(57)【要約】【課題】クランクシャフトに対するスラスト軸受を不要とする。【解決手段】クランクシャフト（８）の両側に一対のシリンダ（２，５）が並列配置される。各シリンダ（２，５）は夫々一対のピストン（３，４，６，７）を具備する。クランクシャフト（８）は一対のクランクピン（１２，１３）を有しており、これらクランクピン（１２，１３）の軸線は、クランクシャフト（８）の軸線に対し反対方向に傾斜している。各クランクピン（１２，１３）には揺動部材（１４，１５）が回動可能に取り付けられ、揺動部材（１４，１５）のアーム（１６）の先端は、対応するピストン（３，４，６，７）のコンロッド（１１）に連結される。ピストン（３，４，６，７）が往復動すると揺動部材（１４，１５）が首振り運動し、クランクシャフト（８）が回転する。【選択図】図１
2020029807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のピストンが一つのシリンダ内において、各ピストンの頂面が互いに対面しつつ、互いに反対方向に往復動せしめられると共に、シリンダの軸線方向中央部においてピストン頂面間に燃焼室が形成され、各ピストンが、各ピストンの背面に取り付けられたコンロッドを介してクランクシャフトに連結されている対向ピストンエンジンにおいて、シリンダとクランクシャフトは、該シリンダの軸線と該クランクシャフトの回転軸線が間隔を隔てて互いに平行をなすように配置されており、クランクシャフトが、クランクシャフトの回転軸線に垂直でかつシリンダの軸線方向中央部を含む平面の両側に形成されている一対のクランクピンを有すると共に、各クランクピンの軸線がクランクシャフトの回転軸線に対して互いに反対方向に傾斜しており、各クランクピンに、夫々、クランクピンの半径方向外方に向けて延びるアームを備えた揺動部材が回動可能に取り付けられ、一方の揺動部材のアームの先端部が、シリンダの軸線方向中央部に対し一側に位置するピストンのコンロッドの端部に連結され、他方の揺動部材のアームの先端部が、シリンダの軸線方向中央部に対し他側に位置するピストンのコンロッドの端部に連結され、各ピストンが往復動したとき、揺動部材が、クランクピン周りで回転することなく首振り運動し、それによりクランクシャフトが回転せしめられる対向ピストンエンジン。
【請求項２】
夫々一対のピストンを有する複数個のシリンダを具備しており、各シリンダの軸線とクランクシャフトの軸線が同一の間隔を隔てて互いに平行をなすと共に各シリンダの軸線方向中央部がクランクシャフトの回転軸線に垂直な同一平面内に位置するように、各シリンダがクランクシャフトの周りに配置されており、クランクシャフトが、該同一平面の両側に形成されている一対のクランクピンを有すると共に、各クランクピンの軸線がクランクシャフトの回転軸線に対して互いに反対方向に傾斜しており、各クランクピンに夫々、クランクピンの半径方向外方に向けて延びる複数のアームを備えた揺動部材が回動可能に取り付けられ、一方の揺動部材の各アームの先端部が、シリンダの軸線方向中央部に対し一側に位置するピストンの対応するコンロッドの端部に連結され、他方の揺動部材の各アームの先端部が、シリンダの軸線方向中央部に対し他側に位置するピストンの対応するコンロッドの端部に連結され、各ピストンが往復動したとき、揺動部材が、クランクピン周りで回転することなく首振り運動し、それによりクランクシャフトが回転せしめられる請求項１に記載の対向ピストンエンジン。
【請求項３】
各シリンダがクランクシャフトの周りに等角度間隔で配置されている請求項２に記載の対向ピストンエンジン。
【請求項４】
各ピストンのコンロッドがシリンダの軸線回りに回動しつつシリンダ軸線に沿って往復動可能なようにピストンのコンロッドの端部の外周面と摺動係合するコンロッドガイドを設けた請求項１に記載の対向ピストンエンジン。
【請求項５】
ピストンから最も離れたコンロッドの端部の先端にピストンの軸線に沿って延びるガイドロッドを固定し、該ガイドロッドが、エンジン本体により支持されたガイド部材により摺動案内される請求項１に記載の対向ピストンエンジン。
【請求項６】
エンジンが４個のシリンダを具備した４サイクルエンジンからなり、各揺動部材が夫々、対応するコンロッドの端部に連結された４個のアームを具備しており、各ピストンは、クランクシャフト周りの円周方向における配列順序に従って、順次上死点に位置し、或るシリンダについて点火作用が行われた後、次の点火作用が、１８０度（クランク角）後にピストンが上死点となるシリンダにおいて行われ、その後、残る２個のシリンダにおいて点火作用が行われる請求項１に記載の対向ピストンエンジン。
【請求項７】
４個のシリンダがクランクシャフトの周りに等角度間隔で配置されており、各揺動部材がクランクピンの軸線に沿ってみたとき十字状に延びる４個のアームを具備している請求項６に記載の対向ピストンエンジン。
【請求項８】
