JP4861475B2 - 内燃エンジン - Google Patents

Description

本発明は、内燃エンジンに関し、該エンジンは、第１の燃焼室を画定する第１の壁を有するエンジン・ハウジングと、第１のピストンを有する第１の連結棒と、第２のピストンを有する第２の連結棒とを備える。ピストンも又、第１の燃焼室を画定する。第１の壁は、円環面の少なくとも一部分を形成し、ピストンがその円環面の一部分によって画成された湾曲経路に沿って案内される。

小型で構造が簡単な燃焼エンジンを提供することが本発明の基本的目的である。

この目的は、本発明により、上記のタイプの燃焼エンジンで、連結棒に結合され、２つの終点位置間を双方向に移動し、クランク・シャフトに結合された中間部材を設けることによって達成される。

従来の燃焼エンジンとは対照的に、本発明の燃焼エンジンは、エンジン・ハウジングの壁及び第１のピストンによるばかりでなく、第２のピストンによっても画定される燃焼室を有する。ピストンは、連結棒に取り付ける別の部品として設けることができる。ピストンは、連結棒と一体部品とすることもできる。エンジン・ハウジングの壁は円環面の少なくとも一部分を画成し、その中をピストンが案内され、従って、ピストンは湾曲経路に沿って動く。燃焼ガスが、上記のように画定された燃焼室内で着火すると、２つのピストンは反対方向に駆動され、即ち押し離される。それによって、燃焼室内で膨張するガスは、１つだけではなく２つのピストンを駆動して、エンジンの効率を大幅に向上させる。これにより、燃料消費量が下がり、排出物数値が改善される。

ピストンが湾曲経路に沿って動くので、本発明の燃焼エンジンは、所与の燃焼室容積に対して非常に小型になる。

本発明によれば、中間部材が、ピストンの運動を受け、その運動をクランク・シャフトへ伝達する。それによって、中間部材及び単一のクランク・シャフトが、２つのクランク・シャフト及びその２つのクランク・シャフトを結合するためにそれに付け加わる手段に置き換わることができる。従って、本発明のエンジンは、非常に小型であり、製造が容易である。

有利には、両ピストンは、燃焼ガスが膨張している中は、反対方向に同時に移動する。即ち、発生する力及びトルクが概ね平衡する。それによって、振動がほぼ完全に相殺され、従って、例えばバランス・シャフトなどの特別な装置は必要なくなる。

好ましい実施例では、第１の連結棒が第３のピストンを有し、第２の連結棒が第４のピストンを有し、第３のピストン及び第４のピストンが第２の燃焼室を画定する。これにより、２つの燃焼室を非常に小型に配置することが可能になる。各連結棒が、一方の端部でピストンによって第１の燃焼室を画定し、その他方の端部で他方のピストンによって第２の燃焼室を画定する。従って、一方の燃焼室の容積を減少させる行程が、他方の燃焼室の容積を増加させ、その逆も同様である。それによって、ピストンの不働行程が生じなくなり、それに対応する摩擦による損失が最小になる。

円環面の形状を有する１つの壁によって、第１及び第２の燃焼室を画定することができる。第２の燃焼室は又、やはり円環面の少なくとも一部分を形成する別の第２の壁によって画定することもできる。この発明の範囲では、円環は、例えば円形、正方形、長方形、楕円形など任意の断面形状を有し得る環形状の物体として定義される。

２つの連結棒は、好ましくは、共通の枢動軸周りに枢動する。これにより、エンジンの大きさが減り、ピストンを配置するのに必要な部品の数が最少になる。有利には、２つの燃焼室及び挿入された２つの連結棒が対称方式で配置され、それにより、エンジン振動が最低限に抑えられる。

クランク・シャフトが枢動軸と同軸である回転軸周りに回転することが、特に好ましい。この方式では、ピストン及び連結棒の運動を中間部材へ、そこからクランク・シャフトへ、対称方式で伝達することができる。枢動軸とクランク・シャフトの回転軸とを同軸に配置することは又、エンジンを非常に小型な構造にすることにも寄与する。

本発明の更なる実施例では、中間部材が、両連結棒の枢動運動によって形成される面の間に挿入されている。この方式では、横方向に働く力、及びそれによって引き起こされる望ましくない捩り荷重が最低限に抑えられる。

本発明の特に好ましい実施例では、両連結棒と中間部材とは、回転摺動継手を介して互いに結合されている。各継手は、各連結棒が中間部材に対して回転し摺動することができるように、連結棒と中間部材の間に配置されている。中間部材も、同様な方式でクランク・シャフトに結合され得る。

中間部材は、好ましくは、連結棒の対応する係合部材を受け入れる受入領域を有する。係合部材は、中間部材中又はそれに設けられたスロット状の領域に受け入れられるボルトであり得る。これによって、連結棒から中間部材への運動及び力の非常に強固で信頼性の高い伝達が実現される。

