JPH11218032A - 往復運動と回転運動との変換機構を用いたエンジン及びこれに用いるピストン組立体 - Google Patents
往復運動と回転運動との変換機構を用いたエンジン及びこれに用いるピストン組立体Info
- Publication number
- JPH11218032A JPH11218032A JP2130498A JP2130498A JPH11218032A JP H11218032 A JPH11218032 A JP H11218032A JP 2130498 A JP2130498 A JP 2130498A JP 2130498 A JP2130498 A JP 2130498A JP H11218032 A JPH11218032 A JP H11218032A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cam groove
- piston
- piston assembly
- respect
- reciprocation
- 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
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/18—Other cylinders
- F02F1/22—Other cylinders characterised by having ports in cylinder wall for scavenging or charging
-
- 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
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
-
- 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
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/36—Modified dwell of piston in TDC
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 点火爆発時点の近傍に死点がなく、該点火爆
発時点の近傍で直ちに大きな回転力を発生し得るエンジ
ンを提供する。 【解決手段】 出力回転軸に対して偏心して取り付けら
れ偏心して回転する偏心クランクピン38と、偏心クラ
ンクピン38に係合するカム溝13を有するカム部材1
2を含みピストン10を含むピストン組立体と、ピスト
ン組立体を出力回転軸の方向と直角な方向に往復移動さ
せるように収容しているシリンダ2と、シリンダ2及び
ピストン10により形成されるキャビティCAに対する
燃料・空気混合気の吸気ポート及び燃焼済気体の排気ポ
ート74とを備えている。カム溝13は、上下方向に対
して斜め45度に延びている中央部13Aと、中央部1
3Aに連なり上下方向に対して直角をなして延びている
2つの端部13B,13Cとを有する。符号78は点火
プラグである。
発時点の近傍で直ちに大きな回転力を発生し得るエンジ
ンを提供する。 【解決手段】 出力回転軸に対して偏心して取り付けら
れ偏心して回転する偏心クランクピン38と、偏心クラ
ンクピン38に係合するカム溝13を有するカム部材1
2を含みピストン10を含むピストン組立体と、ピスト
ン組立体を出力回転軸の方向と直角な方向に往復移動さ
せるように収容しているシリンダ2と、シリンダ2及び
ピストン10により形成されるキャビティCAに対する
燃料・空気混合気の吸気ポート及び燃焼済気体の排気ポ
ート74とを備えている。カム溝13は、上下方向に対
して斜め45度に延びている中央部13Aと、中央部1
3Aに連なり上下方向に対して直角をなして延びている
2つの端部13B,13Cとを有する。符号78は点火
プラグである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動力伝達技術に属する
ものであり、特に、往復運動を回転運動に変換する機構
を用いたエンジン及びこれに用いるピストン組立体に関
する。
ものであり、特に、往復運動を回転運動に変換する機構
を用いたエンジン及びこれに用いるピストン組立体に関
する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
シリンダ内でピストンを往復運動可能に配置し、該ピス
トンと出力回転軸とをリンク機構を介して結合し、シリ
ンダ及びピストンにより形成されるキャビティ内へと導
入した燃料・空気混合気を適宜のタイミングで点火爆発
させてシリンダ内でピストンを往復運動させ、キャビテ
ィに対する燃料・空気混合気の吸入及び排気並びに点火
爆発を適宜のタイミングで行い、ピストンの往復運動を
出力回転軸の回転運動に変換し、内燃エンジンとしてい
る。
シリンダ内でピストンを往復運動可能に配置し、該ピス
トンと出力回転軸とをリンク機構を介して結合し、シリ
ンダ及びピストンにより形成されるキャビティ内へと導
入した燃料・空気混合気を適宜のタイミングで点火爆発
させてシリンダ内でピストンを往復運動させ、キャビテ
ィに対する燃料・空気混合気の吸入及び排気並びに点火
爆発を適宜のタイミングで行い、ピストンの往復運動を
出力回転軸の回転運動に変換し、内燃エンジンとしてい
る。
【0003】しかるに、従来実用されている以上のよう
なリンク機構またはスコッチヨーク機構を用いてピスト
ンの往復運動と回転軸の回転運動との間の変換を伴うエ
ンジンでは、ピストンの往復運動のストロークはリンク
機構またはスコッチヨーク機構で回転軸に対して偏心し
て回転(旋回)する部材の回転(旋回)半径の2倍であ
るのが一般的である。このため、リンク機構の死点の近
傍で点火爆発が行われ、このため爆発力が有効に回転力
に変換されないという問題点があった。
なリンク機構またはスコッチヨーク機構を用いてピスト
ンの往復運動と回転軸の回転運動との間の変換を伴うエ
ンジンでは、ピストンの往復運動のストロークはリンク