４個のシリンダが、クランクシャフト周りの円周方向に沿って順次配列された第１シリンダ、第２シリンダ、第３シリンダおよび第４シリンダからなり、第１シリンダおよび第３シリンダはクランクシャフトに関して互いに反対側に配置されていると共に、第２シリンダおよび第４シリンダはクランクシャフトに関して互いに反対側に配置されており、クランクシャフト周りにおける第１シリンダと第２シリンダ間の角度およびクランク軸周りにおける第３シリンダと第４シリンダ間の角度は、クランクシャフト周りにおける第１シリンダと第４シリンダ間の角度およびクランクシャフト周りにおける第２シリンダと第３シリンダ間の角度よりも大きくされている請求項６に記載の対向ピストンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は対向ピストンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックを、シリンダと、シリンダ内を往復動するピストンと、コンロッドを介してピストンに連結されたクランクシャフトとを夫々具備する一対のシリンダブロックから構成し、各シリンダが対応するシリンダブロックの外側面上において外部に開口しており、各シリンダの開口部が互いに整列するようにシリンダブロックが結合され、各シリンダ内を往復動するピストンの頂面間に燃焼室が形成され、一方のシリンダブロック内のピストンにより一方のシリンダブロック内のクランクシャフトが回転駆動され、他方のシリンダブロック内のピストンにより他方のシリンダブロック内のクランクシャフトが回転駆動される対向ピストンエンジンが公知である（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１９３９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような対向ピストンエンジンにおいて、エンジンの全体形状を扁平化できると、エンジンを車両の床下に容易に搭載できるようになるために、車両内の居住空間を拡大することができ、また、大量の蓄電池を搭載した電動車両においてエンジンを発電用エンジンとして用いる場合のようにエンジンの搭載スペースが限られている場合でも、エンジンの全体形状を扁平化できると、エンジンを車両に容易に搭載することができるようになる。しかしながら、上述の対向ピストンエンジンのように、クランクシャフトから半径方向外方に延びるクランクアームの先端とピストンとをコンロッドにより連結するようにしたクランク機構を用いると、クランクアームの回転半径が大きいために、エンジンの全体形状を扁平化するのが難しいという問題がある。更に、各ピストンにより夫々別のクランクシャフトを回転駆動させると、クランクシャフト同志を連結するための歯車機構等が必要となり、エンジンの構造が複雑になるという問題もある。
【０００５】
上記問題を解決するために、本発明によれば、一対のピストンが一つのシリンダ内において、各ピストンの頂面が互いに対面しつつ、互いに反対方向に往復動せしめられると共に、シリンダの軸線方向中央部においてピストン頂面間に燃焼室が形成され、各ピストンが、各ピストンの背面に取り付けられたコンロッドを介してクランクシャフトに連結されている対向ピストンエンジンにおいて、シリンダとクランクシャフトは、シリンダの軸線とクランクシャフトの回転軸線が間隔を隔てて互いに平行をなすように配置されており、クランクシャフトが、クランクシャフトの回転軸線に垂直でかつシリンダの軸線方向中央部を含む平面の両側に形成されている一対のクランクピンを有すると共に、各クランクピンの軸線がクランクシャフトの回転軸線に対して互いに反対方向に傾斜しており、各クランクピンに、夫々、クランクピンの半径方向外方に向けて延びるアームを備えた揺動部材が回動可能に取り付けられ、一方の揺動部材のアームの先端部が、シリンダの軸線方向中央部に対し一側に位置するピストンのコンロッドの端部に連結され、他方の揺動部材のアームの先端部が、シリンダの軸線方向中央部に対し他側に位置するピストンのコンロッドの端部に連結され、各ピストンが往復動したとき、揺動部材が、クランクピン周りで回転することなく首振り運動し、それによりクランクシャフトが回転せしめられる対向ピストンエンジンが提供される。
【発明の効果】
【０００６】
一個のクランクシャフトしか用いておらず、従って、エンジンの構造を簡素化することができる。また、各揺動部材を介してクランクシャフトに作用するスラスト荷重は、クランクシャフト内において互いに相殺される。従って、エンジン本体にクランクシャフトのスラスト荷重を受けるためのスラスト軸受を設ける必要がなく、また、スラスト軸受を設けたとしても、低荷重に耐える小型のスラスト軸受を設ければ十分であるので、エンジンの構造を更に簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、図解的に描いた対向ピストンエンジンの側面断面図である。
【図２】図２はクランクシャフトの斜視図である。
【図３】図３は、コンロッドの端部と揺動部材のアームとの連結部の構造を説明するための分解斜視図である。
【図４】図４はコンロッドの端部と揺動部材のアームの斜視図である。
【図５】図５は、図４の矢印Ａに沿ってみたコンロッドの端部と揺動部材のアームとの連結部の縦断面図である。
【図６】図６は、シリンダブロックを取り除いたところを示す、ピストンおよびクランクシャフト等の斜視図である。
【図７】図７は、コンロッドの別の実施例の斜視図である。
【図８】図８は、コンロッドの端部と揺動部材のアームとの連結部の別の実施例を示す斜視図である。
