(57)【要約】【課題】有効に作動する機関回転速度が限られる不具合を解消しつつ、機関の燃焼圧力をトルクとして有効に取出す。【解決手段】ピストン１３の回転を、溝部１７と回り止めピン１８との係合によって拘束する。ピストン１３及び中間リング１９にそれぞれはす歯１３ａ，１９ａを設け、燃焼圧力によるピストン１３の下降を中心軸Ｌ１回りの回転運動に変換して中間リング１９に伝達し、これを回転させる。中間リング１９と出力軸１５との間に、前者の後者に対する回転速度が正側にあろうとするときに係合する第１ワンウェイクラッチ２１を設ける。中間リング１９内にシャフト２２を設け、カム溝２４及び従動ピン２５を介してピストン１３に連結する。シャフト２２は、ピストン１３の下降に伴い回転して燃焼によるエネルギーを蓄え、下降終了後にそのエネルギーにより回転し続けてピストン１３を上昇させる。【選択図】        図１
2004156453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体のシリンダ内に収容されたピストンの往復直線運動を出力軸の回転運動に変換する内燃機関の運動方向変換構造において、
前記ピストンの中心軸周りの回転を拘束する回転拘束手段と、
前記中心軸に沿う方向への移動不能に設けられ、かつ同中心軸を中心として回転し得る回転体と、
前記ピストン及び前記回転体間に設けられ、前記機関本体での燃焼圧力による前記ピストンの下降を前記中心軸周りの回転運動に変換して前記回転体に伝達する運動方向変換手段と、
前記回転体及び前記出力軸間に介在され、前記回転体の前記出力軸に対する回転速度が正側にあろうとするときに係合するワンウェイクラッチと、
下降した前記ピストンを上昇させる上昇手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項２】
前記ピストン及び前記回転体はそれらの径方向に重ねられており、
前記運動方向変換手段は、前記ピストン及び前記回転体の各重なり部分に形成され、かつ互いに噛合わされたはす歯を備える請求項１に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項３】
前記上昇手段は、
前記中心軸を中心として回転し得る第２回転体と、
前記ピストン及び前記第２回転体間に設けられ、前記ピストンの下降時にはその往復直線運動を回転運動に変換して前記第２回転体に伝達し、前記ピストンの上昇時には前記第２回転体の回転運動を往復直線運動に変換して同ピストンに伝達する第２運動方向変換手段と
を備える請求項１又は２に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項４】
前記第２回転体は前記ピストンよりも小径に形成され、同第２回転体の少なくとも一部は前記ピストン内に配置されている請求項３に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項５】
前記第２運動方向変換手段は、前記第２回転体の外周面及び前記ピストンの内周面の一方に形成されたカム部と、他方に設けられ、かつ前記カム部に係合された従動部とを備える請求項３又は４に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項６】
さらに、前記出力軸及び前記第２回転体間に介在され、前記第２回転体の前記出力軸に対する回転速度が負側にあろうとするときに係合する第２ワンウェイクラッチを備える請求項３〜５のいずれかに記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項７】
さらに、前記第２回転体が所定回転位相となったときの前記ピストンの位置を変更する位置変更手段を備える請求項３〜６のいずれかに記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項８】
前記位置変更手段は、前記第２回転体を前記中心軸に沿う方向へ移動させる第１移動手段を備える請求項７に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項９】
前記第２運動方向変換手段は、前記ピストンの内周面に形成されたカム部と、前記第２回転体に設けられ、かつ前記カム部に係合された従動部とを備えており、
前記位置変更手段は、前記従動部を前記中心軸に沿う方向へ移動させる第２移動手段を備える請求項７又は８に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項１０】
前記第２回転体には、前記中心軸に交差した状態で軸が回動自在に支持され、
前記従動部は前記軸の回転中心から偏心した箇所に設けられており、
前記第２移動手段は前記軸を回動させるものである請求項９に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項１１】
前記回転拘束手段は、前記ピストンの外周面に形成された溝部と、前記機関本体に設けられ、かつ前記溝部に係合する突部とを備える請求項２〜１０のいずれかに記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項１２】
前記溝部は、前記中心軸に沿って延びる平行部を有する請求項１１に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項１３】
前記溝部は、前記中心軸に交差する方向に延びる交差部を有する請求項１１又は１２に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項１４】
前記溝部は、互いに交差した状態で連続し、かつ少なくとも前記ピストンの往復行程長をそれぞれ有する第１溝部及び第２溝部を備え、
さらに、前記中心軸に沿う方向における前記突部の位置を変更するための第２位置変更手段が設けられている請求項１１に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項１５】
前記内燃機関は、前記ピストンが１往復する間に燃焼サイクルを１回行う２サイクル内燃機関であり、
前記機関本体には、共通の出力軸を挟んで２つのシリンダ及び２つのピストンが対向配置されるとともに、両ピストンが連結部材により結合され、さらに前記シリンダ毎に前記回転体、前記運動方向変換手段及び前記ワンウェイクラッチが設けられ、
前記両ピストンのはす歯は、それらの歯すじが前記出力軸に対し線対称となるように形成されている請求項２，１１〜１４のいずれかに記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項１６】
さらに、前記両ピストンの往復行程長及び往復行程位置の一方を変更する往復行程可変手段を備える請求項１５に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項１７】
