JPS5996436A - 転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関 - Google Patents
転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関Info
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- JPS5996436A JPS5996436A JP20519382A JP20519382A JPS5996436A JP S5996436 A JPS5996436 A JP S5996436A JP 20519382 A JP20519382 A JP 20519382A JP 20519382 A JP20519382 A JP 20519382A JP S5996436 A JPS5996436 A JP S5996436A
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- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00
- F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with rotary main shaft other than crankshaft
- F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
-
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- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B15/00—Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00
- F01B15/007—Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00 having spinning cylinders, i.e. the cylinders rotating about their longitudinal axis
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は四すイクル機簡に関するものである。
−２−
従来の四サイクル機関の多くはクランクとコネクティン
グロッドの機構により、ピストンの往復運動と出力軸の
回転運動の相互変換をして、はぼ同一なりランク角度１
８０° （π）ごとの周期で圧縮、膨張、排出、吸入の
各工程が繰返される。この機構では形状が大きくなり、
不釣合質量が大きくなるだけでなく、回転速度が一定な
ために容積変化の速度はコネクティングロッドとクラン
クアームの各長さの関係からほぼ定ま丁）て、燃焼速度
やシリンダ内流体の作動条件など各行程の機能を考慮し
た容積変化の速度パターンを設定することが困難で、か
つ、機関が大型・重量化し、振動も大きい。
グロッドの機構により、ピストンの往復運動と出力軸の
回転運動の相互変換をして、はぼ同一なりランク角度１
８０° （π）ごとの周期で圧縮、膨張、排出、吸入の
各工程が繰返される。この機構では形状が大きくなり、
不釣合質量が大きくなるだけでなく、回転速度が一定な
ために容積変化の速度はコネクティングロッドとクラン
クアームの各長さの関係からほぼ定ま丁）て、燃焼速度
やシリンダ内流体の作動条件など各行程の機能を考慮し
た容積変化の速度パターンを設定することが困難で、か
つ、機関が大型・重量化し、振動も大きい。
本発明は、クランク機構が省かれて小型化され、往復動
する質量が減少できるだけでなく、円滑な回転と各行程
の機能を調和させた理想的な容積変化パターンを実現す
ることができ、さらに比較的容易に可変圧縮比機関とす
ることができ、またピストンとシリンダ及びシリンダ底
部で構成されるクランク室相当のスペースを圧縮苗とし
て過給に−３− 用い得る転がり球と案内溝によりピストンを往復動させ
る四サイクル機関を提供することを目的とするものであ
る。
する質量が減少できるだけでなく、円滑な回転と各行程
の機能を調和させた理想的な容積変化パターンを実現す
ることができ、さらに比較的容易に可変圧縮比機関とす
ることができ、またピストンとシリンダ及びシリンダ底
部で構成されるクランク室相当のスペースを圧縮苗とし
て過給に−３− 用い得る転がり球と案内溝によりピストンを往復動させ
