JPS5996436A - 転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関 - Google Patents
転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関Info
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- JPS5996436A JPS5996436A JP20519382A JP20519382A JPS5996436A JP S5996436 A JPS5996436 A JP S5996436A JP 20519382 A JP20519382 A JP 20519382A JP 20519382 A JP20519382 A JP 20519382A JP S5996436 A JPS5996436 A JP S5996436A
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- Japan
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- cylinder
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
- F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
- F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B15/00—Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00
- F01B15/007—Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00 having spinning cylinders, i.e. the cylinders rotating about their longitudinal axis
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は四すイクル機簡に関するものである。
−２−
従来の四サイクル機関の多くはクランクとコネクティン
グロッドの機構により、ピストンの往復運動と出力軸の
回転運動の相互変換をして、はぼ同一なりランク角度１
８０° （π）ごとの周期で圧縮、膨張、排出、吸入の
各工程が繰返される。この機構では形状が大きくなり、
不釣合質量が大きくなるだけでなく、回転速度が一定な
ために容積変化の速度はコネクティングロッドとクラン
クアームの各長さの関係からほぼ定ま丁）て、燃焼速度
やシリンダ内流体の作動条件など各行程の機能を考慮し
た容積変化の速度パターンを設定することが困難で、か
つ、機関が大型・重量化し、振動も大きい。
グロッドの機構により、ピストンの往復運動と出力軸の
回転運動の相互変換をして、はぼ同一なりランク角度１
８０° （π）ごとの周期で圧縮、膨張、排出、吸入の
各工程が繰返される。この機構では形状が大きくなり、
不釣合質量が大きくなるだけでなく、回転速度が一定な
ために容積変化の速度はコネクティングロッドとクラン
クアームの各長さの関係からほぼ定ま丁）て、燃焼速度
やシリンダ内流体の作動条件など各行程の機能を考慮し
た容積変化の速度パターンを設定することが困難で、か
つ、機関が大型・重量化し、振動も大きい。
本発明は、クランク機構が省かれて小型化され、往復動
する質量が減少できるだけでなく、円滑な回転と各行程
の機能を調和させた理想的な容積変化パターンを実現す
ることができ、さらに比較的容易に可変圧縮比機関とす
ることができ、またピストンとシリンダ及びシリンダ底
部で構成されるクランク室相当のスペースを圧縮苗とし
て過給に−３− 用い得る転がり球と案内溝によりピストンを往復動させ
る四サイクル機関を提供することを目的とするものであ
る。
する質量が減少できるだけでなく、円滑な回転と各行程
の機能を調和させた理想的な容積変化パターンを実現す
ることができ、さらに比較的容易に可変圧縮比機関とす
ることができ、またピストンとシリンダ及びシリンダ底
部で構成されるクランク室相当のスペースを圧縮苗とし
て過給に−３− 用い得る転がり球と案内溝によりピストンを往復動させ
る四サイクル機関を提供することを目的とするものであ
る。
以下、本発明を第１図、第２図、及び第３図に示す２往
復１周期の案内溝を有する四サイクル火花点火機関の例
について説明言る。なお、１回転１周期すなわち、１往
復１周期の案内溝の場合もほぼ同様な構造であり、説明
は省略する。
復１周期の案内溝を有する四サイクル火花点火機関の例
