JPH09273432A - スコッチヨークエンジン - Google Patents
スコッチヨークエンジンInfo
- Publication number
- JPH09273432A JPH09273432A JP8612096A JP8612096A JPH09273432A JP H09273432 A JPH09273432 A JP H09273432A JP 8612096 A JP8612096 A JP 8612096A JP 8612096 A JP8612096 A JP 8612096A JP H09273432 A JPH09273432 A JP H09273432A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- motion
- cross head
- crosshead
- guide
- 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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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】レシプロエンジンの効率化、コンパクト化、省
エネ化、静肅化を図る。 【解決手段】ピストン２と、クロスヘッドガイド３を一
体とし、シリンダー１及びピストンガイド６に装着す
る。遊動クロスヘッド４は、溝内を左右に滑動し、ピス
トンの負荷をクランク軸５に伝達する。シリンダーに吸
気弁７、８及び排気弁９を装着する他、クランク軸にピ
ストンと位相を１８０゜ずらしたバランスウエイトを左
右に装着する。このように連接棒を無用としたので、回
転運動体はクランク軸と遊動クロスヘッドであり、往復
運動体は一体となったピストンとクロスヘッドガイドと
なる。なお、遊動クロスヘッドは左右往復運動に見える
が、その重心が円運動する結果であり、円運動マスに加
わるものである。
エネ化、静肅化を図る。 【解決手段】ピストン２と、クロスヘッドガイド３を一
体とし、シリンダー１及びピストンガイド６に装着す
る。遊動クロスヘッド４は、溝内を左右に滑動し、ピス
トンの負荷をクランク軸５に伝達する。シリンダーに吸
気弁７、８及び排気弁９を装着する他、クランク軸にピ
ストンと位相を１８０゜ずらしたバランスウエイトを左
右に装着する。このように連接棒を無用としたので、回
転運動体はクランク軸と遊動クロスヘッドであり、往復
運動体は一体となったピストンとクロスヘッドガイドと
なる。なお、遊動クロスヘッドは左右往復運動に見える
が、その重心が円運動する結果であり、円運動マスに加
わるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレシプロエンジンの改良
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のレシプロエンジンはピストンの往
復運動をクランク軸と連接棒によって回転運動に変換し
て居た。かつ多気筒のエンジンであった。
復運動をクランク軸と連接棒によって回転運動に変換し
て居た。かつ多気筒のエンジンであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】地球環境の保全のた
め、より省エネの炭酸ガス排出の少ないエンジンが要求
される。ついで振動のない静粛なことも必要であり、連
接棒とクランク軸による方法では、大きな側圧があり摩
擦損失が大きく、連接棒は回転と往復の複合した複雑な
運動をして、完全バランスは困難であり、またピストン
ピンの負荷が大きいなどの問題がある。さらにピストン
の数が多いため、行程体積当たりの接触面積が多く、機
械効率が悪く、またシリンダー冷却損失も大きい。また
連接棒によるピストンの側圧が発生して、これがシリン
ダーとピストンの叩き音の原因となり、騒音と劣化を引
き起こしている。
め、より省エネの炭酸ガス排出の少ないエンジンが要求
される。ついで振動のない静粛なことも必要であり、連
接棒とクランク軸による方法では、大きな側圧があり摩
擦損失が大きく、連接棒は回転と往復の複合した複雑な
運動をして、完全バランスは困難であり、またピストン
ピンの負荷が大きいなどの問題がある。さらにピストン
の数が多いため、行程体積当たりの接触面積が多く、機
械効率が悪く、またシリンダー冷却損失も大きい。また
連接棒によるピストンの側圧が発生して、これがシリン
ダーとピストンの叩き音の原因となり、騒音と劣化を引
き起こしている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では遊動クロスヘ
ッドを使用し、ピストンの動きを連接棒なしに直接クラ
ンク軸に伝え、コンパクト化するものであり、エンジン
の高さを低く出来る。この機構によると、運動部分は円
運動と上下左右の直線運動だけであり、円運動は回転中