る四サイクル機関を提供することを目的とするものであ
る。
以下、本発明を第１図、第２図、及び第３図に示す２往
復１周期の案内溝を有する四サイクル火花点火機関の例
について説明言る。なお、１回転１周期すなわち、１往
復１周期の案内溝の場合もほぼ同様な構造であり、説明
は省略する。
復１周期の案内溝を有する四サイクル火花点火機関の例
について説明言る。なお、１回転１周期すなわち、１往
復１周期の案内溝の場合もほぼ同様な構造であり、説明
は省略する。
出力軸１はスラスト軸受２により支持されて、ピストン
６及びシリンダ８の中心軸を中心として回転し、シリン
ダ内部の端部に円筒３を取りつけである。円筒３の外筒
面には複数個の転がり球５．５′・・・・の各々が転勤
して案内される断面円弧状の複数条の案内溝４．４′・
・・・が円周に対してほぼ平衡する位置に設けられてい
る。８転がり球５．５′・・・・はピストン６の内側面
の適当な位置に回転自由にピストンの周方向の位置を拘
束されて保持され、ピストン６と案内溝４．４′・・・
・の間にあって相互の軸方向の力の授受を行ない双方に
接して転勤する。ピストン６の外側面に−４− はピストンリング７が配されて気密を保つと共に、ばね
３６に押されて外側に張り出す球３４を保持して、シリ
ンダ８に設けた軸方向の案内溝３５により、回転を拘束
されてシリンダ内を摺動する。
６及びシリンダ８の中心軸を中心として回転し、シリン
ダ内部の端部に円筒３を取りつけである。円筒３の外筒
面には複数個の転がり球５．５′・・・・の各々が転勤
して案内される断面円弧状の複数条の案内溝４．４′・
・・・が円周に対してほぼ平衡する位置に設けられてい
る。８転がり球５．５′・・・・はピストン６の内側面
の適当な位置に回転自由にピストンの周方向の位置を拘
束されて保持され、ピストン６と案内溝４．４′・・・
・の間にあって相互の軸方向の力の授受を行ない双方に
接して転勤する。ピストン６の外側面に−４− はピストンリング７が配されて気密を保つと共に、ばね
３６に押されて外側に張り出す球３４を保持して、シリ
ンダ８に設けた軸方向の案内溝３５により、回転を拘束
されてシリンダ内を摺動する。
ピストン６とシリンダ８及びシリンダヘッド９で形成す
る燃焼室１０には、作動流体の吸排気のために吸気弁１
２と排気弁１３が設けられ、出力軸の回転に同期して油
圧やカム等適切な手段で吸入行程、排気行程に開かれる
。また混合気の点火のために点火プラグ３０が装着され
圧縮行程後の適当な時期に点火される。燃料は吸気弁直
前の吸気管１５に燃料噴射弁１４から噴射され、可燃混
合気を形成する。吸入空気流量は較り弁１６で調節され
、燃料噴射量の制御と連携して、出力を制御する。シリ
ンダ底部２１には大きなスラスト力に耐えられるねじ２
３が設けられ、スラスト軸受２の外周側に設けたねじ２
２と組合せて出力軸のスラストを受けながらねじ２２の
回転により、スラスト軸受２及び円筒３を軸方向に移動
させ得るように構成する。ねじ２２を回転させるために
はウー ５ − オーム２５に噛合う歯車２４が取りつけられ、小型電動
機等で可逆回転出来るウオーム２５の回転・停止により
歯車２４の回転位置を変更及び設定して、大きなスラス
ト力に抗して運転中にスラスト軸受２及び円筒３の軸方
向位置を可変できる構造とする。
る燃焼室１０には、作動流体の吸排気のために吸気弁１
２と排気弁１３が設けられ、出力軸の回転に同期して油
圧やカム等適切な手段で吸入行程、排気行程に開かれる
。また混合気の点火のために点火プラグ３０が装着され
圧縮行程後の適当な時期に点火される。燃料は吸気弁直
前の吸気管１５に燃料噴射弁１４から噴射され、可燃混
合気を形成する。吸入空気流量は較り弁１６で調節され
、燃料噴射量の制御と連携して、出力を制御する。シリ
ンダ底部２１には大きなスラスト力に耐えられるねじ２
３が設けられ、スラスト軸受２の外周側に設けたねじ２
２と組合せて出力軸のスラストを受けながらねじ２２の
回転により、スラスト軸受２及び円筒３を軸方向に移動
させ得るように構成する。ねじ２２を回転させるために
はウー ５ − オーム２５に噛合う歯車２４が取りつけられ、小型電動
機等で可逆回転出来るウオーム２５の回転・停止により
歯車２４の回転位置を変更及び設定して、大きなスラス
ト力に抗して運転中にスラスト軸受２及び円筒３の軸方
向位置を可変できる構造とする。
出力軸１の回転に応じて、ピストン６は円筒３の案内溝
の波形により、その軸方向変位だけ軸方向に移動してシ
リンダ８の中で往復運動をする。燃焼室１０の容積は第
