JPS627370B2 - - Google Patents
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- JPS627370B2 JPS627370B2 JP11083480A JP11083480A JPS627370B2 JP S627370 B2 JPS627370 B2 JP S627370B2 JP 11083480 A JP11083480 A JP 11083480A JP 11083480 A JP11083480 A JP 11083480A JP S627370 B2 JPS627370 B2 JP S627370B2
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- JP
- Japan
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- piston
- cylinder
- pressure
- axis
- total pressure
- Prior art date
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Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、シリンダ内におけるピストンの往復
運動をクランク軸の回転運動に変換して動力を得
るようにした往復動型内燃機関に関するものであ
る。
運動をクランク軸の回転運動に変換して動力を得
るようにした往復動型内燃機関に関するものであ
る。
従来、この種の内燃機関は、第１図に示すよう
にシリンダ１の軸線２上にクランク軸３とピスト
ン４におけるピストンピン５とを配設する一方、
前記ピストンピン５とクランク軸３におけるクラ
ンクアーム６先端のクランクピン７とを連接棒８
にて連結することにより、ピストン４の往復運動
をクランク軸３の回転運動に変換していることは
周知の通りであり、また、往復動型内燃機関にお
いてシリンダ１内の圧力ｐとクランク軸の回転角
θとの関係は一般に第３図Ａに示すようになり、
シリンダ内の最高高圧力Poはクランク角が上死
点TDCからクランク軸の回転方向に10〜20゜の
クランク角θｏにおいて発生することが知られて
いる。
にシリンダ１の軸線２上にクランク軸３とピスト
ン４におけるピストンピン５とを配設する一方、
前記ピストンピン５とクランク軸３におけるクラ
ンクアーム６先端のクランクピン７とを連接棒８
にて連結することにより、ピストン４の往復運動
をクランク軸３の回転運動に変換していることは
周知の通りであり、また、往復動型内燃機関にお
いてシリンダ１内の圧力ｐとクランク軸の回転角
θとの関係は一般に第３図Ａに示すようになり、
シリンダ内の最高高圧力Poはクランク角が上死
点TDCからクランク軸の回転方向に10〜20゜の
クランク角θｏにおいて発生することが知られて
いる。
そして、前記機関においては、上死点以外のク
ランク角では連接棒８がシリンダ１の軸線２に対
して傾斜することになり、この状態ではシリンダ
内の圧力とシリンダ横断面積との積である全圧力
Ｐが、ピストンに対してシリンダの軸線２と同方
向に作用し、この全圧力Ｐはピストンピン５箇所
において、連接棒８に対する軸方向の力Frと、
シリンダの軸線２に対して直角方向の力ＦTとに
分解して支受されるので、ピストン４はシリンダ
の軸線２に対して直角方向の力ＦTつまり側圧力
によつてシリンダの内壁面に押圧される。
ランク角では連接棒８がシリンダ１の軸線２に対
して傾斜することになり、この状態ではシリンダ
内の圧力とシリンダ横断面積との積である全圧力
Ｐが、ピストンに対してシリンダの軸線２と同方
向に作用し、この全圧力Ｐはピストンピン５箇所
において、連接棒８に対する軸方向の力Frと、
シリンダの軸線２に対して直角方向の力ＦTとに
分解して支受されるので、ピストン４はシリンダ
の軸線２に対して直角方向の力ＦTつまり側圧力
によつてシリンダの内壁面に押圧される。
すなわち、連接棒８の長さをｌ、クランクアー
ム６の半径をｒ、上死点TDCからのクランク角
をθ、連接棒８とシリンダの軸線２との角をと
すれば、前記側圧力ＦTは、 となり、ピストンはこの側圧力ＦTによつてシリ
ンダの内壁面に押圧されて摺動摩擦抵抗が増大す
