JPS6220414B2 - - Google Patents

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JPS6220414B2
JPS6220414B2 JP53021357A JP2135778A JPS6220414B2 JP S6220414 B2 JPS6220414 B2 JP S6220414B2 JP 53021357 A JP53021357 A JP 53021357A JP 2135778 A JP2135778 A JP 2135778A JP S6220414 B2 JPS6220414 B2 JP S6220414B2
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JP
Japan
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crank
connecting rod
axis
crank pin
gear
Prior art date
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JP53021357A
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Japanese (ja)
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JPS54113775A (en
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Kenjiro Ishida
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Kanai Educational Institution
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Kanai Educational Institution
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Publication date
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Publication of JPS6220414B2 publication Critical patent/JPS6220414B2/ja
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines

Description

【発明の詳細な説明】 従来の4サイクル往復エンジンが振動を避けら
れないのは、クランク機構の構造に主なる原因が
あつた。すなわちシリンダの中のピストンの往復
運動が連接棒をとうしてクランク軸に伝えられ、
ここで回転運動に変えられるのが従来のクランク
機構である。この連接棒はクランク軸のクランク
ピンのところにつながつているので、クランク軸
の回転とともに回転運動するクランクピンの回転
につれて連接棒は左右に揺動することになる。エ
ンジンの振動はこの連接棒の左右の揺動から発生
している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The reason why conventional four-stroke reciprocating engines cannot avoid vibration is mainly due to the structure of the crank mechanism. In other words, the reciprocating motion of the piston in the cylinder is transmitted to the crankshaft through the connecting rod,
Here, a conventional crank mechanism is used to convert rotational motion. Since this connecting rod is connected to the crank pin of the crankshaft, the connecting rod swings left and right as the crank pin rotates as the crankshaft rotates. Engine vibration comes from the left and right rocking of this connecting rod.

この発明は、内歯車に内接する遊星歯車のピツ
チ円直径が内歯車のピツチ円直径の1/2であると
き、遊星歯車のピツチ点の移動軌跡(すなわち内
サイクロイド)が直線往復となることを利用し、
連接棒の大端部を、前記直線往復の内サイクロイ
ドに沿つて動かすようにし、かつその運動する各
部材の重量配分を適当にすることと相まつて作用
状態で完全につり合い無振動としたことを特徴と
する4サイクル単気筒無振動往復エンジンであ
る。
This invention shows that when the pitch circle diameter of the planetary gear inscribed in the internal gear is 1/2 of the pitch circle diameter of the internal gear, the locus of movement of the pitch point of the planetary gear (i.e., inner cycloid) becomes a linear reciprocating motion. use,
The large end of the connecting rod is made to move along the inner cycloid of the linear reciprocation, and the weight distribution of each moving member is made appropriate, and together with this, it is perfectly balanced in the operating state and there is no vibration. It is a four-stroke, single-cylinder, vibration-free reciprocating engine.

本発明によれば、エンジンのつりあい錘りは、
後で証明されるようにすべての不つりあい力を理
論的につりあわせており、このエンジン機構は極
めて簡単で従来のピストンクランク機構とほとん
ど大差ない。その他、連接棒は直線往復運動をす
るので、連接棒には圧縮荷重のみを受けて曲げモ
ーメントは生じないし、シリンダへの側圧もな
い。
According to the invention, the engine counterweight is
As will be proven later, all unbalanced forces are balanced theoretically, and this engine mechanism is extremely simple and not much different from a conventional piston crank mechanism. In addition, since the connecting rod makes a linear reciprocating motion, the connecting rod receives only a compressive load and no bending moment is generated, and there is no side pressure on the cylinder.

そして、ピストンの変位と速度は正しい正弦曲
線を画き、加速度は余弦曲線を画くので、エンジ
ンの設計が容易になる。
Since the displacement and speed of the piston follow a correct sine curve, and the acceleration follows a cosine curve, engine design becomes easier.

本発明の主なる目的は、上述したように今日ま
で常識となつていた4サイクル往復エンジンのピ
ストン・クランク機構の往復質量の不つりあい力
を理論的に完全になくし、かつ出力の変動を最小
限におさえてほぼ完全に近い無振動の4サイクル
往復エンジン性能の向上を計ることにある。
As mentioned above, the main purpose of the present invention is to theoretically completely eliminate the unbalanced force of the reciprocating mass of the piston-crank mechanism of a four-stroke reciprocating engine, which has been common knowledge until now, and to minimize fluctuations in output. The aim is to improve the performance of a four-stroke reciprocating engine with almost complete vibration-free operation.

この発明の原理と理論および実施例を図面によ
り説明する。
The principle, theory, and embodiments of this invention will be explained with reference to the drawings.

