JPH10220246A - 往復回転運動変換機構とその方法による内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転ムラを少なくするために、気筒数の少な
い内燃機関ほど、回転軸に大きな慣性重量を持つハズミ
車を取付けていた。したがって、繰り返し応力に対応で
きる強度をクランク機構に持たせるため機関の重量、体
積を増加させていた。また、クランク機構の構造上、ク
ランク軸の回転角に対するピストンのストローク量と動
きは一定であり、機関効率を変えるためストローク量
や、ピストンの動きを変化させることはできない。 【解決手段】 ピストン２を直線運動させるためのシリ
ンダー１内の案内溝７とピストン２に取付けられた突起
４。往復運動するピストン２に取付けられた円錐ローラ
ー３と補助円錐ローラー５に接する立体円筒カム６によ
り、ピストン２に作用する応力を立体円筒カム６の回転
運動に変え、立体円筒カム６の回転をピストン２の往復
運動に変える機構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 この発明は、ピストンがシリン
ダー内を往復する内燃機関でピストンの往復運動を回転
運動として取り出す機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 従来の往復動内燃機関はクランク機構
を用いて燃焼エネルギーを回転運動として取り出してい
た。燃焼による発生するエネルギーは間欠的であるの
で、クランク軸にハズミ車を取付けて回転を滑らかにし
ている。また、クランク軸は作用する応力に耐え得る強
度を持たせるため堅牢な作りとするため重量を増加さ
せ、それにともない回転不釣り合いが大きくなるので、
クランク軸にバランスを取るため釣合いおもりを取付け
ている。

【０００３】

【発明の解決しようとする課題】 回転ムラを少なくす
るために、気筒数の少ない内燃機関ほど、回転軸に大き
な慣性重量を持つハズミ車を取付けていた。したがっ
て、繰り返し応力に対応できる強度をクランク機構に持
たせるため機関の重量、体積を増加させていた。また、
クランク機構の構造上、クランク軸の回転角に対するピ
ストンのストローク量と動きは一定であり、機関効率を
変えるためストローク量や、ピストンの動きを変化させ
ることはできない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 トルク変動が少ない回
転運動を取り出すために、円錐ローラーと立体カム機構
に着目し、つぎのような機構を発明した。 （Ａ）ピストンを直線運動させるためのシリンダー内の
案内溝とピストンに取付けられた突起。 （Ｂ）往復運動するピストンに取付けられた円錐ローラ
ーと補助円錐ローラー。 （Ｃ）円錐ローラー、補助円錐ローラーと直線で接する
ように加工された回転運動する立体円筒カム。

【０００５】

【作用】 このようにすることで、内燃機関のピストン
の作用する力を円錐ローラーに接する立体円筒カムの回
転運動に変換することができる。シリンダー内圧が負の
状態では、補助円錐ローラーの作用で立体円筒カムの回
転に従ってピストンを移動させることができる。

【０００６】

【実施例】「図１」は本発明の一実施例を示す斜視図で
ある。「図２」は図１Ａ−Ａ線の沿った断面図である。
内撚機関に必要な吸入機構、点火器、排気機構は本発明
とは直接関係ないので省略してある。以下、図面に示し
た実施例に基づき説明する。円錐ローラー３の形状は、
立体円筒カム６の内外周差と相似な経周とすることで周
速度の差をなくすことができ円錐ローラー３は立体円筒
カム６に接して円滑に回転する。立体円筒カム６と円錐
ローラー３は常に直線で接する形状にするので大きな応
力を対応できる。立体円筒カム６の形状を変えることで
回転トルクを平均化でき、シリンダー１の内圧が負の状
態では、補助円錐ローラー５の作用で立体円筒カム６の
回転に従ってピストン２を移動させることができる。ま
た、円錐ローラー３、補助円錐ローラー５に作用するス
ラスト力はピストン２に取付けられた突起４とシリンダ
ー１内の案内溝７により支えピストン２を往復運動させ
ることができる。このような機構の内撚機関では、燃焼
工程でピストンに作用する応力を円錐ローラーと立体円
筒カムで回転運動に変換させる。排気、吸入、圧縮工程
では立体円筒カムの慣性エネルギーと補助円錐ローラー
によりピストンを往復運動させることができる。それら
の工程を連続して行わせることで動力を発生させること
ができる。

【０００７】

【発明の効果】 ４サイクルの内燃機関に応用すれば、
爆発排気工程と吸入圧縮工程に対応する立体円筒カムの
高低差を変える事で各工程に最適なピストンのストロー
ク量が得られ燃焼ガスの有効利用と、排気工程での残留
燃焼ガスを少なくできる事から機関効率を高めることが
できる。立体円筒カムの傾斜角を変えることで、立体円
筒カムの回転角に対する回転トルクの平坦化と燃焼ガス
がピストンに作用する立体円筒カムの回転角の調整がで
きる。単一な立体円筒カムに複数のピストンを配置する
ことで、機関出力を増大させることができる、また、回
転トルクの脈動も少なくなるので、小型、軽量で振動の
少ない内燃機関を作ることができる。また、同一軸上に
２個のピストンを配置した構造でかつ、立体円筒カムで
対向したピストンの動きを同期させれば振動が全く発生
しない内燃機関を作ることができる。本発明を応用した
内燃機関を自動車に使用すれば、軽量化による撚費向上
がはかれる。発電機の駆動源として使用すれば、回転ム
ラが少ないので良質な電源が得られる。本発明は内燃機
関以外に、空気、ガスのピストンを使用した圧縮装置
や、気体、または液体の圧力を回転運動に変える装置に
応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の一実施例を示す斜視図である。内部
構造を示すため一部分を破断してある。

【図２】は図１Ａ−Ａ線に沿った断面図である。

【符号の説明】

１．シリンダー ２．ピストン ３．円錐ローラー ４．突起 ５．補助円錐ローラー ６．立体円筒カム ７．案内溝 ８．出力軸 ９．支持体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダーの一部に掘られた案内溝とピ
   ストンに取付けられた突起によりピストンを直線運動さ
   せる機構と、立体円筒カムに接するように取付けられた
   円錐ローラーによりピストンに作用するエネルギーを立
   体円筒カムの回転運動に変換するとともに、立体円筒カ
   ムの回転運動をピストンの往復運動に変換する機構。
2. 【請求項２】 特許請求の範囲の「請求項１」の機構を
   応用した往復動内撚機関。