JPWO2016139751A1 - Ｘｙ分離クランク機構を備えた駆動装置 - Google Patents

Abstract

実施形態によれば、駆動装置は、第１設置平面内で第１方向に沿って往復移動自在に第１シリンダ内に設けられた第１ピストンと、第１設置平面と直交して延びる第１クランク軸と、第１設置平面内で第１ピストンと第１クランク軸との間に設けられ、第１ピストンの往復運動と第１クランク軸の回転運動とを相互に変換する第１ＸＹ分離クランク機構と、中心基準平面に対して第１設置平面と対称に位置する第２設置平面内で第１方向と対称な第２方向に沿って往復移動自在に第２シリンダ内に設けられた第２ピストンと、第２設置平面と直交して延びる第２クランク軸と、第２設置平面内で第２ピストンと第２クランク軸との間に設けられ、第２ピストンの往復運動と前記第２クランク軸の回転運動とを相互に変換する第２ＸＹ分離クランク機構と、第１クランク軸と第２クランク軸とを連結し、第１および第２クランク軸を同期して回転させる連結同期機構と、を備えている。

Description

この発明の実施形態は、往復運動を回転運動に変換して伝達する、また、回転運動を往復運度に変換して伝達するＸＹ分離クランク機構を備えた駆動装置に関する。

往復運動を回転運動に変換して伝達する機構として、クランク機構が知られている。例えば、エンジン、コンプレッサ等は、シリンダ内に往復移動自在に設けられたピストンと、ピストンに回動自在に連結されたコンロッドと、ピストンの往復移動方向と直交する方向に延びるクランク軸と、を備えている。コンロッドの他端は、クランク軸に偏心して設けられたクランクピンに回転自在に連結されている。そして、シリンダ内でピストンが往復移動すると、この往復運動は、コンロッドの揺動およびクランクピンの偏心回転により、クランク軸の回転運動に変換される。

上記構成のクランク機構において、コンロッドは、通常、ピストンピンを介してピストンに回動自在に連結され、動力伝達時には、このピストンピンの回りで揺動しながら、平行移動する。そのため、ピストンに回転方向の力が作用し、ピストンの上端外周部および下端外周部の２箇所でシリンダ内面に対して楔効果状の摩擦ロスが発生する。通常、この摩擦ロスを潤滑剤で低減することにより、ピストンの円滑な往復移動を可能としている。しかし、大型のピストンでは油切れを起こし、焼きつき現象となって現れる場合がある。

従来、このような摩擦ロスによる焼きつきを低減するため、ピストンとコンロッドとの間に、クロスヘッドを設けた駆動機構、あるいは、小型エンジンではショートピストンを用いたものが提案されている。

しかし、クロスヘッドを設けることによりピストンの密封度を高めることが可能であるが、クロスヘッドにおいても２箇所の楔効果により、１８０度ごとに変化する摩擦ロスが生じている。そのため、動作としては往復運動をしているが、振動となってロスを生じる。

特開２００６−３０７９６１号公報 特開２００４−３１６５７６号公報 特開２００７−２７０６５３号公報

この発明の実施形態の課題は、摩擦ロスおよび振動を低減し、動作効率の高い駆動装置を提供することにある。

実施形態によれば、駆動装置は、中心基準平面の片側に位置する第１設置平面内に設けられた第１シリンダと、前記第１設置平面内で第１方向に沿って往復移動自在に前記第１シリンダ内に設けられた第１ピストンと、前記第１設置平面と直交して延びる第１クランク軸と、前記第１設置平面内で前記第１ピストンと前記第１クランク軸との間に設けられ、前記第１ピストンの往復運動と前記第１クランク軸の回転運動とを相互に変換する第１ＸＹ分離クランク機構と、
前記中心基準平面の反対側に位置し、前記中心基準平面に対して前記第１設置平面と対称に位置する第２設置平面内に設けられた第２シリンダと、前記第２設置平面内で前記第１方向と対称な第２方向に沿って往復移動自在に前記第２シリンダ内に設けられた第２ピストンと、前記第２設置平面と直交して延びる第２クランク軸と、前記第２設置平面内で前記第２ピストンと前記第２クランク軸との間に設けられ、前記第２ピストンの往復運動と前記第２クランク軸の回転運動とを相互に変換する第２ＸＹ分離クランク機構と、
前記第１クランク軸と第２クランク軸とを連結し、前記第１クランク軸および第２クランク軸を同期して回転させる連結同期機構と、を備えている。
前記第１ＸＹ分離クランク機構は、前記第１方向に往復移動自在に設けられた第１支持部材と、前記第１設置平面内で前記第１方向と直交する第３方向に沿って往復移動自在に前記第１支持部材に取り付けられているとともに、前記第１クランク軸のクランクが回転自在に係合する第１クランク接続部材と、前記第１ピストンと前記第１支持部材とを連結した第１連結部材と、を備え、前記第２ＸＹ分離クランク機構は、前記第２方向に往復移動自在に設けられた第２支持部材と、前記第２設置平面内で前記第２方向と直交する第４方向に沿って往復移動自在に前記第２支持部材に取り付けられているとともに、前記第２クランク軸のクランクが回転自在に係合する第２クランク接続部材と、前記第２ピストンと前記第２支持部材とを連結した第２連結部材と、を備えている。

図１は、第１の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図。 図２は、前記駆動装置の第１駆動ユニットを分解して示す分解斜視図。 図３は、前記駆動装置の第１ピストンおよび第２ピストンが上死点に移動した状態を概略的に示す側面図。 図４は、前記駆動装置の第１ピストンおよび第２ピストンが下死点方向に移動した状態を概略的に示す側面図。 図５は、第２の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図。 図６は、第３の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図。 図７は、第４の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図。 図８は、第５の実施形態に係る駆動装置を示す側面図。 図９は、第６の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図。 図１０は、第７の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図。 図１１は、第８の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図。 図１２は、第９の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図。 図１３は、第１０の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図。 図１４は、第１０の実施形態に係る駆動装置のＸＹ分離クランク機構を示す分解斜視図。 図１５は、第１０の実施形態におけるクランク接続部材と、比較例に係るクランク接続部材とについて、摺動面に応力が作用した場合のクランク接続部材の変形状態を比較して示す図。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係るＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を備える種々の駆動装置について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る駆動装置の斜視図、図２は、駆動装置の第１駆動ユニットを分解して示す分解斜視図である。
本実施形態において、駆動装置は、例えば、エンジンあるいはコンプレッサとして構成されている。図１に示すように、駆動装置１０は、第１クランク軸１２ａを有する第１駆動ユニット２０ａと、第２クランク軸１２ｂを有する第２駆動ユニット２０ｂと、第１クランク軸１２ａと第２クランク軸１２ｂとを連結し、第１クランク軸および第２クランク軸を同期して回転させる連結同期機構５０と、を備えている。

第１駆動ユニット２０ａと第２駆動ユニット２０ｂとは、同一の構成を有している。第１駆動ユニット２０ａおよび第２駆動ユニット２０ｂは、中心基準平面ＣＲＰの両側にそれぞれ配置され、更に、第１駆動ユニット２０ａと第２駆動ユニット２０ｂとは、中心基準平面ＣＲＰに対して左右、前後対称に配置（ミラー配置）および構成されている。

本実施形態において、第１駆動ユニット２０ａは、中心基準平面ＣＲＰの片側に位置し中心基準平面ＣＲＰと直交する第１設置平面ＭＰ１に設けられた第１シリンダ２２ａと、第１設置平面ＭＰ１内で第１方向に沿って往復移動自在に第１シリンダ２２ａ内に設けられた第１ピストン２４ａと、第１設置平面ＭＰ１と直交して延びる第１クランク軸１２ａと、第１設置平面ＭＰ１内で第１ピストン２４ａと第１クランク軸１２ａとの間に設けられ、第１ピストン２４ａの往復運動と第１クランク軸１２ａの回転運動とを相互に変換する第１ＸＹ分離クランク機構３０ａと、を備えている。第１ピストン２４ａは、横断面が円形のピストンを用いている。

本実施形態において、第１ピストン２４ａの往復移動方向である第１方向は、中心基準平面ＣＲＰと直交する第１方向Ｘ１としている。また、第１クランク軸１２ａは、中心基準平面ＣＲＰとほぼ平行に配置されている。

第２駆動ユニット２０ｂは、中心基準平面ＣＲＰの反対側に位置し中心基準平面ＣＲＰと直交する第２設置平面ＭＰ２に設けられた第２シリンダ２２ｂと、第２設置平面ＭＰ２内で第２方向に沿って往復移動自在に第２シリンダ２２ｂ内に設けられた第２ピストン２４ｂと、第２設置平面ＭＰ２と直交して延びる第２クランク軸１２ｂと、第２設置平面ＭＰ２内で第２ピストン２４ｂと第２クランク軸１２ｂとの間に設けられ、第２ピストン２４ｂの往復運動と第２クランク軸１２ｂの回転運動とを相互に変換する第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂと、を備えている。第２ピストン２４ｂは、横断面が円形のピストンを用いている。

