WO2012144284A1

WO2012144284A1 - Ｘｙ分離クランク機構およびこれを備えた駆動装置

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Publication number: WO2012144284A1
Application number: PCT/JP2012/056970
Authority: WO
Inventors: 保夫吉澤; 匠吉澤; 穣吉澤; 慧吉澤
Original assignee: 有限会社タックリサーチ; 株式会社ナカシン冷食
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2012-10-26
Also published as: US20140041622A1; JPWO2012144284A1; CN103492757A; KR20140002004A; EP2700845A4; EP2700845A1; EP2700845B1; WO2012144073A1; US9316249B2; JP5632962B2; CN103492757B; KR101522329B1

Abstract

　ＸＹ分離クランク機構は、第１方向に沿って往復移動する移動体（１２）と、回転自在なクランク軸(１４)との間に設けられ、前記移動体の往復運動と前記クランク軸の回転運動とを相互に変換するＸＹ分離クランク機構であって、前記第１方向に往復移動自在に設けられた支持部材（２０）と、前記第１方向と直交する第２方向に沿って往復移動自在に前記支持部材に取り付けられているとともに、前記クランク軸のクランクが回転自在に係合するクランク接続部材（２２）と、前記ピストンと前記支持部材とを連結し、前記第１方向に沿って前記ピストンおよび支持部材と一体的に往復移動する連結部材(２４)と、を備えている。

Description

ＸＹ分離クランク機構およびこれを備えた駆動装置

　この発明の形態は、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、およびこれ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。

　また、ピストンの摩擦ロスを低減する機構として、スコッチヨーク機構が提案されている。代表的なスコッチヨーク機構は、一対の平行なガイドに往復移動自在に支持された可動板にピストンを連結し、この可動板に貫通形成されたガイド孔にクランク軸を挿通し、かつ、クランク軸に設けられた偏心クランクを上記ガイド孔内で回転させることにより、可動板を往復移動させるように構成されている。

　しかしながら、上記のスコッチヨーク機構においても、可動板を支持する一対のガイドに偏心クランクの回転に起因する楔効果のストレスが作用する。そのため、摩擦ロスも大きい。例えば、平行な一対のガイドにリニアスライダを配置した場合、リニアスライダ１本で２本のベアリング列を持つため、傘開き効果による摩擦ロスが発生し、高速動作が困難となる。

特開２００６－３０７９６１号公報特開２００４－３１６５７６号公報特開２００７－２７０６５３号公報

　この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、摩擦ロスおよび振動を低減し、高い効率で運動を変換伝達可能なＸＹ分離クランクを提供することにある。

　実施形態によれば、第１方向に沿って往復移動する移動体と、回転自在なクランク軸との間に設けられ、前記移動体の往復運動と前記クランク軸の回転運動とを相互に変換するＸＹ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支持部材と、前記第１方向と直交する第２方向に沿って往復移動自在に前記支持部材に取り付けられているとともに、前記クランク軸のクランクが回転自在に係合するクランク接続部材と、前記ピストンと前記支持部材とを連結し、前記第１方向に沿って前記ピストンおよび支持部材と一体的に往復移動する連結部材と、を備えている。

図１は、実施形態に係る横置き型のＸＹ分離クランク機構を示す側面図。図２は、前記横置き型のＸＹ分離クランク機構を模式的に示す斜視図。図３は、実施形態に係る水平同軸の縦置き型のＸＹ分離クランク機構を示す側面図。図４は、実施形態に係る縦置き型のＸＹ分離クランク機構を示す側面図。図５は、前記縦置き型のＸＹ分離クランク機構を模式的に示す斜視図。図６は、実施形態に係るデュアル出力型のＸＹ分離クランク機構を示す側面図。図７は、前記デュアル出力型のＸＹ分離クランク機構を模式的に示す斜視図。図８は、実施形態に係る水平同軸デュアル出力型のＸＹ分離クランク機構を示す側面図。図９は、前記ＸＹ分離クランク機構に作用する力の向きおよび大きさを模式的に示す図。図１０は、前記分離クランク機構とピストンとの相互作用力を２球体構造で示す図。図１１は、前記ピストンのＹ軸方向の作用力を模式的に示す図。図１２は、比較例に係るクランク機構およびこれに作用する力の向きおよび大きさを模式的に示す図。図１３は、比較例に係るクランク機構に作用する力の向きおよび大きさを模式的に示す図。図１４は、比較例に係るクランク機構に作用する力の向きおよび大きさを模式的に示す図。図１５は、実施形態に係るＸＹ分離クランク機構と比較例に係るクランク機構について、発生する摩擦抵抗を比較して示す図。図１６は、実施形態に係るＸＹ分離クランク機構を備えるエンジン装置を示す斜視図。図１７は、前記エンジン装置の側面図。図１８は、前記エンジン装置における１気筒分の基本構成を示す斜視図。図１９は、前記エンジン装置の平面図。図２０は、前記エンジン装置の側面図。図２１は、実施形態に係るＸＹ分離クランク機構を備える４気筒エンジン装置を示す平面図。図２２は、実施形態に係るＸＹ分離クランク機構を備える他の４気筒エンジン装置を示す平面図。図２３は、実施形態に係るＸＹ分離クランク機構を備える他の４気筒エンジン装置を示す平面図。図２４は、実施形態に係るＸＹ分離クランク機構を備えるコンプレッサを示す斜視図。図２５は、前記コンプレッサの側面図。図２６は、前記コンプレッサの正面図。図２７は、他の実施形態に係るＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を示す斜視図。図２８は、前記他の実施形態に係るＺメカニズムＸＹ分離クランク機構の断面図。図２９は、他の実施形態に係るＺメカニズムＸＹ分離クランク機構の支持部材を示す斜視図。図３０は、他の実施形態に係るＺメカニズムＸＹ分離クランク機構におけるスライドガイドの断面図。図３１は、更に他の実施形態に係る水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構を備えたエンジン装置を示す側面図。図３２は、前記エンジン装置の斜視図。図３３は、前記エンジン装置の動作を概略的に示す側面図。図３４は、他の実施形態に係る水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構を備えたエンジン装置を示す側面図。図３５は、他の実施形態に係る水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構を備えたエンジン装置を示す側面図。図３６は、更に他の実施形態に係る水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構を備えたエンジン装置を示す側面図。図３７は、図３６に示すエンジン装置の一部を拡大し一部破断して示す側面図。図３８は、前記エンジン装置のスライドガイドおよび支持部材を示す断面図。図３９は、前記エンジン装置の制御回路構成を示すブロック図。図４０は、前記エンジン装置におけるクランク軸の回転角度と摩擦ロスとの関係を示す図。図４１は、更に他の実施形態に係る水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構を備えたエンジン装置を示す側面図。図４２は、他の実施形態に係る水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構を備えた４気筒水平対向エンジン装置を示す側面図。図４３は、前記４気筒水平対向エンジン装置を示す斜視図。図４４は、前記４気筒水平対向エンジン装置を示す平面図。図４５は、前記４気筒水平対向エンジン装置を示す正面図。図４６は、更に他の実施形態に係るＺメカニズムＸＹ分離クランク機構の断面図。図４７は、実施形態に係るＸＹ分離クランク機構を備えるプレス装置を示す斜視図。図４８は、前記プレス装置におけるＸＹ分離クランク機構を示す斜視図。図４９は、実施形態に係るＸＹ分離クランク機構を備えるプレス装置を示す斜視図。図５０は、前記ポンプの側面図。

　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分離クランク機構およびこれを備えた種々の駆動装置について説明する。　
　初めに、ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構の基本構成について説明する。　
　図１は、横置きのＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を示し、図２は、ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を概略的に示す斜視図である。

　図１および図２に示すように、駆動装置において、ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、移動体として、例えば、第１方向（Ｘ軸方向）に往復移動自在に設けられたピストン１２と、このピストン１２の中心軸（移動軸）を含む基準平面（伝達平面）Ｃと直交する方向に延びるクランク軸１４と、の間に設けられ、ピストン１２の第１方向に沿った往復運動とクランク軸１４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。

　ピストン１２は、シリンダ１６内に往復移動自在に設けられ、クランク軸１４は、例えば、軸受１８により両端部が回転自在に支持されている。駆動装置が例えばエンジンとして構成されている場合、シリンダ１６内で圧縮および燃焼された燃料によりピストン１２に駆動力が入力され、第１方向に沿って往復移動する。ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、駆動入力であるピストン１２の往復運動を、回転運動に変換してクランク軸１４に伝達し、クランク軸１４に回転出力を与える。

　また、駆動装置が、例えば、圧縮機として構成されている場合、例えばモータ等によってクランク軸１４に回転力が入力され、クランク軸１４が回転する。ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、このクランク軸１４の回転運動を往復運動に変換してピストン１２に伝達し、ピストン１２をシリンダ１６内で往復動させる。このピストン１２の往復移動により、シリンダ１６内の空気を圧縮し、外部に供給する。

　図１および図２に示すように、ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、基準平面Ｃにおいて、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に設けられた支持部材２０と、基準平面Ｃにおいて、Ｘ軸方向と直交する第２方向（Ｙ軸方向）に沿って往復移動自在に支持部材２０に取り付けられたクランク接続部材２２と、ピストン１２と支持部材２０とを連結した連結部材２４と、を備えている。支持部材２０の移動中心軸（Ｘ軸方向）、クランク接続部材２２の移動中心軸（Ｙ軸方向）、および連結部材２４の中心移動軸（Ｘ軸方向）は、基準平面Ｃに位置している。

　ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０の構成法では、基準平面Ｃが動力を有効に伝達する平面である。この基準平面Ｃと直交するＸ軸平面（接地平面）Ｄ、Ｙ軸平面（直交伝達平面）Ｅにリニアガイド３６、４０等の潤滑なＸＹ直動機構を取り付けることにより、９０度の伝達角を持ち伝達機構を構成することができる。Ｘ軸平面Ｄ、Ｙ軸平面Ｅは、いずれかを接地することにより、縦方向（Ｙ軸方向）、横方向（Ｘ軸方向）を選択することができる。回転軸方向をＺ軸方向とする。

　支持部材２０は、例えば、Ｌ字形状に形成され、Ｘ軸方向に延びる第１支持部２０ａと、第１支持部からＹ軸方向に延びる第２支持部２０ｂとを一体に有している。第１支持部２０ａは、第１リニアスライダ３６により、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。本実施形態において、第１リニアスライダ３６は、ベース３８に固定され、固定的に設けられている。ここでは、Ｘ軸方向をほぼ水平方向とし、ＸＹ分離クランク機構１０はいわゆる横置き型に構成されている。

