 14a is converted into the rotational motion of the shaft 20a, and the bevel gears 30a and 32 are meshed with each other. The straight shaft 34 is rotated through.
【0033】ストレートシャフト34には更にフライホ
イール36が固着される。従来構成のエンジンにおける
と同様に、フライホイール36の外周にはスタータギア
(図示せず)が噛合していて、セルモータ(図示せず)
によるエンジン始動を可能にしている。
A flywheel 36 is further fixed to the straight shaft 34. As in the conventional engine, a starter gear (not shown) is meshed with the outer periphery of the flywheel 36, and a starter motor (not shown) is provided.
The engine can be started by.
【0034】ピストン12はその軸方向にのみ往復運動
するものであり、その回転運動を防止する手段を設ける
必要がある。ピストンが回転すると、ピストンの運動を
溝付きシャフト20に伝達することが困難もしくは不可
能となってしまう。
Since the piston 12 reciprocates only in its axial direction, it is necessary to provide means for preventing its rotational movement. When the piston rotates, it becomes difficult or impossible to transfer the movement of the piston to the grooved shaft 20.
【0035】図3に示されるように、ピストン12を楕
円形の断面形状とすると、シリンダ10内におけるピス
トン12の回転を防止し、シャフト20の回転に対する
干渉を防止することができる。
As shown in FIG. 3, when the piston 12 has an elliptical cross-sectional shape, the rotation of the piston 12 in the cylinder 10 can be prevented and the interference with the rotation of the shaft 20 can be prevented.
【0036】ストレートシャフト34の回転は、螺旋溝
22、24の巻数および傘歯車30、32間の歯車比に
依存する。したがって、これらを適切に選択することに
より、最小の燃料消費で最大の出力を発生するようにレ
シプロエンジンを設計することができる。
The rotation of the straight shaft 34 depends on the number of turns of the spiral grooves 22 and 24 and the gear ratio between the bevel gears 30 and 32. Therefore, with proper selection of these, the reciprocating engine can be designed to produce maximum output with minimum fuel consumption.
【0037】従来設計のレシプロエンジンにおいて用い
られている部品や要素の多くは、本発明においても使用
可能である。また、冷却機構、潤滑装置、電気系統、排
気系統等を含む多くの関連装置類についても、従来と同
様のものを使用することができる。さらに、本発明のレ
シプロエンジンにおいては、高精度加工が要求されるク
ランクシャフトを用いる必要がなく、これを単純な構成
のストレートシャフトで代替することができる。これら
により、本発明のレシプロエンジンの製造コストは大幅
に低減される。
Many of the parts and elements used in reciprocating engines of conventional design can also be used in the present invention. Further, as for many related devices including a cooling mechanism, a lubrication device, an electric system, an exhaust system, etc., the same devices as those in the related art can be used. Furthermore, in the reciprocating engine of the present invention, it is not necessary to use a crankshaft that requires high-precision machining, and this can be replaced with a straight shaft having a simple structure. These greatly reduce the manufacturing cost of the reciprocating engine of the present invention.
【0038】レシプロエンジンを自動車等の動力源とし
て用いる場合、一般に、複数のシリンダによる出力を統
合して高出力を得る多気筒レシプロエンジンが採用され
る。以上に述べた基本構造を有する本発明によれば、多
気筒レシプロエンジンについて各種の斬新な設計を提供
することができる。
When the reciprocating engine is used as a power source for an automobile or the like, a multi-cylinder reciprocating engine is generally used to obtain a high output by integrating outputs from a plurality of cylinders. According to the present invention having the basic structure described above, it is possible to provide various novel designs for the multi-cylinder reciprocating engine.
【0039】図2には既述したようにV型2気筒エンジ
ンの構成例が示されている。この構成例における2つの
シリンダ10、10aは、エンジン出力の伝達を受ける
ストレートシャフト34の軸方向に対して放射状に90
度のバンク角で配列されている。
FIG. 2 shows an example of the structure of the V-type two-cylinder engine as described above. The two cylinders 10 and 10a in this configuration example are radially arranged with respect to the axial direction of the straight shaft 34 that receives the transmission of the engine output.
They are arranged in bank angles of degrees.
