JPS5920841B2 - ピストン−シリンダ−機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンプ、圧縮機、蒸気エンジンまたは内燃機関
等のピストン−シリンター機械に関するものである。

この種の機械の大部分は連結棒によってピストンに連結
された周知のクランク軸を用いており、このクランク軸
の回転によってピストンがシリンダー内で往復運動する
。

一方、揺動機構や斜板カム原理あるいはピストンをシリ
ンダー内で往復動させることによってピストン組立体と
シリンダー組立体とを回転させる原理に基づいて作動さ
れる機械も種々のものが既に知られている。

それらに関しては雑誌”ＴｈｅＡｕｔｏｃａｒ ”の１
９３７年７月、第２３号の１１クランクを用いないエン
ジン°°及び英国特許第１１０２５１４号を参照された
い。

本発明が提供する機械はピストンとこのビストンを収容
して内部に室を形成する側面直線状のボアを有するシリ
ンダーとを含むピストン−シリンダー組立体と、回転部
材と、この回転部材を前記ピストンかシリンダーかに結
合してピストンかシリンダーかを相互に往復運動させる
ための継手手段とによって構成されており、前記往復運
動は継手手段が曲線経路に沿って運動することによって
行われ、前記ピストンの一部は前記の室の端部の少なく
とも一部を構成する様に前記の室内に露出しており且つ
少なくとも球面形状の一部を有するシール面を形成する
周縁部を備えている。

本発明の理解を助け、その実施方法を理解できるように
するために、以下添付図面を参照して実施例を説明する
。

図示した実施例の機械の基本的作動原理を第１゜２図に
よって説明する。

第１図に示した機械はハネジング１を備えており、この
ハウジング１内にはボール軸受組立体によってシャフト
２が回転自在に支持されている。

このシャフト２には２つの偏心部材３，４が固着されて
おり、各偏心部材は各々の軸線Ｙｌ 、Ｙ２に対して対
称な軸受面３ａｙ４ａを備えている。

これら２つの軸線Ｙｌ 、Ｙ２はシャフト２の回転軸線
Ｘと同一平面上にあるが傾斜していて、５と６の位置で
Ｘ軸線と交叉している。

偏心部材３，４の周囲にはボール軸受組立体７が固着さ
れており、各ボール軸受７の囲りにはピストン組立体８
が固着されている。

各ピストン組立体８は連結部材１０によってシャフト２
の各横側（即ち、第１図の上と下に）に支持された２つ
のピストン９によって構成されており、ピストン９は連
結部材１０に固着されている。

第１図の２つの上側ピストンは互に対面し且つ直線状シ
リンダー１１内に収容されており、下側の２つのピスト
ンも互に対面し且つ第２の直鎖状シリンダー１２内に収
容されている。

シリンダー１１゜１２、従ってピストン組立体８は図示
していない手段によってシャフト２と一緒には回転しな
いようになっている。

しかしシリンダーはシャフト２に対して所定の範囲内で
放射方向に動くことができる様になっている。

シャフト２が回転すると、軸線Ｙｌ 、Ｙ２及びＸｌを
含む平面も回転する。

この運動はピストンがシリンダー内で往復運動すること
によって行われるということは理解できよう。

各シリンダー内に収容された２つのピストンは互に近づ
いたり離れたりして往復運動し、第１図の上側の２つの
ピストンは下側の２つのピストンの往復動位相と逆の位
相で往復動する。

即ち、上側の２つのピストンが最接近した時には下側の
２つのピストンは互に最も離れている。

この逆の時にはその逆になる。従って、ピストンの往復
運動によってシャフト２は回転させられる。

図かられかる様に、ピストンが往復動する場合、各ピス
トンはそれが結合されている２つの偏心部材４の一方の
軸線Ｙ１又はＹ２が軸線Ｘを横切る点５又は６に曲率中
心を有する弓状経路に沿って移動する。

このような弓状運動を行うために、軸線Ｘと各ピストン
との間の垂直距離はピストンの往復運動につれて変化す
る。

そのためシリンダー１１．１２は軸線Ｘに対して放射方
向に移動できるようになっている。

ピストン−シリンダーと軸線Ｘとの間の垂直距離の変化
を最少にするために、同一偏心部材４に結合された６対
をなすピストンを２等分する平面Ｚ内に前記の点５と６
がくるように設計する。

各ピストン９の外周には凹部１５が形成されており、こ
の四部１５内には弾性割りピストンリング１４が収容さ
れている。

このリング１４はピストン９の外周を取り囲んでピスト
ンの摺動面すなわちシリンダーのボア表面と摺動する面
を形成している。

ピストンリング１４は第２図に示す様にその表面１６が
シリンダー１１，１２０ボアの半径Ｒに等しい球１７の
一部を構成する様な形状になっている。

表面１６によって規定される球面部には球面を２等分す
る平面Ｚとこの平面Ｚの両側の部分とが含まれ、ピスト
ンの往復運動中に、ピストンリングが表面１６上で且つ
シリンダー軸線に垂直な平面を含み且つ球の外周を形成
する連続接触円形線を形成する点でシリンダーのボア表
面と接触を維持するようになっている。

即ち、各ピストンが弓状経路に沿って移動し、ピストン
の中心軸Ｐとピストンが往復動するシリンダーの軸線Ｏ
とのなす角度が第１図に示す範囲内で変化した場合にも
、ガスがピストンから漏れないようにピストンの囲つと
シリンダーのボア表面との間に連続シール接触状態が維
持できる様になっている。

リング１４には公知の様にその外周の一端にスプリツｔ
１４ａが形成されていて、リングがシリンダーのボアに
向って外向きに伸長できる様になっている。

リングのスプリット部の両端部は単純な突き合せ接合で
なく、リングの片側が他方に対して矢印Ａ方向に移動す
るのを防止するために互に係合し合った突起部１４ｂと
凹部１４ｃとを形成するのが好ましい。

