(57)【要約】  少なくとも一つのクランクピン(1-3)を有するクランクシャフトと、クランクシャフトのクランクピン(1-3)に被せられる偏心穴(3-1)を有する少なくとも一つの円形摺動ブロック(3)と、円形摺動ブロック(3)が回転可能に取り付けられる円形摺動ブロック受入れ穴(5-4)を有する少なくとも一つの往復動要素(5)と、クランクシャフトの同一のクランクピン(1-3)に被せられる偏心穴(4-1)を有し且つ隣接した円形摺動ブロック（３）と相互に固定された少なくとも一つの動釣合い回転ブロック（４）と、を備える、クランク円形摺動ブロック機構が提供される。本機構は、動釣合い回転ブロックの取付け位置及び質量を適切に選択することにより、往復動要素の往復慣性力を回転慣性力に変換して、都合の良い釣合い効果を得ることができる。本クランク円形摺動ブロック機構に使用される部品、並びに本クランク円形摺動ブロック機構を使用する内燃機関及び圧縮機も提供される。【選択図】  図１
2013531202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのクランクピンを有するクランクシャフトと、
前記クランクシャフトの前記クランクピンに嵌合する偏心穴を有する少なくとも一つの円形スライダと、
回転可能な形で前記円形スライダを受け入れる円形スライダ受入れ穴を有する少なくとも一つの往復動要素であって、その総数が前記円形スライダの総数と等しい往復動要素とを備えたクランク円形スライダ機構において、
前記クランクシャフトの前記クランクピンに嵌合する偏心穴を有する少なくとも一つの動釣合い回転ブロックをさらに備えており、前記クランクピンには前記円形スライダが嵌合しており、前記動釣合い回転ブロックと隣接した前記円形スライダとが相互に固定しあっていることを特徴とする、クランク円形スライダ機構。
【請求項２】
以下の要求、すなわち、前記円形スライダの軸心、前記動釣合い回転ブロックの質量中心、及び前記クランクピンの軸心を、前記クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面上に投影し、幾つかの投影点をそれぞれA、B、及びCで表すと、角ACBが90度〜270度の範囲内である、という要求を満たす質量中心を、前記動釣合い回転ブロックが有していることを特徴とする、請求項1に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項３】
前記角ACB=180度であり、AC=BC=eであって、eが、前記クランクシャフトの前記クランクの半径であり且つ前記円形スライダの偏心距離でもあることを特徴とする、請求項2に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項４】
一つだけの円形スライダ及び一つの動釣合い回転ブロックがあり、前記動的回転ブロックの質量が、前記往復動要素の質量であることを特徴とする、請求項3に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項５】
一つだけの動釣合い回転ブロックがあり、前記動釣合い回転ブロックの各側に前記円形スライダに隣接してそれぞれが配置された二つの円形スライダがあり、前記クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面に投影された前記二つの動釣合い回転ブロックの軸心の投象が一致し、前記動釣合い回転ブロックの質量が、前記二つの円形スライダを受け入れる二つの往復動要素の和であることを特徴とする、請求項3に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項６】
一つだけの円形スライダがあり、前記円形スライダの各側に前記円形スライダに隣接してそれぞれが配置された二つの動釣合い回転ブロックがあり、前記クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面に投影された前記二つの動釣合い回転ブロックの軸心の投象が一致し、前記二つの動的回転ブロックの質量が同一であって、それぞれが前記往復動要素の質量の半分と等しいことを特徴とする、請求項3に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項７】
前記円形スライダと前記動釣合い回転ブロックとが、位置決めピンにより相互に固定しあっていることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項８】
前記クランク円形スライダ機構が、可動点を越えさせる歯車機構を備えていることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項９】
請求項1から8のいずれか一項に記載のクランク円形スライダ機構で使用するための部品であって、偏心通り穴を有する塊状部品である前記動釣合い回転ブロックであることを特徴とする、部品。
【請求項１０】
前記動釣合い回転ブロックの質量中心が、前記クランク円形スライダ機構の前記クランクシャフトの前記クランクの半径であり且つ前記クランク円形スライダ機構の前記円形スライダの偏心距離でもある距離eだけ、前記偏心穴の円の中心から離れていることを特徴とする、請求項9に記載の部品。
