JPH1082328A - Transmission method of internal combustion engine - Google Patents

Transmission method of internal combustion engine

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JPH1082328A
JPH1082328A JP27052096A JP27052096A JPH1082328A JP H1082328 A JPH1082328 A JP H1082328A JP 27052096 A JP27052096 A JP 27052096A JP 27052096 A JP27052096 A JP 27052096A JP H1082328 A JPH1082328 A JP H1082328A
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JP
Japan
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piston
cam
connecting rod
motion
internal combustion
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JP27052096A
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Tatsuya Takagi
立也 高木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine's transmission method that uses no crankshaft. SOLUTION: A rocking end of a rocker member 3 doing a rocking motion with a rocking shaft 4 as the center is engaged with a connecting rod 2 transmitting the reciprocating motion of a piston 1, converting this piston reciprocating motion into the rocking motion, and thereby the rocking motion of the rocker member is converted into a rotational motion by a one-way clutch 3a being connected to this rocking shaft and transmitting the rocking motion only in case of down motion at the explosion stroke of the piston and then transmitting rotative driving force to an engine output shaft 9, while the piston is reciprocated by three cam means 5, 6 and 7 interlocking with the rotational motion. In this case, if desirable, each of these cam means is equipped with an upping cam 5 being driven by the rotative driving force, and this upping cam sets up a lowermost point of the piston while it makes the lowered piston go upward, or differently, the cam means is further equipped with a downing cam 6 being driven by the rotative driving force, and this downing cam makes the upper piston go down.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の伝動機
構、即ち、ピストンで発生した往復運動を回転運動に変
換してエンジン出力軸に伝動するための機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission mechanism for an internal combustion engine, that is, a mechanism for converting a reciprocating motion generated by a piston into a rotary motion and transmitting the rotational motion to an engine output shaft.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の内燃機関において、ピストンで発
生した往復運動を回転運動に変換してエンジン出力軸に
伝動する機構には、一般的にはピストンに揺動自在に軸
支される連結杆と、この連結杆が回転自在に軸支される
クランクシャフトとが用いられる。
2. Description of the Related Art In a conventional internal combustion engine, a mechanism for converting a reciprocating motion generated by a piston into a rotary motion and transmitting it to an engine output shaft generally includes a connecting rod pivotally supported by the piston. And a crankshaft on which the connecting rod is rotatably supported.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の内燃機関の連結杆とクランクシャフトとを用いた伝
動機構では、次のような問題がある。 1.クランクの上死点及び下死点付近では、ピストンの
力がクランクシャフトの回転力に殆ど貢献しない。特
に、爆発行程の初期、つまりクランクシャフトの上死点
付近では爆発力は回転力にならず、クランクシャフトを
軸方向に強力に押しつける。
However, the conventional transmission mechanism using the connecting rod and the crankshaft of the internal combustion engine has the following problems. 1. Near the top dead center and the bottom dead center of the crank, the force of the piston hardly contributes to the rotational force of the crankshaft. In particular, at the beginning of the explosion stroke, that is, near the top dead center of the crankshaft, the explosive force does not become a rotational force, but strongly presses the crankshaft in the axial direction.

【0004】2.連結杆がクランクと直角となった時点
で回転力の効率は最大となる一方、ピストンと連結杆と
の傾斜角も最大となるので、ピストンから連結杆に伝動
される力率はその分低くなる。また、このように連結杆
がピストンに対してかなり傾斜することによりピストン
に大きな側圧を発生させるので、動力が損失すると共
に、シリンダに偏磨耗を起こしてエンジン性能を低下さ
せる。
[0004] 2. When the connecting rod is perpendicular to the crank, the torque efficiency is maximized, while the inclination angle between the piston and the connecting rod is also maximized, so the power factor transmitted from the piston to the connecting rod is reduced accordingly. . Further, since the connecting rod is considerably inclined with respect to the piston to generate a large lateral pressure on the piston, power is lost and uneven wear of the cylinder is caused to deteriorate engine performance.

【0005】3.クランクシャフトはその剛性保持の必
要上軸径が大きく、且つ軸受けは割型となりボールベア
リングが使用できないので、軸受けの磨耗損失が少なく
ない。また、クランクシャフトは回転運動が複雑である
ために、発生する振動を抑制する対策に困難を伴う。さ
らに、特に大型舶用エンジン等では、クランクシャフト
の製造に大きな困難がある。
[0005] 3. The crankshaft has a large shaft diameter due to its rigidity and the bearing is split so that ball bearings cannot be used. Therefore, wear loss of the bearing is not small. Further, since the rotational motion of the crankshaft is complicated, it is difficult to take measures to suppress the generated vibration. Furthermore, there is a great difficulty in manufacturing a crankshaft, especially for large marine engines.

【0006】本発明は、クランクシャフトを使用するこ
とに伴って発生する、上述した諸問題を解決するために
なされたもので、ピストンの往復運動を回転運動に変換
する機構として、クランクシャフトを用いない内燃機関
の伝動機構を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems caused by using a crankshaft. The present invention uses a crankshaft as a mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into a rotary motion. An object of the present invention is to provide a power transmission mechanism for an internal combustion engine that does not have the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の内燃機関の伝動機構は、ピストンの往復
運動を伝達する連結杆に揺動軸を中心に揺動運動する揺
動部材の揺動端を係合してピストンの往復運動を揺動運
動に変換し、この揺動軸に連結されてピストンの下降時
にのみ揺動運動を伝動するワンウェイクラッチにより揺
動部材の揺動運動を回転運動に変換してエンジン出力軸
に回転駆動力を伝動すると共に、この回転運動に連動す
るカム手段によりピストンを往復させる。例えば、連結
杆にラックを備える一方、揺動部材はラックに噛合する
ピニオンから成り、連結杆によりピニオンを揺動させる
ようにしてもよい。また、ピストンの1往復でエンジン
出力軸を1回転させるようにしてもよい。
In order to solve the above-mentioned problems, a transmission mechanism for an internal combustion engine according to the present invention comprises a connecting rod for transmitting a reciprocating motion of a piston, and a connecting rod for transmitting a reciprocating motion of a piston. The swinging end of the swinging member is converted by a one-way clutch which is engaged with the swinging end of the member to convert the reciprocating movement of the piston into a swinging motion and is connected to the swinging shaft and transmits the swinging movement only when the piston is lowered. The motion is converted into a rotational motion to transmit a rotational driving force to an engine output shaft, and the piston is reciprocated by cam means linked to the rotational motion. For example, while the connecting rod is provided with a rack, the swinging member may be formed of a pinion that meshes with the rack, and the connecting rod may swing the pinion. Further, the engine output shaft may be rotated once by one reciprocation of the piston.

【0008】好ましくは、カム手段は、回転駆動力によ
り駆動される上げカムを備え、上げカムがピストンの最
下点を設定すると共に下降したピストンを上昇させ、な
いし、回転駆動力により駆動される下げカムを更に備
え、下げカムが上昇したピストンを下降させる。
[0008] Preferably, the cam means includes a raising cam driven by a rotational driving force, and the raising cam sets the lowest point of the piston and raises the lowered piston, or is driven by the rotational driving force. A down cam is further provided, and the down cam lowers the raised piston.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】上述した内燃機関の伝動機構は、
ピストンの往復運動を伝達する連結杆に揺動軸を中心に
揺動運動する揺動部材の揺動端を係合してピストンの往
復運動を揺動運動に変換し、この揺動軸に連結されてピ
ストンの下降時にのみ揺動運動を伝動するワンウェイク
ラッチにより揺動部材の揺動運動を回転運動に変換して
エンジン出力軸に回転駆動力を伝動すると共に、この回
転運動に連動するカム手段によりピストンを往復させる
ので、クランクシャフトを用いなくても、ピストンの往
復運動を回転運動に変換してエンジン出力軸に回転駆動
力として伝動することができる。即ち、揺動部材とワン
ウェイクラッチとを用いて往復運動を回転運動に変換す
るようにしたので、いわゆる上死点及び下死点が存在し
なくなり、ピストンの往復運動の変向点における力の伝
動が極めてスムーズに行われると共に、往復運動中のピ
ストンに対する連結杆の揺動角、つまり傾斜角が極めて
小さくなる。なお、ピストンに爆発等の外力が働かない
行程においては、カム手段がピストンを往復させる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The transmission mechanism for an internal combustion engine described above
The reciprocating motion of the piston is converted into a oscillating motion by engaging the oscillating end of a oscillating member that oscillates about the oscillating shaft with a connecting rod that transmits the reciprocating motion of the piston, and is connected to the oscillating shaft. The one-way clutch that transmits the oscillating motion only when the piston is lowered converts the oscillating motion of the oscillating member into rotational motion by transmitting the rotational driving force to the engine output shaft, and cam means that is linked to this rotational motion. The reciprocating motion of the piston can be converted into a rotational motion without using a crankshaft and transmitted to the engine output shaft as a rotational driving force without using a crankshaft. That is, since the reciprocating motion is converted into the rotary motion by using the swinging member and the one-way clutch, the so-called top dead center and bottom dead center do not exist, and the power transmission at the turning point of the reciprocating motion of the piston is performed. Is performed extremely smoothly, and the swing angle of the connecting rod with respect to the reciprocating piston, that is, the inclination angle is extremely small. Note that the cam means reciprocates the piston during a stroke in which an external force such as an explosion does not act on the piston.