第２設置平面ＭＰ２は、中心基準平面ＣＲＰに対して、第１設置平面ＭＰ１と対称に位置している。第２ピストン２４ａの往復移動方向である第２方向は、前述した第１方向Ｘ１と対称の方向であり、中心基準平面ＣＲＰと直交する第２方向Ｘ２としている。第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２とは、１８０度の角度を成している、すなわち、同一方向であり、第１ピストン２４ａと第２ピストン２４ｂは、互いに同軸的に配置されている。

図１および図２に示すように、第１駆動ユニット２０ａの第１クランク軸１２ａは、その軸方向両端部が図示しない軸受により回転自在に支持されている。第１クランク軸１２ａの中途部に、１組のクランクウェブ１４ａが固定され、これらクランクウェブ１４ａ間にクランクピン１６ａが固定されている。クランクピン１６ａの中心軸は、第１クランク軸１２ａと平行に、かつ、第１クランク軸の中心軸に対して、偏心して位置している。クランクピン１６ａは、第１クランク軸１２ａの回転に応じて、第１クランク軸１２ａの周りで偏心回転する。

第１ＸＹ分離クランク機構３０ａは、第１ピストン２４ａと第１クランク軸１２ａとの間に設けられ、第１ピストン２４ａの第１方向Ｘ１に沿った往復運動と第１クランク軸１２ａの回転運動とを相互に変換して伝達するように構成されている。

第１ＸＹ分離クランク機構３０ａは、第１ピストン２４ａの中心軸（移動軸、Ｘ軸）を含む第１設置平面ＭＰ１において、第１方向Ｘ１に沿って往復移動自在に設けられた第１支持部材（Ｌ型コンビネータ）３２ａと、第１設置平面ＭＰ１において、第１方向Ｘ１と直交する第３方向Ｙ１（Ｙ軸方向）に沿って往復移動自在に第１支持部材３２ａに取り付けられた第１クランク接続部材（クランク接続プレート）３４ａと、第１ピストン２４ａと第１支持部材３２ａとを連結する連結部材としての連結ロッド３６ａと、を備えている。第１支持部材３２ａの移動中心軸（第１方向Ｘ１）、第１クランク接続部材３４ａの移動中心軸（第３方向Ｙ１）、および第１連結ロッド３６ａの中心移動軸（第１方向Ｘ１）は、第１設置平面ＭＰ１に位置している。

第１支持部材３２ａは、例えば、Ｌ字形状に形成され、第１方向Ｘ１に延びる第１支持部３３ａと、第１支持部３３ａの一端（ここでは、左端）から第３方向Ｙ１に延びる第２支持部３３ｂとを一体に有している。第１支持部３３ａに第１リニアスライダ４０ａが固定されている。また、図示しない筐体の内面にガイドレール４４ａが設置され、第１設置平面ＭＰ１内で第１方向Ｘ１に延びている。第１リニアスライダ４０ａは、ガイドレール４４ａに往復移動自在に支持およびガイドされている。これにより、第１支持部材３２ａの内、第１支持部３３ａのみが、ガイドレール４４ａ上に第１方向Ｘ１に沿って往復移動自在に支持されている。

第１支持部材３２ａの第２支持部３３ｂには、第３方向Ｙ１に延びるガイドレール４４ｂが固定され、あるいは、第２支持部と一体に形成されている。第１クランク接続部材３４ａに第２リニアスライダ４０ｂが取付けられ、第３方向Ｙ１に延びている。第２リニアスライダ４０ｂは、ガイドレール４４ｂに往復移動自在に支持およびガイドされている。これにより、第１クランク接続部材３４ａの一端部のみが、第３方向Ｙ１に沿って往復移動自在に第１支持部材３２ａに支持されている。
なお、第１および第２リニアスライダ４０ａ、４０ｂは、それぞれガイドレール４４ａ、４４ｂに転接するボールベアリングを内蔵していてもよい。

第１クランク接続部材３４ａは、例えば、円弧ブロック形状に形成され、横断面が円形の透孔４６を有している。第１クランク接続部材３４ａは、透孔４６の中心を含む分割面５３で、第１ハーフ部５１ａと第２ハーフ部５１ｂとに分割可能に形成され、第２ハーフ部５１ｂは、第１ハーフ部５１ａにネジ等で固定されている。第１ハーフ部５１ａの平坦部に前述した第２リニアスライダ４０ｂが固定されている。

第１クランク接続部材３４ａの透孔４６に、第１クランク軸１２ａのクランクピン１６ａがボールベアリングあるいはプレーンベアリング等の軸受を介して回転自在に挿通されている。これにより、第１クランク接続部材３４ａは第１クランク軸１２ａに係合し、第１クランク軸１２ａと第１支持部材３２ａとを接続している。

連結部材は第１連結ロッド３６ａを有している。第１連結ロッド３６ａの軸方向一端は支持ピンを介して第１ピストン２４ａに連結され、軸方向他端は、第１支持部材３２ａの第２支持部３３ｂに連結されている。第１連結ロッド３６ａは第１方向Ｘ１に延びているとともに、第１ピストン２４ａの移動軸と同軸的に設けられている。第１連結ロッド３６ａは、第１方向Ｘ１に沿って第１支持部材３２ａと一体的に往復移動し、第１ピストン２４ａを第１方向Ｘ１に沿って往復移動させる。

図１に示すように、第２駆動ユニット２０ｂの第２クランク軸１２ｂおよび第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂは、第１駆動ユニット２０ａの第１クランク軸１２ａおよび第１ＸＹ分離クランク機構３０ａとそれぞれ同一の構成を有している。そして、第２クランク軸１２ｂおよび第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂは、中心基準平面ＣＲＰに対して、第１クランク軸１２ａおよび第１ＸＹ分離クランク機構３０ａと対称に配置されている。

詳細には、第２クランク軸１２ｂは、その軸方向両端部が図示しない軸受により回転自在に支持され、第１クランク軸１２ａとほぼ平行に配置されている。第２クランク軸１２ｂの中途部に１組のクランクウェブ１４ｂが固定され、これらクランクウェブ１４ｂ間にクランクピン１６ｂ（図３参照）が固定されている。このクランクピン１６ｂは、第２クランク軸１２ｂの回転に応じて、第２クランク軸１２ｂの周りで偏心回転する。

第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂは、第２ピストン２４ｂの中心軸（移動軸、Ｘ軸）を含む第２設置平面ＭＰ２において、第２方向Ｘ２に沿って往復移動自在に設けられた第２支持部材（Ｌ型コンビネータ）３２ｂと、第２設置平面ＭＰ２において、第２方向Ｘ２と直交する第４方向Ｙ２（Ｙ軸方向）に沿って往復移動自在に第２支持部材３２ｂに取り付けられた第２クランク接続部材（クランク接続プレート）３４ｂと、第２ピストン２４ｂと第２支持部材３２ｂとを連結する連結部材としての第２連結ロッド３６ｂと、を備えている。第２支持部材３２ｂの移動中心軸（第１方向Ｘ１）、第２クランク接続部材３４ｂの移動中心軸（第４方向Ｙ２）、および第２連結ロッド３６ｂの中心移動軸（第１方向Ｘ１）は、第２設置平面ＭＰ２に位置している。

第２支持部材３２ｂは、例えば、Ｌ字形状に形成され、第２方向Ｘ２に延びる第１支持部３５ａと、第１支持部３５ａの一端（ここでは、右端）から第４方向Ｙ２に延びる第２支持部３５ｂとを一体に有している。第１支持部３５ａは第１リニアスライダ４１ａに固定され、この第１リニアスライダ４１ａは、ガイドレール４５ａに第２方向Ｘ２に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。これにより、第２支持部材３２ｂの内、第１支持部３５ａのみが、ガイドレール４５ａ上に第２方向Ｘ２に沿って往復移動自在に支持されている。本実施形態において、ガイドレール４５ａは、第１駆動ユニット２０ａのガイドレール４４ａと共通のガイドレールで構成されている。なお、ガイドレール４５ａは、中心基準平面ＣＲＰの位置で、ガイドレール４４ａと分離していてもよい。

第２支持部材３２ｂの第２支持部３５ｂには、第４方向Ｙ２に延びるガイドレール４５ｂが固定され、あるいは、第２支持部と一体に形成されている。第２クランク接続部材３４ｂに第２リニアスライダ４１ｂが取付けられ、第４方向Ｙ２に延びている。第２リニアスライダ４１ｂは、ガイドレール４５ｂに往復移動自在に支持およびガイドされている。これにより、第２クランク接続部材３４ｂの一端部のみが、第４方向Ｙ２に沿って往復移動自在に第２支持部材３２ｂに支持されている。
第２クランク接続部材３４ｂは、横断面が円形の透孔を有し、この透孔に、第２クランク軸１２ｂのクランクピン１６ｂがボールベアリングあるいはプレーンベアリング等の軸受を介して回転自在に挿通されている。これにより、第２クランク接続部材３４ｂは第２クランク軸１２ｂに係合し、第２クランク軸１２ｂと第２支持部材３２ｂとを接続している。

