JPH03352A - 往復伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連接棒のなかに支持される回転ピンと、該回
転ピンを機関の駆動軸と逆方向に回転させるための補助
伝動装置とを有し、回転ピンが前記駆動軸と駆動結合す
るための偏心配置される往復ピンを備え、補助伝動装置
が、往復ピンに同軸に配置され内歯歯車と噛み合うピニ
オンを備え、該ピニオンの半径が往復ピンの偏心率を決
定し、且つ内歯歯車の半径の半分に選定されていること
によって連接棒が直線案内されている往復伝動装置、特
に往復ピストン機関のためのに関するものである。

〔従来の技術と問題点〕

この種の往復伝動装置の運動学的な基礎は、カルダン円
対（Ｋａｒｄａｎｋｒｅｉｓｐａａｒ　）を有している
補助伝動装置によって形成されている。カルダン円対に
おいては、小さな歯車が大きな歯車のなかをスリップな
しに転動する。内歯歯車の直径が小さな歯車、即ちピニ
オンの直径の２倍であると、ピニオンの直径方向に対向
している２つの濁点は、内歯歯車のなかを転動する際、
対角線方向の直線状の往復運動と純粋にｓｉｎカーブ状
の往復運動とを実施する。前記２つの濁点の一方に結合
される機関部品１例えば往復ピストン機関の連接棒は、
直線状の往復運動を実施する。１つの連接棒とピニオン
同点との結合は、逆方向に制御される２つの偏心体と１
つの従動軸との組合せか、または偏心体を備えたクラン
ク或いはクランク軸によって行なりれる。後者の場合の
偏心体は、外歯のピニオンが内歯歯車のなかで案内され
るとき、クランク軸の回転方向とは逆の方向にも回転す
る。

単シリンダ式往復ピストン機関または複シリンダ式往復
ピストン機関に使用される連接棒と、従動軸を備えた１
つのまたは複数個の偏心体と、クランク軸と、内サイク
ロイド伝動装置としても知られている補助伝動装置とを
どのように相互に関係づけるかによって、往復伝動装置
の回転し振動する慣性力を補整するために必要な平衡体
の配置に対する種々の解決法が得られる。

例えば西ドイツ特許第２７２０２８４号公報に開示され
ている内サイクロイド往復伝動装置では、ピストンを備
えた連接棒の往復運動を生じさせるピニオンの濁点は、
第１の重量中心部と見なされる。この重量中心部には、
これに対して直角に往復動するもう１つの濁点上に対向
重量部が付設される。ピニオンの軸線上にあるこれらの
２つの重量中心部は１つのものと見なされる。この１つ
と見なされる重量中心部には、対角線方向に対向し内歯
歯車の中心のまわりに円を描く対向重量部が付設されて
いる。従って内歯歯車の軸線のまわり、即ち従動軸の同
軸の軸線のまわりで１回転し往復動する重量部に関し静
力学的に且つ動力学的に平衡になっている補助伝動装置
が得られる。この重量平衡を実現するため、この公知の
往復伝動装置は、従動軸と相対回転不能に結合される第
１の偏心体を有している。この第１の偏心体には、連接
棒と結合される第２の偏心体が第１の偏心体と逆方向に
可動に補助伝動装置を介して付設されている。この場合
重量部の平衡状態を得るために、駆動軸のまわりでの第
１の偏心体の中心の回・転運動が第１の偏心体の中心の
まわりでの第２の偏心体の中心の回転運動にオーバーラ
ツプしていることにより第２の偏心体の中心の運動が得
られることが前提となっている。この往復動する重量部
には、付加重量部が付加されている。この付加重量部に
よって振動系の重心は第２の偏心体の中心に設定される
。従って、第２の偏心体に設けた第１の付加的な対向重
量部により、前述の重量部の重心は第１の偏心体の中心
に設定される。第１の偏心体に設けた第２の対向重量部
により、系全体の重心は主軸または内歯歯車の幾何学上
の軸線に設定され、これによって静力学的に且つ動力学
的に完全に平衡な往復伝動装置が得られる。