【0040】同様に3つのシリンダ10、10a、10
bを90度のバンク角でT型に配列した構成例が図4に
示される。図4において、シリンダ10aおよび10b
は水平対向に配列されているが、これらの間に適当なバ
ンク角を持たせてV型に配列してもよい。なお、シリン
ダ10bの構成および作用は既述したシリンダ10、1
0aと実質的に同様であるので、説明を省略する。
Similarly, three cylinders 10, 10a, 10
FIG. 4 shows a configuration example in which b is arranged in a T shape at a bank angle of 90 degrees. In FIG. 4, cylinders 10a and 10b
Are horizontally opposed to each other, but may be arranged in a V-shape with an appropriate bank angle between them. The structure and operation of the cylinder 10b are the same as those of the cylinders 10 and 1 described above.
The description is omitted because it is substantially the same as 0a.
【0041】また、図示されないが、4つのシリンダを
ストレートシャフトの軸方向に対して放射状にX型ない
し+型に配列して4気筒エンジンとしてもよい。
Although not shown, four cylinders may be arranged radially in the X-type or + -type with respect to the axial direction of the straight shaft to form a four-cylinder engine.
【0042】さらに、上記のようにストレートシャフト
の軸方向に対して放射状に配列された複数のシリンダに
よる配列構成を、該ストレートシャフトの軸方向に所要
の間隔を置いて、複数組配置することも可能である。た
とえば、図4に示されるT型3気筒エンジンをストレー
トシャフトの軸方向に間隔を置いて2組配置することに
より、コンパクトな6気筒エンジンが得られる。同様
に、X型ないし+型の4気筒エンジンゐストレートシャ
フトの軸方向に間隔を置いて2組配置することにより、
コンパクトな8気筒エンジンが得られる。
Further, as described above, a plurality of sets may be arranged with an arrangement configuration of a plurality of cylinders radially arranged with respect to the axial direction of the straight shaft, with a required interval in the axial direction of the straight shaft. It is possible. For example, a compact 6-cylinder engine can be obtained by arranging two sets of the T-type 3-cylinder engine shown in FIG. 4 at intervals in the axial direction of the straight shaft. Similarly, by arranging two sets of X-type or + -type four-cylinder engines-straight shafts at intervals in the axial direction,
A compact 8-cylinder engine can be obtained.
【0043】図5および図6には更に異なる設計による
多気筒レシプロエンジンが示される。このようなシリン
ダ配列は従来技術によっては実現不可能なものである。
この実施例では、4つのシリンダ40a〜40dがスト
レートシャフト50のまわりにその軸方向と平行に配列
されている。シリンダ40a〜40dは、既述したシリ
ンダ10、10aと実質的に同一の構成および作用を有
する。各シャフトにおいて、ピストン44a〜44dの
往復運動によって溝付きシャフト42a〜42dが回転
する。溝付きシャフト42a〜42dの下端にはそれぞ
れ歯車46a〜46dが固着され、これらの歯車はすべ
てストレートシャフト50に固着された歯車48と噛合
している。ストレートシャフト50には更にフライホイ
ール52が固着されている。このように設計された4気
筒エンジンは、特にストレートシャフト50を中心とす
る径方向寸法において、きわめてコンパクトであること
が理解されよう。ストレートシャフト50の回転は、歯
車46a〜46dと48との間の歯車比と、シャフト4
2a〜42dに刻設される溝の巻数との組み合わせに依
存する。
FIGS. 5 and 6 show a multi-cylinder reciprocating engine having a different design. Such a cylinder arrangement is not possible with the prior art.
In this embodiment, four cylinders 40a to 40d are arranged around the straight shaft 50 in parallel with the axial direction thereof. The cylinders 40a to 40d have substantially the same configuration and operation as the cylinders 10 and 10a described above. In each shaft, the grooved shafts 42a to 42d are rotated by the reciprocating motion of the pistons 44a to 44d. Gears 46a to 46d are fixed to the lower ends of the grooved shafts 42a to 42d, respectively, and these gears are all meshed with the gear 48 fixed to the straight shaft 50. A flywheel 52 is further fixed to the straight shaft 50. It will be appreciated that a four-cylinder engine designed in this way is extremely compact, especially in its radial dimension about the straight shaft 50. The rotation of the straight shaft 50 depends on the gear ratio between the gears 46a-46d and 48 and the shaft 4
It depends on the combination with the number of turns of the groove formed in 2a to 42d.