【請求項１１】
前記動的回転ブロックがプラット円筒であることを特徴とする、請求項9又は10に記載の部品。
【請求項１２】
以下の要求、すなわち、一つだけの円形スライダが前記動的回転ブロックにしっかりと取り付けられるときに、質量が、前記円形スライダが配置される前記往復動要素の質量と等しいこと、二つの前記円形スライダが前記動的回転ブロックにしっかりと取り付けられるときに、質量が、前記二つの円形スライダがそれぞれ配置される二つの往復動要素の質量の合計と等しいこと、一つの円形スライダをしっかりと取り付けるために二つの同一の動釣合い回転ブロックを採用するときに、質量が、前記円形スライダが配置される前記往復動要素の質量の半分であること、という要求を満たす質量を、前記動的回転ブロックが有していることを特徴とする、請求項9又は10に記載の部品。
【請求項１３】
請求項1から8のいずれか一項に記載の前記クランク円形スライダ機構を使用していることを特徴とする、内燃機関である装置。
【請求項１４】
請求項1から8のいずれか一項に記載の前記クランク円形スライダ機構を使用していることを特徴とする、圧縮機である装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復回転運動及び相互可換機構に関し、具体的には、クランク円形スライダ機構に関する。本発明はまた、クランク円形スライダ機構用に設計された部品を提供する。本発明はさらに、クランク円形スライダ機構を使用する装置を提供する。
【背景技術】
【０００２】
往復動内燃機関又は往復動圧縮機では、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に、またその逆に変換する必要がある。その中で、往復動内燃機関は、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換し、反対に、往復動圧縮機は、クランクシャフトの回転運動をピストンの往復運動に変換する。現在一般の技術によれば、変換過程にはクランクリンク機構を必要とする。クランクリンク機構にはリンクロッドが存在するので、機械は嵩張って重く、釣合い性能に劣る。
【０００３】
これらの問題に対処するために、中国特許文献CN85100358Aは「クランク円形スライダ往復ピストン式の内燃機関」を開示しており、中国特許CN85100359Aは「クランク円形スライダを有する往復ピストン式の圧縮機」を開示している。中国特許CN1144879Aは「クランク二重円形スライダ往復ピストン式の内燃機関」を開示している。中国特許文献CN1144880Aは「クランク多重円形スライダ往復ピストン式の内燃機関」を開示している。内燃機関の共通の特徴は、リンクロッドを交換するための偏心穴を有する円形スライダを使用することにより、共通の技術に基づいて内燃機関のクランクリンク機構を十分に改善していることである。偏心円形スライダは円筒形状を有し、円形スライダの軸と平行な偏心丸穴を有する。偏心丸穴は、クランクシャフトのクランクピンを通すように設計されている。内燃機関のピストンは、その両端部にクラウンを、またそれら二つのクラウンを連結している案内部分を備え、案内部分はその上に丸穴を有する。丸穴の内側半径方向面は、円形スライダの外側半径方向面と係合し、円形スライダは、ピストンの案内部分上にあって円形スライダの外周と協働する、丸穴内に配置される。シリンダ内の燃焼ガスによって引き起こされる押動力(push)により、シリンダ内のピストンが往復運動すると、円形スライダがそれ自体の中心の周りで回転し、次いでクランクシャフトの逆回転をもたらし、それによりピストンの往復運動がクランクシャフトの回転運動に変換され、その結果、クランクシャフトに連結された回転構成部品により、力が外部に伝達される。上述の特許の教示は圧縮機にも適用することができ、クランク円形スライダ圧縮機を得るために適用することもできる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献CN1144879Aで開示されているクランク二重円形スライダ往復ピストン内燃機関、及び中国特許文献CN1144880Aで開示されている「クランク多重円形スライダ往復ピストン式の内燃機関」における重要な利点の一つは、往復動釣合いスライダによってより良好な動釣合いが得られることである。しかし、動釣合いスライダを使用する技術的解決法は、往復運動を実現するために、本体が動釣合いスライダに案内レールを提供することを必要とする。多くの状況において、往復運動のために案内レールを増加することは、本体の機械加工を困難にし、且つ本体の強度及び剛性を減じることになるので、実現が困難である。また、動釣合いスライダと往復動案内レールとの間に滑り摩擦が生じて、全体の力の変換効率が減少する。
【０００５】