について説明言る。なお、１回転１周期すなわち、１往
復１周期の案内溝の場合もほぼ同様な構造であり、説明
は省略する。
出力軸１はスラスト軸受２により支持されて、ピストン
６及びシリンダ８の中心軸を中心として回転し、シリン
ダ内部の端部に円筒３を取りつけである。円筒３の外筒
面には複数個の転がり球５．５′・・・・の各々が転勤
して案内される断面円弧状の複数条の案内溝４．４′・
・・・が円周に対してほぼ平衡する位置に設けられてい
る。８転がり球５．５′・・・・はピストン６の内側面
の適当な位置に回転自由にピストンの周方向の位置を拘
束されて保持され、ピストン６と案内溝４．４′・・・
・の間にあって相互の軸方向の力の授受を行ない双方に
接して転勤する。ピストン６の外側面に−４− はピストンリング７が配されて気密を保つと共に、ばね
３６に押されて外側に張り出す球３４を保持して、シリ
ンダ８に設けた軸方向の案内溝３５により、回転を拘束
されてシリンダ内を摺動する。
６及びシリンダ８の中心軸を中心として回転し、シリン
ダ内部の端部に円筒３を取りつけである。円筒３の外筒
面には複数個の転がり球５．５′・・・・の各々が転勤
して案内される断面円弧状の複数条の案内溝４．４′・
・・・が円周に対してほぼ平衡する位置に設けられてい
る。８転がり球５．５′・・・・はピストン６の内側面
の適当な位置に回転自由にピストンの周方向の位置を拘
束されて保持され、ピストン６と案内溝４．４′・・・
・の間にあって相互の軸方向の力の授受を行ない双方に
接して転勤する。ピストン６の外側面に−４− はピストンリング７が配されて気密を保つと共に、ばね
３６に押されて外側に張り出す球３４を保持して、シリ
ンダ８に設けた軸方向の案内溝３５により、回転を拘束
されてシリンダ内を摺動する。
ピストン６とシリンダ８及びシリンダヘッド９で形成す
る燃焼室１０には、作動流体の吸排気のために吸気弁１
２と排気弁１３が設けられ、出力軸の回転に同期して油
圧やカム等適切な手段で吸入行程、排気行程に開かれる
。また混合気の点火のために点火プラグ３０が装着され
圧縮行程後の適当な時期に点火される。燃料は吸気弁直
前の吸気管１５に燃料噴射弁１４から噴射され、可燃混
合気を形成する。吸入空気流量は較り弁１６で調節され
、燃料噴射量の制御と連携して、出力を制御する。シリ
ンダ底部２１には大きなスラスト力に耐えられるねじ２
３が設けられ、スラスト軸受２の外周側に設けたねじ２
２と組合せて出力軸のスラストを受けながらねじ２２の
回転により、スラスト軸受２及び円筒３を軸方向に移動
させ得るように構成する。ねじ２２を回転させるために
はウー ５ − オーム２５に噛合う歯車２４が取りつけられ、小型電動
機等で可逆回転出来るウオーム２５の回転・停止により
歯車２４の回転位置を変更及び設定して、大きなスラス
ト力に抗して運転中にスラスト軸受２及び円筒３の軸方
向位置を可変できる構造とする。
る燃焼室１０には、作動流体の吸排気のために吸気弁１
２と排気弁１３が設けられ、出力軸の回転に同期して油
圧やカム等適切な手段で吸入行程、排気行程に開かれる
。また混合気の点火のために点火プラグ３０が装着され
圧縮行程後の適当な時期に点火される。燃料は吸気弁直
前の吸気管１５に燃料噴射弁１４から噴射され、可燃混
合気を形成する。吸入空気流量は較り弁１６で調節され
、燃料噴射量の制御と連携して、出力を制御する。シリ
ンダ底部２１には大きなスラスト力に耐えられるねじ２
３が設けられ、スラスト軸受２の外周側に設けたねじ２
２と組合せて出力軸のスラストを受けながらねじ２２の
回転により、スラスト軸受２及び円筒３を軸方向に移動
させ得るように構成する。ねじ２２を回転させるために
はウー ５ − オーム２５に噛合う歯車２４が取りつけられ、小型電動
機等で可逆回転出来るウオーム２５の回転・停止により
歯車２４の回転位置を変更及び設定して、大きなスラス
ト力に抗して運転中にスラスト軸受２及び円筒３の軸方
向位置を可変できる構造とする。
出力軸１の回転に応じて、ピストン６は円筒３の案内溝
の波形により、その軸方向変位だけ軸方向に移動してシ
リンダ８の中で往復運動をする。燃焼室１０の容積は第
２図に示すように変化し、圧縮後、燃焼膨張した後に排
気弁が開きほぼ完全に排出し、吸入弁が開いて燃焼室内
に吸気管１５内の混合気が流入する。混合気は燃焼室１
０で圧縮され、点火、燃焼し、膨張して排気管１７に排
出される。シリンダ底部２１とシリンダ８及びピストン
６で形成する圧縮室１１は死容積を行程容積のほぼ０．
８程度にするようにすると共に内部の空気の流通を良く
するようにし、シリンダ底部または側部に流入管２６及
び吐出管２７を接続し、これに自動的な逆止弁（リード
弁）２８．２９を−６− それぞれ取りつけ、吐出管にはオイルセパレータ３７を