るから、機関の機械的損失が大きいばかりか、側
圧力を受ける摺動面に油切れを生じ易くて摩耗が
大きく、且つシリンダ内壁面への打撃によつて可
成りの騒音を発するのであつた。
ム６の半径をｒ、上死点TDCからのクランク角
をθ、連接棒８とシリンダの軸線２との角をと
すれば、前記側圧力ＦTは、 となり、ピストンはこの側圧力ＦTによつてシリ
ンダの内壁面に押圧されて摺動摩擦抵抗が増大す
るから、機関の機械的損失が大きいばかりか、側
圧力を受ける摺動面に油切れを生じ易くて摩耗が
大きく、且つシリンダ内壁面への打撃によつて可
成りの騒音を発するのであつた。
そこで最近では、クランク軸をシリンダの軸線
に対して横方向にずらせることにより、シリンダ
内の圧力が最高となるときのクランク角におい
て、連接棒の軸線を、シリンダの軸線と略一致さ
せて、ピストンの側圧力を低減することが提案さ
れている（特開昭54―160907号公報）、ところが
この方法は、クランク軸がシリンダの軸線とずれ
ているため、シリンダブロツクの形状を変更しな
ければならず、現在の機関の改良には対応できな
くなると共に、特に機関の気筒数が少なければ少
ないほど機関の往復及び回転部分の運動に伴う不
釣合いが大きくて、その不釣合を消去するための
バランス機構を大きくしなければならないので、
機関の全体が従来のものより大型で且つ重くなる
のである。
に対して横方向にずらせることにより、シリンダ
内の圧力が最高となるときのクランク角におい
て、連接棒の軸線を、シリンダの軸線と略一致さ
せて、ピストンの側圧力を低減することが提案さ
れている（特開昭54―160907号公報）、ところが
この方法は、クランク軸がシリンダの軸線とずれ
ているため、シリンダブロツクの形状を変更しな
ければならず、現在の機関の改良には対応できな
くなると共に、特に機関の気筒数が少なければ少
ないほど機関の往復及び回転部分の運動に伴う不
釣合いが大きくて、その不釣合を消去するための
バランス機構を大きくしなければならないので、
機関の全体が従来のものより大型で且つ重くなる
のである。
本発明は、シリンダの軸線上に配置したクラン
ク軸の位置を変更することなくピストンに対する
側圧力を低減するものであり、その要旨とする所
は、シリンダ内の圧力が作用するピストンの頂面
を傾斜面に形成するなどして、ピストンに対する
全圧力の方向が、当該全圧力の圧力中心とシリン
ダ内の圧力が略最高となるクランク角のときにお
けるクランクピンとを結ぶ直線に対して一直線状
又は略一直線状に一致するように、シリンダの軸
線に対して傾斜させると共に、ピストンピンを前
記全圧力の延長線上又はこれに近接する部位に位
置してシリンダの軸線に対して偏芯することによ
り、ピストンに対する側圧力を低減したものであ
る。
ク軸の位置を変更することなくピストンに対する
側圧力を低減するものであり、その要旨とする所
は、シリンダ内の圧力が作用するピストンの頂面
を傾斜面に形成するなどして、ピストンに対する
全圧力の方向が、当該全圧力の圧力中心とシリン
ダ内の圧力が略最高となるクランク角のときにお
けるクランクピンとを結ぶ直線に対して一直線状
又は略一直線状に一致するように、シリンダの軸
線に対して傾斜させると共に、ピストンピンを前
記全圧力の延長線上又はこれに近接する部位に位
置してシリンダの軸線に対して偏芯することによ
り、ピストンに対する側圧力を低減したものであ
る。
以下、実施例の図面（第２図）について説明す
るに、図はシリンダ１、シリンダ１内を摺動する
ピストン４、前記シリンダ１の軸線２上に配設し
たクランク軸３及びクランク軸３におけるクラン
クアーム６先端のクランクピン７と前記ピストン
４におけるピストンピン５とを連結する連接棒８
を有する内燃機関を示し、この内燃機関における
ピストン４の頂面９を、前記シリンダ１の軸線２
と直角な線１０に対して適宜角度αだけ傾斜する
において、その傾斜状頂面９を、シリンダ内の圧
力が最高となるクランク角θｏのときにおいて
（第２図Ａ）そのクランクアーム６の先端のクラ
ンクピン７と、ピストン頂面９における圧力中心
１１とを結ぶ直線１２と直角又は略直角な平面と
することにより、前記圧力中心１１に対する全圧
力Ｐαの方向を、前記直線１２と一直線状又は略
一直線状に一致させる一方、前記連接棒８とピス
トン４との枢着点であるピストンピン５を、前記