第２連結ロッド３６ｂの軸方向一端は支持ピンを介して第２ピストン２４ｂに連結され、軸方向他端は、第２支持部材３２ｂの第２支持部３５ｂに連結されている。第２連結ロッド３６ｂは第２方向Ｘ２に延びているとともに、第２ピストン２４ｂの移動軸と同軸的に設けられている。第２連結ロッド３６ｂは、第２方向Ｘ２に沿って第２支持部材３２ｂと一体的に往復移動し、第２ピストン２４ｂを第２方向Ｘ２に沿って往復移動させる。

図１および図２に示すように、駆動装置１０の連結同期機構５０は、第１クランク軸１２ａの一端部に同軸的に取り付けられた第１歯車５２ａと、第２クランク軸１２ｂの一端部に同軸的に取り付けられた第２歯車５２ｂと、を有している。第１歯車５２ａおよび第２歯車５２ｂは、同一径、および同一歯数に形成され、互いに歯合している。第１クランク軸１２ａおよび第２クランク軸１２ｂは、第１歯車５２ａおよび第２歯車５２ｂを介して互いに連結されている。第１歯車５２ａが回転すると、第２歯車５２ｂは、第１歯車５２ａの回転に同期して、第１歯車５２ａと逆方向へ回転する。これにより、第１クランク軸１２ａおよび第２クランク軸１２ｂは、同期して互いに相反する方向に回転する。

第１駆動ユニット２０ａと第２駆動ユニット２０ｂとは、中心基準平面ＣＲＰに対して、左右対称、前後対称に配置および構成されていることから、動作も対称となる。図３に示すように、第１ピストン２４ａが上死点に移動すると、これに同期して、第２ピストン２４ｂも上死点に移動する。図４に示すように、第１ピストン２４ａが上死点から下死点に向かって移動すると、同時に、第２ピストン２４ｂが上死点から下死点に向かって移動する。図３および図４に示すように、第１ＸＹ分離クランク機構３０ａおよび第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂも、中心基準平面ＣＲＰに対して、互いに対称な状態を保ちながら、互いに同期して動作する。

上記のように構成された駆動装置１０をエンジンとして用いる場合、第１シリンダ２２ａのシリンダヘッドおよび第２シリンダ２２ｂのシリンダヘッドに、吸気バルブおよび排気バルブを設け、第１シリンダ２２ａおよび第２シリンダ２２ｂ内に燃料および空気を導入し、第１ピストン２４ａおよび第２ピストン２４ｂで圧縮した後、燃料を燃焼する。これにより、第１ピストン２４ａおよび第２ピストン２４ｂに駆動力が入力され、第１ピストン２４ａおよび第２ピストン２４ｂがそれぞれ第１方向Ｘ１および第２方向Ｘ２に沿って往復運動する。第１ピストン２４ａの往復運動は、第１ＸＹ分離クランク機構３０ａにおける第１支持部材３２ａの第１方向Ｘ１の往復運動および第１クランク接続部材３４ａの第３方向Ｙ１の往復運動によって回転運動に変換され、第１クランク軸１２ａに伝達される。これにより、第１クランク軸１２ａに回転出力が与えられる。

同時に、第２ピストン２４ｂの往復運動は、第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂにおける第２支持部材３２ｂの第２方向Ｘ２の往復運動および第２クランク接続部材３４ｂの第４方向Ｙ２の往復運動によって回転運動に変換され、第２クランク軸１２ｂに伝達される。これにより、第２クランク軸１２ｂに回転出力が与えられる。

駆動装置１０をコンプレッサとして用いる場合、モータ等により第１クランク軸１２ａおよび第２クランク軸１２ｂの少なくとも一方に回転力を入力する。これにより、第１クランク軸１２ａおよび第２クランク軸１２ｂが互いに相反する方向に回転し、各クランク軸のクランクピンは、クランク軸の周りで偏心回転する。第１クランク軸１２ａのクランクピン１６ａの偏心回転運動は、第１ＸＹ分離クランク機構３０ａの第１クランク接続部材３４ａおよび第１支持部材３２ａにより、第３方向Ｙ１の往復運動と、第１方向Ｘ１の往復運動とに分離され、第１支持部材３２ａの第１方向Ｘ１の往復運動は、第１連結部材３６ａを介して第１ピストン２４ａに伝達される。これにより、第１ピストン２４ａは第１シリンダ２２ａ内で第１方向Ｘ１に沿って往復移動し、第１シリンダ２２ａ内の流体を圧縮した後、シリンダヘッドから出力する。

同様に、第２クランク軸１２ｂのクランクピン１６ｂの偏心回転運動は、第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂの第２クランク接続部材３４ｂおよび第２支持部材３２ｂにより、第４方向Ｙ２の往復運動と、第２方向Ｘ２の往復運動とに分離され、第２支持部材３２ｂの第２方向Ｘ２の往復運動は、第２連結部材３６ｂを介して第２ピストン２４ｂに伝達される。これにより、第２ピストン２４ｂは第２シリンダ２２ｂ内で第２方向Ｘ２に沿って往復移動し、第２シリンダ２２ｂ内の流体を圧縮した後、シリンダヘッドから出力する。

上記のように構成された駆動装置１０によれば、第１駆動ユニット２０ａおよび第２駆動ユニット２０ｂにおいて、第１および第２ＸＹ分離クランク機構３０ａ、３０ｂにより、第１クランク軸１２ａの回転運動および第２クランク軸１２ｂの回転運動を、第１方向の直線的な往復運動とこの第１方向、第２方向とそれぞれ直交する第３方向、第４方向の直線的な往復運動とに分離、変換することができ、第１ピストン２４ａおよび第２ピストン２４ｂの完全な平行運動を実現することができる。そのため、シリンダに対するピストンの片当たりを無くし、シール性の向上、摩擦ロスの低減、サイドスラストロスレスで高い効率を得ることができる。更に、第１駆動ユニットと第２駆動ユニットとを、中心基準平面に対して左右対称、前後対称に配置（ミラー配置）、および構成しているため、偏差による振動を完全に打ち消し、無振動回転構造体を構成することができる。

従来、エンジンは、６気筒、８気筒、１２気筒と多気筒化することにより、ようやく振動が低減するが、本実施形態に係る駆動装置によりエンジンを構成した場合、２気筒で完全にバランスし、従来の多気筒化エンジン以上の無振動化を実現することができる。更に、駆動装置１０をエンジンとして用いる場合、第１クランク軸および第２クランク軸から相互に逆転した相等しい逆転回転出力を得ることができ、すなわち、同期同一逆転２軸出力が得られる。この同期同一逆転２軸出力により、例えば、ヘリコプターの羽や船舶のスクリューを駆動し、ブレの無い安定した推力を発生することが可能となる。更に、駆動装置１０を飛行機のエンジンに使用することもできる。第１ピストンおよび第２ピストンは、同時に逆方向に動くため、駆動装置１０は、エンジンに限らずコンプレッサ、ポンプに適用した場合でも、無振動運転が可能となる。

また、ＸＹ分離クランク機構により、ピストンのサイドスラストが無いため、シリンダ、ピストンをセラミック、ガラス等で形成することが可能となり、低温で保温型の熱効率のよいエンジンを構築することができる。更に、駆動装置は、サイドスラストによる振動が無いため、シリンダをカーボンファイバー、あるいは、ＰＢＴ等のプラスティク素材で形成することが可能となる。これにより、従来のエンジンの１／５〜１／１０という超軽量エンジンが製作可能となる。
以上のように、第１の実施形態によれば、摩擦ロスおよび振動を低減し、動作効率の高い駆動装置が得られる。

次に、他の実施形態に係る駆動装置について説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。第２の実施形態によれば、第１ピストン２４ａおよび第２ピストン２４ｂとして、平面形状および横断面形状が異形、つまり、非円形に形成されたピストンを用いている。本実施形態において、第１ピストン２４ａおよび第２ピストン２４ｂは、楕円形、長円形を含むオーバル形状に形成され、長軸Ｌおよびこの長軸と直交する短軸Ｓを有している。第１シリンダ２２ａおよび第２シリンダ２２ｂは、第１ピストン２４ａおよび第２ピストン２４ｂにそれぞれ対応して、横断面形状がオーバル形状に形成されている。

第１ピストン２４ａの長軸Ｌは、第１設置平面内に位置し、第１支持部材３２ａの第２支持部３３ｂと平行に、すなわち、第３方向Ｙ１と平行に位置している。第２ピストン２４ｂの長軸Ｌは、第２設置平面内に位置し、第２支持部材３２ｂの第２支持部３５ｂと平行に、すなわち、第４方向Ｙ２と平行に位置している。
駆動装置１０において、他の構成は、第１の実施形態に係る駆動装置と同一である。