まず、振動のない往復エンジンの原理と理論に
ついて説明する。第1図に示すようにピツチ円直
径4lの内歯車12の中心O1を固定し、これとかみ
あうピツチ円直径2lの遊星歯車3の中心O2をO1
の内側のまわりに定角速度ωで回転させるとき、
遊星歯車3の自転運動の定角速度ωは公転運動
の定角速度ωと等しく、かつ、点O3は直線O3B上
を往復運動する。
First, we will explain the principle and theory of a vibration-free reciprocating engine. As shown in FIG. 1, the center O 1 of the internal gear 12 with a pitch circle diameter of 4 l is fixed, and the center O 2 of the planetary gear 3 with a pitch circle diameter of 2 l that meshes with it is fixed at O 1.
When rotating around the inside of with constant angular velocity ω,
The constant angular velocity ω 1 of the rotational motion of the planetary gear 3 is equal to the constant angular velocity ω of the orbital motion, and the point O 3 reciprocates on the straight line O 3 B.

すなわち ω=−O/Oω=−ω (1) なお、自転と公転運動の回転方向は互に反応方
向である。
That is, ω 1 =−O 1 O 2 /O 3 O 2 ω=−ω (1) Note that the rotation directions of the autorotation and the revolution motion are mutually reactive directions.

次に、上述の運動機構を完全につりあわすため
の理論について述べる。本理論では、回転体はす
べて定角速度で回転し、各部の摩擦力、軸と軸受
間の遊びの影響は無視する。いま、この機構の各
部分の位置を示すベクトルを第2図のようによ
り、諸量を次のように定める。
Next, we will discuss the theory for perfectly balancing the above-mentioned motion mechanisms. In this theory, all rotating bodies rotate at a constant angular velocity, and the effects of frictional forces at each part and play between shafts and bearings are ignored. Now, by using vectors indicating the positions of each part of this mechanism as shown in Figure 2, the various quantities are determined as follows.

O1:内歯車の中心 O2:遊星歯車の中心 O3:連接棒の大端部の中心 A:自転つりあい鍾りの重心位置 B:公転つりあい鍾りの重心位置 C:往復重量の重心位置 W0:往復重量 W1:自転つりあい鍾り W2:公転つりあい鍾り W3:W0およびW1以外の自転重量 g:重力加速度 l:遊星歯車のピツチ円半径 RO1A:中心O1から点Aの位置を示すベクトル RO2A:中心O2から点Aの位置を示すベクトル RO1C:中心O1から点Cの位置を示すベクトル RO1B:中心O1から点Bの位置を示すベクトル RO2O3:中心点O2から中心O3の位置を示すベク
トル RO3C:中心点O3から点Cの位置を示すベクトル RO1O2:中心O1から中心O2の位置を示すベクト
ル R1:AO2の長さ R2:BO1の長さ ω:自転・公転の定角速度(=θ) また、それぞれの位置ベクトルの偏角を第2図
のようにとる。まず、慣用力の平面のつりあいを
述べる。
O 1 : Center of the internal gear O 2 : Center of the planetary gear O 3 : Center of the large end of the connecting rod A: Position of the center of gravity of the rotating balancing plow B: Position of the center of gravity of the revolving balancing plow C: Position of the center of gravity of the reciprocating weight W 0 : Reciprocating weight W 1 : Rotating balance wheel W 2 : Revolution balancing wheel W 3 : Rotation weight other than W 0 and W 1 g: Gravitational acceleration l: Pitch circle radius of planetary gear R O1A : From center O 1 Vector indicating the position of point A R O2A : Vector indicating the position of point A from center O 2 R O1C : Vector indicating the position of point C from center O 1 R O1B : Vector R indicating the position of point B from center O 1 O2O3 : Vector indicating the position from center O 2 to center O 3 R O3C : Vector indicating the position from center O 3 to point C R O1O2 : Vector indicating the position from center O 1 to center O 2 R 1 : AO 2 Length R 2 : Length ω of BO 1 : Constant angular velocity of rotation/revolution (=θ) Also, take the deviation angle of each position vector as shown in Figure 2. First, we will discuss the balance of the conventional force on the plane.

