JPH0842301A

JPH0842301A - 斜板形機械、特に内燃機関

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Publication number: JPH0842301A
Application number: JP358095A
Authority: JP
Inventors: Alfred Achammer; アルフレート・アッハーマー
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-01-18
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1996-02-13
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JP2587209B2; CN1111711A; EP0663513A1; DE4401327C1

Abstract

(57)【要約】【目的】高価な軸方向軸受を避けながら、発生する軸
方向力と、斜板に作用する回転モーメントとを広範囲に
磨耗なく受けることができる斜板形機械を提供する。【構成】斜板形機械のハウジング(1) 内に、傾斜した
クランクピン(4) を有する中心の機械軸(3) があり、こ
の機械軸の周りに多数のシリンダ(9) が配置され、これ
らのシリンダのピストン(10)が連接棒(12)を介して、ク
ランクピン(4) に支承された斜板(5) に枢支される。斜
板の外周には、ピストンの作用圧により対向リング(8)
に押圧される支持リング(7) があり、対向リングはハウ
ジングに固定配置される。支持リングと対向リングは反
動部材を形成する。斜板(5) を位置決めするために位置
決め装置(17)が設けられ、この位置決め装置により、斜
板はシリンダ配置に関するその所定の位置を周方向に見
て種々の大きさのモーメントによりわずかしか離れずか
つ再びその所望位置に戻されるように確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、共通のハウジング内に
機械軸の周りに配置された多数のシリンダを有し、これ
らのシリンダはそれぞれ少なくとも一つのピストンを有
し、そのピストンの連接棒が斜板に枢着され、この斜板
は、斜板と強固に結合された反動部材を介してハウジン
グに支持されかつ中心の機械軸の傾斜したクランクピン
に軸受により支承され、そして連接棒が斜板の周方向に
おいてこの斜板に斜めに係合している斜板形機械、特に
内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の斜板形機械は、例えば米国特許
2,569,559から知られている。斜板に作用する回転モー
メントをハウジングに対して支持しかつ斜板をシリンダ
配置に関して位置決めして、シリンダに対する斜板のね
じりが生じないようにするために、互いに噛み合ってい
る歯車を有する反動部材が設けられ、その歯車のうち一
方が斜板に固定されかつ他方がハウジングに固定されて
いる。この種のモーメント支持では、連接棒の傾斜位置
を次のように、すなわち斜板に形成される最大および最
小の復帰モーメントが常に正であるように選択するのが
有利であり、それにより歯車の歯が回転モーメントによ
って常に同じ方向に負荷される。なぜなら、選択的に生
ずる回転モーメントにより歯車の負荷が高くなりかつ騒
音の発生が強くなるからである。二つの歯車からなるこ
の反動部材は回転モーメントのみを受けるだけで、斜板
の軸方向負荷を受けることができないので、特に高価な
軸方向軸受が機械軸の傾斜したクランクピンに斜板を支
持するために必要であり、このため構造的費用と重量が
高くなる。重量は、特に斜板では高い慣性力が発生する
ゆえにできるだけ小さく保たなければならなかった。こ
の不利益は、広く知られた斜板形機械（DE-AS 1049 18
7) では、支持面を歯切り部の内側に半径方向に配置す
ることにより除かれる。なぜなら、この支持面は軸方向
力を受けると共に、歯切り部が回転モーメントを伝達す
るために設けられるからである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高価
な軸方向軸受を避けながら、発生する軸方向力と、斜板
に作用する回転モーメントとを広範囲に磨耗なく受ける
ことができる、冒頭に述べた種類の斜板形機械を構成す
ることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
特徴により解決される。シリンダ配置に対する斜板のね
じれにより達成される連接棒の傾斜位置により、回転モ
ーメントの前進運動に影響を与えることができる。本発
明によれば、連接棒の傾斜位置を次のように、すなわち
斜板に形成される正および負の復帰モーメントが値から
見て実質的に同じ大きさであるように選択され、それに
より斜板の回転方向においても斜板の回転方向と反対方
向においても反動部材には値から見て、総和において互
いに相殺されるきわめて小さい回転モーメントが作用
し、すなわち反動部材が一定の回転角の間まず一方の回
転方向に正の回転モーメントを受け、引き続き他方の回
転方向に負の回転モーメントを受けなければならない。
連接棒を斜板に対して角度をもって設定しなければ、回
転モーメントが一方の回転方向にのみ作用して、連接棒
の傾斜位置では正負の回転モーメントの絶対値の総和に
対応する値を有するだろう。この場合に、反動部材はな
るほど一方向にのみ負荷されるが、支持すべき回転モー
メントが実質的にいっそう高い。