心に対称なバランスウエイトの付加、また直線運動はシ
リンダーの左右に対称に半分づつのレシプロマスを遊動
クロスヘッドで付加すれば、完全な振動バランスが達成
できる。さらに本方式のスコッチヨークで、シリンダー
の外側にピストンガイドを設けると、スコッチヨークで
生じるモーメントが、これで負担されピストンには側圧
が発生せず、ピストンとシリンダーは無接触で、相互の
摩擦なしに支持され、摩擦損失が減少し機械効率が大幅
に向上する。またピストンのシリンダーにたいする叩き
も無くなり静粛な、かつ無振動のエンジンが得られる。
ただし、このときピストンはシリンダーの冷却面による
熱除去は期待できぬため、別途に油冷却などにより対応
するものとする。ピストンに側圧を生じさせぬ点はクロ
スヘッド型と似ているが、普通のクロスヘッド型ではピ
ストンがクロスヘッド部より大きくオーバーハングして
不安定であるが、本発明ではコンパクトで頑丈な支持の
ため、完全にフリーな支持となり、場合によってはピス
トンリングをラビリンスに置換して、フリクションレス
とすることも可能である。さらにピストンの径を大きく
して、ピストンの数を減らすと、当然エンジンの高さが
増すが、本方式では、これが解決されるのである。例え
ば４シリンダーを１シリンダーにするためには、ピスト
ンの径を２倍とし、ストロークを現状のままとすればよ
い。さらに２サイクルエンジンとすれば、特に本出願人
が先に申請した「弁掃気２サイクルエンジン」を利用す
れば、ピストン径は１．５倍程度でよいことになる。こ
のように少数気筒化し、スコッチヨークと組み合わせて
コンパクト化すれば、部品数も少なく軽量安価となる。
ピストン径の大きい程、気筒容積当たりの冷却面の割合
が低下して熱損失が少なくなり、機械効率も良くなり全
体として熱効率が上昇する。これは大型舶用の主機とし
て現在独占的に使用される大口径２サイクルデイーゼル
エンジンが５２％の高効率を出すことからも伺われる。
また、さらなる省エネのため断熱化しても、これの困難
なシリンダー冷却面割合は大口径程小さく有利である。
本説明では気筒数は１としたが容量が増しても、２気筒
程度で中小型は収めるものとする。なお本システムはガ
ソリンエンジンにも当然適用され、近年ガソリンの筒内
直接噴射方式が開発されたので、２サイクルエンジンで
は本方式の環境が整ったと見ることができる。
ッドを使用し、ピストンの動きを連接棒なしに直接クラ
ンク軸に伝え、コンパクト化するものであり、エンジン
の高さを低く出来る。この機構によると、運動部分は円
運動と上下左右の直線運動だけであり、円運動は回転中
心に対称なバランスウエイトの付加、また直線運動はシ
リンダーの左右に対称に半分づつのレシプロマスを遊動
クロスヘッドで付加すれば、完全な振動バランスが達成
できる。さらに本方式のスコッチヨークで、シリンダー
の外側にピストンガイドを設けると、スコッチヨークで
生じるモーメントが、これで負担されピストンには側圧
が発生せず、ピストンとシリンダーは無接触で、相互の
摩擦なしに支持され、摩擦損失が減少し機械効率が大幅
に向上する。またピストンのシリンダーにたいする叩き
も無くなり静粛な、かつ無振動のエンジンが得られる。
ただし、このときピストンはシリンダーの冷却面による
熱除去は期待できぬため、別途に油冷却などにより対応
するものとする。ピストンに側圧を生じさせぬ点はクロ
スヘッド型と似ているが、普通のクロスヘッド型ではピ
ストンがクロスヘッド部より大きくオーバーハングして
不安定であるが、本発明ではコンパクトで頑丈な支持の
ため、完全にフリーな支持となり、場合によってはピス
トンリングをラビリンスに置換して、フリクションレス
とすることも可能である。さらにピストンの径を大きく
して、ピストンの数を減らすと、当然エンジンの高さが
増すが、本方式では、これが解決されるのである。例え
ば４シリンダーを１シリンダーにするためには、ピスト
ンの径を２倍とし、ストロークを現状のままとすればよ
い。さらに２サイクルエンジンとすれば、特に本出願人
が先に申請した「弁掃気２サイクルエンジン」を利用す
れば、ピストン径は１．５倍程度でよいことになる。こ
のように少数気筒化し、スコッチヨークと組み合わせて
コンパクト化すれば、部品数も少なく軽量安価となる。
ピストン径の大きい程、気筒容積当たりの冷却面の割合
が低下して熱損失が少なくなり、機械効率も良くなり全
体として熱効率が上昇する。これは大型舶用の主機とし
て現在独占的に使用される大口径２サイクルデイーゼル
エンジンが５２％の高効率を出すことからも伺われる。
また、さらなる省エネのため断熱化しても、これの困難
なシリンダー冷却面割合は大口径程小さく有利である。
本説明では気筒数は１としたが容量が増しても、２気筒
程度で中小型は収めるものとする。なお本システムはガ
ソリンエンジンにも当然適用され、近年ガソリンの筒内
直接噴射方式が開発されたので、２サイクルエンジンで
は本方式の環境が整ったと見ることができる。
【０００５】