明らかに、この発明の範囲内で、中間部材は、連結棒の対応する受入領域に受け入れられる係合部材を備え得る。

中間部材は、中間部材からピストンへ運動及び力を伝達するために、クランク・シャフトの対応する係合部材を受け入れる受入領域を有する。特に好ましい実施例では、この受入領域は、連結棒の係合部材のために設けられた受入領域と同じである。

本発明の代替実施例によれば、中間部材は、クランク・シャフトの対応する受入領域に受け入れられる係合部材を備える。

中間部材は、それが沿って移動する軸に平行に延在する案内手段によって案内されることが、特に好ましい。これら案内手段は、中間部材がその終点位置間をそれら柱に沿って摺動し往復運動する平行な柱を備えることができる。

本発明の燃焼エンジンは、２サイクル・エンジンでも４サイクル・エンジンでもよく、オットー原理並びにディーゼル原理を用いることができる。

本発明の更なる利点、特徴、及び細部は、従属請求項、及び、図面を参照して特に好ましい実施例を詳細に説明する以下の説明から読み取ることができる。図面に示され、特許請求の範囲及び説明で言及される諸特徴は、個々に、又は任意の組合せのいずれにおいても、本発明にとって本質的なものであり得る。

本発明による燃焼エンジンの概略側面図である。 図１に示される線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。 ２つのピストンを有する連結棒の代替実施例の図である。

図１は、本発明の内燃エンジン２の主要部分を示す。このエンジンは、２つの燃焼室、即ち、第１の燃焼室４と、第１の燃焼室４とは反対側に対称的に配置された第２の燃焼室６（図示せず）を備える。エンジン２は、対称方式で配置された、第１の連結棒８と、第２の連結棒１０とを有する。第１の連結棒８は、一方の端部に第１のピストン１２と、その他方の端部に第３のピストン１６とを備える。第２の連結棒１０は、一方の端部に第２のピストン１４と、その他方の端部に第４のピストン１８とを備える。ピストン１６及び１８は図面に示されていないが、それらはピストン１２及び１４と同一である。

ピストン１２〜１８は、円環形状を有し、連結棒８及び１０と一体部品である。別々の部品として設けられた２つのピストンを有する連結棒の代替実施例が、図３に関して記載されている。

第１の燃焼室４は、ピストン１２及び１４によって画定されるだけではなく、エンジンのハウジングによって形成される第１の壁２０によっても画定される。第２の燃焼室６は、同じように、第２の壁２２によって画定される。壁２０及び２２は、円環面の一部分の形状を有し、これら部分の両端部が、ピストン１２〜１８が配置されている連結棒８及び１０の両端部を案内する。

連結棒８は、エンジン２の中心に向かって半径方向に延在する枢動アーム２４を有する。連結棒１０は、対応する枢動アーム２６を有する。枢動アーム２４及び２６は、共通の枢動軸２８の周りを枢動する。枢動軸２８は、図面に垂直な方向に延在する。

連結棒８の枢動アーム２４は、クランク・シャフト４２上で回転するベアリング３０で保持されている。同じように、連結棒１０の枢動アーム２６は、クランク・シャフト４２上で回転するベアリング３２で保持されている（図２参照）。

連結棒８及び１０が、共通な枢動軸２８の周りに矢印３４によって示されるように枢動するとき、それら連結棒は、燃焼室４に入れられたガスを圧縮するように動く。連結棒８及び１０は、矢印３６によって示されるように、反対方向にも枢動することができる。連結棒８及び１０が、方向３４及び３６に従って往復枢動するとき、それら連結棒は、図２に示されるように、それらに対応する面３８及び４０内で移動する。

クランク・シャフト４２は、これらの面３８及び４０に垂直な方向に延在し、枢動軸２８と同軸の回転軸４４の周りに回転する。

クランク・シャフト４２は、面３８と面４０とに挟まれている面４８内に配置されたローブ４６を備える。

連結棒８の枢動アーム２４は、その端部に配置され、連結棒１０に面するボルト形状の係合部材５０を備える。同じように、連結棒１０の枢動アーム２６は、その端部に配置され、連結棒８に面するボルト形状の係合部材５２を担持する。係合部材５０及び５２の中心軸が、それぞれ５４及び５６で示されている。これらの中心軸は、係合部材５０及び５２が枢動アーム２４及び２６それぞれに回転可能に配置されるときの回転軸であり得る。

係合部材５０は又、連結棒８により近く、例えば中心軸５６の位置に配置することもできる。同じように、係合部材５２も又、連結棒１０により近く、例えば中心軸５４の位置に配置することができる。

図１及び２に関し、エンジン２は、フレーム形状を有する中間部材５８を備える。このフレームは、面４８内に配置されている。中間部材５８は、係合部材５０及び５２、並びにクランク・シャフト４２のローブ４６がその中に配置される開口受入領域６０を有する。

