JPS60201157A - クランク駆動機構 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は単動２ピストンスクーリング（ｓｔｉｒ−１ｉ
ｎｇ）機関の大きさ及び重量を大きく減少し、同時にそ
の複雑さを増加することなく又はその機械的効率を減少
しない簡単な、且つ実用的な方法を提供する。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点単動２ピ
ストンスタ一リング機関は簡単さ及び良い性能の双方を
立証された、小出力用スターリングの最も望捷しい形式
の１つであることが一般的に承認されている。このよう
な機関は種々の形式に役割されることができる；例えば
、シリンダーは直列（ｉｎ−１ｉｎｅ　）　Ｖ配列又は
水平対向配列であることができる１、 最も望ましい配列の１つはＲｏｓｓによって米国特許第
４．１３８．８９７号に記載されているヨーク駆動（ｙ
ｏｋｅ　ｒＬｒｉτｅ）である。この設計では三角形ヨ
ークの下部頂端が双（ｔｗｉｎ　）平行シリンダーの下
方に配置された単スｏ　−（ｓｉｎｇｌｅ　−ｔｈｒｏ
−４Ｄ）クランク軸に取付けられている。ヨークの上部
部分はロツギングレバ−（ｒｏｃｋｉｎｇ　１ｅｖｅｒ
　）によって束縛されている。ヨークの上部頂端はそれ
ぞれのピストンに連接棒によって取付けられている。

実際にはこの機構において遭遇される（ｅｎｃＯｌｂｎ
−１ｅｒｅｄ　）すべての側方荷重はロッキングレバー
軸受によって吸収される。ピストン自身は非常に低い側
方荷重に遭遇しくｓｅｅ　）、従ってこれ等は液体潤滑
なしで運転されることができ、更になお低いｒＩ？ミ擦
損失によって長寿命を与える。液体潤滑なしでうまく運
転する能力がスターリングエンジンの重要な利点である
１゜ ヨーク駆動スターリング機関は実際に立証されたすぐれ
た機械的効率を有しており、そしてこれ等は比較的簡単
であり、且つ費用がかからない。

これ宿の全大きさ及び重量は与えられた圧力レベル及び
出力に対して他の形状の２ピストン機関に比べてもひけ
を取らない。

本発明の目的は与えられた機関における大きさ及び重量
の非常にかなりの減少を提供し、そしてなお今までのヨ
ーク駆動機構の公知のすべての利点全保持する２ピスト
ンスターリングのだめの新しい形式のヨーク型（ｙｏｋ
ｅ　−ｂａｒｅｄ　）クランク駆動機構を開示すること
である。。

他の目的、特徴及び利点は以下の説明で明らかであろう
、。

問題点を解決するための手段 本発明は同じコンパクトな容積内に駆動機構及びピスト
ンを組合わせることによって機関の大きさ及び重量を非
常に減少する２ピストンスターリ７ｆエンジンのだめの
クランク駆動機構である。

１実施例において、クランク軸は２つの単動ピストンの
往復運動路内の２つの垂直平行なシリンダーを横に横切
っている穴内に取付けられている。

逆の「Ｔ」の形状の、３つのアームのヨークはクランク
軸の単スローに対してその垂直なアーム上に連結されて
いる。ヨークの他の２つのアームはピストンの下方でそ
れぞれのシリンダー内に水平に延びている。連接棒が各
ピストンをその下方のヨークアームに連結している。１
端をヨークアームの交差点においてヨークに取付けられ
、そして他端をシリンダーハウジングに取付けられてい
るロッキングレバーがヨークの下方部分を案内し、且つ
クランクにより生ずる（　ｃｒａｎｋ　−１ｎｄｕｃｅ
ｄ　）側力荷重を吸収する。

ピストン及びシリンダーハウジングのがなりの（５１ｇ
ｎ１ｆｉｃａｎｔ　）部分がクランク軸及びヨークがピ
ストンの往復運動路内で作動するようにクランク軸及び
ヨークに対して間隙を提供するため除かれている。