２図に示すように変化し、圧縮後、燃焼膨張した後に排
気弁が開きほぼ完全に排出し、吸入弁が開いて燃焼室内
に吸気管１５内の混合気が流入する。混合気は燃焼室１
０で圧縮され、点火、燃焼し、膨張して排気管１７に排
出される。シリンダ底部２１とシリンダ８及びピストン
６で形成する圧縮室１１は死容積を行程容積のほぼ０．
８程度にするようにすると共に内部の空気の流通を良く
するようにし、シリンダ底部または側部に流入管２６及
び吐出管２７を接続し、これに自動的な逆止弁（リード
弁）２８．２９を−６− それぞれ取りつけ、吐出管にはオイルセパレータ３７を
設けて潤滑油等の少ない空気を吸気管に送入する。圧縮
室１１の容積が増加する排出及び圧縮行程でリード弁２
８を経て流入管２６から吸入された空気は、膨張及び吸
入行程で圧縮されほぼ大気圧力の１．５倍程度に昇圧さ
れ吐出管２７の圧力より大きくなった時期にリード弁２
９を経て吐出管に流出する。吐出管ではオイルセパレー
タ３７で油分等を除いた後に絞り弁１６の上流でほぼ大
気圧の１．５倍程度に加圧された空気が吸気管に供給で
きるよう用意される。この圧力は圧縮室１１の死容積、
流量などにより彩管されるが、最大流量において吸入大
気圧力の約１．５倍を維持するためには圧縮室死容積を
行程容積の０．８以下にすることが望ましい。
の波形により、その軸方向変位だけ軸方向に移動してシ
リンダ８の中で往復運動をする。燃焼室１０の容積は第
２図に示すように変化し、圧縮後、燃焼膨張した後に排
気弁が開きほぼ完全に排出し、吸入弁が開いて燃焼室内
に吸気管１５内の混合気が流入する。混合気は燃焼室１
０で圧縮され、点火、燃焼し、膨張して排気管１７に排
出される。シリンダ底部２１とシリンダ８及びピストン
６で形成する圧縮室１１は死容積を行程容積のほぼ０．
８程度にするようにすると共に内部の空気の流通を良く
するようにし、シリンダ底部または側部に流入管２６及
び吐出管２７を接続し、これに自動的な逆止弁（リード
弁）２８．２９を−６− それぞれ取りつけ、吐出管にはオイルセパレータ３７を
設けて潤滑油等の少ない空気を吸気管に送入する。圧縮
室１１の容積が増加する排出及び圧縮行程でリード弁２
８を経て流入管２６から吸入された空気は、膨張及び吸
入行程で圧縮されほぼ大気圧力の１．５倍程度に昇圧さ
れ吐出管２７の圧力より大きくなった時期にリード弁２
９を経て吐出管に流出する。吐出管ではオイルセパレー
タ３７で油分等を除いた後に絞り弁１６の上流でほぼ大
気圧の１．５倍程度に加圧された空気が吸気管に供給で
きるよう用意される。この圧力は圧縮室１１の死容積、
流量などにより彩管されるが、最大流量において吸入大
気圧力の約１．５倍を維持するためには圧縮室死容積を
行程容積の０．８以下にすることが望ましい。
出力軸１の回転に対するピストン６の軸方向変位は円筒
３の外周面に設けた案内溝により定まるが、正弦波に限
らず滑かな任意の曲線を選定することも不可能ではない
。１回転で１往復し２回転で１サイクルを形成する四サ
イクル機関では単純な正−７− 弦波もしくはこれを僅かに変形した波形を用いることが
適しているが、第２図及び第３図に例示する１回転２往
復の案内溝を用いる場合には、圧縮行程と排気行程の死
容積、行程の長さを同一にしないことも可能である。例
示では圧縮行程で行程の長さを短くして死容積を増い排
出行程では死容積を減じ、角度範囲も正弦波より圧縮後
から膨張にかけての時間を長く、吸入及び圧縮の時間を
短くしている。この案内溝は円周に対してほぼ平衡する
位置に複数条設けて、負荷能力の増加や平滑さ、釣合な
どの向上を図っているが、各条の位相差を同一に揃えな
いことや、軸方向にも転がり球と共に同一にしないこと
などによって、各々の転がり球が同時には各案内溝の交
差部に入らないようにしまた軸に対する平衡度を確保す
るなどの配慮をすることができる。
３の外周面に設けた案内溝により定まるが、正弦波に限
らず滑かな任意の曲線を選定することも不可能ではない
。１回転で１往復し２回転で１サイクルを形成する四サ
イクル機関では単純な正−７− 弦波もしくはこれを僅かに変形した波形を用いることが
適しているが、第２図及び第３図に例示する１回転２往
復の案内溝を用いる場合には、圧縮行程と排気行程の死
容積、行程の長さを同一にしないことも可能である。例
示では圧縮行程で行程の長さを短くして死容積を増い排
出行程では死容積を減じ、角度範囲も正弦波より圧縮後
から膨張にかけての時間を長く、吸入及び圧縮の時間を
短くしている。この案内溝は円周に対してほぼ平衡する