前記往復行程可変手段は、前記中心軸に沿う方向に互いに離間した状態で前記機関本体に設けられ、少なくとも一方のピストンとの当接により、両ピストンの往復動を規制する一対のストッパと、少なくとも一方のストッパの前記中心軸に沿う方向における位置を変更するための第３位置変更手段とを備える請求項１６に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【請求項１８】
さらに、前記ピストンの下降に伴う前記ストッパとの当接により弾性変形してその当接に伴うエネルギーを蓄える蓄力手段を備える請求項１７に記載の内燃機関の運動方向変換構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンの往復直線運動を出力軸の回転運動に変換する内燃機関の運動方向変換構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関には、ピストンの往復直線運動を出力軸であるクランクシャフトの回転運動に変換するための運動方向変換構造が採用されている。この運動方向変換構造としては、ピストンとクランクシャフトをリンク（コネクティングロッド）によって連結する、いわゆるクランク構造が一般的である。このクランク構造では、コネクティングロッドとクランクシャフトの連結点（クランクピン）が、クランクシャフトの回転中心から偏心した箇所に設けられていて、ピストンが１往復する間にクランクシャフトが１回転する。そして、ピストンが上死点付近へ移動して、燃料及び空気の混合気が燃焼されるときに、コネクティングロッドの軸線、クランクシャフトの回転中心及びクランクピンが略同一直線上に位置する。このため、燃焼に伴う燃焼圧力をクランクシャフトの回転力（トルク）として有効に取出すことが困難である。
【０００３】
そこで、クランクシャフトの回転中心をシリンダの中心線から離れた箇所に設ける（偏心させる）技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この偏心のために、特許文献１では、コネクティングロッドの上端部をフリーリンクを介してピストンに連結している。また、フリーリンク及びコネクティングロッドの連結点とクランクケースとをクロスリンクによって連結している。この技術によれば、ピストン上死点でクランクシャフトの回転中心、クランクピンが略同一直線上に位置しないようにすることができ、もって、前記燃焼圧力をクランクシャフトのトルクとして取出すことが可能となる。
【０００４】
また、上記のようにクランクシャフトを偏心させることに加えて、コネクティングロッドにばね機構を追加し、クランクシャフト及びピストンを連結したり切り離したりする技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５０３６２号公報
【特許文献２】
特表２００１−５００９４４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、クランクシャフトのトルクを大きくするには、そのクランクシャフトの回転中心の偏心量を大きくすることが有効である。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ピストンとクランクシャフトとがフリーリンク及びコネクティングロッドによって連結されている。このため、偏心量を過度に大きくすると、クランクシャフトの回転やピストンの往復動が滑らかに行われなくなるおそれがある。また、ピストンが１往復する間に上死点が２度発生して燃焼に悪影響を及ぼすおそれもある。従って、偏心量を大きく設定するにも限度があり、結果として燃焼圧力をトルクとして有効に取出すには十分でない。
【０００７】
また、特許文献２に記載された技術では、前述したようにばね機構によりクランクシャフト及びピストンを連結したり切り離したりする。このため、偏心量を大きくしても、ピストンを滑らかに往復動させることが可能となり、また、ピストンが１往復する間に上死点が２度発生する不具合を回避することが可能となる。反面、ばね機構の追加に伴う新たな問題が発生する。それは、ばね機構にはばねに加わる慣性質量により固有共振周波数が存在することから、その周波数での共振を回避しようとすると、有効に作動する機関回転速度域が限られることである。従って、広範囲な機関回転速度域において、ばね機構を確実に作動させることが困難である。
【０００８】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その主な目的は、有効に作動する機関回転速度が限られる不具合を解消しつつ、機関の燃焼圧力をトルクとして有効に取出すことのできる内燃機関の運動方向変換構造を提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記した目的に加え、ピストンの上死点が２度発生するのを抑制することのできる内燃機関の運動方向変換構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、機関本体のシリンダ内に収容されたピストンの往復直線運動を出力軸の回転運動に変換する内燃機関の運動方向変換構造において、前記ピストンの中心軸周りの回転を拘束する回転拘束手段と、前記中心軸に沿う方向への移動不能に設けられ、かつ同中心軸を中心として回転し得る回転体と、前記ピストン及び前記回転体間に設けられ、前記機関本体での燃焼圧力による前記ピストンの下降を前記中心軸周りの回転運動に変換して前記回転体に伝達する運動方向変換手段と、前記回転体及び前記出力軸間に介在され、前記回転体の前記出力軸に対する回転速度が正側にあろうとするときに係合するワンウェイクラッチと、下降した前記ピストンを上昇させる上昇手段とを備えている。
【００１０】
上記の構成によれば、燃焼圧力による押下げ力がピストンに作用すると、そのピストンは、回転拘束手段によって中心軸周りの回転が拘束された状態でシリンダ内を下降する。ピストンの下降は運動方向変換手段によって中心軸周りの回転運動に変換され回転体に伝達される。この伝達により回転体が中心軸を中心として回転する。回転体の回転の出力軸への伝達はワンウェイクラッチによって断続される。すなわち、回転体の出力軸に対する回転速度が負側にあろうとするときにはワンウェイクラッチが非係合（フリー）状態となり、回転体の回転が出力軸に伝達されない。これに対し、回転体の出力軸に対する回転速度が正側にあろうとするとワンウェイクラッチが係合（ロック）状態となり、回転体の回転が出力軸に伝達されて同出力軸が回転する。従って、膨張行程において、燃焼圧力によりピストンが下降し、回転体が勢いよく回転する場合には、ワンウェイクラッチが係合状態となって出力軸が駆動される。そして、下降したピストンは上昇手段によって上昇させられる。このようにして、ピストンが下降の後に上昇し、下降及び上昇からなる往復直線運動が行われる。
