JPH07109251B2 - ピストン回転装置 - Google Patents

ピストン回転装置

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JPH07109251B2
JPH07109251B2 JP4351091A JP4351091A JPH07109251B2 JP H07109251 B2 JPH07109251 B2 JP H07109251B2 JP 4351091 A JP4351091 A JP 4351091A JP 4351091 A JP4351091 A JP 4351091A JP H07109251 B2 JPH07109251 B2 JP H07109251B2
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piston
crank
crankshaft
connecting rod
cylinder
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JP4351091A
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井 進 酒
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酒井 進
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、ピストンの往復移動に際
してピストンが周方向に回転する新規なピストン回転装
置に関する。
【0002】
【発明の技術的背景】たとえば、従来のレシプロエンジ
ンにあっては、ピストンの往復運動をクランク機構によ
ってクランクシャフトの回転運動に変換し、動力を取り
出すようにしている。ピストンはシリンダ内でシリンダ
内周面を摺接しつつ往復移動する。このピストンとシリ
ンダ内周面との摺接移動を滑らかにするため、ピストン
の外周にはピストンリングが装着してある。
【0003】しかしながら従来のクランク機構を含むピ
ストン装置にあっては、往復運動を回転運動に変換する
という構造上の理由等から、ピストンの外周に装着され
たピストンリングに偏摩耗が生じたり、ピストンとシリ
ンダ内周面とのガタツキによる騒音等が生じる虞があっ
た。ピストンリングに偏摩耗が生じると、騒音の原因と
なると共に、ピストンリングひいてはピストン及びシリ
ンダの寿命が短くなるという不都合を有する。
【0004】
【発明の目的】本発明は、上記従来技術の欠点を解消す
るためになされ、ピストンリングの偏摩耗がほとんど生
ぜず、ピストンリングひいてはピストンの耐久性を向上
させることが可能であり、しかも低騒音であり、さらに
省エネルギーにも寄与することが可能な新規なピストン
の回転装置を提供することを目的としている。
【0005】
【発明の概要】このような目的を達成するために、本発
明に係るピストン回転装置は、シリンダ内で往復運動可
能に保持されたピストンと、回転運動可能なクランクシ
ャフトと、このクランクシャフトの軸芯に対して略垂直
な方向に突出するクランク体と、前記クランクシャフト
の軸芯から離間した位置に位置し、当該クランクシャフ
トの軸芯と平行になるように前記クランク体に連結され
るクランクピンと、前記ピストンの往復動と前記クラン
クシャフトの回転運動とを変換するように、一端が前記
ピストンに相対的回転移動自在に連結され、他端が前記
クランクピンの外周に摺動自在に連結されているコネク
ティングロッドと、このコネクティングロッドの外周に
周方向に回転自在に取付けられ、一端がピストンと共に
周方向に回転するように当該ピストンに連結され、他端
に第1ベベルギアが形成された回転筒体とから成り、前
記クランク体には、前記第1ベベルギアに噛合する第2
ベベルギアが形成してあり、ピストンの往復動に際して
ピストンが周方向に回転することを特徴としている。
【0006】このような本発明に係るピストン回転装置
によれば、ピストンの往復移動に際し、ピストンが周方
向に回転することになり、ピストンにジャイロ効果が発
生し、シリンダ内におけるピストンの往復移動が安定化
し、ピストン運転時における騒音の低減が図れる。ま
た、ピストンが周方向に回転することから、ピストンの
外周に装着されるピストンリングの偏摩耗を防止するこ
とが可能になり、ピストンとシリンダ内周面とのシール
性を良好に保持し、ピストンリングの偏摩耗等による圧
力低下等に基づく効率損失等を有効に抑制することが可
能になる。特に、ピストンの冠板部に溝や羽根車等を形
成すれば、ピストンの回転に際して、シリンダ内の混合
気体を攪拌することが可能になり、レシプロエンジン等
の燃費の向上等も図ることが可能になる。
【0007】
【発明の具体的説明】以下、本発明に係るピストン回転
装置を図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
【0008】図1は本発明の一実施例に係るピストン回
転装置の要部斜視図、図2は図1に示すII−II線に
沿う断面図、図3は同実施例に係るピストン回転装置の
要部断面図、図4は図3に示すIV−IV線に沿う断面
図、図5は図3に示すV−V線に沿う矢視図である。
【0009】図1に示す実施例は、本発明をレシプロエ
ンジンに適用した場合の一例を示し、ピストン2は、た
