JPH08284601A - エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直接高速度回転運動が得られるエンジンを提
供する。 【構成】 ひょうたん形の透孔の内面をカム面とする案
内カム枠体と、案内カム枠体の透孔の短径及び長径の交
点を通り、それらと直交する中心軸の回りに回転自在に
支持された出力軸と、両端部にはそれぞれ案内カム枠体
を滑動自在に貫通せしめ得る案内溝を有し、その中央部
が出力軸に連結された回転シリンダーと、回転シリンダ
ーの内部に相対向して設けられ、端部にローラーを有す
る一対のピストンと、ピストンのそれぞれを常時カム面
に向かって押しつける方向に作用させるスプリングと、
を具備するエンジン。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン、特に出力軸
が直接回転運動するタイプのエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジンは、ピストンの往復運動
をクランクを介して回転運動に変換するものであるた
め、機構が複雑である上、回転数にも制約があり、ま
た、往復運動を回転運動に変換する際、エネルギーをロ
スするという問題があった。

【０００３】また、従来公知のピストンは、ピストンピ
ンを用いるため、作動中の温度分布と熱膨張が複雑とな
り、そのため、外周面の形状を極めて特殊な形状に加工
する必要があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するためになされたものであり、その目的とすると
ころは、単純な形状のピストンと簡単な機構によりクラ
ンクを介さず、直接に高速度回転運動が得られるエンジ
ンを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、均一な厚
みを有する板状体にひょうたん形の透孔を設けその内面
をカム面として成る案内カム枠体と、案内カム枠体のひ
ょうたん形の透孔の短径及び長径の交点を通り、それら
と直交する中心軸の回りに回転自在に支持された出力軸
と、中央部には点火栓取付座及び給排気用の弁が取り付
けられるポートを、両端部にはそれぞれ案内カム枠体を
滑動自在に貫通せしめ得る案内溝を有し、その案内溝に
より案内カム枠体に取り付けられ、かつ、その中央部が
出力軸に連結された回転シリンダーと、回転シリンダー
の内部にピストンヘッドが回転シリンダーの中央を向く
よう相対向して往復滑動自在に設けられ、回転シリンダ
ーの端部側の端部に案内カム枠体のカム面に接触走行し
得るローラーを有する一対のピストンと、一対のピスト
ンのそれぞれと、回転シリンダーの間に設けられ、ピス
トンのローラーを常時、案内カム枠体のカム面に向かっ
て押しつける方向に弾性力を作用させるスプリングと、
回転シリンダーの点火栓取付座に取り付けられる点火栓
と、回転シリンダーのポートに取りつけられる給排気弁
と、回転シリンダーの回転角に応じて給排気弁及び点火
栓を制御する装置と、から成るエンジンによって達成さ
れる。

【０００６】

【作用】上記の如き構成であると、エンジンの作動に伴
いシリンダー自体が出力軸と共に回転するので、出力軸
から直接回転運動を取り出すことができるようになる。
また、ピストンは極めてシンプルな形状となり、かつ、
クランク機構がないので高速度回転が可能となる。

【０００７】

【発明を実施するための最良の態様】以下、図面により
本発明の実施例について詳細に説明する。図１は本発明
に係るエンジンの一実施例においてピストンが上死点の
位置にあるときの状態を示す正面図、図２は図１に示し
たエンジンの側面図、図３は図１に示したエンジンの上
面図、図４は図２に示したＡ−Ａ線断面図、図５は図１
に示したＢ−Ｂ線断面図、図６は図１に示したエンジン
においてピストンが下死点の位置にあるときの状態を示
す縦断面図、図７は図１に示したエンジンが吸気行程に
あるときの状態を示す縦断面図、図８は図１に示したエ
ンジンが圧縮行程にあるときの状態を示す縦断面図、図
９は図１に示したエンジンが爆発行程にあるときの状態
を示す縦断面図、図１０は図１に示したエンジンが排気
行程にあるときの状態を示す縦断面図、図１１は点火栓
の接続を示す説明図である。

【０００８】まず、図１ないし図５について説明する。
図中、１は案内カム枠体、２は回転シリンダー、３はピ
ストン、４はスプリング、５は点火栓である。

【０００９】案内カム枠体１は厚みが均一な円盤状の板
材に、図４に示したように、ひょうたん形の透孔を設け
たものであり、その内側の曲面がカム面１ａとなるもの
である。

【００１０】回転シリンダー２は、その両端にそれぞれ
案内カム枠体１を滑動自在に貫通させ得る枠体案内溝２
ａを有しており、その枠体案内溝２ａ内に案内カム枠体
１を挟んだ状態で、案内カム枠体１の中心に回転自在に
取り付けられている。なお、図では省略したが、このよ
うな取り付けを可能とするため、回転シリンダー２は少
なくとも２個の部品に分解されるよう構成されている。

