(57)【要約】【課題】本発明はピストンの側圧がシリンダーに殆ど生じないものとなり、摩擦損失が軽減されると共に、エンジンの小型化や軽量化が可能なものとなり、更に振動や騒音の発生が減少するものとなるレシプロエンジンに於けるピストン運動の回転変換構造を提供することを目的とする。【解決手段】ピストン１に固定したコンロッド２と、直線運動を回転運動に変換する遊星歯車機構部３と、その内歯車31の中心位置で軸支される駆動軸４と、から少なくとも構成し、遊星歯車機構部３が、一対の内歯車31と、各内歯車31内で噛合すると共にそのピッチ円直径が内歯車31の１／２である遊星歯車32と、コンロッド２とピン33を介して軸支すると共に遊星歯車32に固着した連結杆34と、遊星歯車32に固着すると共に駆動軸４に固着した固定杆36と、から成され、且つ、ピン33の中心が常にコンロッド２の軸心線上に位置するように配置されたものと成す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線往復運動するピストン（１）に固定して連結したコンロッド（２）と、該コンロッド（２）の直線往復運動を回転運動に変換する遊星歯車機構部（３）と、その遊星歯車機構部（３）の内歯車（31）の中心位置で軸支されると共に回転運動を出力する駆動軸（４）と、から少なくとも構成させ、且つ、前記遊星歯車機構部（３）が、一対の固定された内歯車（31）と、該各内歯車（31）内で噛合すると共にそのピッチ円直径が、前記内歯車（31）のピッチ円直径の１／２である遊星歯車（32）と、前記コンロッド（２）の端部とピン（33）を介して一端が軸支されると共に他端が前記遊星歯車（32）に固着された連結杆（34）と、前記遊星歯車（32）に一端が固着されると共に他端が前記駆動軸（４）に固着された固定杆（35）と、から少なくとも成され、尚且つ、前記ピン（33）の中心が、常に前記コンロッド（２）の軸心線（Ｌ）上に位置するように配置されたことを特徴とするレシプロエンジンに於けるピストン運動の回転変換構造。
【請求項２】
前記ピストン（１）のスカート部（11）の長さが、その直径の１／４〜１／２の範囲である請求項１記載のレシプロエンジンに於けるピストン運動の回転変換構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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構造に代わるものであり、レシプロエンジンに於けるピストン運動の回転変換構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピストンの往復運動をコンロッドが左右に揺動されながら回転運動に変換するため、ピストンの側圧による摩擦損失はかなり大きなものであった。またピストンの首振り現象が起き易く、このピストンの首振り現象を起こすと、シリンダー壁との摩擦損失が大きくなり、クランクシャフトの摩擦損失も大きくなると共に動弁系の摩擦損失も大きくなり、エンジン性能に悪影響を及ぼしていた。
【０００３】
前記ピストンの側圧を減少させる方法や前記ピストンの首振り現象を防止する方法としては、ピストンのスカート部を長くするのが有効であるが、ピストンが重くなってしまい、得策ではなかった。またコンロッドの長さを長くして、コンロッドの揺動を小さくすることで、側圧を小さなものとすることが可能であるが、コンロッドが長くなるとコンパクト化ができなくなる。
【０００４】
このため、ピストンとシリンダーとの摺動面の摩擦を低減すると共に振動や騒音を低減させるものが多く提案されている。例えば、特開平５−１５６９６５号「エンジンのクランク機構部の構造」などがある。これはクランク軸の軸心Ｏに対して距離Ｒ１の点Ｑに軸心を有するクランクピンをクランク軸に連結し、前記点Ｑに対して距離Ｒ１と等しい距離Ｒ２の点Ｐに軸心を有する円板状の中継円板軸をクランクピンに回転自在に連結し、ピストンに連結したコネクティングロッドをクランク軸の軸心Ｏとピストンの移動軸線を結ぶ直線Ｌ上に配置し、前記コネクティングロッドの端部を中継円板軸の外周に回転自在に嵌合させたものである。
