JPS62121801A

JPS62121801A - エンジン等における運動変換装置

Info

Publication number: JPS62121801A
Application number: JP60259336A
Authority: JP
Inventors: Akira Korosue; 明頃末
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-19
Filing date: 1985-11-19
Publication date: 1987-06-03
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPH0623521B2; US4776304A; KR870005160A; KR900006248B1; DE3638040A1; DE3638040C2

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、レシプロ式の内燃機関や空気圧縮機などで、
ピストンの往復運動を出力軸の回転運動に、又は、人力
軸の回転運動をピストンの往復運動にかえるための運動
変換装置に関し、より詳しくは運動系のバランスを良く
し振動を低減するようにしたエンジン等における運動変
換装置に関する。

〔従来、の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

従来より、直列式のレシプロエンジンや空気圧縮機など
で回転軸にフライホイールや回転バランスウェイトを設
けて回転を円滑にするとともに振動を軽減することは知
られている。このような場合、直列４気筒エンジンを例
にとれば、慣性不釣合から来る一回転に一度の主として
ピストンの運動による上下方向の一次振動はとれるが、
コネクチングロッドの横振れ等による偶数次振動が発生
するが、これをとるにはバランスウェイトによって成る
可く振動を小さくしているか、又はメカニズムであるバ
ランサーを設けて振動をとっている。バランスウェイト
を用いる場合、エンジンから発生した振動を伝えないた
め、シリンダーブロックの肉厚を厚くしたり、複雑なエ
ンジンルームの隔置構造を設けていた。一方、バランサ
ーを用いる場合、機構が複雑になるのは免れなかった。

これらの振動を軽減する目的でエンジンのバランスを良
くするため従来から各種の提案がなされて来た。すなわ
ち、エンジンのバランスを良くするためピストンが対称
的に直接揺動するようにしてその運動を回転運動に変換
することにより振動を低減するようにした機構が、例え
ばＵ、　Ｓ、　Ｐ２．０５０，６０３号のエンジンや、
イギリスのセルウッド式エンジン〔「内燃機関の歴史」
（昭和４４．１２．２５三栄書房発行）Ｐ２４１　）　
、ブラッドショウのエンジン（同上「内燃機関の歴史」
Ｐ２４６）などのように円弧状のシリンダーとピストン
をドーナツ形に配置し゛ζ直接揺動運動を発生して回転
運動に変換するものがあったが、これらはシリンダー及
びピストンの加工が困難で気密にも難点があり実用にな
らなかった。また、４気筒エンジンでバランスを良くす
るためシリンダーを放射状に配置して４等辺リンクを用
いたアメリカのカミネのカムエンジンが上記［内燃機関
の歴史Ｊ　Ｐ２Ｓ５に記載されているが、これはピスト
ンに内装されたローラとまゆ形カムとが線接触により高
速度でころがる形式でありバランスが良く防振の点では
すぐれているが、爆発によるローラとカムとの接触部分
での応力が大きく摩耗しやすくエンジンとして実用とす
るには耐久性に問題があった。さらに、ピストンの往復
運動を揺動運動にかえて回転運動にかえる揺動斜板機構
を用いた例えば特許２３６５４０号に示すようなエンジ
ンではピストンの運動が出力軸と平行なアキシャルピス
トンの形式が殆んどでピストンの直線運動を揺動運動に
変換するジヨイント部分の構造が複雑となり、耐久性に
問題を残し、また、揺動斜板の回転止めも必要となる場
合が多い。

本発明はこのような点に着目してなされたものであって
４つのシリンダーを十文字状に配置し、リンクを用いて
発生した揺動運動をＺクランク軸により回転運動に変換
するもので、−大振動、二次振動を含むすべての振動を
相殺により解消するとともに、運動変換の接触部分をす
べて面接触乃至はボールベヤリングなどの多数の接触部
分からなる転がり接触として耐久性を持たせ、ピストン
の荷重条件や潤滑条件を現在の標準のエンジンにおける
のと同様に信頼性のあるものとし、従来のレシプロに見
られる形式よりもバランスの良いしかも小型、軽量な機
械効率の高い実用性のあるエンジンなどにおける運動変
換装置を提供することを目的とする。

ｃ問題点を解決するための手段〕本発明の運動変換装置の技術的手段は、同じ軸線上に対
向して配置した各１対のシリンダーのそれぞれの軸線が
同一平面で直交するように４つのシリンダー（ｃ１）　
、　（ｃ１）　、　（Ｃ３）　、　（Ｃ４）を十文字状
に配置し、シリンダー内の各ピストン（ｐ＋）。

（ｈ）　、　（Ｐ３）　、　（Ｐ４）のピストンピン（
ｐ＋）　、　（ｐｇ）　、　（ｐ３）　。

（ｐ４）には、それぞれ隣り合うピストンピン間を連結
するように等辺の４つのリンク（Ｌ１）、　（Ｌｚ）。

（Ｉｌ）　、　（Ｌ４）の各端部を関着せしめ、対向し
た各１対の平行するリンク（Ｌ１）、　（Ｌｌ）及び（
Ｌｘ）　、　（Ｌ４）の各中点にＸ状に交叉したクロス
アーム（Ａ１）。