【0010】ここで、例えば、連結杆にラックを備える
一方揺動部材はラックに噛合するピニオンから成り、連
結杆によりピニオンを揺動させるようにしてもよい。こ
の場合には、揺動部材として例えば揺動アームを用いた
場合と比べて、連結杆はピストンに対して揺動すること
なく直線的に往復運動するので、ピストンに対する連結
杆の傾斜角はほぼ零となり、揺動範囲も特に制限を設け
ずに大きくとることができる。また、ピストンの1往復
でエンジン出力軸を1回転させるようにしてもよい。こ
の場合には、ピストンのストローク数とエンジン回転数
とについて、クランクシャフトを用いた従来の内燃機関
の場合と同様の関係が保たれる。
Here, for example, the connecting rod may be provided with a rack, while the swinging member may be formed of a pinion that meshes with the rack, and the connecting rod may be used to swing the pinion. In this case, since the connecting rod reciprocates linearly without swinging with respect to the piston as compared with the case where, for example, a swing arm is used as the swinging member, the inclination angle of the connecting rod with respect to the piston is substantially equal. It becomes zero, and the swing range can be increased without any particular limitation. Further, the engine output shaft may be rotated once by one reciprocation of the piston. In this case, the same relationship between the stroke number of the piston and the engine speed as in the case of the conventional internal combustion engine using the crankshaft is maintained.

【0011】好ましくは、カム手段は、上記回転駆動力
により駆動される上げカムを備え、この上げカムがピス
トンの最下点を設定すると共に、下降したピストンを上
昇させる。これにより、2サイクルエンジン又は4サイ
クルエンジンについて、ピストン上げが行われると共
に、上げカムを交換することによりピストンのストロー
クを容易に変更することができるようになる。ないし、
上記回転駆動力により駆動される下げカムを更に備え、
この下げカムが上昇したピストンを下降させる。これに
より、吸気時にピストン下げの外力が働かない4サイク
ルエンジンについて、ピストン下げが行われる。
Preferably, the cam means includes a raising cam driven by the rotational driving force, and the raising cam sets the lowest point of the piston and raises the lowered piston. Thus, for the two-cycle engine or the four-cycle engine, the piston is raised, and the piston stroke can be easily changed by replacing the lifting cam. No,
Further provided is a lowering cam driven by the rotational driving force,
This lowering cam lowers the raised piston. As a result, the piston is lowered for the four-stroke engine in which the external force for lowering the piston does not act during intake.

【0012】[0012]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図1ないし図8を
参照して詳細に説明する。図1及び図2は、直列2気筒
4サイクルエンジンに実施した本発明に係る内燃機関の
伝動機構を示す。図1及び図2において、符合1はピス
トンを示し、ピストン1に連結杆2を揺動自在に軸支す
る。揺動軸4を中心に揺動する揺動アーム3を、ピンを
用いて連結杆2に回転自在に軸支(係合)する。揺動ア
ーム3のボス部に、ワンウェイクラッチ3aを内蔵す
る。図3(B)に、ワンウェイクラッチ3aの詳細を示
す。ワンウェイクラッチ3aは、ピストン1の下げ時に
のみローラが楔状部に食い込んでロックし、ピストン1
の直線運動を回転運動に変換して揺動軸4に伝動する。
図1及び図2に示すように、揺動アーム3の連結杆2と
の係合部との反対側の端部に、カウンタウエイト3bを
配設する。揺動軸4は、歯車10,11を介してエンジ
ン出力軸9に噛合する。エンジン出力軸9は、ピストン
1の1往復で1回転する。上述のように、この伝動機構
の防振対策は、揺動アーム3にカウンタウエイト3bを
取り付けるだけで済み、従来のクランクシャフトの場合
と比べて極めて簡単である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. 1 and 2 show a power transmission mechanism of an internal combustion engine according to the present invention implemented in an in-line two-cylinder four-cycle engine. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a piston, and a connecting rod 2 is pivotally supported on the piston 1 so as to be swingable. The swing arm 3 swinging about the swing shaft 4 is rotatably supported (engaged) on the connecting rod 2 using a pin. A one-way clutch 3a is built in the boss of the swing arm 3. FIG. 3B shows details of the one-way clutch 3a. The one-way clutch 3a locks the roller by cutting into the wedge-shaped portion only when the piston 1 is lowered.
Is converted into rotational motion and transmitted to the swing shaft 4.
As shown in FIGS. 1 and 2, a counterweight 3 b is provided at the end of the swing arm 3 opposite to the engaging portion with the connecting rod 2. The swing shaft 4 meshes with the engine output shaft 9 via the gears 10 and 11. The engine output shaft 9 makes one revolution with one reciprocation of the piston 1. As described above, the anti-vibration measure of this transmission mechanism only requires the counterweight 3b to be attached to the swing arm 3, and is extremely simple as compared with the conventional crankshaft.

【0013】ピストンの側方に、上げカム5と下げカム
6とを夫々上下に配設する。カム軸12が歯車13,1
4,15,16を介してエンジン出力軸9に噛合して、
下げカム6は、このカム軸12によりエンジン出力軸9
と同一回転数で図示時計方向に回転される。上げカム5
は、歯車を介してカム軸12に駆動されて、エンジン出
力軸9と同一回転数で図示反時計方向に回転する。この
ように、上げカム5と下げカム6は、ビストン1の1往
復で夫々相互に反対方向に1回転する。支点8を中心に
して、カムレバー7を回転自在に軸支する。カムレバー
7の一端は連結杆2に揺動自在に軸支される一方、他端
にはローラが回動自在に軸支されて、そのローラが上げ
カム5及び下げカム6の外周上を後述のように転動す
る。カムレバー7は、連結杆2の動きを規制しないよう
に支点8に遊嵌される。
A raising cam 5 and a lowering cam 6 are respectively arranged on the side of the piston. The camshaft 12 has gears 13 and 1
Meshing with the engine output shaft 9 via 4, 15, 16
The lowering cam 6 is connected to the engine output shaft 9 by the cam shaft 12.
Is rotated clockwise in the figure at the same rotation speed as. Raising cam 5
Is driven by a camshaft 12 via a gear, and rotates counterclockwise in the figure at the same speed as the engine output shaft 9. In this manner, the raising cam 5 and the lowering cam 6 make one rotation each in the opposite direction with each reciprocation of the piston 1. The cam lever 7 is rotatably supported around the fulcrum 8. One end of the cam lever 7 is pivotally supported by the connecting rod 2, while a roller is rotatably supported by the other end, and the roller moves on the outer periphery of the raising cam 5 and the lowering cam 6, which will be described later. Rolling. The cam lever 7 is loosely fitted to the fulcrum 8 so as not to restrict the movement of the connecting rod 2.