【図９】図９は、別の実施例を示すエンジン本体の断面図である。
【図１０】図１０は、クランクシャフトの斜視図である。
【図１１】図１１は、シリンダブロックを取り除いたところを示す、ピストンおよびクランクシャフト等の斜視図である。
【図１２】図１２は、揺動部材の正面図である。
【図１３】図１３は、ピストンの動きを説明するための図である。
【図１４】図１４は、点火順序を説明するための図である。
【図１５】図１５は、揺動部材の別の実施例を示す正面図である。
【図１６】図１６は、点火順序を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明による対向ピストンエンジンの一実施例を図解的に描いた側面断面図を示している。図１を参照すると、１はエンジン本体、２はエンジン本体１内に形成されたシリンダ、３および４は、シリンダ２内に配置された一対のピストン、５はエンジン本体１内に形成されたもう一つのシリンダ、６および７は、シリンダ５内に配置された一対のピストン、８は、エンジン本体１内において一対の軸受９，１０により回転可能に支承されたクランクシャフトを夫々示す。図１に示されるように、各シリンダ２および５のシリンダ軸線は夫々、クランクシャフト８の回転軸線から同一の間隔を隔ててクランクシャフト８の回転軸線と平行に延びている。
【０００９】
一対のピストン３および４は、シリンダ２内において、各ピストン３および４の頂面が互いに対面しつつ、互いに反対方向に往復動せしめられる。一方、一対のピストン６および７も、シリンダ５内において、各ピストン６および７の頂面が互いに対面しつつ、互いに反対方向に往復動せしめられる。各ピストン３、４、６および７の背面には、同じ形状のコンロッド１１が取り付けられる。ピストン３および４の背面に取り付けられたコンロッド１１はシリンダ２の軸線上を延びるように、夫々ピストン３および４の背面上に固定されており、ピストン６および７の背面に取り付けられたコンロッド１１はシリンダ５の軸線上を延びるように、夫々ピストン６および７の背面上に固定されている。
【００１０】
図２には、図１に示されるクランクシャフト８の斜視図が示されている。図１および図２を参照すると、クランクシャフト８は、間隔を隔てて形成された一対のクランクピン１２および１３を有しており、各クランクピン１２および１３の軸線がクランクシャフト８の回転軸線に対して互いに反対方向に傾斜している。このことについてもう少し詳細に説明すると、図２に示されるように、クランクピン１２の軸線Ｘ１は、クランクシャフト８の回転軸線Ｘ０に対し傾斜して延びていて、クランクピン１の中央の点Ｐ１において、クランクシャフト８の回転軸線Ｘ０と交差している。一方、クランクピン１３の軸線Ｘ２は、クランクシャフト８の回転軸線Ｘ０に対し、クランクピン１２の軸線Ｘ１とは反対方向に傾斜して延びていて、クランクピン１の中央の点Ｐ２において、クランクシャフト８の回転軸線Ｘ０と交差している。この場合、クランクシャフト８の回転軸線Ｘ０と、クランクピン１２の軸線Ｘ１と、クランクピン１３の軸線Ｘ２は同一平面内を延びており、クランクシャフト８の回転軸線Ｘ０とクランクピン１２の軸線Ｘ１、およびランクシャフト８の回転軸線Ｘ０とクランクピン１３の軸線Ｘ３は、同一の交差角αでもって交差している。従って、各クランクピン１２および１３の軸線は、クランクシャフト８の回転軸線に対し互いに反対方向に同一の傾斜角αでもって傾斜している。
【００１１】
一方、図１および図２に示されるように、クランクピン１２には揺動部材１４が回動可能に取り付けられ、クランクピン１３には揺動部材１５が回動可能に取り付けられる。この場合、揺動部材１４は、クランクピン１２の軸線方向へ移動不能とされた状態で、回動可能に取り付けられており、揺動部材１５も、クランクピン１３の軸線方向へ移動不能とされた状態で、回動可能に取り付けられている。揺動部材１４は、クランクピン１２の半径方向外方に向けて反対側に延びる一対のアームを具備しており、揺動部材１５も、クランクピン１３の半径方向外方に向けて反対側に延びる一対のアームを具備している。揺動部材１４のアームおよび揺動部材１５のアームは同じ形状を有しており、従って、これら揺動部材１４，１５のアームは同一の符号１６でもって示される。
【００１２】
図１に示されるように、揺動部材１４の各アーム１６の先端部は夫々、ピストン３のコンロッド１１の端部およびピストン６のコンロッド１１の端部に連結され、揺動部材１５の各アーム１６の先端部は夫々、ピストン４のコンロッド１１の端部およびピストン７のコンロッド１１の端部に連結される。各アーム１６の先端部と対応する各コンロッド１１の端部との連結部の構造は、全て同じ連結構造を有しており、従って、図３から図５を参照しつつ、揺動部材１５のアーム１６の先端部とピストン４のコンロッド１１の端部との連結構造を例にとって、各アーム１６の先端部と対応する各コンロッド１１の端部との連結部の構造について説明する。
【００１３】