オーバル形状の第１および第２ピストン２４ａ、２４ｂを用いる場合、ピストンの短軸Ｓと同径の円形ピストンに比べて、ピストンの押しのけ量を２ないし３倍にすることができる。また、ストロークが同じでピストン面積を増やすことができるから体積も大きくなる。円形ピストンをオーバルピストンとすることにより、例えば、容量は２．５倍となる。そのため、２気筒で２０００ｃｃのエンジンを構成しながら、重量は、従来の円形ピストン、４気筒エンジンの約１／４程度となり、軽量化および小型化を図ることができる。

また、駆動装置１０では、第１ピストン２４ａ、第２ピストン２４ｂの完全な平行運動を実現できる。そのため、非円形、例えば、オーバル形状のピストンを用いる場合でも、あるいは、大型ピストンを用いる場合でも、ピストンの片当たりを無くし、シール性がよく、サイドスラストロスレスで高い効率を得ることができる。
その他、第２の実施形態に係る駆動装置１０は、第１の実施形態に係る駆動装置と同様の作用効果を得ることができる。なお、第２の実施形態において、ピストンの形状は、オーバル形状に限定されることなく、他の非円形状、例えば、角を丸めた矩形状、その他の多角形状、中央部のくびれた楕円形状等としてもよい。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。第３の実施形態では、連結同期機構の構成が、第１の実施形態と相違している。図６に示すように、連結同期機構５０は、第１クランク軸１２ａの一端部に同軸的に取り付けられた第１駆動プーリ５４ａと、第２クランク軸１２ｂの一端部に同軸的に取り付けられた第２駆動プーリ５４ｂと、これら駆動プーリの回転軸と平行な回転軸をそれぞれ有する複数のテンションプーリ５６ａ、５６ｂ、５６ｃと、第１および第２駆動プーリ、並びに、複数のテンションプーリに掛渡されたエンドレスの歯付きベルト５８と、を備えている。

第１クランク軸１２ａおよび第２クランク軸１２ｂは、連結同期機構５０を介して互いに連結され、同期して互いに相反する方向に回転する。すなわち、第１クランク軸１２ａとともに第１駆動プーリ５４ａが回転すると、第１駆動プーリ５４ａの回転は、歯付きベルト５８により第２駆動プーリ５４ｂに伝達され、第２駆動プーリ５４ｂは第２クランク軸１２ｂと共に逆方向に回転する。これにより、第１クランク軸１２ａおよび第２クランク軸１２ｂは、同期して互いに相反する方向に回転する。

第３の実施形態においても、第１ピストン２４ａおよび第２ピストン２４ｂとして、平面形状および横断面形状が異形、つまり、非円形に形成されたピストン、例えば、オーバル形状のピストンを用いている。

第３の実施形態において、駆動装置１０の他の構成は、第１の実施形態あるいは第２の実施形態に係る駆動装置と同一である。第３の実施形態に係る駆動装置１０は、第１の実施形態に係る駆動装置と同様の作用効果を得ることができる。なお、第３の実施形態において、連結同期機構５０は、プーリとバルトの組合わせに限らず、スプロケットとチェーンとの組合わせにより構成してもよい。

（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。第４の実施形態では、駆動装置１０は、多気筒化され、たとえば、４気筒の駆動装置として構成されている。すなわち、駆動装置１０は、前述した第１駆動ユニット２０ａ、および第２駆動ユニット２０ｂに加えて、第３駆動ユニット２０ｃおよび第４駆動ユニット２０ｄを備えている。第２駆動ユニット２０ｃは、第１駆動ユニット２０ａと同一の構成を有し、第１駆動ユニット２０ａと中心基準平面ＣＲＰと平行な方向に並んで配置されている。第４駆動ユニット２０ｄは、第２駆動ユニット２０ｂと同一の構成を有し、第２駆動ユニット２０ｂと中心基準平面ＣＲＰと平行な方向に並んで配置されている。

第３駆動ユニット２０ｃと第４駆動ユニット２０ｄとは、同一の構成を有している。第３駆動ユニット２０ｃおよび第４駆動ユニット２０ｄは、中心基準平面ＣＲＰの両側にそれぞれ配置され、更に、第３駆動ユニット２０ｃと第４駆動ユニット２０ｄとは、中心基準平面ＣＲＰに対して左右、前後対称に配置（ミラー配置）および構成されている。

第３駆動ユニット２０ｂは、中心基準平面ＣＲＰの片側に位置し中心基準平面ＣＲＰと直交する第３設置平面ＭＰ３に設けられた第３シリンダ２２ｃと、第３設置平面ＭＰ３内で第１方向Ｘ１に沿って往復移動自在に第３シリンダ２２ｃ内に設けられた第３ピストン２４ｃと、第３設置平面ＭＰ３と直交して延びる第１クランク軸１２ａと、第３設置平面ＭＰ３内で第３ピストン２４ｃと第１クランク軸１２ａとの間に設けられ、第３ピストン２４ａの往復運動と第１クランク軸１２ａの回転運動とを相互に変換する第３ＸＹ分離クランク機構３０ｃと、を備えている。第３設置平面ＭＰ３は、第１駆動ユニット２０ａの第１設置平面ＭＰ１と平行に対向している。第３ピストン２４ｃの往復移動方向である第１方向は、中心基準平面ＣＲＰと直交する第１方向Ｘ１としている。また、第１クランク軸１２ａは、第１駆動ユニット２０ａの第１クランク軸１２ａに連結され、あるいは、一体に形成され、互いに同軸的に延びている。

第４駆動ユニット２０ｄは、中心基準平面ＣＲＰの反対側に位置し中心基準平面ＣＲＰと直交する第４設置平面ＭＰ４に設けられた第４シリンダ２２ｄと、第４設置平面ＭＰ４内で第２方向Ｘ２に沿って往復移動自在に第４シリンダ２２ｄ内に設けられた第４ピストン２４ｄと、第４設置平面ＭＰ４と直交して延びる第２クランク軸１２ｂと、第４設置平面ＭＰ４内で第４ピストン２４ｄと第２クランク軸１２ｂとの間に設けられ、第４ピストン２４ｄの往復運動と第２クランク軸１２ｂの回転運動とを相互に変換する第４ＸＹ分離クランク機構３０ｄと、を備えている。

第４設置平面ＭＰ４は、中心基準平面ＣＲＰに対して、第３設置平面ＭＰ３と対称に位置している。また、第４設置平面ＭＰ４は、第２駆動ユニット２０ｂの第２設置平面ＭＰ２と平行に対向している。第４ピストン２４ｄの往復移動方向である第２方向は、前述した第１方向Ｘ１と対称の方向であり、中心基準平面ＣＲＰと直交する第２方向Ｘ２としている。第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２とは、１８０度の角度を成している、すなわち、同一方向であり、第３ピストン２４ｃと第４ピストン２４ｄは、互いに同軸的に配置されている。また、第４駆動ユニット２０ｄの第２クランク軸１２ｂは、第２駆動ユニット２０ｂの第２クランク軸１２ｂに連結され、あるいは、一体に形成され、互いに同軸的に延びている。

第３ＸＹ分離クランク機構３０ｃは、第１方向Ｘ１に沿って往復移動自在に設けられた第３支持部材（Ｌ型コンビネータ）３２ｃと、第３設置平面ＭＰ３において、第１方向Ｘ１と直交する第３方向Ｙ１（Ｙ軸方向）に沿って往復移動自在に第３支持部材３２ｃに取り付けられているとともに第１クランク軸１２ａのクランクピンに回転自在に係合した第３クランク接続部材（クランク接続プレート）３４ｃと、第３ピストン２４ｃと第３支持部材３２ｃとを連結する連結ロッド３６ｃと、を備えている。

第３支持部材３２ｃは、Ｌ字形状に形成され、第１方向Ｘ１に延びる第１支持部と、第１支持部の一端（ここでは、左端）から第３方向Ｙ１に延びる第２支持部とを一体に有している。第３支持部材３２ｃの内、第１支持部のみが、第１リニアスライダを介してガイドレール４４ａ上に第１方向Ｘ１に沿って往復移動自在に支持されている。第３クランク接続部材３４ｃの一端部のみが、第３方向Ｙ１に沿って往復移動自在に第３支持部材３２ｃに支持されている。