【0014】次に、図5及び図6を参照して、カム5,
6の形状について説明する。図5は、図2の点火点位置
から8°進角した位置における、上げカム5の各部の寸
法を示す。このとき、支点8はカムレバー7の中央に在
る。頂点Aのカム半径=R1とし、A点から180°進
角した位置である最低点Bの半径=R2とすると、(R
1−R2)=ピストンストロークである。つまり、R2
によりピストンの最下点が設定される。ここで、A点か
ら8°進角した位置であるC点の半径R3は急激に小さ
くなり、このとき上げカム5とカムレバー7との係合が
外れる。つまり、爆発によりピストン1が急下降して
も、ピストン1の動きが上げカム5により規制されるこ
とはなく、爆発力はすべて揺動アーム3に伝動される。
Next, referring to FIG. 5 and FIG.
The shape of No. 6 will be described. FIG. 5 shows the dimensions of each part of the raising cam 5 at a position advanced by 8 ° from the ignition point position in FIG. At this time, the fulcrum 8 is located at the center of the cam lever 7. Assuming that the radius of the cam of the vertex A = R1 and the radius of the lowest point B which is a position advanced by 180 ° from the point A = R2, (R
1-R2) = piston stroke. That is, R2
Sets the lowest point of the piston. Here, the radius R3 at the point C, which is a position advanced by 8 ° from the point A, rapidly decreases, and at this time, the engagement between the raising cam 5 and the cam lever 7 is released. That is, even if the piston 1 suddenly drops due to the explosion, the movement of the piston 1 is not restricted by the raising cam 5, and all the explosive power is transmitted to the swing arm 3.

【0015】図6は、吸気行程において、ピストン1が
図2の頂上位置から半ストローク分だけ下降した位置に
おける、下げカム6の各部の寸法を示す。頂点Dの半径
=R4とし、D点から180°進角した位置である最低
点Eの半径=R5とすると、(R4−R5)=ピストン
ストロークである。E点から90°進角した位置である
中間点Fの半径=R6とすると、R6=(R4+R5)
/2のときに、下げカム6がピストン1を下げる速度
と、ワンウェイクラッチ3aがロックしたと仮定した場
合にピストン1が揺動アーム3を動かす速度とが同一に
なる。但し、これより下げカム6の速度が速いとワンウ
ェイクラッチ3aがロックされて、下げカム6がエンジ
ンを回すことになり無理がかかる。従って、両者の速度
は等しいことが必要である。或いは、下げカム6が僅か
に遅い方が無難である。同様に、ピストン1が更に4分
の1ストローク下降して、カム6がF点から30°だけ
進角した位置Gにおける下げカム6の半径R7は、R7
=(R6+R4)/2である。このように、カム曲線が
決定される。
FIG. 6 shows the dimensions of each part of the lowering cam 6 at a position where the piston 1 is lowered by a half stroke from the top position in FIG. 2 during the intake stroke. If the radius of the vertex D is R4 and the radius of the lowest point E, which is a position advanced by 180 ° from the point D, is R5, then (R4-R5) = piston stroke. If the radius of the intermediate point F, which is a position advanced by 90 ° from the point E, is R = R6, R6 = (R4 + R5)
At the time of / 2, the speed at which the lowering cam 6 lowers the piston 1 is the same as the speed at which the piston 1 moves the swing arm 3 assuming that the one-way clutch 3a is locked. However, if the speed of the lowering cam 6 is higher than this, the one-way clutch 3a is locked, and the lowering cam 6 rotates the engine, which makes it difficult. Therefore, both speeds need to be equal. Alternatively, it is safer for the lowering cam 6 to be slightly slower. Similarly, the radius R7 of the down cam 6 at the position G where the piston 1 is further lowered by a quarter stroke and the cam 6 is advanced by 30 ° from the point F is R7
= (R6 + R4) / 2. Thus, the cam curve is determined.

【0016】次に、本発明の内燃機関の伝動機構の作動
について説明する。本発明の内燃機関の伝動機構の作動
は、従来のクランクシャフトの場合と比べて、特に爆発
行程のみが異なるだけであり、その他の排気、吸気、圧
縮の各行程は基本的に従来のものと同様である。以下
に、各行程における作動について説明する。
Next, the operation of the transmission mechanism for an internal combustion engine according to the present invention will be described. The operation of the transmission mechanism of the internal combustion engine of the present invention is different from that of the conventional crankshaft only in the explosion stroke only, and the other exhaust, intake and compression strokes are basically the same as those of the conventional crankshaft. The same is true. The operation in each step will be described below.

【0017】1.爆発行程 図2に、点火時点における各部の状態を示す。エンジン
は回転中で爆発力発生は点火より少し遅れるので、爆発
力発動初期に上げカム5とカムレバー7の係合が外れ
る。従って、爆発力は上げカム5には伝わらず、揺動ア
ーム3にのみ伝動され、更に歯車群を介してエンジン出
力軸9に伝動される。そして爆発の終点においては、各
部は図2に示す状態から180°回転した図4に示す状
態となり、この時点で揺動アーム3のワンウェイクラッ
チ3aは空転しはじめる。このように本伝達機構では、
爆発力が揺動アーム3にのみ伝動され上げカム5には伝
わらないので、動力の機械的損失が少なく、機構も簡単
になる。
1. Explosion process FIG. 2 shows the state of each part at the time of ignition. Since the engine is rotating and the explosive power generation is slightly delayed from the ignition, the engagement between the raising cam 5 and the cam lever 7 is disengaged at the initial stage of the explosive power activation. Therefore, the explosive force is not transmitted to the raising cam 5 but transmitted only to the swing arm 3 and further transmitted to the engine output shaft 9 via a gear group. Then, at the end point of the explosion, each part is rotated by 180 ° from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. 4, and at this time, the one-way clutch 3a of the swing arm 3 starts to idle. Thus, in this transmission mechanism,
Since the explosive force is transmitted only to the swing arm 3 and not to the lifting cam 5, the mechanical loss of power is small and the mechanism is simplified.

【0018】2.排気行程 排気がはじまると、上げカム5が図4に示す位置からピ
ストン1を上昇させる。このとき揺動アーム3のワンウ
ェイクラッチ3aは空転するので、上げカム5は何らの
制動も受けずにピストン1を上昇させる。このようにし
て、図4に示す状態から180°回転して再び図2に示
す状態に戻り、排気を終了する。
2. Exhaust stroke When the exhaust starts, the raising cam 5 raises the piston 1 from the position shown in FIG. At this time, the one-way clutch 3a of the swing arm 3 idles, so that the raising cam 5 raises the piston 1 without receiving any braking. In this way, the state shown in FIG. 4 is rotated by 180 ° and returned to the state shown in FIG. 2 again, and the exhaust is completed.

【0019】3.吸気行程 図2に示す状態から、下げカム6がカムレバー7を押し
上げてピストン1を下降させることにより、吸気がはじ
まる。図2に示す状態から180°回転して再び図4に
示す状態に戻り、吸気を終了する。 4.圧縮行程 上述した排気行程と同様に、図4に示す状態から、上げ
カム5がカムレバー7を押し下げてピストン1を上昇さ
せることにより、圧縮がはじまる。そして、図4に示す
状態から180°回転して再び図2に示す状態に戻り、
圧縮を終了する。
3. Intake stroke From the state shown in FIG. 2, when the down cam 6 pushes up the cam lever 7 to lower the piston 1, the intake starts. After rotating 180 ° from the state shown in FIG. 2, the state returns to the state shown in FIG. 4. Compression Stroke Similar to the exhaust stroke described above, from the state shown in FIG. 4, compression is started when the raising cam 5 pushes down the cam lever 7 to raise the piston 1. Then, it rotates 180 ° from the state shown in FIG. 4 and returns to the state shown in FIG. 2 again.
End compression.