/gに働く慣性力I0を求めると RO1C=RO1O2+RO2O3+RO3C=lei〓+le-i〓+RO3C (2) したがつて I0=W/gRO1C=W/glθ(ei〓+e-i〓)=2W/glθ2cosθ (3) 同様にW/gに働く慣性力I1を求めると RO1A=RO1O2+RO2A=lei〓+R1ei(-)=lei〓−R1e-i〓 (4) したがつて I1=W/gRO1A=W/gθ(lei〓−R1e-i〓)(
5) 同様にW/gに働く慣性力I2を求めると RO1B=R2ei(+)=−R2ei〓 (6) したがつて I2=−W/gRO1B=−W/gR2θ2ei〓 (7) 同様にW/gに働く慣性力I3を求めると RO1O2=lei〓 (8) したがつて I3=−W/gRO1O2=W/glθ2ei〓 (9) 各部に働く慣性力が完全につりあうためには I0+I1+I2+I3=W/glθ(ei〓+e-i〓)+W/gθ(lei〓−R1e-i〓) −W/gR1θ2ei〓+W/glθ2ei〓=0 すなわち (W0l+W1l−W2R2+W3l)ei〓+(W0l+W1R1)ei〓=0 (10) であればよい。
To find the inertial force I 0 acting on W 0 /g, R O1C = R O1O2 + R O2O3 + R O3C = le i 〓 + le -i 〓 + R O3C (2) Therefore, I 0 = W 0 /g R O1C = W 0 / glθ 2 (e i 〓+e -i 〓)=2W 0 /glθ 2 cosθ (3) Similarly, finding the inertial force I 1 acting on W 1 /g, R O1A = R O1O2 + R O2A = le i 〓 + R 1 e i(-) = le i 〓−R 1 e -i 〓 (4) Therefore, I 1 = W 1 /gR O1A = W 1 /gθ 2 (le i 〓−R 1 e -i 〓)(
5) Similarly, finding the inertial force I 2 acting on W 2 /g, R O1B = R 2 e i(+) = −R 2 e i 〓 (6) Therefore, I 2 = −W 2 /gR O1B = -W 2 /gR 2 θ 2 e i 〓 (7) Similarly, finding the inertial force I 3 acting on W 3 /g, R O1O2 = le i 〓 (8) Therefore, I 3 = -W 3 / gR O1O2 = W 2 / glθ 2 e i 〓 (9) In order for the inertial forces acting on each part to be perfectly balanced, I 0 +I 1 +I 2 +I 3 = W 0 /glθ 2 (e i 〓+e -i 〓) + W 1 /gθ 2 (le i 〓−R 1 e -i 〓) −W 2 /gR 1 θ 2 e i 〓+W 3 /glθ 2 e i 〓=0 That is, (W 0 l+W 1 l−W 2 R 2 +W 3 l) e i 〓+(W 0 l + W 1 R 1 ) e i 〓=0 (10).

よつて、自転つりあい条件として W0l=W1R1 (11) 公転つりあい条件として (W0+W1+W3)l=W2R2 (12) 次に、慣性力のモーメントのつりあいを求める
と自転中心O2まわりのモーメントMO2は、 MO2=RO2O3×I0+RO2A×I1=le-i〓×W/glθ(ei〓+e-i〓)−R1e-i〓 ×W/gθ(lei〓−R1e-i〓)=lθ/g(W0l−W1R1)×e-i〓×ei〓 しかるに式(11)により W0l=W1R1 なる故 MO2=0 (13) 同様に、公転中心O1まわりのモーメントMO1
は MO1=RO1A×I=(lei〓−R1e-i〓)×W/gθ(lei〓−R1e-i〓)=0 (14) したがつて式(13)、(14)より中心O1および
O2まわりの慣用力のモーメントは、つりあつて
いることがわかる。
Therefore, as a rotation balance condition, W 0 l=W 1 R 1 (11) As a revolution balance condition, (W 0 +W 1 +W 3 )l=W 2 R 2 (12) Next, find the balance of the moments of inertia. And the moment M O2 around the center of rotation O2 is M O2 = R O2O3 ×I 0 + R O2A ×I 1 = le -i 〓 × W 1 / glθ 2 (e i 〓 + e -i 〓) − R 1 e - i 〓 ×W 1 /gθ 2 (le i 〓−R 1 e -i 〓)=lθ 2 /g (W 0 l−W 1 R 1 )×e -i 〓×e i 〓 However, by equation (11) Since W 0 l=W 1 R 1 , M O2 = 0 (13) Similarly, the moment M O1 around the center of revolution O 1
is M O1 = R O1A × I = (le i 〓−R 1 e -i 〓) × W 1 /gθ 2 (le i 〓−R 1 e -i 〓)=0 (14) Therefore, equation (13) ), (14) more central O 1 and
It can be seen that the moments of the conventional forces around O 2 are balanced.

