JPH084553A - カム式エンジン - Google Patents
カム式エンジンInfo
- Publication number
- JPH084553A JPH084553A JP13602194A JP13602194A JPH084553A JP H084553 A JPH084553 A JP H084553A JP 13602194 A JP13602194 A JP 13602194A JP 13602194 A JP13602194 A JP 13602194A JP H084553 A JPH084553 A JP H084553A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cam
- piston
- cylinder
- positive
- cylinders
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
- F02B75/246—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type with only one crankshaft of the "pancake" type, e.g. pairs of connecting rods attached to common crankshaft bearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
- F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
- F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
- F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
- F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
- F01B2009/061—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces by cams
- F01B2009/066—Tri-lobe cams
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型軽量で大きな出力が得られる低コストの
エンジンを実現する。 【構成】 カムケース２の両側に１８０度方向に２個の
シリンダ３を一体化したケーシング１と、カムケース２
内に延びる出力軸８を一体に形成されて、１２０度間隔
の３個のカム山をそれぞれ構成するカムローラ５、６、
７を回転可能に保持したカム４と、各シリンダ３内に摺
動可能に設けられたピストン１０と、各ピストンに設け
られて、カム４に接触する接触子１２と、各ピストン１
０を連結する連結棒１３と、各シリンダ３に設けられた
給排気手段１７、１８および点火手段１９、またはディ
ーゼルの場合は給排気手段と燃料噴射手段とを備え、カ
ム４の１回転で吸入、圧縮、膨張、排気を含む６ストロ
ークサイクルを行なう。
エンジンを実現する。 【構成】 カムケース２の両側に１８０度方向に２個の
シリンダ３を一体化したケーシング１と、カムケース２
内に延びる出力軸８を一体に形成されて、１２０度間隔
の３個のカム山をそれぞれ構成するカムローラ５、６、
７を回転可能に保持したカム４と、各シリンダ３内に摺
動可能に設けられたピストン１０と、各ピストンに設け
られて、カム４に接触する接触子１２と、各ピストン１
０を連結する連結棒１３と、各シリンダ３に設けられた
給排気手段１７、１８および点火手段１９、またはディ
ーゼルの場合は給排気手段と燃料噴射手段とを備え、カ
ム４の１回転で吸入、圧縮、膨張、排気を含む６ストロ
ークサイクルを行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、従来の往復式内燃機関
におけるクランクシャフトおよびコネクティングロッド
を廃し、ピストンの往復運動を直接カムの回転運動に変
換するカム式エンジンに関する。
におけるクランクシャフトおよびコネクティングロッド
を廃し、ピストンの往復運動を直接カムの回転運動に変
換するカム式エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガソリンエンジンやディーゼルエ
ンジンにおいては、シリンダ内を摺動するピストンの往
復運動をコネクティングロッドを介してクランクシャフ
トの回転運動に変換している。４ストロークサイクルエ
ンジンの場合は、ピストンの２回の往復運動に対しクラ
ンクシャフトが２回転し、その間に吸入、圧縮、膨張、