ピストンと軸線Ｘとの間の距離の変化量は極めて小さい
ということは理解できよう。

従って、シリンダー１１．１２を軸線Ｘに対して放射方
向に移動可能にする必要は必ずしもない。

逆に、シリンダーを固定し、ピストンリング１４を第３
，４図に示す様にピストン９に対して移動する様にする
こともできる。

即ち、ピストンリング１４は球状表面にし且つピストン
９の外周の凹部１５内に一係合させたまま、凹部１５の
床の直径をピストンリングがシリンダー内にある時のピ
ストンリングの内径よりも小さくして、ピストンリング
全体がピストンに対して矢印Ｒの方向に移動できる様に
する。

ピストンリングはその弾性によってシリンダーのボア内
に当接させることもできるが、第３゜４図に示す様に、
リング１４を中空にしてリング１４と凹部１５の床との
間に帯状バネ１８を挿入し、このバネをリングの中空内
面と係合させてリングをシリンダーボアと弾性係合させ
る様にすることもできる。

リングとピストン９０間にはカーボン等の自己潤滑材の
スラスト面を挿入するか、リング自体又はリング座を自
己潤滑材料で作ることもできる。

第１図の機械に適当なポートと弁とを取付けることによ
ってポンプ又は圧縮機を作ることができ、更に適当な燃
料供給装置と必要に応じて点火装置を取付けることによ
ってエンジンにすることもできる。

単一シリンダーおよび２つのピストンだけにすることも
、逆に、シャフトの囲りに適当な間隙をあけて２つ以上
のシリンダーを設け、それに対応するピストンを取付け
ることができるということも理解できよう。

また、シャフト２を回転自在にしないで固定し、逆にシ
リンダーピストン組立体をシャフトのまわりに回転させ
る様にしてもシャフトを回転した時と全く同一の往復動
効果が得られる。

ピストン−シリンダー組立体を回転させる場合にはシャ
フト２０代りに軸線Ｙｌ 、Ｙ２の一つと同軸に一対の
シャフト部材を取付けることができる。

この場合、シャフト部材の一方又は両方を回転自在にし
て出力駆動軸を構成するか、２つのシャフトを固定して
ピストン−シリンダー組立体から駆動力を取出すことも
できる。

ピストンの弓状運動に従う中心の変化をシリンダーが吸
収できる場合にはピストンリングを無くしてピストンの
外周に球状摺動面１６を一体に形成することもできる。

軸線Ｘ、Ｙ１ 、Ｙ２を全て同一平面上におく必要は必
ずしもない。

軸線Ｘ、Ｙ１を含む平面は軸線Ｘ、Ｙ２を含む平面に対
して軸線Ｘの囲りに回転することができる。

昏シリンダー内の２つのピストンが同時にシリンダー内
に最大距離進入するようにする代りに、２つのピストン
を完全位相同期からその前後にずらして、一方のシリン
ダーのピストンの一つがその中心から離れ始めた時に同
一シリンダー内の別のピストンがまだ内向き移動中にあ
るようにすることもできる。

このようにすることは、例えばシリンダー壁面に２つの
ポートを形成し、各々のポートをその端部近くに配置し
た場合に有利で、各ポートはピストンが往復運動するこ
とによって各ピストンによって被われたり、被われなか
ったりする。

このピストンの非同期運動は一方のポートを他方のポー
トと時間的にずれた位置で開けるために利用される。

以上で説明したように基本原理に基づいて作動する機械
の実施例を以下に説明する。

第５〜７図に示す２ストローク燃料噴射エンジンは鋳造
シリンダーブロック２１にはその端部から端部に貫通し
ている５つの平行なボアが形成されている。

これらのボアの一つ２２はブロックの中心に形成されて
いて、このブロックを貫通するシャフト２用の空間を構
成しており、残りの４つのボアはこのボアの囲りに互に
間隔をあけて配列されていてシリンダ用ボアを形成して
いる。

ブロック２１の側面にはネジ２５によって２つの皿形側
面カバー２３，２４が固着されている。

シャフト２は各側面カバー２３，２４０力ラ一部に取付
けられたボール軸受組立体２６とローラ軸受組立体２７
に回転自在に取付けられている。

シャフト２に形成された２つのテーパ一部にはキーとス
ロット取付具２８によって各偏心部材３，４が固着され
ている。

偏心部３，４は各軸線Ｙ１ 、Ｙ２に同軸な軸受面３ａ
、４ａを形成している。

軸線Ｙ１ 、Ｙ２は同一平面上にあるがシャフト２０回
転軸線Ｘに対して傾斜していて、軸線Ｘとは点５゜６で
交叉している。

２つの偏心部材３，４の最外部近くのシャフトの囲りに
は各成形カラー２９がダボ３０によってキー止めされて
いる。

シャフトの各端部のネジ部にはナツト３１がネジ止めさ
れていて、軸受２６．２７、カラー２９及び偏心部材３
，４を固定している。

偏心部材の囲りには２重レースボール軸受組立体７が固
定されており、これらのボール軸受組立体の囲りにはピ
ストン組立体８が固定されている。

各ピストン組立体８は４つのピストン９と一つの連結部
材１０によって構成されている。

各連結部材１０は各ボール軸受組立体７の囲りに環クリ
ップ３２によって固定されている中心カラ一部と、各端
部にピストン９が固着されている放射状にのびる４本の
アームとを有している。

４つのシリンダボア内にはシリンダーライナー３３が取
付けられており、各シリンダー内には各ピストン組立体
の４つのピストンが摺動自在に収容されていて、各シリ
ンダー内には２つのピストンが互に対向した状態で収容
されている。

シャフトが回転すると、対をなす各ピストンが点５，６
を中心とする弓状経路に沿って適当に近づいたり離れた
りしながら往復動する。

第１図に示す様に、各ピストンとシャフト２の軸線Ｘと
の間の垂直距離はピストンが往復動すると少し変化する
。

各シリンダーは固定されているが、軸線からピストンま
での距離の変化は第３，４図に記載した手段によって吸
収できる。

即ち、ピストンにはその外周凹部１５内に中空のピスト
ンリング１４が取付けられており、このリング１４の内
径は凹部の床の直径よりも大きくなっていて、ピストン
に対して相対移動でき、各凹部１５の床とピストンリン
グ１４との間には成形されたバネ部材１８が挿入されて
おり、ピストンリングを外向に押圧してシリンダーボア
との係合が維持されている。