西ドイツ特許第２７２０２８４号公報の図面に図示され
た実施例が示すように、動力学的な平衡を得るために用
いられる対向重量部は、連接棒の平面にほぼ対称に配置
される対向重量部対に分割されている。このため比較的
幅広で、構造が複雑な往復伝動装置が得られる。さらに
この往復伝動装置の欠点は、付加重量部が振動する重量
部ばかりでなく第１及び第２の対向重量部をも大きくさ
せ、よって比較的重い往復伝動装置が得られることであ
る。

この公知の往復伝動装置の上記の欠点を解消するため、
西ドイツ特許公開第３２３２１００号公報に記載の往復
伝動装置が提案された。この往復伝動装置では、ピスト
ンと連接棒から成る振動する重量部に対し付加重量部が
設けられていない。

付加重量部を省くことにより軽量にすることによって、
第１及び第２の対向重量部の直径も小さくすることがで
きる。この場合振動する重量部の重心は第２の偏心体の
中心にずらされる。しかしながらこの往復伝動装置も第
１及び第２の偏心体を有し、対向重量部が対を成して連
接棒の平面に関して対称に配置されているので、特に往
復ピストン機関のための伝動装置に適用すると同様に幅
広の構成になる。上記の２つの往復伝動装置に共通の欠
点は、補助伝動装置の構成が比較的複雑なことである。

スイス特許第４８０５６７号公報から公知の往復ピスト
ン機関用往復伝動装置では、ピストンの連接棒がクラン
ク軸の往復ピンに係合している。

クランク軸は、偏心して配置される貫通穴に設けた主ビ
ンによって、機関ケーシング内で外周方向に回転可能に
支持される円板内で回転可能に支持されている。この場
合補助伝動装置は、クランク軸を前記円板とは逆の方向
に回転させるために用いられる。完全な重量平衡を得る
ために、クランク軸の往復ピン側面に対向錘が配置され
、且つ他の対向錘が前記円板に配置されている。この構
成も同様に往復伝動装置の幅を大きくさせると共に、補
助伝動装置の構成を複雑にさせる。

西ドイツ特許公開第２２４１９７３号公報から公知の往
復伝動装置は、機関の幅方向に幅狭の構成になっている
（なおこの往復伝動装置は本発明の前提となるものであ
る）。この往復伝動装置は、対向型往復ピストン内燃機
関用の複ピストンの重心に、往復ピンを偏心配置した回
転ピンを有している。さらに複ピストンには５回転ピン
に同軸に内歯歯車が配置されている。複ピストンに対し
て横に配置される駆動軸は２つの部分に分割され、この
場合各部動軸部分は、端面側に配置される袋穴を介して
往復ピンを受容するために用いられる。

また１つの駆動軸部分の、端面側の凹部には、袋穴に同
軸にピニオンが相対回転不能に配置されている。ピニオ
ンは、複ピストンに相対回転不能に配置される内歯歯車
と噛み合う。

この公知の往復伝動装置の欠点は、駆動軸が２つに分割
されている。偏心している袋穴を偏心率と駆動軸部分の
回転軸線に対する平行性とに関して正確に配置するため
には各駆動軸部分の製造が面倒である。また、支持間隙
をもって袋穴に係合する往復ピンの締め付けのない協働
作用を達成するために、各駆動軸部分をその外周方向に
て比較的小さな支持間隙をもって支持しなければならな
いことも製造を面倒にしている。さらに駆動軸部分を介
して補助伝動装置が傾動運動をしないようにするため、
各駆動軸部分のために比較的幅広の走行面を機関ケーシ
ングの外周に設けねばならず、よって機関ケーシング構
成が幅広になって不都合である。総じてこの公知の往復
伝動装置はスムーズな動きが得られない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、この種の往復伝動装置に、取付けの際
に一体であるような駆動軸を備えさせ、該駆動軸の構成
が往復伝動装置の回転部品の重量を完全に平衡にさせる
うえで有利であるような往復伝動装置を提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題を解決するため、内歯歯車がケーシ
ングに固定され、ピニオンが回転ピンと相対回転不能に
結合されていることと、往復ピンが回転ピン内で可動に
配置され、クランク軸として形成される駆動軸の固定部
分であることと、補助伝動装置に隣接しているクランク
腕が、端面側に、内歯歯車のなかに突出している。ピニ
オン及び往復ピンのための平衡体を備え、回転ピンがそ
の回転軸線に関して回転体として完全に平衡を保ってい
ることとを特徴とするものである。