【００１１】
なお、ピストン上昇時において、回転体が運動方向変換手段によって前記下降時と反対方向に回転されれば、回転体の出力軸に対する回転速度が負側にあろうとしてワンウェイクラッチが非係合状態となるため、回転体によって出力軸の回転が妨げられることがない。
【００１２】
このように、請求項１に記載の発明によると、ピストンの下降時には、その位置にかかわらずピストンの直線運動が運動方向変換構造によって回転運動に変換されて回転体に伝達される。このため、ピストンが上死点付近へ移動して混合気が燃焼された直後から、大きな燃焼圧力を出力軸の回転力（トルク）として有効に取出すことが可能である。
【００１３】
また、請求項１に記載の発明では、ピストンの下降（直線運動）を回転運動に変換して出力軸に伝達して回転させるための出力用経路と、下降したピストンを上昇（リターン）させるためのリターン用経路とが別々に設けられ、両経路がワンウェイクラッチによって遮断されている。このため、クランクシャフト及びピストンを連結したり切り離したりするためのばね機構が不要となり、ばねが用いられることによる不具合、すなわち共振を回避するために有効に作動する機関回転速度が限定される不具合を解消することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記ピストン及び前記回転体はそれらの径方向に重ねられており、前記運動方向変換手段は、前記ピストン及び前記回転体の各重なり部分に形成され、かつ互いに噛合わされたはす歯を備えるものであるとする。
【００１５】
上記の構成によれば、ピストンのはす歯と回転体のはす歯とが噛合わされていることから、ピストンが往復直線運動すると、その直線運動がはす歯によって中心軸周りの回転運動に変換されて回転体に伝達される。この作用は、ピストンが回転体の外側に設けられた場合にも、内側に設けられた場合にも同様に行われる。このように、はす歯を介してピストン及び回転体を連結するという簡単な構成で運動方向変換手段を実現することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記上昇手段は、前記中心軸を中心として回転し得る第２回転体と、前記ピストン及び前記第２回転体間に設けられ、前記ピストンの下降時にはその往復直線運動を回転運動に変換して前記第２回転体に伝達し、前記ピストンの上昇時には前記第２回転体の回転運動を往復直線運動に変換して同ピストンに伝達する第２運動方向変換手段とを備えるものであるとする。
【００１７】
上記の構成によれば、ピストンの下降時には、上昇手段では、ピストンの往復直線運動が第２運動方向変換手段によって回転運動に変換されて第２回転体に伝達される。この伝達により第２回転体が回転駆動され、燃焼に伴うエネルギーの一部を蓄える。ピストンが下死点まで移動すると、そのピストンの下降が止まるが、第２回転体は前記のようにして蓄えたエネルギーによって慣性で回転し続ける。上昇手段では、第２回転体の回転運動が第２運動方向変換手段によって往復直線運動に変換されてピストンに伝達される。この伝達によりピストンが押上げられる。このように、下降終了後にもピストンを上昇させることができ、下降及び上昇からなるピストンの往復直線運動を実現できる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記第２回転体は前記ピストンよりも小径に形成され、同第２回転体の少なくとも一部は前記ピストン内に配置されているものであるとする。
【００１９】
上記の構成によれば、小径の第２回転体の少なくとも一部がピストン内に配置されることから、同第２回転体がピストンの外部に配置される場合に比べ、運動方向変換構造が径方向に小さくなる。このようにして運動方向変換構造のコンパクト化を図ることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、請求項３又は４に記載の発明において、前記第２運動方向変換手段は、前記第２回転体の外周面及び前記ピストンの内周面の一方に形成されたカム部と、他方に設けられ、かつ前記カム部に係合された従動部とを備えるものであるとする。
【００２１】
上記の構成によれば、ピストンの下降時には、カム部における従動部の位置が変化することによって、そのピストンの往復直線運動が回転運動に変換されて第２回転体に伝達される。この伝達により第２回転体が回転駆動され、燃焼に伴うエネルギーの一部を蓄える。ピストンが下死点まで移動すると下降が止まるが、第２回転体は蓄えたエネルギーによって慣性で回転し続ける。この回転に伴いカム部における従動部の位置が変化することによって、第２回転体の回転運動が往復直線運動に変換されてピストンに伝達される。この伝達によりピストンが押上げられる。このように、カム部及び従動部を介して第２回転体及びピストンを連結するという簡単な構成で第２運動方向変換手段を実現することができる。
【００２２】
また、ピストンの往復行程長及び往復行程位置は専らカム部の特性によって決まる。そのため、カム部の特性を工夫することで、出力軸の滑らかな回転やピストンの滑らかな往復動が損なわれる不具合を解消することができる。また、ピストンが１往復する間に上死点が２度発生する不具合も解消することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明では、請求項３〜５のいずれかに記載の発明において、さらに、前記出力軸及び前記第２回転体間に介在され、前記第２回転体の前記出力軸に対する回転速度が負側にあろうとするときに係合する第２ワンウェイクラッチを備えるものとする。
【００２４】
上記の構成によれば、第２回転体はピストンが下死点まで移動した後も、蓄えたエネルギーをピストン上昇のために消費することで回転を続ける。このため、第２回転体の回転速度が次第に低下する。そして、この低下により第２回転体の出力軸に対する回転速度が負側にあろうとすると、第２ワンウェイクラッチが係合状態となり、出力軸の回転が第２ワンウェイクラッチを通じて第２回転体に伝達される。この伝達により、第２回転体が出力軸からエネルギーの供給を受け、ピストンが下死点まで下降した後も第２回転体が回転を続けることとなる。そして、この回転が第２運動方向変換手段によって往復直線運動に変換されてピストンが押上げられる。
【００２５】
また、前記のように回転が続けられることから慣性質量は第２回転体の回転維持のための必須条件でなくなる。第２回転体としては、必要最小限の強度を確保できる大きさを有するものであればよく、慣性質量を小さくすることが可能となる。そして、慣性質量の小さな第２回転体を用いると、出力軸から第２回転体にエネルギーを供給しないものに比較して、ピストン下降時に出力軸が蓄えるエネルギーが少なくなる。その分、最終的に出力軸から多くのエネルギーを抽出すること、すなわちエネルギー効率の向上を図ることが可能となる。