第１〜４図と同様に、各ピストンの周辺摺動面１６はシ
リンダーボアの半径と等しい半径の球の一部を形成して
いて、ピストンの往復運動中ピストンリングが連続円形
接触線に沿ってシリンダボア面との接触が維持されて、
ピストンとシリンダーの間の密封が達成される。

部材３，４の偏心度はシリンダーブロック２１の中心ボ
ア２２内に配置された対抗バランス部材３４によってシ
ャフト２に対してバランスがとられている。

シャフト２、連結部材１０及びピストン９内には軸受７
．２６．２７及びピストンリングに冷却兼潤滑オイルを
供給するための通路が形成されている。

第５図では下部右側のシリンダーと上部左側シリンダー
の２つが残りの２つのシリンダーライナージするための
圧縮シリンダーとして利用されている。

即ち、第５図では上部右側のシリンダーと下部左側のシ
リンダーがエンジンに駆動力を与えるための燃焼シリン
ダーとして利用されている。

各入口マニホルドポート３５はリード人口弁３６を介し
てシリンダーブロックの外部とチャージシリンダーとを
連通させている。

各リード弁３６は穴の明いた裏板３７と弾性金属板で作
られたリード板３８とによって構成されており、リード
板３８は前記の穴の上に載置されて裏板上に当接してい
て、この弁の裏板側の圧力がリード板側の圧力よりも高
（なった時にリード板が裏板３７から離れて曲がって、
ガスが穴を通して導入されるようになっている。

弁のリード板側の圧力が高くなると、リード板は裏板３
７に強く押圧されて穴は閉じられる。

即ち、このリード板３８は第５図の矢印３９方向に大気
圧の空気をチャージシリンダーへと導入させるが、その
反対方向には空気が流れないようになっている。

各チャージシリンダー内の２つのピストンが離れ始める
と、各リード弁３６を介して空気がシリンダー内に吸引
され、次いでこの２つのピストンが同時に移動を開始す
るとり一ド弁は閉じて、先きに吸引された空気を圧縮す
る。

各チャージシリンダーの別のポートも同様なり一ド弁３
６によって側面カバー２４とシリンダーブロック２１の
隣接側面によって形成される移送室４１に連通している
。

リード弁３６は空気を逆にシリンダーの外へのみ流す様
な構造になっている。

各燃焼シリンダーには２つのポートが形成されており、
各ポートはシリンダーの両端に配置されていてその内部
のピストンが往復動した時にピストン９の一つがそれを
通過する様になっている。

即ち、２つのピストンが最も離れた時に２つのピストン
の間のシリンダー内面と一対のポートとが連通ずる様に
なっている。

ポート４２は前記の移送室４１と連通していて、このポ
ート４２がシリンダー内部と連通した時に空気が移送室
４１からシリンダー内に流入する。

ブロック２１の壁面には２つの燃料噴射器４４が取付け
られていて、移送室４１がら空気が流入した時に燃料を
燃焼シリンダー内に噴射できる様になっている。

同時に、このシリンダー内の前回の燃焼排ガスはポート
４３から放出される。

この行程が一方の燃焼シリンダーで行なわれた後、シャ
フト２が更に回転すると、２つのピストン９がシリンダ
ー内で互に接近して燃料−空気混合物を圧縮する。

各燃焼シリンダー内に突出した点火プラグ４５が２つの
ピストンが最も接近した時又はその近傍で圧縮燃料−空
気混合物に点火して２つのピストンを外向きに押圧し、
この運動がシャフト２に伝えられ、シャフト２が回転す
る。

２つのピストン９が再び各ポー）４２，４３を通過する
と、排ガスはポート４３及び排気マニホールド４６を通
ってエンジンの外へ放出され、同時にポート４２等を通
って燃料−空気混合物が燃焼シリンダー内に吸引される
。

シリンダーライナー３３の囲りのシリンダーブロック２
１には水路４７が形成されていて冷却水がこの通路を通
ってエンジン内を流れる。

軸受７．２６．２７は環状ラビリンス軸受シール４８に
よってエンジンケーシング内部から遮断されている。

シリンダーブロック内のシャフト用ボアはネジ５０によ
ってシリンダーブロックにシャフト２と同軸状に固着さ
れている環状板４９によって密封されモいる。

偏心部材４は環状板４９０所までのびていてこの環状板
４９とシャフト２とを密封しており、偏心部材４に形成
された凹部５２内には環状カーボン製面シール５１が取
付けられている。

この凹部５２の基部とカーボン面シール５１との間には
カーボンシール５１を環状板４９に押圧するバネ５３が
取付けられている。

カーボンシール５１にはエンジンの固定部材から回転シ
ャフト２及び偏心部材３，４内の前記オイル供給通路へ
オイルを送るための孔が形成されている。

オイルは第７図に示す導路５４からエンジンに入り、そ
こから環状板４９に形成された環状溝５５内に送られる
。

この環状溝５５はカーボンシール５１に当接した環状板
４９０表面に開口している。

カーボンシール５１内の孔を介して偏心部材４内の凹部
５２の底部へ送られたオイルは次いでシャフト２と偏心
部材４内の通路５６へと送られる。

偏心部材４内の通路を介してオイルはそれに固定された
軸受組立体７及びピストン組立体８内の油通路５７へと
送られてピストン９へ供給されると同時に、油の一部は
これらの通路を通ってピストンリング１４の外部へと送
られる。

油は偏心部材４と組合されたピストンから更に他の通路
を通って軸受７へ戻され、次いでシャフト２内の通路５
８を通って側面カバー２４とこの側面カバーにネジ６１
に固定されたドーム形板体６００間に形成された空間５
９へと送られる。