特に、単シリンダ機関を利用する場合、設計者は、単シリンダ機関の構造の簡潔さ及び軽量さを主に考慮する。動釣合いスライダが動釣合い要素として使用される場合、一連の往復動機構を追加する必要がある。この場合、そのような往復回転運動相互可換機構(reciprocating rotary inter-exchangeable mechanism)は、単シリンダ機構として挙げるのは難しく、また、単シリンダ機構の単純さ及び軽量さの利点を完全に放棄する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、本体の剛性及び強度を増し、本体設計の複雑さを減らすために、動釣合いスライダを設けることなく機構全体の動釣合いを向上することが可能なクランク円形スライダ機構を提供する。本発明によって提供される上述のクランク円形スライダ機構は、適切なパラメータを選択し且つフライホイール又はベルトホイールに配置された釣合いおもりと協働させた場合に、クランク円形スライダ機構に完全な釣合い効果をもたらすことができる。具体的には、単シリンダ機構にクランク円形スライダ機構が利用されると、機構は、機構全体を単純且つ軽量に保ちながら完全な動釣合いを得ることができる。
【０００７】
本発明はまた、上記のクランク円形スライダ機構用に設計された部品、及びクランク円形スライダ機構を使用する装置を提供する。
【０００８】
本発明は、少なくとも一つのクランクピンを有するクランクシャフトと、クランクシャフトのクランクピンに嵌合する偏心穴を有する少なくとも一つの円形スライダと、回転可能な形で円形スライダを受け入れる円形スライダ受入れ穴を有する少なくとも一つの往復動要素であってその総数が円形スライダの総数と等しい往復動要素と、クランクシャフトのクランクピンに嵌合する偏心穴を有する少なくとも一つの動釣合い回転ブロックと、を備え、クランクピンには円形スライダが嵌合し、動釣合い回転ブロックと隣接した円形スライダとが相互に固定しあっている、クランク円形スライダ機構を提供する。
【０００９】
以下の要求、すなわち、円形スライダの軸心、動釣合い回転ブロックの質量中心、及びクランクピンの軸心を、クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面上に投影し、投影点をそれぞれA、B、及びCと表すと、角ACBが90度〜270度の範囲内である、という要求を満たす質量中心を、動釣合い回転ブロックが有することが、好ましい。
【００１０】
角ACB=180度であり、AC=BC=eであって、eが、クランクシャフトのクランクの半径であり且つ円形スライダの偏心距離でもあることが好ましい。
【００１１】
一つだけの円形スライダ及び一つの動釣合い回転ブロックがあり、動的回転ブロックの質量が、往復動要素の質量であることが好ましい。
【００１２】
一つだけの動釣合い回転ブロックがあり、動釣合い回転ブロックの各側に円形スライダに隣接してそれぞれが配置された、二つの円形スライダがあり、クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面に投影された二つの動釣合い回転ブロックの軸心の投象が一致し、動釣合い回転ブロックの質量が、二つの円形スライダを受け入れる二つの往復動要素の和であることが好ましい。
【００１３】
一つだけの円形スライダがあり、円形スライダの各側に円形スライダに隣接してそれぞれが配置された、二つの動釣合い回転ブロックがあることが好ましい。クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面に投影された二つの動釣合い回転ブロックの軸心の投象は、一致する。二つの動的回転ブロックの質量は同一であり、それぞれは往復動要素の質量の半分に等しい。
【００１４】
円形スライダと動釣合い回転ブロックとが、位置決めピンにより相互に固定しあっていることが好ましい。
【００１５】
クランク円形スライダ機構が、可動点(moveable point)を越えさせる歯車機構を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明はまた、上述の解決法のうちのいずれか一つにおけるクランク円形スライダ機構に使用される部品を提供する。この部品は、偏心通り穴を有する塊状部品である動釣合い回転ブロックである。
【００１７】
動釣合い回転ブロックの質量中心が、クランク円形スライダ機構のクランクシャフトのクランクの半径であり且つクランク円形スライダ機構の円形スライダの偏心距離でもある距離eだけ、偏心穴の円の中心から離れていることが好ましい。
【００１８】
動的回転ブロックは、プラット円筒(plat cylinder)であることが好ましい。
【００１９】
以下の要求、すなわち、一つだけの円形スライダが動的回転ブロックにしっかりと取り付けられる場合、質量が、円形スライダが配置される往復動要素の質量と等しいこと、二つの円形スライダが動的回転ブロックにしっかりと取り付けられる場合、質量が、二つの円形スライダがそれぞれ配置される二つの往復動要素の質量の総計と等しいこと、一つの円形スライダをしっかりと取り付けるために二つの同一の動釣合い回転ブロックを採用する場合、質量が、円形スライダが配置される往復動要素の質量の半分であること、という要求を満たす質量を、動的回転ブロックが有することが、好ましい。
【００２０】