排気の４ストロークサイクルが行なわれる。
ンジンにおいては、シリンダ内を摺動するピストンの往
復運動をコネクティングロッドを介してクランクシャフ
トの回転運動に変換している。４ストロークサイクルエ
ンジンの場合は、ピストンの２回の往復運動に対しクラ
ンクシャフトが２回転し、その間に吸入、圧縮、膨張、
排気の４ストロークサイクルが行なわれる。
【０００３】このような往復式の内燃機関とは別にロー
タリ式のエンジンが知られている。これは往復式のピス
トンに相当する部分が三角形のロータになっており、こ
のロータと繭型のロータハウジングとの間に３つの燃焼
室が形成され、ロータが偏心しながら１／３回転する間
に各燃焼室において吸入、圧縮、膨張、排気の４サイク
ルが行なわれる。したがって、このロータリ式エンジン
の場合は、クランクシャフトもコネクティングロッドも
必要なく、ロータの回転を、偏心シャフトや遊星ギヤ等
を介して出力軸に伝えてそれを回転させる。すなわちロ
ータの回転から回転出力が得られるので、回転がスムー
ズで騒音も少ない特徴がある。
タリ式のエンジンが知られている。これは往復式のピス
トンに相当する部分が三角形のロータになっており、こ
のロータと繭型のロータハウジングとの間に３つの燃焼
室が形成され、ロータが偏心しながら１／３回転する間
に各燃焼室において吸入、圧縮、膨張、排気の４サイク
ルが行なわれる。したがって、このロータリ式エンジン
の場合は、クランクシャフトもコネクティングロッドも
必要なく、ロータの回転を、偏心シャフトや遊星ギヤ等
を介して出力軸に伝えてそれを回転させる。すなわちロ
ータの回転から回転出力が得られるので、回転がスムー
ズで騒音も少ない特徴がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の往復式エンジンにおいては、ピストンが２回往復運
動する間に爆発が１回しか行なわれないので、大きな出
力を得るには限界があった。また、出力トルクの反力以
外にもコネクティングロッドの貫性力がピストンに側圧
として作用するために、その側圧の最大値は大きくな
り、シリンダに対する摩耗や衝撃が大きくなる。またコ
ネクティングロッドとピストンやクランクシャフトとの
連結部にも絶えず異なる方向の力が加わるので、これら
の強度や剛性および仕上げには高い品質が要求され、低
コストを実現することが難しかった。さらに、コネクテ
ィングロッドおよびクランクシャフトを使用する関係か
ら、エンジンを小型軽量化する上で限界があった。一
方、ロータリ式エンジンの場合は、燃費の点で若干不利
なため往復式エンジンのようには普及しておらず、往復
式エンジンがこれまでに培ってきた優れた技術を利用で
きないという問題があった。本発明は、このような従来
の問題を解決するものであり、小型軽量で大きな出力が
得られる低コストのカム式エンジンを提供することを目
的とする。
来の往復式エンジンにおいては、ピストンが２回往復運
動する間に爆発が１回しか行なわれないので、大きな出
力を得るには限界があった。また、出力トルクの反力以
外にもコネクティングロッドの貫性力がピストンに側圧
として作用するために、その側圧の最大値は大きくな
り、シリンダに対する摩耗や衝撃が大きくなる。またコ
ネクティングロッドとピストンやクランクシャフトとの
連結部にも絶えず異なる方向の力が加わるので、これら
の強度や剛性および仕上げには高い品質が要求され、低
コストを実現することが難しかった。さらに、コネクテ
ィングロッドおよびクランクシャフトを使用する関係か
ら、エンジンを小型軽量化する上で限界があった。一
方、ロータリ式エンジンの場合は、燃費の点で若干不利
なため往復式エンジンのようには普及しておらず、往復
式エンジンがこれまでに培ってきた優れた技術を利用で
きないという問題があった。本発明は、このような従来
の問題を解決するものであり、小型軽量で大きな出力が
得られる低コストのカム式エンジンを提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、カムケースの周囲に１８０度隔てられて
半径方向に対向する２個のシリンダが一体に設けられて
いるケーシングと、前記カムケース内に延びる出力軸を
中心部に有して周方向に等間隔に３個以上の奇数個のカ
ム山をそれぞれ形成するカムローラを備えた確動カム
と、前記各シリンダ内に往復摺動可能に設けられたピス
トンと、前記各ピストンに設けられ、前記確動カムに向
けて凸になるような曲面を有していてその曲面の先端付
近が該確動カムに接触する接触子と、各ピストンを一体
に連結する連結棒と、前記各シリンダに設けられた給気
手段および着火手段とを備え、前記確動カムの形状が、
前記両ピストンが前記シリンダ内を往復摺動するときに