オイルは次いでこの空間５９から油出口管路６２を通っ
て抜き取られる。

油は更にこの空間５９からシャフトの軸受２７に送るこ
ともできる。

また、オイルは凹部５２からシャフト２内の通路６３を
通って偏心部材３と組合わされたピストン組立体８及び
軸受７へ、またシャフトの軸受２６へ送られ、オイル出
口管路６４へ送られる。

ピストンは固定シリンダー内に収容されているのでシャ
フト２と一緒にピストン組立体８が回転することはない
ということは明らかであるが、シリンダー組立体を単に
ピストン組立体の回転防止手段と考えた場合には、この
回転しようとする傾向によって特にエンジンに高トルク
が加えられた場合、例えば加速時にピストンとシリンダ
ーの間に横向き負荷が生じる。

そのため付加的にトルク反動手段を設けてピストン組立
体が回転しようとする傾向を防止する。

このトルク反動手段は第５゜７図に示してあり、これは
各ピストン組立体の連結部材１０の横方向延長部材６５
によって構成されており、この延長部材６５には偏心部
材３，４の一つの軸線と平行な軸線を有するボア６６が
形成されている。

また、このボア６６の各々に対向する固定シリンダーブ
ロックにはボア６７が形成されている。

これら互に対向するボア６６．６７０間にはクランク棒
部材６８がのびており、この棒部材の両端と各ボアの間
にはボール軸受が挿入されていて、各棒部材６８がシリ
ンダーブロック２１及び横方向延長部材６５に対して回
転できると同時にこれらの部材２１．６５に対してボア
６６．６７０軸線方向に直線状に移動できるようになっ
ている。

この各クランク棒部材は定速トルクリアクターを構成し
て、シャフトの回転及びピストンの往復運動はこのクラ
ンク棒の回転及び往復動と一緒に行なわれる。

第８〜１１図に示すエンジンは２つのシリンダー１１
、１２を備えており、一方のシリンダー１１は燃焼シリ
ンダーとして用いられており、一方第９図の下側のシリ
ンダー１２はチャージ用シリンダーとして用いられてい
る。

このエンジンはカップ状の鋳物８０とこの鋳物８０の開
口端部にアレンネジ８２で固定された皿形側面カバー８
１とによって構成されている。

カップ状鋳物の基部からエンジン内にのびているシャフ
ト２はボール軸受組立体８３によって支持されており、
その内側端部は側面カバーの近くまで達している。

側面カバー８１と鋳物８００基部には各々偏心部材３゜
４が固定されており、これらの偏心部材は鋳物の内部に
のびて同一平面上にあるがシャフト２の軸線Ｘ対しては
傾斜している２つの軸線Ｙ１゜Ｙ２の各々に同軸な円形
軸受面３ａ 、４ａを形成している。

この軸受面３ａ、４ａの囲りにはボール軸受組立体７が
固定されており、その外側レースはピストン組立体８
ａ ＞ ８ ｂに固定されている。

ピストン組立体８ａ、８ｂは連結部材すなわち“橋かげ
“部材１０ａ、１０ｂとこの橋かげ部材にシャフト２０
両端で固着されたピストン９とによって構成されている
。

第９図の上側の２つのピストンは互に対向して燃焼シリ
ンダー１１内に収容されており、もう一方の第９図の下
側の２つのピストンは互に対向してチャージシリンダー
１２内に収容されている。

２つのシリンダー１１゜１２は一つのシリンダーブロッ
ク８４を構成してシャフトに固着され、それと一緒に回
転する。

このシリンダーブロック８４の片側は第９図の右側でカ
ップ形鋳物８０の内面から内側に突出している環状フラ
ンジ８５０近くまでのびており、その反対側、第９図の
左側ではカップ形の金属板製の側面カバー８６がシリン
ダーブロック８４に固定されており、この側面カバー８
６はピストン組立体８ａと側面カバー８１の間に配置さ
れてピストン組立体８ａを含む閉空間８７を構成してい
る。

偏心部材３はシャフト２の内側端部を支持するロール軸
受８８用のハウジングを形成し且つ空気−燃料混合物の
入口通路８９を形成して、チャージシリンダー１２へ通
じるシャフト２内の通路９０と連通されている。

偏心部材３の外側端部は側面カバー８１を介してカップ
形外側フランジ９１の内側までのびており、外側フラン
ジ９１はリード弁９２を介して空気−燃料入口マニホー
ルド９３へと通じている。

燃焼シリンダー１１には一列の排気ポート９４が形成さ
れており、これらのポートは第９図の右上側のピストン
９がこのシリンダーの中心から最も離れた時に露出され
て排ガスがシリンダーから放出され、鋳物８０の内面に
形成された環状凹部９５を介して排気マニホールド９６
へと放出される。

燃焼シリンダー１１の他端に形成された人口ポート９７
は第９図の左上側のピストンがシリンダー１１の中心か
ら最大距離離れた時に空気−燃料混合物が閉空間８７か
らシリンダー１１内に流入できる様になっている。

チャージシリンダー１２の左側のピストン（第９図）に
はポート９ａが形成されており且つ中空で、第１１図に
示す様な取外し自在のクラウン９ｂが取付けられている
。

このピストンには既に述べたのと同じリード弁９８が設
げられており、このリード弁は多孔裏板９８ａとリード
板９８ｂとによって構成されており、シリンダー１２内
で圧縮された燃料−空気混合物をシリンダーから空間８
７へと送り出す役目をする。

リード弁９８は更にリード板９８ｂのリードが裏板９８
ａから過度に離れて曲らないようにするための当接面を
形成するためにリード板９８ｂから彎曲したリーブ９８
ｄを有する剛性板９８ｃによって構成されている。

シリンダーブロック８４が回転すると、点火プラグの入
力端子が鋳物８０の内壁に固定された電極（図示せず）
の近くを周辺部の適当な位置で周期的に通過する。

入力端子を介して高電圧が電極に与えられ、それによっ
て点火プラグの電極ギャップに火花が発生し、燃焼シリ
ンダー内の燃料空気混合物が点火される。

シリンダーブロック８４にはＴ形のガーダ一部と円形周
縁部とを有するフライホイル１００が備えられており、
その一部１０１に側面カバー８６が固着されて℃・る。

この部分１０１には２つのボア１０２が形成されており
、各ボッ１０２０反対側にはそれに対向するピストン組
立体の橋かげ部材１０ａ、ｌＯｂにボア１０３が形成さ
れている。