第４駆動ユニット２０ｄの第４ＸＹ分離クランク機構３０ｄは、第３ＸＹ分離クランク機構３０ｃと同一の構成を有し、中心基準平面ＣＲＰに対して、第３ＸＹ分離クランク機構３０ｃと対称に配置されている。すなわち、第４ＸＹ分離クランク機構３０ｄは、第２方向Ｘ２に沿って往復移動自在に設けられた第４支持部材（Ｌ型コンビネータ）３２ｄと、第４設置平面ＭＰ４において、第２方向Ｘ２と直交する第４方向Ｙ２（Ｙ軸方向）に沿って往復移動自在に第４支持部材３２ｄに取り付けられているとともに第２クランク軸１２ｂのクランクピンに回転自在に係合した第４クランク接続部材（クランク接続プレート）３４ｄと、第４ピストン２４ｄと第４支持部材３２ｄとを連結する連結ロッド３６ｄと、を備えている。

第４の実施形態において、第１、第２、第３、第４ピストン２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄとして、平面形状および横断面形状が異形、つまり、非円形に形成されたピストン、例えば、長軸Ｌおよび短軸Ｓを有するオーバル形状のピストンを用いている。第１ピストン２４ａは、その長軸Ｌが第３方向Ｙ１と平行になるように配置され、第２ピストン２４ｂは、その長軸Ｌが第４方向Ｙ２と平行になるように配置されている。同様に、第３ピストン２４ｃは、その長軸Ｌが第３方向Ｙ１と平行になるように配置され、第２ピストン２４ｂは、その長軸Ｌが第４方向Ｙ２と平行になるように配置されている。これにより、第３ピストン２４ｃの長軸Ｌは、第１ピストン２４ａの長軸Ｌと平行に並び、第４ピストン２４ｄの長軸Ｌは第２ピストン２４ｂの長軸Ｌと平行に並んでいる。

第４の実施形態において、駆動装置１０の他の構成は、第１の実施形態あるいは第２の実施形態に係る駆動装置と同一である。第４の実施形態に係る駆動装置１０は、第１の実施形態に係る駆動装置と同様の作用効果を得ることができる。また、駆動装置１０は、容易に多気筒化することができる。本実施形態によれば、いわゆる水平対向型の４気筒のエンジンあるいはコンプレッサを提供することができる。更に、オーバル形状のピストンを用い、ピストンの長軸が平行に並ぶように複数のピストンを配置することにより、複数のピストンをクランク軸の軸方向に沿って互いに接近して配置することができる。これにより、駆動装置を多気筒化した場合でも、クランク軸の軸方向に沿った駆動装置の寸法を短くすることができ、駆動装置の小型化を図ることが可能となる。

なお、第４の実施形態において、駆動装置は、４気筒に限定されることなく、６気筒あるいは８気筒以上としてもよい。また、各駆動ユニットのピストンは、オーバル形状に限らず、他の異形状、あるいは円形状のピストンを用いてもよい。

（第５の実施形態）
図８は、第５の実施形態に係る駆動装置を示す側面図である。上述した第１ないし第４の実施形態は、第１ピストンの移動方向である第１方向と第２ピストンの移動方向である第２方向とが、互いに１８０度相反している、すなわち、同軸的に延びている、いわゆる水平対向型の駆動装置を示している。これに対して、第５の実施形態によれば、駆動装置１０は、中心基準平面ＣＲＰの両側にそれぞれ配置された第１駆動ユニット２０ａおよび第２駆動ユニット２０ｂを備え、第１駆動ユニット２０ａおよび第２駆動ユニット２０ｂは、第１ピストン２４ａの移動方向である第１方向Ｘ１と第２ピストン２４ｂの移動方向である第２方向Ｘ２とが１８０度よりも小さい角度θ、例えば、６０ないし９０度を成すように、配置されている。

第１駆動ユニット２０ａおよび第２駆動ユニット２０ｂは、それぞれ第１実施形態における第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットと同一である。ただし、第５の実施形態では、第１ピストン２４ａおよび第２ピストン２４ｂとしてオーバル形状のピストンを用いている。

第１駆動ユニット２０ａは、中心基準平面ＣＲＰの片側に位置し中心基準平面ＣＲＰと直交する第１設置平面ＭＰ１に設けられている。第１ピストン２４ａは、第１設置平面ＭＰ１内で第１方向Ｘ１に沿って往復移動自在に第１シリンダ２２ａ内に設けられている。本実施形態において、第１方向Ｘ１は、中心基準平面ＣＲＰと９０度よりも小さい角度で交差する方向としている。第１クランク軸１２ａは、中心基準平面ＣＲＰとほぼ平行に配置されている。第１ピストン２４ａは、その長軸Ｌが第１設置平面ＭＰ１内で第１方向Ｘ１と直交する向きに配置されている。

第２駆動ユニット２０ｂは、中心基準平面ＣＲＰの反対側に位置し中心基準平面ＣＲＰと直交する第２設置平面ＭＰ２に設けられている。第２設置平面ＭＰ２は、中心基準平面ＣＲＰに対して、第１設置平面ＭＰ１と対称に位置している。これにより、第２駆動ユニット２０ｂは、中心基準平面ＣＲＰに対して、第１駆動ユニット２０ａと対称に配置（ミラー配置）されている。第２ピストン２４ｂの往復移動方向である第２方向Ｘ２は、第１ピストン２４ａの第１方向Ｘ１と対称の方向であり、中心基準平面ＣＲＰと９０度よりも小さい角度で交差する方向としている。第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２とは、中心基準平面ＣＲＰで互いに交差し、１８０度よりも小さい角度θ、例えば、５０ないし１２０度を成している。なお、第２ピストン２４ｂは、その長軸Ｌが第２設置平面ＭＰ２内で第２方向Ｘ２と直交する向きに配置されている。

なお、第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２とが１０ないし１７０度の角度θを成している場合、第１および第２クランク軸１２ａ、１２ｂの回転バランスを取るため、第１クランク軸１２ａのクランクウェブ１４ａおよび第２クランク軸１２ｂのクランクウェブ１４ｂにバランス調整用の切欠き１５ａ、１５ｂを設けている。
駆動装置１０の他の構成は、第１実施形態に係る駆動装置と同一である。

以上のように、第４の実施形態に係る駆動装置１０は、いわゆるＶ型のエンジンを構成することができる。また、第５の実施形態に係る駆動装置１０においても、前述した第１の実施形態に係る駆動装置と同様の作用効果を得ることができる。

（第６の実施形態）
図９は、第６の実施形態に係る駆動装置を示す側面図である。本実施形態に係る駆動装置１０は、前述した第５の実施形態に係る駆動装置１０とほぼ同一に構成されている。第６の実施形態では、第１ピストン２４ａおよび第２ピストン２４ｂとして、平面形状、横断面形状が円形のピストンを用いている。

第１駆動ユニット２０ａにおいて、第１ＸＹ分離クランク機構３０ａの第１支持部材３２ａは、前述した実施形態における第１支持部材と逆向きに設けられている。すなわち、第１支持部材３２ａの第１支持部３３ａおよびガイドレール４４ａは、第１設置平面ＭＰ１において、第１クランク軸１２ａに対して中心基準平面ＣＲＰ側に配置され、第１方向Ｘ１と平行に延びている。第１支持部材３２ａの第２支持部３３ｂは、第１支持部３３ａの一端から第３方向Ｙ１に延出し、第１ピストン２４ａの移動軸（第１方向Ｘ１）と直交している。

第１駆動ユニット２０ａと対称に配置、構成された第２駆動ユニット２０ｂにおいて、第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂの第１支持部３５ａおよびガイドレール４５ａは、第２設置平面ＭＰ２において、第２クランク軸１２ｂに対して中心基準平面ＣＲＰ側に配置され、第２方向Ｘ２と平行に延びている。第２支持部材３２ｂの第２支持部３５ｂは、第２支持部３３ｂの一端から第４方向Ｙ２に延出し、第２ピストン２４ｂの移動軸（第２方向Ｘ２）と直交している。

第１ピストン２４ａの移動方向である第１方向Ｘ１と、第２ピストン２４ｂの移動方向である第２方向Ｘ２とは、中心基準平面ＣＲＰで互いに交差しているとともに、１８０度よりも小さい角度θ、例えば、６０〜９０度、を成している。

以上のように構成された第６の実施形態においても、いわゆるＶ型の駆動装置１０を構成することができる。その他、第６の実施形態においても、第１の実施形態あるいは第５の実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第７の実施形態）
図１０は、第７の実施形態に係る駆動装置を示す側面図である。本実施形態によれば、駆動装置１０の第１駆動ユニット２０ａおよび第２駆動ユニット２０ｂは、第１ピストン２４ａの移動方向である第１方向Ｘ１と第２ピストン２４ｂの移動方向である第２方向Ｘ２とが、互いに平行となるように、また、中心基準平面ＣＲＰと平行になるように、対称配置されている。これにより、第１ＸＹ分離クランク機構３０ａの第１支持部３３ａおよびガイドレール４４ａ、並びに、第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂの第１支持部３５ａおよびガイドレール４５ａは、互いに平行に、かつ、中心基準平面ＣＲＰと平行に延びている。駆動装置１０の他の構成は、図８に示した第５の実施形態に係る駆動装置と同一である。