【0020】なお、2サイクルエンジン、及び吸気行程
において圧縮空気を吹き込んでピストンを押し下げる方
式の4サイクルエンジンでは、下げカムによりピストン
を押し下げる必要がないので、図7に示すように、上げ
カム5だけをしかも連結杆2の直下に配設することがで
きる。この場合には、エンジンを大幅に小型化すること
ができる。さらに、通常の4サイクルエンジンの場合に
も、図8に示すように、揺動アームの反対方向に延出し
たカムレバーによってピストン下げができるように、下
げカム6を配置することができる。これにより、通常の
4サイクルエンジンについても小型化を図ることができ
る。
In a two-stroke engine and a four-stroke engine in which compressed air is blown in the intake stroke to depress the piston, it is not necessary to depress the piston by the depressing cam. Therefore, as shown in FIG. Can be arranged directly below the connecting rod 2. In this case, the size of the engine can be significantly reduced. Further, also in the case of a normal four-stroke engine, as shown in FIG. 8, the lowering cam 6 can be arranged so that the piston can be lowered by a cam lever extending in the opposite direction of the swing arm. As a result, the size of a normal four-stroke engine can be reduced.

【0021】また、揺動部材として揺動アーム3を用い
ずに、図3に示すように、連結杆にラック17を備え、
揺動部材をこのラック17に噛合するピニオン18によ
り構成して、連結杆2によりピニオン18を揺動させる
ようにしてもよい。この場合には、ピストン1と連結杆
2との傾斜角がほぼ零となり、ピストン1の力が一層効
率的に且つ平滑的に揺動軸4に伝動され、動力の機械的
損失とシリンダの偏磨が防止される。また、ピニオン1
8であるから、上述した揺動アーム3の場合と比べて揺
動部材としての揺動範囲を特に制限を設けずに大きくと
ることができ、カウンタウエイトを取り付ける必要もな
く、エンジンの小型化を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 3, a connecting rod is provided with a rack 17 without using the swing arm 3 as a swing member.
The swing member may be constituted by a pinion 18 meshing with the rack 17, and the pinion 18 may be swung by the connecting rod 2. In this case, the inclination angle between the piston 1 and the connecting rod 2 becomes almost zero, the force of the piston 1 is transmitted to the swing shaft 4 more efficiently and smoothly, and mechanical loss of power and deviation of the cylinder are caused. Polishing is prevented. Also, pinion 1
8, the swing range as the swing member can be increased without any particular limitation as compared with the case of the swing arm 3 described above, there is no need to attach a counterweight, and the size of the engine can be reduced. Can be planned.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の内
燃機関の伝動機構は、従来のクランクシャフトの代わり
に、揺動部材とワンウェイクラッチを用いて往復運動を
回転運動に変換するようにしたので、次のような優れた
効果を奏することができる。 1.クランクの場合のいわゆる上死点及び下死点が存在
しなくなり、ピストンの往復運動の変向点における力の
伝動が極めてスムーズに行われるので、爆発行程の全ス
トロークにわたり効率のよい回転力が得られ、動力の機
械的損失が少なくなる。また、トルクむらが少なく平均
トルク及び出力を向上させることができると共に、トル
クむらが少なくなることにより気筒数を減少させること
もできる。
As described in detail above, the transmission mechanism of the internal combustion engine according to the present invention uses a swinging member and a one-way clutch instead of a conventional crankshaft to convert reciprocating motion into rotary motion. Therefore, the following excellent effects can be obtained. 1. In the case of a crank, so-called top dead center and bottom dead center do not exist, and power transmission at the turning point of the reciprocating motion of the piston is performed extremely smoothly, so that efficient rotational force can be obtained over the entire stroke of the explosion stroke. And the mechanical loss of power is reduced. Further, the average torque and output can be improved with less torque unevenness, and the number of cylinders can be reduced by reducing the torque unevenness.

【0023】2.ピストンに対する連結杆の傾斜角が極
めて小さくなるので、ピストンに発生する側圧が僅少と
なり、動力の機械的損失を減少させ、シリンダの偏磨耗
を防止することができる。 3.クランクシャフトを使用しないので、振動の原因と
なる往復運動部の各部の質量を軽くすることができ、回
転運動も単純になるから、振動防止対策が容易になる。
また、回転軸の軸受けとして割型に代えてボールベアリ
ングを使用することができるようになり、軸受けの磨耗
損失及び動力損失を減少させることができる。さらに、
本発明は、いずれもその製造が比較的容易な部品の組合
せによるものであり、大型クランクシャフトのように製
造の困難さを伴う部品製作を排除することができると共
に、好ましくは、上げカムを交換することによりピスト
ンのストロークを容易に変更することができるようにな
るので、大幅なコスト削減を図ることができる。
2. Since the inclination angle of the connecting rod with respect to the piston is extremely small, the side pressure generated on the piston is small, so that the mechanical loss of power can be reduced, and uneven wear of the cylinder can be prevented. 3. Since the crankshaft is not used, the mass of each part of the reciprocating part which causes vibration can be reduced, and the rotational movement is also simplified, so that measures for preventing vibration are facilitated.
Further, a ball bearing can be used instead of the split mold as the bearing of the rotary shaft, and wear loss and power loss of the bearing can be reduced. further,
The present invention is based on a combination of parts that are relatively easy to manufacture, and can eliminate the production of parts that are difficult to manufacture, such as a large crankshaft, and preferably replace the raising cam. By doing so, it becomes possible to easily change the stroke of the piston, so that significant cost reduction can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る内燃機関の伝動機構の一実施例
を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a transmission mechanism for an internal combustion engine according to the present invention.

【図2】 図1の内燃機関の伝動機構を示す正面図であ
る。
FIG. 2 is a front view showing a transmission mechanism of the internal combustion engine of FIG.

【図3】 揺動部材の別の実施例を示す図である。
(A)は正面図であり、(B)は、図2のワンウェイク
ラッチ3aの詳細を示す断面正面図である。
FIG. 3 is a view showing another embodiment of the swing member.
(A) is a front view, (B) is a sectional front view showing details of the one-way clutch 3a of FIG.

【図4】 図2の内燃機関の伝動機構の、爆発行程又は
吸気行程終了時の状態を示す正面図である。
4 is a front view showing a state of the power transmission mechanism of the internal combustion engine of FIG. 2 at the time of completion of an explosion stroke or an intake stroke.

【図5】 図2の上げカム5の各位置寸法を示す正面図
である。
FIG. 5 is a front view showing each position dimension of the raising cam 5 of FIG. 2;

【図6】 図2の下げカム6の各位置寸法を示す正面図
である。
FIG. 6 is a front view showing each position dimension of the lowering cam 6 of FIG. 2;

【図7】 本発明の内燃機関の伝動機構の、別の実施例
を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing another embodiment of the transmission mechanism of the internal combustion engine of the present invention.

【図8】 本発明の内燃機関の伝動機構の、さらに別の
実施例を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing still another embodiment of the transmission mechanism for an internal combustion engine of the present invention.

【符号の説明】 1 ピストン、2 連結杆、3 揺動アーム、3a ワ
ンウェイクラッチ、3b カウンタウエイト、4 揺動
軸、5 上げカム、6 下げカム、7 カムレバー、8
支点、9 エンジン出力軸、10,11 歯車、12
カム軸、13,14,15,16 歯車、17 ラッ
ク、18 ピニオン、
[Description of Signs] 1 piston, 2 connecting rod, 3 swing arm, 3a one-way clutch, 3b counterweight, 4 swing shaft, 5 up cam, 6 down cam, 7 cam lever, 8
Fulcrum, 9 engine output shaft, 10, 11 gear, 12
Camshaft, 13, 14, 15, 16 gears, 17 racks, 18 pinions,

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年12月9日[Submission date] December 9, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 内燃機関の伝動方法 Patent application title: Power transmission method for an internal combustion engine

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の伝動
、即ち、ピストンで発生した往復運動を回転運動に変
換してエンジン出力軸に伝動するための方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission method for an internal combustion engine.
Law, i.e., to convert the reciprocating motion generated by the piston into a rotational movement to a method for transmitting the engine output shaft.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の内燃機関において、ピストンで発
生した往復運動を回転運動に変換してエンジン出力軸に
伝動する方法には、一般的にはピストンに揺動自在に軸
支される連結杆と、この連結杆が回転自在に軸支される
クランクシャフトとが用いられる。
2. Description of the Related Art In a conventional internal combustion engine, a method of converting a reciprocating motion generated by a piston into a rotary motion and transmitting the rotational motion to an engine output shaft generally includes a connecting rod which is swingably supported by the piston. And a crankshaft on which the connecting rod is rotatably supported.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の内燃機関の連結杆とクランクシャフトとを用いた伝
方法では、次のような問題がある。 1.クランクの上死点及び下死点付近では、ピストンの
力がクランクシャフトの回転力に殆ど貢献しない。特
に、爆発行程の初期、つまりクランクシャフトの上死点
付近では爆発力は回転力にならず、クランクシャフトを
軸方向に強力に押しつける。
However, the conventional transmission method using a connecting rod and a crankshaft of an internal combustion engine has the following problems. 1. Near the top dead center and the bottom dead center of the crank, the force of the piston hardly contributes to the rotational force of the crankshaft. In particular, at the beginning of the explosion stroke, that is, near the top dead center of the crankshaft, the explosive force does not become a rotational force, but strongly presses the crankshaft in the axial direction.