　支持部材２０の第２支持部２０ｂには、Ｙ軸方向に延びる第２リニアスライダ４０が固定されている。クランク接続部材２２は、例えば、板状に形成され、その一端部が第２リニアスライダ４０によりＹ軸方向に沿って往復移動自在に支持されている。クランク接続部材２２は、基準平面Ｃ内に設けられ、その他端部がクランク軸１４に接続されている。すなわち、クランク接続部材２２の他端部に円形の透孔４１が形成されている。この透孔４１に、クランク軸１４のクランクピン１５が図示しない軸受を介して回転自在に挿通されている。これにより、クランク接続部材２２はクランク軸１４に係合し、クランク軸１４と支持部材２０とを接続している。

　連結部材２４は、例えば、細長い連結ロッドとして構成され、その一端は図示しないピストンピンを介してピストン１２に連結され、他端は、支持部材２０の第２支持部２０ｂに連結されている。連結部材２４は、ピストン１２の中心軸（移動軸）と同軸的に延びている。連結部材２４は、Ｘ軸方向に沿って支持部材２０と一体的に往復移動し、ピストン１２をＸ軸方向に沿って往復移動させる。

　上記のように構成されたＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０を備えた駆動装置において、例えば、クランク軸１４に回転力が入力されてクランク軸１４が時計方向に回転すると、クランクピン１５は、クランク軸１４の周りで、偏心回転する。この偏心回転運動は、クランク接続部材２２および支持部材２０により、Ｘ軸方向の移動とＹ軸方向の移動とに分離され、クランク接続部材２２は第２リニアスライダ４０によりＹ軸方向に沿って往復動し、支持部材２０は、クランク接続部材２２と共に、第１リニアスライダ３６によりＸ軸方向に沿って往復動する。支持部材２０のＸ軸方向の往復運動は、連結部材２４を介してピストン１２に伝達され、ピストン１２がシリンダ１６内をＸ軸方向に沿って往復動する。　
　このようにして、クランク軸１４の回転運動はＸＹ分離クランク機構１０により往復運動に変換されピストン１２に伝達される。　
　なお、ピストン１２に駆動入力がされる場合も同様に、ピストン１２の往復運動は、ＸＹ分離クランク機構１０における支持部材２０のＸ軸方向の往復運動およびクランク接続部材２２のＹ軸方向の往復運動によって回転運動に変換され、クランク軸１４に伝達される。これにより、クランク軸１４に回転出力が与えられる。

　図３は、水平同軸の横置きＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を示している。　
　図３に示すように、駆動装置において、ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、移動体として、それぞれ第１方向（Ｘ軸方向）に往復移動自在に水平対向配置された一対のピストン１２と、このピストン１２の中心軸（移動軸）を含む基準平面（伝達平面）Ｃと直交する方向に延びるクランク軸１４と、の間に設けられ、ピストン１２の第１方向に沿った往復運動とクランク軸１４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。

　ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０の支持部材２０は、Ｘ軸方向に延びる第１支持部２０ａと、第１支持部２０ａの軸方向両端からＹ軸方向に延びる第２支持部２０ｂおよび第３支持部３０ｃとを一体に有し、ほぼＵ形状に形成されている。第１支持部２０ａは、第１リニアスライダ３６により、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。本実施形態において、第１リニアスライダ３６は、ベース３８に固定され、固定的に設けられている。ここでは、Ｘ軸方向をほぼ水平方向とし、ＸＹ分離クランク機構１０はいわゆる横置き型に構成されている。

　支持部材２０の第２支持部２０ｂには、Ｙ軸方向に延びる第２リニアスライダ４０が固定されている。クランク接続部材２２は、例えば、板状に形成され、その一端部が第２リニアスライダ４０によりＹ軸方向に沿って往復移動自在に支持されている。クランク接続部材２２は、基準平面Ｃ内に設けられ、その他端部がクランク軸１４に接続されている。すなわち、クランク接続部材２２の他端部に、クランク軸１４のクランクピン１５が図示しない軸受を介して回転自在に挿通されている。これにより、クランク接続部材２２はクランク軸１４に係合し、クランク軸１４と支持部材２０とを接続している。

　また、支持部材２０の第３支持部２０ｃに、連結部材２４を介して他方のピストン１２が連結されている。連結部材２４は、例えば、細長い連結ロッドとして構成され、その一端は図示しないピストンピンを介してピストン１２に連結され、他端は、第３支持部２０ｃに連結されている。連結部材２４は、ピストン１２の中心軸（移動軸）と同軸的に延びている。連結部材２４は、Ｘ軸方向に沿って支持部材２０と一体的に往復移動し、ピストン１２をＸ軸方向に沿って往復移動させる。

　このような構成のＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０を備えた駆動装置は、水平対向エンジンやコンプレッサ、ポンプ等に適用することができる。また、上記の同軸構造は複流のピストン構造を容易に実現することができる。

　図４は、縦置きのＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を示し、図５は、このＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を概略的に示す斜視図である。　
　図４および図５に示すように、駆動装置において、ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、例えば、第１方向であるＹ軸方向に往復移動自在に設けられたピストン１２と、このピストン１２の中心軸（移動軸）を含む基準平面Ｃと直交する方向に延びるクランク軸１４と、の間に設けられ、ピストン１２の第１方向に沿った往復運動とクランク軸１４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。

　ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、基準平面Ｃにおいて、Ｙ軸方向に沿って往復移動自在に設けられた支持部材２０と、基準平面Ｃにおいて、Ｙ軸方向と直交する第２方向（Ｘ軸方向）に沿って往復移動自在に支持部材２０に取り付けられたクランク接続部材２２と、ピストン１２と支持部材２０とを連結した連結部材２４と、を備えている。

　支持部材２０は、例えば、Ｌ字形状に形成され、Ｙ軸方向に延びる第１支持部２０ａと、第１支持部からＸ軸方向に延びる第２支持部２０ｂとを一体に有している。第１支持部２０ａは、第１リニアスライダ３６により、Ｙ軸方向に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。本実施形態において、第１リニアスライダ３６は、ベース３８に固定され、Ｙ軸平面Ｅが接地された構成としている。ここでは、Ｙ軸方向をほぼ鉛直方向とし、ＸＹ分離クランク機構１０はいわゆる縦置き型に構成されている。

　支持部材２０の第２支持部２０ｂには、Ｘ軸方向に延びる第２リニアスライダ４０が固定されている。クランク接続部材２２は、例えば、板状に形成され、その一端部が第２リニアスライダ４０によりＸ軸方向に沿って往復移動自在に支持されている。クランク接続部材２２は、基準平面Ｃ内に設けられ、その他端部がクランク軸１４に接続されている。すなわち、クランク接続部材２２の他端部に円形の透孔４１が形成されている。この透孔４１に、クランク軸１４のクランクピン１５が図示しない軸受を介して回転自在に挿通されている。これにより、クランク接続部材２２はクランク軸１４に係合し、クランク軸１４と支持部材２０とを接続している。

　連結部材２４は、例えば、細長い連結ロッドとして構成され、その一端は図示しないピストンピンを介してピストン１２に連結され、他端は、支持部材２０の第２支持部２０ｂに連結されている。連結部材２４は、ピストン１２の中心軸（移動軸）と同軸的に延びている。連結部材２４は、Ｙ軸方向に沿って支持部材２０と一体的に往復移動し、ピストン１２をＹ軸方向に沿って往復移動させる。

　図６は、Ｉ型デュアル出力型のＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を示し、図７は、このＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を概略的に示す斜視図である。　
　図６および図７に示すように、駆動装置において、ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、例えば、第１方向（Ｘ軸方向）に往復移動自在に設けられたピストン１２と、このピストン１２の中心軸（移動軸）を含む基準平面Ｃと直交する方向に延びる２本のクランク軸１４と、の間に設けられ、ピストン１２の第１方向に沿った往復運動と２本のクランク軸１４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。

　ピストン１２は、シリンダ１６内に往復移動自在に設けられ、各クランク軸１４は、例えば、軸受１８により両端部が回転自在に支持されている。駆動装置が例えばエンジンとして構成されている場合、シリンダ１６内で圧縮および燃焼された燃料によりピストン１２に駆動力が入力され、第１方向に沿って往復移動する。ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、駆動入力であるピストン１２の往復運動を、回転運動に変換して２本のクランク軸１４に伝達し、これらのクランク軸１４に回転出力を与える。

　また、駆動装置が、例えば、圧縮機として構成されている場合、２本のクランク軸１４に回転力が入力され、クランク軸１４が回転する。ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、このクランク軸１４の回転運動を往復運動に変換してピストン１２に伝達し、ピストン１２をシリンダ１６内で往復動させる。このピストン１２の往復移動により、シリンダ１６内の空気を圧縮し、外部に供給する。

　図６および図７に示すように、ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、基準平面Ｃにおいて、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に設けられた支持部材２０と、基準平面Ｃにおいて、Ｘ軸方向と直交する第２方向（Ｙ軸方向）に沿って往復移動自在に支持部材２０に取り付けられた２つのクランク接続部材２２と、ピストン１２と支持部材２０とを連結した連結部材２４と、を備えている。

　支持部材２０は、例えば、Ｔ字形状に形成され、Ｘ軸方向に延びる第１支持部２０ａと、第１支持部からＹ軸方向に沿って上下に延びる２つの第２支持部２０ｂとを一体に有している。第１支持部２０ａは、第１リニアスライダ３６により、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。本実施形態において、第１リニアスライダ３６は、ベース３８に固定され、固定的に設けられている。ここでは、Ｘ軸方向をほぼ水平方向とし、ＸＹ分離クランク機構１０はいわゆる横置き型に構成されている。

　支持部材２０の各第２支持部２０ｂには、Ｙ軸方向に延びる第２リニアスライダ４０が固定されている。２つのクランク接続部材２２は、例えば、板状に形成され、第１支持部２０ａのＹ軸方向両側に配設されている。各クランク接続部材２２は、その一端部が第２リニアスライダ４０によりＹ軸方向に沿って往復移動自在に支持されている。各クランク接続部材２２は、基準平面Ｃ内に設けられ、その他端部がクランク軸１４に接続されている。すなわち、クランク接続部材２２の他端部に円形の透孔４１が形成されている。この透孔４１に、クランク軸１４のクランクピン１５が図示しない軸受を介して回転自在に挿通されている。これにより、クランク接続部材２２はクランク軸１４に係合し、クランク軸１４と支持部材２０とを接続している。