設けて潤滑油等の少ない空気を吸気管に送入する。圧縮
室１１の容積が増加する排出及び圧縮行程でリード弁２
８を経て流入管２６から吸入された空気は、膨張及び吸
入行程で圧縮されほぼ大気圧力の１．５倍程度に昇圧さ
れ吐出管２７の圧力より大きくなった時期にリード弁２
９を経て吐出管に流出する。吐出管ではオイルセパレー
タ３７で油分等を除いた後に絞り弁１６の上流でほぼ大
気圧の１．５倍程度に加圧された空気が吸気管に供給で
きるよう用意される。この圧力は圧縮室１１の死容積、
流量などにより彩管されるが、最大流量において吸入大
気圧力の約１．５倍を維持するためには圧縮室死容積を
行程容積の０．８以下にすることが望ましい。
の波形により、その軸方向変位だけ軸方向に移動してシ
リンダ８の中で往復運動をする。燃焼室１０の容積は第
２図に示すように変化し、圧縮後、燃焼膨張した後に排
気弁が開きほぼ完全に排出し、吸入弁が開いて燃焼室内
に吸気管１５内の混合気が流入する。混合気は燃焼室１
０で圧縮され、点火、燃焼し、膨張して排気管１７に排
出される。シリンダ底部２１とシリンダ８及びピストン
６で形成する圧縮室１１は死容積を行程容積のほぼ０．
８程度にするようにすると共に内部の空気の流通を良く
するようにし、シリンダ底部または側部に流入管２６及
び吐出管２７を接続し、これに自動的な逆止弁（リード
弁）２８．２９を−６− それぞれ取りつけ、吐出管にはオイルセパレータ３７を
設けて潤滑油等の少ない空気を吸気管に送入する。圧縮
室１１の容積が増加する排出及び圧縮行程でリード弁２
８を経て流入管２６から吸入された空気は、膨張及び吸
入行程で圧縮されほぼ大気圧力の１．５倍程度に昇圧さ
れ吐出管２７の圧力より大きくなった時期にリード弁２
９を経て吐出管に流出する。吐出管ではオイルセパレー
タ３７で油分等を除いた後に絞り弁１６の上流でほぼ大
気圧の１．５倍程度に加圧された空気が吸気管に供給で
きるよう用意される。この圧力は圧縮室１１の死容積、
流量などにより彩管されるが、最大流量において吸入大
気圧力の約１．５倍を維持するためには圧縮室死容積を
行程容積の０．８以下にすることが望ましい。
出力軸１の回転に対するピストン６の軸方向変位は円筒
３の外周面に設けた案内溝により定まるが、正弦波に限
らず滑かな任意の曲線を選定することも不可能ではない
。１回転で１往復し２回転で１サイクルを形成する四サ
イクル機関では単純な正−７− 弦波もしくはこれを僅かに変形した波形を用いることが
適しているが、第２図及び第３図に例示する１回転２往
復の案内溝を用いる場合には、圧縮行程と排気行程の死
容積、行程の長さを同一にしないことも可能である。例
示では圧縮行程で行程の長さを短くして死容積を増い排
出行程では死容積を減じ、角度範囲も正弦波より圧縮後
から膨張にかけての時間を長く、吸入及び圧縮の時間を
短くしている。この案内溝は円周に対してほぼ平衡する
位置に複数条設けて、負荷能力の増加や平滑さ、釣合な
どの向上を図っているが、各条の位相差を同一に揃えな
いことや、軸方向にも転がり球と共に同一にしないこと
などによって、各々の転がり球が同時には各案内溝の交
差部に入らないようにしまた軸に対する平衡度を確保す
るなどの配慮をすることができる。
３の外周面に設けた案内溝により定まるが、正弦波に限
らず滑かな任意の曲線を選定することも不可能ではない
。１回転で１往復し２回転で１サイクルを形成する四サ
イクル機関では単純な正−７− 弦波もしくはこれを僅かに変形した波形を用いることが
適しているが、第２図及び第３図に例示する１回転２往
復の案内溝を用いる場合には、圧縮行程と排気行程の死
容積、行程の長さを同一にしないことも可能である。例
示では圧縮行程で行程の長さを短くして死容積を増い排
出行程では死容積を減じ、角度範囲も正弦波より圧縮後
から膨張にかけての時間を長く、吸入及び圧縮の時間を
短くしている。この案内溝は円周に対してほぼ平衡する
位置に複数条設けて、負荷能力の増加や平滑さ、釣合な
どの向上を図っているが、各条の位相差を同一に揃えな
いことや、軸方向にも転がり球と共に同一にしないこと
などによって、各々の転がり球が同時には各案内溝の交
差部に入らないようにしまた軸に対する平衡度を確保す
るなどの配慮をすることができる。
本発明による四サイクル機関ではクランクｍＭ４がなく
、往復動する部分はピストンだけであり、不釣合い質量
が少ないため振動が少な（小型化も可能である。またピ
ストンとシリンダ底部及びシリ−８− ンダで構成する圧縮室の死容積を行程容積と同等以下に
なし得るので、過給用の圧縮機として利用でき、さらに
燃焼室の死容積を出力軸のスラスト軸受けの軸方向位置
の調節により変化させて可変圧縮比機関とすることがで
きる。
、往復動する部分はピストンだけであり、不釣合い質量