（第８の実施形態）
図１１は、第８の実施形態に係る駆動装置を示す側面図である。本実施形態によれば、上述した第７の実施形態と同様に、駆動装置１０の第１駆動ユニット２０ａおよび第２駆動ユニット２０ｂは、第１ピストン２４ａの移動方向である第１方向Ｘ１と第２ピストン２４ｂの移動方向である第２方向Ｘ２とが、互いに平行となるように、また、中心基準平面ＣＲＰと平行になるように、対称配置されている。

第１駆動ユニット２０ａにおいて、第１ＸＹ分離クランク機構３０ａの第１支持部材３２ａは、前述した実施形態における第１支持部材と逆向きに設けられている。すなわち、第１支持部材３２ａの第１支持部３３ａおよびガイドレール４４ａは、第１設置平面ＭＰ１において、第１クランク軸１２ａに対して中心基準平面ＣＲＰ側に配置され、第１方向Ｘ１と平行に延びている。第１支持部材３２ａの第２支持部３３ｂは、第１支持部３３ａの一端から第３方向Ｙ１に延出し、第１ピストン２４ａの移動軸（第１方向Ｘ１）と直交している。

第２駆動ユニット２０ｂにおいて、第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂの第１支持部３５ａおよびガイドレール４５ａは、第２設置平面ＭＰ２において、第２クランク軸１２ｂに対して中心基準平面ＣＲＰ側に配置され、第２方向Ｘ２と平行に延びている。第２支持部材３２ｂの第２支持部３５ｂは、第２支持部３３ｂの一端から第４方向Ｙ２に延出し、第２ピストン２４ｂの移動軸（第２方向Ｘ２）と直交している。

駆動装置１０の他の構成は、第７の実施形態に係る駆動装置と同一である。

（第９の実施形態）
図１２は、第９の実施形態に係る駆動装置を示す側面図である。本実施形態によれば、上述した第７の実施形態と同様に、駆動装置１０の第１駆動ユニット２０ａおよび第２駆動ユニット２０ｂは、第１ピストン２４ａの移動方向である第１方向Ｘ１と第２ピストン２４ｂの移動方向である第２方向Ｘ２とが、互いに平行となるように、また、中心基準平面ＣＲＰと平行になるように、対称配置されている。本実施形態では、第１ピストン２４ａおおび第２ピストン２４ｂとして、平面形状、横断面形状が円形のピストンを用いている。駆動装置１０の他の構成は、第７の実施形態に係る駆動装置と同一である。

上述した第７ないし第９の実施形態によれば、平行型の駆動装置１０を提供することができる。その他、第７ないし第９の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した第５および第６の実施形態に係るＶ型の駆動装置、並びに、第７ないし第９の実施形態に係る平行型の駆動装置は、いずれも２気筒に限定されるものではなく、４気筒、６気筒あるいは８気筒以上と、多気筒化してもよい。

上述した実施形態において、第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットが配置される第１設置平面ＭＰ１および第２設置平面ＭＰ２は、中心基準平面ＣＲＰと直交する平面としているが、これに限らず、９０度よりも大きい、あるいは、小さい角度で中心基準平面ＣＲＰと交差する平面としてもよい。この場合、第１クランク軸および第２クランク軸は、中心基準平面ＣＲＰと平行とならず、中心基準平面ＣＲＰに対し傾斜して位置するが、連結同期機構として、例えば、傘歯車を用いることにより、第１クランク軸と第２クランク軸とを互いに連結し、相互に逆転した相等しい逆転回転出力を得ることができる。

（第１０の実施形態）
図１３は、第１０の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図、図１４は、ＸＹ分離クランク機構の分解斜視図である。第１０の実施形態では、ＸＹ分離クランク機構の構成が第１の実施形態と相違している。

図１３に示すように、駆動装置１０は、第１クランク軸１２ａを有する第１駆動ユニット２０ａと、第２クランク軸１２ｂを有する第２駆動ユニット２０ｂと、第１クランク軸１２ａと第２クランク軸１２ｂとを連結し、第１クランク軸および第２クランク軸を同期して回転させる連結同期機構５０と、を備えている。

第１駆動ユニット２０ａと第２駆動ユニット２０ｂとは、同一の構成を有している。第１駆動ユニット２０ａおよび第２駆動ユニット２０ｂは、中心基準平面ＣＲＰの両側にそれぞれ配置され、更に、第１駆動ユニット２０ａと第２駆動ユニット２０ｂとは、中心基準平面ＣＲＰに対して左右、前後対称に配置（ミラー配置）および構成されている。第１駆動ユニット２０ａは、中心基準平面ＣＲＰの片側に位置し中心基準平面ＣＲＰと直交する第１設置平面ＭＰ１に設けられ、第２駆動ユニット２０ｂは、中心基準平面ＣＲＰの反対側に位置し中心基準平面ＣＲＰと直交する第２設置平面ＭＰ２、すなわち、第１設置平面ＭＰ１と対称な第２設置平面ＭＰ２に設けられている。

第１駆動ユニット２０ａは、第１設置平面ＭＰ１と直交して延びる第１クランク軸１２ａと、第１設置平面ＭＰ１内で第１ピストン２４ａと第１クランク軸１２ａとの間に設けられ、第１ピストン２４ａの往復運動と第１クランク軸１２ａの回転運動とを相互に変換する第１ＸＹ分離クランク機構３０ａと、を備えている。第１ピストン２４ａの往復移動方向である第１方向は、中心基準平面ＣＲＰと直交する第１方向Ｘ１としている。また、第１クランク軸１２ａは、中心基準平面ＣＲＰとほぼ平行に配置されている。

第２駆動ユニット２０ｂは、第２設置平面ＭＰ２と直交して延びる第２クランク軸１２ｂと、第２設置平面ＭＰ２内で第２ピストン２４ｂと第２クランク軸１２ｂとの間に設けられ、第２ピストン２４ｂの往復運動と第２クランク軸１２ｂの回転運動とを相互に変換する第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂと、を備えている。第２ピストン２４ａの往復移動方向である第２方向は、前述した第１方向Ｘ１と対称の方向であり、中心基準平面ＣＲＰと直交する第２方向Ｘ２としている。第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２とは、１８０度の角度を成している、すなわち、同一方向であり、第１ピストン２４ａと第２ピストン２４ｂは、互いに同軸的に配置されている。

第１ＸＹ分離クランク機構３０ａと第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂとは、同一の構成を有し、中心基準平面ＣＲＰに対して左右、上下対称に配置されている。第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂを代表して、詳細に説明する。図１３および図１４に示すように、第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂは、第２ピストン２４ｂの中心軸（移動軸、Ｘ軸）を含む第２設置平面ＭＰ２において、第２方向Ｘ２に沿って往復移動自在に設けられた第２支持部材（コンビネータ）３２ｂと、第２設置平面ＭＰ２において、第２方向Ｘ２と直交する第４方向Ｙ２（Ｙ軸方向）に沿って往復移動自在に第１支持部材３２ｂに取り付けられた第２クランク接続部材（クランク接続プレート）３４ｂと、第２ピストン２４ｂと第２支持部材３２ｂとを連結する連結部材としての第２連結ロッド３６ｂと、を備えている。第２支持部材３２ｂの移動中心軸（第２方向Ｘ２）、第２クランク接続部材３４ｂの移動中心軸（第４方向Ｙ２）、および第２連結ロッド３６ｂの中心移動軸（第２方向Ｘ２）は、第２設置平面ＭＰ２に位置している。

本実施形態において、第２支持部材３２ｂは、例えば、矩形枠状に形成されている。すなわち、第２支持部材３２ｂは、第２方向Ｘ２に延びる第１支持部３５ａと、第１支持部３５ａの軸方向両端から第４方向Ｙ２に延びる第２支持部３５ｂおよび第３支持部３５ｃとを一体に有している。本実施形態において、第２支持部材３２ｂは、第２支持部３５ｂの延出端と第３支持部３５ｃの延出端とを連結し、第１支持部３５ａと隙間を置いて対向する第４支持部３５ｄを一体に備えている。第２支持部３５ｂおよび第３支持部３５ｃの互いに対向する内面は、平坦に、かつ、互いに平行に形成され、それぞれ第４方向Ｙ２に沿って延びている。第２支持部材３２ｂは、例えば、アルミニウムによりダイカスト成形されている。

第１支持部３５ａに第１リニアスライダ４１ａが固定されている。また、図示しない筐体の内面に第２ガイドレール４５ａが設置され、第２設置平面ＭＰ２内で第２方向Ｘ２に延びている。第１リニアスライダ４１ａは、第２ガイドレール４５ａに往復移動自在に支持およびガイドされている。これにより、第２支持部材３２ｂの内、第１支持部３５ａのみが、第２ガイドレール４５ａ上に第２方向Ｘ２に沿って往復移動自在に支持されている。第２リニアスライダ４１ａは、第２ガイドレール４５ａに転接するボールベアリングを内蔵していてもよい。