最後に、各重量のZ軸方向に分散した場合のつ
りあいについて述べる。まず、自転運動部のつり
あい条件を求めると、第3図において、 W4:左側の自転用つりあい鍾り W5:右側の自転用つりあい鍾り Wrpt:全自転重量 O2:Wrptの重心位置 YY:シリンダの中心線 X1X1:連接棒大端部の中心線 XX:自転中心線 R4、R5、l、l1、Lを図示のようにとるとW0
の重心はO3にあると考えられるので、自転つり
あい条件として次式を得る。
Finally, the balance when each weight is distributed in the Z-axis direction will be described. First, finding the balance conditions for the rotating parts, in Fig. 3, W 4 : Left-hand rotational balance wheel W 5 : Right-hand rotational balance wheel W rpt : Total rotational weight O 2 : Center of gravity of W rpt Position YY : Cylinder center line X 1
Since the center of gravity of is considered to be at O 3 , we obtain the following equation as the rotational balance condition.

L1W4R4=l1W0l (15) また、W4、W5、R4、R5で式(11)を書き換えると W0l=W1R1=W4R4+W5R5 (16) なお、全自転重量Wrptは Wrpt=W0+W1+W3=W0+W3+W4+W5 (17) さらに、公転運動部のつりあい条件を求める
と、 第4図において W6:左側の公転用つりあい鍾り W7:右側の公転用つりあい鍾り O2:Wrptの重心位置 YY:シリンダの中心線 XX:自転中心線 ZZ:公転中心線 R6、R7、l2、L2を図示のようにとると、 Wrptの重心はO2であると考えられるので、公
転のつりあい条件として次式を得る。
L 1 W 4 R 4 = l 1 W 0 l (15) Also, if you rewrite equation (11) with W 4 , W 5 , R 4 , and R 5 , W 0 l = W 1 R 1 = W 4 R 4 +W 5 R 5 (16) The total rotational weight W rpt is W rpt = W 0 + W 1 + W 3 = W 0 + W 3 + W 4 + W 5 (17) Furthermore, if we find the balance condition of the revolving motion part, we get Fig. 4 At W 6 : Left-hand revolution counterbalance W 7 : Right-hand revolution counterbalance O 2 : W rpt center of gravity position YY: Cylinder center line XX: Rotation center line ZZ: Revolution center line R 6 , R 7 , l 2 , and L 2 as shown, the center of gravity of W rpt is considered to be O 2 , so the following equation is obtained as the balance condition for revolution.

L2W6R6=l2Wrptl (18) また、W6、W7、R6、R7で式(12)を書き換えると Wrptl=W2R2=W6R6+W7R7 (19) 以上の理論解析において、定角速度の円運動の
組合わせによる直線往復機構とその機構の完全つ
りあいの根本原理が示されたので、この機構を用
いた4サイクル単気筒無振動往復エンジンの具体
的例について説明する。
L 2 W 6 R 6 = l 2 W rpt l (18) Also, if you rewrite equation (12) with W 6 , W 7 , R 6 , and R 7 , W rpt l = W 2 R 2 = W 6 R 6 +W 7 R 7 (19) In the above theoretical analysis, the fundamental principle of a linear reciprocating mechanism based on a combination of circular motions at constant angular velocity and the perfect balance of that mechanism was demonstrated, so a 4-cycle single-cylinder vibration-free model using this mechanism was demonstrated. A specific example of a reciprocating engine will be explained.

第5図および第6図は、4サイクル単気筒無振
動往復エンジンの一実施例の図面を示す。シリン
ダ1の中を直線往復運動するヒストン2と一体の
連接棒2′の大端部に遊星歯車3と一体の偏心カ
ラ4がすべりながら回るように平軸受10を通し
て入つている。偏心カラ4はクランクピン5に平
軸受11を通して支えられている。クランク軸6
は、シリンダ1に固着されているクランクケース
7にしつかり取付けられているボールベアリング
9と9′によつて回るように支持されている。遊
星歯車3は、クランクケース7にボルト13でし
つかり固定されかつ遊星歯車3の歯数の2倍の歯
数をもつた内歯車12とかみあつている。内歯車
12のピツチ円の中心はクランク軸6の軸心O1
と一致し、そして、遊星歯車3の軸心はクランク
ピン5の軸心O2と一致している。また、偏心カ
ラ4の中心O2とクランクピン5の軸心O2との距
離およびクランク軸6の軸心O1とクランクピン
5の軸心O2の距離はそれぞれ遊星歯車3のピツ
チ円半径lに等しい。
5 and 6 show drawings of an embodiment of a four-stroke, single-cylinder, vibration-free reciprocating engine. An eccentric collar 4 integrated with a planetary gear 3 is inserted through a plain bearing 10 into the large end of a connecting rod 2' integrated with a histone 2 that reciprocates linearly in a cylinder 1 so as to rotate while sliding. The eccentric collar 4 is supported by a crank pin 5 through a plain bearing 11. crankshaft 6
is rotatably supported by ball bearings 9 and 9' which are fixedly attached to a crankcase 7 fixed to the cylinder 1. The planetary gear 3 is firmly fixed to the crankcase 7 with bolts 13 and meshes with an internal gear 12 having twice the number of teeth as the planetary gear 3. The center of the pitch circle of the internal gear 12 is the axis O 1 of the crankshaft 6
The axial center of the planetary gear 3 coincides with the axial center O2 of the crank pin 5. In addition, the distance between the center O 2 of the eccentric collar 4 and the axis O 2 of the crank pin 5 and the distance between the axis O 1 of the crankshaft 6 and the axis O 2 of the crank pin 5 are the pitch circle radius of the planetary gear 3, respectively. Equal to l.