対向する各ボア１０２，１０３の間にはクランク棒１０
４がのびており、ボア壁面とクランク棒端部との間には
ボール軸受が設けられている。

このクランク棒１０４はトルク伝達部材を構成して、ピ
ストンとシリンダー壁面との間に実質的な負荷を与えず
にピストン組立体をシリンダーブロックと一緒に回転さ
せることができる様にする役目をしている。

チャージ用ピストンが最大距離離れると、空気−燃料混
合物が入口リード弁９２と入口通路９０を介してチャー
ジシリンダー１２内へ流入する。

この２つのピストンが再び移動を始めると、空気−燃料
混合物が左側のチャージ用ピストン（第９図）内のリー
ド弁９８を介して閉空間８７を通って放出され、そこか
ら入口ポート９７を介して燃焼シリンダー１１へと送ら
れる。

同時にこの燃焼シリンダー内で前回に燃焼した排ガスが
排気ポート９４を通って放出される。

凹部９５は排ガスがタービン作用をしてシリンダーブロ
ン２８４０回転を助けるような形状と方向を向いている
。

燃焼シリンダー１１内に新しい空気−燃料混合物がチャ
ージされると、２つのピストンが再び接近してそれを圧
縮する。

前記の高圧電極は適当な時期にシリンダー内に火花を発
生して、内部の燃料空気混合物に点火し、２つのピスト
ンを外方に押してエンジンを回転させる様な位置に取付
けられている。

既に述べた様に、シリンダーブロック８４とシャフト２
はピストン組立体と一緒に回転するが、ピストンを往復
運動させるためにはピストン組立体はシャフト２とシリ
ンダーブロック８４０回転軸線と同一平面で且つ傾斜し
た各軸線Ｙ１ 、Ｙ２の囲りを回転する。

即ち、先きに説明したエンジンと同様に、ピストンは軸
線Ｙ１ 、Ｙ２が軸線Ｘを横切る点５，６を中心とする
各円弧に沿って往復動しながら回転する。

この弓状運動に一致させるために、このエンジンにも第
５〜７図のエンジンに用いられたのと同じ手暗が設けら
れている。

即ち、第１１図に示す様に、各ピストンには球面状中空
ピストンリング１３が取付けられており、このリング１
３はピストンの周縁凹部１５内に収容され、この凹部１
５の床とピストンリング１３との間にはバネ部材１８が
挿入されている。

従って、ピストンリングは全体としてピストンに対して
放射方向に移動できる。

この移動に必要な量は小さく、例えば燃焼シリンダー容
量が約３５０ＣＣの大きさにした場合の第８〜１１図の
エンジンで、その値は平均位置の前後約０．３６ ｍｍ
である。

第５〜７図に示すエンジンでは直線状ロール軸受の間を
結合しているクランク棒部材６８の代りに、別の手段を
用いてピストンとシリンダー組立体がシャフトと一緒に
回転するのを防止することもできる。

例えば、２つのトルク反動部材を用い、その各々をエン
ジンの固定部材とピストン組立体の各連結部材１０との
間に結合する。

このトルク反動部材は偏心部材の軸線Ｙｌ 、Ｙ２が軸
線Ｘと交叉する点５，６を通る軸線の周りを相対的ピボ
ット運動できるように連結部材１０に枢着されると同時
に、互に実質的に直交する上記点５，６を通る２つの枢
着軸線の囲りを回動するようにエンジンの固定部材に枢
着される。

各トルク反動部材はシャフト２に対して同軸状に配置さ
れたリングの形にすることもできる。

このリングはその外周上の直径方向両端でエンジンのケ
ーシングに枢着されると同時に前記２点からリングの外
周方向に１／４だげ離れたリング外周の直径方向両端で
連結部材１０に枢着される。

あるいは第１２図に示す様に、クランク棒６８の代りに
ヒンジ継手１２２で結合された２つの長子部材１２１に
よって構成される部材１２０を用いることもできる。

第１２図に図式的に示した機械は単一シリンダーで、図
には片方のピストン組立体を含むこの機械の一部しか示
していないが、この機械の原理は第１図及び第５〜７図
に示す機械と同じで、シャフト２には（前記の機械と同
様な偏心部材３，４と同じ作用をする）傾斜部分が備え
られ、図にはその片方４しか示していない。

傾斜部分の囲りに取付けられたピストン組立体は連結部
材１０とシリンダー１１内を摺動するピストン９とによ
って構成され、このピストンがシリンダー内で往復運動
した時にシャフト２が回転する様になっている。

部分１２３はエンジンの７・ウジングの固定部分である
。

連結部材１０に形成されたボア１２４はその軸線、従っ
てその内部を貫通する棒部分１２１の軸線がシャフト２
の軸線Ｘを好ましくは傾斜部４の軸線￥１が軸線Ｘと交
叉する点で通過するようになっている。

もう一方のピストン（図示せず）にも同じ部材１２０（
図示せず）が設けられている。

第５〜７図の機械の各クランク棒の一端又は第１２図の
各ヒンジ部材１２０の一方、好ましくはシリンダーブロ
ック又は固定ケーシング部分のボアに挿入された一方を
その摺動運動を利用して工ンジンシリンダー内に空気及
び／又は燃料導入用の弁の一部を構成するように設計す
ることもできる。

第１２図のヒンジ継手の代りに２つの部分１２１を自在
継手で結合してこれらの部分１２１をボアに対して回転
しなくてすむようにすることもできる。

上記の変形、改良は第８図乃至第１１図のエンジンにも
同様に適用できる。

このエンジンはシャフトと一緒にシリンダーとピストン
が回転するし、トルクを伝達するトルク部材はピストン
組立体の連結部材とエンジンの固定部材すなわちケーシ
ングとを結合する代りにピストン組立体連結部材とシリ
ンダーとを結合している。