機構またはスコッチヨーク機構で回転軸に対して偏心し
て回転(旋回)する部材の回転(旋回)半径の2倍であ
るのが一般的である。このため、リンク機構の死点の近
傍で点火爆発が行われ、このため爆発力が有効に回転力
に変換されないという問題点があった。
【0004】そこで、本発明は、点火爆発時点の近傍に
死点がなく、該点火爆発時点の近傍で直ちに大きな回転
力を発生し得るエンジンを提供することを目的とする。
死点がなく、該点火爆発時点の近傍で直ちに大きな回転
力を発生し得るエンジンを提供することを目的とする。
【0005】そして、本発明は、以上のような往復運動
と回転運動との変換機構を用いたエンジンを実現するた
めに用いられるピストン組立体を提供することをも目的
とするものである。
と回転運動との変換機構を用いたエンジンを実現するた
めに用いられるピストン組立体を提供することをも目的
とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的を達成するものとして、出力回転軸と、該出力回転軸
に対して偏心して取り付けられ該出力回転軸に対して偏
心して回転する偏心回転部材と、該偏心回転部材に係合
するカム溝を有するカム部材を含みピストンを含むピス
トン組立体と、該ピストン組立体を前記出力回転軸の方
向と非平行な方向に往復移動させるように収容している
シリンダと、該シリンダ及び前記ピストンにより形成さ
れるキャビティに対する燃料・空気混合気の吸気ポート
及び燃焼済気体の排気ポートとを備えており、前記カム
溝は前記ピストン組立体の往復移動の方向に対して斜め
に延びている第1の部分と該第1の部分に連なり前記ピ
ストン組立体の往復移動の方向に対して前記第1の部分
とは異なる角度をなして延びている第2の部分とを有す
ることを特徴とする、内燃エンジン、が提供される。
的を達成するものとして、出力回転軸と、該出力回転軸
に対して偏心して取り付けられ該出力回転軸に対して偏
心して回転する偏心回転部材と、該偏心回転部材に係合
するカム溝を有するカム部材を含みピストンを含むピス
トン組立体と、該ピストン組立体を前記出力回転軸の方
向と非平行な方向に往復移動させるように収容している
シリンダと、該シリンダ及び前記ピストンにより形成さ
れるキャビティに対する燃料・空気混合気の吸気ポート
及び燃焼済気体の排気ポートとを備えており、前記カム
溝は前記ピストン組立体の往復移動の方向に対して斜め
に延びている第1の部分と該第1の部分に連なり前記ピ
ストン組立体の往復移動の方向に対して前記第1の部分
とは異なる角度をなして延びている第2の部分とを有す
ることを特徴とする、内燃エンジン、が提供される。
【0007】また、本発明によれば、上記目的を達成す
るものとして、出力回転軸と、該出力回転軸に対して偏
心して取り付けられ該出力回転軸に対して偏心して回転
する偏心回転部材と、該偏心回転部材に係合するカム溝
を有するカム部材を含みピストンを含むピストン組立体
と、該ピストン組立体を前記出力回転軸の方向と非平行
な方向に往復移動させるように収容しているシリンダ
と、該シリンダ及び前記ピストンにより形成されるキャ
ビティに対する燃料供給手段、吸気ポート及び燃焼済気
体の排気ポートとを備えており、前記カム溝は前記ピス
トン組立体の往復移動の方向に対して斜めに延びている
第1の部分と該第1の部分に連なり前記ピストン組立体
の往復移動の方向に対して前記第1の部分とは異なる角
度をなして延びている第2の部分とを有することを特徴
とする、内燃エンジン、が提供される。
るものとして、出力回転軸と、該出力回転軸に対して偏
心して取り付けられ該出力回転軸に対して偏心して回転
する偏心回転部材と、該偏心回転部材に係合するカム溝
を有するカム部材を含みピストンを含むピストン組立体
と、該ピストン組立体を前記出力回転軸の方向と非平行
な方向に往復移動させるように収容しているシリンダ
と、該シリンダ及び前記ピストンにより形成されるキャ
ビティに対する燃料供給手段、吸気ポート及び燃焼済気
体の排気ポートとを備えており、前記カム溝は前記ピス
トン組立体の往復移動の方向に対して斜めに延びている
第1の部分と該第1の部分に連なり前記ピストン組立体
の往復移動の方向に対して前記第1の部分とは異なる角
度をなして延びている第2の部分とを有することを特徴
とする、内燃エンジン、が提供される。
【0008】本発明の一態様においては、前記キャビテ
ィ内の燃料・空気混合気に対する点火手段を備えてい
る。
ィ内の燃料・空気混合気に対する点火手段を備えてい
る。
【0009】更に、本発明によれば、上記目的を達成す
るものとして、前記内燃エンジンに使用される前記ピス
トン組立体が提供される。即ち、本発明によれば、回転
軸に対して偏心して取り付けられ該回転軸に対して偏心
して回転する偏心回転部材に係合するカム溝を有し、ピ
ストンを有し、前記回転軸の方向と非平行な方向に往復
移動可能なようにシリンダ内に収容されるピストン組立
体であって、前記カム溝は前記ピストン組立体の往復移
動の方向に対して斜めに延びている第1の部分と該第1
の部分に連なり前記ピストン組立体の往復移動の方向に
対して前記第1の部分とは異なる角度をなして延びてい
る第2の部分とを有することを特徴とする、ピストン組
立体、が提供される。
るものとして、前記内燃エンジンに使用される前記ピス
トン組立体が提供される。即ち、本発明によれば、回転
軸に対して偏心して取り付けられ該回転軸に対して偏心
して回転する偏心回転部材に係合するカム溝を有し、ピ
ストンを有し、前記回転軸の方向と非平行な方向に往復
移動可能なようにシリンダ内に収容されるピストン組立
体であって、前記カム溝は前記ピストン組立体の往復移
動の方向に対して斜めに延びている第1の部分と該第1
の部分に連なり前記ピストン組立体の往復移動の方向に
対して前記第1の部分とは異なる角度をなして延びてい
る第2の部分とを有することを特徴とする、ピストン組
立体、が提供される。
【0010】本発明の一態様においては、前記カム溝は
カム部材に形成されており、該カム部材は前記シリンダ
と摺動可能に接触するピストンに取り付けられている。
カム部材に形成されており、該カム部材は前記シリンダ