　連結部材２４は、例えば、細長い連結ロッドとして構成され、その一端は図示しないピストンピンを介してピストン１２に連結され、他端は、支持部材２０の第２支持部２０ｂに連結されている。連結部材２４は、ピストン１２の中心軸（移動軸）と同軸的に延びている。ここでは、連結部材２４は、支持部材２０の第１支持部２０ａと同軸的に設けられている。連結部材２４は、Ｘ軸方向に沿って支持部材２０と一体的に往復移動し、ピストン１２をＸ軸方向に沿って往復移動させる。

　上記のように構成された駆動装置において、例えば、２本のクランク軸１４に回転力が入力され、一方のクランク軸１４が時計方向に回転し、他方のクランク軸１４が反時計方向に回転すると、クランクピン１５は、それぞれクランク軸１４の周りで、偏心回転する。この偏心回転運動は、クランク接続部材２２および支持部材２０により、Ｘ軸方向の移動とＹ軸方向の移動とに分離され、各クランク接続部材２２は第２リニアスライダ４０によりＹ軸方向に沿って往復動し、支持部材２０は、クランク接続部材２２と共に、第１リニアスライダ３６によりＸ軸方向に沿って往復動する。支持部材２０のＸ軸方向の往復運動は、連結部材２４を介してピストン１２に伝達され、ピストン１２がシリンダ１６内をＸ軸方向に沿って往復動する。　
　このようにして、２本のクランク軸１４の回転運動はＸＹ分離クランク機構１０により往復運動に変換されピストン１２に伝達される。

　なお、ピストン１２に駆動入力がされる場合も同様に、ピストン１２の往復運動は、ＸＹ分離クランク機構１０における支持部材２０のＸ軸方向の往復運動およびクランク接続部材２２のＹ軸方向の往復運動によって回転運動に変換され、２本のクランク軸１４に伝達される。これにより、２本のクランク軸１４に回転出力が与えられる。　
　上述したデュアル出力型のＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を備えた駆動装置は、大型船舶用のエンジンやジェットエンジン等に好適である。例えば、船舶用のエンジンに適用した場合、２本のクランク軸１４の回転出力を２本のスクリュウに伝達し、同時逆回転スクリュウあるいは同軸逆回転スクリュウを実現することができる。この場合、本ＸＹ分離クランク機構を用いることにより、２本のスクリュウに関して偏差の無い同期性に優れた出力が得られる。

　図８は、水平同軸デュアル出力型のＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を示している。　
　図８に示すように、駆動装置において、ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、例えば、それぞれ第１方向（Ｘ軸方向）に往復移動自在に水平対向配置された一対のピストン１２と、これらのピストン１２の中心軸（移動軸）を含む基準平面Ｃと直交する方向に延びる２本のクランク軸１４と、の間に設けられ、ピストン１２の第１方向に沿った往復運動と２本のクランク軸１４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。

　ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、前述したＩ型デュアル出力型のＺメカニズムＸＹ分離クランク機構と同様に構成され、基準平面Ｃにおいて、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に設けられた支持部材２０と、基準平面Ｃにおいて、Ｘ軸方向と直交する第２方向（Ｙ軸方向）に沿って往復移動自在に支持部材２０に取り付けられた２つのクランク接続部材２２と、ピストン１２と支持部材２０とを連結した連結部材２４と、を備えている。更に、本ＸＹ分離クランク機構１０は、他方のピストンと支持部材２０の他端とを連結した連結部材２４を備えている。連結部材２４は、細長い連結ロッドとして構成され、その一端は図示しないピストンピンを介してピストン１２に連結され、他端は、支持部材２０の第１支持部２０ａに連結されている。連結部材２４は、ピストン１２の中心軸（移動軸）と同軸的に延びている。ここでは、連結部材２４は、支持部材２０の第１支持部２０ａと同軸的に設けられている。連結部材２４は、Ｘ軸方向に沿って支持部材２０と一体的に往復移動し、ピストン１２をＸ軸方向に沿って往復移動させる。　
　他の構成は、前述したＩ型デュアル出力型のＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０と同一である。

　上記のように構成された種々の実施形態に係るＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０によれば、揺動するコンロッド（連結棒）を用いた機構やスライダークランクと比較して、サイドスラストロス（摩擦ロス）が発生せず、振動の発生も低減することができる。また、サイドスラストロスが無いため、スライダークランク機構に比べ３０％～４０％の伝達効率を向上する。

　上記ＸＹ分離クランク機構１０と比較例に係る従来のクランク機構とについて、摩擦ロスを算出し、比較する。　
　図９は、本実施形態に係るＸＹ分離クランク機構に作用する作用力を模式的し、図１０は、ＸＹ分離クランク機構とピストンとの間の作用力点を２球体で模式的に示している。　
　図１０に示すように、２球体構造の場合、例えば、連結部材２４から力Ｆがピストン１２に加えられると、この力は、F₁、F₂の２つの力に分解されているが、F₁とF₂とは等しく、２球体は、図９に示すように、1球体として分析しても良いことになる。　
　F＝F₁＋F₂、　F₁＝F₂
　図９において、　
　ＡＢ：クランク、ＢＣ：クランク接続部材、Ａ点：クランク軸回転中心、　
　Ｂ点：クランクピン１５、F_in：Ｂ点に入力される力、　
　θ：Ａ点のクランクアームの成す角度、α：Ｂ点のF_inのなす角度、　
とした場合、　
　点Ｂに入力に入力したF_inのＸ方向の分力F_in・cosαは、剛体であるクランクＢＣによって、Ｃ点の１球体に対し同じように発生する。Ｂ点におけるＹ軸方向の分力F_in・sinαも同様にＣ点の１球体に対し同じように発生する。これにより、Ｃ点に発生する摩擦ロスＦ_mは以下の式で示される。

　つまり、Ｙ軸方向への出力F_outは、　
　F_out ＝ F_in・sinα － μ_m・sinα　
　　　　＝ 0.9993 [N]　
　よって、Ｙ軸方向へ99.93％の伝達効率で出力される。

　次に、図１１に示すように、Ｃ点におけるＸ軸方向に生じる力をF’_inとする。ＣＤは剛体であり、Ｃ点のF’_inはＤ点にそのまま移動できるため、図９のように表せる。また、F’_inはＤ点における摩擦の力であるので、　
　F’_m ＝ μ'm × F’_in　　　　　　　　…（２）　
　（μ’_m：Ｄ点の動摩擦係数）　
　F’_inは、図３に示したＣ点でのＸ軸方向の力である。

　よって、F’_in ＝ F_in・cosαから、（２）式は、　
　F’_m ＝ μ’m ×Ｆ_in・cosα　　　　　　…（３）　
　（α＝π／２－ θ）　
となる。

　仮に、F_in ＝１ [N]、μ_m ＝ 0.01、θ ＝４５°とすると、　
　F’_ｍ＝ 0.01 × １ × cos４５°　
　　　　＝ 0.01 [N]　　　　　　　　　　　…（４）
となる。

　この（４）式から、Ｘ軸方向の力伝達は、　
　F’_in － F’_m ＝１－ 0.01 ＝ 0.99　
　となり、殆どロスを生じることなく、９９％の伝達率が得られることが分かる。

　これに対して、比較例として、図１２、図１３、図１４は、従来の揺動するコンロッドを用いたクランク機構を模式的に示している。これらの図において、　
　ＡＢ：クランク、ＢＣ：コンロッド、Ａ点：クランク軸回転中心、　
　Ｂ点：クランクピン１５、Ｃ点：ピストンピン、１２：２球体で示されるピストン、　
　F_in：Ｃ点に入力される力、θ：∠ＢＡＣ、φ：∠ＢＣＡ、　
とした場合、　
　Ｃ点にF_inという力を加える。この入力Ｆ_inにより，コンロッドＢＣにF_in・tanφという力が生じる。　
　F_c ＝ F_in・tanφ　　　　　　　　　　　　　…（５）
　次に、∠ＢＣＡ＝φをクランク角θによって表すと、ＡＢ＝ｒ、ＢＣ＝l とした場合、
図１３から、　
　　Ｙ＝l・sinφ ＝ｒ・sinθ、　sinφ ＝ｒ／l・sinθ　…（６）　となる。

　また、sin²φ+cos²φ＝１　より、

となる。

　式（５）ないし（７）より、　

また、Ｃ点におけるサイドスラストF_sは、図１４に示すように、　
　F_s ＝ F_c・sinφ、　F_s ＝ F_c・l／ｒ・sinθ　　…（９）　
となる。式（８）、（９）から、

　これら本実施形態に係るＸＹ分離クランク機構における摩擦抵抗Ｆｍと比較例に係るクランク機構の摩擦抵抗Ｆｓを重ねてグラフ化すると図１５のようになる。この図から、本実施形態に係るＸＹ分離クランク機構によれば、比較例に係るクランク機構に比較して、摩擦抵抗、すなわち、摩擦ロスが大幅に低減していることが分かる。

　比較例に係るクランク機構のクランク運動では、ピストン１２上部に加えられた力は２球体の上、下を摩擦しながら動作する。このため、大きな摩擦ロスが生じる。大型のピストンでは油切れを起こし焼きつくため、多くは、８０ｒｐｍ程度の低速動作を強いられていた。これに対して、本実施形態に係るＸＹ分離クランク機構１０によれば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれにおいても９９％強の力伝達効率が得られ、従来スライダークランク運動の伝達効率５０％から比べ、約２倍の効率で力伝達が可能である。これは、双方向運動変換であるから、原動機、受動機とも可能である。つまり、エンジンでも圧縮機でも同様である。

　上記のように、ＸＹ分離クランク機構を用いることにより、摩擦ロスが無く、従来のクロスヘッドは不要となる。このため、油切れを起こすことなく大型ピストンの高速動作が可能となる。このため、従来の大型タービン級の容量を持つピストンスライダーへの適用が可能となる。タービンに比べ、効率ははるかに向上することになる。

　上記のように構成されたＸＹ分離クランク機構１０を備えた駆動装置は、回転側にモータを配置すれば、コンプレッサもしくは膨張機となり、ピストン側に流体もしくは気体を流入、燃焼させればエンジン機構となる。相互の組み合わせにより構成は変化させることができる。

　上記ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０によれば、揺動するコンロッド（連結棒）を用いた機構やスライダークランクと比較して、サイドスラストロス（摩擦ロス）が発生せず、振動および熱の発生も低減することができる。そのため、駆動装置のピストンあるいはシリンダ等の構成要素をプラスチック、セラミック等の軽量な材料で形成することが可能となる。これにより、一層、保温効果と軽量化が容易となる。