【０００５】
しかしながら、特開平５−１５６９６５号は、コネクティングロッド（以降、コンロッドと言う）の端部と、中継円板軸の外周が、回転自在に嵌合されて接触するのみであり、位置固定されていないため、その嵌合部にはガタが必ず生じると共に、コンロッドにピストンの往復運動を伝達する際に、嵌合部でスベリが生じて伝達力の損失される恐れがあるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１５６９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はコンロッドを揺動させずに直線移動するものと成すことにより、コンロッドの長さを短く且つピストンのスカート部の長さを短くしても、ピストンの側圧がシリンダーに殆ど生じないものとなり、摩擦損失が軽減されると共に、エンジンの小型化や軽量化が可能なものとなり、更に振動や騒音の発生が減少するものとなるレシプロエンジンに於けるピストン運動の回転変換構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記現状に鑑み成されたものであり、つまり、直線往復運動するピストンに固定して連結したコンロッドと、該コンロッドの直線往復運動を回転運動に変換する遊星歯車機構部と、その遊星歯車機構部の内歯車の中心位置で軸支されると共に回転運動を出力する駆動軸と、から少なくとも構成させ、且つ、遊星歯車機構部として、一対の固定された内歯車と、該各内歯車内で噛合すると共にそのピッチ円直径が内歯車のピッチ円直径の１／２である遊星歯車と、コンロッドの端部とピンを介して一端が軸支されると共に他端が遊星歯車に固着された連結杆と、遊星歯車に一端が固着されると共に他端が駆動軸に固着された固定杆と、から少なくとも成し、尚且つ、前記ピンの中心が常にコンロッドの軸心線上に位置するように配置されたものと成す。又、前記ピストンのスカート部の長さを、その直径の１／４〜１／２の範囲とするのが好ましい。尚、本発明で言う「内歯車の中心位置で軸支」とは、図１、図３に示すように内歯車の中心線上で軸支される意味を指すものとする。又、「噛合すると共にそのピッチ円直径」とは、噛合する遊星歯車のピッチ円直径を指すものとする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１のように直線往復運動するピストン（１）に固定して連結したコンロッド（２）と、該コンロッド（２）の直線往復運動を回転運動に変換する遊星歯車機構部（３）と、その遊星歯車機構部（３）の内歯車（31）の中心位置で軸支されると共に回転運動を出力する駆動軸（４）と、から少なくとも構成させ、且つ、遊星歯車機構部（３）が、一対の固定された内歯車（31）と、該各内歯車（31）内で噛合すると共にそのピッチ円直径が内歯車（31）のピッチ円直径の１／２である遊星歯車（32）と、コンロッド（２）の端部とピン（33）を介して一端が軸支されると共に他端が遊星歯車（32）に固着された連結杆（34）と、遊星歯車（32）に一端が固着されると共に他端が駆動軸（４）に固着された固定杆（35）と、から少なくとも成され、尚且つ、ピン（33）の中心が常にコンロッド（２）の軸心線（Ｌ）上に位置するように配置されることにより、コンロッド（２）を揺動させず軸心線（Ｌ）上で直線移動するものとなるため、ピストン（１）の側圧がシリンダー（６）に殆ど生じないものとなり、コンロッド（２）の長さを短く且つピストン（１）のスカート部（11）の長さを短くすることが可能となるため、エンジンの小型化や軽量化が可能なものとなると共に、摩擦によって生じるエネルギーロスが軽減されるため、エンジン性能の向上が期待できるものとなる。またコンロッド（２）の直線往復運動を遊星歯車機構部（３）によって確実に回転運動に変換できるものとなるため、従来の特開平５−１５６９６５号の如き嵌合部でスベリを生じて伝達力が損失する恐れがなくなり、エンジン効率のより一層良いものとなる。特にコンロッド（２）が常に直線往復運動を行うものとなることにより、従来生じていたスラップ振動や騒音が殆ど発生しないものとなるため、バランスが取れるものとなり、バランスウエイトが不要となり、エンジン効率のより良いものとなる。