と摺動可能に接触するピストンに取り付けられている。
【0011】以上のような本発明においては、前記ピス
トン組立体の往復移動の方向に関して前記カム溝の第2
の部分は前記カム溝の第1の部分より前記ピストンから
遠くに位置する、態様がある。
トン組立体の往復移動の方向に関して前記カム溝の第2
の部分は前記カム溝の第1の部分より前記ピストンから
遠くに位置する、態様がある。
【0012】また、以上のような本発明においては、前
記カム溝の第2の部分は前記ピストン組立体の往復移動
の方向に対して略直角をなしている、態様がある。
記カム溝の第2の部分は前記ピストン組立体の往復移動
の方向に対して略直角をなしている、態様がある。
【0013】また、以上のような本発明においては、前
記カム溝の第1の部分は前記ピストン組立体の往復移動
の方向に対して30〜60度の角度をなしている、態様
がある。
記カム溝の第1の部分は前記ピストン組立体の往復移動
の方向に対して30〜60度の角度をなしている、態様
がある。
【0014】また、以上のような本発明においては、前
記カム溝の第1の部分と第2の部分とからなる部分は滑
らかに連続した円弧形状をなしている、態様がある。
記カム溝の第1の部分と第2の部分とからなる部分は滑
らかに連続した円弧形状をなしている、態様がある。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の具体的な実施の形態を説明する。
の具体的な実施の形態を説明する。
【0016】図1及び図2は本発明による往復運動−回
転運動変換機構を用いた2サイクル内燃エンジン及びそ
れに用いられるピストン組立体の一実施形態を示す断面
図である。図3はこのエンジンの一部分と同等の構成を
示す分解斜視図であり、図4はその組立て状態を示す斜
視図である。
転運動変換機構を用いた2サイクル内燃エンジン及びそ
れに用いられるピストン組立体の一実施形態を示す断面
図である。図3はこのエンジンの一部分と同等の構成を
示す分解斜視図であり、図4はその組立て状態を示す斜
視図である。
【0017】図1及び図2に示されているように、シリ
ンダ部材2が上下方向を向いて配置されている。該シリ
ンダ部材2は、互いに固定された上部分2Aと下部分2
Bとを有している。
ンダ部材2が上下方向を向いて配置されている。該シリ
ンダ部材2は、互いに固定された上部分2Aと下部分2
Bとを有している。
【0018】シリンダ部材2の内部には、上下方向のシ
リンダ内面25が形成されており、該シリンダ内面と適
合せるピストン10が上下方向に往復移動可能なように
配置されている。該ピストン10の下部にはピン11に
よりカム部材12が取り付けられている。該カム部材1
2は、主体部12Aと取り付け部12Bとを有してお
り、取り付け部12Bは主体部12Aにネジ止めされて
いる。カム部材12には、カム溝13が形成されてい
る。該カム溝13は、上側の部分がカム部材主体部12
Aにより形成されており、下側の部分がカム部材取り付
け部12Bにより形成されている。カム溝13を有する
カム部材12とピストン10とピン11とを含んでピス
トン組立体が構成される。尚、本発明においては、ピス
トン組立体におけるカム溝は、本実施形態のような長孔
(即ち溝底部がなく貫通しているもの)の形態であって
もよい。
リンダ内面25が形成されており、該シリンダ内面と適
合せるピストン10が上下方向に往復移動可能なように
配置されている。該ピストン10の下部にはピン11に
よりカム部材12が取り付けられている。該カム部材1
2は、主体部12Aと取り付け部12Bとを有してお
り、取り付け部12Bは主体部12Aにネジ止めされて
いる。カム部材12には、カム溝13が形成されてい
る。該カム溝13は、上側の部分がカム部材主体部12
Aにより形成されており、下側の部分がカム部材取り付
け部12Bにより形成されている。カム溝13を有する
カム部材12とピストン10とピン11とを含んでピス
トン組立体が構成される。尚、本発明においては、ピス
トン組立体におけるカム溝は、本実施形態のような長孔
(即ち溝底部がなく貫通しているもの)の形態であって
もよい。
【0019】カム溝13は、図1に示されているよう
に、中央部13Aと両端部13B,13Cとからなる。
カム溝中央部13Aはシリンダ内面25内でのピストン
10の往復移動方向(上下方向)に対してほぼ斜め45
度の角度をなしており、カム溝両端部13B,13Cは
上下方向に対してほぼ直交している。但し、カム溝中央
部13Aとカム溝両端部13B,13Cとの接続部分は
滑らかに連なる曲線形状とされている。
に、中央部13Aと両端部13B,13Cとからなる。
カム溝中央部13Aはシリンダ内面25内でのピストン
10の往復移動方向(上下方向)に対してほぼ斜め45
度の角度をなしており、カム溝両端部13B,13Cは
上下方向に対してほぼ直交している。但し、カム溝中央
部13Aとカム溝両端部13B,13Cとの接続部分は
滑らかに連なる曲線形状とされている。
【0020】図2に示されているように、シリンダ部材
下部分2Bを貫通して1対の出力回転軸30,30’が
シリンダ部材2内へと挿入されている。出力回転軸3
0,30’は、上記ピストン10の往復移動方向と直交
する方向(水平方向)に同軸状に対向配置されており、
それぞれ2つのベアリングによりシリンダ部材下部分2
Bに対して回転可能に保持されている。シリンダ部材2
内において、出力回転軸30,30’の先端には共通の
クランクピン38が付設されている。該クランクピン3
8は、出力回転軸30,30’と平行に延びており、該
駆動回転軸30,30’の回転中心から適宜の距離だけ
隔てられて位置している。そして、クランクピン38
は、上記カム部材12のカム溝13と係合している。こ
の係合位置において、クランクピン38にはベアリング
部材39が取り付けられている。該ベアリング部材39
の外径はカム溝13の溝幅とほぼ等しい。
下部分2Bを貫通して1対の出力回転軸30,30’が
シリンダ部材2内へと挿入されている。出力回転軸3
0,30’は、上記ピストン10の往復移動方向と直交
する方向(水平方向)に同軸状に対向配置されており、