【0044】図7には更に別の設計による多気筒レシプ
ロエンジンが示される。この実施例は、第1のシャフト
52aと第2のシャフト52bとを同時に反対方向に回
転させることができるように構成されている。第1およ
び第2のシャフト52a、52bにはそれぞれフライホ
イール64a、64bが固着される。この実施例に用い
られるシリンダ54a〜54fの構成および作用は既述
したシリンダ10、10aと実質的に同一であり、それ
らに収容される溝付きシャフト56a〜56fの下端に
はそれぞれ傘歯車58a〜58fが固着されている。
FIG. 7 shows a multi-cylinder reciprocating engine of yet another design. This embodiment is configured so that the first shaft 52a and the second shaft 52b can be simultaneously rotated in opposite directions. Flywheels 64a and 64b are fixed to the first and second shafts 52a and 52b, respectively. The construction and operation of the cylinders 54a to 54f used in this embodiment are substantially the same as those of the cylinders 10 and 10a described above, and the bevel gears 58a to 58a to the lower ends of the grooved shafts 56a to 56f housed therein, respectively. 58f is fixed.
【0045】これら傘歯車のうち、傘歯車58aおよび
58bは第1のシャフト52aに固着される第1の傘歯
車60aと噛合し、傘歯車58eおよび58fは第2の
シャフト52bに固着される第1の傘歯車62aと噛合
し、傘歯車58cおよび58dは第1のシャフト52a
に固着される第2の傘歯車60bと第2のシャフト52
bに固着される第2の傘歯車62bの両方と噛合してい
る。
Of these bevel gears, bevel gears 58a and 58b mesh with a first bevel gear 60a fixed to the first shaft 52a, and bevel gears 58e and 58f are fixed to the second shaft 52b. 1 bevel gear 62a meshes, and bevel gears 58c and 58d are the first shaft 52a.
Second bevel gear 60b and second shaft 52 fixed to the
It meshes with both the second bevel gears 62b fixed to b.
【0046】以上の構成により、図7の実施例では、4
つのシリンダ54a〜54dにおけるピストンの往復運
動により第1のシャフト52aを図示矢印方向に回転さ
せ、4つのシリンダ54c〜54fにおけるピストンの
往復運動により第2のシャフト52bを第1のシャフト
52aの回転方向と反対方向である図示矢印方向に回転
させる。すなわち、このエンジンは6気筒エンジンであ
りながら、2つのシャフト52a、52bをそれぞれ4
気筒エンジンで回転駆動しており、4気筒エンジンを2
つ搭載したのと同等のエンジン出力を与えることができ
る。このような設計によるエンジンは、高性能スポーツ
タイプカーや4輪駆動車に搭載して用いることが特に好
適である。
With the above configuration, in the embodiment shown in FIG.
The first shaft 52a is rotated in the direction of the arrow by the reciprocating motion of the pistons in the four cylinders 54a to 54d, and the second shaft 52b is rotated in the rotating direction of the first shaft 52a by the reciprocating motion of the pistons in the four cylinders 54c to 54f. Rotate in the direction of the arrow shown, which is the opposite direction. In other words, although this engine is a 6-cylinder engine, the two shafts 52a and 52b are respectively 4
It is rotationally driven by a cylinder engine, and a 4-cylinder engine is 2
It is possible to give the same engine output as the one equipped. It is particularly preferable to use the engine having such a design by mounting it on a high performance sports type car or a four-wheel drive vehicle.
【0047】図8は、回転運動を往復運動に変換する運
動変換装置の適用例としてのエアコンプレッサを示す。
このエアコンプレッサ66は電気モータ68を動力源と
し、その出力軸68aには、減速ギア70を介して、溝
付きシャフト72が接続される。楕円形の断面(図3参
照)を有するピストン74が、シリンダ78の楕円形断
面ピストン室76内を往復運動可能に収容されている。
溝付きシャフト72は、ピストン74の内孔80内に相
対移動可能に収容される。図1に関して説明したところ
から理解されるように、モータ68の回転は、減速ギア
70で所定減速比にて減速された後に、溝付きシャフト
72に伝達され、ピストン74の突出部材(図示せず)
とシャフト72の螺旋溝82との嵌合により、ピストン
74を室76内において往復運動させる。したがって、
ピストン74の図示左方向への移動時に吸気口84から
吸入された空気は、ピストン74の図示右方向への移動
時に排気口86から排気される。一つのモータ68に任
意歯車装置を介して複数のシリンダ78を接続するよう
に構成してもよい。
FIG. 8 shows an air compressor as an application example of a motion converting device for converting rotary motion into reciprocating motion.
The air compressor 66 uses an electric motor 68 as a power source, and a shaft 72 with a groove is connected to an output shaft 68 a of the air compressor 66 via a reduction gear 70. A piston 74 having an oval cross section (see FIG. 3) is reciprocally housed in an oval cross section piston chamber 76 of a cylinder 78.