該確動カムが一方向へ回転することを可能にするような
ものになっている構成にしたものである。
成するために、カムケースの周囲に１８０度隔てられて
半径方向に対向する２個のシリンダが一体に設けられて
いるケーシングと、前記カムケース内に延びる出力軸を
中心部に有して周方向に等間隔に３個以上の奇数個のカ
ム山をそれぞれ形成するカムローラを備えた確動カム
と、前記各シリンダ内に往復摺動可能に設けられたピス
トンと、前記各ピストンに設けられ、前記確動カムに向
けて凸になるような曲面を有していてその曲面の先端付
近が該確動カムに接触する接触子と、各ピストンを一体
に連結する連結棒と、前記各シリンダに設けられた給気
手段および着火手段とを備え、前記確動カムの形状が、
前記両ピストンが前記シリンダ内を往復摺動するときに
該確動カムが一方向へ回転することを可能にするような
ものになっている構成にしたものである。
【０００６】また、本発明は、カムケースの周囲に１８
０度隔てられて半径方向に対向する２個のシリンダから
なるシリンダ対が複数個一体に設けられているケーシン
グと、前記カムケース内に延びる出力軸を中心部に有し
て周方向に等間隔に３個以上の奇数個のカム山をそれぞ
れ形成するカムローラを備えた確動カムと、前記各シリ
ンダ内に往復摺動可能に設けられたピストンと、前記各
ピストンに設けられ、前記確動カムに向けて凸になるよ
うな曲面を有していてその曲面の先端付近が該確動カム
に接触する接触子と、前記各シリンダに設けられた給気
手段および着火手段とを備え、前記各シリンダ対は前記
カムケースの周囲に所定間隔だけ隔てられた位置にあ
り、各シリンダ対を構成するシリンダ内を摺動する各２
個のピストンが連結棒によって一体に連結されており、
前記確動カムの形状が、前記各ピストンが前記各シリン
ダ内を往復摺動するときに該確動カムが一方向へ回転す
ることを可能にするようなものになっている構成にした
ものである。
０度隔てられて半径方向に対向する２個のシリンダから
なるシリンダ対が複数個一体に設けられているケーシン
グと、前記カムケース内に延びる出力軸を中心部に有し
て周方向に等間隔に３個以上の奇数個のカム山をそれぞ
れ形成するカムローラを備えた確動カムと、前記各シリ
ンダ内に往復摺動可能に設けられたピストンと、前記各
ピストンに設けられ、前記確動カムに向けて凸になるよ
うな曲面を有していてその曲面の先端付近が該確動カム
に接触する接触子と、前記各シリンダに設けられた給気
手段および着火手段とを備え、前記各シリンダ対は前記
カムケースの周囲に所定間隔だけ隔てられた位置にあ
り、各シリンダ対を構成するシリンダ内を摺動する各２
個のピストンが連結棒によって一体に連結されており、
前記確動カムの形状が、前記各ピストンが前記各シリン
ダ内を往復摺動するときに該確動カムが一方向へ回転す
ることを可能にするようなものになっている構成にした
ものである。
【０００７】
【作用及び効果】したがって、本発明によれば、ピスト
ンの往復運動を接触子を介して確動カムの回転運動に変
換するので、機械効率がよく小型軽量で低コストのエン
ジンを実現することができる。また、確動カムが１回転
する間に、各ピストンがシリンダおよびカム山の数に応
じて往復し、少なくとも吸入、圧縮、膨張、排気の４行
程を行なうとともに、複数回の爆発を行なうので、大き
な出力トルクが得られる。また、対向するピストンが同
方向に往復運動するので、一方のピストンの爆発時の圧
力を他方のピストンの圧縮または排気に利用することが
できる。すなわち、従来の往復式エンジンにおいては、
１つのシリンダにおける爆発時の力をコネクティングロ
ッドを介してクランクシャフトに伝搬し、他のシリンダ
では圧縮行程で必要な力をクランクシャフトからコネク
ティングロッドを介してピストンに伝搬することで、エ
ネルギーを有効に利用する条件はある程度満たされてい
るが、伝搬経路が長いためにエネルギー損失は多くな
る。これに対し、本発明のカム式エンジンでは、１つの
シリンダにおける爆発時の力は接触子を介して確動カム
を回転させるために使われ、またその力は、連結棒を介
して、前記１つのシリンダと半径方向に対向するシリン
ダでの圧縮を行う力として、後者のシリンダ内のピスト
ンに直接伝搬される。この理想的な伝搬経路を構成する
ことで、エネルギー損失を少なくすることができる。さ
らに、ピストンの往復運動に対して出力軸が減速されて
いるので、出力回転数および発熱や振動が抑えられ、エ
ネルギー変換効率が向上する。また、確動カムのカム山
にカムローラが設けられ、ピストンに設けた接触子とこ
ろがり接触するので機械的効率がよい。確動カムのカム
山以外の部分のカム面と接触子との係合はすべり接触と
なるが、この位置においては、シリンダ内のガス圧が減
