JPS6329090B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 互いに並んで平行に配置された少くとも２組
の駆動ピストン―シリンダグループと少くとも２
個のコンプレツサ部材とを含んでおり、これらの
駆動ピストン―シリンダグループの夫々Ａ、Ｂが
２個の同軸シリンダ１，２を含んでおり、各シリ
ンダ内で２個の対向駆動ピストン３，４又は５，
６が作動しており、各グループの２個の外側駆動
ピストン３，６は、外側可動部を形成すべく少く
とも１個の連結部材２５，２６によつて互いに固
着された外側横架材２３，２４を介してコンプレ
ツサピストン１５，１６又は１７，１８に連結さ
れ、他方、各グループの２個の内側駆動ピストン
４，５は、内側可動部を形成すべく内側横架材３
３を介して互いに連結され且つ別のコンプレツサ
ピストンに連結されている型の対向自由ピストン
を持つタンデム機関に於いて、外側可動部の１部
を成すコンプレツサピストンが軸方向に関して前
記外側可動部の外側横架材２３，２４の外部に配
置されており、他方、同じ外側可動部の１部を成
す連結部材２５，２６が前記外側横架材２３，２
４の内側に存在することを特徴とするタンデム機
関。

２ 外側可動部の各外側横架材が、前記外側横架
材の両側に存在する２個の静止サポート２９，３
０又は３１，３２の間に伸びるロツド又はチユー
ブ２７，２８に摺動自在に装着されている型の機
関に於いて前記チユーブ又は前記ロツドの外端の
サポート２９又は３１が、外側可動部のコンプレ
ツサピストンを内部で作動させているシリンダ
７，８又は９，１０の取付部材として機能するこ
とを特徴とする請求の範囲１に記載の機関。

３ 外側可動部の各外側横架材が、ロツド又はチ
ユーブの１区分に固着されており、前記区分の各
個は前記外側横架材の両側に存在する２個の静止
ガイドベアリング４２，４３内を摺動することを
特徴とする請求の範囲１に記載の機関。

４ 内側可動部のコンプレツサシリンダ１１〜１
４が駆動ピストン―シリンダグループを包囲する
フレーム３６に装着されていることを特徴とする
請求の範囲１から３のいずれか一つに記載の機
関。

５ 外側可動部が機関の軸に沿つて配置された唯
１個のタイロツド４１によつて連結されている型
の機関に於いて、前記タイロツド４１が前記外側
横架材の向こう側に前記軸上に配置されたコンプ
レツサ３９を駆動するための延長部４０を含むこ
とを特徴とする請求の範囲１に記載の機関。

６ 前記延長部４０がコンプレツサの向こう側で
静止ガイドベアリング４２内に伸びていることを
特徴とする請求の範囲５に記載の機関。

７ 前記外側横架材が静止ガイドベアリング４
２，４３内を摺動する軸方向タイロツドにより誘
導されることを特徴とする請求の範囲５又は６に
記載の機関。

８ 内側可動部が、中央横架材３３の両側に
夫々、長方形の頂点に配置された駆動シリンダ２
に沿つて移動し得る４個の内側駆動ピストンと、
前記長方形の外部を通る軸を持つ内側コンプレツ
サシリンダ１１，１２，１３及び１４内を摺動す
る２個のコンプレツサピストンとを有しており、
外側可動部の夫々が、各外側横架材に固着されて
おり駆動シリンダ２内を移動し得る４個の駆動ピ
ストンと外側コンプレツサシリンダ７，１０及び
８，９内を摺動する２個のコンプレツサピストン
とを含んでおり、内側コンプレツサシリンダ１
１，１４及び１２，１３の軸が前記長方形の短い
二等分線の延長上を通つており、他方、外側コン
プレツサシリンダ７，１０及び８，９の軸が長方
形の長い二等分線の延長上を通つていることを特
徴とする請求の範囲１に記載の機関。