【0004】2.連結杆がクランクと直角となった時点
で回転力の効率は最大となる一方、ピストンと連結杆と
の傾斜角も最大となるので、ピストンから連結杆に伝動
される力率はその分低くなる。また、このように連結杆
がピストンに対してかなり傾斜することによりピストン
に大きな側圧を発生させるので、動力が損失すると共
に、シリンダに偏磨耗を起こしてエンジン性能を低下さ
せる。
[0004] 2. When the connecting rod is perpendicular to the crank, the torque efficiency is maximized, while the inclination angle between the piston and the connecting rod is also maximized, so the power factor transmitted from the piston to the connecting rod is reduced accordingly. . Further, since the connecting rod is considerably inclined with respect to the piston to generate a large lateral pressure on the piston, power is lost and uneven wear of the cylinder is caused to deteriorate engine performance.

【0005】3.クランクシャフトはその剛性保持の必
要上軸径が大きく、且つ軸受けは割型となりボールベア
リングが使用できないので、軸受けの磨耗損失が少なく
ない。また、クランクシャフトは回転運動が複雑である
ために、発生する振動を抑制する対策に困難を伴う。さ
らに、特に大型舶用エンジン等では、クランクシャフト
の製造に大きな困難がある。
[0005] 3. The crankshaft has a large shaft diameter due to its rigidity and the bearing is split so that ball bearings cannot be used. Therefore, wear loss of the bearing is not small. Further, since the rotational motion of the crankshaft is complicated, it is difficult to take measures to suppress the generated vibration. Furthermore, there is a great difficulty in manufacturing a crankshaft, especially for large marine engines.

【0006】本発明は、クランクシャフトを使用するこ
とに伴って発生する、上述した諸問題を解決するために
なされたもので、ピストンの往復運動を回転運動に変換
する方法として、クランクシャフトを用いない内燃機関
の伝動方法を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems caused by the use of a crankshaft, and uses a crankshaft as a method of converting a reciprocating motion of a piston into a rotary motion. An object of the present invention is to provide a power transmission method for an internal combustion engine that does not have the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の内燃機関の伝動方法は、ピストンの往復
運動を伝達する連結杆に揺動軸を中心に揺動運動する揺
動部材の揺動端を係合してピストンの往復運動を揺動運
動に変換し、この揺動軸に連結されてピストンの下降時
にのみ揺動運動を伝動するワンウェイクラッチにより揺
動部材の揺動運動を回転運動に変換してエンジン出力軸
に回転駆動力を伝動すると共に、この回転運動に連動す
るカム手段によりピストンを往復させる。例えば、連結
杆にラックを備える一方、揺動部材はラックに噛合する
ピニオンから成り、連結杆によりピニオンを揺動させる
ようにしてもよい。また、ピストンの1往復でエンジン
出力軸を1回転させるようにしてもよい。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a transmission method for an internal combustion engine according to the present invention comprises a connecting rod for transmitting a reciprocating motion of a piston to a swinging rod which swings about a swinging shaft. The swinging end of the swinging member is converted by a one-way clutch which is engaged with the swinging end of the member to convert the reciprocating movement of the piston into a swinging motion and is connected to the swinging shaft and transmits the swinging movement only when the piston is lowered. The motion is converted into a rotational motion to transmit a rotational driving force to an engine output shaft, and the piston is reciprocated by cam means linked to the rotational motion. For example, while the connecting rod is provided with a rack, the swinging member may be formed of a pinion that meshes with the rack, and the connecting rod may swing the pinion. Further, the engine output shaft may be rotated once by one reciprocation of the piston.

【0008】好ましくは、カム手段は、回転駆動力によ
り駆動される上げカムを備え、上げカムがピストンの最
下点を設定すると共に下降したピストンを上昇させ、な
いし、回転駆動力により駆動される下げカムを更に備
え、下げカムが上昇したピストンを下降させる。
[0008] Preferably, the cam means includes a raising cam driven by a rotational driving force, and the raising cam sets the lowest point of the piston and raises the lowered piston, or is driven by the rotational driving force. A down cam is further provided, and the down cam lowers the raised piston.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】上述した内燃機関の伝動方法は、
ピストンの往復運動を伝達する連結杆に揺動軸を中心に
揺動運動する揺動部材の揺動端を係合してピストンの往
復運動を揺動運動に変換し、この揺動軸に連結されてピ
ストンの下降時にのみ揺動運動を伝動するワンウェイク
ラッチにより揺動部材の揺動運動を回転運動に変換して
エンジン出力軸に回転駆動力を伝動すると共に、この回
転運動に連動するカム手段によりピストンを往復させる
ので、クランクシャフトを用いなくても、ピストンの往
復運動を回転運動に変換してエンジン出力軸に回転駆動
力として伝動することができる。即ち、揺動部材とワン
ウェイクラッチとを用いて往復運動を回転運動に変換す
るようにしたので、いわゆる上死点及び下死点が存在し
なくなり、ピストンの往復運動の変向点における力の伝
動が極めてスムーズに行われると共に、往復運動中のピ
ストンに対する連結杆の揺動角、つまり傾斜角が極めて
小さくなる。なお、ピストンに爆発等の外力が働かない
行程においては、カム手段がピストンを往復させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The above-described transmission method for an internal combustion engine includes:
The reciprocating motion of the piston is converted into a oscillating motion by engaging the oscillating end of a oscillating member that oscillates about the oscillating shaft with a connecting rod that transmits the reciprocating motion of the piston, and is connected to the oscillating shaft. The one-way clutch that transmits the oscillating motion only when the piston is lowered converts the oscillating motion of the oscillating member into rotational motion by transmitting the rotational driving force to the engine output shaft, and cam means that is linked to this rotational motion. The reciprocating motion of the piston can be converted into a rotational motion without using a crankshaft and transmitted to the engine output shaft as a rotational driving force without using a crankshaft. That is, since the reciprocating motion is converted into the rotary motion by using the swinging member and the one-way clutch, the so-called top dead center and bottom dead center do not exist, and the power transmission at the turning point of the reciprocating motion of the piston is performed. Is performed extremely smoothly, and the swing angle of the connecting rod with respect to the reciprocating piston, that is, the inclination angle is extremely small. Note that the cam means reciprocates the piston during a stroke in which an external force such as an explosion does not act on the piston.

【0010】ここで、例えば、連結杆にラックを備える
一方揺動部材はラックに噛合するピニオンから成り、連
結杆によりピニオンを揺動させるようにしてもよい。こ
の場合には、揺動部材として例えば揺動アームを用いた
場合と比べて、連結杆はピストンに対して揺動すること
なく直線的に往復運動するので、ピストンに対する連結
杆の傾斜角はほぼ零となり、揺動範囲も特に制限を設け
ずに大きくとることができる。また、ピストンの1往復
でエンジン出力軸を1回転させるようにしてもよい。こ
の場合には、ピストンのストローク数とエンジン回転数
とについて、クランクシャフトを用いた従来の内燃機関
の場合と同様の関係が保たれる。
Here, for example, the connecting rod may be provided with a rack, while the swinging member may be formed of a pinion that meshes with the rack, and the connecting rod may be used to swing the pinion. In this case, since the connecting rod reciprocates linearly without swinging with respect to the piston as compared with the case where, for example, a swing arm is used as the swinging member, the inclination angle of the connecting rod with respect to the piston is substantially equal. It becomes zero, and the swing range can be increased without any particular limitation. Further, the engine output shaft may be rotated once by one reciprocation of the piston. In this case, the same relationship between the stroke number of the piston and the engine speed as in the case of the conventional internal combustion engine using the crankshaft is maintained.