位置に複数条設けて、負荷能力の増加や平滑さ、釣合な
どの向上を図っているが、各条の位相差を同一に揃えな
いことや、軸方向にも転がり球と共に同一にしないこと
などによって、各々の転がり球が同時には各案内溝の交
差部に入らないようにしまた軸に対する平衡度を確保す
るなどの配慮をすることができる。
本発明による四サイクル機関ではクランクｍＭ４がなく
、往復動する部分はピストンだけであり、不釣合い質量
が少ないため振動が少な（小型化も可能である。またピ
ストンとシリンダ底部及びシリ−８− ンダで構成する圧縮室の死容積を行程容積と同等以下に
なし得るので、過給用の圧縮機として利用でき、さらに
燃焼室の死容積を出力軸のスラスト軸受けの軸方向位置
の調節により変化させて可変圧縮比機関とすることがで
きる。
、往復動する部分はピストンだけであり、不釣合い質量
が少ないため振動が少な（小型化も可能である。またピ
ストンとシリンダ底部及びシリ−８− ンダで構成する圧縮室の死容積を行程容積と同等以下に
なし得るので、過給用の圧縮機として利用でき、さらに
燃焼室の死容積を出力軸のスラスト軸受けの軸方向位置
の調節により変化させて可変圧縮比機関とすることがで
きる。
第４図に示すｐ−ｖ線図は本発明により可変圧縮比、過
給方式併用のガソリン機関の場合の例である。実線で示
す低圧縮比、高吸気圧の場合には高出力（高トルク）に
でき、鎖線で示す高圧縮比、低吸気圧の場合には低出力
（低トルク）に制御しながら、十分な排気ができるので
前サイクルの残留ガスを少なくできかつ高圧縮比のため
に高い熱効率が実現できる。圧縮比は吸気圧力、吸気温
度、機関温度、ノッキング等の諸因子から電気的にウオ
ーム１５を制御して、最適値に自動的に運転中に調整で
きる。
給方式併用のガソリン機関の場合の例である。実線で示
す低圧縮比、高吸気圧の場合には高出力（高トルク）に
でき、鎖線で示す高圧縮比、低吸気圧の場合には低出力
（低トルク）に制御しながら、十分な排気ができるので
前サイクルの残留ガスを少なくできかつ高圧縮比のため
に高い熱効率が実現できる。圧縮比は吸気圧力、吸気温
度、機関温度、ノッキング等の諸因子から電気的にウオ
ーム１５を制御して、最適値に自動的に運転中に調整で
きる。
本発明によれば、ガソリン機関及びディーゼル機関のい
ずれにおいても小型・軽量化ができ、振動の減少だけで
なく、運転条件に最適な高出力化及び高熱効率化が可能
となる。
ずれにおいても小型・軽量化ができ、振動の減少だけで
なく、運転条件に最適な高出力化及び高熱効率化が可能
となる。
−９−
第１図は本発明による四ザイクル可変圧縮比、過給式、
ガソリン機関の本体部分の断面説明図である。第２図は
転がり球の案内溝の軸方向変位とピストンの変位、それ
による燃焼室及び圧縮室の各容積変化を示す例示である
。第３図は円筒３の外筒面に設けられた転がり法案内溝
の展開図の例である。第４図は本発明によるガソリンｌ
！！開のシリンダ内圧力と容積の変化を示すｐ−ｖｍ図
の例示である。 １・・・出力軸 ２・・・スラスト軸受 ３・・・
円筒４．４′・・・・・案内溝 ５．５′・・・・・
転がり球６・・・ピストン ７・・・ピストンリング
８・・・シリンダ ９・・・シリンダヘッド １ｏ
・・・燃焼室 １１・・・圧縮室 １２・・・吸気
弁１３・・・排気弁 １４・・・燃料噴射弁 １５
・・・吸気管 １６・・・絞り弁 ２１・・・シリ
ンダ底部２２・・・ねじ ２３・・・ねじ ２４・
・・歯車２５・・・ウオーム −１０−
ガソリン機関の本体部分の断面説明図である。第２図は
転がり球の案内溝の軸方向変位とピストンの変位、それ
による燃焼室及び圧縮室の各容積変化を示す例示である
。第３図は円筒３の外筒面に設けられた転がり法案内溝
の展開図の例である。第４図は本発明によるガソリンｌ
！！開のシリンダ内圧力と容積の変化を示すｐ−ｖｍ図
の例示である。 １・・・出力軸 ２・・・スラスト軸受 ３・・・
円筒４．４′・・・・・案内溝 ５．５′・・・・・
転がり球６・・・ピストン ７・・・ピストンリング
８・・・シリンダ ９・・・シリンダヘッド １ｏ
・・・燃焼室 １１・・・圧縮室 １２・・・吸気
弁１３・・・排気弁 １４・・・燃料噴射弁 １５
・・・吸気管 １６・・・絞り弁 ２１・・・シリ
ンダ底部２２・・・ねじ ２３・・・ねじ ２４・
・・歯車２５・・・ウオーム −１０−
Claims (3)
- （１） シリンダの軸を中心に回転する円筒面に、断面
弧状の案内溝を１回転に１周期または振幅が必ずしも同
一でない２周期の鵬方向変位をする滑かな閉曲線状に複