それぞれ2つのベアリングによりシリンダ部材下部分2
Bに対して回転可能に保持されている。シリンダ部材2
内において、出力回転軸30,30’の先端には共通の
クランクピン38が付設されている。該クランクピン3
8は、出力回転軸30,30’と平行に延びており、該
駆動回転軸30,30’の回転中心から適宜の距離だけ
隔てられて位置している。そして、クランクピン38
は、上記カム部材12のカム溝13と係合している。こ
の係合位置において、クランクピン38にはベアリング
部材39が取り付けられている。該ベアリング部材39
の外径はカム溝13の溝幅とほぼ等しい。
【0021】シリンダ部材2には、燃料・空気混合気導
入口70と、連絡通路72と、排気口74とが形成され
ている。燃料・空気混合気導入口70には逆止め弁71
が配置されており、連絡通路72内には逆止め弁73が
介在している。また、シリンダ部材上部分2Aの頂部に
は、点火プラグ78が取り付けられている。
入口70と、連絡通路72と、排気口74とが形成され
ている。燃料・空気混合気導入口70には逆止め弁71
が配置されており、連絡通路72内には逆止め弁73が
介在している。また、シリンダ部材上部分2Aの頂部に
は、点火プラグ78が取り付けられている。
【0022】シリンダ部材2内の上部において、シリン
ダ内面25とピストン10の上面とによりキャビティC
Aが形成される。ピストン10は図1及び図2の状態で
は上下方向往復移動の最上端に位置しており、この状態
ではキャビティCAの容積は最小である。図2にはピス
トン10の最下位置が符号10Lで示されており、この
状態ではキャビティCAの容積は最大である。
ダ内面25とピストン10の上面とによりキャビティC
Aが形成される。ピストン10は図1及び図2の状態で
は上下方向往復移動の最上端に位置しており、この状態
ではキャビティCAの容積は最小である。図2にはピス
トン10の最下位置が符号10Lで示されており、この
状態ではキャビティCAの容積は最大である。
【0023】ピストン10の上下方向の往復運動に同期
して、適宜のタイミングで、燃料・空気混合気導入口7
0からシリンダ部材2内に燃料・空気混合気を導入し、
連絡通路72を介して吸気ポートからキャビティCA内
に燃料・空気混合気を導入し、キャビティCAをピスト
ン10により密閉し、点火プラグ78により燃料・空気
混合気に点火して爆発させ、排気口(排気ポート)74
から燃焼済気体を排出する。この点火・爆発時にはピス
トン10に対して下向きの力が作用し、ピストン10が
下向きに移動する。その際、ベアリング39付のクラン
クピン38がカム溝13の上縁(シリンダ部材上部分2
A)により押され、これにより出力回転軸30が回転せ
しめられる。やがて最下位置10Lにピストン10が到
達し、その後は上記回転力の慣性に基づき、ベアリング
39付のクランクピン38がカム溝13の上縁を押し、
ピストン10が上向きに移動する。これが繰り返され
る。
して、適宜のタイミングで、燃料・空気混合気導入口7
0からシリンダ部材2内に燃料・空気混合気を導入し、
連絡通路72を介して吸気ポートからキャビティCA内
に燃料・空気混合気を導入し、キャビティCAをピスト
ン10により密閉し、点火プラグ78により燃料・空気
混合気に点火して爆発させ、排気口(排気ポート)74
から燃焼済気体を排出する。この点火・爆発時にはピス
トン10に対して下向きの力が作用し、ピストン10が
下向きに移動する。その際、ベアリング39付のクラン
クピン38がカム溝13の上縁(シリンダ部材上部分2
A)により押され、これにより出力回転軸30が回転せ
しめられる。やがて最下位置10Lにピストン10が到
達し、その後は上記回転力の慣性に基づき、ベアリング
39付のクランクピン38がカム溝13の上縁を押し、
ピストン10が上向きに移動する。これが繰り返され
る。
【0024】本実施形態では、図1に示されるように上
死点を過ぎた状態(ベアリング39付クランクピン38
と出力回転軸とを結ぶクランクアームの方向[半径方
向]は上下方向に対して約45度の角度をなしている)
の近傍で点火・爆発が行なわれ、これに続く出力回転軸
30,30’の回転角度約90度範囲内でピストン10
を下向きに押す力が集中して発生する。この間、ベアリ
ング39付クランクピン38はカム溝13の一方の端部
13Cと係合し、この端部13Cは上下方向に対してほ
ぼ直角であるので、良好な駆動力伝達(回転力への変
換)が行われる。また、その前の角度約90度及び後の
角度約90度の範囲内においてそれぞれ上死点及び下死
点を経るが、これら死点通過の際にはベアリング39付
クランクピン38は上下方向に対して約45度の角度を
なすカム溝中央部13Aと係合しているので、これらの
間で円滑に力の伝達がなされる。
死点を過ぎた状態(ベアリング39付クランクピン38
と出力回転軸とを結ぶクランクアームの方向[半径方
向]は上下方向に対して約45度の角度をなしている)
の近傍で点火・爆発が行なわれ、これに続く出力回転軸
30,30’の回転角度約90度範囲内でピストン10
を下向きに押す力が集中して発生する。この間、ベアリ
ング39付クランクピン38はカム溝13の一方の端部
13Cと係合し、この端部13Cは上下方向に対してほ
ぼ直角であるので、良好な駆動力伝達(回転力への変
換)が行われる。また、その前の角度約90度及び後の
角度約90度の範囲内においてそれぞれ上死点及び下死
点を経るが、これら死点通過の際にはベアリング39付
クランクピン38は上下方向に対して約45度の角度を
なすカム溝中央部13Aと係合しているので、これらの
間で円滑に力の伝達がなされる。
【0025】図1に示されているピストン最上位置と図
2に符号10Lで示されているピストン最下位置との間
の距離(ピストン10の往復移動ストローク)は、これ
ら位置の間でベアリング39付クランクピン38がカム
溝中央部13Aの両端間を移動し、該カム溝中央部13
Aが上下方向に対してほぼ斜め45度の傾きを有してい
るので、ベアリング39付クランクピン38の回転(旋
回)半径の2√(2)倍となる。このように、本発明の
ピストン組立体を用いた往復運動−回転運動変換機構に