【００２６】
請求項７に記載の発明では、請求項３〜６のいずれかに記載の発明において、さらに、前記第２回転体が所定回転位相となったときの前記ピストンの位置を変更する位置変更手段を備えるものであるとする。
【００２７】
上記の構成によれば、第２回転体に対するピストンの位置が位置変更手段によって変更されると、第２運動方向変換手段によって変換される往復直線運動の往復行程位置が変化する。このため、ピストンの上死点位置を変化させて、圧縮比を変化させることが可能となる。
【００２８】
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明において、前記位置変更手段は、前記第２回転体を前記中心軸に沿う方向へ移動させる第１移動手段を備えるものであるとする。
【００２９】
上記の構成によれば、第１移動手段によって第２回転体が中心軸に沿う方向へ移動させられると、第２回転体が所定回転位相となったときのピストンと第２回転体の中心軸に沿う方向における位置関係が変化する。このため、第２運動方向変換手段によって変換される往復直線運動の往復行程位置を変更して、ピストンの上死点位置を変え、圧縮比を変化させることができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明では、請求項７又は８に記載の発明において、前記第２運動方向変換手段は、前記ピストンの内周面に形成されたカム部と、前記第２回転体に設けられ、かつ前記カム部に係合された従動部とを備えており、前記位置変更手段は、前記従動部を前記中心軸に沿う方向へ移動させる第２移動手段を備えるものであるとする。
【００３１】
上記の構成によれば、第２移動手段によって従動部が中心軸に沿う方向へ移動させられると、第２回転体が所定回転位相となったときのピストンと第２回転体の中心軸に沿う方向における位置関係が変化する。そのため、この場合にも請求項８に記載の発明と同様にして、第２運動方向変換手段によって変換される往復直線運動の往復行程位置を変更して、ピストンの上死点位置を変え、圧縮比を変化させることができる。
【００３２】
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の発明において、前記第２回転体には、前記中心軸に交差した状態で軸が回動自在に支持され、前記従動部は前記軸の回転中心から偏心した箇所に設けられており、前記第２移動手段は、前記軸を回動させるものであるとする。
【００３３】
上記の構成によれば、第２移動手段によって軸が回動されると、その軸に設けられた従動部が回転中心の回りを公転するため、その従動部の位置、特に中心軸に沿った方向における位置が変化する。このようにして、軸の回転によって従動部を中心軸に沿う方向へ移動させることができ、請求項９に記載の発明の効果を確実なものとすることができる。
【００３４】
請求項１１に記載の発明では、請求項２〜１０のいずれかに記載の発明において、前記回転拘束手段は、前記ピストンの外周面に形成された溝部と、前記機関本体に設けられ、かつ前記溝部に係合する突部とを備えるものであるとする。
【００３５】
上記の構成によれば、機関本体に設けられた突部とピストンの溝部との係合により、ピストンの往復直線運動が許容されつつ、ピストンの回転が拘束される。このように、突部及び溝部を設けるという簡単な構成でありながら、ピストンの中心軸周りの回転を拘束することができる。
【００３６】
請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載の発明において、前記溝部は、前記中心軸に沿って延びる平行部を有するものであるとする。
上記の構成によれば、溝部の平行部が中心軸に沿って延びていることから、突部がこの平行部に係合しているときには、ピストンの軸線周りの回転が阻止される。ピストンは往復直線運動するのみである。
【００３７】
請求項１３に記載の発明では、請求項１１又は１２に記載の発明において、前記溝部は、前記中心軸に交差する方向に延びる交差部を有するものであるとする。
【００３８】
上記の構成によれば、交差部の傾斜方向が、はす歯の歯すじの傾斜方向と同一の場合には、ピストンが、交差部の突部との係合位置を変えながら往復直線運動する過程で出力軸と同一方向へ回転する。その結果、出力軸は、はす歯によって変換される回転以上に回転することになる（増速される）。これに対し、交差部の傾斜方向がはす歯の歯すじの傾斜方向と逆の場合には、ピストンが、交差部の突部との係合位置を変えながら往復直線運動する過程で出力軸と逆方向へ回転する。その結果、出力軸は、はす歯によって変換される回転よりも少ない量回転するにとどまる（減速される）。このように、溝部の少なくとも一部を中心軸に交差させることで、出力軸の回転について増速又は減速の効果を得ることができる。
【００３９】
請求項１４に記載の発明では、請求項１１に記載の発明において、前記溝部は、互いに交差した状態で連続し、かつ少なくとも前記ピストンの往復行程長をそれぞれ有する第１溝部及び第２溝部を備え、さらに、前記中心軸に沿う方向における前記突部の位置を変更するための第２位置変更手段が設けられているとする。
【００４０】
上記の構成によれば、中心軸に沿う方向における突部の位置が第２位置変更手段によって変更される。そして、突部が第１溝部に係合した状態でピストンが摺動されるか、又は突部が第２溝部に係合した状態でピストンが摺動される。両溝部は互いに交差しているため、どちらの溝部が突部に係合するかで、ピストンの回転速度が異なる。詳しくは、突部に係合する溝部が中心軸に平行である場合には、ピストンは回転せずに往復動するのみである。これに対し、突部に係合する溝部が中心軸に交差している場合には、請求項１３に記載の発明と同様の効果が得られる。このようにして、状況に応じて突部の位置を変えることで、出力軸の回転について増速又は減速の程度を変化させることが可能となる。
【００４１】
請求項１５に記載の発明では、請求項２，１１〜１４のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、前記ピストンが１往復する間に燃焼サイクルを１回行う２サイクル内燃機関であり、前記機関本体には、共通の出力軸を挟んで２つのシリンダ及び２つのピストンが対向配置されるとともに、両ピストンが連結部材により結合され、さらに前記シリンダ毎に前記回転体、前記運動方向変換手段及び前記ワンウェイクラッチが設けられ、前記両ピストンのはす歯は、それらの歯すじが前記出力軸に対し線対称となるように形成されているとする。
【００４２】