次に、このエンジン機構を完全につりあわすた
めには、連接棒2′の偏心カラ4にクランク軸6
の軸心O2に関してそれぞれクランクピン5の正
反対側に自転つりあい鍾りW4,W5を取付け、そ
してクランク軸6のクランク腕8と8′にクラン
ク軸6の軸心O1に関してそれぞれクランクピン
5の正反対側に公転つりあい鍾りW6とW7を取付
け、完全に力のつりあいをとつている。なお、公
転つりあい鍾りW6とW7には、比重の大きい、タ
ングステン材を充填してできるだけクランク腕8
と8′の外径と幅を小さくしている。その他、ク
ランク軸6にはクランク歯車14が固定されてお
り、この歯車の2倍の歯数をもつたタイミング歯
車15とかみあつている。このタイミング歯車1
5にはスプロケツト車16が固定されており、こ
れとかみあうローラ・チエイン17によりスプロ
ケツト車18の付いたカム軸19を回す。一方、
タイミング歯車15は、第9図に示すように歯車
32とかみあい、歯車32はオイルポンプ34の
駆動軸と一体の歯車33とかみあつており、これ
によりトロコイドオイルポンプ34を回して、エ
ンジン機構内の各軸受および遊星歯車機構に給油
を行う構造となつている。
Next, in order to perfectly balance this engine mechanism, it is necessary to attach the crankshaft 6 to the eccentric collar 4 of the connecting rod 2'.
Rotating counterbalance wheels W 4 and W 5 are installed on opposite sides of the crank pin 5 , respectively, with respect to the axis O 2 of the crankshaft 6, and crank pins W 4 and W 5 are attached to the crank arms 8 and 8' of the crankshaft 6, respectively, with respect to the axis O 1 of the crankshaft 6. Rotating balance wheels W 6 and W 7 are installed on the opposite side of 5 to perfectly balance the forces. In addition, the revolution balance wheels W 6 and W 7 are filled with tungsten material, which has a high specific gravity, so that the crank arm 8
The outer diameter and width of 8' and 8' are made smaller. In addition, a crank gear 14 is fixed to the crankshaft 6, and meshes with a timing gear 15 having twice the number of teeth of this gear. This timing gear 1
A sprocket wheel 16 is fixed to the sprocket wheel 5, and a camshaft 19 on which a sprocket wheel 18 is attached is rotated by a roller chain 17 that meshes with the sprocket wheel 16. on the other hand,
As shown in FIG. 9, the timing gear 15 meshes with a gear 32, and the gear 32 meshes with a gear 33 that is integrated with the drive shaft of the oil pump 34, thereby turning the trochoid oil pump 34 and pumping the inside of the engine mechanism. The structure is such that oil is supplied to each bearing and planetary gear mechanism.

また、第7図と第8図のこのエンジンの動弁機
構について説明する。
Further, the valve mechanism of this engine shown in FIGS. 7 and 8 will be explained.

カム軸19はカム軸と一体のカム20が付いて
おり、カム20はロツカアーム軸21,21′に
支えられているバルブロツカアーム22,22′
に接している。バルブロツカアーム22,22′
の他端にはクリアランスアジヤステイングスクリ
ユ23,23′がクリアランスアジヤステイング
ナツト24,24′により取付けられている。ク
リアランスアジヤステイングスクリユ23,2
3′の先端はバルブスプリングシート26,2
6′中を摺動するコツタ25,25′の一端と接
し、コツタの他端はバルブ27,27′と接して
いる。バルブ27,27′はバルブステムガイド
28,28を摺動してバルブスプリング29,2
9′とバルブロツカアム22,22′の作動により
バルブ穴30,30′の開閉を行つている。31
は点火プラグである。
The camshaft 19 has a cam 20 integrated with the camshaft, and the cam 20 is attached to valve rocker arms 22, 22' supported by rocker arm shafts 21, 21'.
is in contact with Barbrock arm 22, 22'
Clearance adjusting screws 23, 23' are attached to the other end by clearance adjusting nuts 24, 24'. Clearance adjustment screw 23, 2
The tip of 3' is the valve spring seat 26, 2
6', and the other end of the socket contacts 27, 27'. The valves 27, 27' slide on the valve stem guides 28, 28 and are connected to the valve springs 29, 2.
The valve holes 30, 30' are opened and closed by the operation of the valve block arms 9' and the valve block arms 22, 22'. 31
is a spark plug.