数組円周に対してほぼ平衡する位置に設けて、多溝に転
がり球を導入嵌合させると共に、各部がり球は回転自由
にかつ周方向の位置を拘束してピストンの内Ｗｉ面に保
持させて、ピストンを回転する円筒面に転がり球を介し
て嵌合しシリンダ内で軸方向にだけ摺動し得るようにし
て、回転する円筒面の軸を出力軸とし出力軸１回転また
は２回転ごとに圧縮、膨張、排出、吸入を行なわせる転
がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイク
ル機関。 −１− - （２）前記四サイクル機関において、円筒面の案内溝の
軸方向位置を、出力軸のスラスト軸受の保持位置により
調節しで、ピストンとシリンダの相対軸方向位置を変え
て圧縮比を可変とした特許請求の範囲第１項記載の転が
り球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル
機関。 - （３）前記四サイクル機関において、ピストンとシリン
ダ及びシリンダ底部で形成する圧縮室の死容積をピスト
ンの平均行程容積のほぼ０．８倍以下となし、この室に
空気の吸入及び吐出の管制弁を設けて圧縮室として作用
させ、吐出圧力が吸入空気圧力のほぼ１．５倍以上で吐
出容積が２往復でほぼピストンの吸入容積と同等な過給
機を構成して燃焼室に加圧された空気または混合気を供
給する特許請求の範囲第１項または第２項記載の転がり
球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機
関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20519382A JPS5996436A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20519382A JPS5996436A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5996436A true JPS5996436A (ja) | 1984-06-02 |
| JPS6232331B2 JPS6232331B2 (ja) | 1987-07-14 |
Family
ID=16502940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20519382A Granted JPS5996436A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5996436A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2777596A1 (fr) * | 1998-04-16 | 1999-10-22 | Jean Marc Chuinard | Chemise mecanique rotative transmettant le couple et/ou le travail |
| WO2000060217A1 (en) * | 1999-02-04 | 2000-10-12 | Dimitrios Dardalis | Rotating sleeve engine |
| FR2819016A1 (fr) * | 2001-01-03 | 2002-07-05 | Michel Petit | Moteur thermique a cylindre tournant |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5088418A (ja) * | 1973-11-09 | 1975-07-16 | ||
| JPS53137313A (en) * | 1973-12-28 | 1978-11-30 | Bii Purebuyatsuku Jiyosefu | 22chamber type doubleeacting piston internal combustion engine |
-
1982
- 1982-11-22 JP JP20519382A patent/JPS5996436A/ja active Granted
Patent Citations (2)
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6232331B2 (ja) | 1987-07-14 |
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