少しているためエネルギー効率を著しく減少させるには
至らない。また、接触子は、確動カムへ向けて凸になる
よう湾曲し確動カムに良好に接触するような曲面を有し
ているだけで、ローラ等を組み込んだものでないため
に、ピストンの重量を軽減でき、高速性能を向上させる
ことができる。また、吸入、圧縮、膨脹、排気はすべて
同じ変位と運動特性を示さなければならない条件はある
ものの、すべての行程に関連する１つの運動特性を変え
ることで、エンジンの最適化を図ることができ、エネル
ギー変換効率の改善および振動や運転性能等の動特性を
最適化することができる。さらに、本発明のカム式エン
ジンにおいては、ピストンには出力トルクの反力以外の
側圧は作用せず、従って、コネクティングロッドの貫性
力が側圧として作用する従来の往復式エンジンにおける
既述の欠点を解消することができる。
ンの往復運動を接触子を介して確動カムの回転運動に変
換するので、機械効率がよく小型軽量で低コストのエン
ジンを実現することができる。また、確動カムが１回転
する間に、各ピストンがシリンダおよびカム山の数に応
じて往復し、少なくとも吸入、圧縮、膨張、排気の４行
程を行なうとともに、複数回の爆発を行なうので、大き
な出力トルクが得られる。また、対向するピストンが同
方向に往復運動するので、一方のピストンの爆発時の圧
力を他方のピストンの圧縮または排気に利用することが
できる。すなわち、従来の往復式エンジンにおいては、
１つのシリンダにおける爆発時の力をコネクティングロ
ッドを介してクランクシャフトに伝搬し、他のシリンダ
では圧縮行程で必要な力をクランクシャフトからコネク
ティングロッドを介してピストンに伝搬することで、エ
ネルギーを有効に利用する条件はある程度満たされてい
るが、伝搬経路が長いためにエネルギー損失は多くな
る。これに対し、本発明のカム式エンジンでは、１つの
シリンダにおける爆発時の力は接触子を介して確動カム
を回転させるために使われ、またその力は、連結棒を介
して、前記１つのシリンダと半径方向に対向するシリン
ダでの圧縮を行う力として、後者のシリンダ内のピスト
ンに直接伝搬される。この理想的な伝搬経路を構成する
ことで、エネルギー損失を少なくすることができる。さ
らに、ピストンの往復運動に対して出力軸が減速されて
いるので、出力回転数および発熱や振動が抑えられ、エ
ネルギー変換効率が向上する。また、確動カムのカム山
にカムローラが設けられ、ピストンに設けた接触子とこ
ろがり接触するので機械的効率がよい。確動カムのカム
山以外の部分のカム面と接触子との係合はすべり接触と
なるが、この位置においては、シリンダ内のガス圧が減
少しているためエネルギー効率を著しく減少させるには
至らない。また、接触子は、確動カムへ向けて凸になる
よう湾曲し確動カムに良好に接触するような曲面を有し
ているだけで、ローラ等を組み込んだものでないため
に、ピストンの重量を軽減でき、高速性能を向上させる
ことができる。また、吸入、圧縮、膨脹、排気はすべて
同じ変位と運動特性を示さなければならない条件はある
ものの、すべての行程に関連する１つの運動特性を変え
ることで、エンジンの最適化を図ることができ、エネル
ギー変換効率の改善および振動や運転性能等の動特性を
最適化することができる。さらに、本発明のカム式エン
ジンにおいては、ピストンには出力トルクの反力以外の
側圧は作用せず、従って、コネクティングロッドの貫性
力が側圧として作用する従来の往復式エンジンにおける
既述の欠点を解消することができる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示すガソリン式４
ストロークサイクルエンジンの概略断面正面図であり、
図２は同エンジンの概略断面側面図である。図１および
図２において、符号１はケーシングであり、カムケース
２とその両側に１８０度方向に一体に形成された２個の
シリンダ３（本実施例では、カムケース２を中心に１８
０度対称になっているので、同一の要素には同一の符号
を用いてある。）とからなる。カムケース２内には、確
動カムであるローラカム４が収容されており、このカム
４には、周方向に１２０度間隔で３個のカム山を構成す
る３個のカムローラ５、６、７が、図３に示すように、
それぞれ軸５ａ、６ａ、７ａにより回転可能に保持され
ており、中心部には出力軸８が一体に形成されている。
出力軸８は、カムケース２にベアリング９により回転可
能に支持されているが、多連構造の場合は、その両側で
ベアリングにより支持される。また出力軸８は、カム４
の本体部とは別体に形成して後で一体化するようにして
もよい。各シリンダ３内には、内部が空洞のピストン１
０が摺動可能に設けられており、各ピストン１０は、そ