第２クランク接続部材３４ｂは、矩形ブロック形状の部材として構成されている。クランク接続部材３４ｂの左右の側面は、それぞれ第１摺動面６０ａおよび第２摺動面６０ｂを構成している。第１摺動面６０ａおよび第２摺動面６０ｂは、平坦に平行に形成され、かつ、それぞれ第４方向Ｙ２に沿って延びている。

第２クランク接続部材３４ｂのほぼ中央部に、円形の透孔４６が貫通形成されている。透孔４６は、第２方向Ｘ２および第４方向Ｙ２と直交するＺ軸方向に、すなわち、第２クランク軸１２ｂと平行な方向に、延びている。この透孔４６に第２クランク軸１２ｂのクランクピン１６ｂが回転自在に挿通される。透孔４６の摺動面、つまり、内面には、電鋳、電着等のライニング加工（メッキ）によりプレーンベアリングを形成している。メッキ後、ワイアカットを用いても良い。

第２クランク接続部材３４ｂは、枠状の第２支持部材３２ｂ内に配置され、第１摺動面６０ａが第２支持部３５ｂの内面に摺動自在に接触し、第２摺動面６０ｂが第３支持部３５ｃの内面に摺動自在に接触している。これにより、第２クランク接続部材３４ｂは、第第２支持部材３２ｂの第２および第３支持部３５ｂ、３５ｃ間に、第４方向Ｙ２に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。また、第２クランク接続部材３４ｂの透孔４６に、第２クランク軸１２ｂのクランクピン１６ｂが回転自在に挿通される。これにより、第２クランク接続部材３４ｂは第２クランク軸１２に係合し、第２クランク軸１２ｂと第２支持部材３２ｂとを接続している。

なお、第２支持部材３２ｂの第２支持部３５ｂおよび第３支持部３５ｃの内面にそれぞれ第４方向Ｙ２に延びるガイドレールを設置し、また、第２クランク接続部材３４ｂの第１摺動面６０ａおよび第２摺動面６０ｂに、それぞれガイドレールと係合するガイド溝を設けてもよい。

第２クランク接続部材３４ｂは、透孔６０の中心軸を通り第２方向Ｘ２と直交する分割面６２に沿って分割された２部材（第１摺動面６０ａを含む第１ハーフ部６４ａ、および第２摺動面６０ｂを含む第２ハーフ部６４ｂ）で構成し、これら２部材を分割面６２同志を突き合せた状態で係合することにより、矩形ブロック形状のクランク接続部材３４ｂを構成している。分割面６２は、透孔４６の中心軸を通り、第４方向Ｙ２に延びる面としている。また、分割面６２は、波状、Ｓ字形状、あるいはサイクロン形状の凹凸面に形成されている。分割面６２の凹凸は、Ｚ軸方向（透孔４６の軸方向）に交互に並らび、各凹所および凸部は、第４方向Ｙ２に延びている。本実施形態において、各分割面６２は、交互に並んだ円弧状の凹面と円弧状の凸面とを有している。係合状態において、第１ハーフ部６４ａの分割面６１と第２ハーフ部６４ｂの分割面６１との隙間は、１００μ程度となるように形成されている。第１および第２ハーフ部６４ａ、６４ｂは、潤滑油を含みやすい材料、例えば、銅、真鍮、ファインセラミック等で形成されていることが望ましい。また、第１および第２ハーフ部６４ａ、６４ｂは、ＡＢＳ等のエンジニアリングプラスティクで構成し、表面に蒸着メッキ等を施すことで作ることも可能である。

なお、第１ハーフ部６４ａおよび第２ハーフ部６４ｂの各分割面６２は、２つ以上の凸部および／あるいは、２つ以上の凹所とを有する凹凸面としてもよい。また、凹凸面は、Ｚ軸方向に凹部、凸部が並んでいればよく、凹部および凸部自体の形状は、曲面に限らず、他の形状に種々変更可能である。

第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂの第２連結ロッド３６ｂの一端は支持ピンを介して第２ピストン２４ｂに連結され、他端は、第２支持部材３２ｂの第２支持部３５ｂに連結されている。第２連結ロッド３６ｂは第２方向Ｘ２と平行に、かつ、第２ピストン２４ｂと同軸的に延びている。第２連結ロッド３６ｂは、第２方向Ｘ２に沿って第２支持部材３２ｂと一体的に往復移動し、第２ピストン２４ｂを第２方向Ｘ２に沿って往復移動させる。なお、連結部材は、単一の連結ロッドに限らず、複数本の連結ロッド、あるいは、第４方向Ｙ２に延びる板状の連結アームを用いてもよい。

駆動装置１０をエンジンとして用いる場合、第２ピストン２４ｂに駆動力が入力され、第２ピストン２４ｂが第２方向Ｘ２に沿って往復運動する。第２ピストン２４ｂの往復運動は、第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂにおける第２支持部材３２ｂの第２方向Ｘ２の往復運動および第２クランク接続部材３４ｂの第４方向Ｙ２の往復運動によって回転運動に変換され、第２クランク軸１２ｂに伝達される。これにより、第２クランク軸１２ｂに回転出力が与えられる。

図１に示すように、第１ＸＹ分離クランク機構３０ａは、第２ＸＹ分離クランク機構３０ａと同様に構成され、第１方向Ｘ１に沿って往復移動自在に設けられた矩形枠状の第１支持部材３２ａと、第１支持部材３２ｂ内に第３方向Ｙ１に沿って往復移動自在に支持およびガイドされたブロック形状の第１クランク接続部材３４ａと、第１支持部材３２ａと第１ピストン２４ａとを連結した第１連結ロッド３６ａと、を備えている。第１クランク接続部材３４ａの透孔に第１クランク軸１２ａのクランクピンが回転自在に挿通されている。

第１ＸＹ分離クランク機構３０ａは、中心基準平面ＣＲＰに対して、第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂと左右対称に配置および構成され、第２ＸＹ分離クランク機構３０ｂと対称に動作する。
第１０の実施形態において、駆動装置１０の他の構成は、前述した第１の実施形態あるいは第２の実施形態に係る駆動装置と同一である。

上記のように構成された第１０の実施形態に係る駆動装置１０は、第１の実施形態に係る駆動装置１０と同一の作用効果を得ることができる。更に、第１０の実施形態によれば、ＸＹ分離クランク機構における支持部材を矩形枠状とし、この枠体内にクランク接続部材をＸＹＺ方向に摺動可能に配置する構成とすることにより、リニアガイドを省略し、ＸＹ分離クランク機構の構成部材数を低減することが可能となる。また、組み立て時、クランク接続部材を分割してクランク軸に装着し、装着後、クランク接続部材を支持部材の第２支持部と第３支持部との間に装着する。これにより、クランクピンを有するクランク軸４０に対して、クランク接続部材を組み付けることができる。これにより、クランク機構の組立工数を軽減し、多気筒の場合でも、組立てが容易となり、組立て性の向上を図ることができる。更に、支持部材とクランク接続部材とは、最適位置での摺動を自動的に調整する機能を持つことができる。

クランク接続部材を透孔４６の中心軸で左右に２分割し、分割面６２を凸凹形状とすることにより、分割された第１ハーフ部６４ａおよび第２ハーフ部６４ｂ間にＸＹ方向に開きがあっても相互干渉による不都合を防止することができる。凸凹形状を波状、Ｓ字状、あるいはサイクロイド状とすると、Ｚ軸方向に垂直なＺＹ平面においても、２部材の相互干渉を取り除くことが可能になる。２部材間のクリアランスを例えば１００μ程度の小さな隙間で形成することにより、ＸＹ平面とＺＹ平面で立体的な力の絶縁が可能となる。

図１５は、本実施形態のように、クランク接続部材を凹凸状の分割面で２分割した場合（ａ）と、クランク接続部材を分割されていない一体部品とした場合（ｂ）と、でクランク部材に作用する応力を比較して示している。図１５（ａ）に示すように、本実施形態に係るクランク接続部材では、一方のハーフ部の摺動面に応力が作用した場合でも、この応力は分割面で絶縁され、他方のハーフ部に伝わらず、他方のハーフ部の変形は見られない。そのため、クランク接続部材と支持部材との間にサイドスラストロスが生じることがなく、ＸＹ分離クランク機構の円滑な摺動動作を実現することができる。

これに対して、図１５（ｂ）に示すように、クランク接続部材を一体型とした場合、一方の摺動面に応力が作用すると、クランク接続部材が全体的に変形する。そのため、クランク接続部材の摺動面と支持部材の摺動面との間に対向平面が出来やすく、これらの摺動面間でサイドスラストロスを生じる。