よれば、大きな往復運動ストロークと小さな回転運動半
径とをもって往復運動−回転運動変換を行うことができ
る。かくして、長手方向と直交する方向の寸法を大きく
することなく、大容量で大圧縮比のエンジンを容易に実
現することができる。
2に符号10Lで示されているピストン最下位置との間
の距離(ピストン10の往復移動ストローク)は、これ
ら位置の間でベアリング39付クランクピン38がカム
溝中央部13Aの両端間を移動し、該カム溝中央部13
Aが上下方向に対してほぼ斜め45度の傾きを有してい
るので、ベアリング39付クランクピン38の回転(旋
回)半径の2√(2)倍となる。このように、本発明の
ピストン組立体を用いた往復運動−回転運動変換機構に
よれば、大きな往復運動ストロークと小さな回転運動半
径とをもって往復運動−回転運動変換を行うことができ
る。かくして、長手方向と直交する方向の寸法を大きく
することなく、大容量で大圧縮比のエンジンを容易に実
現することができる。
【0026】図5に、上記実施形態のエンジンの駆動力
伝達特性の一例を、従来のクランク機構を用いたエンジ
ンと比較して示す。
伝達特性の一例を、従来のクランク機構を用いたエンジ
ンと比較して示す。
【0027】図5(a)は、出力回転軸の回転方向(周
方向:接線方向)に関しクランクピンに伝達されるトル
ク成分力Ftを示すものであり、Xは本発明実施形態の
ものであり、Yは従来のリンク機構を用いたものであ
る。本発明実施形態のものの方が従来のリンク機構を用
いたものと比べて、点火・爆発の近傍において発生する
トルクが十分に大きいことがわかる。
方向:接線方向)に関しクランクピンに伝達されるトル
ク成分力Ftを示すものであり、Xは本発明実施形態の
ものであり、Yは従来のリンク機構を用いたものであ
る。本発明実施形態のものの方が従来のリンク機構を用
いたものと比べて、点火・爆発の近傍において発生する
トルクが十分に大きいことがわかる。
【0028】図5(b)は、出力回転軸の半径方向に関
しクランクピンに伝達される軸受力Frを示すものであ
り、Xは本発明実施形態のものであり、Yは従来のリン
ク機構を用いたものである。本発明実施形態のものの方
が従来のリンク機構を用いたものと比べて、点火・爆発
の近傍において発生する軸受力が十分に小さいことがわ
かる。
しクランクピンに伝達される軸受力Frを示すものであ
り、Xは本発明実施形態のものであり、Yは従来のリン
ク機構を用いたものである。本発明実施形態のものの方
が従来のリンク機構を用いたものと比べて、点火・爆発
の近傍において発生する軸受力が十分に小さいことがわ
かる。
【0029】以上のことから、本発明実施形態では、点
火・爆発により発生するエネルギーは有効に出力回転軸
30,30’の回転に変換される。
火・爆発により発生するエネルギーは有効に出力回転軸
30,30’の回転に変換される。
【0030】以上の実施形態では吸気ポートからキャビ
ティCA内に燃料・空気混合気を導入しているが、吸気
ポートからキャビティCA内に空気を導入し且つ別途設
けられた燃料供給手段によりキャビティCA内に直接燃
料を供給(例えば噴射による)し、キャビティCA内で
燃料・空気混合気を生成し、該燃料・空気混合気に点火
するようにしてもよい。
ティCA内に燃料・空気混合気を導入しているが、吸気
ポートからキャビティCA内に空気を導入し且つ別途設
けられた燃料供給手段によりキャビティCA内に直接燃
料を供給(例えば噴射による)し、キャビティCA内で
燃料・空気混合気を生成し、該燃料・空気混合気に点火
するようにしてもよい。
【0031】また、以上の実施形態では燃料・空気混合
気に対する点火のための点火プラグを設けているが、特
別の点火手段を付することなしに、キャビティCAの容
積減少に伴う圧力上昇によりひき起こされる温度上昇に
基づき点火することも可能である。
気に対する点火のための点火プラグを設けているが、特
別の点火手段を付することなしに、キャビティCAの容
積減少に伴う圧力上昇によりひき起こされる温度上昇に
基づき点火することも可能である。
【0032】尚、以上の実施形態ではカム溝中央部13
Aがピストンの往復移動の方向に対して45度の角度を
なしているが、この角度は30〜60度の範囲内のその
他の値とすることもできる。
Aがピストンの往復移動の方向に対して45度の角度を
なしているが、この角度は30〜60度の範囲内のその
他の値とすることもできる。
【0033】また、以上の実施形態ではカム部材12を
ピストン10に取り付けてピストン組立体を構成してい
るが、ピストン10に一体的に形成した部材(カム部)
にカム溝を形成することも可能である。
ピストン10に取り付けてピストン組立体を構成してい
るが、ピストン10に一体的に形成した部材(カム部)
にカム溝を形成することも可能である。
【0034】図6は本発明による往復運動−回転運動変
換機構を用いた2サイクル内燃エンジン及びそれに用い
られるピストン組立体の他の実施形態を示す分解斜視図
であ。本図6は上記図3と同様の部分を示すものであ
り、図6において、上記図1〜4におけると同様の機能
を有する部材には同一の符号が付されている。
換機構を用いた2サイクル内燃エンジン及びそれに用い
られるピストン組立体の他の実施形態を示す分解斜視図
であ。本図6は上記図3と同様の部分を示すものであ
り、図6において、上記図1〜4におけると同様の機能
を有する部材には同一の符号が付されている。
【0035】本実施形態は、カム溝13及びこれに適合
するベアリングの形状のみ、上記図1〜4の実施形態の
ものと異なる。即ち、カム溝13は全体として円弧形状
であり、ピストン10から遠い方の端部ではピストン1
0の往復移動方向(上下方向)に対してほぼ直交してお
り、ピストン10に近い方の端部の方へと徐々に上下方
向に対してなす角度が減少している。これは、上記図1
〜4の実施形態におけるカム溝中央部13Aとカム溝端
部13Cとに相当するカム溝部分を円弧形状で近似し、
上記図1〜4の実施形態におけるカム溝端部13Bに相
当するカム溝部分を上記円弧形状の延長として形成した
ものに相当する。尚、本実施形態では、クランクピン3
8に付されるベアリング39としてカム溝13の円弧形
