JPS583714B2 - 玩具および模型用エンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加圧気体を動力源として作動する玩具および
模型用エンジスに関する。

本発明は、シリンダ内で加圧気体の押圧作用を受けるピ
ストンの気密性保持に優れ、加圧気体の利用効率が大で
、しかもピストンのすべり抵抗が小さくて、エンジン効
率の優れた玩具および模型用エンジンを提供することを
目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、ピストンの往復運
動を回転運動に変換するクランクに連動して往復運動を
行う弁ロッドにより、給気弁を設けた給気口と排気口を
適切な時期に開閉できるようにする一方、シリンダ内で
加圧気体の押圧作用を受けるピストンの外周に可撓性フ
ランジを設けて加圧時におけるシリンダ内部の気密化を
図り、もって加圧効率に優れ、数気圧程度の気体によっ
ても十分作動できるようにしたものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明に係る玩具および模型用エンジンの第
一実施例であって、その全体構成を示す。

図中１はピストン２を内蔵するシリンダ、３は、前記シ
リンダ１と一体に形成された上部ケース部材３ａおよび
これと着脱自在に結合された下部ケース部材３ｂから成
る中空構造のクランクケース、４はエンジン出力を取り
出す回転軸、５は前記回転軸４の軸受、６は加圧気体源
なるエアタンク、７は注入弁８と安全弁９とを組み合せ
た弁ユニット、１０，１１は加圧気体の給気路たるホー
スである。

次に第２図〜第４図は、上記第１実施例のエンジン本体
部分の構造の詳細について示す。

シリンダ１にはその上端部に接続したホース１０を通じ
てエアタンク６からの加圧気体が送り込まれる。

前記シリンダ１内で加圧気体により下向きに押し下げら
れて駆動されるピストン２は、その受圧面２ａの外周縁
部に、シリンダ内面に密接する可撓フランジ１２を有す
る。

この可撓性フランジ１２は、断面が薄い三角形状をなし
、受圧面２ａから突出してシリンダ内面に密接する構成
であり、シリンダ内面に親密になじむ程度の可撓性を有
する。

この可撓性フランジ１２は、ピストンリングと同様に気
密保持の効果を奏するものである。

この可撓性フランジ１２は、図示の実施例では合成樹脂
でピストン２と一体に形成されているが、ピストン２と
は別体に成形して、後でピストン２へ組付ける構成とし
てもよい。

ピストン２には、その下端面側に円錐形にへこむ当接部
２ｂが形成され、ここに連接棒１３の半球状上端部１３
ａが当接している。

この連接棒１３の下端部は、円板クランク１４ヘピン１
５により連結されている。

円板クランク１４は、クランクケース３内に突出した回
転軸４の端部に固定されている。

回転軸４の軸受５は、クランクケース３に固定されてい
る。

第３図に示すように、回転軸４の軸受５には、加圧気体
源たるエアタンク６からシリンダ１への給気路の一部と
して、給気弁装置１６が設けられている。

すなわち、ホース１１の一端を接続する給気室１６ａと
、ホース１０の一端を接続する室１６ｂとが給気口１６
ｃによって連通されているとともに、該給気口１６ｃは
給気弁１６ｄにより開閉されるようになっている。

上記給気弁１５ｄは、軸受５内に回転軸４と平行にかつ
軸方向に移動自在に配設された弁ロツド１７の先端部に
配置されている。

クランクケース３内に突出した弁ロツド１７の端部には
、上記円板クランク１４の片面に形成したカム１８が面
接触するように構成されている。

このカム１８は第５図に示す通り、ピストン２の往行程
（下降行程）の間ずつと、給気弁装置１６を開くように
円板クランク１４においてピストン２の往行程に相当す
る回転角θの部位に所定のカムリフト量ｈで形成されて
いる。

第３図中１９は弁ロツド１１の外径と等しい口径の排気
口である。

これは、給気弁１６ｄが給気口１６ｃを遮断した第６図
の状態において、弁ロツド１７の外周のすきまとして形
成した排気路２０と通気室１６ｂとを連通させるように
設けられている。

すなわち、排気口１９と弁ロツド１７の小径部１７ａと
のすきまによって排気路２０と通気室１６ｂとが連通ず
るように構成されている。

第３図中、２１は上記の排気路２０を出た排気の放出口
である。

また、第３図中２２は、連接棒１３と円板クランク１４
とを連結するピン１５の左端が当接するガイド筒である
。

これは、ピン１５の回転軌跡と同心の円筒体として形成
され、クランクケース３に固定されている。

このガイド筒２２は、ピン１５が円板クランク１４の穴
から抜けないようにするためのものである。

さらに、第３図中２３は音出し用ノズルであり、これは
シリンダ１の下部にあって、第３図中に二点鎖線で示す
ごとく下死点位置に到達したピストン２のフランジ１２
より若干上方の位置に開口している。