　また、ＸＹ分離クランク機構１０の支持部材２０およびクランク接続部材２２は、クランク軸１４の回動領域とピストン１２の移動領域との間の領域内に収容可能な形状および寸法に形成されている。これにより、ＸＹ分離クランク機構１０は、従来のコンロッドの大径部分とほぼ同程度のサイズで構成することができ、従来使用されているクランクスライダー機構を用いたエンジンやコンプレッサのクランクをそのまま使用できるサイズにすることが出来る。このため、従来の燃焼機構や動弁機構などを変更することなく、ＸＹ分離クランク機構に置き換えることが可能である。

　流体に水を使用すれば閉空間の動作系となるため効率が良い。例えば、ピストンおよびＸＹ分離クランク機構１０を３連構成として配置すれば、自起動が可能となるため効率の良い発電システムを実現することができる。水車動力としての利用も可能である。受動機とすればポンプとしても効率の良いポンプを構成することが可能となる。

　図１６、図１７、図１８、図１９、図２０は、２気筒の水平対向エンジン装置に適用した実施形態を示している。このエンジン装置は、クランク軸１４を備え、このクランク軸は、互いに１８０°位相がずれて配置された２つのクランクピン１５を有している。これらのクランクピン１５は、クランク軸１４に対して偏心して位置し、クランク軸の周りで偏心回転する。また、エンジン装置は、シリンダ１６内にＸ軸方向に沿って往復移動自在に設けられた２つのピストン１２を備え、これらのピストン１２は、クランク軸１４の両側に、１８０°互いに相反する向きに配置されているとともに、クランク軸１４の軸方向に沿って所定距離だけ互いにずれて配置されている。

　各ピストン１２とクランク軸１４との間にＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０が設けられている。ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、ピストン１２の中心軸（移動軸）を含む基準平面Ｃにおいて、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に設けられた支持部材２０と、基準平面Ｃにおいて、Ｘ軸方向と直交する第２方向（Ｙ軸方向）に沿って往復移動自在に支持部材２０に取り付けられたクランク接続部材２２と、ピストン１２と支持部材２０とを連結した連結部材２４と、を備えている。

　支持部材２０は、例えば、Ｌ字形状に形成され、Ｘ軸方向に延びる第１支持部２０ａと、第１支持部からＹ軸方向に延びる第２支持部２０ｂとを一体に有している。第１支持部２０ａは、第１リニアスライダ３６により、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。本実施形態において、第１リニアスライダ３６は、ベース３８に固定され、固定的に設けられている。

　支持部材２０の第２支持部２０ｂには、Ｙ軸方向に延びる第２リニアスライダ４０が固定されている。クランク接続部材２２は、例えば、板状に形成され、その一端部が第２リニアスライダ４０によりＹ軸方向に沿って往復移動自在に支持されている。クランク接続部材２２は、基準平面Ｃ内に設けられ、その他端部がクランク軸１４に接続されている。すなわち、クランク接続部材２２の他端部に円形の透孔４１が形成されている。この透孔４１に、クランク軸１４のクランクピン１５がボールベアリングあるいはプレーンベアリングを介して回転自在に挿通されている。これにより、クランク接続部材２２はクランク軸１４に係合し、クランク軸１４と支持部材２０とを接続している。

　連結部材２４は、例えば、細長い連結ロッドとして構成され、その一端はピストンピン２５を介してピストン１２に連結され、他端は、ボルト止め等により、支持部材２０の第２支持部２０ｂに連結されている。連結部材２４は、ピストン１２の中心軸（移動軸）と同軸的に延びている。連結部材２４は、Ｘ軸方向に沿って支持部材２０と一体的に往復移動し、ピストン１２をＸ軸方向に沿って往復移動させる。

　他方のピストン１２とクランク軸１４との間に配設されたＸＹ分離クランク機構１０も、上記と同様の構成を有し、１８０°反対の向きに設けられている。また、２つのＸＹ分離クランク機構１０のクランク接続部材２２は、互いに平行に並んで設けられ、同様に、支持部材２０も互いに平行に並んで設けられている。

　上記のように構成されたエンジン装置において、燃料の圧縮、燃焼によりピストン１２に駆動力が入力されると、ピストン１２が往復運動する。ピストン１２の往復運動は、ＸＹ分離クランク機構１０における支持部材２０のＸ軸方向の往復運動およびクランク接続部材２２のＹ軸方向の往復運動によって回転運動に変換され、クランク軸１４に伝達される。これにより、クランク軸１４に回転出力が与えられる。

　上述した水平対向エンジン装置は、２気筒に限らず、３気筒以上としてもよい。図２１は、例えば、４気筒の水平対向エンジン装置に適応した実施形態を概略的に示している。クランク軸１４には、気筒に対応する４本のクランクピン１５が設けられ、これらのクランクピンは、例えば、互いに１８０度位相がずれて設けられている。各ピストン１２は、前述したＸＹ分離クランク機構１０により、対応するクランクピン１５に接続されている。

　多気筒のエンジン装置において、図２２に示す実施形態のように、１つのクランクピン１５に対して、対向する２気筒のピストン１２をそれぞれＸＹ分離クランク機構１０を介して連結してもよい。この場合、クランク軸１４の軸方向に沿ったエンジン装置の寸法Ｌ１を短くすることができ、エンジン装置の小型化を図ることが可能となる。例えば、従来の２気筒分の設置スペースに、４気筒分の機構を設置することが可能となる。

　多気筒のエンジン装置において、図２３に示す実施形態のように、対向する２つのピストン１２を同軸的に水平対向配置してもよい。例えば、図３に示した水平同軸の横置きＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０を用いることにより、実現することがきる。この構成によれば、クランク軸１４の軸方向に沿ったエンジン装置の寸法Ｌ１を一層短くし、エンジン装置の小型化を図ることが可能となる。

　図２４、図２５、図２６は、３気筒のコンプレッサに適用した実施形態を示している。このコンプレッサは、水平方向に延びるクランク軸１４を備え、このクランク軸は、互いに所定角度位相がずれて配置された３つのクランクピン１５を有している。これらのクランクピン１５は、クランク軸１４に対して偏心して位置し、クランク軸の周りで偏心回転する。また、コンプレッサは、シリンダブロック１７内にＹ軸方向に沿って往復移動自在に設けられた３つのピストン１２を備え、これらのピストン１２は、それぞれクランク軸１４と直交するとともに互いに隙間をおいて平行に対向する３つの基準平面内に設けられている。

　各ピストン１２とクランク軸１４との間にＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０が設けられている。各ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、ピストン１２の中心軸（移動軸）を含む基準平面において、Ｙ軸方向に沿って往復移動自在に設けられた支持部材２０と、基準平面において、Ｙ軸方向と直交する第２方向（Ｘ軸方向）に沿って往復移動自在に支持部材２０に取り付けられたクランク接続部材２２と、ピストン１２と支持部材２０とを連結した連結部材２４と、を備えている。

　支持部材２０は、Ｌ字形状に形成され、Ｙ軸方向に延びる第１支持部２０ａと、第１支持部からＸ軸方向に延びる第２支持部２０ｂとを一体に有している。第１支持部２０ａは、第１リニアスライダ３６により、Ｙ軸方向に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。本実施形態において、第１リニアスライダ３６は、ベース３８に固定され、固定的に設けられている。

　支持部材２０の第２支持部２０ｂには、Ｘ軸方向に延びる第２リニアスライダ４０が固定されている。クランク接続部材２２は、例えば、板状に形成され、その一端部が第２リニアスライダ４０によりＸ軸方向に沿って往復移動自在に支持されている。クランク接続部材２２は、基準平面内に設けられ、その他端部がクランク軸１４に接続されている。すなわち、クランク接続部材２２の他端部に円形の透孔が形成され、この透孔４１に、クランク軸１４のクランクピン１５がボールベアリングあるいはスライドベアリングを介して回転自在に挿通されている。これにより、クランク接続部材２２はクランク軸１４に係合し、クランク軸１４と支持部材２０とを接続している。

　連結部材２４は、例えば、細長い連結ロッドとして構成され、その一端はピストンピン２５を介してピストン１２に連結され、他端は、支持部材２０の第２支持部２０ｂに連結されている。連結部材２４は、ピストン１２の中心軸（移動軸）と同軸的に延びている。連結部材２４は、Ｙ軸方向に沿ってピストン１２および支持部材２０と一体的に往復移動する。

　他のピストン１２とクランク軸１４との間に配設されたＸＹ分離クランク機構１０も、上記と同様の構成を有している。また、３つのＸＹ分離クランク機構１０のクランク接続部材２２は、互いに平行に並んで設けられ、同様に、支持部材２０も互いに平行に並んで設けられている。更に、３つの第１リニアスライダ３６は、例えば、共通のベース３８に固定されている。

　上記のように構成されたコンプレッサにおいて、例えば、モータ等によりクランク軸１４に回転力が入力されクランク軸１４が回転すると、複数のクランクピン１５は、クランク軸１４の周りで、偏心回転する。この偏心回転運動は、それぞれＸＹ分離クランク機構１０のクランク接続部材２２および支持部材２０により、Ｘ軸方向の移動とＹ軸方向の移動とに分離され、クランク接続部材２２は第２リニアスライダ４０によりＸ軸方向に沿って往復動し、支持部材２０は、クランク接続部材２２と共に、第１リニアスライダ３６によりＹ軸方向に沿って往復動する。支持部材２０のＹ軸方向の往復運動は、連結部材２４を介してピストン１２に伝達され、ピストン１２がシリンダブロック１７内をＹ軸方向に沿って往復動する。このようにして、クランク軸１４の回転運動は、各ＸＹ分離クランク機構１０により往復運動に変換されピストン１２に伝達される。これにより、シリンダブロック１７内の気体あるいは液体がピストン１２によって加圧され、加圧流体として外部に供給される。

　上記のように、エンジン装置あるいはコンプレッサによれば、ＸＹ分離クランク機構１０のＬ型の支持部材２０を対向してミラー配置すると、同一クランク軸で１８０度対向した位置にピストンを配置することにより、水平対向エンジン装置あるいはコンプレッサを構成することができる。ＸＹ分離クランク機構１０は十分小型であることから、従来のコンロッド部を本機構に容易に置き換えることができる。複数のＸＹ分離クランク機構１０はクランク軸１４の幅に合わせた幅で設計することにより、多重に重ねて使用できる。このクランク幅に関しては、従来使用されているクランクスライダー機構を用いたエンジンやコンプレッサのクランクをそのまま使用できるサイズにすることが可能となる。このため、従来の燃焼機構や動弁機構などを変更することなく、ＸＹ分離クランク機構１０に置き換えることが可能である。