９ 外側横架材が外側コンプレツサシリンダ７，
１０及び８，９の軸の平面内に配置された２個の
タイロツドにより誘導されることを特徴とする請
求の範囲１に記載の機関。

１０ 外側横架材が外側コンプレツサシリンダ
７，１０及び８，９の軸と直角であることを特徴
とする請求の範囲９に記載の機関。

１１ 各外側横架材が、外側横架材に固着されて
おり且つ静止ガイドベアリング内を移動する少く
とも１個のチユーブから成るガイド手段を備えて
おり、前記ベアリングの間隔は、チユーブの直径
の少くとも４倍に等しいことを特徴とする請求の
範囲８から１０のいずれか一つに記載の機関。

明細書 本発明は、互いに並んで平行に配置された少く
とも２組の駆動ピストン―シリンダグループと少
くとも２個のコンプレツサ部材とを含んでおり、
これらの駆動ピストン―シリンダグループの夫々
が２個の同軸シリンダを含んでおり、対向する２
個の駆動ピストンが各シリンダ内で作動してお
り、各グループの２個の外側駆動ピストンは少く
とも１個の連結部材によつて互いに固着された外
側横架材を介してコンプレツサピストンに連結さ
れ、このようにして外側可動部が形成されてお
り、他方で各グループの２個の内側駆動ピストン
は内側横架材を介して互いに連結され且つ別のコ
ンプレツサピストンに連結され、このようにして
内側可動部材が形成されて成る対向自由ピストン
を持つタンデム機関に係る。

これらの機関に於いて外側可動部は、周期性力
の調和（harmonic）によつて生じる長手方向振
動と駆動ピストン―シリンダグループ内での作動
非対称により生じる曲げ振動との作用を受ける。
これらの非対称の原因は特に、燃焼速度の違い、
燃焼進角（advance）の違い、噴射器の状態の違
い等である。

これらの振動の振幅に最も好ましくない影響を
与えるパラメータの１つは、コンプレツサピスト
ンのロツドを前記の外側横断方向部材（クロスピ
ース）に連結するレバーアームの長さである。

本発明の目的は特に、これらのレバーアームの
長さを短縮し、その結果として前記振動の振幅を
小さくすることである。

このために、外側可動部の１部を成すコンプレ
ツサピストンは該可動部の横断方向部材の外側に
配置されており、他方、同じ可動部の１部を成す
駆動ピストンと１個又は複数個の連結部材とは、
前記横断方向部材の内側に存在する。

外側可動部の各横断方向部材が、２個の静止サ
ポート間に伸びており前記部材の両側に存在する
ロツド又はチユーブに摺動自在に装着されている
場合、この可動部の１部を成す圧縮ピストンのシ
リンダを前記ロツド又は前記チユーブの外側サポ
ートに固着するのが有利である。

高出力を得るために、内側横架材の両側に
夫々、長方形の頂点に配置された駆動シリンダに
沿つて移動自在な４個の内側駆動ピストンと前記
長方形の外部を通る軸を持つ内側コンプレツサシ
リンダ内を摺動する２個のコンプレツサピストン
とが備えられており、少くとも１個のタイロツド
により連結された２個の外側横架材を含む外側可
動部は夫々、４個の前記駆動シリンダ内を移動し
得る４個の外側駆動ピストンと外側コンプレツサ
シリンダ内を摺動する２個のコンプレツサピスト
ンとを担持している。

このときに生じる問題の１つは、内側可動部と
外側可動部との間の固有質量の差であり、同期手
段にかなりの力を与える質量を付加して、前記の
差を補正することが必要である。別の問題は、横
架材がコンプレツサピストンと駆動ピストンとの
間にかなりの交互的力を伝達しなければならない
ので、横架材の寸法及び質量が大きくなることが
ある。

本発明の目的は更に、この場合可動部の質量の
かなりの要素を構成する横架材の質量に特に作用
して各可動部の質量を減少し、固有の方法でこれ
らの質量を可能な限り釣合わせることである。