れぞれ上部外周部にピストンリング１１が嵌装され、下
部には、先端部にカム４へ向けて凸になるように湾曲し
た曲面であるカム曲面１２ａを形成された接触子１２が
一体に形成されており、さらに複数の連結棒１３により
各ピストン１０が連結されて一体化されている。また、
各シリンダ３の上部には、吸気管に接続される吸気通路
１４および排気管に接続される排気通路１５が形成さ
れ、吸気通路１４および排気通路１５のシリンダ内上部
に開口する部分には、それぞれ吸気弁１６および排気弁
１７が設けられており、吸気弁１６と排気弁１７との間
には、着火手段である点火プラグ１８が取り付けられて
いる。その他、図示してない部分は、従来の４ストロー
クサイクルガソリンエンジンと同様な構成を備えてい
る。カム４の形状は、隣接する２つのカム山若しくはカ
ムローラの間の中間位置に１つの谷があり、各ピストン
１０が各シリンダ３内を往復摺動するときにカム４が一
方向へ回転することを可能にするようなものになってい
る。カムローラ５、６、７は、比較的径が大きくされて
いて、シリンダ３内のピストンが下死点に相当程度近付
いた位置にあり、従ってシリンダ内の混合気の圧力がか
なり小さくなっているとき以外の時点では常にカムロー
ラと接触子１２とが接触する（即ちカム４と接触子１２
との係合がころがり接触になる）ようにされている。
ストロークサイクルエンジンの概略断面正面図であり、
図２は同エンジンの概略断面側面図である。図１および
図２において、符号１はケーシングであり、カムケース
２とその両側に１８０度方向に一体に形成された２個の
シリンダ３（本実施例では、カムケース２を中心に１８
０度対称になっているので、同一の要素には同一の符号
を用いてある。）とからなる。カムケース２内には、確
動カムであるローラカム４が収容されており、このカム
４には、周方向に１２０度間隔で３個のカム山を構成す
る３個のカムローラ５、６、７が、図３に示すように、
それぞれ軸５ａ、６ａ、７ａにより回転可能に保持され
ており、中心部には出力軸８が一体に形成されている。
出力軸８は、カムケース２にベアリング９により回転可
能に支持されているが、多連構造の場合は、その両側で
ベアリングにより支持される。また出力軸８は、カム４
の本体部とは別体に形成して後で一体化するようにして
もよい。各シリンダ３内には、内部が空洞のピストン１
０が摺動可能に設けられており、各ピストン１０は、そ
れぞれ上部外周部にピストンリング１１が嵌装され、下
部には、先端部にカム４へ向けて凸になるように湾曲し
た曲面であるカム曲面１２ａを形成された接触子１２が
一体に形成されており、さらに複数の連結棒１３により
各ピストン１０が連結されて一体化されている。また、
各シリンダ３の上部には、吸気管に接続される吸気通路
１４および排気管に接続される排気通路１５が形成さ
れ、吸気通路１４および排気通路１５のシリンダ内上部
に開口する部分には、それぞれ吸気弁１６および排気弁
１７が設けられており、吸気弁１６と排気弁１７との間
には、着火手段である点火プラグ１８が取り付けられて
いる。その他、図示してない部分は、従来の４ストロー
クサイクルガソリンエンジンと同様な構成を備えてい
る。カム４の形状は、隣接する２つのカム山若しくはカ
ムローラの間の中間位置に１つの谷があり、各ピストン
１０が各シリンダ３内を往復摺動するときにカム４が一
方向へ回転することを可能にするようなものになってい
る。カムローラ５、６、７は、比較的径が大きくされて
いて、シリンダ３内のピストンが下死点に相当程度近付
いた位置にあり、従ってシリンダ内の混合気の圧力がか
なり小さくなっているとき以外の時点では常にカムロー
ラと接触子１２とが接触する（即ちカム４と接触子１２
との係合がころがり接触になる）ようにされている。
【０００９】次に上記実施例の動作について説明する。
以下の説明では上側のピストン１０に着目して説明する
が、図５に示すように、下側のピストン１０は１行程前
の動きをする。まずスタータにより出力軸８が回転を始
め、カム４が反時計回り方向に回転すると、カム４のカ
ムローラ５に従動する接触子１２により、ピストン１０
が図１の状態からカムローラ５を下って下降し、開いた
吸気弁１６を介してシリンダ３内にガソリンと空気の混
合気を吸入して下死点に至り、図４の状態になる。この
位置からカム４が回転してピストン１０がカムローラ６
を上って上昇し、シリンダ３内の混合気を圧縮して上死
点に至る。この位置で点火プラグ１８により着火して爆
発膨張し、ピストン１がカムローラ６を下ってカムロー
ラ６と７との間の谷間にまで押し下げられる。この状態
から再びピストン１０がカローラ７を上って上昇する
と、シリンダ３内の排気ガスが開いた排気弁１７を通し
て排気される。次いでピストン１０がカムローラ７と５