【００１１】この回転シリンダー２は、上記の枠体案内
溝２ａの他、点火栓取付座２０と、給排気弁取付ポート
２１と、スプリング支持ピン２３と、ピストンピン案内
溝２ｂとを有し、かつ、その中央部で出力軸２２に連結
されており、出力軸２２は図示されていない装置により
回転自在に支持されている。

【００１２】点火栓取付座２０は、回転シリンダー２の
中心軸及び出力軸２２と直交する方向に設けられるもの
である。給排気弁取付ポート２１は、回転シリンダー２
の出力軸２２の延長上に出力軸２２と同軸に取り付けら
れるものであり、混合気及び燃焼ガスを交互に通過させ
るものである。

【００１３】この給排気弁取付ポート２１には、図示し
てはいないが、回転シリンダー２の内部に混合気を導入
するキャブレター及び燃焼ガスを排出するマフラーに接
続された給排気弁が取り付けられており、この図示しな
い給排気弁は、回転シリンダー２の回転角に応じて回転
シリンダー２と、キャブレター及びマフラーとの接続を
制御する。

【００１４】出力軸２２は、回転シリンダー２の中央部
にその中心軸と直交するように、給排気弁取付ポート２
１と対称位置に設けられるものであり、これには、図示
しない始動用のセルモーターや、各種のギヤ等が取り付
けられる。

【００１５】スプリング支持ピン２３は円柱状のピンで
あり、回転シリンダー２の両端部近傍に、その外壁面の
中心軸と直交し、かつ、互いに相対向するように各一対
ずつ設けられるものである。ピストンピン案内溝２ｂ
は、それぞれ四本のスプリング支持ピン２３の回転シリ
ンダー２の中央寄りに設けられ、回転シリンダー２の長
手方向に沿って所定距離細長く伸びる細い孔である。

【００１６】ピストン３は、回転シリンダー２の内部
に、そのヘッドが回転シリンダー２の中央を向くよう相
対向して設けられ、回転シリンダー２の内部を図４に示
した上死点と図６に示した下死点の間を往復滑動するも
のである。

【００１７】このピストン３は、案内溝３ａと、ローラ
ー３０と、スプリング支持ピン３１とを有する。案内溝
３ａは、ピストン３の、ヘッドとは反対側の端部即ちス
カート部に、案内カム枠体１を滑動自在に貫通させ得る
よう設けられるものである。

【００１８】ローラー３０は、案内溝３ａの中央寄りの
壁部に設けられるものであり、案内カム枠体１のカム面
１ａに接触しつつ走行する。スプリング支持ピン３１
は、回転シリンダー２に設けたスプリング支持ピン２３
と同様のものであり、ピストンの外側の端部近傍の、回
転シリンダー２のピストン案内溝２ｂとの対向部に、ピ
ストン案内溝２ｂを貫通して回転シリンダー２の外方に
伸びるよう設けられるものである。

【００１９】スプリング４は引張バネであり、回転シリ
ンダー２のスプリング支持ピン２３と、ピストン３のス
プリング支持ピン３１との間に架け渡され、ピストン３
のローラー３０が常に案内カム枠体１のカム面１ａに接
するようピストン３を引っ張るものである。

【００２０】点火栓５は、回転シリンダー２の点火栓取
付座２０に取り付けられるものであり、この点火栓５か
ら回転シリンダー２の給排気弁取付ポート２１に伸びる
図示しない二本のコードを介し、図１１に示したよう
に、給排気弁取付ポート２１に固定された接触端子５０
に接続される。

【００２１】この接触端子５０は回転シリンダー２の回
転と共に回転し、一回転するごとに電源側の接続端子に
至近距離まで近接するものであり、近接のたびに点火栓
５に瞬間的に電流を供給して回転シリンダー２内でスパ
ークを起こさせるものである。

【００２２】以下、図７ないし図１０に基づいて上記の
エンジンの作動状況を具体的に説明する。なお、図中、
回転シリンダー２は矢印の方向（半時計回り）に回転す
るものとする。

【００２３】まず、このエンジンを始動するときは、数
秒間、エンジンが適正に作動するまで図示しないセルモ
ーターを作動させて回転シリンダー２を図中矢印の方向
に強制的に回転させる。

【００２４】このセルモーターによる回転シリンダー２
の回転の途中で、ピストン３が、図４に示した上死点に
到達するとキャブレター側の給排気弁が開放され、図７
に示したその上死点を越えた状態になると、その回転に
伴ってスプリング４によりピストン３が回転シリンダー
２の両側に引き離されるので、給排気弁取付ポートから
混合気が吸入される。

【００２５】この給排気弁は、次にピストン３が下死点
に到達すると閉鎖され、図８に示したその下死点を越え
た状態になると、その回転に伴って案内カム枠体１のカ
ム面１ａに押されてピストン３同士が接近するので、そ
の内部に導入された混合気は圧縮される。

【００２６】この圧縮は、次にピストン３が上死点に到
達するまで行われ、図９に示したその上視点を越えた状
態になったとき、点火栓５の接触端子５０が、図１１に
示したように電源と接続され、回転シリンダー２内の混
合気が爆発する。