【0011】好ましくは、カム手段は、上記回転駆動力
により駆動される上げカムを備え、この上げカムがピス
トンの最下点を設定すると共に、下降したピストンを上
昇させる。これにより、2サイクルエンジン又は4サイ
クルエンジンについて、ピストン上げが行われると共
に、上げカムを交換することによりピストンのストロー
クを容易に変更することができるようになる。ないし、
上記回転駆動力により駆動される下げカムを更に備え、
この下げカムが上昇したピストンを下降させる。これに
より、吸気時にピストン下げの外力が働かない4サイク
ルエンジンについて、ピストン下げが行われる。
Preferably, the cam means includes a raising cam driven by the rotational driving force, and the raising cam sets the lowest point of the piston and raises the lowered piston. Thus, for the two-cycle engine or the four-cycle engine, the piston is raised, and the piston stroke can be easily changed by replacing the lifting cam. No,
Further provided is a lowering cam driven by the rotational driving force,
This lowering cam lowers the raised piston. As a result, the piston is lowered for the four-stroke engine in which the external force for lowering the piston does not act during intake.

【0012】[0012]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図1ないし図8を
参照して詳細に説明する。図1及び図2は、本発明に係
る方法を実施する直列2気筒4サイクルエンジンの伝動
機構を示す。図1及び図2において、符合1はピストン
を示し、ピストン1に連結杆2を揺動自在に軸支する。
揺動軸4を中心に揺動する揺動アーム3を、ピンを用い
て連結杆2に回転自在に軸支(係合)する。揺動アーム
3のボス部に、ワンウェイクラッチ3aを内蔵する。図
3(B)に、ワンウェイクラッチ3aの詳細を示す。ワ
ンウェイクラッチ3aは、ピストン1の下げ時にのみロ
ーラが楔状部に食い込んでロックし、ピストン1の直線
運動を回転運動に変換して揺動軸4に伝動する。図1及
び図2に示すように、揺動アーム3の連結杆2との係合
部との反対側の端部に、カウンタウエイト3bを配設す
る。揺動軸4は、歯車10,11を介してエンジン出力
軸9に噛合する。エンジン出力軸9は、ピストン1の1
往復で1回転する。上述のように、この伝動機構の防振
対策は、揺動アーム3にカウンタウエイト3bを取り付
けるだけで済み、従来のクランクシャフトの場合と比べ
て極めて簡単である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. 1 and 2 relate to the present invention .
1 shows a transmission mechanism of an in- line two-cylinder four-stroke engine for implementing the method described above. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a piston, and a connecting rod 2 is pivotally supported on the piston 1 so as to be swingable.
The swing arm 3 swinging about the swing shaft 4 is rotatably supported (engaged) on the connecting rod 2 using a pin. A one-way clutch 3a is built in the boss of the swing arm 3. FIG. 3B shows details of the one-way clutch 3a. In the one-way clutch 3a, only when the piston 1 is lowered, the roller bites into the wedge-shaped portion and locks, and the linear motion of the piston 1 is converted into rotational motion and transmitted to the swing shaft 4. As shown in FIGS. 1 and 2, a counterweight 3 b is provided at the end of the swing arm 3 opposite to the engaging portion with the connecting rod 2. The swing shaft 4 meshes with the engine output shaft 9 via the gears 10 and 11. The engine output shaft 9 is connected to the piston 1
Make one revolution in reciprocation. As described above, the anti-vibration measure of this transmission mechanism only requires the counterweight 3b to be attached to the swing arm 3, and is extremely simple as compared with the conventional crankshaft.

【0013】ピストンの側方に、上げカム5と下げカム
6とを夫々上下に配設する。カム軸12が歯車13,1
4,15,16を介してエンジン出力軸9に噛合して、
下げカム6は、このカム軸12によりエンジン出力軸9
と同一回転数で図示時計方向に回転される。上げカム5
は、歯車を介してカム軸12に駆動されて、エンジン出
力軸9と同一回転数で図示反時計方向に回転する。この
ように、上げカム5と下げカム6は、ビストン1の1往
復で夫々相互に反対方向に1回転する。支点8を中心に
して、カムレバー7を回転自在に軸支する。カムレバー
7の一端は連結杆2に揺動自在に軸支される一方、他端
にはローラが回動自在に軸支されて、そのローラが上げ
カム5及び下げカム6の外周上を後述のように転動す
る。カムレバー7は、連結杆2の動きを規制しないよう
に支点8に遊嵌される。
A raising cam 5 and a lowering cam 6 are respectively arranged on the side of the piston. The camshaft 12 has gears 13 and 1
Meshing with the engine output shaft 9 via 4, 15, 16
The lowering cam 6 is connected to the engine output shaft 9 by the cam shaft 12.
Is rotated clockwise in the figure at the same rotation speed as. Raising cam 5
Is driven by a camshaft 12 via a gear, and rotates counterclockwise in the figure at the same speed as the engine output shaft 9. In this manner, the raising cam 5 and the lowering cam 6 make one rotation each in the opposite direction with each reciprocation of the piston 1. The cam lever 7 is rotatably supported around the fulcrum 8. One end of the cam lever 7 is pivotally supported by the connecting rod 2, while a roller is rotatably supported by the other end, and the roller moves on the outer periphery of the raising cam 5 and the lowering cam 6, which will be described later. Rolling. The cam lever 7 is loosely fitted to the fulcrum 8 so as not to restrict the movement of the connecting rod 2.

【0014】次に、図5及び図6を参照して、カム5,
6の形状について説明する。図5は、図2の点火点位置
から8°進角した位置における、上げカム5の各部の寸
法を示す。このとき、支点8はカムレバー7の中央に在
る。頂点Aのカム半径=R1とし、A点から180°進
角した位置である最低点Bの半径=R2とすると、(R
1−R2)=ピストンストロークである。つまり、R2
によりピストンの最下点が設定される。ここで、A点か
ら8°進角した位置であるC点の半径R3は急激に小さ
くなり、このとき上げカム5とカムレバー7との係合が
外れる。つまり、爆発によりピストン1が急下降して
も、ピストン1の動きが上げカム5により規制されるこ
とはなく、爆発力はすべて揺動アーム3に伝動される。
Next, referring to FIG. 5 and FIG.
The shape of No. 6 will be described. FIG. 5 shows the dimensions of each part of the raising cam 5 at a position advanced by 8 ° from the ignition point position in FIG. At this time, the fulcrum 8 is located at the center of the cam lever 7. Assuming that the radius of the cam of the vertex A = R1 and the radius of the lowest point B which is a position advanced by 180 ° from the point A = R2, (R
1-R2) = piston stroke. That is, R2
Sets the lowest point of the piston. Here, the radius R3 at the point C, which is a position advanced by 8 ° from the point A, rapidly decreases, and at this time, the engagement between the raising cam 5 and the cam lever 7 is released. That is, even if the piston 1 suddenly drops due to the explosion, the movement of the piston 1 is not restricted by the raising cam 5, and all the explosive power is transmitted to the swing arm 3.