直線１２上又はこれに近接する部位に配設するこ
とによつて、ピストンピン５をシリンダの軸線２
から適宜寸法ｄだけ偏芯して成るものである。
るに、図はシリンダ１、シリンダ１内を摺動する
ピストン４、前記シリンダ１の軸線２上に配設し
たクランク軸３及びクランク軸３におけるクラン
クアーム６先端のクランクピン７と前記ピストン
４におけるピストンピン５とを連結する連接棒８
を有する内燃機関を示し、この内燃機関における
ピストン４の頂面９を、前記シリンダ１の軸線２
と直角な線１０に対して適宜角度αだけ傾斜する
において、その傾斜状頂面９を、シリンダ内の圧
力が最高となるクランク角θｏのときにおいて
（第２図Ａ）そのクランクアーム６の先端のクラ
ンクピン７と、ピストン頂面９における圧力中心
１１とを結ぶ直線１２と直角又は略直角な平面と
することにより、前記圧力中心１１に対する全圧
力Ｐαの方向を、前記直線１２と一直線状又は略
一直線状に一致させる一方、前記連接棒８とピス
トン４との枢着点であるピストンピン５を、前記
直線１２上又はこれに近接する部位に配設するこ
とによつて、ピストンピン５をシリンダの軸線２
から適宜寸法ｄだけ偏芯して成るものである。
このようにすれば、シリンダ内の圧力が最高と
なるクランク角θｏにおいて、ピストン４の圧力
中心１１に対する全圧力Ｐαの方向は、第２図Ａ
に示すようにピストンピン５とクランクピン７と
をつなぐ連接棒８の長手軸線と一直線状又は略一
直線状に一致するので、全圧力Ｐαは横方向の分
力を生ずることなく連接棒８に対してその軸方向
に作用することになつて、ピストン４に対する側
圧力は発生しないのである。
なるクランク角θｏにおいて、ピストン４の圧力
中心１１に対する全圧力Ｐαの方向は、第２図Ａ
に示すようにピストンピン５とクランクピン７と
をつなぐ連接棒８の長手軸線と一直線状又は略一
直線状に一致するので、全圧力Ｐαは横方向の分
力を生ずることなく連接棒８に対してその軸方向
に作用することになつて、ピストン４に対する側
圧力は発生しないのである。
しかし、クランク角θが、前記のようにシリン
ダ内の圧力が最高となるクランク角θｏ以外の領
域では、第２図Ｂ，Ｃに示すように連接棒８の軸
線と全圧力Ｐαの方向とが一直線状に一致せず折
曲するので、ピストン４に対して側圧力ＦαTが
発生することになるが、この側圧力の値は、第１
図に示す従来のものより可成り小さい。
ダ内の圧力が最高となるクランク角θｏ以外の領
域では、第２図Ｂ，Ｃに示すように連接棒８の軸
線と全圧力Ｐαの方向とが一直線状に一致せず折
曲するので、ピストン４に対して側圧力ＦαTが
発生することになるが、この側圧力の値は、第１
図に示す従来のものより可成り小さい。
すなわち、上死点TDCからのクランク角を
θ、連接棒８とシリンダ軸線２との角をα、全
圧力Ｐαの方向とシリンダ軸線２との角をαとす
れば、ピストン４に対する側圧力ＦαTは、 ＦαT＝Ｐα・cosα・tanα −Ｐα・sinα であり、ここにＰα＝Ｐ／cosαであるから、こ
れを上式に代入すると、ＦαT＝Ｐ・tanα−
Ｐ・tanαとなる。ここでtanαを、連接棒の長
さｌ、クランクアームの半径ｒ、クランク角θ及
びピストンピンの偏芯寸法ｄで表わすと が得られる。そしてこの式及び前記従来のと
に同じ寸法値を代入し、第３図Ａの圧力線に基い
てＦαTとＦTとを求めて、これを図に表わすと第
３図Ｂに示すようになり、従来のものにおけるピ
ストンの側圧力は点線曲線１３であるのに対し、
本発明におけるピストンの側圧力は実線曲線１４
のようになつて、ピストンの側圧力を可成り低減
できるのである。
θ、連接棒８とシリンダ軸線２との角をα、全
圧力Ｐαの方向とシリンダ軸線２との角をαとす
れば、ピストン４に対する側圧力ＦαTは、 ＦαT＝Ｐα・cosα・tanα −Ｐα・sinα であり、ここにＰα＝Ｐ／cosαであるから、こ
れを上式に代入すると、ＦαT＝Ｐ・tanα−
Ｐ・tanαとなる。ここでtanαを、連接棒の長
さｌ、クランクアームの半径ｒ、クランク角θ及
びピストンピンの偏芯寸法ｄで表わすと が得られる。そしてこの式及び前記従来のと
に同じ寸法値を代入し、第３図Ａの圧力線に基い
てＦαTとＦTとを求めて、これを図に表わすと第
３図Ｂに示すようになり、従来のものにおけるピ
ストンの側圧力は点線曲線１３であるのに対し、