【０００５】そこで、正負の回転モーメントが互いに相
殺されかつその都度の回転方向において反動部材により
支持すべき回転モーメントが比較的小さいという考えに
おいて連接棒の傾斜位置を選択することにより、斜板に
円錐形の支持リングの形態の、およびハウジングに固定
された同様に円錐形に形成された円錐リングの形態の、
摩擦抵抗により回転モーメントを受ける反動部材を形成
することができる。これにより、そこに発生する磨耗現
象とこれと結合された騒音発生をもった二つの互いに噛
み合うハウジングの形態のこれまで通例の反動部材が避
けられる。本発明により形成された反動部材を用いた回
転モーメントの支持は、支持リングを対向リングに押圧
する高い軸方向圧力のゆえに可能であり、それにより充
分な摩擦抵抗が生ずる。支持リングと対向リングの直径
が同じ円周を有するので、これらの両方のリングの間に
直径により条件づけられる相対運動が全く生じない。実
際には、正負の回転モーメントが機械の全ての作動状況
において互いに相殺することを確保できないので、およ
びたとえわずかではあるとしてもある程度のスリップを
反動部材では避けることができないので、斜板が一方の
回転方向にまたは他方の回転方向にシリンダ配置に対し
てねじられる傾向が存在する。これを避けるために、本
発明により、斜板に対する連接棒の角度が変わらないよ
うにするために斜板を所定の位置に保つ位置決め装置が
設けられる。

【０００６】位置決め装置の構成の第一の可能性は、こ
れが電磁継手として形成されることにある。そのような
それ自体周知の電磁継手で用いられる磁石は特別な方法
により強く磁化することができるので、斜板は電磁継手
に発生する非常に高い回転モーメントを受けることがで
きる。

【０００７】非常に不都合な場合にもシリンダ配置に対
する斜板のねじりを避けるために、本発明の他の構成に
おいて、電磁継手として形成された位置決め装置に加え
て、斜板のための安全装置を設けるが、この安全装置は
実質的に隙間なく互いに噛み合う二つの歯車を有し、そ
のうち一方の歯車が斜板に、他方の歯車がハウジングに
配置され、その際少なくとも一つの歯車が限定された隙
間を回転方向にもって保持されている。位置決め装置に
より斜板を位置決めする際に受けるべき回転モーメント
が、まず第一に電磁継手により周知の仕方で接触せずに
受けられる。安全装置の歯車がなるほど一定不変に噛み
合っているが、不都合な場合に電磁継手が発生する回転
モーメントをもはや完全に受けることができないときに
初めて回転方向の隙間に基づいて一定の負荷を受ける。

【０００８】位置決め装置の構成のさらに他の可能性
は、位置決め装置が二つの歯車を有し、そのうち一方が
斜板にかつ他方がハウジングに配置され、両方の歯車が
支持リングと対向リングの接触範囲で隙間なく互いに噛
み合い、少なくとも一つの歯車が周方向に弾性的に保持
されることにある。この構成では、これまで周知の反動
部材がそうであるようになるほど二つの互いに噛み合う
歯車も用いられるが、これらの歯車は最大部分の周方向
力から支持リングと対向リングにより解放され、それ故
位置決め力のみを受けるだけで、主要な回転モーメント
を受けることができない。機械の主要な回転モーメント
も位置決め装置も引き受けなければならない周知の反動
部材と比較して明白な利点は、両方の歯車の少なくとも
一つが回転方向に弾性的に保持されることにあり、それ
により比較的高い負荷値を弾性的に受けかつ弾性的な仕
方で切り下げることができるので、斜板を位置決めする
ためにのみ役立つ歯車に過度の応力が生じない。両方の
歯車の弾性的なねじり可能性は、１°より小さい角度値
に限定されるのが好ましい。

【０００９】有利な仕方において、歯車のうちの一つを
ねじり弾性的に保持するために、歯車とハウジングまた
は斜板との間に配置された多数の一様に分配された弾性
的なスタッドが役立つことができる。特に、空間的な配
置の理由から、歯車とハウジングの間にこのように保持
される。

【００１０】反動部材ができるだけ高い回転モーメント
を長い時間にわたって受けることができるために、支持
リングと対向リングの接触面が、鋼面に対して実質的に
高められた摩擦値を有する表面層を有するのが有利であ
る。そのような表面層は知られていて、コーティング
法、例えばスプレーコーティング法、プラズマスプレー
コーティング法、D-Gun 法によりまたは硼素によりつく
り出すことができる。