【0015】図6は、吸気行程において、ピストン1が
図2の頂上位置から半ストローク分だけ下降した位置に
おける、下げカム6の各部の寸法を示す。頂点Dの半径
=R4とし、D点から180°進角した位置である最低
点Eの半径=R5とすると、(R4−R5)=ピストン
ストロークである。E点から90°進角した位置である
中間点Fの半径=R6とすると、R6=(R4+R5)
/2のときに、下げカム6がピストン1を下げる速度
と、ワンウェイクラッチ3aがロックしたと仮定した場
合にピストン1が揺動アーム3を動かす速度とが同一に
なる。但し、これより下げカム6の速度が速いとワンウ
ェイクラッチ3aがロックされて、下げカム6がエンジ
ンを回すことになり無理がかかる。従って、両者の速度
は等しいことが必要である。或いは、下げカム6が僅か
に遅い方が無難である。同様に、ピストン1が更に4分
の1ストローク下降して、カム6がF点から30°だけ
進角した位置Gにおける下げカム6の半径R7は、R7
=(R6+R4)/2である。このように、カム曲線が
決定される。
FIG. 6 shows the dimensions of each part of the lowering cam 6 at a position where the piston 1 is lowered by a half stroke from the top position in FIG. 2 during the intake stroke. If the radius of the vertex D is R4 and the radius of the lowest point E, which is a position advanced by 180 ° from the point D, is R5, then (R4-R5) = piston stroke. If the radius of the intermediate point F, which is a position advanced by 90 ° from the point E, is R = R6, R6 = (R4 + R5)
At the time of / 2, the speed at which the lowering cam 6 lowers the piston 1 is the same as the speed at which the piston 1 moves the swing arm 3 assuming that the one-way clutch 3a is locked. However, if the speed of the lowering cam 6 is higher than this, the one-way clutch 3a is locked, and the lowering cam 6 rotates the engine, which makes it difficult. Therefore, both speeds need to be equal. Alternatively, it is safer for the lowering cam 6 to be slightly slower. Similarly, the radius R7 of the down cam 6 at the position G where the piston 1 is further lowered by a quarter stroke and the cam 6 is advanced by 30 ° from the point F is R7
= (R6 + R4) / 2. Thus, the cam curve is determined.

【0016】次に、本発明の内燃機関の伝動方法につい
て説明する。本発明の内燃機関の伝動方法は、従来のク
ランクシャフトによる方法と比べて、特に爆発行程のみ
が異なるだけであり、その他の排気、吸気、圧縮の各行
程は基本的に従来のものと同様である。以下に、各行程
における作動について説明する。
Next, the transmission method of the internal combustion engine according to the present invention will be described. Transmission method for an internal combustion engine of the present invention, compared with the method according to the conventional crankshaft, only particular only the explosion stroke is different, the other exhaust gas, intake, each stroke of compression similar to basically conventional is there. The operation in each step will be described below.

【0017】1.爆発行程 図2に、点火時点における各部の状態を示す。エンジン
は回転中で爆発力発生は点火より少し遅れるので、爆発
力発動初期に上げカム5とカムレバー7の係合が外れ
る。従って、爆発力は上げカム5には伝わらず、揺動ア
ーム3にのみ伝動され、更に歯車群を介してエンジン出
力軸9に伝動される。そして爆発の終点においては、各
部は図2に示す状態から180°回転した図4に示す状
態となり、この時点で揺動アーム3のワンウェイクラッ
チ3aは空転しはじめる。このように本伝達方法では、
爆発力が揺動アーム3にのみ伝動され上げカム5には伝
わらないので、動力の機械的損失が少なく、機構も簡単
になる。
1. Explosion process FIG. 2 shows the state of each part at the time of ignition. Since the engine is rotating and the explosive power generation is slightly delayed from the ignition, the engagement between the raising cam 5 and the cam lever 7 is disengaged at the initial stage of the explosive power activation. Therefore, the explosive force is not transmitted to the raising cam 5 but transmitted only to the swing arm 3 and further transmitted to the engine output shaft 9 via a gear group. Then, at the end point of the explosion, each part is rotated by 180 ° from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. 4, and at this time, the one-way clutch 3a of the swing arm 3 starts to idle. Thus, in this transmission method ,
Since the explosive force is transmitted only to the swing arm 3 and not to the lifting cam 5, the mechanical loss of power is small and the mechanism is simplified.

【0018】2.排気行程 排気がはじまると、上げカム5が図4に示す位置からピ
ストン1を上昇させる。このとき揺動アーム3のワンウ
ェイクラッチ3aは空転するので、上げカム5は何らの
制動も受けずにピストン1を上昇させる。このようにし
て、図4に示す状態から180°回転して再び図2に示
す状態に戻り、排気を終了する。
2. Exhaust stroke When the exhaust starts, the raising cam 5 raises the piston 1 from the position shown in FIG. At this time, the one-way clutch 3a of the swing arm 3 idles, so that the raising cam 5 raises the piston 1 without receiving any braking. In this way, the state shown in FIG. 4 is rotated by 180 ° and returned to the state shown in FIG. 2 again, and the exhaust is completed.

【0019】3.吸気行程 図2に示す状態から、下げカム6がカムレバー7を押し
上げてピストン1を下降させることにより、吸気がはじ
まる。図2に示す状態から180°回転して再び図4に
示す状態に戻り、吸気を終了する。 4.圧縮行程 上述した排気行程と同様に、図4に示す状態から、上げ
カム5がカムレバー7を押し下げてピストン1を上昇さ
せることにより、圧縮がはじまる。そして、図4に示す
状態から180°回転して再び図2に示す状態に戻り、
圧縮を終了する。
3. Intake stroke From the state shown in FIG. 2, when the down cam 6 pushes up the cam lever 7 to lower the piston 1, the intake starts. After rotating 180 ° from the state shown in FIG. 2, the state returns to the state shown in FIG. 4. Compression Stroke Similar to the exhaust stroke described above, from the state shown in FIG. 4, compression is started when the raising cam 5 pushes down the cam lever 7 to raise the piston 1. Then, it rotates 180 ° from the state shown in FIG. 4 and returns to the state shown in FIG. 2 again.
End compression.

【0020】なお、2サイクルエンジン、及び吸気行程
において圧縮空気を吹き込んでピストンを押し下げる方
式の4サイクルエンジンでは、下げカムによりピストン
を押し下げる必要がないので、図7に示すように、上げ
カム5だけをしかも連結杆2の直下に配設することがで
きる。この場合には、エンジンを大幅に小型化すること
ができる。さらに、通常の4サイクルエンジンの場合に
も、図8に示すように、揺動アームの反対方向に延出し
たカムレバーによってピストン下げができるように、下
げカム6を配置することができる。これにより、通常の
4サイクルエンジンについても小型化を図ることができ
る。
In a two-stroke engine and a four-stroke engine in which compressed air is blown in the intake stroke to depress the piston, it is not necessary to depress the piston by the depressing cam. Therefore, as shown in FIG. Can be arranged directly below the connecting rod 2. In this case, the size of the engine can be significantly reduced. Further, also in the case of a normal four-stroke engine, as shown in FIG. 8, the lowering cam 6 can be arranged so that the piston can be lowered by a cam lever extending in the opposite direction of the swing arm. As a result, the size of a normal four-stroke engine can be reduced.

【0021】また、揺動部材として揺動アーム3を用い
ずに、図3に示すように、連結杆にラック17を備え、
揺動部材をこのラック17に噛合するピニオン18によ
り構成して、連結杆2によりピニオン18を揺動させる
ようにしてもよい。この場合には、ピストン1と連結杆
2との傾斜角がほぼ零となり、ピストン1の力が一層効
率的に且つ平滑的に揺動軸4に伝動され、動力の機械的
損失とシリンダの偏磨が防止される。また、ピニオン1
8であるから、上述した揺動アーム3の場合と比べて揺
動部材としての揺動範囲を特に制限を設けずに大きくと
ることができ、カウンタウエイトを取り付ける必要もな
く、エンジンの小型化を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 3, a connecting rod is provided with a rack 17 without using the swing arm 3 as a swing member.
The swing member may be constituted by a pinion 18 meshing with the rack 17, and the pinion 18 may be swung by the connecting rod 2. In this case, the inclination angle between the piston 1 and the connecting rod 2 becomes almost zero, the force of the piston 1 is transmitted to the swing shaft 4 more efficiently and smoothly, and mechanical loss of power and deviation of the cylinder are caused. Polishing is prevented. Also, pinion 1
8, the swing range as the swing member can be increased without any particular limitation as compared with the case of the swing arm 3 described above, there is no need to attach a counterweight, and the size of the engine can be reduced. Can be planned.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の内
燃機関の伝動方法は、従来のクランクシャフトの代わり
に、揺動部材とワンウェイクラッチを用いて往復運動を
回転運動に変換するようにしたので、次のような優れた
効果を奏することができる。 1.クランクの場合のいわゆる上死点及び下死点が存在
しなくなり、ピストンの往復運動の変向点における力の
伝動が極めてスムーズに行われるので、爆発行程の全ス
トロークにわたり効率のよい回転力が得られ、動力の機
械的損失が少なくなる。また、トルクむらが少なく平均
トルク及び出力を向上させることができると共に、トル
クむらが少なくなることにより気筒数を減少させること
もできる。
As described above in detail, the transmission method for an internal combustion engine according to the present invention uses a swinging member and a one-way clutch instead of a conventional crankshaft to convert reciprocating motion into rotary motion. Therefore, the following excellent effects can be obtained. 1. In the case of a crank, so-called top dead center and bottom dead center do not exist, and power transmission at the turning point of the reciprocating motion of the piston is performed extremely smoothly, so that efficient rotational force can be obtained over the entire stroke of the explosion stroke. And the mechanical loss of power is reduced. Further, the average torque and output can be improved with less torque unevenness, and the number of cylinders can be reduced by reducing the torque unevenness.