図３から図５を参照すると、ピストン４のコンロッド１１の端部は円筒状をなしており、この円筒状端部内に円筒孔２０が形成されている。この円筒孔２０内には、円筒状外周面を有する軸受部材２１が、円筒孔２０の軸線方向に摺動可能でかつ円筒孔２０内で回動可能なように嵌合せしめられる。この軸受部材２１は、軸受部材２１の直径方向に軸受部材２１内を貫通する貫通孔２２を有しており、図３にはこの貫通孔２２内に圧入された円筒軸が符号２３で示されている。揺動部材１５の各アーム１６の先端部には円筒孔２４か形成されており、アーム１６の先端部を軸受部材２１内に挿入した後、軸受部材２１の貫通孔２２内に円筒軸２３が、アーム１６の円筒孔２４内を貫通するように圧入される。
【００１４】
軸受部材２１の貫通孔２２内に円筒軸２３が圧入されると、揺動部材１５のアーム１６の先端部は軸受部材２１に、円筒軸２３回りで相互に回動可能に連結される。このとき、揺動部材１５のアーム１６の先端部は、円筒軸２３の軸線方向へ移動不能とされた状態で、回動可能に連結される。図４は、揺動部材１５のアーム１６の先端部が軸受部材２１に連結され、揺動部材１５のアーム１６に連結された軸受部材２１が円筒孔２０内に嵌合せしめられているとき、即ち、揺動部材１５のアーム１６の先端部がピストン４のコンロッド１１の端部に連結されているときを示している。このように各揺動部材１４、１５の各アーム１６の先端部は、ピストン３、４、６、７の対応するコンロッド１１の端部に、円筒孔２０の軸線方向に変位可能でかつ円筒孔２０内で回動可能であり、かつ円筒軸２３回りに回動可能に連結される。
【００１５】
一方、図３、図４、および図４の矢印Ａに沿ってみたコンロッド１１の端部とアーム１６との連結部の縦断面図を示す図５を参照すると、コンロッド１１の円筒状端部の上側面上および下側面上には夫々、矩形状のスライダ２５が固定されており、図５に示されるようにこのスライダ２５の外側面の断面形状は、シリンダ２の軸線上の点を中心とする円弧状に形成されている。一方、コンロッド１１の円筒状端部の上方および下方には、スライダ２５の外側面と摺動係合するコンロッドガイド２６が設けられている。これらコンロッドガイド２６は、シリンダ２の軸線上の点を中心とする円弧状断面を有する摺動案内面を有しており、スライダ２５の外側面が、コンロッドガイド２６の対応する摺動案内面上を摺動する。これらコンロッドガイド２６は、エンジン本体１により支持されている。
【００１６】
このようにスライダ２５の外側面の断面形状およびコンロッドガイド２６の摺動案内面は、シリンダ２の軸線上の点を中心とする円弧の形に形成されており、従って、コンロッド１１は、スライダ２５およびコンロッドガイド２６によって、シリンダ２の軸線回りに回動可能なように案内されている。即ち、本発明による実施例では、各ピスト３，４，５，６のコンロッド１１がシリンダ２，５の軸線回りに回動しつつシリンダ２，５の軸線に沿って往復動可能なようにピストン３，４，６、７のコンロッド１１の端部の外周面と摺動係合するコンロッドガイド２６が設けられており、このようなコンロッドガイド２６を設けることによって、ピストン３，４，６、７の作動中、ピストン３，４，６、７の中心軸線がシリンダ２，５軸線に対して、傾くのが阻止される。図６には、ピストン３，４，６、７、コンロッド１１、クランクシャフト８、およびこれらコンロッドガイド２６の斜視図が示されている。
【００１７】
図１は、シリンダ２内のピストン３および４が上死点位置にあり、シリンダ２の軸線方向中央部においてピストン３および４の頂面間に燃焼室３０が形成されたときを示している。図１に示されるように、本発明による実施例では、燃焼室３０は、ピストン３および４の頂面間に形成される燃焼室部分３０ａと、エンジン本体１内に形成された燃焼室部分３０ｂからなり、燃焼室部分３０ｂには、吸気弁３１、排気弁３２および点火栓（図示せず）が配置されている。これは、シリンダ５についても同様である。図１に示されるエンジンは４ストロークエンジンであり、燃焼室３０内の混合気が点火栓により着火されるとピストン３および４が互いに離れ、次いでピストン３および４が互いに近づく排気行程になると、既燃ガスは排気弁３２を介して排出され、次いでピストン３および４が互いに離れる吸気行程になると、混合気が吸気弁３１を介して吸入され、次いでピストン３および４が互いに近づく圧縮行程になる。
【００１８】
さて、燃焼室３０内の混合気が点火栓により着火されてピストン３および４が互いに離れ始めると、揺動部材１４は、ピストン３のコンロッド１１により、クランクシャフト８のクランクピン１２を中心として、図１において反時計回りに揺動せしめられ、揺動部材１５は、ピストン４のコンロッド１１により、クランクシャフト８のクランクピン１３を中心として、図１において時計回りに揺動せしめられる。揺動部材１４，１５とクランクピン１２、１３の組み合わせは、揺動部材１４，１５の揺動運動をクランクシャフト８の回転運動に変換する変換機構を構成しており、従って、このように各揺動部材１４，１５が揺動せしめられると、クランクシャフト８が回転せしめられる。この場合、ピストン３および４が往復運動を繰り返すと、各揺動部材１４，１５は、図２において矢印で示されるように、夫々対応するクランクピン１２，１３の周りで回転することなく首振り運動し、それによりクランクシャフト８が、図２において矢印で示されるように、一方向に継続して回転せしめられる。
【００１９】