との間の谷間にまで押し下げられる間に吸気弁１６が開
いて混合気がシリンダ３内に吸入され、さらにピストン
１０がカムローラ５を上ってシリンダ３内の混合気が圧
縮されたところで図１の状態に戻り、カム４の１回転が
終了する。これでカム４が１回転する間にピストン１０
が３往復し、吸入、圧縮、膨張、排気を含む６ストロー
クサイクルが行なわれることになる。この間、連結棒１
３により上側のピストン１０に連結された下側のピスト
ン１０は、１つ前の行程を行なうので、下側のピストン
１０が膨張行程を行なうときは、上側のピストン１０は
圧縮行程を行なうので、下側のピストン１０の爆発時の
圧力を上側のピストン１０の圧縮に利用することがで
き、また爆発時の力をカム４を回転させる力として利用
できるため、エネルギーを有効利用することができる。
以下の説明では上側のピストン１０に着目して説明する
が、図５に示すように、下側のピストン１０は１行程前
の動きをする。まずスタータにより出力軸８が回転を始
め、カム４が反時計回り方向に回転すると、カム４のカ
ムローラ５に従動する接触子１２により、ピストン１０
が図１の状態からカムローラ５を下って下降し、開いた
吸気弁１６を介してシリンダ３内にガソリンと空気の混
合気を吸入して下死点に至り、図４の状態になる。この
位置からカム４が回転してピストン１０がカムローラ６
を上って上昇し、シリンダ３内の混合気を圧縮して上死
点に至る。この位置で点火プラグ１８により着火して爆
発膨張し、ピストン１がカムローラ６を下ってカムロー
ラ６と７との間の谷間にまで押し下げられる。この状態
から再びピストン１０がカローラ７を上って上昇する
と、シリンダ３内の排気ガスが開いた排気弁１７を通し
て排気される。次いでピストン１０がカムローラ７と５
との間の谷間にまで押し下げられる間に吸気弁１６が開
いて混合気がシリンダ３内に吸入され、さらにピストン
１０がカムローラ５を上ってシリンダ３内の混合気が圧
縮されたところで図１の状態に戻り、カム４の１回転が
終了する。これでカム４が１回転する間にピストン１０
が３往復し、吸入、圧縮、膨張、排気を含む６ストロー
クサイクルが行なわれることになる。この間、連結棒１
３により上側のピストン１０に連結された下側のピスト
ン１０は、１つ前の行程を行なうので、下側のピストン
１０が膨張行程を行なうときは、上側のピストン１０は
圧縮行程を行なうので、下側のピストン１０の爆発時の
圧力を上側のピストン１０の圧縮に利用することがで
き、また爆発時の力をカム４を回転させる力として利用
できるため、エネルギーを有効利用することができる。
【００１０】このように、上記実施例によれば、カム４
の１回転で各ピストン１０が３往復して、吸入、圧縮、
膨張、排気の４行程を含む６ストロークサイクルを行な
い、少なくとも２回の爆発を行なうので、軽量小型で大
きな出力トルクが得られる。また、カム４が３個のカム
山を構成する３個のカムローラ５、６、７を備え、シリ
ンダ３が１８０度対称に配置されて対向するピストン１
０が同方向に往復運動するので、一方のピストン７の膨
張時の圧力を他方のピストンの圧縮または排気及びカム
４を回転させる力として利用することができ、エネルギ
ーの損失が少ない。また、ピストン１０の３回の往復運
動に対してカム４が１回転するので、出力軸８の回転が
減速され、出力回転数および発熱や振動が抑えられ、エ
ネルギー変換効率がよい。また、シリンダ３内のガス圧
が高いときにはカム４のカム山に設けたカムローラ５、
６、７がピストン１０に設けたカムフォロワ即ち接触子
１２ところがり接触する状態になるので機械的効率がよ
い。また、接触子１２は、カム４へ向けて凸になるよう
湾曲しカムに良好に接触するような曲面を有しているだ
けで、ローラ等を組み込んだものでないために、ピスト
ンの重量を軽減でき、高速性能を向上させることができ
る。さらに、吸入、圧縮、膨脹、排気はすべて同じ変位
と運動特性を示さなければならない条件はあるものの、
すべての行程に関連する１つの運動特性を変えること
で、エンジンの最適化を図ることができ、エネルギー変
換効率の改善および振動や運転性能等の動特性を最適化
することができる。
の１回転で各ピストン１０が３往復して、吸入、圧縮、
膨張、排気の４行程を含む６ストロークサイクルを行な
い、少なくとも２回の爆発を行なうので、軽量小型で大
きな出力トルクが得られる。また、カム４が３個のカム
山を構成する３個のカムローラ５、６、７を備え、シリ
ンダ３が１８０度対称に配置されて対向するピストン１
０が同方向に往復運動するので、一方のピストン７の膨
張時の圧力を他方のピストンの圧縮または排気及びカム
４を回転させる力として利用することができ、エネルギ
ーの損失が少ない。また、ピストン１０の３回の往復運