本発明は単動２ピストンスク一リング機関のためのクラ
ンク駆拗機構である。このような機構の１実施例におい
て２つの垂直な、平行なシリンダーがハウジング内に組
み入れられている。クランク軸穴がそれ等の高さのほぼ
中央において、それ等の軸線の平面を横切るこれ等のシ
リンダーと交差している。クランク軸穴の上方に延びて
いるこれ等のシリンダーの部分は、この部分がピストン
のシールのだめの７〜９７７表面を構成するので、その
まま残されている。クランク軸穴の下方に延びているシ
リンダー間のハウジング部分はヨーク及びロッキングレ
バーの組立及び操作を許容するために解放されている。

本実施例におけるヨークは逆「ＴＪの形状を有しており
、その３つのアームの中の２っは水平に互に反対に延び
ており、千し７て他のアームは垂直に上方に延びている
。垂直なアームはクランクピン軸受を含んでおり、一方
水平なアームは連接棒軸受を含んでいる。３つのアーム
の接合点、そして本実施例ではこれ等のそれぞれの軸受
の軸線から等Ｗ１随にロッキングレバーのだめの第４の
軸受がある。

組立において、ヨークは、ロッキングレバーを取付けて
、シリンダー間の解放された部分を通ってシリンダーハ
ウジングの底部及びクランク軸穴に挿入される。それか
らクランク軸がクランク軸大内にヨーク内のクランクピ
ン軸受を通って挿入される。それからロッキングレバー
の自由端はシリンダーハウジングの底部を通り横断して
挿入された軸と係合される。

ヨークアームの相対的長さの変化がどのように２つのピ
ストンの位相（ｐｈａｓｉｎｒｔ　）を変化するかは電
技術において公知であり、従って広範囲のピストン位相
がヨーク形状の僅かな変更のみで選択されることができ
る１、これ等の一般的考察は本発明に使用されている逆
にされたヨークに対して同じく適用できる。しかし乍ら
、すべてのこれ等のヨーク駆動機関が下死点におけるよ
りも上死点においてピストンに対して僅かに異なる位相
を与えることは知られていない。この差の理由はクラン
クピンに関するヨークの角度位置（σｎｇｕｌαγｉｔ
ｙ　）である。クランク、ヨーク及びロッキングレバー
の配置は従来のクランク、連接棒及びスライダー配置に
類似している。連接棒の角度位置がスライダーがクラン
クに最も近い時にスライダーに［一時停止（ｄｗｅｌｌ
　）Ｊを導＠　（１ｎｔｒｏｄｕｃｅ　）　、そしてス
ライダーがクランクから最も遠い時に「スナップ（ｓｎ
ａｐ）ｊを導く時でも、ヨークの角度位置はレバーがク
ランクに最も近い時にロッキングレバーを一時停止（ｄ
ｗｅｌｌ）に導き、そしてフランクから最も遠い時にス
ナツグを導く１．従って、極小の小さいクランクによっ
てＪＴｈ部及び底部に９０度のピストン位相を与える等
距離のアームを備えたヨークはより長いクランク半径を
有する実際の設計ではその行程の１方の終りに９８度の
位相を与え、そして他方の行程の終りに８２度の位相を
与えることができる。本発明における如く、逆にされた
ヨークによって、より大きな位相がピストンの上死点位
置間に生じ、そしてより小さい位相がそれ等の下死点位
置に生ずる。この状態は従来のヨーク設計よりも殆んど
均等なガス移動流量を与える点で望ましく、この場合上
死点においてより小さい位相及び小さいシリンダー容積
がより速かなガス移動を与え、そして下死点においてよ
り大きな位相及び大きいシリンダー容積がより遅いガス
移動を与える。

本発明の実施例に記載されているピストンは外観がスプ
ール（ｓｐｏｏｌ　）に形づくられている。これ等は回
転ヨークアームのためにウェスト（ｗαｉｓｔ　）にお
いて重量を減少し、且つ間隙を増加するために、シリン
ダー内の案内のだめの上部フランジ及び下部フランジと
、小さな連接性とを有している。

ピストンの下部案内フランジは風損を低く保つように、
輻（５ｐｏｋｅ　）をつけられている。下部シリンダー
の解放部分と整合するこれ等の下部案内フランジ部分も
またヨークアームに対する間隙を提供するため解放され
ている。