状に対応する形状のスライド面を有するスライド部材が
用いられている。該スライド部材39は、2つの部分3
9A,39Bを互いに固定したものからなる。
するベアリングの形状のみ、上記図1〜4の実施形態の
ものと異なる。即ち、カム溝13は全体として円弧形状
であり、ピストン10から遠い方の端部ではピストン1
0の往復移動方向(上下方向)に対してほぼ直交してお
り、ピストン10に近い方の端部の方へと徐々に上下方
向に対してなす角度が減少している。これは、上記図1
〜4の実施形態におけるカム溝中央部13Aとカム溝端
部13Cとに相当するカム溝部分を円弧形状で近似し、
上記図1〜4の実施形態におけるカム溝端部13Bに相
当するカム溝部分を上記円弧形状の延長として形成した
ものに相当する。尚、本実施形態では、クランクピン3
8に付されるベアリング39としてカム溝13の円弧形
状に対応する形状のスライド面を有するスライド部材が
用いられている。該スライド部材39は、2つの部分3
9A,39Bを互いに固定したものからなる。
【0036】本実施形態においても、上死点及び下死点
を通過する際には、スライド部材39付クランクピン3
8は上下方向に対して傾いたカム溝部分と係合するの
で、これらの間での力の伝達は良好である。更に、上死
点を過ぎた状態の近傍での点火・爆発に続く出力回転軸
の回転角度約90度範囲内でピストン10を下向きに押
す力が集中して発生する間、スライド部材39付クラン
クピンはカム溝13の上下方向に対してほぼ垂直な部分
と係合するので、駆動力伝達(回転力への変換)は容易
である。
を通過する際には、スライド部材39付クランクピン3
8は上下方向に対して傾いたカム溝部分と係合するの
で、これらの間での力の伝達は良好である。更に、上死
点を過ぎた状態の近傍での点火・爆発に続く出力回転軸
の回転角度約90度範囲内でピストン10を下向きに押
す力が集中して発生する間、スライド部材39付クラン
クピンはカム溝13の上下方向に対してほぼ垂直な部分
と係合するので、駆動力伝達(回転力への変換)は容易
である。
【0037】かくして、本実施形態においても、上記図
1〜4の実施形態と同様な作用効果が得られる。
1〜4の実施形態と同様な作用効果が得られる。
【0038】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、点
火爆発時点の近傍に死点がなく有効に回転駆動力を発生
させ得るエンジンが提供される。特に、本発明によれ
ば、ピストン組立体のカム溝が該ピストン組立体の往復
移動の方向に対して斜めに延びている第1の部分と該第
1の部分に連なり前記ピストン組立体の往復移動の方向
に対して第1の部分より大きい角度をなして延びている
第2の部分とを有するものであり、該第2の部分を介し
て点火・爆発の近傍における往復運動駆動力を有効に回
転運動へと変換できる。そして、本発明によれば、以上
のようなエンジン等の装置を実現するために用いられる
回転運動−往復運動変換機構で使用され得るピストン組
立体が提供される。
火爆発時点の近傍に死点がなく有効に回転駆動力を発生
させ得るエンジンが提供される。特に、本発明によれ
ば、ピストン組立体のカム溝が該ピストン組立体の往復
移動の方向に対して斜めに延びている第1の部分と該第
1の部分に連なり前記ピストン組立体の往復移動の方向
に対して第1の部分より大きい角度をなして延びている
第2の部分とを有するものであり、該第2の部分を介し
て点火・爆発の近傍における往復運動駆動力を有効に回
転運動へと変換できる。そして、本発明によれば、以上
のようなエンジン等の装置を実現するために用いられる
回転運動−往復運動変換機構で使用され得るピストン組
立体が提供される。
【図1】本発明による往復運動−回転運動変換機構を用
いた2サイクル内燃エンジン及びそれに用いられるピス
トン組立体の一実施形態を示す断面図である。
いた2サイクル内燃エンジン及びそれに用いられるピス
トン組立体の一実施形態を示す断面図である。
【図2】本発明による往復運動−回転運動変換機構を用
いた2サイクル内燃エンジン及びそれに用いられるピス
トン組立体の一実施形態を示す断面図である。
いた2サイクル内燃エンジン及びそれに用いられるピス
トン組立体の一実施形態を示す断面図である。
【図3】本発明による往復運動−回転運動変換機構を用
いた2サイクル内燃エンジンの一部分と同等の構成を示
す分解斜視図である。
いた2サイクル内燃エンジンの一部分と同等の構成を示
す分解斜視図である。
【図4】本発明による往復運動−回転運動変換機構を用
いた2サイクル内燃エンジンの一部分と同等の構成の組
立て状態を示す斜視図である。
いた2サイクル内燃エンジンの一部分と同等の構成の組
立て状態を示す斜視図である。
【図5】本発明による往復運動−回転運動変換機構を用
いた2サイクル内燃エンジンの一実施形態のエンジンの
駆動力伝達特性の一例を、従来のクランク機構を用いた
エンジンと比較して示すグラフである。
いた2サイクル内燃エンジンの一実施形態のエンジンの
駆動力伝達特性の一例を、従来のクランク機構を用いた
エンジンと比較して示すグラフである。
【図6】本発明による往復運動−回転運動変換機構を用
いた2サイクル内燃エンジン及びそれに用いられるピス
トン組立体の他の実施形態を示す分解斜視図である。
いた2サイクル内燃エンジン及びそれに用いられるピス
トン組立体の他の実施形態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】 2 シリンダ部材 2A シリンダ部材上部材 2B シリンダ部材下部材 10 ピストン 11 ピン 12 カム部材 12A カム部材主体部 12B カム部材取り付け部 13 カム溝 13A カム溝中央部 13B,13C カム溝端部 25 シリンダ内面 30,30’ 出力回転軸 38 クランクピン 39 ベアリング 70 燃料・空気混合気導入口 71,73 逆止め弁 72 連絡通路 74 排気口 78 点火プラグ CA キャビティ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F16J 10/00 F16J 10/00 Z