とえば自動車用エンジンにおけるシリンダ(図示省略)
内で矢印A方向に往復移動可能になっている。ピストン
2は、冠板部4を有する有底円筒形状をしてあり、後述
するように、ピストン2に対するコネクティングロッド
8の軸芯の角度は自由に変化できるようになっている。
なお、このため、ピストンとコネクティングロッドとが
球軸受により連結されていても良い。
【0010】コネクティングロッド8は、ピストン2の
往復動を、後述するクランクシャフト16の回転動に変
換するためのものであり、このようなコネクティングロ
ッド8の下端には、円筒状の軸受部12が一体に形成し
てある。この軸受部12には、クランクピン14が摺接
自在に挿通される。クランクピン14は、クランクシャ
フト16の軸芯から離間した位置で、このクランクシャ
フト16の軸芯と略平行になるように、クランク体18
に連結される。クランク体18は、クランクピン14と
クランクシャフト16とを連結するためのものであり、
クランクシャフト16の軸芯に対して略垂直な方向に突
出するようになっている。クランクシャフト16は、自
動車におけるフライホイール、タイミングギア、クラン
クプーリ等に連結され、クランクシャフト16に伝達さ
れた回転力を最終的に車輪等に伝達できるようになって
いる。なお、コネクティングロッド8は機械的強度向上
の観点から、外径を軸方向下端側で大きくても良い。
【0011】本発明では、このようなコネクティングロ
ッド8の外周に、回転筒体20が、周方向回転自在に取
付けてある。コネクティングロッド8と回転筒体20と
の周方向相対的回転移動を円滑にするため、回転筒体2
0の内周もしくはコネクティングロッド8の外周には、
摺動特性に優れた軸受材料を被覆させても良い。
【0012】このような回転筒体20の下端には、第1
ベベルギア22が形成してある。この第1ベベルギア2
2には、一方のクランク体18におけるクランクピン1
4の連結部周囲に形成された第2ベベルギア24が噛合
するようになっている。これら第1,第2ベベルギア2
2,24のギア比は任意であるが、クランクピン14が
クランクシャフト16の周囲を1回転する毎に、回転筒
体20が1回転以上の整数回転するように設定すること
が好ましい。
【0013】このような回転筒体20の回転と共に、ピ
ストン2も周方向に回転するように、回転筒体20の上
端とピストン2とは、以下に示すユニバーサルジョイン
ト機構30によって連結される。
【0014】回転筒体8の上端には、図3に示すよう
に、180度対称位置に二股形状に軸方向に突出する突
起部20a が一体に形成してある。これら突起部20a
の外周には、円筒状のリング体32が装着してある。突
起部20a とリング体32とは、180度対称位置に配
置されたジョイントピン34a によって、回転筒体20
の軸芯とリング体32の軸芯との交叉角が可変になるよ
うに連結してある。また、リング体32とピストン2と
は、図4に示すように、ジョイントピン34a に対して
90度対称位置に配置されたピストンピン34b によっ
て、ピストン2の軸芯とリング体32の軸芯との交叉角
が可変になるように連結してある。
【0015】このようなジョイント機構30によって、
ピストン2が図1に示す矢印A方向に往復移動しつつ、
回転筒体20と共に、たとえば矢印B方向の回転移動す
ることが可能になる。
【0016】なお、ユニバーサルジョイント機構30の
回転変動を少なくするため、図4に示すように、クラン
クピン14が水平軸Hに対して、傾斜角θ=45°の位
置にある場合に、ジョイントピン34a もしくはピスト
ンピン34b が、たとえば図5に示すように、クランク
シャフト16の軸芯に対して平行もしくは直角に位置す
るように、前記第1,第2ベベルギア22,24を噛合
させることが好ましい。
【0017】次に、本発明に係るピストン回転装置の作
用を、図示する実施例に基づき説明する。シリンダ内の
混合気体の燃焼によって、ピストン2を押し下げようと
する力は、球軸受部6、球軸10、コネクティングロッ
ド8を通してクランクピン14に伝達され、クランクピ
ン14およびクランク体18をクランクシャフト16回
りに回転させようとする。クランク体18が回転する
と、第2ベベルギア24が、第1ベベルギア22に対し
て相対的に回転し、この第1ベベルギア22を回転させ
る。第1ベベルギア22が回転すると、回転筒体20も
コネクティングロッド8に対して周方向に回転する。回
転筒体20は、ユニバーサルジョイント機構30によっ
てピストン2と連結されていることから、この回転筒体
20が回転すると、ピストン2も周方向に同一回転数で
回転することになる。
【0018】したがって、ピストン2は矢印A方向に往
復移動する際に、周方向に矢印B方向に回転移動するこ
ととなり、ピストン2にジャイロ効果が発生することと
なる。
【0019】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で種々に改変すること
ができる。たとえば、本発明に係るピストン2における
冠板部4に溝や突起ないしは羽根車等を形成することも
本発明の範囲内である。このような実施例によれば、冠
板部4に形成された羽根車等が回転することによって、
シリンダ内の混合気体の混合が促進され、燃費の向上等
も期待できる。
【0020】また、上述した実施例では、ユニバーサル
ジョイント機構30によって、ピストンと回転筒体20