【００１１】反動部材は機械ハウジングの内部に存在し
ているので、絶えずオイルミストにさらされ、それによ
り支持リングと対向リングの接触面に、これらの両部品
の間の摩擦抵抗を減少させ得る油膜が形成される。この
油膜をいっそう良く排除できるために、有利な仕方にお
いて、支持リングと対向リングの接触面のうちの少なく
とも一つが、接触面に存在する油を導き出すためのドレ
ーン溝を有するようにする。

【００１２】本発明の好都合な構成において、支持リン
グを斜板の外周の範囲に配置するようにし、それにより
正および負の回転モーメントに起因する、両リングの接
触平面に作用する力が小さく保たれる。同じ理由から、
斜板と結合された位置決め装置の部分を斜板の外周に配
置すれば有利である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により詳細
に説明する。次に述べる実施例では、本発明による部分
のみに詳細に立ち入るが、空気圧縮式の、自己点火す
る、二行程原理により作動する、横形対向設計の斜板形
内燃機関を問題にしており、この斜板型内燃機関では、
制御時間の理由から排気ピストンの斜板（排気斜板５
ａ）が吸気ピストンの斜板（吸気斜板５ｂ）に対しほぼ
15°だけ先行する。この理由から、排気斜板については
ほぼ伝達すべき回転モーメントの2/3 および吸気斜板に
ついては1/3 が結果として作用する。

【００１４】図１から明らかなように、斜板形機械はハ
ウジング１を有し、このハウジング１にはラジアル軸受
２により機械軸３が回転可能に支承され、この機械軸は
傾斜したクランクピン４を有する。各クランクピン４に
は、斜板５がラジアル軸受６により支承されている。そ
の外周の近くに、斜板５が支持リング７を有し、この支
持リング７はハウジングに固定された対向リング８に支
えられ、したがってクランクピンに作用するであろう全
体の軸方向力をこの対向リングに伝達する。それ故、斜
板５をアキシャル軸受なしでラジアル軸受６によっての
み支承することができる。

【００１５】機械軸３の周りに多数のシリンダ９が配置
され、それらのシリンダの中でピストン１０が相互に変
位可能であり、したがって二行程原理により作動する対
向形ピストン機械を形成している。しかしながら、この
部分は本発明の対照ではないので、詳細な説明は省くこ
とにする。ピストン１０は玉継手１１を介して連接棒１
２と連結され、この棒は他の玉継手１３により斜板５に
支承されている。

【００１６】ピストン１０の作動から生ずる力は連接棒
１２を介して斜板５に伝達され、そこから一方では軸方
向力が生じおよび斜板５を支承するがゆえに傾斜したク
ランクピン４に周方向力が生じ、この周方向力から機械
の回転モーメントが生ずる。このためには、機械軸３の
回転モーメントを引き出すことができるために、斜板５
がハウジングに対して支持されることが前提となる。斜
板を回転モーメントに関して支持するためにおよび軸方
向力を受け入れるために、支持リング７が斜板にかつ対
向リング８が機械ハウジング１に設けられ、これらのリ
ングはもっぱら摩擦抵抗により互いに連結しているが、
このことは高い押圧力のゆえにかつ支持リング７と対向
リング８の接触面が有する高い摩擦値のゆえに可能であ
る。ハウジング１に対して回転モーメントを支持するこ
とも、支持リングを斜板の外周にできるだけ近く配置す
ることによりなお容易になり、それによって受け入れる
べき力は、この支持リングがクランクピン４の軸線にい
っそう近く着座するであろう場合よりも実質的にいっそ
う小さくなる。

【００１７】伝達すべきまたは支持すべき回転モーメン
トが支持リング７および対向リング８でできるだけわず
かな周方向力を発生するために、すでに述べたように、
排気ピストンの斜板、すなわち排気斜板５ａが吸気ピス
トンの斜板、すなわち吸気斜板５ｂに対して先行する本
実施例では、連接棒軸線１４の傾斜位置が、機械軸軸線
１５と一致する斜板の上に向かう垂直線に対して排気側
で７°だけおよび吸気側で−１°だけ予め考慮されてい
る。この解釈では、その都度の斜板に生ずる最大と最小
の復帰モーメントが値から見て実質的に同じ大きさであ
るので、互いに相殺されかつまたできるだけ小さい絶対
値をとるので、正弦状の過程にしたがって変化する支持
リングと対向リングに生ずべき周方向力ができるだけ小
さい絶対値を受け入れる。それと共に、斜板に発生する
回転モーメントをハウジングに対して摩擦抵抗により支
持することができるのに好都合な諸条件が作り出され
た。連接棒の傾斜位置は図２から明らかである。連接棒
が１６で示したシリンダ軸線に対してあまり大きく転位
しないようにするために、シリンダ軸線を機械軸軸線に
対し４°だけ交差させ、それにより各ピストンロッドご
とに両側でシリンダ軸線に対し３°の片寄り角が生ず
る。