本発明にはいくつかのステップがある。そのうち重要な
ステップは、回転ピンの端面にピニオンを相対回転不能
に配置することである。これにより１回転ピンを偏心し
た往復ピンと相対回転不能に結合させる代わりに、往復
ピンを回転ピンのなかに滑動可能に配置することができ
る。さらに他のステップにおいては、往復ピンが、クラ
ンク軸として形成される駆動軸の一部として構成される
。

この場合往復ピンは少なくともクランク軸のクランク腕
に固定されている。またこのクランク腕がケーシング固
定される内歯歯車をもった補助伝動装置に隣接するよう
に構成するならば、他のステップとして、一方では内歯
歯車とピニオンによって、他方では軸方向において回転
ピンとクランク腕によって画成される自由空間が、ピニ
オンと往復ピンのための平衡体をクランク腕に配置する
ために用いられる。これによりコンパクトな往復伝動装
置が得られる。往復伝動装置の回転する重量部をさらに
平衡状態に保つためには、往復ピンを回転ピンに可動に
配置するのが有利である。これは１回転ピンがその回転
軸線に関して回転体として（ｒｏｔａｔｏｒｉｓｃｈ）
完全に平衡を保つことができるためである。さらに本発
明の重要な利点は１重量部の内部平衡を往復伝動装置の
回転する重量部に限定したことである。従って本発明に
よる往復伝動装置においては、回転及び振動する重量部
のためのその都度の重量平衡を解除することができる。

回転する平衡重量部においては、従来のように、全体の
重心位置を往復伝動装置内の適当な位置に設定するため
に、振動する重量部のために付加重量部を設ける必要が
ない。従って機械的負荷が軽減することに関連して往復
伝動装置の慣性モーメントが減少する。よって往復伝動
装置をコンパクトに構成できて有利である。

往復ピストン機械においてピストンの連接棒と該連接棒
とともに往復動する回転ピンによって与えられる振動す
る慣性力を平衡にするため、実施態様項１によれば、連
接棒の平面に対して横に且つクランク軸の両側に等間隔
で配置される２つの副軸に、連接棒の平面に対して位置
調整した平衡体が設けられる。この平衡体は振動体に対
して位相が逆であり、従って平衡体を担持する副軸はク
ランク軸の回転数で回転する。包絡式伝動装置（Ｈｉｉ
ｌｌｇｅｔｒｉｅｂｅ）を用いて１つの平面内で簡単に
駆動するため、実施態様項５によれば、対向型４サイク
ル往復ピストン内燃機関に対しては、−平面内での包絡
伝動に必要な転向歯車を制御軸の駆動用に使用する。こ
れにより、副軸と制御軸を駆動するための構成が簡潔に
なって有利である。

実施態様項２及び３によれば、各往復伝動装置には、２
つのクランク腕を備えたクランク軸が設けられる。１つ
のクランク腕は回転ピンにすぐ隣接して配置され、他の
クランク腕は補助伝動装置にすぐ隣接して配置される。

支持長さを短かくするため、２つのクランク腕はそれぞ
れ滑動面を介してケーシングの外周で支持されている。

さらに回転ピンにすぐ隣接して配置されるクランク腕の
直径を回転ピンの直径よりも小さくすると、回転ピンを
閉じ込める連接棒において、往復ビンに取付けられる回
転ピン及びこれに固定されるピニオンともどもクランク
軸を片側から取付けることができる。

実施態様項４に記載の構成は、円板状のクランク腕の外
周方向に支持されるクランク軸の片側からの取付けをさ
らに有利にするものである。即ち補助伝動装置に隣接し
ているクランク腕は、ケーシング内に心合わせして配置
されるフランジブシュ内で支持され、フランジブシュは
回転ピン側で内歯歯車の内歯部を担持する。これにより
製造公差をｔＪｓさくすることができる。