　ＸＹ分離クランク機構は、２連、３連、４連などクランク軸に対して自由に重ねることができる。同軸にクランク軸を配置した場合、クランク軸は従来の半分でもよく、従来の２気筒を４気筒、３気筒を６気筒、４気筒を８気筒に構成にして使用することが可能となる。複数のＸＹ分離クランク機構を水平もしくは垂直に対向する配置に限らず、星型配置にすることも可能である。

　ＸＹ分離クランク機構１０が接続されたシングル回転系を複数組ミラー配置にすることにより、デュアル回転系を構成することが可能となる。Ｌ型の支持部材を背合わせにした位置にピストンを配置し、クランク軸を２重に配置すると、デュアル回転系を構成し互いに逆転する回転出力を得ることができる。

　また、魚雷のようなデュアル同軸回転系により直進させる移動体も容易に作れるので、船舶用エンジンとしても有用である。飛行機やヘリコプターの駆動装置に用いることにより、容易にぶれの無い飛行が可能となる。本駆動装置を一般の船舶エンジンに適用した場合、同軸の逆回転が容易に得られるので、安定性の良い船舶用エンジンとなる。

　上記構成の駆動装置によれば、１本のリニアガイドを２本のベアリング列の中心に配置することにより、ねじれ現象を防止することが可能となる。また、強度上の必要性から２本のリニアガイドを使用する場合は、これらのリニアガイドを同一平面に配置することにより、傘開きロスを生じることなく使用することが可能である。

　前述した実施形態では、第１リニアスライダを水平面あるいは鉛直面に接地する構成とし、ピストンはＸ軸方向あるいはＹ軸方向に動作する構成としたが、第１リニアスライダの接地角度をＸＹＺ方向の任意の角度に接地することにより、任意角度で動作することが可能である。

　ＸＹ分離クランク機構において、支持部材およびクランク接続部材を往復移動自在に支持する支持部は、リニアスライダに限らず、他の支持構造としてもよい。　
　図２７および図２８は、他の実施形態に係るＺメカニズムＸＹ分離クランク機構を示し、図２９は、ＸＹ分離クランク機構の支持部材を示し、図３０は、スライドガイドの断面を示している。この実施形態によれば、リニアスライダに代えて、蟻溝によるスライド支持構造を用いている。ピストン１２の移動方向をＸ軸方向とした場合、支持部材２０の第１支持部２０ａは、Ｘ軸方向に延びているとともに、この第１支持部２０ａにＸ軸方向に延びる蟻溝３７が形成されている。固定的に設けられたスライドガイド３６は、Ｘ軸方向に延びるリブ３６ａを有し、このリブ３６ａの断面は、蟻溝３７に対応する台形状に形成されている。そして、第１支持部２０ａは、その蟻溝３７にスライドガイド３６のリブ３６ａを係合させることにより、スライドガイド３６にＸ軸方向に沿って摺動自在に支持されている。

　蟻溝３７およびこれに係合するリブ３６ａを含むスライドガイド３６は、その中心がＸＹ分離クランク機構１０の基準平面Ｃに位置しているとともに、蟻溝３７およびリブ３６ａの寸法ｄ１は、基準平面Ｃの両側で共通の寸法に形成されている。

　同様に、支持部材２０のＹ軸方向に延びる第２支持部２０ｂは、Ｙ軸方向に延びるスライドガイド４０を有し、このスライドガイド４０は、蟻溝に対応する台形状に形成されている。クランク接続部材２２には、Ｙ軸方向に延びる蟻溝４２が形成されている。そして、クランク接続部材２２は、蟻溝４２にスライドガイド４０を係合させることにより、スライドガイド４０にＹ軸方向に沿って摺動自在に支持されている。ＸＹ分離クランク機構１０の他の構成は、前述した実施形態と同一であり、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する。

　上記のように蟻溝とスライドガイドとの組合わせを用いた場合、支持部材２０およびクランク接続部材２２の動摩擦係数μは、例えば、０．１となる。このようなスライドガイド構造を用いた場合でも、前述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

　図３１、図３２、図３３は、水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構を備える駆動装置、例えば、２気筒の同軸水平対向エンジン装置に適用した実施形態を示している。　
　このエンジン装置は、図示しない軸受等により回転自在に支持されたクランク軸１４を備え、このクランク軸は、１つのクランクピン１５を有している。クランクピン１５は、クランク軸１４に対して偏心して位置し、クランク軸の周りで偏心回転する。また、エンジン装置は、それぞれシリンダ１６内に第１方向（Ｘ軸方向）に沿って往復移動自在に設けられた２つのピストン１２ａ、１２ｂを備えている。これらのピストン１２は、クランク軸１４の両側に、１８０°互いに相反する向きに配置されているとともに、互いに同軸的に配置されている。本実施形態において、ピストン１２ａ、１２ｂは、例えば、スカートを殆ど持たないショートピストンとして形成されている。

　エンジン装置において、水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構１０は、移動体として、第１方向（Ｘ軸方向）に往復移動自在に水平対向配置された一対のピストン１２ａ、１２ｂと、これらのピストン１２の中心軸（移動軸）を含む基準平面（伝達平面）Ｃと直交する方向に延びるクランク軸１４と、の間に設けられ、各ピストン１２ａ、１２ｂの第１方向に沿った往復運動とクランク軸１４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。

　本実施形態において、水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構１０は、ピストン１２ａ、１２ｂの中心軸（移動軸）を含む基準平面Ｃにおいて、Ｘ軸方向に沿って独立して往復移動自在に設けられた２つの支持部材２０Ａ、２０Ｂと、基準平面Ｃにおいて、Ｘ軸方向と直交する第２方向（Ｙ軸方向）に沿って往復移動自在に支持部材２０Ａ、２０Ｂに取り付けられた共通の両クランク接続部材２２と、ピストンと支持部材とを連結した連結部材２４と、を備えている。

　支持部材２０Ａは、例えば、Ｌ字形状に形成され、Ｘ軸方向に延びる第１支持部２０ａと、第１支持部からＹ軸方向に延びる第２支持部２０ｂとを一体に有している。第１支持部２０ａは、スライドガイド３６により、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。本実施形態において、第１支持部２０ａにＸ軸方向に延びる蟻溝３７が形成されている。ベース３８上に固定的に設けられたスライドガイド３６は、Ｘ軸方向に延びるリブ３６ａを有し、このリブ３６ａの断面は、蟻溝３７に対応する台形状に形成されている。そして、第１支持部２０ａは、その蟻溝３７にスライドガイド３６のリブ３６ａを係合させることにより、スライドガイド３６にＸ軸方向に沿って摺動自在に支持されている。

　支持部材２０ＡのＹ軸方向に延びる第２支持部２０ｂは、Ｙ軸方向に延びるスライドガイド４０を有し、このスライドガイド４０は、蟻溝に対応する台形状に形成されている。両クランク接続部材２２は、ほぼ矩形ブロック状に形成され、その一方の側面に、Ｙ軸方向に延びる蟻溝４２ａが形成されている。そして、両クランク接続部材２２は、蟻溝４２にスライドガイド４０を係合させることにより、スライドガイド４０にＹ軸方向に沿って摺動自在に支持されている。

　連結部材２４は、例えば、細長い連結ロッドとして構成され、その一端はピストン１２ａの底壁に直接連結され、他端は、ボルト止め等により、支持部材２０Ａの第２支持部２０ｂに連結されている。連結部材２４は、ピストン１２の中心軸（移動軸）と同軸的に延びている。連結部材２４は、Ｘ軸方向に沿って支持部材２０Ａと一体的に往復移動し、ピストン１２ａをＸ軸方向に沿って往復移動させる。

　他方の支持部材２０Ｂは、支持部材２０Ａと同様に構成され、支持部材２０Ａと対称に配置されている。すなわち、支持部材２０Ｂは、例えば、Ｌ字形状に形成され、Ｘ軸方向に延びる第１支持部２０ａと、第１支持部からＹ軸方向に延びる第２支持部２０ｂとを一体に有している。第１支持部２０ａは、共通のスライドガイド３６により、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。第１支持部２０ａにＸ軸方向に延びる蟻溝３７が形成され、この蟻溝３７にスライドガイド３６のリブ３６ａを係合させることにより、第１支持部２０ａはスライドガイド３６にＸ軸方向に沿って摺動自在に支持されている。また、第１支持部２０ａの一端は、支持部材２０Ａの第１支持部２０ａの一体と、僅かな隙間Ｇを置いて対向している。　
　なお、２つの支持部材２０Ａ、２０Ｂの相互干渉および振動を抑制するため、支持部材２０Ａと２０Ｂとの隙間Ｇにエラストマ等の緩衝材を挟み込むようにしてもよい。

　支持部材２０ＢのＹ軸方向に延びる第２支持部２０ｂは、支持部材２０Ａの第２支持部２０ｂと隙間を置いて平行に対向している。第２支持部２０ｂは、Ｙ軸方向に延びるスライドガイド４０を有し、このスライドガイド４０は、蟻溝に対応する台形状に形成されている。

　両クランク接続部材２２は、他方の側面に、Ｙ軸方向に延びる蟻溝４２ｂが形成されている。そして、両クランク接続部材２２は、蟻溝４２ｂに支持部材２０Ｂのスライドガイド４０を係合させることにより、スライドガイド４０にＹ軸方向に沿って摺動自在に支持されている。これにより、両クランク接続部材２２は、基準面Ｃ内に位置しているとともに、２つの支持部材２０Ａ、２０Ｂの第２支持部２０ｂにＹ軸方向に移動自在に連結されている。

　連結部材２４は、例えば、細長い連結ロッドとして構成され、その一端はピストン１２ｂの底壁に直接連結され、他端は、ボルト止め等により、支持部材２０Ｂの第２支持部２０ｂに連結されている。連結部材２４は、ピストン１２ｂの中心軸（移動軸）と同軸的に延びている。連結部材２４は、Ｘ軸方向に沿って支持部材２０Ｂと一体的に往復移動し、ピストン１２ａをＸ軸方向に沿って往復移動させる。

　両クランク接続部材２２は、基準平面Ｃ内に設けられ、その中央部がクランク軸１４に接続されている。すなわち、両クランク接続部材２２の中央部に円形の透孔４１が形成されている。この透孔４１に、クランク軸１４のクランクピン１５がボールベアリングあるいはプレーンベアリングを介して回転自在に挿通されている。これにより、両クランク接続部材２２はクランク軸１４に係合し、クランク軸１４と支持部材２０とを接続している。なお、両クランク接続部材２２は、組立の際、クランクピン１５と容易に係合できるように、透孔４１を通る分割面、例えば、Ｙ軸方向に延びる分割面４３により、透孔４１を境に２つに分割できるように、すなわち、縦割りに分割できるように、構成されている。