このために、内側コンプレツサシリンダの軸は
前記長方形の短い二等分線の延長上を通つてお
り、他方、前記長方形の外側に配置された外側コ
ンプレツサの軸は前記長方形の長い二等分線の延
長上を通る。

本発明のタンデム機関の１個の具体例とその変
形例とを添付図面に示す。図面に於いて、 ― 第１図は“フラツト”な形状を持つ機関の長
手方向断面概略図、 ― 第２図は変形例を構成する機関の横断面図、 ― 第１図の部分と同様の第３図は別の変形例の
説明図、 ― 第２図と同様の第４図は、更に別の変形例の
駆動シリンダとコンプレツサシリンダとの軸の
配置を示す基本概略図である。

第１図に示す機械は、２組の駆動ピストン―シ
リンダグループＡ，Ｂを含む。しかし乍らこの機
関はより多数の駆動ピストン―シリンダグループ
を含んでいてもよい。これらの各グループは２個
の同軸駆動シリンダ１，２を含む。これらの各シ
リンダ内で対向する２個の駆動ピストン３，４及
び５，６が作動する。これらの各シリンダは、シ
リンダの１個１に於いて極めて概略的に示された
手段によつて、ピストンにより形成される隔室と
連通している掃排気用Ｙ字管で包囲されている。

機関は更に８個のコンプレツサシリンダ７，
８，９，１０，１１，１２，１３，１４を含んで
おり、これらのシリンダの内部でコンプレツサピ
ストン１５，１６，１７，１８，１９，２０，２
１，２２が作動する。コンプレツサシリンダは、
コンプレツサピストンが複動で作動するように構
成されているのが有利である。コンプレツサシリ
ンダの両側に存在する吸引及び逆出弁は第１図に
示されないが、従来通りに配置されている。

可動手段は外側部と内側部との間に分布してい
ると考えることができる。

２組の駆動ピストン―シリンダグループＡ，Ｂ
の外側駆動ピストン３，６と外側コンプレツサシ
リンダ７，８，９，１０のコンプレツサピストン
１５，１６，１７，１８とは軸方向の外側可動部
の１部を成す。このために、これらの駆動ピスト
ン及びコンプレツサピストンロツドは、２個のロ
ツド又はタイロツド２５，２６によつて連結され
た外側横架材２３，２４に固着されている。横架
材２３，２４はロツド又はチユーブ２７，２８に
摺動自在に装着されており、これらの横断方向部
材の両側でロツド２７，２８は、機関フレームの
１部を成す静止サポート２９，３０及び３１，３
２に固着されている。変形具体例に於いて各横架
材２３，２４は、部材の片側に１個ずつ配置され
た機関のフレームに固着された２個のベアリング
内で摺動する対応するロツド又はチユーブの１部
に固着されている。

本発明によれば、外架材２３，２４の半径方向
の長さを縮小するために、外側可動部は横架材２
３，２４の外側に配置されており、他方、同じ可
動部の外側駆動ピストン３，６及び連結ロツド２
５，２６は横架材２３と２４との間、即ちこれら
の部材の内側に存在している。

この装置によつて得ることが可能な可動手段の
質量の減少は、以下に要約して説明する複数の原
因によつて生起される。先ず、力が与えられ且つ
この力が可動部の部材を構成する金属の許容疲労
力に対応していなければならないことに留意され
たい。これらの応力は所与の力に対して、横架材
２３，２４の寸法と（エンジン、コンプレツサ及
びタイロツドによつて）作用させられた種々の力
が横架材の中央に対して有しているレバーアーム
の長さとの関数として変化する。コンプレツサシ
リンダを軸の近くに配置することによつて（この
ことは、フレーム２９に必要な半径方向スペース
を残せば十分であるから可能である）、レバーア
ーム、従つて等しい力に対する応力、従つて横架
材に与えるべき断面が縮小される。更に、半径方
向の長さが小さければ小さい程、質量が小さくな
り振動に対する感度が小さくなることは明らかで
ある。更に質量の減少によつて単位時間当りのス
トローク数が増加し、従つて機関の出力（サイク
ル当りに供給されるエネルギと単位時間当りのサ
イクル数との積）が増加するのでいつそう有利で
ある。