２ピストンスターリング（幾関では、１方のピストンは
通常絶縁ドーム（ｉｎｓｒｔｌａｔｉｎｇ　ｄｏｍ）を
含んでおり、これはピストンの室内されている部分を越
えて、そして機関のホット容積内にいくらかの距離延長
ができる。このピストン上の案内フランジは良好な機械
的効率のために比較的遠くに離れていなければならない
。他方のピストンはこのような片持梁の付属物を有して
おらず、従って一緒により接近し７ている（即ち、それ
はより短くされることかできる）案内フランジを有して
いる。

ロッキングレバーをより短いピストンの側のフレームに
ピボットすることによって、機関のブロック高さはより
長いピストンの往復運動の限界と同じ位短く保たれるこ
とができる。

連接棒は機関の高さば追加することなく、ピストンの作
用面に関してヨークを逆にすることにより比較的長くす
ることができる。一旦連接棒がピストン内に挿入される
と、ピストン／ロッド組立体はシリンダーの型部に挿入
され、そしてそれ等のそれぞれのヨーク軸受に取付けら
れることができる。この操作が基本的なりランク駆動組
立体を完成する。

ヒータ、蓄熱器及びクーラーの追加がこの機械をスター
リング機関にする。

本発明の実施例を表わしている添付図面を参照して本発
明をより完全に説明する。

実施例 第１図はクランク駆動機構の断面側面図を示している。

ホットピストン１はホットシリンダー内クールピストン
５はクールシリンダー内で作動し、且つ連接棒６によっ
てリストビン７においてヨーク３に連結されている。ロ
ッキングレバー８の１端がリストビン４と７との間の中
間にあるポイント９において、ヨーク３に連結されてい
る。レバー８の他端はシリンダーハウジング１１に固定
されたビン１０にピボットされている。クランク軸はピ
ストンの間にあって、且つそれ等の往復運動の限界以内
に配置されており、そしてクランク軸はクランクビン１
２においてヨーク３に連結されている。ピストン１及び
５とシリンダーハウジング１１とはヨーク３、レバー８
及びクランクピンｌ２に対する運転間隙（ｒｕｎｎｉｎ
ｇ　ｃｌｅａｒａｎｃｅ　）を提供するように特定的に
設計されている。

第２図はクランク軸１３がそのトラベル方向に９０度移
動した後の、仕事行程中の同じ機構を示している。逆に
されたヨークが従来のヨーク駆動機構の回転方向と反対
の回転方向を生ずることは全く言うに足りない。ホット
ピストン１はその膨張行程に沿ってほぼ中間にあり、一
方クールピストン５は第１図とをまは同じ位置にある。

ホットピストン１のウェスト１４及び底部案内フランジ
１５の解放された部分がヨーク３及びクランクビン１２
に対する運転間隙を提供する。ホットピストン１はクー
ルピストン５よりも長い、というのは実際の機関におい
てはホットピストンがその上の片持梁の絶縁）’−ム（
ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅｄ　１ｎｓｕｌａ−ｔｉｏｎ　
ｄｏｍ）を保持し、従って良好な機械的性能のために、
クールピストンよりもはるかに間隔をへだてられている
案内フランジ１５及び１６を必要とするからである。

第３図はクランク軸が第１図から１８０度進んだときの
、最大容積のその点における機構を示している。ピスト
ン１及び５は同じ位置にあるように見えるが、クールピ
ストン５は実際に上方に動きつつあり、一方ホットピス
トン１はその膨張行程を完了するために下降をつづけて
いる。

第４図はクランク軸が第１図におけるその位置から２７
０度進んだときの、その圧縮行程中の機構を示している
。この位置ではヨーク３及びクランクビン１２に対する
運転間隙を提供しているのはクールピストンのウェスト
１７及び底部案内フランジ１８の解放された部分でちる
。

第５図は第３図に示された如き機構の底面図を示してい
る。クランク軸１３がシリンダーツ・クランク１１のい
づれかの側に延びているのが理解されるであろう、そし
て適切な平衡錘を所望の如く両側に取付けられることが
できる。ヨーク３はレバー８によって案内されており、
これはこの場合にはヨーク３の両側に延びている分割レ
バー（５ｐｌｉｔ　１ｅｖｅｒ　）である。それぞれ双
方のピストン１及び５の底部案内フランジ１５及び１８
は重量及び風損を減少するため輻をつけられており、１
つヨークに対する運転間隙を与えるため解放されている
。