　上記のように構成された水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構１０を備えたエンジン装置において、燃料の圧縮、燃焼によりピストン１２ａ、１２ｂに駆動力が入力されると、ピストン１２ａ、１２ｂが第１方向に往復運動する。ピストン１２ａ、１２ｂの往復運動は、ＸＹ分離クランク機構１０における支持部材２０Ａ、２０ＢのＸ軸方向の往復運動および両クランク接続部材２２のＹ軸方向の往復運動によって回転運動に変換され、クランクピン１５を介してクランク軸１４に伝達される。これにより、クランク軸１４に回転出力が与えられる。

　２つの支持部材２０Ａ、２０Ｂの第１支持部２０ａを第１方向（Ｘ軸方向）に接地することにより、第１方向にピストン１２ａ、１２ｂが往復移動することになる。この時、Ｙ軸方向に、両クランク接続部材２２は平行運動しながら円運動をする。あるいは、２つの支持部材２０Ａ、２０Ｂの第１支持部２０ａを第２方向（Ｙ軸方向）に接地することにより、第２方向にピストン１２ａ、１２ｂが往復移動することになる。この時、Ｘ軸方向に、両クランク接続部材２２は平行運動しながら円運動をする。

　また、２つの支持部材２０Ａ、２０Ｂを単独で第１方向に移動自在に設け、かつ、隙間Ｇを置いて配置し、更に、単一の両クランク接続部材２２を介して２つの支持部材２０Ａ、２０Ｂをクランク軸に接続することにより、力の伝達経路を両クランク接続部材２２からＹ軸リニアスライダのみでピストン１２ａ、１２ｂに伝達できることになる。その結果、力の伝達ロスを低減することが可能となる。また、間隙Ｇを設けることにより、左右の支持部材２０Ａ、２０Ｂ同志は干渉することなく、見かけは同一に見えるが、個別に動作することになる。隙間Ｇに緩衝材を挟みこむことにより、制振作用も期待できる場合がある。

　図３４に示す実施形態のように、支持部材２０Ａ、２０Ｂは、Ｌ字形状に限らず、それぞれほぼＴ字形状に形成してもよい。すなわち、支持部材２０Ａ、２０Ｂの第１支持部２０ａは、第２支持部２０ｂに対して左右両側に延出し、第２支持部２０ｂは、第１支持部の長手方向中央部からＹ軸方向に延出している。このように、第１支持部２０ａを長くすることにより、より安定して支持部材２０Ａ、２０Ｂを支持することができる。

　図３５に示す実施形態のように、２つの支持部材２０Ａ、２０Ｂを互いに連結してもよい。ここでは、連結板２３により支持部材２０Ａの第１支持部と支持部材２０Ｂの第１支持部２０ａとが連結されている。連結板２３は、略長い帯状に形成され、Ｘ軸方向に沿って延在し、２つの第１支持部２０ａにボルト止めされている。

　図３４、図３５に示した実施形態において、他の構成は、図３１ないし図３３に示した実施形態と同一であり、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する。

　図３６、図３７、図３８は、水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構を備える駆動装置、例えば、２気筒の同軸水平対向駆動装置に適用した他の実施形態を示している。本実施形態では、スライドガイドと支持部材との間に、永久磁石あるいは電磁石を並べて設け、これらの磁石の反発力を利用して支持部材をリニア浮上支持する構成としている。他の構成は、図３１ないし図３３に示した実施形態と同一であり、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する。

　図３６、図３７、図３８に示すように、Ｘ軸方向の移動をガイドするスライドガイド３６内に、複数の電磁石７０および複数のセンサ７２がＸ軸方向に沿って交互に並んで埋め込まれている。これらの電磁石７０およびセンサ７２は、ケーブル７３を介してＸ軸方向駆動回路７４に接続され、このＸ軸方向駆動回路は制御回路７５に接続されている。また、２つの支持部材２０Ａ、２０Ｂの第１支持部２０ａには、複数の永久磁石７６およびセンサ７７がＸ軸方向に沿って交互に並んで埋め込まれ、蟻溝３７に露出しているとともにスライドガイド３６側の電磁石７０およびセンサ７２に対向している。

　同様に、支持部材２０Ａ、２０Ｂの第２支持部２０ｂに設けられＹ軸方向の移動をガイドするスライドガイド４０内に、複数の電磁石８０および複数のセンサ８２がＹ軸方向に沿って交互に並んで埋め込まれている。これらの電磁石８０およびセンサ８２は、ケーブル８３を介してＹ軸方向駆動回路８４に接続され、このＹ軸方向駆動回路は制御回路７５に接続されている。また、両クランク接続部材２２の両側面部には、複数の永久磁石８６およびセンサ８７がＹ軸方向に沿って交互に並んで埋め込まれ、蟻溝に露出しているとともにスライドガイド４０側の電磁石８０およびセンサ８２に対向している。

　図３９に示すように、同軸水平対向駆動装置は、クランク軸１４の回転角度を検出する角度検出回路８８、センサ８２、８７の検出信号に応じてＹ軸方向荷重を検出するＹ軸方向荷重検出回路８９、センサ７２、７７の検出信号に応じてＸ軸方向荷重を検出するＸ軸方向荷重検出回路９０を備え、これらの回路は、制御回路７５に接続され、検出信号を制御回路７５に出力する。

　上記構成のエンジン装置において、クランク軸１４の回転角度位置に応じて、Ｘ軸方向スライドガイド３６あるいはＹ軸方向スライドガイド４０に作用する負荷が大きくなる場合が考えられる。そこで、センサ８２、８７の検出信号に応じてＹ軸方向荷重検出回路８９によりＹ軸方向荷重を検出し、荷重が大きくなるクランク軸１４の回転角度を角度検出回路８８により検出する。同様に、センサ７２、７７の検出信号に応じてＸ軸方向荷重検出回路９０によりＸ軸方向荷重を検出し、荷重が大きくなるクランク軸１４の回転角度を角度検出回路８８により検出する。そして、制御回路７５による制御の下、荷重が大きくなる回転角度位置において、Ｘ軸方向駆動回路７４およびＹ軸方向駆動回路８４から電磁石７０、８０に通電し、磁力を発生させる。この磁力と、支持部材２０Ａ、２０Ｂ側に設けられた永久磁石からの磁力との反発により、支持部材２０Ａ、２０Ｂを浮上させる。これにより、支持部材２０Ａ、２０Ｂとスライドガイド３６、４０との間の摩擦ロスを低減する。

　図４０は、クランク軸１４の回転角度に応じた支持部材２０Ａ、２０Ｂの負荷変動を示している。上記のような電磁石による浮上制御（動作制定）を行うことにより、浮上制御しない場合（無制定）に比較して、ある特定角度で生じる負荷の増大を抑制できることが分かる。

　コンプレッサ、加振機構など受動機動作の場合、モータの回転角により、往復動の方向が変わるとき、自重により加速度が変わり、切替時振動が発生する。この場合、予め回転角により、加速度を制御しブレーキ動作サーボを加え、そののち加速するなどのパータン制御が有効である。コンプレッサなどでは、モータ自体のサーボ作用により加減速が有効である。しかし、エンジン等原動機の場合、磁気浮上時のブレーキ動作に最適な電流値を与えると、制振作用がある。

　両クランク接続部材２２を使用することにより、Ｘ軸方向のプラスマイナス双方向に、力が伝達される。Ｙ軸方向はピストン系の自重とＸ軸方向の力偏差があれば、センサで検知し電磁石の制御を行うことにより、摩擦ロスを小さくすることが可能である。

　特に自重が大きくなる１０００mm径ピストンなどを用いる場合に有効である。また、大口径の場合でも、ケーブルを可撓性のあるものを使用すれば良いことになる。接続ケーブル７３、８３は、ＸＹ分離クランク機構１０の水平同軸機構の場合、単純な往復運動であるから、ピストン部の動作に影響をあたえることなくあらゆるセンシングが可能である。シリンダ内圧力変動、偏差荷重等を直接センシングして制御データとすることができる。

これは大型ピストン機構の場合も非常に都合が良い。

　また、上述した実施形態では、スライドガイド側に電磁石、支持部材側に永久磁石を設ける構成としたが、逆に、スライダガイド側に永久磁石、支持部材側に電磁石を設ける構成としてもよい。　
　小口径のピストン等を用いる場合、電磁石の代わりに永久磁石を設け、支持部材側の永久磁石とスライドガイド側の永久磁石との相互反発作用を利用して摩擦軽減を図るようにしても良い。

　図４１は、水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構を備える駆動装置、例えば、２気筒の同軸水平対向エンジン装置、に適用した他の実施形態を示している。本実施形態では、ピストン１２ａ、１２ｂとして、ショートピストンに代えて、通常形状のピストンを用いている。更に、ピストン１２ａ、１２ｂは、セラミクスで形成されている。連結部材２４は、ピストンピン２５を介してピストン１２ａ、１２ｂに連結されている。

　また、支持部材２０Ａ、２０Ｂにおける第２支持部２０ｂの上端部９２は、斜めに切欠かれている。上端部９２を切り欠くことにより、支持部材２０Ａ、２０Ｂに余分な力以上の耐久性を持たせず、材料の軽量化を図ることができる。　
　本実施形態において、他の構成は、図３６ないし図３８に示した実施形態と同一であり、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する。

　上述した同軸水平対向エンジン装置は、２気筒に限らず、４気筒、６気筒以上としてもよい。図４２ないし図４５は、例えば、４気筒の同軸水平対向エンジン装置に適応した実施形態を示している。このエンジン装置は、図示しない軸受等により回転自在に支持されたクランク軸１４を備え、このクランク軸は、互いに１８０°位相がずれて配置された２本のクランクピン１５を有している。これらのクランクピン１５は、クランク軸１４に対して偏心して位置し、クランク軸の周りで偏心回転する。また、エンジン装置は、シリンダ１６内にＸ軸方向に沿って往復移動自在に設けられた２組のピストン１２ａ、１２ｂを備えている。各組のピストン１２ａ、１２ｂは、クランク軸１４の両側に、１８０°互いに相反する向きに配置されているとともに、Ｘ軸方向に同軸的に配置されている。