実施態様項９にしたがって補助伝動装置の歯部を選定し
て使用することにより、補助伝動装置の内歯歯車とピニ
オンの直径を比較的小さくすることができる。その結果
往復ピンとクランク軸の回転軸線との間隔を好都合にす
ることができ、即ち回転ピンの回転軸線に対する往復ピ
ンの偏心率を好都合にすることができる。よって連接棒
のなかを滑動可能に支持される回転ピンの外径を比較的
小さく選定することができる。半径比が２＝１の内サイ
クロイド型の往復伝動装置では、上死点と下死点との間
の行程が前記の偏心率の４倍に相当しているので、回転
ピンの直径を短かくして、且つ実施態様項７に記載の構
成により境を接するシリンダの直径を回転ピンの直径に
比べて大きく選定して、回転ピンを連接棒のなかに収納
させることができ、またはこのために設けられる環状部
材を閉じた構成にすることがある。このような閉じた構
成は、シリンダと環状部材または回転ピンの直径を互い
に同調させて、連接棒の環状部材をシリングのなかに入
れることができ、その結果軸方向にコンパクトな往復伝
動装置、即ち機関を得ることができるばかりでなく、幅
または高さにおいても機関のサイズは短かくなる。

さらに本発明による往復伝動装置を実施態様項７にした
がって構成すると、コンパクトで堅牢な構造と前記した
重量の分割とにより、連接棒を軽量に且つ堅牢に構成で
きるという利点が得られる。

この場合連接棒の、回転ピンのための環状部材と連接棒
に一体的に結合されるピストンとの間の部分は、棒状に
形成されている。これにより振動体をかなり減らすこと
ができ、また対向型往復ピストン機関の複ピストンに対
して製造が有利になる。

さらに複ピストンは１つのシリンダの開口部を介して配
置することができる。この場合シリンダの中央位置には
、本発明による往復伝動装置を、回転する部品の重量を
内部平衡にした状態で且つ回転する部品に対して横に１
回の取付は過程で配置することができる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。

対向型の往復ピストン機関１は、互いに整列して配置さ
れるシリンダ２を有している。シリンダ２内で往復動す
るように配置されるピストン３は、共通の連接棒４に設
けられている。２つのピストン３とそれぞれ一体に結合
されている連接棒４は、その中央部に閉じた環状部材５
を有している。環状部材５内では、支持シェル６を介し
て回転ピン７が回転可能に配置されている。回転ピン７
には、偏心して配置されるピニオン８が相対回転不能に
結合されている。ピニオン８は、その半径Ｒ１（量ｅ）
だけ偏心するように回転ピン７に設けられている。ピニ
オン８は、ケーシングに固定されるフランジブシュ１０
に設けた内爾市車９と噛み合っている。内歯歯車９の半
径はＲ２で、ピニオン８の半径Ｒ工の２倍である。従っ
て内歯歯車９とピニオン８とは、カルダン円対型の補助
伝動装置１１を形成している。

往復ピストン機関１は、駆動軸として、往復ピン１３を
備えたクランク軸１２を有している。往復ピン１３はピ
ニオン８に対して同軸に配置され、且つ回転ピン７とこ
ねに相対回転不能に結合されるピニオン８とで滑動可能
に支持されている。また往復ピン１３は、その両端部領
域において、クランク軸１２のクランク腕１４に固定さ
れている。

クランク腕１４は円板状に形成され、外径方向に滑動可
能に支持されている。補助伝動装置１１に隣接している
クランク腕１４は、端面側に、内歯歯車９のなかへ突出
している、ピニオン８と往復ピン１３のための平衝体１
５を具備している。第２図かられかるように、回転ピン
７は凹部によりその回転軸線に関して回転体としての均
衡を完全に保っている。従ってクランク軸１２と補助伝
動装置１１と回転ピン７とから構成されている、往復ピ
ストン機関１のための往復伝動装置は、回転体として完
全に均衡を保っている。