動に対してカム４が１回転するので、出力軸８の回転が
減速され、出力回転数および発熱や振動が抑えられ、エ
ネルギー変換効率がよい。また、シリンダ３内のガス圧
が高いときにはカム４のカム山に設けたカムローラ５、
６、７がピストン１０に設けたカムフォロワ即ち接触子
１２ところがり接触する状態になるので機械的効率がよ
い。また、接触子１２は、カム４へ向けて凸になるよう
湾曲しカムに良好に接触するような曲面を有しているだ
けで、ローラ等を組み込んだものでないために、ピスト
ンの重量を軽減でき、高速性能を向上させることができ
る。さらに、吸入、圧縮、膨脹、排気はすべて同じ変位
と運動特性を示さなければならない条件はあるものの、
すべての行程に関連する１つの運動特性を変えること
で、エンジンの最適化を図ることができ、エネルギー変
換効率の改善および振動や運転性能等の動特性を最適化
することができる。
【００１１】上記各実施例においては、各シリンダ３お
よびピストン１０をカムケース２の両側に１８０度方向
に２個設けたが、これらはカムケース２の周方向に４
個、６個というように偶数個設けることができ、それだ
け爆発回数を多くすることができる。即ち、シリンダ３
は、カムケース２の周囲に１８０度隔てられて半径方向
に対向する２個のシリンダを１つのシリンダ対とし、そ
のシリンダ対が複数個あるように設けることができる。
この場合、各シリンダ対はカムケースの周囲に所定間隔
だけ隔てて設けられ、各シリンダ対を構成するシリンダ
内を摺動する各２個のピストンが連結棒によって一体に
連結される。また、カム４の山数が５個以上の奇数個に
なるように、カム４の周方向に等間隔に奇数個のカムロ
ーラを設けることができる。
よびピストン１０をカムケース２の両側に１８０度方向
に２個設けたが、これらはカムケース２の周方向に４
個、６個というように偶数個設けることができ、それだ
け爆発回数を多くすることができる。即ち、シリンダ３
は、カムケース２の周囲に１８０度隔てられて半径方向
に対向する２個のシリンダを１つのシリンダ対とし、そ
のシリンダ対が複数個あるように設けることができる。
この場合、各シリンダ対はカムケースの周囲に所定間隔
だけ隔てて設けられ、各シリンダ対を構成するシリンダ
内を摺動する各２個のピストンが連結棒によって一体に
連結される。また、カム４の山数が５個以上の奇数個に
なるように、カム４の周方向に等間隔に奇数個のカムロ
ーラを設けることができる。
【００１２】また、上記各実施例のカム式エンジンを多
連構造にする場合には、動的バランスおよび制振効果を
考慮してピストン７の爆発順序を設定するとよい。ま
た、振動や騒音を吸収するために、バランサやフライホ
イールを設けることができる。さらに、上記各実施例に
おいて、吸気通路１４からシリンダ３内には混合気では
なく空気のみを吸入して、点火プラグ１８の代わりに着
火手段として燃料噴射ノズルを設けることにより、ガソ
リンエンジンをディーゼルエンジンに変更することがで
きる。また、本発明は、従来の４ストロークサイクルエ
ンジンにおける近年の成果である排気ガス対策や燃費向
上のための各種の技術、例えば空燃比制御、点火制御、
燃料噴射制御、ＥＧＲ制御、給排気制御等の電子制御技
術や、副室燃焼技術、渦流室燃焼技術等を適宜応用する
ことができる。
連構造にする場合には、動的バランスおよび制振効果を
考慮してピストン７の爆発順序を設定するとよい。ま
た、振動や騒音を吸収するために、バランサやフライホ
イールを設けることができる。さらに、上記各実施例に
おいて、吸気通路１４からシリンダ３内には混合気では
なく空気のみを吸入して、点火プラグ１８の代わりに着
火手段として燃料噴射ノズルを設けることにより、ガソ
リンエンジンをディーゼルエンジンに変更することがで
きる。また、本発明は、従来の４ストロークサイクルエ
ンジンにおける近年の成果である排気ガス対策や燃費向
上のための各種の技術、例えば空燃比制御、点火制御、
燃料噴射制御、ＥＧＲ制御、給排気制御等の電子制御技
術や、副室燃焼技術、渦流室燃焼技術等を適宜応用する
ことができる。
【図１】本発明の一実施例を示すカム式エンジンの概略
正面断面図。
正面断面図。
【図２】同エンジンの概略側面断面図。
【図３】同エンジンにおけるカムローラ部分の断面図。
【図４】同エンジンの動作を説明するための概略正面断
面図。
面図。
【図５】同エンジンの動作を説明するためのカム線図。
１ ケーシング ２ カムケース ３ シリンダ ４ カム ５、６、７ カムローラ ８ 出力軸 ９ ベアリング １０ ピストン １１ ピストンリング １２ 接触子 １３ 連結棒 １４ 吸気通路 １５ 排気通路 １６ 吸気弁 １７ 排気弁 １８ 点火プラグ
Claims (2)