が少ないため振動が少な（小型化も可能である。またピ
ストンとシリンダ底部及びシリ−８− ンダで構成する圧縮室の死容積を行程容積と同等以下に
なし得るので、過給用の圧縮機として利用でき、さらに
燃焼室の死容積を出力軸のスラスト軸受けの軸方向位置
の調節により変化させて可変圧縮比機関とすることがで
きる。
第４図に示すｐ−ｖ線図は本発明により可変圧縮比、過
給方式併用のガソリン機関の場合の例である。実線で示
す低圧縮比、高吸気圧の場合には高出力（高トルク）に
でき、鎖線で示す高圧縮比、低吸気圧の場合には低出力
（低トルク）に制御しながら、十分な排気ができるので
前サイクルの残留ガスを少なくできかつ高圧縮比のため
に高い熱効率が実現できる。圧縮比は吸気圧力、吸気温
度、機関温度、ノッキング等の諸因子から電気的にウオ
ーム１５を制御して、最適値に自動的に運転中に調整で
きる。
給方式併用のガソリン機関の場合の例である。実線で示
す低圧縮比、高吸気圧の場合には高出力（高トルク）に
でき、鎖線で示す高圧縮比、低吸気圧の場合には低出力
（低トルク）に制御しながら、十分な排気ができるので
前サイクルの残留ガスを少なくできかつ高圧縮比のため
に高い熱効率が実現できる。圧縮比は吸気圧力、吸気温
度、機関温度、ノッキング等の諸因子から電気的にウオ
ーム１５を制御して、最適値に自動的に運転中に調整で
きる。
本発明によれば、ガソリン機関及びディーゼル機関のい
ずれにおいても小型・軽量化ができ、振動の減少だけで
なく、運転条件に最適な高出力化及び高熱効率化が可能
となる。
ずれにおいても小型・軽量化ができ、振動の減少だけで
なく、運転条件に最適な高出力化及び高熱効率化が可能
となる。
−９−
第１図は本発明による四ザイクル可変圧縮比、過給式、
ガソリン機関の本体部分の断面説明図である。第２図は
転がり球の案内溝の軸方向変位とピストンの変位、それ
による燃焼室及び圧縮室の各容積変化を示す例示である
。第３図は円筒３の外筒面に設けられた転がり法案内溝
の展開図の例である。第４図は本発明によるガソリンｌ
！！開のシリンダ内圧力と容積の変化を示すｐ−ｖｍ図
の例示である。 １・・・出力軸 ２・・・スラスト軸受 ３・・・
円筒４．４′・・・・・案内溝 ５．５′・・・・・
転がり球６・・・ピストン ７・・・ピストンリング
８・・・シリンダ ９・・・シリンダヘッド １ｏ
・・・燃焼室 １１・・・圧縮室 １２・・・吸気
弁１３・・・排気弁 １４・・・燃料噴射弁 １５
・・・吸気管 １６・・・絞り弁 ２１・・・シリ
ンダ底部２２・・・ねじ ２３・・・ねじ ２４・
・・歯車２５・・・ウオーム −１０−
ガソリン機関の本体部分の断面説明図である。第２図は
転がり球の案内溝の軸方向変位とピストンの変位、それ
による燃焼室及び圧縮室の各容積変化を示す例示である
。第３図は円筒３の外筒面に設けられた転がり法案内溝
の展開図の例である。第４図は本発明によるガソリンｌ
！！開のシリンダ内圧力と容積の変化を示すｐ−ｖｍ図
の例示である。 １・・・出力軸 ２・・・スラスト軸受 ３・・・
円筒４．４′・・・・・案内溝 ５．５′・・・・・
転がり球６・・・ピストン ７・・・ピストンリング
８・・・シリンダ ９・・・シリンダヘッド １ｏ
・・・燃焼室 １１・・・圧縮室 １２・・・吸気
弁１３・・・排気弁 １４・・・燃料噴射弁 １５
・・・吸気管 １６・・・絞り弁 ２１・・・シリ
ンダ底部２２・・・ねじ ２３・・・ねじ ２４・
・・歯車２５・・・ウオーム −１０−
Claims (3)
- （１） シリンダの軸を中心に回転する円筒面に、断面
弧状の案内溝を１回転に１周期または振幅が必ずしも同
一でない２周期の鵬方向変位をする滑かな閉曲線状に複
数組円周に対してほぼ平衡する位置に設けて、多溝に転
がり球を導入嵌合させると共に、各部がり球は回転自由
にかつ周方向の位置を拘束してピストンの内Ｗｉ面に保
持させて、ピストンを回転する円筒面に転がり球を介し
て嵌合しシリンダ内で軸方向にだけ摺動し得るようにし
て、回転する円筒面の軸を出力軸とし出力軸１回転また
は２回転ごとに圧縮、膨張、排出、吸入を行なわせる転
がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイク
ル機関。 −１− - （２）前記四サイクル機関において、円筒面の案内溝の
軸方向位置を、出力軸のスラスト軸受の保持位置により
調節しで、ピストンとシリンダの相対軸方向位置を変え
て圧縮比を可変とした特許請求の範囲第１項記載の転が
り球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル
機関。 - （３）前記四サイクル機関において、ピストンとシリン
ダ及びシリンダ底部で形成する圧縮室の死容積をピスト
ンの平均行程容積のほぼ０．８倍以下となし、この室に