（Ａ２）の端部をそれぞれ関着せしめ、クロスアーム中
央の交点でアームの作動面に垂直に片方のクロスアーム
（Ａ１）に揺動軸（１）を固設して該揺動軸（１）を回
動自在に設け、その軸端に二叉に分岐したヨーク（２）
を固着する。

又、上記揺動軸（１）の軸線方向に直交してＺクランク
軸（３）の回転軸（４ａ）　、　（４ｂ）の軸線を配置
する。該回転軸の軸線に斜交する回転軸間のクランクピ
ン（５）と摺嵌する直交軸受（６）にはその軸線に直交
して両側に揺動ピン（６ａ）　、　（６ａ）が設けられ
、該揺動ピンを上記ヨーク（２）の１対のアーム（２ａ
Ｌ　（２ａ）間に軸支せしめて構成され、また、必要に
応じて上記揺動軸（１）の同軸上にクロスア−４（Ａ１
）（７）ヨーク（２）と反対側に位置するアーム（Ａ２
）にさらに揺動軸（１ａ）を固設して揺動バランスウェ
イトαｅを固着するなどして、ピストンの往復運動から
揺動運動を取り出し、ヨーク（２）。

直交軸受（６）を介してＺクランク（３）で回転運動に
変換できるように構成される。

〔作　用〕

このようにすることにより、対向する各１対のピストン
が往動又は復動すると、交叉状態にあるクロスアーム（
Ａ１）、（ａ１）は相互に揺動し、一方のクロスアーム
に固設した揺動軸（１）端部のヨーク（２）は揺動して
ヨークに支持された直交軸受（６）はクランクピン（５
）にミソスリ運動を起さしめＺクランク軸（３）は回転
軸（４ａ）　、　（４ｂ）部で軸心が固定された状態で
回転運動をする。このとき、各ピストンは４本の等辺の
リンクにより互いに制約を受けて作動し、向い合った２
つのピストンは４本のリンクの対角線の交点を中心に対
称的に作動するのでピストン及びリンクなどの動きは完
全にバランスがとれて振動を防止する。また、Ｚクラン
ク軸はクランクピン両端のバランスウェイトにより偶力
の不釣合を相殺してＯにすることができ、また、直交軸
受の動きはクランクビンまわりの回転運動（ミソスリ運
動）の成分と揺動ビン附近の揺動運動の成分とに分解さ
れ、各運動成分はクランクピン（５）両側の回転軸（４
ａ）　、　（４ｂ）に設けた回転バランスウェイトα５
１．ＱＳＩと、ヨークを固着してない側のクロスアーム
（Ａ２）に必要に応じて直結されてヨーク側のクロスア
ーム（Ａ１）と逆方向に揺動する揺動バランスウェイト
０ωとでバランスをとることにより、前記したピストン
運動のバランスも含めて全体として極めてバランス良（
構成でき、装置全体の振動を少くすることができる。但
し、該揺動バランスウェイトＯｌは小型８！械に関して
は回転軸（４ａ）　、　（４ｂ）に設ける回転バランス
ウェイト０ω。

αωに若干のウェイトを付加することで角振動を半減さ
せ実用上必要のない場合が多い。

〔実施例〕

本発明の運動変換装置をエンジンに用いたときの実施例
を図面に基いて説明する。

第１図は運動変換装置の要部の分解斜視図であって、ピ
ストンは便宜上対向する１対のピストンのみを表示して
シリンダ一部は省略しており、第２図（１）〜第２図（
ＩＶ）はエンジンのシリンダ一部及び其の関連部分にお
ける要部の動作経過を示す断面平面図で弁の動きを判り
易く説明するようにしたものである。

同じ軸線上に対向して配置した各１対のシリンダー（Ｃ
１）、　（Ｃ３）及び（ｃｚ）　、　（Ｃ４，）のそれ
ぞれの軸線が平面上で直交するように該４つのシリンダ
ーが十文字状に軸線の交点より等距離に配置され、各シ
リンダーにはそれぞれ吸気弁（Ｖ１）。