一方、燃焼室３０内の混合気が点火栓により着火されてピストン３および４が互いに離れ始め、各揺動部材１４，１５が回動せしめられると、各揺動部材１４，１５によって、シリンダ５内の各ピストン６および７が互いに近づくように移動せしめられる。このシリンダ５においても、ピストン６および７が上死点に位置すると、シリンダ５の軸線方向中央部においてピストン６および７の頂面間に燃焼室３０が形成される。このとき、ピストン３および４は下死点に位置する。この場合、シリンダ５においても、ピストン６および７により、同様に、着火燃焼による膨張行程と、排気行程と、吸気行程と、圧縮行程とが繰り返される。なお、ピストン３および４、或いはピストン６および７が一往復すると、クランクシャフト８は一回転し、図１に示されるエンジンでは、クランクシャフト８は一回転する毎に、シリンダ２とシリンダ５とで交互に点火が行われ、着火燃焼が行われる。
【００２０】
図１に示される実施例では、シリンダ２およびシリンダ５は、各シリンダ２および５の軸線方向中央部がクランクシャフト８の回転軸線に垂直な同一平面Ｙ内に位置するように、クランクシャフト８の両側に配置されている。また、図１に示される実施例では、クランクピン１２および１３は、この同一平面Ｙの両側において同一平面Ｙから同一の間隔を隔ててクランクシャフト８上に形成されている。以上説明したように、本発明による実施例では、並列配置されたシリンダ２および５の間に、両シリンダ２および５の軸線に平行に延びるようにクランクシャフト８が配置されており、従って、エンジン本体１の全体形状を扁平にすることが可能となる。また、各揺動部材１４，１５を介してクランクシャフト８に作用するスラスト荷重は、クランクシャフト８内において互いに相殺される。従って、エンジン本体１に、クランクシャフト８のスラスト荷重を受けるためのスラスト軸受を設ける必要がなく、また、スラスト軸受を設けたとしても、低荷重に耐える小型のスラスト軸受を設ければ十分であるので、エンジンの構造を簡素化することができる。
【００２１】
図７は、各ピストン３，４，６、７のコンロッド１１がシリンダ２，５の軸線回りに回動しつつシリンダ２，５の軸線に沿って往復動可能なようにコンロッド１１を案内するための別の実施例を示している。この実施例では、ピストン３，４，６、７から最も離れたコンロッド１１の円筒状端部の先端にピストン３，４，６、７の軸線に沿って延びるガイドロッド４０が固定されており、このガイドロッド４０が、エンジン本体１により支持されたガイド部材４１により摺動案内される。この場合、図７に示される実施例では、ガイド部材４１が中空円筒状をなしており、ガイドロッド４０がこのガイド部材４１内を回動しつつ摺動する。
【００２２】
図８は、図４に示される、コンロッド１１の端部とアーム１６との連結部の別の実施例を示している。この実施例では、図８に示されるように、揺動部材１５の各アーム１６の先端部に球状部４２が設けられている。一方、コンロッド１１の円筒状端部内には中空円筒状の軸受４３が嵌着されており、アーム１６の先端部に形成された球状部４２が軸受４３内に回動可能かつ摺動可能なように嵌合せしめらる。
【００２３】
次に、図９から図１１を参照しつつ、本発明を４個のシリンダを有するエンジンに適用した場合について説明する。図９は、４個のシリンダを有するエンジンを図解的に描いた側面断面図を示している。図９および図１１を参照すると、１はエンジン本体、５０，５１，５２，５３はエンジン本体１内に形成されたシリンダ、５４および５５は、シリンダ５０内に配置された一対のピストン、５６および５７は、シリンダ５１内に配置された一対のピストン、５８および５９は、シリンダ５２内に配置された一対のピストン、６０および６１は、シリンダ５３内に配置された一対のピストンを夫々示す。
【００２４】
なお、図９から図１１に示される実施例では、図１から図８に示される構成要素と同様な構成要素が用いられており、図１から図８に示される構成要素と同様な構成要素については、図１から図８において使用した符号と同じ符号が用いられる。例えば、図９から図１１に示される実施例では、図２に示されるクランクシャフト８と同じクランクシャフトが用いられており、従って、図９から図１１に示される実施例では、クランクシャフトは符号８で示されている。また、図９から図１１に示される実施例では、全てのピストン５４から６１に対して図７に示される同じ構造のコンロッド１１が用いられており、従って、図９から図１１に示される実施例では、全てのコンロッドが符号１１で示されている。更に、図９から図１１に示される実施例では、図２から図４に示される揺動部材１４、１５のアーム１６と同じアームが用いられており、従って、図９から図１１に示される実施例では、アームは符号１６で示されている。
【００２５】
図９および図１１からわかるように、各シリンダ５０，５１，５２，５３のシリンダ軸線は夫々、クランクシャフト８の回転軸線に対し同一間隔を隔ててクランクシャフト８の回転軸線と平行に延びており、図９からわかるように、各シリンダ５０，５１，５２，５３はクランクシャフト８の周りに等角度間隔で配置されている。この実施例においても、一対のピストン５４，５５は、シリンダ５０内において、各ピストン５４，５５の頂面が互いに対面しつつ、互いに反対方向に往復動せしめられ、一対のピストン５６，５７も、シリンダ５１内において、各ピストン５６，５７の頂面が互いに対面しつつ、互いに反対方向に往復動せしめられ、一対のピストン５８，５９も、シリンダ５２内において、各ピストン５８，５９の頂面が互いに対面しつつ、互いに反対方向に往復動せしめられ、一対のピストン６０，６１も、シリンダ５３内において、各ピストン６０，６１の頂面が互いに対面しつつ、互いに反対方向に往復動せしめられる。なお、図９から図１１に示される実施例も、図１に示されるような吸気弁、排気弁および点火栓を備えた燃焼室が各シリンダ５０，５１，５２，５３に形成されている。