とを連結するようにしたが、相対的移動自在に連結可能
であれば、その他の連結手段を採用し得る。
【0021】さらに、本発明に係るピストン回転装置
は、レシプロエンジンにのみ適用されるものではなく、
レシプロコンプレッサ、レシプロポンプ、その他往復移
動するピストンを有する全ての機械、器具に適用するこ
とができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
ピストン回転装置によれば、ピストンの往復移動に際
し、ピストンが周方向に回転することになり、ピストン
にジャイロ効果が発生し、シリンダ内におけるピストン
の往復移動が安定化し、ピストン運転時における騒音の
低減が図れる。また、ピストンが周方向に回転すること
から、ピストンの外周に装着されるピストンリングの偏
摩耗を防止することが可能になり、ピストンとシリンダ
内周面との シール性を良好に保持し、ピストンリング
の偏摩耗等による圧力低下等に基づく効率損失等を有効
に抑制することが可能になる。また、ピストンリングの
偏摩耗を防止できることから、ピストンの耐久性も向上
する。特に、ピストンの冠板部に溝や羽根車等を形成す
れば、ピストンの回転に際して、シリンダ内の混合気体
を攪拌することが可能になり、レシプロエンジン等の燃
費の向上等も図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例に係るピストン回転装
置の要部斜視図である。
【図2】図2図1に示すII−II線に沿う断面図であ
る。
【図3】図3は同実施例に係るピストン回転装置の要部
断面図である。
【図4】図4は図3に示すIV−IV線に沿う断面図で
ある。
【図5】図5は図3に示すV−V線に沿う矢視図であ
る。
【符号の説明】
2…ピストン 3…コネクティングロッド 14…クランクピン 16…クランクシャフト 18…クランク体 20…回転筒体 22…第1ベベルギア 24…第2ベベルギア 30…ユニバーサルジョイント機構
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // F16H 21/18 9242−3J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダ内で往復運動可能に保持された
    ピストンと、回転運動可能なクランクシャフトと、この
    クランクシャフトの軸芯に対して略垂直な方向に突出す
    るクランク体と、前記クランクシャフトの軸芯から離間
    した位置に位置し、当該クランクシャフトの軸芯と平行
    になるように前記クランク体に連結されるクランクピン
    と、前記ピストンの往復動と前記クランクシャフトの回
    転運動とを変換するように、一端が前記ピストンに相対
    的回転移動自在に連結され、他端が前記クランクピンの
    外周に摺動自在に連結されているコネクティングロッド
    と、このコネクティングロッドの外周に周方向に回転自
    在に取付けられ、一端がピストンと共に周方向に回転す
    るように当該ピストンに連結され、他端に第1ベベルギ
    アが形成された回転筒体と、から成り、前記クランク体
    には、前記第1ベベルギアに噛合する第2ベベルギアが
    形成してあり、ピストンの往復動に際してピストンが周
    方向に回転することを特徴とするピストン回転装置。
JP4351091A 1991-03-08 1991-03-08 ピストン回転装置 Expired - Lifetime JPH07109251B2 (ja)

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JP4351091A JPH07109251B2 (ja) 1991-03-08 1991-03-08 ピストン回転装置

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JP4351091A JPH07109251B2 (ja) 1991-03-08 1991-03-08 ピストン回転装置

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JPH04282073A JPH04282073A (ja) 1992-10-07
JPH07109251B2 true JPH07109251B2 (ja) 1995-11-22

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JP3026410B2 (ja) * 1993-08-28 2000-03-27 南 昌煕 往復動機器のピストン
KR20120066254A (ko) * 2010-12-14 2012-06-22 장경태 이중(二重) 유니버설조인트 형 커넥팅로드.
CN116713188A (zh) * 2023-08-03 2023-09-08 河南省远洋粉体科技股份有限公司 一种铝粉的振动筛分分级装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4946350B2 (ja) 2006-10-23 2012-06-06 凸版印刷株式会社 ガスバリア性積層体

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