【００２７】この爆発によってピストン３が両側に押し
出され、そのピストン３のローラーが案内カム枠体１の
カム面１ａを押して回転シリンダー２を矢印の方向に回
転させるものであり、この回転の慣性により回転シリン
ダー２は回転し続ける。

【００２８】この回転で次にピストン３が下死点に到達
すると、マフラー側の給排気弁が開放され、図１０に示
したその下死点を越えた状態になると、その回転に伴っ
てピストン３同士が接近するので、その内部の燃焼ガス
が給排気弁取付ポートから押し出されて排気される。

【００２９】この給排気弁は、次にピストン３が上死点
に到達するとマフラー側が閉鎖され、その直後にキャブ
レター側の弁を開放するものであり、その後は、上記の
吸気から排気までの行程を繰り返すものである。

【００３０】なお、本発明は叙上の実施例に限定される
ものではなく、例えば、案内カム枠体は、適宜の形状の
板状部材にひょうたん形の透孔を設けるようにしてもよ
く、また、その透孔の長径と短径の割合は実施例のもの
より大きくても、また、小さくてもよい。

【００３１】また、案内カム枠体と回転シリンダーとの
対向部には、ベアリングを介するようにしてもよく、さ
らに、スプリングは回転シリンダーの内壁とピストンの
端部とを接続するよう回転シリンダーの内部に設けるよ
うにしてもよい。

【００３２】また、回転シリンダー、ピストン、点火栓
の形状等は本発明の目的の範囲内で自由に設計変更でき
るものであり、さらに、このエンジンは二連又は三連と
して使用できるものであり、本発明は上記の説明から当
業者が容易に想到し得る総ての変更実施例を包摂するも
のである。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係るエンジンは叙上の如く構成
されるので、本発明によるときは、出力軸から直接回転
運動を取り出すことができ、また、高速度回転も可能に
なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジンの一実施例においてピス
トンが上死点の位置にあるときの状態を示す正面図であ
る。

【図２】図１に示したエンジンの側面図である。

【図３】図１に示したエンジンの上面図である。

【図４】図２に示したＡ−Ａ線断面図である。

【図５】図１に示したＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】図１に示したエンジンにおいてピストンが下死
点の位置にあるときの状態を示す縦断面図である。

【図７】図１に示したエンジンが吸気行程にあるときの
状態を示す縦断面図である。

【図８】図１に示したエンジンが圧縮行程にあるときの
状態を示す縦断面図である。

【図９】図１に示したエンジンが爆発行程にあるときの
状態を示す縦断面図である。

【図１０】図１に示したエンジンが排気行程にあるとき
の状態を示す縦断面図である。

【図１１】点火栓の接続を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・案内カム枠体 １ａ・・・・・・カム面 ２・・・・・・・回転シリンダー ２ａ・・・・・・枠体案内溝 ２ｂ・・・・・・ピストンピン案内溝 ２０・・・・・・点火栓取付座 ２１・・・・・・給排気弁取付ポート ２２・・・・・・出力軸 ２３・・・・・・スプリング支持ピン ３・・・・・・・ピストン ３ａ・・・・・・案内溝 ３０・・・・・・ローラー ３１・・・・・・スプリング支持ピン ４・・・・・・・スプリング ５・・・・・・・点火栓 ５０・・・・・・接触端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】均一な厚みを有する板状体にひょうたん形
   の透孔を設けその内面をカム面（１ａ）として成る案内
   カム枠体（１）と、 案内カム枠体（１）のひょうたん形の透孔の短径及び長
   径の交点を通り、それらと直交する中心軸の回りに回転
   自在に支持された出力軸（２２）と、 中央部には点火栓取付座（２０）及び給排気用の弁が取
   り付けられるポート（２１）を、両端部にはそれぞれ案
   内カム枠体（１）を滑動自在に貫通せしめ得る案内溝
   （２ａ）を有し、その案内溝（２ａ）により案内カム枠
   体（１）に取り付けられ、かつ、その中央部が出力軸
   （２２）に連結された回転シリンダー（２）と、 回転シリンダー（２）の内部にピストンヘッドが回転シ
   リンダー（２）の中央を向くよう相対向して往復滑動自
   在に設けられ、回転シリンダー（２）の端部側の端部に
   案内カム枠体（１）のカム面（１ａ）に接触走行し得る
   ローラー（３０）を有する一対のピストン（３）と、 一対のピストン（３）のそれぞれと、回転シリンダー
   （２）の間に設けられ、ピストン（３）のローラー（３
   ０）を常時、案内カム枠体（１）のカム面（１ａ）に向
   かって押しつける方向に弾性力を作用させるスプリング
   （４）と、 回転シリンダー（２）の点火栓取付座（２０）に取り付
   けられる点火栓（５）と、 回転シリンダー（２）のポート（２１）に取りつけられ
   る給排気弁と、 回転シリンダー（２）の回転角に応じて給排気弁及び点
   火栓（５）を制御する装置と、 から成るエンジン。