上記の構成によれば、一方のシリンダで混合気の燃焼が行われると、そのシリンダ内のピストンが下降する。ここで、対向する一対のピストンが連結部材によって結合されていることから、他方のピストンも上記と同方向へ移動する。すなわち、他方のピストンは上昇する。また、ピストンのはす歯の歯すじが共通の出力軸に対し線対称の関係にある。このため、両ピストンの移動が運動方向変換手段によって同一方向の回転運動に変換され、回転体に伝達される。そして、回転体の出力軸に対する回転速度が正側にあろうとすると、一方のシリンダ側のワンウェイクラッチが係合状態となり、回転体の回転が出力軸に伝達される。このとき、他方のシリンダ側のワンウェイクラッチは非係合状態となり、回転体の回転は出力軸に伝達されない。その結果、一方のピストンは下降し、他方のピストンは上昇するが、出力軸は所定の方向へ回転されることとなる。
【００４３】
前記一方のピストンが下降を終える（他方のピストンが上昇を終える）と、他方のシリンダで混合気が燃焼される。この燃焼により、今度は他方のピストンが下降し、一方のピストンが上昇する。この際、回転体の出力軸に対する回転速度が正側にあろうとすると、他方のシリンダ側のワンウェイクラッチが係合状態となり、回転体の回転が出力軸に伝達される。このとき、一方のシリンダ側のワンウェイクラッチは非係合状態となり、回転体の回転は出力軸に伝達されない。その結果、一方のピストンは上昇し、他方のピストンは下降するが、出力軸は所定の方向へ回転し続ける。
【００４４】
このように、各シリンダでの燃焼によるエネルギーを上昇手段として利用することで、下降したピストンを上昇させて、往復直線運動を実現している。このため、出力軸の滑らかな回転やピストンの滑らかな往復動が損なわれる不具合を解消することができる。また、ピストン上昇のために、請求項３に記載の発明におけるような第２回転体、第２運動方向変換手段等が不要となる。両ピストンを結合する連結部材を追加するだけでよく、上昇手段の構成の簡略化を図ることができる。
【００４５】
請求項１６に記載の発明では、請求項１５に記載の発明において、さらに、前記両ピストンの往復行程長及び往復行程位置の一方を変更する往復行程可変手段を備えるものであるとする。
【００４６】
上記の構成によれば、両ピストンの往復行程長及び往復行程位置の一方が往復行程可変手段によって変更される。往復行程位置が変更されると、いずれのシリンダについても上死点及び下死点が変化し圧縮比のみが変化する。これに対し、往復行程長が変更されると、いずれのシリンダについても圧縮比及び排気量が変化する。
【００４７】
請求項１７に記載の発明では、請求項１６に記載の発明において、前記往復行程可変手段は、前記中心軸に沿う方向に互いに離間した状態で前記機関本体に設けられ、少なくとも一方のピストンとの当接により、両ピストンの往復動を規制する一対のストッパと、少なくとも一方のストッパの前記中心軸に沿う方向における位置を変更するための第３位置変更手段とを備えるものであるとする。
【００４８】
上記の構成によれば、少なくとも一方のピストンが上昇している途中で一方のストッパに当ると、それ以上のピストンの上昇が規制される。同様に、少なくとも一方のピストンが下降している途中で他方のストッパに当ると、それ以上のピストンの下降が規制される。このようにして一対のストッパによってピストンの上死点及び下死点が決まる。しかも、一方のピストンが膨張行程で下死点まで下降すると、反対側のシリンダで燃焼が行われて、前記一方のピストンが上昇させられる。一方のピストンが上死点まで上昇すると燃焼が行われ、そのピストンが下降させられる。このため、ピストンが１往復する間に上死点が２度発生する不具合を解消することができる。
【００４９】
そして、第３位置変更手段によって少なくとも一方のストッパが中心軸に沿う方向へ移動されて、両ストッパの間隔が変わると、往復行程長が変化する。また、第３位置変更手段によって、両ストッパが所定距離を隔てた状態を保ちながら中心軸に沿う方向へ移動させられると、往復行程位置が変化する。このように、ストッパの移動により往復行程長及び往復行程位置を変えることができるため、請求項１６に記載の発明の効果を確実なものとすることができる。
【００５０】
なお、ストッパとの当接によってピストンの上昇又は下降が止められ、これに伴い回転体の回転が止められても、ワンウェイクラッチが非係合状態となる。このため、出力軸はフリー状態となって自身の慣性により回転を続ける。
【００５１】
請求項１８に記載の発明では、請求項１７に記載の発明において、さらに、前記ピストンの下降に伴う前記ストッパとの当接により弾性変形してその当接に伴うエネルギーを蓄える蓄力手段を備えるものであるとする。
【００５２】
上記の構成によれば、一方のピストンが燃焼のエネルギーによって下降し、ストッパに当接すると、ストッパがない場合に比べてピストンの往復行程長が短くなり、その分、燃焼に伴うエネルギーが無駄になる。この点、請求項１８に記載の発明では、蓄力手段が弾性変形することによって、当接に伴うエネルギーが蓄えられる。そして、ピストンの下降が止まって上昇に転ずると、蓄力手段が弾性復元することによって、蓄えられたエネルギーが上昇のために用いられる（回収される）。このようにして、ストッパとの当接でピストンを止めることによるエネルギーロスを少なくすることができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した第１実施形態について図１に従って説明する。
内燃機関の機関本体１１は上下両端を開放したシリンダ（気筒）１２を有しており、このシリンダ１２内にピストン１３が往復動可能に収容されている。シリンダ１２においてピストン１３の上側には、燃料及び空気の混合気を燃焼するための燃焼室１４が設けられている。ピストン１３は、燃焼室１４での燃焼に伴い発生する圧力（燃焼圧力）を受けて下降する。シリンダ１２の下方には、ピストン１３の中心軸Ｌ１を中心として回転し得る出力軸１５が配置されている。そして、内燃機関には、ピストン１３の往復直線運動を出力軸１５の回転運動に変換する運動方向変換構造１６が設けられている。
【００５４】
運動方向変換構造１６は、回転拘束手段、回転体、運動方向変換手段、ワンウェイクラッチ及び上昇手段を備えている。
回転拘束手段は、ピストン１３の外周面に形成された溝部１７と、機関本体１１に固定された突部とを備えている。溝部１７は、中心軸Ｌ１に沿って延びる平行部１７ａのみからなり、その平行部１７ａの長さは、少なくともピストン１３の往復行程長（ストローク長）よりも長くなるよう設定されている。突部は、圧入等の方法によって機関本体１１に固定された回り止めピン１８によって構成されている。回り止めピン１８の一部はシリンダ１２内へ突出し、溝部１７内に入り込んで係合している。このように構成された回転拘束手段により、ピストン１３のシリンダ１２に対する摺動が確保されつつ、中心軸Ｌ１を中心としたピストン１３の回転が阻止されている。