The grooved shaft 72 is accommodated in the inner hole 80 of the piston 74 so as to be relatively movable. As will be understood from the description made with reference to FIG. 1, the rotation of the motor 68 is reduced by the reduction gear 70 at a predetermined reduction ratio, and then transmitted to the grooved shaft 72, so that the protrusion member of the piston 74 (not shown). )
And the spiral groove 82 of the shaft 72 are fitted to reciprocate the piston 74 in the chamber 76. Therefore,
The air sucked from the intake port 84 when the piston 74 moves leftward in the drawing is exhausted from the exhaust port 86 when the piston 74 moves rightward in the drawing. A plurality of cylinders 78 may be connected to one motor 68 via an arbitrary gear device.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明によれば、きわめて効率的に往復
運動を回転運動に、あるいは逆に回転運動を往復運動に
変換することができる。
According to the present invention, reciprocal motion can be converted into rotary motion, and conversely, rotary motion can be converted into reciprocal motion.
【0049】本発明は特に自動車等の動力源として用い
られるレシプロエンジンに好適に適用され、ピストンの
往復運動を回転運動に変換するための機構として従来の
コンロッドおよびクランクシャフトで構成するに代えて
採用することができる。
The present invention is particularly preferably applied to a reciprocating engine used as a power source for automobiles and the like, and is adopted as a mechanism for converting the reciprocating motion of a piston into a rotary motion instead of the conventional connecting rod and crankshaft. can do.
【0050】本発明によれば、螺旋溝の回転数と歯車比
とを適宜選択することにより、ピストンの往復運動に対
してストレートシャフトの回転数を広範な範囲において
自由に得ることができ、低燃費で高出力を発生させるこ
とができる。
According to the present invention, by appropriately selecting the rotational speed of the spiral groove and the gear ratio, it is possible to freely obtain the rotational speed of the straight shaft in a wide range with respect to the reciprocating motion of the piston. High output can be generated with fuel efficiency.
【0051】本発明のレシプロエンジンにおいては現行
エンジンと同じ形状および構造のエンジンブロックを用
い、冷却機関、潤滑系統、電気系統、排気系統等の関連
装置についても現行エンジンと同じものを用いることが
できるので、エンジン加工や組立においても現行の設備
を利用することができ、経済効率に優れている。
The reciprocating engine of the present invention uses an engine block having the same shape and structure as the existing engine, and the cooling engine, the lubrication system, the electric system, the exhaust system and the like can be the same as the existing engine. Therefore, the existing equipment can be used for engine processing and assembly, and it is excellent in economic efficiency.
【0052】更に、特殊鍛造鋼鉄を用いて高度の加工組
立技術を要して製造されるクランクシャフトが不要とな
り、安価に製造可能なストレートシャフトに置換するこ
とができるので、エンジン全体としての製造コストを大
幅に低減させる。
Furthermore, since the crankshaft manufactured by using special forged steel and requiring a high degree of processing and assembly technology is not required, and a straight shaft that can be manufactured at low cost can be replaced, the manufacturing cost of the engine as a whole can be reduced. Significantly reduced.
【0053】また、エンジンの小型化が達成され、乗用
や貨物搭載のためのスペースを増大させることが可能で
ある。たとえば本発明の技術思想を基にV型8気筒エン
ジンを設計する場合、その軸方向寸法は直列4気筒エン
ジンと同等程度に縮小が可能であり、従来の多気筒エン
ジンに比して大幅なコンパクト化を達成することができ
る。
Further, the miniaturization of the engine is achieved, and it is possible to increase the space for passenger and freight loading. For example, when a V-type 8-cylinder engine is designed based on the technical idea of the present invention, its axial dimension can be reduced to the same extent as that of an in-line 4-cylinder engine, which is significantly smaller than a conventional multi-cylinder engine. Can be achieved.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の動作原理を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the operating principle of the present invention.
【図2】本発明の一実施例によるV型2気筒レシプロエ
ンジンの概略構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of a V-type 2-cylinder reciprocating engine according to an embodiment of the present invention.
【図3】図2のエンジンにおける一方のシリンダについ
てのIII−III切断線による断面図である。
3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of one cylinder in the engine of FIG.
【図4】本発明の別の実施例によるT型3気筒レシプロ
エンジンの概略構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of a T-type three-cylinder reciprocating engine according to another embodiment of the present invention.