【００１０】
請求項２のようにピストン（１）のスカート部（11）の長さを、その直径の１／４〜１／２の範囲とすることで、ピストン（１）が軽量化すると共に首振り現象を起こさず、且つ、ピストン（１）とシリンダー（６）に生じる側圧が軽減し、摩擦によるエネルギーロスが軽減され、エンジン性能の向上に貢献できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の要部構造を示す説明図である。
【図２】本実施形態の主要な分解部品を示す斜視図である。
【図３】本実施形態の作用を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を図１、図２に基づいて説明する。（１）は直線往復運動するピストンであり、該ピストン（１）のスカート部（11）の長さは、その直径の１／４〜１／２の範囲の短いものとするのが好ましい。尚、前記スカート部（11）の長さは、前記長さに限定されるものではない。（２）はピストン（１）に一体に固定したコンロッドであり、該コンロッド（２）は、従来の如き揺動せず、上下方向（軸心方向）の移動であるので、従来品よりも長さを短くしたものとしても良い。又、前記コンロッド（２）は必ずしも一体に固定したものでなくても良い。
【００１３】
（３）はコンロッド（２）の直線往復運動を回転運動に変換する遊星歯車機構部であり、該遊星歯車機構部（３）は、一対の固定された内歯車（31）と、該各内歯車（31）内で噛合すると共にそのピッチ円直径は内歯車（31）のピッチ円直径の１／２である遊星歯車（32）と、コンロッド（２）の端部とピン（33）が介在されて一端を軸支すると共に他端を遊星歯車（32）に固着した連結杆（34）と、遊星歯車（32）に一端を固着させると共に他端を後述する駆動軸（４）に固着させた固定杆（35）と、遊星歯車（32）の中心に嵌入して連結杆（34）の一端部と固定杆（35）の一端部を固定する固定ピン（36）と、該固定ピン（36）の両端に取付けてその固定ピン（36）の抜け止めの役目を果たす止輪（37）とから成されている。また前記ピン（33）の中心は、常にコンロッド（２）の軸心線（Ｌ）上に位置するように配置されている。例えば、ピン（33）の中心を遊星歯車（32）のピッチ円に重なるように連結杆（34）が固着されていれば良い（図３参照）。尚、前記内歯車（31）のピッチ円と遊星歯車（32）のピッチ円は、図３の図中で示す中線の２点鎖線の円形で表示した。
【００１４】
（４）は遊星歯車機構部（３）の内歯車（31）の中心位置（中心線上）で軸支されると共に回転運動を出力する駆動軸である。（５）は駆動軸（４）を軸支すると共に遊星歯車機構部（３）を内蔵した略球状の変換ボックスであり、該変換ボックス（５）の形状は図示した略球状に限定されるものではない。（６）はシリンダーである。
【００１５】
次に本発明の作用を図３に基づいて説明する。先ず始めにコンロッド（２）の直線往復運動が、遊星歯車機構部（３）によって回転運動に変換される作用について説明する。先ず図１に示すようにピストン（１）の上死点の位置、つまり、遊星歯車（32）が内歯車（31）の上部で噛合している［図３（ａ）参照］。この時、遊星歯車（32）の位置としては、内歯車（31）の最上位置の歯よりも若干ずらして回転し易くなるようにしておくのが好ましい。
【００１６】