第5図、第6図、第7図、および第8図に示さ
れている4サイクル単気筒無振動往復エンジンの
作動は次の通りである。
The operation of the four-stroke single-cylinder vibrationless reciprocating engine shown in FIGS. 5, 6, 7, and 8 is as follows.

連接棒2′と一体のピストン2が上昇するにつ
れて、バルブ穴30が開かれ混合気を排出すると
バルブ穴30を閉じて、バルブ30′が開かれて
燃焼室に供給した燃料の混合気は圧縮される。混
合気の爆発によつてピストン2は下向きに押され
る。そして、燃焼室で作られたエネルギーがピス
トン2と一体の連接棒2′の直線往復運動によつ
て偏心カラ4の自転運動に変えられる。このピス
トン2と一体の連接棒2′の直線往復運動は次の
ような機構から無理なく生じている。
As the piston 2, which is integral with the connecting rod 2', rises, the valve hole 30 is opened and the air-fuel mixture is discharged, then the valve hole 30 is closed and the valve 30' is opened, so that the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is compressed. be done. The piston 2 is pushed downward by the explosion of the mixture. The energy produced in the combustion chamber is converted into rotational movement of the eccentric collar 4 by the linear reciprocating movement of the connecting rod 2' integrated with the piston 2. This linear reciprocating movement of the piston 2 and the integral connecting rod 2' is naturally caused by the following mechanism.

偏心カラ4の左側についているピツチ円直径2l
の遊星歯車3の中心は、クランクピン5の軸心
O2と一致しており、かつ、クランクケース7に
固定されている内歯車12は、遊星歯車3の歯数
の2倍の歯数をもつているので、ピツチ円直径4l
の内歯車12のピツチ円上の一点と一致する偏心
カラ4の中心O3すなわち、クランクピン5の軸
心O2からl離れた中心線O3の各点は、理論から
4lの直線往復運動をする。したがつて、偏心カラ
4がすべりながら回るように平軸受10を通して
入つているピストン2と一体の連接棒2′の大端
部は直線往復運動をすることになる。なお、クラ
ンク軸6は遊星歯車3の遊星キヤリヤーとして動
作して、クランク軸6の中心O1のまわりに回転
する。このピストン2と一体の連接棒2′の直線
往復運動は、前述のように偏心カラ4が定角速度
ωでお互いに逆方向に、かつ同時に自転と公転の
運動をすることにより、創成されている。また、
その自転と公転は、前述のように完全に力のつり
あいがとれている。したがつて、エンジン自体か
ら来る振動はほとんど生じない。
Pitch circle diameter 2l attached to the left side of eccentric collar 4
The center of the planetary gear 3 is the axis of the crank pin 5.
Since the internal gear 12, which corresponds to O 2 and is fixed to the crankcase 7, has twice the number of teeth as the planetary gear 3, the pitch circle diameter is 4l.
From the theory, the center O 3 of the eccentric collar 4 that coincides with a point on the pitch circle of the internal gear 12, that is, each point on the center line O 3 that is l apart from the axis O 2 of the crank pin 5, is
Performs a linear reciprocating motion of 4L. Therefore, so that the eccentric collar 4 rotates while sliding, the large end of the connecting rod 2' integral with the piston 2, which is inserted through the plain bearing 10, makes a linear reciprocating motion. Note that the crankshaft 6 operates as a planetary carrier for the planetary gear 3 and rotates around the center O1 of the crankshaft 6. This linear reciprocating motion of the connecting rod 2' integrated with the piston 2 is created by the eccentric collar 4 rotating and revolving simultaneously in opposite directions at a constant angular velocity ω, as described above. . Also,
As mentioned above, the forces in its rotation and revolution are perfectly balanced. Therefore, almost no vibrations come from the engine itself.