【００１８】斜板に形成する復帰モーメントが相殺され
かつできるだけわずかな値を受け入れる考えで連接棒を
斜板に対して傾斜させるにもかかわらず、斜板がそれら
の予め考慮した位置から移動するのを阻止することが必
要であり、それゆえ位置決め装置が設けられる。図示の
実施例では、位置決め装置を構成する二つの可能性が示
され、その際一方の設計が右側の機械半部におよび第二
の構成可能性が左側の機械半部に割り当てられている。

【００１９】右側の機械半部に付設された位置決め装置
は、総括的に１７で示されかつ周知の電磁継手の二つの
リング状部品１８、１９を有し、部品１８は斜板５の外
周にかつ部品１９はハウジングに固定されている。電磁
継手のそのような部品の部分は図３に示してありかつ密
接して相並んで配置された永久磁石２０を有する。特に
不都合な作動状態のときに、電磁継手が斜板の位置決め
を保証する必要がない場合のために、総括的に２１で示
した安全装置が設けられ、この安全装置は実質的に隙間
なく互いに噛み合う歯車２２と２３を有し、そのうち一
方の歯車２２が斜板５におよび他方の歯車２３がハウジ
ング１に付設されている。両方の歯車２２と２３が連続
作動中、電磁継手１７により受けるべき力を伝達しない
ように確保するために、歯車２３がハウジング１に対し
て隙間２４を持って保持されるが、この隙間は、歯車２
３に、固定ボルト２６が入り込む長孔２５を設けること
により生じ、固定ボルト２６はハウジングに固定される
部品２７にねじこまれる。ハウジングに固定される部品
２７は対向リング８も担持している。それ故、歯車２３
はハウジングに対して隙間２４だけねじられ、そして電
磁継手１７がハウジングに対する斜板の移動を隙間２４
に対応する値だけ許容するときに初めて力を受けること
ができる。

【００２０】図１の左側半部には、２８で総括的に示さ
れた他の位置決め装置を示してあるが、この位置決め装
置は位置決めもねじれに対する安全も引き受ける。この
位置決め装置は二つの歯車２９と３０を有し、そのうち
一方の歯車２９は斜板５に、他方の歯車３０はハウジン
グ１に配置されている。両方の歯車は支持リング７と対
向リング８の接触範囲で実質的に隙間なく噛み合ってい
る。これらの歯車２９、３０に周方向において作用する
力をできるだけ小さくするために、歯車２９が斜板５の
外周に、したがってなお支持リング７の外側に配置され
ている。歯車３０は、一方ではハウジング１にかつ他方
では歯車３０に固定されている、外周に分配された多数
の弾性的なボルト３１により、ねじり弾性的に保持さ
れ、その際このボルト３１の構成は、１°の片寄り角を
越えないように選択される。これによって、歯の特に高
い負荷が避けられる。いずれにせよ、主要な力は支持リ
ング７と対向リング８により受けられ、かつ歯車２９と
３０は所定の位置の斜板の位置決めのみを確保する。

【００２１】図５と６は対向リング８の表面の部分断面
とその側面図を示し、特殊なことは、この表面には、半
径方向に対して斜めに配置されたドレーン溝３２が設け
られていることにある。コーテング法に基づいて非常に
高く形成されている摩擦抵抗を減じないようにするため
に、このドレーン溝３２は、支持リング７と対向リング
８の間に侵入する油を導き出さなければならない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の斜板形機
械によれば、高価な軸方向軸受を避けながら、発生する
軸方向力と、斜板に作用する回転モーメントとを広範囲
に磨耗なく受けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】共通の燃焼室を有する対向ピストン形構成にお
ける斜板型内燃機関の断面図である。