本発明はまた、具体的には上述の解決法のうちのいずれか一つに記述されるクランク円形スライダ機構を使用する内燃機関である装置を提供する。
【００２１】
本発明はまた、具体的には上述の解決法のうちのいずれか一つに記述されるクランク円形スライダ機構を使用する圧縮機である装置を提供する。
【００２２】
本発明によって提供される、少なくとも一つの円形スライダ及び少なくとも一つの動釣合い回転ブロックを備えるクランク円形スライダ機構において、動釣合い回転ブロックは、偏心穴により円形スライダと同じクランクピンに嵌合する塊状部品であり、円形スライダにしっかりと取り付けられる。動釣合い回転ブロックの構成により、調整すべきクランク円形スライダ機構の全体の釣合いに、実現可能な技法が提供される。
【００２３】
本発明の好ましい解決法において、動釣合い回転ブロックの取付け位置及び質量を適切に選択することにより、動釣合い回転ブロックは動釣合いスライダと同じ役割を果たす。具体的には、動的回転ブロックの取付け位置は、以下のように予測することができる。円形スライダと動釣合い回転ブロックの位相差が180度であるように、すなわち、円形スライダの軸心、動釣合い回転ブロックの質量中心、及びクランクピンの軸心の全てが、クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面内に投影されるように、動釣合い回転ブロックが設けられる。投影点はそれぞれ、A、B、及びCで表され、角ACB=180度であり、それと同時に、もしAC=BC=eであるならば、eはクランクシャフトのクランクの半径であり、且つ円形スライダの偏心距離でもある。動釣合い回転ブロックの質量(又は質量の和)は、動釣合いスライダが配置される往復動要素の質量(又は質量の和)と等しいように構成される。そのように構成すると、動釣合い回転ブロックの質量中心点は、往復且つ直線的に移動する。機構の動釣合いを分析すると、動釣合い回転ブロックは、質量中心内に配置された質点と同等であると考えることができる。したがって、動釣合い回転ブロックの運動は、往復且つ直線的な運動に変換される。すなわち、動態機構全体の釣合いシステムにおける動釣合い回転ブロックの役割は、CN1144879Aで開示されている「クランク二重円形スライダ往復ピストン式の内燃機関」及びCN1144880Aに開示されている「クランク多重円形スライダ往復ピストン式の内燃機関」における動釣合いスライダと全く同じである。そうすることで、動釣合い回転ブロックの運動と、動釣合い回転ブロックにしっかりと取り付けられた円形スライダが位置している往復動要素の往復運動とを組み合わせて、クランクシャフトの中心からクランクピンに向かう遠心力にすることができる。このようにして、ベルトホイール又はフライホイールに釣合いおもりを設けることにより、機構全体を容易に完全に釣合わせることが可能になる。往復運動を遠心力にする前述の組合せの詳細な分析過程は前述の特許文献に開示されており、したがってここでは説明するまでもない。機構の釣合いに対して動釣合い回転ブロックを採用する効果が、動釣合いスライダを採用する効果と同じであることは明らかである。しかし、動釣合いスライダを採用する場合、本体上に往復動案内レールを備えることが必要なため、本体の構造は非常に複雑である。一方、動釣合い回転ブロックを採用する方法では、本体は、動作への干渉が回避されさえすれば、動釣合い回転ブロックのための十分な回転スペースを残しておくだけでよい。したがって、動釣合い回転ブロックを採用する方法は、本体の設計難度を下げるのと同時に、往復動案内レールに起因する本体の剛性又は強度に対する影響を回避することが可能である。さらに、動釣合いスライダを採用する機構では、動釣合いスライダと往復動案内レールの間に大きな摩擦が発生する。しかし、動釣合い回転ブロックを採用した場合、摩擦は存在せず、機構の力変換効率が増大する。
【００２４】
機構を採用した場合、動釣合い試験の結果に従って動釣合い回転ブロックの質量を適切に増大又は減少することにより、クランク円形スライダ機構全体の慣性釣合いを調整することが可能である。したがって、この構造はまた、動釣合いを容易に調整する利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第1の実施形態のクランク円形スライダ機構の概略図である。
【図２】図1で使用されている動釣合い回転ブロックの正面図である。
【図３】図1で使用されている動釣合い回転ブロックの上面図である。
【図４】本発明の第2の実施形態におけるクランク円形スライダ機構の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図1は、本発明の第1の実施形態によって提供されるクランク円形スライダ往復ピストン型内燃機関の動態機構、すなわちクランク円形スライダ機構の断面を示す。図1では、内燃機関内のクランク円形スライダ機構の主な部品、及びそれらの関係が分かる。ある特定の断面を図示するために、幾つかの部分は図中で一部カットされているので、図2及び図3を参照されたい。図2は、この機構が使用する動釣合い回転ブロックを示す正面図である。図3は、動釣合い回転ブロックを示す上面図である。
【００２７】