以上の詳作なる説明から明らかなようにこの発
明は第10図に示す如くピストンと一体の連接棒
の大端部に挿入された一個のスリーブ状の偏心カ
ラを定角速度でクランクに対して逆方向に、かつ
同時に自転と公転とをするようにクランクピンの
ところに挿入した以外は、従来のピストンクラン
ク機構と全く同一の非常に簡単な機構構造を採用
することにより、小型、軽重量化した無振動エン
ジンで、従来のエンジンの重合の約10%重量増で
できる極めて構造簡単な4サイクル単気筒無振動
往復エンジンを提供出来る工業上大なる効果があ
る。
As is clear from the above detailed description, the present invention is based on a sleeve-shaped eccentric collar inserted into the large end of a connecting rod integral with a piston, as shown in FIG. By adopting a very simple mechanism structure that is exactly the same as a conventional piston crank mechanism, except for inserting it into the crank pin so that it rotates and revolves simultaneously in the same direction, it is compact, lightweight, and lightweight. This vibration engine has a great industrial effect as it can provide a four-stroke, single-cylinder, vibration-free reciprocating engine with an extremely simple structure that is approximately 10% heavier than a conventional engine.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の一実施例を示したもので、第1
図は同時に同一の定角速度で自転と公転運動を互
いに反対方向に行う遊星歯車の線図的説明図、第
2図はつりあい鍾りの位置と点O1,O2,O3のベ
クトル線図で、各運動部分の重量をX−Y平面図
に投影した図、第3図は第2図の自転運動をZ軸
に直角方向に投影した図、第4図は第2図の公転
運動をZ軸に直角方向に投影した図、第5図は本
発明の4サイクル単気筒無振動往復エンジンの全
体の見取説明図、第6図は本発明の4サイクル単
気筒無振動往復エンジンの縦断面図第7図は本発
明のエンジンの動弁機構部の縦断面図、第8図は
本発明のエンジンのシリンダヘツド部の縦断面
図、第9図は本発明の給油ポンプ部の駆動装置部
の縦断面図、第10図は第6図のクランク部の斜
視図である。
The drawings show one embodiment of the present invention.
The figure is a diagrammatic explanatory diagram of a planetary gear that simultaneously rotates and revolves in opposite directions at the same constant angular velocity. Figure 2 is a vector diagram of the position of the balancing plow and points O 1 , O 2 , and O 3 Figure 3 is a diagram of the weight of each moving part projected onto the X-Y plane, Figure 3 is a diagram of the rotational motion in Figure 2 projected in a direction perpendicular to the Z axis, and Figure 4 is a diagram of the orbital motion of Figure 2. A diagram projected perpendicularly to the Z-axis, FIG. 5 is an overall schematic diagram of the four-stroke single-cylinder vibration-free reciprocating engine of the present invention, and FIG. 6 is a longitudinal cross-section of the four-cycle single-cylinder vibration-free reciprocating engine of the present invention. 7 is a vertical cross-sectional view of the valve mechanism of the engine of the present invention, FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of the cylinder head of the engine of the present invention, and FIG. 9 is a drive device for the fuel pump unit of the present invention. FIG. 10 is a perspective view of the crank portion shown in FIG. 6.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 クランクケース7、シリンダ1、このシリン
ダ1内を滑動するピストン2、このピストン2と
一体の連接棒2′、クランクピン5とクランク腕
8,8′とを有すると共に前記ピストン2および
連接棒2′がシリンダ1内を往復滑動することに
よつて回転されるクランク6を備えた4サイクル
単気筒往復エンジンにおいて; 前記クランクピン5の軸心O2がクランク6の
軸心O1からl量だけ偏心するようにクランクピ
ン5の配設位置を設定すると共に、このクランク
ピン5には前記連接棒2′を支承せる偏心カラ4
とピツチ円の直径が2l量の遊星歯車3を固定せし
める一方、この遊星歯車3はクランクケース7内
に固定的に対設したピツチ円の直径が4l量の内歯
歯車12に噛合せしめ、また、クランク6の所要
近接位置には、タイミング歯車15とスプロケツ
ト車16とを同時回転可能なる如く同軸に設ける
と共に当該クランク自体には小歯車14を前記タ
イミング歯車15に噛合するよう配設し、 前記スプロケツト車16は動弁機構のカム軸1
9を設けたスプロケツト車18とローラチエン1
7によつて連繋して、クランク6の駆動力を動弁
機構へ伝達せしめ、 他方、前記タイミング歯車15は歯車列32,
33を介してオイルポンプ34へクランク6の駆
動力を伝達できるように構成し、かくしてオイル
ポンプ34の駆動によつて潤滑油を当該エンジン
機構内の各軸受および遊星歯車機構4,12へエ
ンジン回転数に比例して適量ずつ補給できるよう
になし、更に、クランク6の軸心線O1を基点と
してクランクピン5の正反対側には、 イ クランクピン5の軸心線O2から一定距離に
して、しかも前記連接棒2′の中心軸線を挟ん
で各々対称の一定距離となる如く自転釣り合い
錘りW4,W5を前記偏心カラ4に固定して設
け、 ロ クランク6の軸心線O1から一定距離にし
て、しかも前記連接棒2′の中心軸線を挟んで
各々対称の一定距離となる如く公転釣り合い錘
りW6,W7を前記クランク腕8,8′に固定し
て設け、 かつ、前記自転釣り合い錘りW4,W5の重量関
係については、次の一般式: W0l=W4R4+W5R5 の静的均衡条件を満足するようにW4およびW5
重量値を定め(たゞし、W0………当該往復体の
重量値、l………クランクピン5の偏心量、R4
………自転中心線からのW4の距離、R5………自
転中心線からのW5の距離)、また、前記公転釣り
合い錘りW6,W7の重量関係については、次の一
般式: Wrot l=W6R6+W7R7 の動的均衡条件を満足するようにW6およびW7
重量値を定め(たゞし、Wrot l………当該回転
体の全自転重量、l………クランクピン5の偏心