空気の吸入及び吐出の管制弁を設けて圧縮室として作用
させ、吐出圧力が吸入空気圧力のほぼ１．５倍以上で吐
出容積が２往復でほぼピストンの吸入容積と同等な過給
機を構成して燃焼室に加圧された空気または混合気を供
給する特許請求の範囲第１項または第２項記載の転がり
球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機
関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20519382A JPS5996436A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20519382A JPS5996436A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5996436A true JPS5996436A (ja) | 1984-06-02 |
| JPS6232331B2 JPS6232331B2 (ja) | 1987-07-14 |
Family
ID=16502940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20519382A Granted JPS5996436A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5996436A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2777596A1 (fr) * | 1998-04-16 | 1999-10-22 | Jean Marc Chuinard | Chemise mecanique rotative transmettant le couple et/ou le travail |
| WO2000060217A1 (en) * | 1999-02-04 | 2000-10-12 | Dimitrios Dardalis | Rotating sleeve engine |
| FR2819016A1 (fr) * | 2001-01-03 | 2002-07-05 | Michel Petit | Moteur thermique a cylindre tournant |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5088418A (ja) * | 1973-11-09 | 1975-07-16 | ||
| JPS53137313A (en) * | 1973-12-28 | 1978-11-30 | Bii Purebuyatsuku Jiyosefu | 22chamber type doubleeacting piston internal combustion engine |
-
1982
- 1982-11-22 JP JP20519382A patent/JPS5996436A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5088418A (ja) * | 1973-11-09 | 1975-07-16 | ||
| JPS53137313A (en) * | 1973-12-28 | 1978-11-30 | Bii Purebuyatsuku Jiyosefu | 22chamber type doubleeacting piston internal combustion engine |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2777596A1 (fr) * | 1998-04-16 | 1999-10-22 | Jean Marc Chuinard | Chemise mecanique rotative transmettant le couple et/ou le travail |
| WO2000060217A1 (en) * | 1999-02-04 | 2000-10-12 | Dimitrios Dardalis | Rotating sleeve engine |
| FR2819016A1 (fr) * | 2001-01-03 | 2002-07-05 | Michel Petit | Moteur thermique a cylindre tournant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6232331B2 (ja) | 1987-07-14 |
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