外側可動部の一部を成すコンプレツサピストン
１５，１６，１７，１８が内部で作動するコンプ
レツサシリンダ７，８及び９，１０は夫々、機関
のフレームの部分２９，３１に固着されており、
この部分２９，３１には更に、ロツド又はチユー
ブ２７，２８の外端が固着されているのが有利で
ある。

内側可動部は、２組の駆動ピストン―シリンダ
グループＡ，Ｂの内側駆動ピストン４，５とコン
プレツサピストン１９，２０，２１，２２とを含
む。これらの駆動ピストン及びコンプレツサピス
トン全部のロツドは、内側横架材３３に固着され
ており、横架材３３には、外側可動部のタイロツ
ド２５，２６を自由に通過せしめる開口部３４，
３５が設けられている。内部でコンプレツサピス
トン１９，２０，２１，２２が作動するコンプレ
ツサシリンダ１１，１２，１３，１４はフレーム
の部３６の外側に固着されるのが有利であり、部
３６の内部に駆動ピストン―シリンダグループが
存在している。

従つて、内側可動部の横断方向部材３３の半径
方向長さは外側可動部の横断方向部材２３，２４
の半径方向長さより長い。実際、内側コンプレツ
サと軸との間の最小距離は駆動シリンダの掃排気
用Ｙ字管の大きさによつて決定される。

外側可動部の横断方向部材２３，２４の短縮及
びこれらの横断方向部材の質量の減少とから成る
本発明の前記の如き利点に加えて、本発明は別の
利点を有する。即ち、各吸引段階に於いてコンプ
レツサシリンダの吸引スリーブが十分に間隔を隔
てているので、スリーブの寸法を十分に調整し、
スリーブを単純化し、更にスリーブの着脱を容易
に行なうことが可能である。コンプレツサシリン
ダの弁保持プレートに対してこのように着脱が容
易であることは特に重要である。更に、駆動シリ
ンダの噴射器にも容易に近付くことができるので
取外しが容易である。更に、外側コンプレツサ
７，８によつて圧縮された空気は、極めて好い条
件に於いて別々に冷却され得る。最後に、駆動ピ
ストン―シリンダグループを包囲しており内側可
動部のコンプレツサシリンダのみを装着したフレ
ームの外部は噴射制御装置を配置するためのスペ
ースを供給するので、噴射制御装置を噴射器に近
接させることができる。

第２図の変形例に於いて第１図の手段に対応す
る手段は同じ参照番号で示されており、４組の駆
動ピストン―シリンダグループを含む。この図に
於いてエンジンの掃排気用のＹ字管３７の半径方
向寸法が示されている。フレーム３６に支持され
た内側コンプレツサ１４は第２図に示したより以
上に軸に近付くことはできない。これは特に、駆
動シリンダ２を包囲する掃排気用Ｙ字管が存在し
ているからである。

第３図の変形例に於いてもやはり、第１図の手
段に対応する手段は同じ参照番号を有する。第３
図の変形例と第１図の具体例との違いは、外側部
が２個のコンプレツサピストン３８のみを含むこ
とである。ピストン３８の１個だけが図示されて
いる。機関の軸上に配置されたこれらの各ピスト
ン３８は、コンプレツサシリンダ３９内を移動す
る。第３図の具体例に於いてピストン３８は、第
１図のタイロツド２５，２６に代わる軸方向タイ
ロツドの延長上に配置された横架材２３と一体的
なロツド４０に担持されている。ロツド４０は、
横架材２３を固着したタイロツドの延長部から成
る。