　各組のピストン１２ａ、１２ｂとクランク軸１４との間に水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構１０が設けられ、ピストン１２ａ、１２ｂは、このＸＹ分離クランク機構１０により、対応するクランクピン１５に接続されている。水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構１０の構成は、前述した実施形態における水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構１０と同一であり、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する。２つのＸＹ分離クランク機構１０のクランク接続部材２２は、互いに平行に並んで設けられ、同様に、支持部材２０ａ、２０ｂも互いに平行に並んで設けられている。各ＸＹ分離クランク機構１０において、両クランク接続部材２２は、透孔４１を通る水平な分割面４３で、横割りに分離可能に形成されている。

　上記のように構成されたエンジン装置において、燃料の圧縮、燃焼によりピストン１２に駆動力が入力されると、ピストン１２が往復運動する。ピストン１２の往復運動は、ＸＹ分離クランク機構１０における支持部材２０ａ、２０ｂのＸ軸方向の往復運動およびクランク接続部材２２のＹ軸方向の往復運動によって回転運動に変換され、クランク軸１４に伝達される。これにより、クランク軸１４に回転出力が与えられる。

　多気筒のエンジン装置において、２組の同軸なピストン１２ａ、１２ｂおよび２組の水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構１０を平行に並べて配置することにより、クランク軸１４の軸方向に沿ったエンジン装置の寸法を短くし、エンジン装置の小型化を図ることが可能となる。このような構成の水平同軸リニアＸＹ分離クランク機構１０を備えた多気筒エンジン装置は、コンプレッサ、ポンプ等にも適用することができる。また、上記の同軸構造は複流のピストン構造を容易に実現することができる。

　図４６に示す実施形態のように、ＸＹ分離クランク機構１０の支持部材２０を支持するスライドガイド３６は、基準平面Ｃと直交する同一平面、例えば、Ｘ軸平面、上に複数、例えば、２列に設置してもよい。これらのスライドガイド３６は、それぞれＸ軸方向に延びているとともに、基準平面Ｃに対して対称な位置に配置されている。

　同様に、支持部材２０上にクランク接続部材２２を往復動自在に支持するスライドガイド４０は、基準平面Ｃと直交する同一平面、例えば、Ｙ軸平面、上に複数、例えば、２列に設置してもよい。これらのスライドガイド３６は、それぞれＹ軸方向に延びているとともに、基準平面Ｃに対して対称な位置に配置されている。

　このように、強度上の必要性から２本のスライドガイドを使用する場合は、これらのスライドガイドを同一平面に配置することにより、傘開きロスを生じることなく使用することが可能である。

　上述したＸＹ分離クランク機構１０を有する駆動装置は、例えば、Ｘ軸方向と平行な方向に出力するプレス装置にも適用することができる。また、高速のシューパーなどの機構にも使用することができる。この場合は、ＸＹ分離クランク機構を２重化することにより、振動を有効に打消することが可能となる。

　図４７および図４８は、プレス装置に適用した実施形態を示している。　
　図４８に示すように、プレス装置は、ほぼＵ字形状の本体フレーム５０を備えている。この本体フレーム５０は、水平に延びたベース部５２と、ベース部から垂直上方に延出した延出部５４と、延出部の上端からベース部５２と平行に延びた支持部５６と、で構成されている。そして、ベース部５２と支持部５６との間に加工スペースが形成されている。ベース部５２上には、Ｚ方向に沿って移動可能な下型５８が設置され、加工スペース内に位置している。

　支持部５６には、例えば、鉛直方向、ここでは、Ｙ軸方向に沿って昇降可能な昇降軸６０が支持され、この昇降軸６０の下端にプレスヘッド６２が取り付けられている。そして、プレスヘッド６２と下型５８との間で被加工物をプレスすることにより、被加工物をプレス加工する。

　図４７および図４８に示すように、支持部５６には、駆動機構６３、および駆動機構の駆動力を昇降軸２１に伝達するＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０が設けられている。駆動機構６３は、支持部５６に支持されたパルスサーボモータ６４を備えている。パルスサーボモータ６４の駆動軸は水平に延び、その先端には、駆動スプロケット６５が取り付けられている。

　また、支持部５６には複数の軸受１８を介して、クランク軸１４が回転自在に取り付けられている。クランク軸１４は、ほぼ水平に、かつ、パルスサーボモータ６４の駆動軸と平行に延びている。クランク軸１４の一端は軸受１８から外方に突出し、この一端には、従動スプロケット６６が取り付けられている。そして、従動スプロケット６６と駆動スプロケット６５との間には、歯付き駆動ベルト６８が掛け渡されている。従動スプロケット６６は、駆動スプロケット６５よりも大きな歯数を有している。従って、パルスサーボモータ６４を駆動することにより、クランク軸１４は所定の減速比にて回転駆動される。

　支持部５６には、駆動機構の駆動力を昇降軸６０に伝達し、昇降軸６０を昇降駆動するＸＹ分離クランク機構１０が設けられている。ＸＹ分離クランク機構１０は、移動体としての昇降軸６０の中心軸（移動軸）を含む基準平面Ｃにおいて、Ｙ軸方向に沿って往復移動自在に設けられたＬ字型の支持部材２０と、基準平面Ｃにおいて、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向に沿って往復移動自在に支持部材２０に取り付けられたクランク接続部材２２と、プレスヘッド６２と支持部材２０とを連結した連結部材、ここでは、昇降軸６０と、を備えている。すなわち、昇降軸６０は、支持部材３０に連結されている。

　支持部材２０は、Ｌ字形状に形成され、Ｙ軸方向に延びる第１支持部２０ａと、第１支持部からＸ軸方向に延びる第２支持部２０ｂとを一体に有している。第１支持部２０ａは、第１スライドガイド３６により、Ｙ軸方向に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。第１スライドガイド３６は、支持部５６に固定され、固定的に設けられている。第１スライドガイド３６は、Ｙ軸方向に延びているとともに断面が台形状に形成されたガイドリブ３６ａと、第１支持部２０ａに固定されたスライダ３６ｂと、を有している。スライダ３６ｂには、ガイドリブ３６ａが摺動自在に係合した蟻溝３７が設けられている。

　支持部材２０の第２支持部２０ｂには、Ｘ軸方向に延びる第２スライドガイド４０が設けられている。クランク接続部材２２は第２スライドガイド４０に連結され、この第２スライドガイド４０によりＸ軸方向に沿って往復移動自在に支持されている。クランク接続部材２２は、基準平面Ｃ内に設けられ、クランク軸１４に接続されている。すなわち、クランク接続部材２２に円形の透孔４１が形成され、この透孔４１に、クランク軸１４のクランクピン１５がスライドベアリングを介して回転自在に挿通されている。これにより、クランク接続部材２２はクランク軸１４に係合し、クランク軸１４と支持部材２０とを接続している。

　連結部材としての昇降軸６０は、その上端が支持部材２０の第２支持部２０ｂに固定されている。これにより、昇降軸６０は、基準平面Ｃ内でＹ軸方向に沿って延びている。昇降軸６０は、Ｙ軸方向に沿って支持部材２０と一体的に往復移動する。

　上記のように構成されたプレス装置において、パルスサーボモータ６４によりクランク軸１４に回転力が入力されクランク軸１４が回転すると、クランクピン１５がクランク軸１４の周りで、偏心回転する。この偏心回転運動は、ＸＹ分離クランク機構１０のクランク接続部材２２および支持部材２０により、Ｘ軸方向の移動とＹ軸方向の移動とに分離され、クランク接続部材２２は第２スライドガイド４０によりＸ軸方向に沿って往復動し、支持部材２０は、クランク接続部材２２と共に、第１スライドガイド３６によりＹ軸方向に沿って往復動する。支持部材２０のＹ軸方向の往復運動は、昇降軸６０およびプレスヘッド６２に伝達され、昇降軸６０およびプレスヘッド６２がＹ軸方向に沿って往復動する。このようにして、クランク軸１４の回転運動は、各ＸＹ分離クランク機構１０により往復運動に変換されプレスヘッド６２に伝達される。これにより、プレスヘッド６２が下型５８に向かって押し下げられ、このプレスヘッドと下型５８との間に装着された被加工物をプレス加工する。

　このように構成されたプレス装置によれば、ＸＹ分離クランク機構１０にプレス反力が応力として加わらず、ベース部５２に反力が伝達される。そのため、ＸＹ分離クランク機構１０は、構造上十分な耐久性を持つことになる。前述した実施形態と同様に、ＸＹ分離クランク機構１０は、摩擦ロスを大幅に低減することができ、これにより、モータ等の駆動機構を小型化することができるとともに、ＸＹ分離クランク機構を含む装置全体の小型化を図ることが可能となる。また、摩擦ロスがないことから、低振動となり、高速動作が可能となる。

　図４７および図４８は、駆動装置を複動ピストン型のポンプに適用した実施形態を示している。　
　図４９および図５０に示すように、ポンプは、例えば、水平方向に延びるクランク軸１４を備えている。クランク軸１４は一対の軸受１８により回転自在に支持され、一方の端は、駆動源としてのモータ７０に連結されている。このクランク軸１４は、互いに所定角度、例えば、９０度、位相がずれて配置された２つのクランクピン１５を有している。これらのクランクピン１５は、クランク軸１４に対して偏心して位置し、クランク軸の周りで偏心回転する。

　また、ポンプは、閉塞された２つの平行なシリンダ１６と、これらのシリンダ１６内にＸ軸方向に沿って往復移動自在に設けられた２つのピストン１２とを備え、これらのピストン１２の移動方向（Ｘ軸方向）は、それぞれクランク軸１４と直交するとともに互いに隙間をおいて平行に対向する２つの基準平面内に設けられている。

　各シリンダ１６の両端上部にそれぞれ水流入口７２ａ、７２ｂが形成され、また、シリンダ１６の両端下部にそれぞれ水流出口７４ａ、７４ｂが形成されている。ピストン１２は、２つの水流入口７２ａ、７２ｂ間および２つの水流出口７４ａ、７４ｂ間を往復移動する。

　各ピストン１２とクランク軸１４との間にＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０が設けられている。各ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構１０は、ピストン１２の中心軸（移動軸）を含む基準平面において、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に設けられた支持部材２０と、基準平面において、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に沿って往復移動自在に支持部材２０に取り付けられたクランク接続部材２２と、ピストン１２と支持部材２０とを連結した連結部材２４と、を備えている。

　支持部材２０は、Ｌ字形状に形成され、Ｘ軸方向に延びる第１支持部２０ａと、第１支持部からＹ軸方向に延びる第２支持部２０ｂとを一体に有している。第１支持部２０ａは、第１リニアスライダ３６により、Ｘ軸方向に沿って往復移動自在に支持およびガイドされている。第１リニアスライダ３６は、ベース３８に固定され、固定的に設けられている。