（Ｖｚ）　、（Ｖ３）　、（Ｖ４）及び排気弁（Ｌ’）
、　（ＶＺ’）、（Ｖ３’）。

（Ｌ’）と図示しない点火栓等が設けられている。

各シリンダー内の各ピストン（Ｐ１）、　（ｐｇ）　、
　（Ｐ３）　。

（Ｐ１）のそれぞれのピストンピン（ｐ＋Ｌ　（ｐｇ）
　、　（１）３）　。

（ｐ４）には隣り合うピストンピン間を連結するように
等辺の４つのリンク（Ｌ１）、　（ｔ、ｚ）　、　（Ｌ
：ｌ）　、　（Ｌｌ１）の各端部が連結されている。す
なわち、ピストン（Ｐｌ）のピストンピン（ｐ＋）には
リンク（Ｌｌ）　、　（Ｌｌ）の各一端が、ピストン（
Ｐ２）のピストンピン（ｐ２）にはリンク（しり、（シ
３）の各一端が、ピストン（Ｐ３）のピストンピン（ｐ
３）にはリンク（Ｃ３）、（Ｌｌ）の各一端が、ピスト
ン（Ｐ４）のピストンピン（ｐ４）にはリンク（Ｌｌ１
）　、　（ｔ、＋）の各一端がそれぞれ関着され４等辺
リンクにより形成される四角形が変形自在となっている
。対向する各１対の平行リンク（Ｌ１）、　（Ｌｌ）及
び（Ｌ１）、（Ｌ−）の各中点にＸ状に交叉したクロス
アーム（Ａ１）、（Ａｚ）の端部がそれぞれ関着されて
、これらのリンクは間着部で自在に回動でき、４辺の等
辺リンクは対向する各１対の平行するリンク（Ｌｌ）　
、　（Ｌｊ）及び（Ｌｌ）。

（Ｌｌ）が交叉に近づいたり遠ざかったりでき、それに
応じて上記クロスアーム（Ａ１）、（Ａ２）は交点を中
心に互いに揺動できるようになっている。

而して下側のクロスアーム（Ａ１）にはクロスアームの
交点位置で該アーム（Ａｌ）の作動面に垂直に揺動軸（
１）が固設されて該揺動軸（１）は回動自在に支持され
、また、上側のクロスアーム（八２）には同様にして揺
動軸（１ａ）が下部の揺動軸（１）の細軸部（１゛）に
摺嵌状態で固設され相互に反対方間に揺動できるように
なっており、揺動軸（１ａ）の上端には揺動バランスウ
ェイトα０）が固着されている。実施例では揺動バラン
スウェイ）ＱＯＩを設けたが小型のエンジンの場合必ず
しも必要とするものではない。このようにすることによ
り、シリンダー内の対向する一組のピストンが近づくと
き、他の対向する一組のピストンは互いに遠ざかり、ま
た、近づいた対向するピストンが遠ざかるとき、他の対
向する一組のピストンは互いに近接するようになるとと
もにクロスアームに固設された揺動軸は揺動運動を起す
ようになる。なお、叩、（１２１は下側のクロスアーム
（Ａ１）に固着された１対のアームビンで１対の平行リ
ンク（Ｌ１）、　（Ｃ３）の各中点に連結され、４つの
ピストン（Ｐ１）　、　（Ｐ２）　、　（Ｐ））　、　
（Ｐｄ）からの力を順次受けてクロスアーム（＾ｌ）を
揺動せしめるもので、α濁。

αＪは上側のクロスアーム（Ａ２）を１対の平行リンク
（Ｌｍ）　、　（Ｌ３）に連結するように該リンク（ｔ
ｚ）。

（し３）に固着したリンクピンである。下側のクロスア
ーム（八１）に固着した揺動軸（１）の下側にはヨーク
（２）が固着され、ヨーク（２）の二叉に分岐したアー
ム（２ａ）、　（２ａ）間に、軸受部の軸線に直交して
両側部に揺動ピン（６ａ）　、　（６ａ）を具備した直
交軸受（６）が揺動自在に懸架されて、該直交軸受（６
）の軸受部は上記揺動軸（１）の軸線方向に直交するよ
うに揺動軸（１）の下方に設けられた２クランク軸（３
）の・中央部のクランクピン（５）と摺嵌して連結され
ている。

Ｚクランク軸（３）は、クランクピン（５）の両側に位
置する回転軸の主軸（４ａ）及び副軸（４ｂ）が軸受に
より支承されヨーク（２）の揺動により回転するもので
、該軸（４ａ）　、　（４ｂ）の軸線に斜交して設けら
れたクランクピン（５）の両側にはクランクビンの支持
部に連続して回転バランスウェイトα乳Ｑ５１が付設さ
れている。

第３図は、装置要部の組合せ状態を示す側面図であって
、上記Ｚクランク軸（３）の一方の回転軸である主軸（
４ａ）にはフライホイールαＤが取り付けられ公知の手
段であるクラッチ機構を用いて外部に回転力を伝えるも
のである。また、Ｚクランク軸（３）の主軸（４ａ）と
反対側の副軸（４ｂ）には同期用プーリａ＾が固着され
タイミングベルトなどを介して図示しないカムを回転せ
しめ、第２図（１）〜第２図（ＩＶ）ニ示す吸気弁（Ｖ
　ｒ　）　。