内燃機関は、図1に示されている動態機構に反映される、段階式のピストン(graded type piston)を利用する二行程ディーゼル機関である。ピストン5は、各ピストンヘッドがそれぞれ異なる直径を有する二重機能ピストンであることが明らかである。図1と関連して、詳細な説明を以下に示す。
【００２８】
図1で明らかなように、クランク円形スライダ機構は、クランクシャフトを一緒に形成する単一スロー1及びクランク2、円形スライダ3、動釣合い回転ブロック4、並びにピストン5を備える。
【００２９】
単一スロー1は、図1の右側から左側に、単一スローの主ジャーナル1-1、クランク腕1-2、クランクピン1-3を備え、それらの軸線は相互に平行し、またそれらは連続して相互に連結する。前述の三つの部分はそれぞれ円筒である。その中で、単一スローの主ジャーナル1-1は、クランク腕1-2と同軸であり、クランク腕1-2は、より大きい直径及びより短い軸長さを有し、且つ単一スローの主ジャーナル1-1の内側端部の突出部分を構成する。クランクピン1-3は、単一スロー主ジャーナル1-1の側面上でオフセットし且つ単一スロー主ジャーナルの軸線から距離eだけ離れている、軸線を有する。クランクピンの直径は、単一スロー主ジャーナルの直径未満であり、クランクピン1-3は、テーパ端部1-3-1である末端部を有する。テーパ端部1-3-1は、位置決め構造としてねじ穴が設けられている端面を有する。さらに、テーパ端部1-3-1のテーパ面に沿って二つの第1の半円形ピン穴1-3-2が両側にそれぞれ配置されており、端面上で開口している。外側歯付きセグメント1-3-3が、クランクピン1-3の根元に設けられている。セグメント1-3-3は、特異点を避けるために、ピストンの胴部上に設置された内側歯付きセグメントと協働するように設計されている。
【００３０】
クランク2は円筒であり、また、その軸線がクランク2の主軸線と平行で偏心距離eを有する、テーパ穴2-1を備える。テーパ穴2-1は偏心して設置されている。テーパ穴のテーパは、クランクピン1-3の端の円錐端部に適合し、その大きい方の端はクランクシャフト1-3のクランクの内側端面に開口し、その小さい方の端はクランク2内にあって底部を形成する。クランク2は、その外側端面のテーパ穴2-1と同軸の位置にクランクボルト穴2-2を備える。クランクボルト穴2-2は、クランクボルト6に位置決め表面を提供するように設計された底部を有する。クランクボルト穴2-2は、テーパ穴2-1の底部との共通軸線に位置する連絡穴によりテーパ穴2-1の底部と連通している、底部を有する。前述のテーパ穴2-1はまた、内径表面上に二つの第2の半円形ピン穴を備え、これらは前述の第1の半円形ピン穴1-3-2に対応する。
【００３１】
クランクシャフト2と単一スロー1とが組み合わされてクランクシャフトにされる際、以下の諸ステップに従って連結が行われる。クランク2がクランクピン1-3の端部のテーパ端部1-3-1に嵌合し、次いで、第1の半円形ピン穴1-3-2が第2の半円形ピン穴と位置合わせされて、位置決めピンが挿入される完全な位置決めピン穴を形成する。最後に、クランクボルト6がクランクボルト穴2-2によりクランクピン1-3の端部のねじ穴にねじ込まれ、クランク2及び単一スロー1が完全なクランクシャフトを形成する。それと同時に、クランク2は単一スロー1の単一スロー主ジャーナル1-1と同軸であり、それらの共通軸は、クランクの回転軸であり、すなわちクランクシャフトの軸と命名される。クランクシャフトはクランク半径eを有する。クランク半径は、クランクシャフトの回転軸とクランクピンの軸との間の距離である。組合せに先立って、クランクピンが、ピストン、円形スライダ、動釣合い回転ブロック、及び他の部品に嵌合されることが明らかである。実際には、上述の各部品をクランクシャフトに容易に取り付けるために、前述の組合せクランクシャフトが採用される。言うまでもなく、単一スローを有する分離可能なクランクシャフトが、本出願人の出願の主題である。大まかに言うと、クランク2と単一スロー1とが最終的に組み合わされて、完全なクランクシャフトを形成する。
【００３２】
円形スライダ3は、偏心距離eを有する偏心穴3-1を備えるプラット円筒である。円形スライダ3は、偏心穴3-1を通じて単一スロー1のクランクピン1-3に嵌合する。円形スライダ3は軽量であることが求められ、したがって幾つかの重複除去溝3-2を備える。円形スライダ3は、偏心穴3-1の円の中心にあることが求められる質量中心を有する。したがって、偏心穴3-1は、その部分の重量を増やすために、より厚い円周縁部を有する。円形スライダ3は、ピストン5の、円形スライダを受け入れるための受入れ穴5-4内に取り付けられる。
【００３３】