Claims (14)
- 【請求項1】 出力回転軸と、該出力回転軸に対して偏
心して取り付けられ該出力回転軸に対して偏心して回転
する偏心回転部材と、該偏心回転部材に係合するカム溝
を有するカム部材を含みピストンを含むピストン組立体
と、該ピストン組立体を前記出力回転軸の方向と非平行
な方向に往復移動させるように収容しているシリンダ
と、該シリンダ及び前記ピストンにより形成されるキャ
ビティに対する燃料・空気混合気の吸気ポート及び燃焼
済気体の排気ポートとを備えており、前記カム溝は前記
ピストン組立体の往復移動の方向に対して斜めに延びて
いる第1の部分と該第1の部分に連なり前記ピストン組
立体の往復移動の方向に対して前記第1の部分とは異な
る角度をなして延びている第2の部分とを有することを
特徴とする、内燃エンジン。 - 【請求項2】 出力回転軸と、該出力回転軸に対して偏
心して取り付けられ該出力回転軸に対して偏心して回転
する偏心回転部材と、該偏心回転部材に係合するカム溝
を有するカム部材を含みピストンを含むピストン組立体
と、該ピストン組立体を前記出力回転軸の方向と非平行
な方向に往復移動させるように収容しているシリンダ
と、該シリンダ及び前記ピストンにより形成されるキャ
ビティに対する燃料供給手段、吸気ポート及び燃焼済気
体の排気ポートとを備えており、前記カム溝は前記ピス
トン組立体の往復移動の方向に対して斜めに延びている
第1の部分と該第1の部分に連なり前記ピストン組立体
の往復移動の方向に対して前記第1の部分とは異なる角
度をなして延びている第2の部分とを有することを特徴
とする、内燃エンジン。 - 【請求項3】 前記キャビティ内の燃料・空気混合気に
対する点火手段を備えていることを特徴とする、請求項
1〜2のいずれかに記載の内燃エンジン。 - 【請求項4】 前記ピストン組立体の往復移動の方向に
関して前記カム溝の第2の部分は前記カム溝の第1の部
分より前記ピストンから遠くに位置することを特徴とす
る、請求項1〜3のいずれかに記載の内燃エンジン。 - 【請求項5】 前記カム溝の第2の部分は前記ピストン
組立体の往復移動の方向に対して略直角をなしているこ
とを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の内燃
エンジン。 - 【請求項6】 前記カム溝の第1の部分は前記ピストン
組立体の往復移動の方向に対して30〜60度の角度を
なしていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか
に記載の内燃エンジン。 - 【請求項7】 前記カム溝の第1の部分と第2の部分と
からなる部分は滑らかに連続した円弧形状をなしている
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の内
燃エンジン。 - 【請求項8】 前記請求項1〜7のいずれかに記載の内
燃エンジンに使用される前記ピストン組立体。 - 【請求項9】 回転軸に対して偏心して取り付けられ該
回転軸に対して偏心して回転する偏心回転部材に係合す
るカム溝を有し、ピストンを有し、前記回転軸の方向と
非平行な方向に往復移動可能なようにシリンダ内に収容
されるピストン組立体であって、前記カム溝は前記ピス
トン組立体の往復移動の方向に対して斜めに延びている
第1の部分と該第1の部分に連なり前記ピストン組立体
の往復移動の方向に対して前記第1の部分とは異なる角
度をなして延びている第2の部分とを有することを特徴
とする、ピストン組立体。 - 【請求項10】 前記カム溝はカム部材に形成されてお
り、該カム部材は前記シリンダと摺動可能に接触するピ
ストンに取り付けられていることを特徴とする、請求項
9に記載のピストン組立体。 - 【請求項11】 前記ピストン組立体の往復移動の方向
に関して前記カム溝の第2の部分は前記カム溝の第1の
部分より前記ピストンから遠くに位置することを特徴と
する、請求項9〜10のいずれかに記載のピストン組立
体。 - 【請求項12】 前記カム溝の第2の部分は前記ピスト
ン組立体の往復移動の方向に対して略直角をなしている
ことを特徴とする、請求項9〜11のいずれかに記載の
ピストン組立体。 - 【請求項13】 前記カム溝の第1の部分は前記ピスト
ン組立体の往復移動の方向に対して30〜60度の角度
をなしていることを特徴とする、請求項9〜12のいず
れかに記載のピストン組立体。 - 【請求項14】 前記カム溝の第1の部分と第2の部分
とからなる部分は滑らかに連続した円弧形状をなしてい
ることを特徴とする、請求項9〜12のいずれかに記載
のピストン組立体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2130498A JPH11218032A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 往復運動と回転運動との変換機構を用いたエンジン及びこれに用いるピストン組立体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2130498A JPH11218032A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 往復運動と回転運動との変換機構を用いたエンジン及びこれに用いるピストン組立体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11218032A true JPH11218032A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12051420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2130498A Pending JPH11218032A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 往復運動と回転運動との変換機構を用いたエンジン及びこれに用いるピストン組立体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11218032A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008115815A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Yung-Ching Chen | エンジン |