【００５５】
回転体は、上下両端が開放された略円筒状の中間リング１９によって構成されている。中間リング１９はピストン１３よりも小径をなし、その一部（上半部）がピストン１３内に入り込んでいる。従って、ピストン１３及び中間リング１９はそれらの径方向に重ねられていることになる。
【００５６】
運動方向変換手段は、ピストン１３及び中間リング１９間に設けられ、内燃機関での燃焼圧力によるピストン１３の下降を中心軸Ｌ１周りの回転運動に変換して中間リング１９に伝達するものである。運動方向変換手段は、ピストン１３及び中間リング１９の重なり部分にそれぞれ形成され、かつ互いに噛合わされたはす歯１３ａ，１９ａによって構成されている。ここでの重なり部分とは、ピストン１３の内周面及び中間リング１９の外周面である。ここで、前述したようにピストン１３の回転が拘束されていることから、ピストン１３が摺動すると、その直線往復運動がはす歯１３ａ，１９ａにより回転運動に変換されて中間リング１９に伝達される。その結果、中間リング１９が所定方向へ回転駆動される。
【００５７】
ワンウェイクラッチは、中間リング１９及び出力軸１５間に介在された第１ワンウェイクラッチ２１によって構成されている。ワンウェイクラッチは、周知のように一定方向にのみ動力を伝達するクラッチである。そして、この第１ワンウェイクラッチ２１により、中間リング１９が出力軸１５に対し、中心軸Ｌ１に沿う方向への移動不能に係止されている。第１ワンウェイクラッチ２１としては、例えばスプラグ式、ローラ式、さらにエンゲージ式等と呼ばれる一般的なものを用いることができる。いずれのタイプでも、第１ワンウェイクラッチ２１は、インナレース、アウタレース及び係合部材（いずれも図示略）を備えている。そして、インナレースが中間リング１９に固定され、アウタレースが出力軸１５に固定されている。
【００５８】
係合部材は、アウタレース及びインナレース間に配置されている。係合部材は、中間リング１９の出力軸１５に対する回転速度が正側にあろうとする場合にのみインナレース及びアウタレースに噛合って係合（ロック）状態となり、中間リング１９の回転を出力軸１５に伝達する。また、係合部材は、前述とは異なる場合、インナレース及びアウタレースに噛合わなくなって非係合（フリー）状態となり、中間リング１９の回転を出力軸１５に伝達しない。
【００５９】
上昇手段は、下降したピストン１３を上昇（リターン）させるためのものである。この上昇手段としては種々の態様が考えられるが、ここでは、ピストン１３の下降時には燃焼によるエネルギーを蓄え、下降終了後にそのエネルギーによりピストン１３を上昇させるものが採用されている。詳しくは、上昇手段は第２回転体及び第２運動方向変換手段を備えている。第２回転体は中間リング１９よりも小径のシャフト２２によって構成されている。シャフト２２は中間リング１９を貫通しており、その下端部は、出力軸１５よりも下方において、軸受２３により機関本体１１に回転自在に支持されている。また、この軸受２３は、シャフト２２を機関本体１１に対し、中心軸Ｌ１に沿う方向への移動不能に係止する役目も果たしている。また、シャフト２２の上端部は中間リング１９から上方へ突出している。
【００６０】
第２運動方向変換手段は、ピストン１３の下降時にはその往復直線運動を回転運動に変換してシャフト２２に伝達し、ピストン１３の上昇時にはシャフト２２の回転運動を往復直線運動に変換して同ピストン１３に伝達するためのものである。第２運動方向変換手段は、ピストン１３の上部及び中間リング１９から突出するシャフト２２の上部の一方に設けられたカム部と、他方に設けられた従動部とを備えている。カム部は、シャフト２２の外周面の全周において、中心軸Ｌ１に沿う方向へ波打つように形成されたカム溝２４によって構成されている。従動部はピストン１３に固定された従動ピン２５によって構成されている。従動ピン２５の一端部はピストン１３の内部空間へ突出し、カム溝２４に係合している。
【００６１】
ところで、内燃機関が、混合気が燃焼室１４内に吸入されて燃焼ガスが排出されるまでの期間、すなわち１燃焼サイクルの間にピストン１３が２往復して４つの行程を行うタイプの機関、いわゆる４サイクル内燃機関である場合、運動方向変換構造１６は次のように作動する。４つの行程は、周知のように、吸入行程、圧縮行程、爆発行程（膨張行程）及び排気行程である。吸入行程では、ピストン１３の下降により燃焼室１４内に負圧が発生し、この負圧により燃焼室１４内に混合気が吸入される。圧縮行程では、ピストン１３が上昇して混合気が圧縮される。爆発行程（膨張行程）では、圧縮された混合気の爆発・燃焼に伴い発生する圧力によりピストン１３が押下げられる。排気行程では、押下げられたピストン１３が再び上昇して燃焼ガスが燃焼室１４外へ排出される。上記の４行程は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関についてのものである。燃焼室１４に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関についても、燃料の噴射タイミング、及び混合気の形成タイミング等が若干異なるものの、基本的に前記ポート噴射式内燃機関と同様の４行程が行われる。
【００６２】
内燃機関において混合気が爆発・燃焼されると、その燃焼に伴い発生したエネルギーが２つの経路を通じ、次のようにして運動方向変換構造１６の出力軸１５及びシャフト２２に伝達される。１つの経路は、エネルギーを出力軸１５に伝達する経路であり、ピストン１３、はす歯１３ａ，１９ａ、中間リング１９及び第１ワンウェイクラッチ２１からなる。もう１つの経路は、エネルギーをシャフト２２に伝達する経路であり、ピストン１３、従動ピン２５及びカム溝２４からなる。これらの両伝達により、出力軸１５及びシャフト２２がそれぞれ回転駆動される。
【００６３】
詳しくは、膨張行程において燃焼圧力による押下げ力がピストン１３に作用すると、ピストン１３がシリンダ１２内を下降する。このとき、ピストン１３の中心軸Ｌ１周りの回転は、回り止めピン１８と溝部１７との係合によって拘束される。溝部１７が中心軸Ｌ１に沿う方向に延びる平行部１７ａのみからなることから、ピストン１３は単に下降するのみで回転しない。
【００６４】
また、ピストン１３のはす歯１３ａと中間リング１９のはす歯１９ａとが噛合わされていることから、前記のようにピストン１３が下降すると、その運動（直線運動）が両はす歯１３ａ，１９ａによって中心軸Ｌ１周りの回転運動に変換されて中間リング１９に伝達される。この伝達により中間リング１９が中心軸Ｌ１を中心として回転する。前記のようにピストン１３が回転しないことから、そのピストン１３の摺動量に対する出力軸１５の回転角度は、はす歯１３ａ，１９ａにおける歯すじの角度によって決まる。
【００６５】