【００２６】
各ピストン５４から６１の背面には、図７に示される同じ形状のコンロッド１１が取り付けられ、ピストン５４から６１の背面に取り付けられたコンロッド１１は対応するシリンダ５０，５１，５２，５３の軸線上を延びるように、夫々ピストン５４から６１の背面上に固定されている。各コンロッド１１の円筒状端部の先端にはガイドロッド４０が固定されており、このガイドロッド４０はエンジン本体１により支持されたガイド部材４１により摺動案内される。一方、図１０および図１１に示されるように、クランクシャフト８のクランクピン１２には揺動部材６２が回動可能に取り付けられ、クランクシャフト８のクランクピン１３には揺動部材６３が回動可能に取り付けられる。この場合、揺動部材６２は、クランクピン１２の軸線方向へ移動不能とされた状態で、回動可能に取り付けられており、揺動部材６３も、クランクピン１３の軸線方向へ移動が不能とされた状態で、回動可能に取り付けられている。
【００２７】
図１０に示されるように、揺動部材６２は、クランクピン１２の半径方向外方に向けて延びる４個のアーム１６を具備しており、揺動部材６３も、揺動部材６２と同様に、クランクピン１３の半径方向外方に向けて延びる４個のアーム１６を具備している。即ち、各揺動部材６２，６３は、夫々、クランクピン１２，１３の軸線に沿ってみたとき十字状に延びる４個のアーム１６を具備している。揺動部材６２の各アーム１６の先端部は夫々、対応するピストン５４，５６，５８，６０のコンロッド１１の端部に連結され、揺動部材６３の各アーム１６の先端部は夫々、対応するピストン５５，５７，５９，６１のコンロッド１１の端部に連結される。各アーム１６の先端部と各コンロッド１１の端部との連結部の構造は、図３および図４に示される連結構造が用いられている。ただし、図９から図１１に示される実施例では、各アーム１６の先端部が、軸受部材２１内で円筒軸２３の軸線方向に移動可能とされた状態で、円筒軸２３に回動可能に連結されている。
【００２８】
図１２は、図９に示されるように配置された各シリンダ５０，５１，５２，５３と、クランクシャフト８に取り付けられた揺動部材６２との関係を図解的に示している。図１２において、シリンダ５０，５１，５２，５３を夫々１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３、４番気筒＃４と称すると、図９から図１１に示される実施例では、図１３に示されるように、１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３および４番気筒＃４の順で、クランク角で９０度毎に、対応するシリンダのピストンが上死点に到達する。この場合、
各ピストン５４から６１が往復運動を繰り返すと、各揺動部材６２，６３は、夫々対応するクランクピン１２，１３の周りで回転することなく首振り運動し、それによりクランクシャフト８が、一方向に継続して回転せしめられる。
【００２９】
図９から図１１に示される実施例では、各シリンダ５０，５１，５２，５３は、各シリンダ５０，５１，５２，５３の軸線方向中央部がクランクシャフト８の回転軸線に垂直な同一平面内に位置するように、クランクシャフト８の周りに配置されている。また、図１に示される実施例では、クランクピン１２および１３は、この同一平面の両側においてこの同一平面から同一の間隔を隔ててクランクシャフト８上に形成されている。この実施例でも、図９からわかるように、クランクシャフト８の周りにシリンダ５０，５１，５２，５３を配置することによって、エンジン本体１の全体形状を比較的扁平にすることができる。
【００３０】
このように、図１から図８に示される実施例でも、図９から図１１に示される実施例でも、一対のピストンが一つのシリンダ内において、各ピストンの頂面が互いに対面しつつ、互いに反対方向に往復動せしめられると共に、シリンダの軸線方向中央部においてピストン頂面間に燃焼室が形成され、各ピストンが、各ピストンの背面に取り付けられたコンロッドを介してクランクシャフトに連結されている。夫々一対のピストンを有する複数個のシリンダを具備しており、各シリンダの軸線とクランクシャフトの軸線が同一の間隔を隔てて互いに平行をなすと共に各シリンダの軸線方向中央部がクランクシャフトの回転軸線に垂直な同一平面内に位置するように、各シリンダがクランクシャフトの周りに配置されている。クランクシャフトが、この同一平面の両側に形成されている一対のクランクピンを有すると共に、各クランクピンの軸線がクランクシャフトの回転軸線に対して互いに反対方向に傾斜している。各クランクピンに、夫々、クランクピンの半径方向外方に向けて延びる複数のアームを備えた揺動部材が回動可能に取り付けられる。一方の揺動部材の各アームの先端部が、シリンダの軸線方向中央部に対し一側に位置するピストンの対応するコンロッドの端部に連結され、他方の揺動部材の各アームの先端部が、シリンダの軸線方向中央部に対し他側に位置するピストンの対応するコンロッドの端部に連結される。各ピストンが往復動したとき、揺動部材が、クランクピン周りで回転することなく首振り運動し、それによりクランクシャフトが回転せしめられる。