ピストン３、連接棒４、該連接棒４と共に往復動する回
転ピン７の振動する慣性力を補償するため、副軸１６に
設けられる平衡体１７が用いられる（第２図）。２つの
副軸１６は、連接棒４の平面に交差するようにクランク
軸１２の両側で該クランク軸１２から等間隔で平行に延
びている。クランク軸１２の回転数で回転する副軸１６
はそれぞれ、連接棒４の平面に対して位置調整して設け
られる（ａｕｓｇｅｍｉｔｔｅｌｔ　ａｎｇａｏｒｄｎ
ｅｔ）補償体１７を担持している。往復ピストン機関１
が４サイクル内燃機関として用いられる場合に両側軸１
６を駆動させるため、転向歯車１９を備えた包絡伝動装
置１８が設けられている。この場合転向歯車１９は制御
軸２０を駆動するために用いる。この制御軸２０は、隣
接する副軸１６からそれぞれ等間隔で離れている。他の
副軸１６は例えば点灯機械などの付加装置を駆動するた
めに用いることができる。この場合クランク軸１２と逆
方向に回転する部品は、往復ピストン機関１の反作用モ
ーメントを減少させるために用いる。

さらに第２図かられかるように、連接棒４の環状部材５
の外径は回転ピン７の直径に関して次のように選定され
、即ち往復動する連接棒４の環状部材５がピストン３を
収容しているシリンダ２の駆動側の端部領域に入り込む
ように選定されている。このような構成により２幅が短
い往復ピストン機関１が得られる。長さが短い往復ピス
トン機関１は、上述したように構成された第１図の実施
例の場合、円板状に形成されるクランク腕１４の外周の
滑動面とフランジブシュ１０とを介してケーシング２１
内で支持されることによって得られる。この場合クラン
ク軸１２の支持は、一方では回転ピン７を用いて、他方
では補助伝動装置１１の内歯歯車９を用いて行なう。ク
ランク軸１２と補助伝動装置１１と回転ピン７から構成
される往復伝動装置の取付けに対しては、回転ピン７に
直接隣接しているクランク腕１４の直径が回転ピン７よ
りも小さいのが有利である。従って連接棒４を中心部に
配置する場合、往復伝動装置を往復ピストン機関１の駆
動側から片側から取付けることができる６即ち前部のピ
ストン腕１４を連接棒４に設けた回転ピン７のための支
持穴を通じて位置付けするようにして取付けることがで
きる。

回転ピン７をクランク軸１２に対して逆方向に回転させ
るために補助伝動装置１１をカルダン円対型に構成する
場合、周知のように連接棒４のストロークは内歯歯車９
の半径Ｒ２の２倍である。

内燃機関として用いられる往復ピストン機関１がシリン
ダ２に対して通常の直径を有し、連接棒４のストローク
が短い場合、補助伝動装置１１の荷重を確実に制御する
ため、内歯歯車９及びピニオン８に対してその歯が選定
される。

本発明の範囲内では、スリット及び吸気弁または排気弁
によって構成される２サモ トン内燃機関の場合、副軸を、互いに逆方向に回転し且
つクランク軸の回転数で回転する制御軸として付加的に
用いることができる。

次に、本発明の実施態様を列記しておく。

（１）往復ピストン機関（１）に、２つの副軸（１６）
が連接棒（１４）の平面に対して横に且つクランク軸（
１２）の両側に該クランク軸（１２）から等間隔に平行
になるように配置されていることと、クランク軸の回転
数で回転する副軸（１６）のそれぞれが、連接棒（４）
の平面に対して偏心して配置される平衝体（１７）を担
持し、該平衡体（１７）は、ピストン（３）と連接棒（
４）と該連接棒（４）とともに往復動する回転ピン（７
）との振動する慣性力を調整することを特徴とする請求
項１に記載の往復伝動装置。

（２）　クランク軸（１２）が直接補助伝動装置（１１
）の回転ピン（７）と内歯歯車（９）を用いてクランク
腕（１４）を介して支持されていることを特徴とする請
求項１または上記第１項に記載の往復伝動装置。

（３）　クランク軸（１２）が、ケーシング（２１）内
において、円板状に形成されるクランク腕（１４）の外
周で滑動面を介して支持され、少なくとも１回転ピン（
７）のすぐ近くに配置されるクランク腕（１４）が、回
転ピン（７）よりも小さな直径を有していることを特徴
とする請求項１、上記第１項または第２項に記載の往復
伝動装置。