本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

実施形態によれば、駆動装置は、中心基準平面の片側に位置する第１設置平面内に設けられた第１シリンダと、前記第１設置平面内で第１方向に沿って往復移動自在に前記第１シリンダ内に設けられた第１ピストンと、前記第１設置平面と直交して延びる第１クランク軸であって第１クランクウェブを有する第１クランク軸と、前記第１設置平面内で前記第１ピストンと前記第１クランク軸との間に設けられ、前記第１ピストンの往復運動と前記第１クランク軸の回転運動とを相互に変換する第１ＸＹ分離クランク機構と、
前記中心基準平面の反対側に位置し、前記中心基準平面に対して前記第１設置平面と対称に位置する第２設置平面内に設けられた第２シリンダと、前記第２設置平面内で前記第１方向と対称な第２方向に沿って往復移動自在に前記第２シリンダ内に設けられた第２ピストンと、前記第２設置平面と直交して延びる第２クランク軸であって前記中心基準平面 に対して前記第１クランクウェブと対称に位置する第２クランクウェブを有する第２クラ ンク軸と、前記第２設置平面内で前記第２ピストンと前記第２クランク軸との間に設けられ、前記第２ピストンの往復運動と前記第２クランク軸の回転運動とを相互に変換する第２ＸＹ分離クランク機構と、
前記第１クランク軸と第２クランク軸とを連結し、前記第１クランク軸および第２クランク軸を同期して回転させる連結同期機構と、を備えている。
前記第１ＸＹ分離クランク機構は、前記第１方向に往復移動自在に設けられた第１支持部材であって、前記第１方向に延びる第１支持部と、前記第１支持部の一端から前記第１ 設置平面内で前記第１方向と直交する第３方向に延びる第２支持部と、を有する第１支持 部材と、前記第１設置平面内で前記第３方向に沿って往復移動自在に前記第１支持部材に取り付けられているとともに、前記第１クランク軸のクランクが回転自在に係合する第１クランク接続部材と、前記第１ピストンと前記第１支持部材とを連結した第１連結部材と、を備え、前記第２ＸＹ分離クランク機構は、前記第２方向に往復移動自在に設けられた第２支持部材あって、前記第２方向に延びる第１支持部と、前記第１支持部の一端から前 記第２設置平面内で前記第２方向と直交する第４方向に延びる第２支持部と、を有する第 ２支持部材と、前記第２設置平面内で前記第４方向に沿って往復移動自在に前記第２支持部材に取り付けられているとともに、前記第２クランク軸のクランクが回転自在に係合する第２クランク接続部材と、前記第２ピストンと前記第２支持部材とを連結した第２連結部材と、を備えている。前記第２支持部材、第２クランク接続部材、および前記第２連結 部材は、前記中心基準平面に対して、前記第１ＸＹ分離クランク機構の第１支持部材、第 １クランク接続部材および前記第１連結部材とそれぞれ対称に形成および配置されている。

Claims (11)

1. 中心基準平面の片側に位置する第１設置平面内に設けられた第１シリンダと、前記第１設置平面内で第１方向に沿って往復移動自在に前記第１シリンダ内に設けられた第１ピストンと、前記第１設置平面と直交して延びる第１クランク軸と、前記第１設置平面内で前記第１ピストンと前記第１クランク軸との間に設けられ、前記第１ピストンの往復運動と前記第１クランク軸の回転運動とを相互に変換する第１ＸＹ分離クランク機構と、
   前記中心基準平面の反対側に位置し、前記中心基準平面に対して前記第１設置平面と対称に位置する第２設置平面内に設けられた第２シリンダと、前記第２設置平面内で前記第１方向と対称な第２方向に沿って往復移動自在に前記第２シリンダ内に設けられた第２ピストンと、前記第２設置平面と直交して延びる第２クランク軸と、前記第２設置平面内で前記第２ピストンと前記第２クランク軸との間に設けられ、前記第２ピストンの往復運動と前記第２クランク軸の回転運動とを相互に変換する第２ＸＹ分離クランク機構と、
   前記第１クランク軸と第２クランク軸とを連結し、前記第１クランク軸および第２クランク軸を同期して回転させる連結同期機構と、を備え、
   前記第１ＸＹ分離クランク機構は、前記第１方向に往復移動自在に設けられた第１支持部材と、前記第１設置平面内で前記第１方向と直交する第３方向に沿って往復移動自在に前記第１支持部材に取り付けられているとともに、前記第１クランク軸のクランクが回転自在に係合する第１クランク接続部材と、前記第１ピストンと前記第１支持部材とを連結した第１連結部材と、を備え、
   前記第２ＸＹ分離クランク機構は、前記第２方向に往復移動自在に設けられた第２支持部材と、前記第２設置平面内で前記第２方向と直交する第４方向に沿って往復移動自在に前記第２支持部材に取り付けられているとともに、前記第２クランク軸のクランクが回転自在に係合する第２クランク接続部材と、前記第２ピストンと前記第２支持部材とを連結した第２連結部材と、を備えている駆動装置。
2. 第１クランク軸を含み、中心基準平面の片側に設けられた第１駆動ユニットと、第２クランク軸を含み、前記第１駆動ユニットと同一の構成を有し、前記中心基準平面の反対側に前記中心基準平面に対して前記第１駆動ユニットと対称に配置された第２駆動ユニットと、前記第１クランク軸と第２クランク軸とを連結し、前記第１クランク軸および第２クランク軸を同期して回転させる連結同期機構と、を備え、
   前記第１駆動ユニットは、第１シリンダと、第１方向に沿って往復移動自在に前記第１シリンダ内に設けられた第１ピストンと、前記第１ピストンの前記第１方向に沿った移動軸を含む第１設置平面と直交して延びる前記第１クランク軸と、前記第１設置平面内で前記第１ピストンと前記第１クランク軸との間に設けられ、前記第１ピストンの往復運動と前記第１クランク軸の回転運動とを相互に変換する第１ＸＹ分離クランク機構と、を備え、
   前記第２駆動ユニットは、第２シリンダと、前記中心基準平面に対して前記第１方向と対称な第２方向に沿って往復移動自在に前記第２シリンダ内に設けられた第２ピストンと、前記第２ピストンの前記第２方向に沿った移動軸を含み前記中心基準平面に対して前記第１設置平面と対称に位置する第２設置平面と直交して延びる前記第２クランク軸と、前記第２設置平面内で前記第２ピストンと前記第２クランク軸との間に設けられ、前記第２ピストンの往復運動と前記第２クランク軸の回転運動とを相互に変換する第２ＸＹ分離クランク機構と、を備え、
   前記第１ＸＹ分離クランク機構は、前記第１方向に往復移動自在に設けられた第１支持部材と、前記第１設置平面内で前記第１方向と直交する第３方向に沿って往復移動自在に前記第１支持部材に取り付けられているとともに、前記第１クランク軸のクランクが回転自在に係合する第１クランク接続部材と、前記第１ピストンと前記第１支持部材とを連結した第１連結部材と、を備え、
   前記第２ＸＹ分離クランク機構は、前記第２方向に往復移動自在に設けられた第２支持部材と、前記第２設置平面内で前記第２方向と直交する第４方向に沿って往復移動自在に前記第２支持部材に取り付けられているとともに、前記第２クランク軸のクランクが回転自在に係合する第２クランク接続部材と、前記第２ピストンと前記第２支持部材とを連結した第２連結部材と、を備えている駆動装置。
3. 前記第１クランク軸と第２クランク軸とは互いに平行に配置されている請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記第１方向および前記第２方向は、前記中心基準平面と直交し、かつ、互いに同軸的に延びている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の駆動装置。
5. 前記第１方向と第２方向とは、１８０度よりも小さい角度を成しているとともに、前記中心基準平面で互いに交差している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の駆動装置。
6. 前記第１方向および第２方向は、前記中心基準平面と平行に延びている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の駆動装置。
7. 前記第１ピストンは、前記第１方向と直交する長軸および短軸を有するオーバル形を含む非円形に形成され、前記第２ピストンは、前記第２方向と直交する長軸および短軸を有するオーバル形を含む非円形に形成されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の駆動装置。
8. 前記第１ピストンは、前記長軸が前記第３方向と平行となる向きに配置され、前記第２ピストンは、前記長軸が前記第４方向と平行となる向きに配置されている請求項７に記載の駆動装置。
9. 前記連結同期機構は、前記第１クランク軸に取り付けられた第１歯車と、前記第２クランク軸に取り付けられ、前記第１歯車に歯合した第２歯車と、を有し、前記第１歯車および第２歯車は、互いに同一の径および同一歯数に形成されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の駆動装置。
10. 前記連結同期機構は、前記第１クランク軸に取り付けられた第１駆動プーリと、前記第２クランク軸に取り付けられた第２駆動プーリと、前記第１駆動プーリおよび第２駆動プーリに架け渡された駆動ベルトと、を備え、前記第１および第２クランク軸を互いに同期して逆回転させる請求項１ないし８のいずれか１項に記載の駆動装置。
11. 前記第１クランク軸および第２クランク軸から互いに同期した逆回転の同一出力を出力するエンジンを構成している請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の駆動装置。