エンジン２は又、２本の平行な柱を有する案内手段６２を備える。これら柱は、中間部材５８（図２参照）の両側端部に一体化されている支承部分６４に受け止められている。中間部材５８は、案内手段６２が延在する方向と平行な方向に延在する軸６６に沿って動くことができる。従って、中間部材５８は、軸６６に沿って、上向きの方向６８又は下向きの方向７０へ動くことができる。

連結棒８及び１０の動きが以下のようにクランク・シャフト４２へ伝達される。連結棒８及び１０が枢動方向３６（それによって燃焼室４の容積が増加し、反対側の燃焼室６の容積が減少する向き）へ動くと、係合部材５０及び５２が円形経路に沿って実質的に上向きの方向へ移動する。係合部材５０及び５２の変位が、破線（最初の位置）及び一点鎖線（方向３６へ枢動後）を用いて図１に示されている。係合部材５０及び５２は、中間部材５８の受入領域６０と係合し、それによって、中間部材５８を上向きの方向６８に駆動する。中間部材５８の対応する変位が、破線及び一点鎖線を用いて図１に示されている。

受入領域６０を有する中間部材５８は又、クランク・シャフト４２のローブ４６にも接している。従って、中間部材５８が上向きの方向６８に移動すると、ローブ４６がそれに従って変位させられ、それが一点鎖線によって示されている。ローブ４６が変位することによって、クランク・シャフト４２の回転運動７２が生じる。

図３は、固定手段７４によって取り付けられた２つのピストン１４及び１８を備える連結棒１０’を示す。

Claims (16)

1. 円環面の少なくとも一部分を形成し、第１の燃焼室を画定する第１の壁を有するエンジン・ハウジングと、
   第１のピストンを有する第１の連結棒であって、前記第１のピストンも又、前記第１の燃焼室を画定し、第１の連結棒が前記円環面の前記一部分によって画成される湾曲経路に沿って案内される、第１の連結棒と、
   前記第１の燃焼室をやはり画定する第２のピストンを有する第２の連結棒であって、前記第２のピストンが前記円環面の前記一部分によって画成される湾曲経路に沿って案内される、第２の連結棒と、
   前記第１の連結棒及び前記第２の連結棒に結合され、２つの終点位置間を双方向に移動する中間部材であって、該中間部材が移動する軸線と平行して延在し、複数の平行な柱を備える案内手段によって案内される中間部材と、
   前記中間部材に係合するローブを介して前記中間部材に結合されたクランク・シャフトであって、前記ローブの変位によって回転させられるクランク・シャフトと
   を備える内燃エンジン。
2. 前記第１のピストンと前記第２のピストンとが反対方向に動く、請求項１に記載の燃焼エンジン。
3. 前記第１のピストンと前記第２のピストンとが同時に動く、請求項１に記載の燃焼エンジン。
4. 前記第１の連結棒が第３のピストンを有し、前記第２の連結棒が第４のピストンを有し、前記第３のピストン及び前記第４のピストンが第２の燃焼室を画定する、請求項１に記載の燃焼エンジン。
5. 前記第２の燃焼室が前記第１の壁によって画定される、請求項４に記載の燃焼エンジン。
6. 前記第２の燃焼室が第２の壁によって画定され、前記第２の壁が円環面の少なくとも一部分を形成する、請求項４に記載の燃焼エンジン。
7. 前記第１の連結棒及び前記第２の連結棒が共通な枢動軸の周りに枢動する、請求項１に記載の燃焼エンジン。
8. 前記クランク・シャフトが、前記枢動軸と同軸である回転軸の周りに回転する、請求項７に記載の燃焼エンジン。
9. 前記中間部材が、前記第１の連結棒及び前記第２の連結棒の前記枢動運動によって形成される面の間に挿入されている、請求項７に記載の燃焼エンジン。
10. 前記第１の連結棒及び前記第２の連結棒と前記中間部材とが、回転摺動継手によって互いに結合されている、請求項１に記載の燃焼エンジン。
11. 前記中間部材と前記クランク・シャフトとが、回転摺動継手によって互いに結合されている、請求項１に記載の燃焼エンジン。
12. 前記中間部材が、前記第１の連結棒及び前記第２の連結棒の対応する係合部材を受け入れる受入領域を形成する、請求項１に記載の燃焼エンジン。
13. 前記中間部材が、前記連結棒の連携する受入領域に受け入れられる係合部材を備える、請求項１に記載の燃焼エンジン。
14. 前記中間部材が、前記クランク・シャフトの対応する係合部材を受け入れる受入領域を形成する、請求項１に記載の燃焼エンジン。
15. 前記中間部材が、前記クランク・シャフトの連携する受入領域に受け入れられる係合部材を備える、請求項１に記載の燃焼エンジン。
16. 前記エンジンが、２サイクル・エンジン、４サイクル・エンジン、オットー・エンジン、又はディーゼル・エンジンである、請求項１に記載の燃焼エンジン。

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