【図5】本発明の更に別の実施例による4気筒レシプロ
エンジンの概略構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of a four-cylinder reciprocating engine according to still another embodiment of the present invention.
【図6】図5中VI−VI切断線による断面図である。6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
【図7】本発明の更に別の実施例による6気筒レシプロ
エンジンであって2つのシャフトを同時に反対方向に回
転させるものの概略構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a schematic configuration of a 6-cylinder reciprocating engine according to still another embodiment of the present invention, in which two shafts are simultaneously rotated in opposite directions.
【図8】本発明の更に別の実施例によるエアコンプレッ
サの概略構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a schematic configuration of an air compressor according to still another embodiment of the present invention.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1 回転シャフト 2、3 螺旋溝 4、5 ボス 10 シリンダ 12 ピストン 18 内孔 20 シャフト 22、24 螺旋溝 26、28 ボス 30 傘歯車 32 傘歯車 34 ストレートシャフト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 rotary shaft 2, 3 spiral groove 4, 5 boss 10 cylinder 12 piston 18 inner hole 20 shaft 22, 24 spiral groove 26, 28 boss 30 bevel gear 32 bevel gear 34 straight shaft

Claims (9)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 往復運動する部材と、前記往復運動部
    材の往復運動方向には移動することができないがそれ自
    体は回転可能に支持される円筒状部材と、前記往復運動
    部材の一部を嵌合すべく前記円筒状部材の円周面に形成
    されるエンドレスの螺旋溝とを有してなり、前記往復運
    動部材の一部と前記エンドレス螺旋溝との嵌合を介して
    前記往復運動部材の往復運動を前記円筒状部材の回転運
    動に変換することを特徴とする運動変換装置。
    1. A reciprocating member, a cylindrical member which cannot move in the reciprocating direction of the reciprocating member but is rotatably supported by itself, and a part of the reciprocating member. In order to fit, the endless spiral groove formed on the circumferential surface of the cylindrical member, and the reciprocating member through the fitting of a part of the reciprocating member and the endless spiral groove. A motion conversion device, which converts reciprocating motion into rotational motion of the cylindrical member.
  2. 【請求項2】 回転部材と、前記回転部材の回転軸方
    向に往復運動可能な往復運動部材と、前記回転部材の円
    周面に形成されて前記往復運動部材の一部を嵌合するエ
    ンドレスの螺旋溝とを有してなり、前記往復運動部材と
    前記エンドレス螺旋溝との嵌合を介して前記回転部材の
    回転運動を前記往復運動部材の往復運動に変換すること
    を特徴とする運動変換装置。
    2. A rotating member, a reciprocating member capable of reciprocating in a rotating shaft direction of the rotating member, and an endless member formed on a circumferential surface of the rotating member to fit a part of the reciprocating member. A motion converting device comprising a spiral groove, and converting the rotary motion of the rotating member into the reciprocating motion of the reciprocating member through the fitting of the reciprocating member and the endless spiral groove. .
  3. 【請求項3】 上部に燃焼室を有するシリンダと、前
    記燃焼室内における燃料燃焼により前記シリンダ室内を
    往復運動するピストンと、前記ピストンの内孔に収容可
    能に支持されると共に前記シリンダに対して相対回転可
    能な円筒状軸部材と、前記ピストンまたは前記円筒状軸
    部材のいずれか一方に一体的に設けられる突出部材と、
    前記ピストンまたは前記円筒状軸部材の他方に形成され
    て前記突出部材を嵌合可能なエンドレスの螺旋溝とを有
    してなり、前記突出部材と前記エンドレス螺旋溝との嵌
    合を介して前記ピストンの往復運動を前記円筒状軸部材
    の回転運動に変換するように構成されてなることを特徴
    とするレシプロエンジン。
    3. A cylinder having a combustion chamber in the upper portion, a piston that reciprocates in the cylinder chamber due to fuel combustion in the combustion chamber, and a piston that is accommodated in an inner hole of the piston and is supported relative to the cylinder. A rotatable cylindrical shaft member, and a protruding member integrally provided on either the piston or the cylindrical shaft member,
    An endless spiral groove formed on the other side of the piston or the cylindrical shaft member and capable of fitting the protruding member, and the piston is formed by fitting the protruding member and the endless spiral groove. A reciprocating engine configured to convert the reciprocating motion of the above into a rotary motion of the cylindrical shaft member.