ピストン２が、このノズル２３より下方に移動した際、
このノズル２３を通じて放出される加圧気体によって音
を生じさせ、擬音効果を与えるためのものである。

上記第一実施例のエンジンの作動は次の通りである。

先ず、第８図に示すような簡易なポンプ４０を用いてエ
アタンク６内に加圧空気を貯める。

加圧空気は、ポンプ４０の排気チューブ４１を弁ユニッ
ト７の注入弁８に接続して把手４２を何回か上下動する
ことにより、エアタンク６内に送り込まれる。

尚、エアタンク６内の空気圧が所定の圧力を越えると安
全弁９が開いて圧力を下げ、エアタンク６を保護するよ
うになっている。

また、エアタンク６内に適宜量の加圧空気を充填した後
、注入弁８からポンプ４０の排気チューブ４２を脱嵌す
るが、このとき、ピストン２は復行程（上昇行程）にあ
り、弁ロツド１７は第３図中左動していて給気弁１６ａ
は給気口１６ｃを閉じており、エアタンク６内の加圧空
気は給気室１６ａで止められている。

次にこの状態でエンジンが装着されている走行体、飛行
体等を押して勢をつけてやると、回転軸４に取付けたプ
ライホイールやプロペラ等の慣性によりピストン２が昇
降して初動を開始する。

ピストン２の昇降に伴ない円板クランク１４、弁ロッド
１７等が作動開始するが、まずピストン２が上死点に到
達し、つづいて下降を始めると円板クランク１４のカム
１８に押された弁ロッド１７により給気弁１６ｄが開か
れる。

このため、エアタンク６からホース１１を通じて給気弁
装置１６の給気室１６ａに到達している加圧気体は、ホ
ース１０を通じてシリンダ１のピストン前室に送り込ま
れ、上死点を通過したピストン２を押し下げて往行程を
進める。

ピストン２が下死点に到達する直前に、円板クランク１
４のカム１８は終端に至り、そのカム１８による拘束を
解消された弁ロツド１７は、通気室１６ｂとクランク室
３ｃとの間の圧力差の故に第３図の左方へ押し戻され、
給気弁装置１６が閉じる。

これと同時に、第６図の通り、右方へ変位した弁ロツド
１７の小径部１７ａが排気口１９を開口させ、通気１６
ｂと排気路２０とが連通ずる。

他方、ピストン２が下死点に到達すると同時に、その受
圧面２ａの土に位置したノズル２３を通じてシリンダ１
内の加圧気体の一部が放出され、エンジン音が出る。

その後、下死点を通過したピストン２は、フライホイー
ル５５の慣性により上昇する連接棒１３によって押し上
げられ、復行程を進行する。

ピストン２の上昇に伴う排気はホース１０から通気室１
６ｂに逆流し、排気口１９を通じて排気路２０に放出さ
れ、ピストン２の復行程にはほとんど抵抗を生じさせな
い。

かくして、ピストン２が上死点に到達すると、円板クラ
ンク１４および回転軸４は１回転したことになり、回転
軸４に回転運動の出力が得られる。

上死点に到達したピストン２は、以後上述した動作をく
り返して往復運動をする。

このエンジンは、回転軸４を通じて少なくともピストン
２が、その上死点を通過する程度の回転を与えることに
よって始動することができる。

また、回転軸４の回転を無理に停止させ、かつピストン
２が下死点を通過して上死点に至らない間の位置に止め
ることによって停止の状態を保持することができる。

このエンジンに用いる加圧気体は、２気圧前後の圧縮空
気でよいが、炭酸ガスその他のガスを使用することもで
きる。

次に、本発明の第二実施例を説明する。

第７図において、ピストン３２を内蔵するシリンダ３１
の下端部に給・排気孔３３が設けられ、この給・排気孔
３３と連通する給気弁装置３５および排気弁装置３７を
有する弁ハウジング３８が前記シリンダ３１へ固着され
ている。