量、R6………公転中心線からのW6の距離、R7
……公転中心線からのW7の距離)、 かくして、ピストン2の動作時に往復重量およ
び回転重量から生起する不釣り合い力を完全に均
衡させ、連接棒2′およびクランク等の振動を防
止したことを特徴とする4サイクル単気筒無振動
往復エンジン。
[Scope of Claims] 1 Comprising a crankcase 7, a cylinder 1, a piston 2 that slides within the cylinder 1, a connecting rod 2' integral with the piston 2, a crank pin 5, and crank arms 8, 8'. In a four-stroke single-cylinder reciprocating engine equipped with a crank 6 rotated by the piston 2 and connecting rod 2' sliding back and forth within the cylinder 1; the axis O2 of the crank pin 5 is the axis center of the crank 6. The position of the crank pin 5 is set so that it is eccentric by an amount l from O 1 , and the crank pin 5 is provided with an eccentric collar 4 that supports the connecting rod 2'.
A planetary gear 3 whose pitch circle has a diameter of 2 liters is fixed, while this planetary gear 3 meshes with an internal gear 12 whose pitch circle has a diameter of 4 liters and which is fixedly disposed opposite to the crankcase 7. , a timing gear 15 and a sprocket wheel 16 are coaxially provided at a required proximity position of the crank 6 so as to be able to rotate simultaneously, and a small gear 14 is disposed on the crank itself so as to mesh with the timing gear 15; The sprocket wheel 16 is the camshaft 1 of the valve mechanism.
Sprocket wheel 18 and roller chain 1 provided with 9
7 to transmit the driving force of the crank 6 to the valve mechanism, while the timing gear 15 is connected to the gear train 32,
The driving force of the crank 6 is transmitted to the oil pump 34 through the oil pump 33, and the driving force of the oil pump 34 supplies lubricating oil to each bearing in the engine mechanism and the planetary gear mechanism 4, 12 to rotate the engine. In addition, on the opposite side of the crank pin 5 from the axis O 1 of the crank 6, at a constant distance from the axis O 2 of the crank pin 5. , moreover, rotational counterweights W 4 and W 5 are fixed to the eccentric collar 4 so as to be fixed at a fixed distance symmetrical to each other across the central axis of the connecting rod 2', and (b) the axis O 1 of the crank 6. revolving counterweights W 6 and W 7 are fixedly provided to the crank arms 8 and 8' at a constant distance from the center axis of the connecting rod 2', and are symmetrical at a constant distance from each other across the central axis of the connecting rod 2', and , the weight relationship between the rotational counterweights W 4 and W 5 is determined by the following general formula: W 4 and W 5 so as to satisfy the static equilibrium condition of W 0 l = W 4 R 4 + W 5 R 5 . Determine the weight value (W 0 ...... Weight value of the relevant reciprocating body, l ...... Eccentricity of crank pin 5, R 4
.......distance of W 4 from the rotation center line, R 5 .......distance of W 5 from the rotation center line), and the weight relationship of the above-mentioned revolving counterweights W 6 and W 7 , as shown below. Formula: The weight values of W 6 and W 7 are determined so as to satisfy the dynamic equilibrium condition of Wrot l = W 6 R 6 + W 7 R 7 (and Wrot l is the total rotational weight of the rotating body) , l... Eccentricity of crank pin 5, R 6 ... Distance of W 6 from the center of revolution, R 7 ...
...distance W 7 from the center line of revolution), thus completely balancing the unbalanced forces generated from the reciprocating weight and rotational weight during the operation of the piston 2, and preventing vibrations of the connecting rod 2', crank, etc. A 4-stroke, single-cylinder, vibration-free reciprocating engine.
JP2135778A 1978-02-24 1978-02-24 44cycle*single cylinder vibrationnfree reciprocating engine Granted JPS54113775A (en)

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JPS5039203A (en) * 1973-08-10 1975-04-11

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