ピストン5は、二重機能ピストンである。ピストン5の上端部は、第1のピストンヘッド5-1であり、その構造及び機能は、トップ5-1-1、ヘッド5-1-2、及びスカート5-1-3等を有する現在のクランクリンク機構のピストンの構造及び機能に類似しており、その機能は、往復運動をもたらすために、空気シリンダを有する燃焼室を形成すること、及び可燃性混合ガスの爆発圧力(bombardment pressure)を負うことである。ピストン5は、第2のピストンヘッド5-2であるもう一つの端部を有する。内燃機関が段階式のピストンを採用するため、第2のピストンヘッド5-2の直径は、第1のピストンヘッド5-1の直径よりも著しく大きい。第2のピストンヘッド5-2は、より薄い厚さを有する。第2のピストンヘッド5-2は、本体のスウィーピング空気シリンダ(sweeping air cylinder)との協働を通じて二行程内燃機関により大きな圧力を伴うスウィーピング空気流束(sweeping air flux)を供給する、スウィーピングピストン(sweeping piston)の機能を有する。第1のピストンヘッド5-1と第2のピストンヘッド5-2との間には、第1のピストンヘッド5-1と第2のピストンヘッド5-2とを連結する連結部分5-3が設けられており、この連結部分5-3は、その上に円形スライダを受け入れる受入れ穴5-4がある薄板である。ピストン5は、それ自体で内燃機関のピストン及び圧縮機のピストンの役割を同時に果たすことを可能にする構造を有し、特に二行程内燃機関に適している。
【００３４】
動釣合い回転ブロック4はプラット円筒であり、クランクピン1-3が挿入される第2の偏心穴4-1を備える。動釣合い回転ブロック4及び円形スライダ3は、動釣合い回転ブロック4及び円形スライダ3を一体部品として連結する軸方向に配置された(図1に示すような)二つの固定ピンなどの、従来技術における任意の適切な解決手段によって、しっかりと連結される。この連結方法を使用する場合、動釣合い回転ブロック4及び円形スライダ3にそれぞれのピン穴を配置することが必要である。動釣合い回転ブロック4の質量中心は、第2の偏心穴4-1の円の中心から距離eだけ離れている。
【００３５】
動釣合いの望ましい効果を得るため、言い換えれば、円形スライダ3及びピストン5の往復慣性をそれらの回転慣性に変換するために、動釣合い回転ブロック4と円形スライダ3の位置関係、及び動釣合い回転ブロックの質量を適切に選択することが必要である。
【００３６】
位置関係の選択とは、動釣合い回転ブロック4と円形スライダ3の間に180度の位相差が設けられることを意味する。180度の位相差はまた、以下のように説明することができる:円形スライダ3の軸心、動釣合い回転ブロック4の質量中心、クランクピンの軸心を、クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面上に投影して、それぞれA、B、Cの投影点を得たときに、角ACBが180度と等しい。円形スライダ3及び動釣合い回転ブロック4の偏心距離がeであるので、点Cは点Aと点Bの中間位置にちょうど位置する。AC間の距離及びBC間の距離は、クランク半径eと等しい。
【００３７】
動釣合い回転ブロック4の質量は、ピストン5の質量と等しいように設定される。この質量及び位置関係が採用されると、動釣合い回転ブロック4は実質的に、本明細書の始めに述べた中国特許CN1144879Aで開示されている「クランク二重円形スライダ往復ピストン式の内燃機関」における動釣合いスライダに完全に取って代わる。機構全体の動釣合いにもたらされる効果は、動釣合いスライダと同じである。言い換えれば、動釣合い回転ブロックの質量中心は、ピストン5組立体の移動方向に対して垂直な線形軌道に沿って往復移動することになる。両方を組み合わせることにより、クランクシャフトの中心からクランクピンの中心へ向かう遠心力がもたらされる。この場合、フライホイール又はベルトホイール又は類似の部品に、必要なだけ釣合いおもりを設けて、機構全体の完全な釣合いを都合良く実現することが可能である。
【００３８】
動釣合い回転ブロック4の質量はピストン5の質量と等しいので、動釣合い回転ブロック4の質量はより大きい。図1は、動釣合い回転ブロックが、非常に厚く、円形スライダ3のような重複除去溝を持たずに中実であることを示す。このようにして、動釣合い回転ブロックの体積がより小さい場合でも大きな質量を得ることができる。
【００３９】
動釣合い回転ブロックを使用する方法は、動釣合いスライダを使用する方法と同じ釣合い効果を得ることができるが、前者の構造では、動作中のクランク円形スライダ機構の特異点に関する問題を解決できない。したがって、動釣合い回転ブロックを釣合い要素として単独で利用する場合、特異点を克服する歯車構造を追加する必要がある。特異点とは、円形スライダが90度又は270度の位相に位置したときに、クランクシャフトの回転軸の円の中心と円形スライダの円の中心とが完全に重複し、場合により、円形スライダが往復動せずに回転軸の周りで回転することになり、そのためピストンの運動が不明瞭になることを意味する。上記の問題は通常、始動時に起こり、内燃機関又は圧縮機を異常に始動させる。いったん始動すれば、ピストンの往復慣性は、機構を駆動させて特異点を通過させるのに信頼できるものとなり、機構の動作の不確実性が回避される。動釣合いスライダを使用する場合、相互に固定しあっている円形スライダが同時に特異点に位置することは、不可能である。したがって、特異点に位置した円形スライダは、他方の円形スライダの運動を通じて特異点を克服することができ、それにより問題が解決される。本発明の動釣合い回転ブロックが使用されると、上記の機構はもはや存在せず、特異点を克服するための特別な機構を提案することが必要である。