（Ｖｚ）、（Ｖ□）、（Ｖ４）及び排気弁（Ｖ＋’）、
　（ｖｚ’）、　（Ｖ３’）。

（Ｖａ’）　ｔＤ開閉を各ピア！、　）　ン（Ｐ＋）、
　（Ｐ１）、　（Ｐｆｆ）、　（Ｐ４）の各動きに対応
して所定のタイミングでこれを行うようにしている。ま
た、点火用発電機を回して図示しない点火栓の点火を上
記と同様にして切換えピストンの動きに対応して順次所
定のタイミングで点火するようにしている。なお、回転
軸（４ａ）　、　（４ｂ）及び揺動軸（１），（ｌａ）
には適当に軸受が設けられる０回転軸の主軸（４ａ）に
はフライホイールＱｌ）が固設されている。

次にこのような運動変換装置を備えた４気筒４サイクル
ガソリンエンジンの作動につき説明する。

第２図（１）は、十字型シリンダーの中のシリンダー（
Ｃ２）の図示しない点火栓が発火して第２図（ＩＶ）に
示す圧縮された気化燃料が爆発してピストン（Ｐ１）が
十字型シリンダーの中心方向に押され、ピストンピン（
ｐ＋）に連結されたリンク（Ｌｌ）は回動自在に支持さ
れた揺動軸（１）上のクロスアーム（Ａ１）を反時計方
向に回動せしめる。同時にリンク（Ｌ１）に平行状態で
対向するリンク（Ｌ１）は第２図（ＩＶ）に示す状態か
らその中点を反時計方向に押されてピストン（Ｐｚ）は
十字型シリンダーの中心より遠ざかる方向にシリンダー
（Ｃ２）のシリンダーヘッド方向に押し込まれる。

このとき、シリンダー（Ｃｚ）の吸気弁（ｖ２）、排気
弁（Ｖ５）は閉鎖状態となっており第２図（ＩＶ）に示
す吸入された外気は圧縮される。また、シリンダー（Ｃ
１）内のピストン（Ｐ３）はクロスアーム（Ａ１）の反
時計方向の回動によるリンク（Ｌ１）の中点の反時計方
向の移動により、第２図（ＴＶ）に示すシリンダー（Ｃ
３）のヘッド方向に押し込まれた位置から十字型シリン
ダーの中心方向に引込まれ同時に吸気弁（Ｖ１）は開き
状態となりシリンダー（Ｃ３）内に外気が吸入される。

また、シリンダー（Ｃ４）内のピストン（Ｐ４）は第２
図（ｒＶ）に示す十字型シリンダーの中心に近接した位
置からリンク（Ｌ１）の中点の反時計方向の移動により
シリンダーヘッド方向に押し込まれ同時に排気弁（Ｌ’
）は開き状態となって第２図（ｒＶ）に示すシリンダー
（Ｃ１）内の爆発後の燃焼ガスを排気せしめる。一方、
対向する平行リンク（Ｌｚ）、（Ｌｌ）のそれぞれの中
点に端部を関着された上部クロスアーム（Ａ２）はシリ
ンダー（Ｃ１）内のピストン（Ｐ１）が爆発により押し
込まれるとき第２図（ＩＶ）に示す状態から時計方向に
回動せしめられ、クロスアーム（Ａ２）上に固設された
上部揺動軸（１ａ）は時計方向に回動する。すなわち、
シリンダー（Ｃ３）内の第２図（■）に示す圧縮状態の
気化燃料が爆発するとき第２図（ＩＶ）の状態から第２
図（１）の状態へと下のクロスアーム（Ａ１）は反時計
方向に、また、上のクロスアーム（Ａ１）は時計方向に
回動せしめられる。上記において、各ピストンのストロ
ーク及びクロスアームの回動量はクロスアーム（Ａ１）
に直結されたヨーク（２）の半時針方向の回動により直
交軸受（６）のミソスリ運動でＺクランク軸（３）が１
８０゛回転せしめられるときのクランクビン（５）の運
動範囲により規定される。次に、第２図（１）の圧縮状
態にあるシリンダー（Ｃ２）内の気化燃料は図示しない
点火栓の発火により爆発を起して各ピストン、リンク、
クロスアームは第２図（１））の状態に移行する。すな
わち、シリンダー（ＣＺ）内のピストン（Ｐ２）は十字
型シリンダーの中心方向に押され、それと同時にシリン
ダー（Ｃ３）の開き状態にある吸気弁（ｖ３）は閉じて
シリンダー（Ｃ３）内に吸入された気化燃料は圧縮され
、シリンダー（Ｃ４）の開き状態にある排気弁（Ｖ４°
）が閉じて吸気弁（ｖ４）が開きピストン（Ｐ４）の十
字型シリンダー中心方向への引込みによりシリンダー（
Ｃ４）内に外気が吸入され、シリンダー（Ｃ１）では排
気弁（ｖ＋’）が開いてピストン（Ｐｌ）のシリンダー
ヘッド方向への押し込みによりシリンダー（Ｃ１）内の
爆発燃焼ガスは排気される。このとき、下部のクロスア
ーム（Ａ１）はピストン（Ｐ２）の十字型シリンダーの
中心方向への押圧移動により、各リンクは前述と同様に
して移動し、下部のクロスアーム（Ａ１）は時計方向に
、また、上部のクロスアーム（Ａ２）は反時計方向に回
動セしめられ、クロスアーム（Ａ１）に連結されたヨー
ク（２）の時計方向の回動により直交軸受（６）のミソ
スリ運動でＺクランク軸（３）は１８０゛回転せしめら
れる。すなわち、下部のクロスアーム（Ａ１）の１回の
往復揺動によりＺクランク軸（３）は１回転する。次に
、第２図（Ｉ１）の圧縮状態にあるシリンダー（Ｃ３）
内の気化燃料は図示しない点火栓の発火により爆発を起
して各ピストン、リンク、クロスアームは第２図（Ｉｆ
ｆ）の状態に移行する。すなわち、シリンダー（Ｃ３）
内のピストン（Ｐ３）は十字型シリンダーの中心方向に
押され、それと同時にシリンダー（Ｃ４）内のピストン
（Ｐ４）はシリンダーヘッド方向に押されて吸入された
気化燃料は圧縮され、シリンダー（Ｃ，）内のピストン
（Ｐｌ）の移動によりシリンダー（Ｃ１）内に外気が吸
入され、また、シリンダー（Ｃ２）内のピストン（Ｐ　
ｔ＞のシリンダヘッド方向への押込みによりシリンダー
（Ｃ７）内の爆発燃焼ガスの排気が前述と同様にして行
われ、ピストン（Ｐ３）の十字型シリンダーの中心方向
への押圧移動による各リンクの移動により下部のクロス
アーム（八１）は反時計方向に、また、上部のクロスア
ーム（Ａ２）は時計方向に回動せしめられ、クロスアー
ム（Ａ１）に直結されたヨーク（２）の反時計方向の回
動により、直交軸受（６）のミソスリ運動でＺクランク
軸（３）は１８０　’回転せしめられる。