【００３１】
なお、本発明は、一個のシリンダを有するエンジンにも適用することができる。このように一個のシリンダを有するエンジンも含むように包括的に表現すると、本発明では、一対のピストンが一つのシリンダ内において、各ピストンの頂面が互いに対面しつつ、互いに反対方向に往復動せしめられると共に、シリンダの軸線方向中央部においてピストン頂面間に燃焼室が形成され、各ピストンが、各ピストンの背面に取り付けられたコンロッドを介してクランクシャフトに連結されている。シリンダとクランクシャフトは、シリンダの軸線とクランクシャフトの回転軸線が間隔を隔てて互いに平行をなすように配置されている。クランクシャフトが、クランクシャフトの回転軸線に垂直でかつシリンダの軸線方向中央部を含む平面の両側に形成されている一対のクランクピンを有すると共に、各クランクピンの軸線がクランクシャフトの回転軸線に対して互いに反対方向に傾斜している。各クランクピンに、夫々、クランクピンの半径方向外方に向けて延びるアームを備えた揺動部材が回動可能に取り付けられる。一方の揺動部材のアームの先端部が、シリンダの軸線方向中央部に対し一側に位置するピストンのコンロッドの端部に連結され、他方の揺動部材のアームの先端部が、シリンダの軸線方向中央部に対し他側に位置するピストンのコンロッドの端部に連結される。各ピストンが往復動したとき、揺動部材が、クランクピン周りで回転することなく首振り運動し、それによりクランクシャフトが回転せしめられる。
【００３２】
図１４には、図１３において１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３、４番気筒＃４のピストンが上死点位置となるときのクランク角が黒丸で示されている。なお、図１４は、１番気筒＃１のピストンが上死点位置となったときのクランク角を０度として示している。図１４から、１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３および４番気筒＃４の順で、９０度（クランク角）毎に、対応するシリンダのピストンが上死点に到達することがわかる。即ち、図９から図１３に示される実施例では、図１２からわかるように、各揺動部材６２，６３が夫々、対応するコンロッド１１の端部に連結された４個のアーム１６を具備しており、各ピストンは、クランクシャフト８周りの円周方向における配列順序に従って、順次上死点に位置することになる。
【００３３】
さて、４気筒４サイクルエンジンエンジンでは、７２０度（クランク角）の間において４回点火作用が行われ、この場合、できる限り均等な間隔で混合気の点火を行うことが好ましい。従って、４個のシリンダを具備した４気筒４サイクルエンジンでは、１８０度（クランク角）の間隔で混合気の点火を行うことが好ましいことになる。しかしながら、本発明におけるように、首振り運動する揺動部材６２，６３を用いて、ピストンの直進運動をクランクシャフト８の回転運動に変換している場合には、常に、１８０度（クランク角）の間隔で混合気の点火を行うことができない。そこで図９から図１３に示される実施例では、図１４における矢印（点火時期を示している）からわかるように、例えば、１番気筒＃１において点火作用を行った後、１８０度（クランク角）離れた３番気筒＃３において点火作用が行われ。３番気筒＃３において点火作用が行われた後は、残る２番気筒＃２と４番気筒＃４においてピストンが上死点に位置したときに点火作用が行われる。
【００３４】
この場合、図１４に示される例では、クランク角が２７０度のときに４番気筒＃４において点火作用が行われ、クランク角が４５０度のときに２番気筒＃２において点火作用が行われているが、３番気筒＃３において点火作用が行われた後、クランク角が４５０度のときに２番気筒＃２において点火作用を行い、クランク角が６３０度のときに４番気筒＃４において点火作用を行うこともできる。いずれの場合でも、点火間隔が９０度（クランク角）となる場合が一回生じ、点火間隔が２７０度（クランク角）となる場合が一回生じるが、いずれの場合でも、点火作用は最も均等に近い間隔で行われる。
【００３５】
このように、図９から図１３に示される実施例では、エンジンが４個のシリンダ５０，５１，５２，５３を具備した４サイクルエンジンからなる。この実施例では、各揺動部材６２，６３が夫々、対応するコンロッド１１の端部に連結された４個のアーム１６を具備しており。各ピストンは、クランクシャフト８周りの円周方向における配列順序に従って、順次上死点に位置する。更に、この実施例では、或るシリンダについて点火作用が行われた後、次の点火作用が、１８０度（クランク角）後にピストンが上死点となるシリンダにおいて行われ、その後、残る２個のシリンダにおいて点火作用が行われる。
【００３６】