【００４０】
図1において、クランクピンの脚にある外側歯付きセグメント1-3-3が特異点を克服する部分であり、セグメントは二つの歯を備える。それに対応して、外側歯付きセグメントと係合する内側歯付きセグメントが、ピストンの胴部上に設けられている。内側歯付きセグメントは、少なくとも三つの歯を備える。内側及び外側の歯付きセグメントは、特異点を克服する機構を一緒に構成する。そのことにより、円形スライダが90度又は270度の位相に位置しているときに、内側及び外側の歯付きセグメント同士の協働を通じて、ピストンを引っ張って特異点を通過させることにより、特異点に関する問題を解消することができる。
【００４１】
上記の実施形態は、前述の位置及び質量で動釣合い回転ブロックを使用する好ましい実施形態であり、理論上は、釣合いおもりの設置を容易にし、最終的により良好な動釣合い効果を得るために、クランク円形スライダ機構全体の往復運動及び回転慣性をクランクシャフトの中心からクランクピンの中心へ向かう遠心慣性に変換する。
【００４２】
最適な効果に達するのを必要とせず、動釣合い回転ブロックにより動釣合いを向上させることだけを望む場合、前述の動釣合い回転ブロックの位置及び質量に対する要求を緩めることができる。例えば、位置関係を90度から270度までの角ACBまでとすることができる、などである。この状況では、適切な質量を選択することにより、釣合い効果がある程度向上される。それには、動釣合い回転ブロックの適切な質量を選択することが必要とされる。通常の状況では、動釣合い回転ブロックが設けられるので、最良の動釣合い効果が得られるのならば、そのことは好都合である。この意味で、好ましい実施形態において上述された要求が推奨される。
【００４３】
さらに、この実施形態には特異点を克服する機構が設けられる。なぜなら、特異点において低確率で誤った動作が現れて始動時に行われ、したがって始動時にクランクシャフトを揺動させることによって克服することができるためである。したがって、場合により特異点を克服する機構は設けられない。当然ながら、通常はそのような機構が必要である。
【００４４】
主として、前述の最適な釣合い効果は、前述の要求を満たすように動釣合い回転ブロックの質量中心及び質量を配置することによってもたらされる。動釣合い回転ブロックの輪郭は、動作に関してクランク円形スライダ機構の他の部分に干渉しない限り、任意に設けることができる。実際は、製造の容易さを考慮すれば、動釣合い回転ブロックは、円形スライダの輪郭と類似した輪郭を通常有するが、要求を満たす理想の品質が小さなサイズで達せられるように、重複除去溝は省かれている。
【００４５】
上述の第1の実施形態は、二重円形スライダ機構の例に対応する。実際には、二つの円形スライダ間に配置された動釣合いスライダの組立体が上述の動釣合い回転ブロックに置き換えられ、それにより動釣合い回転ブロックを有するクランク円形スライダ機構が得られるような方法により、CN1144880Aに開示されている「クランク多重円形スライダ往復ピストン式の内燃機関」を構成することができる。この状況では、ピストンに応じて、二重機能ピストン又は単機能ピストンの機能として、二重シリンダ又は四重シリンダの内燃機関が得られる。それと同時に、二つの円形スライダの軸心は、クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面に重複した影を投影し、動釣合い回転ブロックの質量は、二つの円形スライダが位置するピストンの質量の和と等しい。この解決法を使用する場合、この解決法は特異点を克服する機構も必要とする。別の解決法では、動釣合い回転ブロックが、右及び左のピストンの組立体に取って代わり、中間の円形スライダの位置に、ピストンの組立体が設けられる。したがって、ピストンを有する内燃機関が得られる。本発明の第2の実施形態は、二行程内燃機関用に設計されたクランク円形スライダ機構を提供する。
【００４６】
図4を参照すると、クランク円形スライダ機構は、全体で組合せ式のクランクシャフトを形成する、第1の動釣合い回転ブロック14-1、第2の動釣合い回転ブロック14-2、ピストン15、円形スライダ13、単一スロー11、及びクランク12を備え、円形スライダ13及びピストン15が機構の中間位置に取り付けられていることを特徴とする。第1の動釣合い回転ブロック14-1及び第2の動釣合い回転ブロック14-2は、両側上の一体部品として円形スライダに取り付けられる。この機構において、クランクピン上の特異点を克服する外側歯付きセグメントは、その取付け後に円形スライダ13の端面に配置できるように、クランクピンの中間部分に移されている。円形スライダ13又は動的回転ブロックは、外側歯付きセグメントが干渉して偏心穴への取付けが不可能になるのを回避するために、偏心穴の位置に沿って上部及び底部に分割する、分割式のものとすることができる。
【００４７】