第１３図にはピストンとシリンダーが回転する機械のシ
ャフト２と同軸状にリング状のトルク伝達部材１３１が
設けられている場合を概念的に示している。

第５〜７図のエンジンのシリンダー形成用のボアを内部
に有するシリンダーブロックの代りに、互に分割され且
つ完全に自由な一連の管状部材すなわちスリーブを用い
、これらのスリーブをその内部に収容されたピストンで
のみ支持する様に変形することもできる。

次いで、ピストンとシリンダーの回転を防止するための
トルク反動手段をスラスト吸収ブロックすなわち弾性材
料で作ったパッドの形にして、このパッドを一つ又は複
数のシリンダーの近傍でそれに接触させた状態で且つシ
リンダーがシャフトと一緒に最も回転し易い側でエンジ
ンのケーシング内部に固着する。

シリンダーの上記側面には前記スラストブロックのどち
ら側かに２つの脚部を形成して、シリンダーがシャフト
に対して放射方向には摺動できるがスラストブロックと
前記脚部とシリンダー壁面とを係合させることによって
シリンダーの軸線方向に移動すること及びシャフトの軸
線方向に回転することを防止する。

ボール軸受組立体７０代りに他の種類の軸線を用いるこ
ともでき、より好ましいものは例えば図示したボール軸
受、ニードル軸受又は円筒ロール軸受等の転動軸受であ
る。

シャフト２を支持している軸受を変形することもでき、
これらの軸受を軸受７の間に挿入することもできる。

図示した各機械に於て、球状表面を有するピストンリン
グ１３を２つ又はそれ以上のインターロック部分又は第
１４図に示す様な非インターロック部分にすることもで
きる。

２つの部分を一緒にして中心に段付きスプリントを有す
る単一リングにすることもできる。

この部材はそれ自体を弾性体にするか、又は第５〜１１
図に示す様に成形バネリングを挿入してシリンダー壁面
に向けて外側へ押圧する様にすることもできる。

回転シリンダーエンジンの場合には、２つのピストン組
立体とシリンダーとを内部又は外部歯車列によって一体
に結合することもできる。

固定シリンダーエンジンの場合には、シリンダーブロッ
クの両側に大形歯車を形成し且つ各ピストン組立体に固
着された環状部材に中間噛合い歯車を形成して、この中
間噛合係合によってピストン組立体が回転しようとする
傾向を周知の方法で防止することができる。

第１５ 、１６図には更に別のエンジンが示されている
。

このエンジンは４行程エンジンで、３つの部材によって
構成される主ケーシング１５１と、中心の中空ケーシン
グ部材と、この中心部材にネジ１５２で固着された２つ
のカップ状側面カバーとによって構成されている。

２つの側面カバーにはエンジンの対称軸線Ｘに対して傾
斜し且つ同一平面上にある各軸線Ｙ１ 、Ｙ２の囲りに
対称な内向きにのびる軸受突起１５３，１５４が形成さ
れている。

この突起１５３，１５４上にボール軸受組立体７を介し
て回転自在に取付けられた各ピストン組立体１５５，１
５６は軸受部材１０と球状表面を有するピストンリング
１３を備えた３つのピストン９とによって構成される。

各ピストン組立体の各ピストンは他方のピストン組立体
の対応するピストンと対向しており、これら対向する２
つのピストンは対応する浮遊シリンダー１５７内に収容
されている。

ピストン組立体１５５は左側突起１５３の中心を通って
エンジンの外へのびて゛いるシャフト２に結合されてい
る。

このシャフトの内側端部と突起１５４の内側端部には円
錐状凹部１５８が形成されていて、両者の間には細長い
部材１５９が支持されている。

この部材１５９はシリンダーの位置を固定するために各
シリンダーと係合している板バネ部材１６０を支持して
いる。

各左側のピストン９のクラウンにはポートが形成されて
いて、このポートは各シリンダー内部と左側面カバー内
に形成された環状凹部の形をした排気マニホールド１６
１とを連通している。

第１５図の右側のピストンにも同様にポートが形成され
ており、このポートは突起１５４内に形成されたボアの
形をしたマニホールド１６２と連通している。

外部供給源（図示せず）からこのマニホールド１６２内
に吸引された空気−燃料混合物は右側ピストンの前記ポ
ートを介してシリンダー内の燃焼室内へと送られる。

ピストンのこれらポートは各ピストンに設けられた弁案
内管１６４内に支持されたポペット弁１６３によって閉
じられる。

各弁棒はこの弁案内を貫通し、この端部は適当な橋かけ
部材内に形成されたボア１６６内を摺動するロール型タ
ペット１６５と係合している。

各弁棒の端部にはコレット１６７が固着されており、こ
のコレット１６７とボア１６６の底部との間には弁バネ
１６８が挿入されていて、弁を通常開じるような力が加
えられている。

ピストン組立体の各円筒状部分の囲りにはボール軸受を
介して弁を作動すなわち開くようにタペット１６５と係
合した環状カム面を有するカムリング１６９が支持され
ている。

各カムリングはピストン組立体上に回転自在に支持され
た遊星歯車輪１７１によってピストン組立体と異なった
速度で回転される。

前記遊星歯車輪１７１は軸受突起１５３と同軸状に固着
された固定太陽歯車１７０とカムリングの内面に形成さ
れた歯車と噛み合っている。

カムリングはピストン組立体の速度の１．５倍の速度で
回転して、ピストンに取付けられた排気弁及び吸入弁を
ピストン組立体の２回転中に１回開くようになっている
。

２つのピストン組立体を一緒に回転させるため、すなわ
ち、各シリンダーの両端の２つのピストンを整合させる
ために、２つのピストン組立体は２つのクランク棒１７
２によって連結されており、このクランク棒の端部は第
１６図に示す様にボール軸受を介してピストンに固着さ
れた各管状部材１７３内に係合しており、前記ボール軸
受はクランク棒の端部と管状部材１７３の壁面との間に
配置されていて、クランク棒が部材１７３に対して摺動
と回転できるようになっている。