KR101199084B1 (ko) | 2006-10-10 | 2012-11-07 | 현대자동차주식회사 | 자동차용 엔진 |
JP2013524078A (ja) * | 2010-04-07 | 2013-06-17 | エクゾドゥス アール アンド ディー インターナショナル ピーティーイー. リミテッド | 改良された内燃機関 |
JP2014520988A (ja) * | 2011-06-30 | 2014-08-25 | エクゾドゥス アール アンド ディー インターナショナル ピーティーイー. リミテッド | 直線運動を回転運動に変換するデスモドロニック軸及びヨークアセンブリ |
JP3204412U (ja) * | 2016-03-11 | 2016-06-02 | 述史 塚本 | カム駆動式レシプロ型エンジン |
JP2018515709A (ja) * | 2015-04-28 | 2018-06-14 | クレク,ウラディスラフ | 改良された内燃機関 |
-
1998
- 1998-02-02 JP JP2130498A patent/JPH11218032A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101199084B1 (ko) | 2006-10-10 | 2012-11-07 | 현대자동차주식회사 | 자동차용 엔진 |
JP2008115815A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Yung-Ching Chen | エンジン |
JP2013524078A (ja) * | 2010-04-07 | 2013-06-17 | エクゾドゥス アール アンド ディー インターナショナル ピーティーイー. リミテッド | 改良された内燃機関 |
JP2014520988A (ja) * | 2011-06-30 | 2014-08-25 | エクゾドゥス アール アンド ディー インターナショナル ピーティーイー. リミテッド | 直線運動を回転運動に変換するデスモドロニック軸及びヨークアセンブリ |
JP2018515709A (ja) * | 2015-04-28 | 2018-06-14 | クレク,ウラディスラフ | 改良された内燃機関 |
JP3204412U (ja) * | 2016-03-11 | 2016-06-02 | 述史 塚本 | カム駆動式レシプロ型エンジン |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5156121A (en) | Piston-connecting rod assembly | |
US5816201A (en) | Offset crankshaft mechanism for an internal combustion engine | |
WO2003056136A1 (en) | Piston compressed turbine engine and control method thereof | |
US20020007815A1 (en) | O-ring type rotary engine | |
JP2015529296A (ja) | 内燃機関のための可変行程機構 | |
JP2000080901A (ja) | 往復動型内燃エンジン及び往復動型コンプレッサ並びにこれらに用いるピストン | |
JPH11218032A (ja) | 往復運動と回転運動との変換機構を用いたエンジン及びこれに用いるピストン組立体 | |
EP0182785A1 (en) | Swing throw crank structure | |
JP2003194172A (ja) | デュアルピストンクランク連接棒動力伝送機構 | |
US7210446B2 (en) | V-twin configuration having rotary mechanical field assembly | |
EP1792103B1 (en) | Eccentric connecting rod system preferably for internal-combustion engines | |
US7455038B2 (en) | Rotary mechanical field assembly | |
JPS61112738A (ja) | 内燃機関のピストンストロ−ク変換操置 | |
JPH11173266A (ja) | 回転運動と往復運動との変換機構を用いたポンプ及びエンジン並びにこれらに用いるピストン組立体 | |
JPH09242501A (ja) | 同一シリンダー内に対称的に配置したピストンをもつ 燃焼装置(エンジン) | |
US7188598B2 (en) | Rotary mechanical field assembly | |
JPH03182631A (ja) | 4サイクルロータリーピストンエンジン | |
US6941903B2 (en) | System and method for adding air to an explosion chamber in an engine cylinder | |
EP1470319B1 (en) | Combustion engine | |
JP3172366B2 (ja) | カム式エンジン | |
JP2637311B2 (ja) | 内燃機関 | |
JP4031857B2 (ja) | 内燃機関直結型ポンプ及びクランク装置 | |
KR100391131B1 (ko) | 연소실 구조 | |
JPS61212633A (ja) | ロ−タリ−エンジン | |
JP2856389B2 (ja) | 内燃機関 |