【0023】2.ピストンに対する連結杆の傾斜角が極
めて小さくなるので、ピストンに発生する側圧が僅少と
なり、動力の機械的損失を減少させ、シリンダの偏磨耗
を防止することができる。 3.クランクシャフトを使用しないので、振動の原因と
なる往復運動部の各部の質量を軽くすることができ、回
転運動も単純になるから、振動防止対策が容易になる。
また、回転軸の軸受けとして割型に代えてボールベアリ
ングを使用することができるようになり、軸受けの磨耗
損失及び動力損失を減少させることができる。さらに、
本発明は、いずれもその製造が比較的容易な部品の組合
せによるものであり、大型クランクシャフトのように製
造の困難さを伴う部品製作を排除することができると共
に、好ましくは、上げカムを交換することによりピスト
ンのストロークを容易に変更することができるようにな
るので、大幅なコスト削減を図ることができる。
2. Since the inclination angle of the connecting rod with respect to the piston is extremely small, the side pressure generated on the piston is small, so that the mechanical loss of power can be reduced, and uneven wear of the cylinder can be prevented. 3. Since the crankshaft is not used, the mass of each part of the reciprocating part which causes vibration can be reduced, and the rotational movement is also simplified, so that measures for preventing vibration are facilitated.
Further, a ball bearing can be used instead of the split mold as the bearing of the rotary shaft, and wear loss and power loss of the bearing can be reduced. further,
The present invention is based on a combination of parts that are relatively easy to manufacture, and can eliminate the production of parts that are difficult to manufacture, such as a large crankshaft, and preferably replace the raising cam. By doing so, it becomes possible to easily change the stroke of the piston, so that significant cost reduction can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例の伝動方法を実施する内燃
機関の伝動機構を示す平面図である。
FIG. 1 shows an internal combustion engine that implements a power transmission method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a transmission mechanism of the engine .

【図2】 図1の内燃機関の伝動機構を示す正面図であ
る。
FIG. 2 is a front view showing a transmission mechanism of the internal combustion engine of FIG.

【図3】 別の揺動部材を示す図である。(A)は正面
図であり、(B)は、図2のワンウェイクラッチ3aの
詳細を示す断面正面図である。
FIG. 3 is a diagram showing another swing member . (A) is a front view, (B) is a sectional front view showing details of the one-way clutch 3a of FIG.

【図4】 図2の内燃機関の伝動機構の、爆発行程又は
吸気行程終了時の状態を示す正面図である。
4 is a front view showing a state of the power transmission mechanism of the internal combustion engine of FIG. 2 at the time of completion of an explosion stroke or an intake stroke.

【図5】 図2の上げカム5の各位置寸法を示す正面図
である。
FIG. 5 is a front view showing each position dimension of the raising cam 5 of FIG. 2;

【図6】 図2の下げカム6の各位置寸法を示す正面図
である。
FIG. 6 is a front view showing each position dimension of the lowering cam 6 of FIG. 2;

【図7】 本発明別の実施例を示す平面図である。7 is a plan view showing another embodiment of the present invention.

【図8】 らに別の実施例を示す平面図である。Is a plan view showing another embodiment in Figure 8 is found.

【符号の説明】 1 ピストン、2 連結杆、3 揺動アーム、3a ワ
ンウェイクラッチ、3b カウンタウエイト、4 揺動
軸、5 上げカム、6 下げカム、7 カムレバー、8
支点、9 エンジン出力軸、10,11 歯車、12
カム軸、13,14,15,16 歯車、17 ラッ
ク、18 ピニオン、
[Description of Signs] 1 piston, 2 connecting rod, 3 swing arm, 3a one-way clutch, 3b counterweight, 4 swing shaft, 5 up cam, 6 down cam, 7 cam lever, 8
Fulcrum, 9 engine output shaft, 10, 11 gear, 12
Camshaft, 13, 14, 15, 16 gears, 17 racks, 18 pinions,

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピストン(1)の往復運動を伝達する連
結杆(2)に揺動軸(4)を中心に揺動運動する揺動部
材(3,18)の揺動端を係合して前記ピストンの往復
運動を揺動運動に変換し、前記揺動軸に連結されて前記
ピストンの下降時にのみ前記揺動運動を伝動するワンウ
ェイクラッチ(3a)により前記揺動部材の揺動運動を
回転運動に変換してエンジン出力軸(9)に回転駆動力
を伝動すると共に、前記ピストンを前記回転運動に連動
するカム手段(5,7)により往復させることを特徴と
する内燃機関の伝動機構。
1. A swinging end of a swinging member (3, 18) which swings around a swinging shaft (4) is engaged with a connecting rod (2) for transmitting a reciprocating movement of a piston (1). The one-way clutch (3a), which is connected to the swing shaft and transmits the swing motion only when the piston descends, converts the swing motion of the swing member into swing motion. A transmission mechanism for an internal combustion engine, wherein the piston is reciprocated by cam means (5, 7) interlocked with the rotational movement while transmitting the rotational driving force to an engine output shaft (9) by converting the rotational drive into a rotational movement. .
【請求項2】 前記連結杆(2)にラック(17)を備
える一方、前記揺動部材は前記ラックに噛合するピニオ
ン(18)から成り、前記連結杆により前記ピニオンを
揺動させることを特徴とする、請求項1に記載の内燃機
関の伝動機構。
2. The connecting rod (2) is provided with a rack (17), while the swinging member comprises a pinion (18) meshing with the rack, and the connecting rod swings the pinion. The transmission mechanism for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記ピストン(1)の1往復で前記エン
ジン出力軸(9)を1回転させることを特徴とする、請
求項1又は2に記載の内燃機関の伝動機構。
3. The transmission mechanism of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the engine output shaft (9) makes one revolution with one reciprocation of the piston (1).
【請求項4】 前記カム手段は、前記回転駆動力により
駆動される上げカム(5)を備え、前記上げカムが前記
ピストン(1)の最下点を設定すると共に下降した前記
ピストンを上昇させることを特徴とする、請求項1、2
又は3に記載の内燃機関の伝動機構。
4. The cam means includes a raising cam (5) driven by the rotational driving force, the raising cam setting a lowermost point of the piston (1) and raising the lowered piston. 3. The method according to claim 1, wherein:
Or a transmission mechanism for an internal combustion engine according to 3.
【請求項5】 前記カム手段は、前記回転駆動力により
駆動される下げカム(6)を更に備え、前記下げカムが
上昇した前記ピストン(1)を下降させることを特徴と
する、請求項4に記載の内燃機関の伝動機構。
5. The cam means further comprising a down cam (6) driven by the rotational driving force, wherein the down cam lowers the raised piston (1). Transmission mechanism for an internal combustion engine according to claim 1.
JP27052096A 1996-07-16 1996-10-14 Transmission method of internal combustion engine Pending JPH1082328A (en)

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JP1996008273U JP3033632U (en) 1996-07-16 1996-07-16 Transmission of internal combustion engine
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106837539A (en) * 2017-02-09 2017-06-13 夏建国 Internal combustion shaped saves at a high speed force engine

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