２つのクランク棒は２つのピストン組立体の回転軸線Ｙ
１ 、Ｙ２の成す角度に曲げられている。

２つのピストン組立体がその軸線Ｙｌ 、Ｙ２の囲りを
回転すると、シリンダーがエンジンの対称軸Ｘの囲りを
回転し、この回転は前記の機械と同様にシリンダー内の
ピストンの往復運動によって達成されるということは理
解できよう。

クランク軸１７２で連結する代りに、内部又は外部歯車
継手機構又は自在軸子等で２つのピストン組立体を連結
することもできる。

第１７，１８，１９図に示す２行程エンジンは鋳物のハ
ウジング１７０とこのハウジング内にボール軸受１７１
を介して回転自在に取付けられたシャフト２とによって
構成されている。

シャフトにはその軸線Ｘと同一平面上にある傾斜軸線Ｙ
１゜Ｙ２に対して対称な２つの偏心部材３，４が固着さ
れている。

各傾斜部材の囲りにはポール軸受組立体７が固着され、
各軸受組体の囲りには連結部材１０が固着されている。

各連結部材１０はその突出部１０ａに固着されたピスト
ン組立体９によって構成される往復動組立体８の一部を
形成している。

２つのピストン組立体９は互に対向し且つシリンダー組
立体１１内に収容されている。

前記のエンジンと同様に、シャフト２０回転は２つのピ
ストン組立体９が互に接近したり離れたりする往復運動
によって達成される。

燃焼室１１ａからピストンの両側の空間１１ｂはガスを
圧縮するために使用され、この空間又は″圧縮室１は燃
焼室用シールリング１４より直径の大きなピストン用シ
ールリング１４ａによってシールされ、燃焼室用シール
リング１４が移動するとシリンダー壁面の排気ポートが
開（。

これらリングの燃焼室及び圧縮室及び圧縮室のそれぞれ
両側には環状空間１７３が設けられていて、この空間は
排気通路１７４と連通している。

各ピストン組立体は各シールリング１４及び１４ａを有
する２つの同軸状に配置された円筒部分９，９ａによっ
て構成されている。

ピストン組立体９の各軸方向ボア１７２はエンリング・
ウジング１７０に固着された各シリンダ一部材１７５に
取付けられた断面球形のシールリング１７４の囲りに係
合している。

このシールリングはシリンダーボア内のピストンの曲面
経路に追随できるようにその溝内を放射方向に移動でき
るようになっている。

ピストンが第１７図の位置にある時に室１１ａ内で燃焼
が行なわれ、リード弁１７６を介して送られる空気−燃
料混合物が室１１ｂ内に導入される。

ピストンが第１８図の位置へ移動すると、室１１ｂ内の
ガスが先ず圧縮され、次いでピストンがリング１７４を
通過することによって移送ポート１７７が開いてガスは
燃焼室１１ａ内へと送られろ。

同時に、リング１４が移動してポート１７８が開いて燃
焼排ガスが排気通路１７４がら排気される。

点火プラグ１７９はシリンダ一部材１７５０１つに取付
けられている。

このエンジンのハウジング１７０はシャフト２の環状シ
ール１８０によって２つの密封室に分割されている。

この密封室は各ピストン組立体に組合わされた圧縮室の
一部を形成している。

濃い燃料／空気混合物がエンジンの点火プラグ側の室１
１ｂに供給され、薄い混合物すなわち純粋の空気が他方
の室１１ｂに供給される。

即ち濃厚混合物が点火プラグ付近の燃焼室内に、また薄
い混合物が燃焼室の他の部分に供給される、成層チャー
ジ構成が得られる。

ピストン組立体は各Ｕ形トルク反動部材１８１によって
シャフト２と一緒に回転するのが防止される。

トルク反動部材の基部は枢着継手１８２によってエンジ
ンのハウジング１７０の底壁に枢着されており、反動部
材１８１が枢着している軸線は各偏心部材の軸線Ｙ１゜
Ｙ２がシャフトの軸線Ｘを通過する点でシャフトの軸線
を通過するようになっている。

Ｕ形トルク反動部材のアームの端部は枢着継手１８３に
よってシャフト２０両側で各連結部材１０に枢着されテ
ィる。

この枢着継手１８３によってピストン連結部材１０は軸
線Ｙ１ 、Ｙ２が軸線Ｘを通過する点５，６を通過し且
つトルク反動部材の基部がエンジンのハウジングに対し
て枢着されている軸線に垂直な軸線の囲りをトルク反動
部材に対してピボット運動できるようになっている。

または、Ｕ形部材１８１の基部を連形部材１０に連結し
、そのアームをハウジング１７０に連結することもでき
る（図示せず）。

本明細書に記載した各機械はピストンの移動によって開
閉されるようにシリンダー壁面に排気ポートを形成し且
つピストンの移動と無関係に入ロホートを形成すること
によってスチーム（蒸気）で作動するようにすることも
できる。

スチームはシリンダーの外部の弁及び開口を介してエン
ジンの回転によって周期的にシリンダー内に送られる。

第１７〜１９図の機械では２つの外側の室をスチームが
中心の室から放出される際の２次膨張室として利用する
ことができる。

第２０図の２行程内燃エンジンはエンジンのケーシング
２１０内のボール軸受２１１によって各軸線Ｙ１ 、Ｙ
２の囲りを回転できるように支持された２つのローター
２０１，２０２によって構成されている。

各ローターは２叉アームを有し、このアームの先端は球
状ヘッド２０３で終っており、その内側部材はボール及
びソケットジヨイントを形成し、その外側部材はピスト
ン２０４を形成するスリーブになっている。

各ローターから来る２つのピストンが一方のシリンダー
１１内に収容されており、残りの２つのピストンはシリ
ンダー１２内に収容されている。

即ち、ローターが各軸線Ｙ１．Ｙ２の囲りを回転すると
、シリンダー１１．１２が各軸線Ｙ１ 、Ｙ２と同一平
面で且つ傾斜した対称軸線Ｘの囲りを回転し、その結果
、ピストンがシリンダー内で往復運動する。