【図２】シリンダ配置の平面図である。

【図３】図１の矢印III の方向に見た部分図である。

【図４】図１の矢印IVの方向に見た部分図である。

【図５】図１の矢印V の方向に見た部分図である。

【図６】図１の矢印VIの方向に見た部分図である。

【符号の説明】

１ハウジング３機械軸４クランクピン５斜板５ａ排気斜板５ｂ吸気斜板６軸受７支持リング８対向リング９シリンダ１０ピストン１２連接棒１７，２８位置決め装置２１安全装置２２，２３歯車２９，３０歯車３１スダッド３２ドレーン装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通のハウジング内に機械軸の周りに配
置された多数のシリンダを有し、これらのシリンダはそ
れぞれ少なくとも一つのピストンを有し、そのピストン
の連接棒が斜板に枢着され、この斜板は、斜板と強固に
結合された反動部材を介してハウジングに支持されかつ
中心の機械軸の傾斜したクランクピンに軸受により支承
され、そして連接棒が斜板の周方向においてこの斜板に
斜めに係合している斜板形機械、特に内燃機関におい
て、斜板(5) に対する連接棒(12)の傾斜位置が次のよう
に、すなわち斜板(5) に形成される正および負の復帰モ
ーメントが値から見て実質的に同じ大きさでありかつし
たがって相殺されるように選択され、その際連接棒が各
シリンダにつき一つのピストンの配置において回転方向
に傾斜しておりかつ各シリンダにつき二つのピストンの
配置において、すなわち対向形ピストン機械において排
気斜板(5a)の連接棒が回転方向に傾斜しておりかつ吸気
斜板(5b)に対する排気斜板(5a)の前進運動が存在すると
きに、吸気斜板(5b)の連接棒の傾斜が排気斜板(5a)の連
接棒の傾斜より小さくなっており、また斜板(5) と結合
された反動部材が円錐形の支持リング（7)として形成さ
れ、この支持リングは、ハウジング(1) に強固に配置さ
れた円錐形の対向リング(8) に同じ円周で支持され、支
持リング(7) と対向リング(8) の協働する面がもっぱら
摩擦抵抗により互いに連結しており、斜板(5) のための
位置決め装置(17,28) が設けられていることを特徴とす
る斜板形機械。
【請求項２】位置決め装置(17)が電磁継手として形成
されていることを特徴とする請求項１の斜板形機械。
【請求項３】位置決め装置(17)に加えて、斜板(5) の
ための安全装置(21)が設けられ、この安全装置は、ほぼ
隙間なく互いに噛み合う二つの歯車(22,23)を有し、そ
のうち一方の歯車(22)は斜板(5) に、他方の歯車(23)は
ハウジング(1) に配置され、その際少なくとも一つの歯
車は回転方向に、限定された隙間(24)を置いて保持され
ていることを特徴とする請求項１または２の斜板形機
械。
【請求項４】位置決め装置(28)は二つの歯車(29,30)
を有し、そのうち一方(29)が斜板(5) にかつ他方(30)が
ハウジング(1) に配置され、両方の歯車(29,30) が支持
リング(7) と対向リング(8) の接触範囲において実質的
に隙間なく互いに噛み合いかつ少なくとも一つの歯車(3
0)が周方向においてねじり弾性的に保持されていること
を特徴とする請求項１の斜板形機械。
【請求項５】両方の歯車(29,30) の弾性的なねじり可
能性が、1 °より小さい角度値に限定されることを特徴
とする請求項４の斜板形機械。
【請求項６】歯車(30)のうちの一つをねじり弾性的に
保持するために、歯車(30)とハウジング(1) または斜板
(5) の間に配置された多数の一様に分配された弾性的な
スタッド(31)が役立つことを特徴とする請求項４または
５の斜板形機械。
【請求項７】支持リング(7) と対向リング(8) の接触
面が、鋼面に対して実質的に高められた摩擦値を有する
表面層を有することを特徴とする請求項１から請求項６
までのうちのいずれか一つに記載の斜板形機械。
【請求項８】高い摩擦値を有する表面層がコーティン
グ法、例えばスプレーコーティング法、プラズマスプレ
ーコーティング法、D-Gun 法によりまたは硼素で処理す
ることにより作り出されることを特徴とする請求項７の
斜板形機械。
【請求項９】支持リング(7) と対向リング(8) の接触
面のうちの少なくとも一つが接触面に存在する油を導き
出すためのドレーン溝(32)を有することを特徴とする請
求項１から請求項８までのうちのいずれか一つに記載の
斜板形機械。
【請求項１０】支持リング(7) が斜板(5) の外周の範
囲に配置されていることを特徴とする請求項１から請求
項９までのうちのいずれか一つに記載の斜板形機械。
【請求項１１】斜板(5) と結合された位置決め装置(1
7,28) の部分(19,29) が斜板(5) の外周に配置されてい
ることを特徴とする請求項１から請求項１０までのうち
のいずれか一つに記載の斜板形機械。