【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
１は本発明の縦断の全体構造図である。１は本発明のエ
ンジンのシリンダーである。２は同じエンジンのピスト
ンである。３はクロスヘッドガイドであり、ピストンと
一体となっている。この溝の中で遊動クロスヘッドが左
右に滑動する。４は遊動クロスヘッドであり、ピストン
２の荷重はクロスヘッドガイド３と遊動クロスヘッド４
を通じて、クランク軸に伝達され、途中に荷重に弱いピ
ストンピンや、厄介な動きをする連接棒が解消される。
この遊動クロスヘッド４の左右の動きは、あまり大きく
ない方が望ましい点からも大口径の短ストロークピスト
ンが適している。５はクランク軸であり、普通のエンジ
ンより大口径で短ストロークのため、太くてカム軸に近
い形状となり、捩り振動などに対して有利である。この
ように連接棒を追放することにより、回転する運動体と
してクランク軸５と遊動クロスヘッド４があり、往復す
る運動体として一体となったピストン２とクロスヘッド
ガイド３がある。なお遊動クロスヘッド４は一見、左右
往復運動に見えるが、その重心が円運動する結果であ
り、円運動マスに加わるものである。これで運動体は明
確に回転と直線運動に分離され、容易に完全バランスが
可能である。６はピストンガイドであり、左右対称に設
けて、ピストン２を精密に摩擦なく中心線上にガイドす
るもので、滑り面は充分な油潤滑が行なわれ、場合によ
ってはスライドボールベアリングの適用も考えられる。
ここではクランク軸のピストン中心よりのオフセットに
応じたモーメント力にも対応せしめるが、滑り面に充分
な長さを保有できて問題はない。なお図に示した実線は
上死点の状態を示し、点線は下死点の状態を示すもので
ある。また７、８は吸気弁を示し円周上に複数個配置
し、９は排気弁で中央に大口径のもの一個配置するのが
普通である。つぎに図２は本発明の平面の全体構造図で
あり、１はシリンダーである。３はクロスヘッドガイド
である。５はクランク軸である。６はピストンガイドで
あり、モーメントも受け持つメーンの滑り面と、その両
端に中心保持用の、これと直角の堰止め滑り面を持つコ
字型に形成されている。１０、１１は直線往復運動をす
る左右対称のバランスウエイトであり、駆動は、やはり
スコッチヨークによるものとし、位相を１８０度ピスト
ンと、ずらし、バランスウエイトは左右に半分づつ配置
し、コンパクト化のためバランスウエイトは高比重の金
属も利用できる。 回転運動のバランスウエイトは、ク
ランク軸５に容易に装付でき、完全なバランスが可能と
なる。１２、１３は左右の軸受けである。
１は本発明の縦断の全体構造図である。１は本発明のエ
ンジンのシリンダーである。２は同じエンジンのピスト
ンである。３はクロスヘッドガイドであり、ピストンと
一体となっている。この溝の中で遊動クロスヘッドが左
右に滑動する。４は遊動クロスヘッドであり、ピストン
２の荷重はクロスヘッドガイド３と遊動クロスヘッド４
を通じて、クランク軸に伝達され、途中に荷重に弱いピ
ストンピンや、厄介な動きをする連接棒が解消される。
この遊動クロスヘッド４の左右の動きは、あまり大きく
ない方が望ましい点からも大口径の短ストロークピスト
ンが適している。５はクランク軸であり、普通のエンジ
ンより大口径で短ストロークのため、太くてカム軸に近
い形状となり、捩り振動などに対して有利である。この
ように連接棒を追放することにより、回転する運動体と
してクランク軸５と遊動クロスヘッド４があり、往復す
る運動体として一体となったピストン２とクロスヘッド
ガイド３がある。なお遊動クロスヘッド４は一見、左右
往復運動に見えるが、その重心が円運動する結果であ
り、円運動マスに加わるものである。これで運動体は明
確に回転と直線運動に分離され、容易に完全バランスが
可能である。６はピストンガイドであり、左右対称に設
けて、ピストン２を精密に摩擦なく中心線上にガイドす
るもので、滑り面は充分な油潤滑が行なわれ、場合によ
ってはスライドボールベアリングの適用も考えられる。
ここではクランク軸のピストン中心よりのオフセットに
応じたモーメント力にも対応せしめるが、滑り面に充分
な長さを保有できて問題はない。なお図に示した実線は
上死点の状態を示し、点線は下死点の状態を示すもので
ある。また７、８は吸気弁を示し円周上に複数個配置
し、９は排気弁で中央に大口径のもの一個配置するのが
普通である。つぎに図２は本発明の平面の全体構造図で
あり、１はシリンダーである。３はクロスヘッドガイド
である。５はクランク軸である。６はピストンガイドで
あり、モーメントも受け持つメーンの滑り面と、その両
端に中心保持用の、これと直角の堰止め滑り面を持つコ
字型に形成されている。１０、１１は直線往復運動をす
る左右対称のバランスウエイトであり、駆動は、やはり
スコッチヨークによるものとし、位相を１８０度ピスト
ンと、ずらし、バランスウエイトは左右に半分づつ配置
し、コンパクト化のためバランスウエイトは高比重の金