中間リング１９の回転の出力軸１５への伝達は、第１ワンウェイクラッチ２１によって断続される。すなわち、中間リング１９の出力軸１５に対する回転速度が負側にあろうとするときには、第１ワンウェイクラッチ２１が非係合状態となり、中間リング１９の回転が出力軸１５に伝達されない。これに対し、中間リング１９の出力軸１５に対する回転速度が正側にあろうとすると第１ワンウェイクラッチ２１が係合状態となり、中間リング１９の回転が出力軸１５に伝達される。従って、膨張行程において、燃焼圧力によりピストン１３が下降し、中間リング１９が勢いよく回転する場合には、第１ワンウェイクラッチ２１が係合状態となって出力軸１５が回転駆動される。このようにして混合気の燃焼に伴い発生したエネルギーが、ピストン１３、はす歯１３ａ，１９ａ、中間リング１９及び第１ワンウェイクラッチ２１を通じて出力軸１５に伝達されて、同出力軸１５が回転駆動される。出力軸１５に伝達されるエネルギーは、燃焼に伴うエネルギーから、はす歯１３ａ，１９ａでのフリクションロス、ピストン１３上昇のためにシャフト２２に蓄えられるエネルギー等を差し引いた分といえる。そして、この伝達されたエネルギーの一部は出力軸１５に蓄えられる。
【００６６】
また、ピストン１３の下降時には、その下降（直線運動）がカム溝２４及び従動ピン２５によって回転運動に変換されてシャフト２２に伝達される。すなわち、ピストン１３の下降に伴い、カム溝２４の従動ピン２５との係合位置が変わることによって、シャフト２２が勢いよく回転駆動される。このようにして混合気の燃焼に伴い発生したエネルギーが、ピストン１３、従動ピン２５及びカム溝２４からなる経路を通じてシャフト２２に伝達されて、同シャフト２２が回転駆動される。そして、この伝達されたエネルギーの一部がシャフト２２に蓄えられる。ピストン１３の下降が終わった後には、前記のようにして蓄えられたエネルギーが、シャフト２２の回転維持に消費される。このため、ピストン１３の下降が止まった後もシャフト２２は回転し続ける。この回転に伴い、カム溝２４の従動ピン２５との係合位置が変わり、ピストン１３を押上げる力が発生する。すなわち、シャフト２２の回転運動がカム溝２４及び従動ピン２５によって往復直線運動に変換されてピストン１３に伝達される。この伝達によりピストン１３が押上げられる。このようにしてピストン１３が下降の後に上昇し、下降及び上昇からなる往復直線運動が行われる。
【００６７】
なお、ピストン１３の上昇時には、中間リング１９がはす歯１３ａ，１９ａによって前記下降時と反対方向に回転されるため、中間リング１９の出力軸１５に対する回転速度が負側にあろうとする。第１ワンウェイクラッチ２１が非係合（フリー）状態となるため、中間リング１９によって出力軸１５の回転が妨げられることはない。
【００６８】
上記第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）溝部１７及び回り止めピン１８の係合によってピストン１３の回転を拘束している。また、ピストン１３の中心軸Ｌ１に沿う方向には移動せず、その中心軸Ｌ１を中心として回転する中間リング１９を設けている。そして、ピストン１３及び中間リング１９をはす歯１３ａ，１９ａによって連結している。
【００６９】
このため、燃焼圧力によるピストン１３の下降時（膨張行程時）には、そのピストン１３の位置にかかわらず、ピストン１３の直線運動を中心軸Ｌ１回りの回転運動に変換して中間リング１９に伝達することができる。従って、ピストン１３が上死点付近へ移動して混合気が燃焼された直後から、大きな燃焼圧力を出力軸１５の回転力（トルク）として有効に取出すことができる。
【００７０】
（２）ピストン１３の下降（直線運動）を回転運動に変換して出力軸１５に伝達して回転させるための出力用経路と、下降したピストン１３を上昇（リターン）させるためのリターン用経路とを別々に設け、両経路を第１ワンウェイクラッチ２１によって遮断するようにしている。このため、前述した特許文献２とは異なり、クランクシャフト及びピストンを連結したり切り離したりするためのばね機構が不要となり、ばねが用いられることによる不具合、すなわち共振を回避するために有効に作動する機関回転速度が限定される不具合を解消することができる。
【００７１】
（３）ピストン１３の内側に中間リング１９を配置している。そして、ピストン１３の内周面にはす歯１３ａを形成し、中間リング１９の外周面にはす歯１９ａを形成し、両はす歯１３ａ，１９ａを相互に噛合わせている。このように、はす歯１３ａ，１９ａを介してピストン１３及び中間リング１９を連結するという簡単な構成で、ピストン１３の下降を中心軸Ｌ１周りの回転運動に変換して中間リング１９に伝達することができる。
【００７２】
（４）シャフト２２のカム溝２４にピストン１３の従動ピン２５を係合させている。このような簡単な構成で、ピストン１３の下降時にはその往復直線運動を回転運動に変換してシャフト２２に伝達し、ピストン１３の上昇時にはシャフト２２の回転を往復直線運動に変換してピストン１３に伝達することができる。
【００７３】
そして、ピストン１３の下降時には、その下降に伴いシャフト２２を回転駆動し、燃焼に伴うエネルギーの一部を蓄えさせることができる。その結果、ピストン１３の下降が止まった後も、蓄えたエネルギーによってシャフト２２を慣性で回転させ続け、下降したピストン１３を確実に上昇させることができる。
【００７４】
（５）カム溝２４に従動ピン２５が係合されていること、ピストン１３の回転が拘束されていること、シャフト２２が中心軸Ｌ１に沿う方向に移動不能であること等から、カム溝２４の従動ピン２５との係合位置、すなわちシャフト２２の回転位相と従動ピン２５の位置（高さ）とは１対１で対応する。このことは、カム溝２４の形状によって従動ピン２５、ひいてはピストン１３の往復行程長、往復行程位置が決定されることを意味する。従動ピン２５がカム溝２４の最も高い箇所に係合するとき、ピストン１３は上死点に位置する。これとは逆に、従動ピン２５がカム溝２４の最も低い箇所に係合するとき、ピストン１３は下死点に位置する。従って、カム溝２４の形状（特性）を種々変更することで、ピストン１３の往復行程長及び往復行程位置を変えることが可能である。その結果、出力軸の回転中心をシリンダの中心線から大きく離れた箇所に設けた（大きく偏心させた）特許文献１とは異なり、カム溝２４の形状（特性）を工夫することにより、出力軸１５の滑らかな回転やピストン１３の滑らかな往復動が損なわれる不具合を解消することができる。また、ピストン１３が１往復する間に上死点が２度発生する不具合も解消することができる。
【００７５】
（６）ピストン１３の内部空間を利用し、ここに小径のシャフト２２の少なくとも一部を配置している。このため、シャフト２２をピストン１３の外部に配置する場合に比べ、運動方向変換構造１６を径方向に小さくすることができ、同運動方向変換構造１６のコンパクト化を図るうえで有効である。