- 【請求項１】 カムケースの周囲に１８０度隔てられて
半径方向に対向する２個のシリンダが一体に設けられて
いるケーシングと、前記カムケース内に延びる出力軸を
中心部に有して周方向に等間隔に３個以上の奇数個のカ
ム山をそれぞれ形成するカムローラを備えた確動カム
と、前記各シリンダ内に往復摺動可能に設けられたピス
トンと、前記各ピストンに設けられ、前記確動カム向け
て凸になるような曲面を有していてその曲面の先端付近
が該確動カムに接触する接触子と、各ピストンを一体に
連結する連結棒と、前記各シリンダに設けられた給気手
段および着火手段とを備え、前記確動カムの形状は、前
記両ピストンが前記シリンダ内を往復摺動するときに該
確動カムが一方向へ回転することを可能にするようなも
のになっているカム式エンジン。 - 【請求項２】 カムケースの周囲に１８０度隔てられて
半径方向に対向する２個のシリンダからなるシリンダ対
が複数個一体に設けられているケーシングと、前記カム
ケース内に延びる出力軸を中心部に有して周方向に等間
隔に３個以上の奇数個のカム山をそれぞれ形成するカム
ローラを備えた確動カムと、前記各シリンダ内に往復摺
動可能に設けられたピストンと、前記各ピストンに設け
られ、前記確動カム向けて凸になるような曲面を有して
いてその曲面の先端付近が該確動カムに接触する接触子
と、前記各シリンダに設けられた給気手段および着火手
段とを備え、前記各シリンダ対は前記カムケースの周囲
に所定間隔だけ隔てられた位置にあり、各シリンダ対を
構成するシリンダ内を摺動する各２個のピストンが連結
棒によって一体に連結されており、前記確動カムの形状
は、前記各ピストンが前記各シリンダ内を往復摺動する
ときに該確動カムが一方向へ回転することを可能にする
ようなものになっているカム式エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13602194A JPH084553A (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | カム式エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13602194A JPH084553A (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | カム式エンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH084553A true JPH084553A (ja) | 1996-01-09 |
Family
ID=15165337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13602194A Pending JPH084553A (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | カム式エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH084553A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010007429A3 (en) * | 2008-07-15 | 2010-07-01 | Stephen Richard Terry | Internal combustion engine |
| JP2010242686A (ja) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Fukuyoshi Kikukawa | エンジン |
-
1994
- 1994-06-17 JP JP13602194A patent/JPH084553A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010007429A3 (en) * | 2008-07-15 | 2010-07-01 | Stephen Richard Terry | Internal combustion engine |
| US8726856B2 (en) | 2008-07-15 | 2014-05-20 | Stephen Richard Terry | Internal combustion engine |
| JP2010242686A (ja) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Fukuyoshi Kikukawa | エンジン |
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