次に第２図（Ｉｆｆ）の圧縮状態にあるシリンダー（Ｃ
４）内の気化燃料の爆発により前述と同様の経過で第２
図（ｒＶ）に示すごとく下部のクロスアーム（Ａ１）は
時計力、向に、また、上部のクロスアーム（Ａ２）は反
時計方向に回動せしめられ、ヨーク〔２）の時計方向の
回動によりＺ″クランク軸３）は１８０゛回転せしめら
れる。次いで第２図（ＩＶ）の圧縮状態にあるシリンダ
ー（Ｃ２）内の気化燃料の爆発により第２図（（）の状
態に移行する。

すなわち、十字型シリンダーの４つのシリンダ（Ｃ１）
、（Ｃｚ）　、（Ｃ：ｌ）　、（Ｃ４）内の圧縮された
気化燃料の順次の爆発によりクロスアーム（Ａ１）、（
Ａｘ）はそれぞれ２回往復揺動しＺクランク軸（３）は
２回転する。また、前述の吸気弁、排気弁、点火栓等の
図示しないタイミング制御カムは、Ｚクランク軸（３）
の２回転につき１回転してタイミングの制御を行う。

第４図（８１〜第４図Ｆｄｌはヨーク（２）の１回の往
復揺動によりＺクランク軸（３）が１回転する状態を表
わすもので、第４図（ａ）はヨーク（２）の揺動方向が
Ｚクランク軸（３）の軸線方向に対して中立の位置にあ
る状態を示す。第４図（ａｌの状態からヨーク（２）を
上方から見て反時計方向に回動せしめると、ヨーク（２
）の分岐したアーム間に揺動ピン（６ａ）　、　（６ａ
）により軸支された直交軸受（６）はミソスリ運動を起
してヨーク（２）の回動終端位置では第４図（ｂ）に示
す状態となり、回転軸（４ａ）はその端面図が示すよう
に９０°回転する０次いでヨーク（２）を反対方向（上
方から見て時計方向）に回動せしめると、直交軸受（６
）はミソスリ運動を続けて第４図（Ｃ１の状態を経て第
４図（ｄｌに示すように該ヨーク（２）は第４図〜）に
示す状態の反対側の回動終端位置に至り、回転軸（４ａ
）は第４図山）の状態より１８０°回転し、次いでヨー
ク（２）が反対方向（上方から見て時計方向）に回動し
て第４図（ａｌに示すような中立状態になるとき回転軸
（４ａ）はさらに９０°回転し、第４図（ａｌの状態よ
りヨーク（２）が揺動してもとの状態に戻ると回転軸つ
まりＺクランク軸は１回転する。ヨーク（２）の１回の
往復揺動はどの状態からでも例えば第４図（ｂｌの状態
からヨーク（２）が１往復揺動して第４図（ｂｌの状態
に戻るときも同様である。また、クロスアーム（八１）
とヨーク（２）との取付方向がどの関係位置にあっても
４つのピストン（ｐ＋）。