属も利用できる。 回転運動のバランスウエイトは、ク
ランク軸５に容易に装付でき、完全なバランスが可能と
なる。１２、１３は左右の軸受けである。
【０００６】
【発明の効果】エンジンの省エネが大幅に推進され経済
効果が高まると同時に、地球の温暖化防止のための炭酸
ガスの削減にも貢献する。またエンジン自身の安価、コ
ンパクト、無振動などの効果も大きい。
効果が高まると同時に、地球の温暖化防止のための炭酸
ガスの削減にも貢献する。またエンジン自身の安価、コ
ンパクト、無振動などの効果も大きい。
【図１】本発明の縦断の全体構造図である。
【図２】本発明の平面の全体構造図である。
１ シリンダー ２ ピストン ３ クロスヘッドガイド ４ 遊動クロスヘッド ５ クランク軸 ６ ピストンガイド ７ 吸気弁 ８ 吸気弁 ９ 排気弁 １０ バランスウエイト １１ バランスウエイト １２ 軸受 １３ 軸受
Claims (3)
- 【請求項１】クランク軸の遊動クロスヘッドをクロスヘ
ッドガイドの水平溝中で運動せしめ、これの上下動を生
起し、これに連結されたピストンを上下動せしめること
により、ピストン運動を連接棒なしに回転運動に伝え、
かつピストンはピストンガイドで外部支持するスコッチ
ヨークエンジン。 - 【請求項２】ピストンの口径を大きくして数を減らし、
かつストロークを短くし、連接棒を無くしたスコッチヨ
ークエンジン。 - 【請求項３】複雑な運動の連接棒をなくした、直線運動
のみからなるバランス用スコッチヨークの左右対称装付
で、完全な振動のバランスを図ったスコッチヨークエン
ジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8612096A JPH09273432A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | スコッチヨークエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8612096A JPH09273432A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | スコッチヨークエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09273432A true JPH09273432A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13877847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8612096A Pending JPH09273432A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | スコッチヨークエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09273432A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006104996A (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-20 | Tokyo Institute Of Technology | エンジンの動力伝達装置 |
| WO2009089596A1 (en) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Raffaele, Michael, John | Scotch yoke engine or pump |
| JP4759145B2 (ja) * | 1999-04-01 | 2011-08-31 | ラファエル、ピーター、ロバート | 往復運動流体機 |
-
1996
- 1996-04-09 JP JP8612096A patent/JPH09273432A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4759145B2 (ja) * | 1999-04-01 | 2011-08-31 | ラファエル、ピーター、ロバート | 往復運動流体機 |
| JP2006104996A (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-20 | Tokyo Institute Of Technology | エンジンの動力伝達装置 |
| WO2009089596A1 (en) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Raffaele, Michael, John | Scotch yoke engine or pump |
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