球形ヘッド２０３の一部は２０５の所でシリンダー内に
露出しており、シリンダーはスリーブ形ピストン２０４
の囲りに配置されたピストンリング２０６によって及び
球形ヘッド２０３０表面が各ピストン２０４の内面と接
触係合することによってシールされている。

各ローターに形成された内部通路２０６を通って燃料／
空気混合物がローターの軸線方向から２叉アーム及びロ
ーターの球形ヘッドのポート２０７を介してシリンダー
内の燃焼室内へ導入される。

一方排ガスは他方のローターの球形ヘッドに形成された
ポート２０８から放出される。

ローター２０７．２０８は各シリンダー内のピストンが
最も離れた時に開口し、それ以上の時は閉じている。

あるいは、ピストンの運動によって開けられてピストン
を介して入口通路と連通ずるような移送ポートをシリン
ダー壁面に形成することもできる。

（図示しない）４行程機構の場合には、球形ヘッド２０
３内にポペット弁を配置し、ローターと同軸状に回転す
るカムリングによって３つのシリンダー構造の場合の１
．５倍の回転速度でそれを駆動する。

冷却用空気はローターの遠心ポンプ作用によってエンジ
ンの両端のケーシング内に軸方向から吸引され、ケーシ
ング外周の適当なスロット（図示せず）から放出される
。

点火プラグ２０９はローター２０１の各球形ヘッドに取
付けられ、その接続はエアギャップ又はスイッチを介し
てケーシング２１０に固定された固定接点２１２によっ
て行われる。

２つのローターは外部歯車列及びシャフト組立体２１３
によって一体に連結されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による機械の作動状態を示す説明図。 第２図は本発明の機械に用いられるピストンシールリン
グの部分図。 第３，４図は第２図のシールリングの２つの変形例を示
す図。 第５図は第１の内燃機関の部分断面図。 第６図は第５図のＢ−Ｂ線による断面図。 第７図は第５図のＣ−Ｃ線による断面図。 第８図は第２の内燃機関の部分断面図。 第９図は第８図のＡ−Ａ線による断面図。第１０図はエ
ンジンのロータ一部分が９０°回転した時、即ち第８図
のＡ１−Ａ１からＡ−Ａまで回転した時を示す第９図と
同じ断面図。 第１１図は第８〜１０図のエンジンに用いられるピスト
ン断面図。 第１２．１３図は一般的に用いられるトルク反動兼伝達
手段を用いた時のエンジンの概念的部分断面図。 第１４図はピストンシールリングの別の変形例の斜視図
。 第１５図は第３の内燃機関の部分断面図。 第１６図は第１５図のエンジンに用いられるトルク伝達
手段の部分側面図。 第１７図は第４の内燃機関の部分側面図。 第１８図は第１７図のエンジンの２つのピストンが最も
離れた時を示す第１７図の一部と同じ部分側面図。 第１９図は第１７図のエンジンの端面図。 第２０図は第５の内燃機関の概念的部分側面図。 （参照符号）、２・・・・・・シャフト、３，４・・・
・・・偏心部材、７・・・・・・軸受部材、８・・・・
・・ピストン組立体、９・・・・・・ピストン、１０・
・・・・・連結部材、１１，１２・・・・・・シリンダ
ー、１４・・・・・・ピストンリンク、１６・・・・・
・摺動面、１７・・・・・・球面、２１・・・・・・シ
リンダーブロック、２２・・・・・・ボア、２３．２４
・・・・・・側面カバー、２６・・・・・・ポール軸受
組立体、２７・・・・・・ロール軸受組立体、３６．４
０・・・・・・リード弁、４１・・・・・・移送室、４
２，４３・・・・・ポート、４４・・・・・・燃料噴射
器、４５・・・・・・点火プラグ、４６・・・・・・排
気マニホールド、４７・・・・・・水冷空間、５１・・
・・・・カーボンシール、５３・・・・・・バネ、６８
・・・・・・クランク棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダはシャフトの長さ方向軸線に平行でかつこ
   れと間隔をへだてた長さ方向軸線をもつ直線状摺動ボア
   を有し、 ピストン組立体は前記シリンダ内に室を形成するように
   、前記シリンダ内に配置され、かつ周囲に凹部をもつピ
   ストンを有し、前記凹部には、その外周半径が前記シリ
   ンダのボアの半径にほぼ等しい球面の赤道領域の形の単
   一のピストンリングが前記シャフトの長さ方向軸線に近
   づいたり、遠ざかったりし、前記ピストンに対して側方
   に全体として移動することできように部分的に取付けら
   れ、ピストン組立体は更にピストンに堅く連結された連
   結部材と、前記ピストンの前記シャフトの長さ方向軸線
   の周りの前記シリンダに対する移動に抗するためのクラ
   ンク棒と、を有し、 偏心部材は前記シャフトの長さ方向軸線の周りに前記シ
   リンダと相対的に回転するように設けられ、前記偏心部
   材は前記シャフトの長さ方向軸線と垂直に交差していな
   い第２の軸線に沿いかつ前記シャフトの長さ方向軸線に
   対して傾いており、前記ピストン組立体の前記連結部材
   は、偏心部材およびシリンダの前記シャフトの長さ方向
   軸線の周りの相対的な回転と偏心部材およびシリンダの
   第２の軸線の周りの相対的な回転とが前記シリンダ内の
   弓状進路に沿った前記ピストンの往復運動によって達成
   されるように、前記偏心部材に回転自在に連結し、前記
   第２の軸線の周りに偏心部材とピストン組立体とを相対
   的に回転させ、前記球面の前記赤道領域は、前記往復運
   動を通してピストンリングが球面の円周の連続接触線に
   沿いシリンダ壁と接触しており、前記接触線に沿ってシ
   リンダ壁が球面に接していることを特徴とする装置。