（Ｐｇ）、（Ｐｉ）、（Ｐａ）が順次作動すればヨーク
（２）の揺動によりＺクランク軸（３）は２回転する。

Ｚクランク軸（３）はクランクピン両端の回転バランス
ウェイトＱＳＩ、ＱＳＩにより偶力の不釣合を相殺し、
直交軸受（６）の動きは上記回転バランスウェイトα９
．　ＱＳＩとさらにクロスアーム（Ａ、ｌ　＞と逆方向
に揺動する揺動バランスウェイト叫とによりバランスを
とり振動を少くすることができる。

第５図は、平行リンク部分とクロスアーム部との組合せ
を工夫して更に剛性の高い構造としたものである。

すなわち、ヨーク（２）を固着すべき揺動軸（１）上部
のクロスアーム（Ａ１）にピストンから力を伝えるため
のリンクを二重にしてアーム（Ａ１）に捩りモーメント
がかからぬようにしたものである。

すなわち、クロスアーム（Ａ１）及びその両側の平行リ
ンク（Ｌｘ）　、　（Ｌｌ）両端部をそれぞれ上下１対
の平行リンク（ｔ、１）　、　（Ｌｌ）及び（Ｌ３）　
、　（Ｌ３）で挟みアームピン（２）、叩でクロスアー
ム（Ａ１）と、ピストンピン（ｐ＋）　、　（ｐｇ）　
、（ｐ３）　、（ｐ４）で各ピストン（Ｐ１）、　（Ｐ
Ｋ）、（Ｐａ）、（Ｐｎ）に連結する。また、他の平行
リンク（ＬＸ）　、　（Ｌｌ）及びクロスアーム（Ａ１
）を挟んで上部クロスアーム（Ａｘ）と二重に揺動軸（
１）に摺嵌の状態で副クロスアーム（ａｔ’）を設は該
アーム（Ａ２’）をリンクピンα争、α濁で平行リンク
（Ｌｚ）　、　（Ｌｌ）と連結する。第６図は第５図の
クロスアーム（Ａ１）部分のＤ視で、図に示すようにピ
ストンピン（ｐ４）から平行リンク（ｔ、１）、（Ｌｌ
）によりクロスアーム（Ａ１）に伝達される力（Ｐ）は
、クロスアーム（Ａ１）に上下に突出する如く植設され
たアームピン（２）の上下にそれぞれＰ／２の力で加え
られる。従ってアーム（Ａ１）に対する上下の捩すモー
メントは相殺されて、リンク（Ｌｌ）が−重のときクロ
スアーム（Ａ１）に力（Ｐ）がかかる状態を表した第７
図に見られるようなり＝ＰＮ、のＩ戻りモーメントがか
からない。アームピン叩に加わる応力は第６図ではＰの
力が上下に等分されるためにアームピン（社）の受ける
曲げモーメントはＰ／２Ｘ１３で第７図の場合では該曲
げモーメントはｐｘｚｔとなる。設計上リンクの板厚を
考えるとρｚ＃２１ｓとなるので、第７図のピンの受け
る曲げモーメントｐｘａ、＝２ＰＸｌ、となり、第６図
のアームピン０の受ける曲げモーメントは第７図の場合
に比較しχとなる。

また、剪断応力も半減するのでアームピンの強度の面で
も大変有利となる。従って、クロスアーム（Ａ１）にか
かる応力も小さくなり剛性の高い構造とすることができ
る。また、上部クロスアーム（Ａ２）と二重に設けられ
る副クロスアーム（Ａ２゛）は対向する平行リンク（Ｌ
ｘ）　、　（Ｌｌ１）の一方に力がかかり他のリンクに
力を伝達するとき、リンクピンα美にかかる曲げモーメ
ントや剪断応力の点で一重の場合より有利となり構造の
堅牢化に役立つ。このような剛性の高いリンク機構はエ
ンジンなどでの苛酷な使用に最適である。

上記実施例においては、本発明の運動変換装置をエンジ
ンに用いた場合について説明したが、また、この形式は
対向する２つのシリンダーのみをエンジンとして使用し
、それに直交した２つのシリンダーを圧縮機として使用
する場合にも最適に用いることができる。この場合は、
−船のエンジン付き圧縮機に較べて極めて小型となり、
平行リンクが直接圧縮機側のピストンを押すので、途中
にクランク軸やコネクチングロッドが介在して伝達する
機構に較べて摩擦損失が少なく効率の高い圧縮機として
利用できる。

さらに、本発明の運動変換装置のＺクランク軸を人力軸
としてこれを回転駆動することにより、十文字状に配列
したシリンダ一部を圧縮機として使用することも可能で
ある。この場合においても４シリンダーの圧縮機として
バランス良く小型に効率の良い振動の少い機械を作製す
ることができる。