この実施形態を使用する場合、第1の動釣合い回転ブロック14-1及び第2の動釣合い回転ブロック14-2は、完全に同一の動釣合い回転ブロックであって、それらの質量はそれぞれピストンの半分であり、質量中心と偏心穴の中心との間の距離はeである。したがって、第1の動釣合い回転ブロック14-1及び第2の動釣合い回転ブロック14-2の運動をピストン15の往復運動と組み合わせて、クランクシャフトの中心からクランクピンの中心へ向かう遠心力にすることができ、それにより、ピストン15の往復運動慣性の釣合いが回転遠心力の釣合いに変換される。したがって、機構の釣合わせが容易に達成される。この機構は、他の面では第1の実施形態と類似しており、それについての説明は必要ではない。
【００４８】
上述の実施形態は本発明の好ましい実施形態にすぎず、本発明の基礎理論から逸脱することなく多くの改善及び修正を当業者が行うこともでき、これらの改善及び修正がまた本発明の保護範囲として考慮されるということに留意されたい。
【図１】
2013531202.tif 000003
【図２】
2013531202.tif 000004
【図３】
2013531202.tif 000005
【図４】
2013531202.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月1日(2013.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク円形スライダ機構であって、クランクシャフト、少なくとも一つの円形スライダ、前記円形スライダに対応する往復動要素、及び少なくとも一つの動釣合い回転ブロックを備えており、前記動釣合い回転ブロックが、往復動要素のいずれか一つに直接取り付けられる又は直接取り付けられない前記円形スライダと同一の前記クランクシャフトの前記クランクピンに、偏心穴を通じて嵌合する塊状部品であり、前記塊状部品と前記円形スライダとが相互に固定しあっており、前記塊状部品の質量中心が、以下の要求、すなわち、前記円形スライダの軸心、前記動釣合い回転ブロックの質量中心、及び前記クランクピンの軸心を、前記クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面上に投影して、それらの投影点をそれぞれA、B、及びCで表すと、角ACBが90度〜270度の範囲内である、という要求に適合していることを特徴とする、クランク円形スライダ機構。
【請求項２】
前記角ACB=180度であり、AC=BC=eであって、eが、前記クランクシャフトの前記クランクの半径であり且つ前記円形スライダの偏心距離でもあることを特徴とする、請求項1に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項３】
一つだけの円形スライダ及び一つの動釣合い回転ブロックがあり、前記動釣合い回転ブロックの質量が前記往復動要素の質量であることを特徴とする、請求項1に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項４】
前記動釣合い回転ブロックの各側に前記円形スライダに隣接してそれぞれが配置された二つの円形スライダがあり、前記クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面に投影された前記二つの動釣合い回転ブロックの軸心の投象が一致し、前記動釣合い回転ブロックの質量が前記二つの円形スライダを受け入れる二つの往復動要素の和であることを特徴とする、請求項1に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項５】
前記動釣合い回転ブロックの数が二つであって、前記円形スライダの各側に前記円形スライダに隣接してそれぞれが配置され、前記二つの動釣合い回転ブロックの軸心が、前記クランクシャフトの軸線に対して垂直な平面に重複した影を投影し、前記二つの動釣合い回転ブロックが、前記円形スライダが配置される前記往復動要素の質量の半分とそれぞれが等しい同一の質量を有することを特徴とする、請求項1に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項６】
前記円形スライダ及び前記動釣合い回転ブロックが、位置決めピンにより相互に固定しあっていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項７】
特異点を克服する歯車機構を備えていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のクランク円形スライダ機構。
【請求項８】
請求項1から7のいずれか一項に記載の前記クランク円形スライダ機構を使用していることを特徴とする、内燃機関である装置。
【請求項９】
請求項1から7のいずれか一項に記載の前記クランク円形スライダ機構を使用していることを特徴とする、圧縮機である装置。
【国際調査報告】
2013531202.tif 000007
2013531202.tif 000008
2013531202.tif 000009
2013531202.tif 000010
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2013531202.tif 000012
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