  4. 【請求項4】 請求項3記載の構成の単気筒エンジン
    が複数設けられて多気筒化されていることを特徴とする
    請求項3のレシプロエンジン。
    4. The reciprocating engine according to claim 3, wherein a plurality of single-cylinder engines having the structure according to claim 3 are provided to form a multi-cylinder engine.
  5. 【請求項5】 前記複数の単気筒エンジンの各々にお
    ける前記円筒状部材は前記シリンダの底面を貫通して下
    方に延長しており、その下端にはそれぞれ前記円筒状部
    材と一体的に回転する第1の歯車が固着されており、か
    つ、各単気筒エンジンにおける前記第1の歯車のそれぞ
    れと噛合する第2の歯車がストレートシャフトに固着さ
    れており、各単気筒エンジンにおける前記円筒状部材の
    回転が前記ストレートシャフトに伝達されることを特徴
    とする請求項4のレシプロエンジン。
    5. The cylindrical member in each of the plurality of single-cylinder engines extends downward through the bottom surface of the cylinder, and has a lower end that rotates integrally with the cylindrical member. One gear is fixed, and a second gear that meshes with each of the first gears in each single-cylinder engine is fixed to a straight shaft, and rotation of the cylindrical member in each single-cylinder engine is performed. Is transmitted to the straight shaft. The reciprocating engine according to claim 4, wherein
  6. 【請求項6】 前記ストレートシャフトの軸方向に対
    して各単気筒エンジンが放射状に配列されてなることを
    特徴とする請求項4のレシプロエンジン。
    6. The reciprocating engine according to claim 4, wherein the single-cylinder engines are arranged radially in the axial direction of the straight shaft.
  7. 【請求項7】 前記ストレートシャフトのまわりに前
    記ストレートシャフトの軸方向と平行に各単気筒エンジ
    ンが配列されてなることを特徴とする請求項4のレシプ
    ロエンジン。
    7. The reciprocating engine according to claim 4, wherein the single-cylinder engines are arranged around the straight shaft in parallel with the axial direction of the straight shaft.
  8. 【請求項8】 前記複数の単気筒エンジンの各々にお
    ける前記円筒状部材は前記シリンダの底面を貫通して下
    方に延長しており、その下端にはそれぞれ前記円筒状部
    材と一体的に回転する第1の歯車が固着されており、か
    つ、前記第1の歯車は、第1のストレートシャフトに固
    着される第2の歯車と第2のストレートシャフトに固着
    される第3の歯車とに噛合しており、かくして、前記第
    1のストレートシャフトと前記第2のストレートシャフ
    トとを同時に逆方向に回転することができるように構成
    されてなることを特徴とする請求項4のレシプロエンジ
    ン。
    8. The cylindrical member in each of the plurality of single-cylinder engines extends downward through the bottom surface of the cylinder, and has a lower end that rotates integrally with the cylindrical member. A first gear is fixed, and the first gear meshes with a second gear fixed to the first straight shaft and a third gear fixed to the second straight shaft. The reciprocating engine according to claim 4, wherein the first straight shaft and the second straight shaft can be simultaneously rotated in opposite directions.
  9. 【請求項9】 前記複数の単気筒エンジンの各々にお
    ける前記円筒状部材は前記シリンダの底面を貫通して下
    方に延長しており、その下端にはそれぞれ前記円筒状部
    材と一体的に回転する第1の歯車が固着されており、か
    つ、前記複数の単気筒エンジンの第1のグループにおい
    ては前記第1の歯車が第1のストレートシャフトに固着
    される第2の歯車と噛合して前記第1のストレートシャ
    フトを一方向に回転させ、前記複数の単気筒エンジンの
    残余の第2のグループにおいては前記第1の歯車が第2
    のストレートシャフトに固着される第3の歯車と噛合し
    て前記第2のストレートシャフトを前記第1のストレー
    トシャフトとは逆方向に回転させるように構成されてな
    ることを特徴とする請求項4のレシプロエンジン。
    9. The cylindrical member in each of the plurality of single-cylinder engines extends downward through the bottom surface of the cylinder, and has a lower end that rotates integrally with the cylindrical member. A first gear is fixed, and in the first group of the plurality of single-cylinder engines, the first gear meshes with a second gear fixed to a first straight shaft to form the first gear. Rotating the straight shaft in one direction so that in the remaining second group of the plurality of single cylinder engines, the first gear is the second
    The third straight shaft is engaged with a third gear to rotate the second straight shaft in a direction opposite to that of the first straight shaft. Reciprocating engine.
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