なお、本発明の運動変換装置はエンジンとして使用する
場合は、実施例の如く４サイクルに限らす２サイクルや
ジーゼルのすべてに適用が可能である。

〔発明の効果〕

上記の説明から明らかなように、本発明によれば、４つ
のシリンダーを十文字状に配置して、それぞれのピスト
ンの往復運動から４等辺リンクにより揺動運動を取り出
し、ヨーク、直交軸受を介してＺクランク軸で回転運動
に変換できるようにしたから、ピストン及びリンクの動
きは完全にバランスが取れて、ピストンの往復運動にも
とづく一次振動及び其の他の横ブレ等の偶数次振動を含
むすべての振動を相殺により解消することができるもの
で、さらに、Ｚクランク軸においては、クランクピン両
端のバランスウェイトにより偶力不釣合いを無くすよう
にされ、Ｚクランク軸を作動させるヨークの揺動運動も
揺、動バランスウェイトを用いて角振動を少（するよう
にできるので、ピストン運動のバランスを含めて全体と
して極めてバランス良く構成でき振動を少くすることが
できる。而も、運動伝達部分をすべて面接触乃至はポー
ルベヤリングなどの多数の接触部分からなる転がり接触
で行うようにしたから、耐久性の良い装置を提供するこ
とができる。本装置はエンジンとして利用する場合気密
、潤滑、冷却等の面では現在レシプロエンジンなどの持
っている信鎖性をそのまま利用するものであり、又、信
頼性の高い且つ実績のある機械部分で構成されるため、
従来のレシプロに見られる形式よりもバランスの良いし
かも小型、軽量な機械効率の高い製品を提供することが
できるもので、さらにピストンの往復運動から４等辺の
リンク機構を介して発生した揺動運動をヨークに伝え、
揺動ピンのみで直交軸受と連結してＺクランク軸を駆動
しており構造が極めて簡単である。また、構成部分のう
ち一重の傾斜したクランクピンを持つＺクランクは、例
えば直列４気筒エンジンのクランクシャフトに較べて構
造が簡単且つ軽量であり、両端の軸受の距離を非常に小
さくできる。これにより軸の剛性が大きくなり特に振動
の大きい原因となるねじり剛性において有利である。又
、出力軸であるＺクランク軸に偶力の形でトルクを発生
させるため一重クランクのようにモーメント荷重でトル
クを発生するのに対し、軸受荷重が半減し摩擦損失が少
なく振動や騒音が少ない。この軸受間の距離が小さいこ
とは、現在主流トなりつつあるフロントエンジン・フロ
ントドライブ（Ｆ　Ｆ）車に搭載するのに最適であり、
軸受は箱の小型化により全体として非常に剛性が高く、
しかも軽量な機構となる。又、エンジンとして構成した
本装置を軽飛行機に利用する場合、シリンダーブロック
を下部にＺクランク軸を上部にして搭載すれば重心が低
く安定したレイアウトとなり、Ｚクランク軸の上部がな
いために視界が良くなる。さらに各シリンダーが独立し
ており特に空冷として有利である。また、本機構は本来
バランスが極めて良いために特に軽量化の必要な軽飛行
機において不快となる振動が少ないので防振対策を簡略
化できる。このようにビンストン部からの揺動軸とＺク
ランク軸とが直交した本装置は配置の自由度が高いとい
う利点がある。

一方、本装置の対向する２つのシリンダーのみをエンジ
ンとして使用し、それに直交する２つのシリンダーを圧
縮機として使用すると小型でバランスの良い効率の高い
エンジン付空気圧縮機などを構成でき、また、Ｚクラン
ク軸を入力軸として４つの全シリンダーを圧縮機として
使用するとバランスの良い振動の少ない圧縮機を構成で
きるなど、本発明の運動変換装置は振動の少ない信頼性
、耐久性の良い小型軽量化可能の装置として多方面に利
用できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は、運動
変換装置の一部を省略した要部の分解斜視図、第２図（１）、第２図（■）、第２図（■）。第２図（ＩＶ）は、エンジンのシリンダ一部及び其の関
連部分における要部の動作経過を示す断面平面図、第３
図は、装置要部の組合せ状態を示す側面図。第４図（ａ）、第４図（ｂ）、第４図（Ｃ）、第４図（
ｄ）は、ヨークの揺動とＺクランク軸の回転との動作経
過を示す側面図と対応する軸端面図。第５図は、平行リンク部分とクロスアーム部分との組合
せの他の実施例を示す斜視図。第６図は、第５図のクロスアーム（Ａ１）部分のＤ視図
。第７図は、先の実施例の第６図該当部を示す図。である。（ＩＬ　（ｌａ）−一揺動軸、　＋２）−・ヨーク、　
（２ａ）　・−アーム、　＋３１−Ｚクランク軸、　（
４ａ）　、　（４ｂ）　□−回転軸、　（５１−クラン
クピン、　（６）−・・直交軸受、（６ａ）−・・揺動
ビン、　Ｏｌ−・−（記動バランスウェイト、ＱＩＬ−
−フライホイール、　α最−・一回転バランスウェイト
、（Ａ＋）　、（Ｉｈ）−クロスアーム、　（Ｃ＋）、
（Ｃｚ）。（Ｃｚ）　、　（Ｃａ）　　シリンダー、　（Ｌ＋）　
、（Ｌｍ）　１（Ｌｓ）、（Ｌ−）・−リンク、　（Ｐ
＋）、（Ｐｚ）　、（Ｉ’３）　、（Ｐ４）　・−ピス
トン−（ｐ＋）、　（ｐｇ）　、　（Ｐ３）　、　（＋
）４）　・・・ピ・ストンピン。