　支持部材２０の第２支持部２０ｂには、Ｙ軸方向に延びる第２リニアスライダ４０が取り付けられている。クランク接続部材２２は、例えば、板状に形成され、その一端部が第２リニアスライダ４０によりＹ軸方向に沿って往復移動自在に支持されている。クランク接続部材２２は、基準平面内に設けられ、その他端部がクランク軸１４に接続されている。クランク接続部材２２の他端部に円形の透孔４１が形成され、この透孔４１に、クランク軸１４のクランクピン１５がスライドベアリングを介して回転自在に挿通されている。これにより、クランク接続部材２２はクランク軸１４に係合し、クランク軸１４と支持部材２０とを接続している。

　連結部材２４は、例えば、細長い連結ロッドとして構成され、その一端はピストン１２に連結され、他端は、支持部材２０の第２支持部２０ｂに連結されている。連結部材２４は、ピストン１２の中心軸（移動軸）と同軸的に延びている。連結部材２４は、Ｘ軸方向に沿ってピストン１２および支持部材２０と一体的に往復移動する。　
　他のピストン１２とクランク軸１４との間に配設されたＸＹ分離クランク機構１０も、上記と同様の構成を有している。

　上記のように構成されたポンプにおいて、例えば、モータ７０によりクランク軸１４に回転力が入力されクランク軸１４が回転すると、複数のクランクピン１５は、クランク軸１４の周りで、偏心回転する。この偏心回転運動は、それぞれＸＹ分離クランク機構１０のクランク接続部材２２および支持部材２０により、Ｘ軸方向の移動とＹ軸方向の移動とに分離され、クランク接続部材２２は第２リニアスライダ４０によりＹ軸方向に沿って往復動し、支持部材２０は、クランク接続部材２２と共に、第１リニアスライダ３６によりＸ軸方向に沿って往復動する。支持部材２０のＸ軸方向の往復運動は、連結部材２４を介してピストン１２に伝達され、ピストン１２がシリンダ１６内をＸ軸方向に沿って往復動する。このようにして、クランク軸１４の回転運動は、各ＸＹ分離クランク機構１０により往復運動に変換されピストン１２に伝達される。

　シリンダ１６内においてピストン１２が往復動することにより、例えば、ピストン１２が往動することにより、水流入口７２ｂからシリンダ１６内に水が吸い込まれ、同時に、水流出口７４ａからシリンダ内の水が加圧流体として外部に供給される。また、ピストン１２が復動することにより、水流入口７２ａからシリンダ１６内に水が吸い込まれ、同時に、水流出口７４ｂからシリンダ内の水が加圧流体として外部に供給される。

　上記のように構成されたポンプによれば、９０度ずれたクランク軸により低振動動作し、９０度ずつの動作で上下死点の影響を無くすことができる。前述した実施形態と同様に、ＸＹ分離クランク機構１０は、摩擦ロスを大幅に低減することができ、これにより、モータ等の駆動源を小型化することができるとともに、ＸＹ分離クランク機構を含む装置全体の小型化を図ることが可能となる。また、摩擦ロスがないことから、低振動となり、高速動作が可能となる。

　以上のように、上述した種々の実施形態によれば、摩擦ロスおよび振動を低減し、高い効率で運動を変換伝達可能なＸＹ分離クランク、およびこれを備えた駆動装置を提供することができる。

　本発明は上記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。

　１０…ＺメカニズムＸＹ分離クランク機構、１２、１２ａ、１２ｂ…ピストン、
　１４…クランク軸、１５…クランクピン、１６…シリンダ、
　２０、２０Ａ、２０Ｂ…支持部材、２０ａ…第１支持部、２０ｂ…第２支持部、
　２２…クランク接続部材、２４…連結部材、３６…第１リニアスライダ、
　３８…ベース、４０…第２リニアスライダ、７０、８０…電磁石、
　７２、７７、８２、８７…センサ、７５…制御回路、７６…永久磁石

Claims

　第１方向に沿って往復移動する移動体と、回転自在なクランク軸との間に設けられ、前記移動体の往復運動と前記クランク軸の回転運動とを相互に変換するＸＹ分離クランク機構であって、
　前記第１方向に往復移動自在に設けられた支持部材と、
　前記第１方向と直交する第２方向に沿って往復移動自在に前記支持部材に取り付けられているとともに、前記クランク軸のクランクが回転自在に係合するクランク接続部材と、
　前記ピストンと前記支持部材とを連結し、前記第１方向に沿って前記ピストンおよび支持部材と一体的に往復移動する連結部材と、を備え、
　前記支持部材、クランク接続部材、および連結部材は、前記移動体の移動軸を含む基準平面内で移動可能に設けられているＸＹ分離クランク機構。
　前記支持部材は、前記第１方向に延びる第１支持部と、前記第１支持部から第２方向に延びる第２支持部とを有し、前記第１支持部は、第１方向スライダにより支持されている請求項１に記載のＸＹ分離クランク機構。
　前記クランク接続部材は、前記第２方向にスライド自在な第２スライダにより前記第２支持部に取り付けられ、前記クランク接続部材に、前記クランク軸のクランクピンが挿通され、回転自在に支持されている請求項２に記載のＸＹ分離クランク機構。
　前記クランク軸は、前記基準平面と直交して延びている請求項３に記載のＸＹ分離クランク機構。
　前記連結部材は、前記移動体の移動軸に同軸的に設けられている請求項４に記載のＸＹ分離クランク機構。
　前記支持部材は、前記第１方向に延びる蟻溝を有し、前記第１方向スライダは、前記蟻溝に摺動自在に係合している請求項１に記載のＸＹ分離クランク機構。
　前記支持部材は、前記第１方向に延びる第１支持部と、前記第１支持部からそれぞれ前記第２方向に沿って相反する方向に延びる２つの第２支持部と、を備え、それぞれ前記第２方向にスライド自在に前記２つの第２支持部に取り付けられた２つのクランク接続部材が設けられ、前記クランク接続部材は、それぞれ前記クランク軸に対して回転自在に係合している請求項１に記載のＸＹ分離クランク機構。
　前記支持部材は、前記第１方向に延びる第１支持部と、前記第１支持部からそれぞれ前記第２方向に延びる第２支持部および第３支持部と、を備え、
　前記第１支持部は、第１方向スライダにより支持され、前記クランク接続部材は、前記第２方向にスライド自在な第２スライダにより前記第２支持部に取り付けられ、前記クランク接続部材に、前記クランク軸のクランクピンが挿通され、回転自在に支持され、
　前記第２支持部とピストンとが前記連結部材により連結され、前記第１方向に沿って往復動自在な他の移動体と前記第３支持部とが他の連結部材により連結されている請求項１に記載のＸＹ分離クランク機構。
　シリンダ内に第１方向に沿って往復動自在に設けられたピストンと、
　前記ピストンの前記第１方向に沿った移動軸を含む基準平面と直交して延びるクランク軸と、
　前記ピストンとクランク軸との間に設けられ、前記ピストンの往復運動と前記クランク軸の回転運動とを相互に変換する請求項１ないし８のいずれか１項に記載のＸＹ分離クランク機構と、
　を備える駆動装置。
　前記ＸＹ分離クランク機構の支持部材およびクランク接続部材は、前記クランク軸の回動領域と前記ピストンの移動領域との間の領域内に収容可能な形状および寸法に形成されている請求項９に記載の駆動装置。
　前記シリンダ内で燃料を圧縮、燃焼するエンジン装置として構成されている請求項９に記載の駆動装置。
　前記クランク軸を回転する駆動部を備え、前記シリンダから圧縮流体を供給するコンプレッサとして構成されている請求項９に記載の駆動装置。
　それぞれシリンダ内に第１方向に沿って往復動自在に設けられ、互いに同軸的に配置された２つのピストンと、
　前記ピストンの前記第１方向に沿った移動軸を含む基準平面と直交して延びるクランク軸と、
　前記２つのピストンとクランク軸との間に設けられ、前記ピストンの往復運動と前記クランク軸の回転運動とを相互に変換するＸＹ分離クランク機構と、を備え、
　前記ＸＹ分離クランク機構は、
　それぞれ前記第１方向に往復移動自在に設けられた第１支持部材および第２支持部材と、
　前記第１方向と直交する第２方向に沿って往復移動自在に前記第１および第２支持部材に取り付けられているとともに、前記クランク軸のクランクピンが回転自在に係合する両クランク接続部材と、
　前記ピストンと前記第１支持部材とを連結し、前記第１方向に沿って前記ピストンおよび第１支持部材と一体的に往復移動する第１連結部材と、
　前記他方のピストンと前記第２支持部材とを連結し、前記第１方向に沿って前記ピストンおよび第２支持部材と一体的に往復移動する第２連結部材と、を備え、
　前記第１および第２支持部材、両クランク接続部材、および連結部材は、前記移動体の移動軸を含む基準平面内で移動可能に設けられている駆動装置。
　前記第１支持部材は、前記第１方向に延びる第１支持部と、前記第１支持部から第２方向に延びる第２支持部とを有し、前記第１支持部は、第１方向スライダにより支持され、
　前記第２支持部材は、前記第１方向に延びる第１支持部と、前記第１支持部から第２方向に延びる第２支持部とを有し、前記第１支持部は、前記第１方向スライダにより支持され、前記第１支持部材の第１支持部と隙間を置いて対向している請求項１３に記載の駆動装置。
前記両クランク接続部材は、前記第１支持部材の第２支持部に前記第２方向にスライド自在に接続された一側部と、前記第２支持部材の第２支持部に前記第２方向にスライド自在に接続された他側部と、前記両クランク接続部材に、前記クランク軸のクランクピンが挿通され、回転自在に支持されている請求項１４に記載の駆動装置。
　前記第１スライダ内に埋め込まれ前記第１方向に並んで設けられた複数の磁石と、前記第１および第２支持部材の第１支持部内に埋め込まれ前記第１方向に並んで設けられ、前記スライダ側の磁石と反発作用により前記第１および第２支持部材を浮かせる複数の支持部材側の磁石と、を備えている請求項１５に記載の駆動装置。
　前記スライダ側の磁石および支持部材側の磁石の一方は、電磁石で構成され、
　前記クランク軸の回転角度を検出する回転角度検出回路と、前記検出されたクランク軸の回転角度に応じて前記電磁石への通電を制御する制御回路と、を更に備えている請求項１６に記載の駆動装置。
　前記シリンダ内で燃料を圧縮、燃焼するエンジン装置として構成されている請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載の駆動装置。
　前記クランク軸を回転する駆動部を備え、前記シリンダから圧縮流体を供給するコンプレッサとして構成されている請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載の駆動装置。