第３図に示す具体例に於いて、ロツド４０はピ
ストン３８より長く伸びており、従つて、各シリ
ンダ３９の両側に配置されたガイドベアリング４
２によつて支持され得る。軸方向タイロツド自体
は横架材に近接して配置された２個のベアリング
４３によつて誘導される。第３図はベアリング４
３を１つだけ示す。横架材２３は、横架材３３を
担持しガイドベアリング４３，４２内を摺動する
軸方向タイロツド４１とロツド４０とのみによつ
て誘導されてもよく、又は、更に第３図に点線で
示す如く対称に配置された偶数の静止ロツド又は
管４４に対して摺動することによつて誘導されて
もよい。ロツド４４が横架材３３を誘導すること
も可能である。

第４図に示す変形例に於いて第１図の手段に対
応する手段は同じ参照番号を有する。第４図の変
形例に於いて、内側横架材３３は力の作用を受け
るので通常は一体的鍛造部材として製造されてお
り、（図示しない）ベアリングによつて担持され
た軸方向ガイドチユーブ４５に固着されている。
ベアリングは互いにチユーブの直径の少くとも３
倍に等しい間隔を隔てており、フレームに固着さ
れている。横架材３３は、内側コンプレツサシリ
ンダ１１―１４のピストンのロツドに固着された
水平方向に対向する２個のアームを含む。横架材
の２個の突起は内側駆動シリンダの８個のピスト
ンのロツドに固着されている。

外側可動部は２個の内側横架材２３を含んでお
り、横架材２３の翼幅は中央横架部材３３の翼幅
より極めて小さく、これによりいくつかの利点が
得られる。１方では、内側部と外側部との質量を
固有の方法で釣合せることができる。他方では、
特に駆動段階の間に、外側駆動ピストンのロツド
とコンプレツサシリンダ７，１０及び８，９のピ
ストンのロツドに垂直に配置された横架材２３間
の連結タイロツド２５，２６とによつて反対符号
の力が伝達されるときに、外側横架材に作用する
応力が実質的に減少する。タイロツドのこのよう
な配置によつて、タイロツドは中央横架材３３の
外部を通過し得る。その結果、モノブロツク構造
として構成し横架材３３の比較的容易な取外しが
可能である。

上記の中央横架材及び外側横架材の配置は、
（第２図の如き）内側コンプレツサと外側コンプ
レツサとの軸を同一平面内に配置する構成に比較
して重要な利点を有する。

この利点は、最大接近性と駆動シリンダの二等
分環内に配置された噴射器に接近する必要性とを
両立させるために、駆動シリンダ１又は２の軸を
長方形の頂角に配置しなければならないことを考
えるときに明らかである。第４図に示す装置を採
用すると外側横架材の翼幅が縮小し、従つて下記
の２つの方法で質量が減少する。１方では平面寸
法が小さくなる。他方では力のモーメントも小さ
くなる。従つて、内側部と外側部との質量を固有
の方法で釣合せることができる。

横架材はガイド手段を備えていなければならな
い。第１の方法に於いては、静止ガイドチユーブ
上を摺動するベアリングを配備する。しかし乍ら
高出力装置の場合は、横架材に固着されており静
止ベアリング内を移動する１個又は複数のチユー
ブによつてガイド手段を構成するのがより有利で
ある。ベアリングの間隔はチユーブの直径の少く
とも４倍に等しい。この方法では可動部の質量が
少し増加するけれども、その代償として、軸受
け、パツキン及び可動取油口の使用を避けること
ができ、可動部を機械の長軸に関して実質的に対
称に配備することが可能である。

更に別の変形も可能である。即ち、前記のタン
デム機関は、圧縮シリンダ内の圧縮空気が外部に
送出されるコンプレツサとして使用されてもよ
く、又は、好ましくは、自動的加圧ガス発生器と
して使用されてもよい。該ガス発生器に於いて、
コンプレツサシリンダ内で圧縮された空気の最大
部分は内部で燃焼ガスが不完全にしか膨脹しない
駆動シリンダの掃去及び過給のために使用され
る。従つて、燃焼ガスと掃去空気とから成る加圧
高温混合物は、駆動シリンダの排気口から出て、
タービン駆動のために使用され得る。