Claims

【特許請求の範囲】１、内燃機関又は空気圧縮機などでピストンの往復運動
を出力軸の回転運動に、又は、入力軸の回転運動をピス
トンの往復運動にかえる運動変換装置において、同一軸
線上に対向して配置した各１対のシリンダーの各軸線が
同一平面で直交するごとく４つのシリンダー（Ｃ＿１）、（Ｃ＿２）、（Ｃ＿３）、（Ｃ＿４）を十
文字状に配置し、各シリンダー内を摺動する各ピストン
（Ｐ＿１）、（Ｐ＿２）、（Ｐ＿３）、（Ｐ＿４）のピ
ストンピン（ｐ＿１）、（ｐ＿２）、（ｐ＿３）、（ｐ
＿４）のそれぞれに、隣り合うピン間を連結するごとく
等辺の４本のリンク（Ｌ＿１）、（Ｌ＿２）、（Ｌ＿３
）、（Ｌ＿４）の各端部を関着せしめ、対向する各１対
の平行リンク（Ｌ＿１）、（Ｌ＿３）及び（Ｌ＿２）、
（Ｌ＿４）の各中点にＸ状に交叉するクロスアーム（Ａ
＿１）、（Ａ＿２）の端部をそれぞれ関着せしめて、該
クロスアームの交点でアームの作動面に垂直に一方のク
ロスアーム（Ａ＿１）に揺動軸（１）を固設して該揺動
軸（１）を回動自在に設け、その軸端にヨーク（２）を
固着し、揺動軸（１）の軸線方向に軸線が直交するごと
くＺクランク軸（３）を設け、その回転軸（４ａ）、（
４ｂ）間の軸線に斜交するクランクピン（５）と摺嵌す
るごとく直交軸受（６）を設けて、該直交軸受の軸線に
直交方向の両側の揺動ピン（６ａ）、（６ａ）を上記ヨ
ーク（２）の１対のアーム（２ａ）、（２ａ）間に軸支
せしめてなり、ピストンの往復運動から揺動運動を取り
出し、ヨーク（２）、直交軸受（６）を介してＺクラン
ク軸（３）で回転運動に変換できるようにしたことを特
徴とするエンジン等における運動変換装置。２、上記ヨーク（２）を固着した揺動軸（１）が固設さ
れるクロスアーム（Ａ＿１）両端部に中点を関着した対
向する平行リンク（Ｌ＿１）、（Ｌ＿３）は、該クロス
アーム（Ａ＿１）を挟んで二重に設けられて他の一対の
平行リンク（Ｌ＿２）、（Ｌ＿４）を挟持して連結され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエ
ンジン等における運動変換装置。３、上記４つの各シリンダー（Ｃ＿１）、（Ｃ＿２）、
（Ｃ＿３）、（Ｃ＿４）と上記各ピストン（Ｐ＿１）、
（Ｐ＿２）、（Ｐ＿３）、（Ｐ＿４）とのそれぞれの組
合せをエンジンとして構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項又は第２項記載のエンジン等における運
動変換装置。４、上記４つのシリンダー（Ｃ＿１）、（Ｃ＿２）、（
Ｃ＿３）、（Ｃ＿４）のうちの対向する２つのシリンダ
ーをエンジン用とし、他の対向する２つのシリンダーを
圧縮機用としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項記載のエンジン等における運動変換装置。５、上記４つのシリンダー（Ｃ＿１）、（Ｃ＿２）、（
Ｃ＿３）、（Ｃ＿４）と上記ピストン（Ｐ＿１）、（Ｐ
＿２）、（Ｐ＿３）、（Ｐ＿４）とのそれぞれの組合せ
が圧縮機として構成され、Ｚクランク軸（３）の回転駆
動により上記ピストン（Ｐ＿１）、（Ｐ＿２）、（Ｐ＿
３）、（Ｐ＿４）を往復運動するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載のエンジン
等における運動変換装置。６、上記ヨーク（２）を固着した上記揺動軸（１）と同
軸上に設けられ上記クロスアーム（Ａ＿１）のヨーク（
２）と反対側に位置するアーム（Ａ＿２）に固設した揺
動軸（１ａ）に揺動バランスウェイト（１０）を固着し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
何れかに記載のエンジン等における運動変換装置。