本発明におけるピストンの側圧力は実線曲線１４
のようになつて、ピストンの側圧力を可成り低減
できるのである。
なお、上記実施例は、ピストン４の頂面９を傾
斜面に形成することにより全圧力Ｐαの方向をシ
リンダ軸線２に対して傾斜させる場合であつた
が、全圧力の方向を傾斜させる手段はこれに限ら
ず、第４図に示すようにピストン４ａにおける頂
面９ａの一部を傾斜面９a′に形成するか、或いは
第５図に示すようにピストン４ｂの頂面を階段状
に形成することによつて、全圧力Ｐαの方向を傾
斜するようにしても良く、また、全圧力がピスト
ンに対して作用する面には、ピストンリングまで
のピストントツプランド部全円周も含まれシリン
ダ内壁面に対するシール用のピストンリングの全
円周を含む横断面及びピストンリングまでのピス
トントツプランド部全円周も含まれ影響を及ぼす
ので、第６図に示すようにピストン９ｃにおける
最上段又は全部のピストンリング１５を適宜角度
αの傾斜状に嵌めたり、或いは第７図及び第８図
に示すようにピストン９ｄの周溝に嵌まるピスト
ンリング１６の外周シール面を階段状に形成する
ことによつて、ピストンに対する全圧力の方向を
シリンダ軸線に傾斜するようにしても良く、これ
らピストンリングによる手段と前記ピストン頂面
による手段とを組み合せるとより効果的である。
斜面に形成することにより全圧力Ｐαの方向をシ
リンダ軸線２に対して傾斜させる場合であつた
が、全圧力の方向を傾斜させる手段はこれに限ら
ず、第４図に示すようにピストン４ａにおける頂
面９ａの一部を傾斜面９a′に形成するか、或いは
第５図に示すようにピストン４ｂの頂面を階段状
に形成することによつて、全圧力Ｐαの方向を傾
斜するようにしても良く、また、全圧力がピスト
ンに対して作用する面には、ピストンリングまで
のピストントツプランド部全円周も含まれシリン
ダ内壁面に対するシール用のピストンリングの全
円周を含む横断面及びピストンリングまでのピス
トントツプランド部全円周も含まれ影響を及ぼす
ので、第６図に示すようにピストン９ｃにおける
最上段又は全部のピストンリング１５を適宜角度
αの傾斜状に嵌めたり、或いは第７図及び第８図
に示すようにピストン９ｄの周溝に嵌まるピスト
ンリング１６の外周シール面を階段状に形成する
ことによつて、ピストンに対する全圧力の方向を
シリンダ軸線に傾斜するようにしても良く、これ
らピストンリングによる手段と前記ピストン頂面
による手段とを組み合せるとより効果的である。
以上の通り本発明は、ピストンに作用する全圧
力の方向をシリンダ軸線に対して傾斜させると共
に、ピストンピンをシリンダ軸線から若干偏芯さ
せることによつて、ピストンに対する側圧力を低
減するもので、側圧力の低減のためにシリンダ軸
線とクランク軸とを偏芯させないから、シリンダ
ブロツクの形状は従来のままで良く、しかも回転
及び往復動部分の運動に伴う不釣合も従来のまま
であるから、機関全体の大型化を防止できるので
あり、しかも、ピストンに対する側圧力を的確に
軽減できるから、機関の機械的損失及び摩耗更に
はシリンダ内壁面への衝撃音を確実に低減できる
効果を有する。
力の方向をシリンダ軸線に対して傾斜させると共
に、ピストンピンをシリンダ軸線から若干偏芯さ
せることによつて、ピストンに対する側圧力を低
減するもので、側圧力の低減のためにシリンダ軸
線とクランク軸とを偏芯させないから、シリンダ
ブロツクの形状は従来のままで良く、しかも回転
及び往復動部分の運動に伴う不釣合も従来のまま
であるから、機関全体の大型化を防止できるので
あり、しかも、ピストンに対する側圧力を的確に
軽減できるから、機関の機械的損失及び摩耗更に
はシリンダ内壁面への衝撃音を確実に低減できる
効果を有する。
第１図は従来の往復動型内燃機関の機構図、第
２図は本発明の実施例内燃機関の機構図で、第２
図Ａはシリンダ内圧力が最高となるクランク角の
ときにおける状態を、第２図Ｂはクランク角が前
記第２図Ａより前のときにおける状態を、第２図
Ｃはクランク角が前記第２図Ａより後のときにお
ける状態を各々示す、第３図Ａはシリンダ内の圧
力状態を示す指圧線図、第３図Ｂはピストンの側
圧力を示す線図、第４図及び第５図は本発明にお
けるピストン形状の実施例を示す図、第６図及び
第７図は本発明におけるピストンリングの実施例
を示す図、第８図は第７図のピストンリングの斜