加圧気体を貯めたボンベ３６は、パイプ３９によって給
気弁装置３５の入口ポート３５ａと接続されている。

給気弁装置３５を構成する給気弁３５ｂは、排気弁装置
３７を構成する弁ロツド３７ａによって左方へ押し開か
れるようになっている。

排気弁装置３７は、弁ロツド３７ａが右方へ抜け去るこ
とにより開かれる。

そして、弁ロッド３７ａは揺動リンク４０の下端に取り
付けられている。

ピストン３２は、その受圧面３２ａ側の外周縁部にシリ
ンダ内面に密着する可撓性フランジ４２を有する。

該ピストン３２のロツド３４は、フライホイール４１を
有する回転軸４４のクランク４３と連接棒４５を介して
連結されている。

４６，４７はその連結ピンである。

クランク４３には、連結ピン４６を共通に利用してリン
ク４８の一端が連結され、同リンク４８の他端はピン４
９によって揺動リンク４０の上端と連結されている。

揺動リンク４０は、中間位置のピン５０を中心に一定の
ストロークで揺動する。

かくして、給気弁装置３５および排気弁装置３７は、ピ
ストン３２の往復運動に同調して弁ロツド３７ａを介し
て開閉されるのである。

第７図に示すエンジンの作動について簡単に説明する。

この図は、弁ロツド３７ａによって給気弁装置３５が開
き、シリンダ３１内に流入した加圧気体により押された
ピストン３２が上昇している状態を示す。

回転軸４４は反時計方向に回転している。

ピストン３２が上死点に到達する直前に、弁ロツド３７
ａの右方への変位に伴ない、給気弁３５ｂが圧力差によ
り右方に押されて給気弁装置３５が閉じる。

そして、ピストン３２が上死点を通過すると、弁ロツド
３７ａは排気弁装置３７からも右方に抜け去り、排気弁
装置３７は開く。

このあと、ピストン３２はフライホイール４１の慣性力
により排気しつつ下降し、復行程を進行する。

排気は、排気弁装置３７を通じて大気中に放出される。

ピストン３２が下死点に到達するに伴ない、弁ロツド３
７ａは左方へ戻り、まず排気弁装置３７を閉じる。

つづいて、ピストン３２が下死点を通過すると給気弁３
５ｂを左方へ押し動かし、給気弁装置３５が開かれる。

このため、給気弁装置３５を通じシリンダ３１内に流入
する加圧気体によってピストン３２の上昇、つまり往行
程が進行する。

かくして、ピストン３２の一往復によって回転軸４４は
１回転し、回転運動としての出力を得ることができる。

本発明に係る玩具および模型用エンジンは以上説明した
ように構成され、加圧気体を動力源として作動するもの
であって、次の効果を奏する。

すなわち、クランクに連動して往復運動を行う弁ロッド
によって吸気用の弁通路および排気口を適切な時期に交
互に開閉することが可能となり、加圧効率に無駄がなく
なる。

また、ピストンの外周にシリンダの内周面に当接する可
撓性フランジを有し、これがピストンリングと同様、シ
リンダ内に送り込まれた加圧気体の気密性を保持する効
果が大であるから、加圧気体が有するエネルギの損失が
少なく、その利用効率が大である。

しかも、その可撓性フランジはピストンのすべり抵抗を
ほとんど増大させないから、結局、エンジン効率の優れ
た、出力の大きい玩具および模型用エンジンを構成する
ことができるのである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第一実施例の全体斜視図、第２図はエ
ンジン本体部分の平面図、第３図は第２図のＩＩＩ−１
線断面図、第４図は第３図の■〜■線断面図、第５図は
円板クランクの斜視図、第６図は給気弁装置の拡大図、
第７図は第二実施例の断面図、第８図はエアタンクに加
圧空気を入れるために使用するポンプの斜視図である。 １．３１・・・・・・シリンダ、２，３２・・・・・・
ピストン、４，４３・・・・・・クランク、１６ｂ・・
・・・・通気室、１６ｃ・・・・・・給気口、１６ｄ，
３５ｂ・・・・・・給気弁、１９・・・・・・排気口、
１７・・・・・・弁ロツド、１２．４２・・・・・・可
撓性フランジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加圧気体源から加圧気体が送り込まれるシリンダと
   、該シリンダ内で前記加圧気体によって駆動されるピス
   トンと、該ピストンの往復運動を回転運動に変速するク
   ランクと、前記シリンダに連通して設けられた通気室と
   、該通気室に連通し互いに対向して旦つ所定の間隔をお
   いて設けられた、排気口および前記加圧気体源に連通す
   る給気口と、該給気口に開閉自在に設けられた給気弁と
   、前記給気口と前記排気口とを結ぶ軸方向に移動して該
   排気口および前記給気弁を交互に開閉する弁ロツドと、
   前記クランクの回転運動に連動して前記弁ロッドを軸方
   向に往復運動させる弁開閉機構とを備え、上記ピストン
   の外周には上記シリンダの内周面に接触する可撓性フラ
   ンジが設けられていることを特徴とする模型および玩具
   用エンジン。