次に図３（ａ）の位置からピストン（１）が降下し始めると、遊星歯車（32）は図中矢印の方向へ回転しながら図３（ｂ）の位置まで来ると、コンロッド（２）に挿入したピン（33）は、図中に示すコンロッド（２）の軸心線（Ｌ）上を下方へ移動し、内歯車（31）のピッチ円直径の１／２の距離を降下するのである。この時、遊星歯車（32）は内歯車（31）の１／４の位置まで噛合し移動するのである。又、この時の駆動軸（４）の作動は、遊星歯車（32）が（ａ）から（ｂ）の位置まで来ると、遊星歯車（32）に固着させた固定杆（35）が図中に示す点線矢印のように９０度回転されるため、駆動軸（４）は内歯車（31）の中心位置で９０度回転（１／４回転）するのである。
【００１７】
更にピストン（１）が降下すると、遊星歯車（32）が（ｂ）から（ｃ）の位置まで来ると、ピン（33）が軸心線（Ｌ）上を更に下方へ移動されて下死点に到達するので、コンロッド（２）と一体であるピストン（１）は、内歯車（31）のピッチ円直径の距離、つまり内歯車（31）の真下位置まで降下するのである。この時、遊星歯車（32）は内歯車（31）の１／２の位置まで噛合されて更に移動するのである。又、この時の駆動軸（４）の作動は、遊星歯車（32）が（ｂ）から（ｃ）の位置まで来ると、遊星歯車（32）に固着させた固定杆（35）が図中に示す点線矢印のように９０度回転され、全体としては１８０度回転されるため、駆動軸（４）は内歯車（31）の中心位置で更に９０度回転（１／４回転）され、全体としては駆動軸（４）が１８０度回転されるのである。
【００１８】
その後、ピストン（１）と共にコンロッド（２）は上昇する。すると、遊星歯車（32）が（ｃ）から（ｄ）の位置まで来ると、ピン（33）が軸心線（Ｌ）上を上方へ移動して、内歯車（31）のピッチ円直径の１／２の距離まで上昇するのである。この時、遊星歯車（32）は内歯車（31）の３／４の位置まで噛合し移動するのである。又、この時の駆動軸（４）の作動は、遊星歯車（32）が（ｃ）から（ｄ）の位置まで来ると、遊星歯車（32）に固着させた固定杆（35）が図中に示す点線矢印のように更に９０度回転されるため、駆動軸（４）は内歯車（31）の中心位置で且つ全体として３／４回転されるのである。
【００１９】
更にピストン（１）と共にコンロッド（２）は上昇しながら、且つ、遊星歯車（32）が内歯車（31）内を噛合して、図３（ｅ）、図３（ａ）の位置に来ると、ピストン（１）は上死点に到達し、元の位置に戻るのである。又、駆動軸（４）の作動は、遊星歯車（32）が（ｄ）から（ｅ）の位置まで来ると、固定杆（35）が遊星歯車（32）と一緒に回転され、駆動軸（４）は内歯車（31）の中心位置で更に９０度回転するので、駆動軸（４）は内歯車（31）の中心位置で全体として１回転されるのである。このように上記工程が繰返されるのである。
【００２０】
従って、本発明に於いて、コンロッド（２）が上記のように軸心線（Ｌ）上を上下方向だけ移動するものとなるため、従来の如き揺動しないものとなり、ピストン（１）の側圧がシリンダー（６）に殆ど掛からず、コンロッド（２）の長さを短く且つ従来品よりも細くすることが可能となると共に、ピストン（１）のスカート部（11）の長さを短くしても安定し、振動や騒音が殆ど発生しないものとなる。更にバランスウエイトがなくてもバランスが取れるものとなるため、極めて高性能なエンジンが得られるものとなる。この結果、低燃費となり、燃料の消費が減少した分の二酸化炭素や他の有害物質の排出量が減少し、環境にやさしいエンジンが得られる。
【符号の説明】
【００２１】
１  ピストン
11  スカート部
２  コンロッド
３  遊星歯車機構部
31  内歯車
32  遊星歯車
33  ピン
34  連結杆
35  固定杆
４  駆動軸
Ｌ  コンロッドの軸心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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