視図である。 １……シリンダ、３……クランク軸、６……ク
ランクアーム、７……クランクピン、４……ピス
トン、５……ピストンピン、８……連接棒、２…
…シリンダ軸線、１１……圧力中心、Ｐα…全圧
力。
２図は本発明の実施例内燃機関の機構図で、第２
図Ａはシリンダ内圧力が最高となるクランク角の
ときにおける状態を、第２図Ｂはクランク角が前
記第２図Ａより前のときにおける状態を、第２図
Ｃはクランク角が前記第２図Ａより後のときにお
ける状態を各々示す、第３図Ａはシリンダ内の圧
力状態を示す指圧線図、第３図Ｂはピストンの側
圧力を示す線図、第４図及び第５図は本発明にお
けるピストン形状の実施例を示す図、第６図及び
第７図は本発明におけるピストンリングの実施例
を示す図、第８図は第７図のピストンリングの斜
視図である。 １……シリンダ、３……クランク軸、６……ク
ランクアーム、７……クランクピン、４……ピス
トン、５……ピストンピン、８……連接棒、２…
…シリンダ軸線、１１……圧力中心、Ｐα…全圧
力。
Claims (1)
- １ シリンダの軸線上にクランク軸を配設した往
復動式の内燃機関において、シリンダ内の圧力が
ピストンに対して作用する全圧力の方向を、当該
全圧力の圧力中心とシリンダ内の圧力が略最高と
なるクランク角のときにおけるクランクピンとを
結ぶ直線に対して一直線状又は略一直線状に一致
するように、シリンダの軸線に対して傾斜させる
と共に、ピストンピンを、前記全圧力の延長線上
又はこれに近接する部位に配設したことを特徴と
する往復動型内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11083480A JPS5735121A (en) | 1980-08-11 | 1980-08-11 | Reciprocating type internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11083480A JPS5735121A (en) | 1980-08-11 | 1980-08-11 | Reciprocating type internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5735121A JPS5735121A (en) | 1982-02-25 |
| JPS627370B2 true JPS627370B2 (ja) | 1987-02-17 |
Family
ID=14545839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11083480A Granted JPS5735121A (en) | 1980-08-11 | 1980-08-11 | Reciprocating type internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5735121A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6019734U (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-09 | いすゞ自動車株式会社 | 多気筒内燃機関 |
| EP2286077A4 (en) * | 2008-04-16 | 2011-10-26 | Exodus R & D Pty Ltd | IMPROVED INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| US10485864B2 (en) | 2015-09-21 | 2019-11-26 | Oregon Health & Science University | Characterization of influenza vaccines |
-
1980
- 1980-08-11 JP JP11083480A patent/JPS5735121A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5735121A (en) | 1982-02-25 |
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