図１５は、図９から図１３に示される実施例の変形例を示している。なお、この図１５は、図１２と同様に、各シリンダ５０，５１，５２，５３と、クランクシャフト８に取り付けられた揺動部材６２との関係を図解的に示している。図１５において、シリンダ５０を第１シリンダと称し、シリンダ５１を第２シリンダと称し、シリンダ５２を第３シリンダと称し、シリンダ５３を第４シリンダと称すると、即ち、４個のシリンダを、クランクシャフト８周りの円周方向における配列順序に従って、第１シリンダ５０、第２シリンダ５１、第３シリンダ５２および第４シリンダ５３と称すると、第１シリンダ５０および第３シリンダ５２はクランクシャフト８に関して互いに反対側に配置されており、第２シリンダ５１および第４シリンダ５３はクランクシャフト８に関して互いに反対側に配置されている。この場合、この変形例では、クランクシャフト８周りにおける第１シリンダ５０と第２シリンダ５１間の角度β１およびクランク軸８周りにおける第３シリンダ５２と第４シリンダ５３間の角度β１は、クランクシャフト８周りにおける第１シリンダ５０と第４シリンダ５３間の角度β２およびクランクシャフト８周りにおける第２シリンダ５１と第３シリンダ５２間の角度β２よりも大きくされている。
【００３７】
各シリンダ５０，５１，５２，５３を図１５に示されるように配置すると、第１シリンダ５０に向けて延びるアーム１６と第２シリンダ５１に向けて延びるアーム１６間の角度もβ１となり、第１シリンダ５０に向けて延びるアーム１６と第４シリンダ５３に向けて延びるアーム１６間の角度もβ２となる。即ち、第１シリンダ５０に向けて延びるアーム１６と第２シリンダ５１に向けて延びるアーム１６間の角度β１は、第１シリンダ５０に向けて延びるアーム１６と第４シリンダ５３に向けて延びるアーム１６間の角度β２よりも大きくなる。このようにアーム１６間によってアーム１６間の角度を変化させると、点火作用を、更に、均等に近い間隔で行うことができる。次に、このことについて、図１６を参照しつつ説明する。
【００３８】
図１６には、図１５において第１シリンダ５０、第２シリンダ５１、第３シリンダ５２、第４シリンダ５３のピストンが上死点位置となるクランク角、即ち、図１５において１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３、４番気筒＃４のピストンが上死点位置となるクランク角が黒丸で示されている。なお、この場合も、１番気筒＃１のピストンが上死点位置となったときのクランク角を０度として示している。更に、図１６には、点火時期が矢印で示されている。なお、この図１６は、アーム１６間の角度β１を１２０度とし、アーム１６間の角度β２を６０度とした場合を示している。この場合には、２番気筒＃２のピストンは、クランク角が１２０度のときに上死点に到達し、３番気筒＃３のピストンは、クランク角が１８０度のときに上死点に到達し、４番気筒＃４のピストンは、クランク角が３００度のときに上死点に到達することがわかる。
【００３９】
この変形例でも、図１６における矢印からわかるように、例えば、１番気筒＃１において点火作用を行った後、１８０度（クランク角）離れた３番気筒＃３において点火作用が行われ。３番気筒＃３において点火作用が行われた後は、残る２番気筒＃２と４番気筒＃４においてピストンが上死点に位置したときに点火作用が行われる。この場合、図１６に示される例では、クランク角が３００度のときに４番気筒＃４において点火作用が行われ、クランク角が４８０度のときに２番気筒＃２において点火作用が行われている。この場合も、３番気筒＃３において点火作用が行われた後、クランク角が４８０度のときに２番気筒＃２において点火作用を行い、クランク角が６６０度のときに４番気筒＃４において点火作用を行うこともできる。いずれの場合でも、点火間隔が１２０度（クランク角）となる場合が一回生じ、点火間隔が２４０度（クランク角）となる場合が一回生じる。
【００４０】
一方、上述したように、図１４に示される場合には、点火間隔が９０度（クランク角）となる場合が一回生じ、点火間隔が２７０度（クランク角）となる場合が一回生じる。従って、図１６に示される場合には、図１４に示される場合に比べて、最小点火間隔が９０度から１２０度へと大きくなり、最大点火間隔が２７０度から２４０度へと小さくなるので、点火作用を、更に均等に近い間隔で行うことができる。また、図１５に示される場合には、図１４に示される場合に比べて、エンジン本体１の全体形状を扁平にすることができるという利点もある。
【符号の説明】
【００４１】
１    エンジン本体
２，５．５０，５１，５２，５３    シリンダ
３，４，６，７、５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１    ピストン
８    クランクシャフト
１１    コンロッド
１２、１３    クランクピン
１４，１５、６２，６３    揺動部材
１６    アーム
３０    燃焼室
【図１】
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【図２】
2020029807.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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