（４）　補助伝動装置（１１）のすぐ近くに配置される
クランク腕（１４）が、ケーシング（２１）内で心合わ
せされるフランジブツシュ（１０）内に支持され、該フ
ランジブツシュ（１ｏ）は、回転ピン側または連接棒側
の端部領域で、内歯歯車（９）の内歯部を担持している
ことを特徴とする請求項１または上記第１項から第３項
までのいずれか１つに記載の往復伝動装置。

（５）対向型４サイクル往復ピストン機関（１）の副軸
（１６）が、転向歯車（１９）を備えた包絡式伝動装置
（１８）を介して駆動され、転向歯車（１９）は、一方
の副軸（１６）からそれぞれ等間隔で配置される制御軸
（２ｏ）を駆動することを特徴とする請求項１または上
記第１項から第４項までのいずれか１つに記載の往復伝
動装置。

（６）他方の副軸（１６）が、クランク軸（１２）とは
逆方向に回転する回転体を健えた付加装置（点灯機）を
駆動することを特徴とする特請求項１または上記第１項
から第５項までのいずれか１つに記載の往復伝動装置。

（７）　対向型往復ピストン機関用の連接棒（４）が中
心部に閉じた環状部材（５）を有し、該環状部材（５）
が先細りの移行部を介して棒状の部分と一体的に結合し
、この棒状の部分にピストン（３）が一体に形成されて
いることを特徴とする請求項１または上記第１項から第
６項までのいずれか１つに記載の往復伝動装置。

（８）振動する連接棒（１４）の環状部材（５）がピス
トン（３）を収容しているシリンダ（２）の駆動装置側
の端部領域に入り込むように、環状部材（５）の外径が
回転ピン（７）の直径に関して選定されていることを特
徴とする請求項１または上記第１項から第７項までのい
ずれか１つに記載の往復伝動装置。

（９）補助伝動装置（１１）が、特別に選定された歯部
を有していることを特徴とする請求項１または上記第１
項から第８項までのいずれか１つに記載の往復伝動装置
。

（１０）　　スリットと吸気弁または排気弁によって構
成される２サイクル往復ピストン内燃機関における副軸
を、互いに逆方向にクランク軸の回転数で回転する制御
軸として用いることを特徴とする請求項１または上記第
１項から第４項までのいずれか１つに記載の往復伝動装
置。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による往復伝動装置を備えた往復ピスト
ン機関の断面図、第２図は振動する慣性力を調整するた
めの副軸を備えた往復ピストン機関の部分端面図である
。 １・・・往復ピストン機関 ４・・・連接棒 ７・・・回転ピン ８・・・ピニオン ９・−・内歯歯車 １１・・・補助伝動装置 １２・・・クランク軸 １３・・・往復ピン １４・・・クランク腕 １５・平衡体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）連接棒（４）のなかに支持される回転ピン（７）
   と、該回転ピン（７）を機関（１）の駆動軸（１２）と
   逆方向に回転させるための補助伝動装置（１１）とを有
   し、回転ピン（７）が前記駆動軸（１２）と駆動結合す
   るための偏心配置される往復ピン（１３）を備え、補助
   伝動装置（１１）が、往復ピン（１３）に同軸に配置さ
   れ内歯歯車（９）と噛み合うピニオン（８）を備え、該
   ピニオン（８）の半径（Ｒ＿１）が往復ピン（１３）の
   偏心率（ｅ）を決定し、且つ内歯歯車（９）の半径の半
   分に選定されていることによって連接棒（４）が直線案
   内されている往復伝動装置において、 内歯歯車（９）がケーシングに固定され、 ピニオン（８）が回転ピン（７）と相対回転不能に結合
   されていることと、 往復ピン（１３）が回転ピン（７）内で可動に配置され
   、クランク軸（１２）として形成される駆動軸の固定部
   分であることと、 補助伝動装置（１１）に隣接しているクランク腕（１４
   ）が、端面側に、内歯歯車（９）のなかに突出している
   、ピニオン（８）及び往復ピン（１３）のための平衡体
   （１５）を備え、回転ピン（７）がその回転軸線に関し
   て回転体として完全に平衡を保っていることとを特徴と
   する往復伝動装置。