第６図は第４図に示された如き機構の断面Δ−Ａ′の底
面図であって、シリンダーハウジング１１のクランク軸
内に配置されたクランク軸１３と、クランク軸軸受１９
及び２０と、前部軸受ケース２１とを除きすべての部分
が除去されている。

クランク軸１３はそれが１つの部片で作られていてもヨ
ーク３のクランクビン軸受を通って容易に挿入されるこ
とができるように設計されている。

取外し可能な軸受ケース２１がハウジング１１内へのク
ランク軸１３の組立のための適切な間隙を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は頂端部分にクランクビンがあるときの本発明に
従って構成されたクランク駆動機構の概略的側面図であ
る。 第２図はクランク軸が９０度進んだときの第１図の機関
の概略的側面図である１゜ 第３図はクランク軸が１８０度進んだときの第１図の機
関の概略的側面図である。 第４図はクランク軸が２７０度進んだときの第１図の機
関の概略的側面図である。 第５図は第３図に示された如きエンジンの底面図である
。 第６図はピストン及びヨークが除去されたときの断面Ａ
−Ａを通る、第４図に示された如き機関の底面断面図で
ある。 １・・・・・・ホットピストン ２．６・・・・・・連接棒 ３・・・・・・ヨーク ４．７・・・・・・リストピン ５・・・・・・クールピストン ８・・・・・・ロッキングレバー １１・・・・・・シリンダーハウジング１３・・・・・
・クランク軸 特叶出願人　エム・アンドリュー・ロスＦＩＧ、３　Ｆ
ＩＧ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ハウジング内の２つの隣接するシリンダー内で所望
   の位相差で往復運動する２つのピストンに対してクラン
   ク軸を駆動的に連接するだめのクランク駆動機構におい
   て、 （Ｑ）　！ハウジングに軸支されているクランク軸であ
   って、該クランク軸の軸線が該シリンダー間に配置され
   ており、該ピストンの少くとも１つの往復運動の限界内
   にあり、且つ該シリンダーの軸線の平面を横切っている
   クランク軸と：（ｂ）４つのピボット軸線を有している
   ヨークであって、該ヨークのピボット軸線の第１の軸線
   において形クランク軸のスローに回転可能に取付けられ
   ているヨークと； （Ｃ）１対の連接棒であって、各々の棒がその１方端を
   それぞれ第２及び第３のヨークピボット軸線において該
   ヨークに対して旋回可能に取付けられており、且つその
   反対の端を該２つのピストンの異なるピストンに旋回可
   能に取付けられている連接棒と； （α）　１端を該ヨークの横に該ハウジングに対して旋
   回可能に取付けられており、且つ第４のヨークピボット
   軸線において該ヨークに対して旋回可能に取付けられた
   ロッキングレバーとを具備することを特徴とするクラン
   ク駆動機構。 ２　該ヨーク上の該連接棒ピボツ］・軸線が該スローの
   回転軸線から等距離にあり、該ヨーク上のロッキングレ
   バーピボット軸線が該連接棒ピボット軸線間の中央にあ
   る特許請求の範囲第１項記載のクランク駆動機構。 ３　通路が該シリンダー間に延びている該ノ・つジング
   の部分内に形成されており、該通路と整合している該ピ
   ストンの各々の部分が該ヨークの運転間隙を提供するた
   めに解放されている特許請求の範囲第１項記載のクラン
   ク駆動機構。 ４、通路が該シリンダー間に延びている該ハウジングの
   部分内に形成されており、該通路に整合している該ピス
   トンの各々の部分が該クランク軸のための運転間隙を提
   供するために解放されている特許請求の範囲第３項記載
   のクランク駆動機構。 ５、　該ヨーク上の連接棒ピボット軸が該スローの回転
   軸線から等距離にあり、該ヨーク上のロッギングレバー
   ビポット軸線が該連接棒上ピン）　軸線間の中央にある
   特許請求の範囲第４項記載のクランク、駆動機構。