【００７６】
（７）ピストン１３の上昇時（例えば圧縮行程時）には、中間リング１９がはす歯１３ａ，１９ａによって前記下降時と反対方向に回転するため、仮に中間リング１９と出力軸１５とが直結されていると、出力軸１５の回転が妨げられるおそれがある。
【００７７】
この点、第１実施形態では、中間リング１９の出力軸１５に対する回転速度が正側にあろうとする場合にのみ係合（ロック）状態になる第１ワンウェイクラッチ２１が、中間リング１９及び出力軸１５間に介在されている。そのため、前記のように下降時において上昇時とは逆方向に中間リング１９が回転すると、中間リング１９の出力軸１５に対する回転速度が負側にあろうとして第１ワンウェイクラッチ２１が非係合（フリー）状態となり、中間リング１９によって上記出力軸１５の回転が妨げられることがない。
【００７８】
（８）ピストン１３の外周面に溝部１７を形成し、機関本体１１に固定した回り止めピン１８をこの溝部１７に係合させている。このような簡単な構成でありながら、ピストン１３の往復直線運動を許容しつつ、ピストン１３の中心軸Ｌ１周りの回転を確実に拘束することができる。
【００７９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図２に従って説明する。第２実施形態では、出力軸１５及びシャフト２２間に第２ワンウェイクラッチ２６が追加されている。この第２ワンウェイクラッチ２６としては、シャフト２２の出力軸１５に対する回転速度が負側にあろうとするときに係合（ロック）状態となるものが用いられている。
【００８０】
また、膨張行程において、シャフト２２の出力軸１５に対する回転速度が正側になるように、はす歯１３ａ，１９ａにおける歯すじの傾斜角度や、カム溝２４の形状（特性）が設定されている。
【００８１】
前述した以外の構成は第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と同様の部材等については同一の符号を付して説明を省略する。
上記構成の第２実施形態によると、シャフト２２では、ピストン１３が下死点まで移動した後も、膨張行程で蓄えたエネルギーがピストン１３の上昇のために消費される。このため、シャフト２２は回転を続けるが、その回転速度は次第に低下する。そして、この低下によりシャフト２２の出力軸１５に対する回転速度が負側にあろうとすると、第２ワンウェイクラッチ２６が係合状態となり、出力軸１５の回転が第２ワンウェイクラッチ２６を通じてシャフト２２に伝達される。この伝達により、シャフト２２が出力軸１５からエネルギーの供給を受ける。このため、ピストン１３が下死点まで下降した後もシャフト２２が回転を続けてカム溝２４の従動ピン２５との係合位置が変わり、ピストン１３が確実に押上げられる。
【００８２】
なお、膨張行程では、シャフト２２の出力軸１５に対する回転速度が正側にあろうとするため、第２ワンウェイクラッチ２６は非係合（フリー）状態となる。このため、シャフト２２の回転は出力軸１５に伝達されない。
【００８３】
上記第２実施形態によれば、前述した（１）〜（８）に加え、次の効果が得られる。
（９）出力軸１５及びシャフト２２を、後者の前者に対する回転速度が負側にあろうとする場合にのみ係合する第２ワンウェイクラッチ２６によって連結している。このため、圧縮行程においてシャフト２２の回転速度が低下しても出力軸１５からエネルギーを供給して、シャフト２２を回転させ続けることができる。シャフト２２に、ピストン上昇のためのエネルギーを蓄えなくてもすむようになる。そのため、シャフト２２としては、必要最小限の強度を確保できる大きさを有するものであればよく、慣性質量を小さくすることが可能となる。
【００８４】
慣性質量が小さくなると、出力軸１５からシャフト２２にエネルギーを供給しないもの（第１実施形態）に比較して、シャフト２２が膨張行程で蓄えるエネルギーが少なくなる。ピストン１３の上昇に必要なエネルギーは同じであるため、前記のようにシャフト２２で蓄えられるエネルギーが少なくなる分、最終的に出力軸１５から多くのエネルギーを抽出すること、すなわちエネルギー効率の向上を図ることができる。
【００８５】
（１０）出力軸１５及びシャフト２２を第２ワンウェイクラッチ２６によって連結している。このため、膨張行程時等において、シャフト２２の出力軸１５に対する回転速度が正側にあろうとしても、シャフト２２の回転が中間リング１９による出力軸１５の回転を妨げる心配がない。
【００８６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図３に従って説明する。第３実施形態では、シャフト２２が所定回転位相となったときのピストン１３の位置を変更するための手段（位置変更手段）がさらに設けられている。この位置変更手段による位置変更の態様の１つとして、第１移動手段によって、シャフト２２自体を中心軸Ｌ１に沿う方向へ移動させることが挙げられる。第１移動手段としては、例えばモータ、油圧シリンダ等のアクチュエータ（図示略）を備え、このアクチュエータの作動により、シャフト２２を中心軸Ｌ１に沿う方向へ移動させるスライド機構３１を用いることができる。
【００８７】
前述した以外の構成は第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と同様の部材等については同一の符号を付して説明を省略する。
上記構成の第３実施形態によると、スライド機構３１によってシャフト２２が中心軸Ｌ１に沿う方向へ移動させられると、シャフト２２が所定の回転位相となったときのピストン１３とシャフト２２の位置関係が変化する。これに伴い、カム溝２４及び従動ピン２５によって変換される往復直線運動の往復行程位置が変化する。
【００８８】
上記第２実施形態によれば、前述した（１）〜（８）に加え、次の効果が得られる。
（１１）シャフト２２にスライド機構３１を駆動連結している。このため、シャフト２２が所定回転位相となったときの中心軸Ｌ１に沿う方向におけるピストン１３の位置を調整して上死点位置を変化させ、圧縮比を変化させることができる。圧縮比は、周知のように、内燃機関の圧縮行程で混合気がどれだけ圧縮されるかを示す指標であり、燃焼室１４の圧縮前の最大容積と、圧縮後の最小容積との比によって表される。
【００８９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を図４に従って説明する。第４実施形態では、シャフト２２が第１〜第３実施形態よりも小径状をなしている。また、第１〜第３実施形態とは異なり、第２運動方向変換手段を構成するカム部がピストン１３の内周面に形成され、従動部がシャフト２２に設けられている。さらに、位置変更手段が、シャフト２２の位置を変えずに従動部のみを中心軸Ｌ１に沿う方向へ移動させるための第２移動手段を備えている。
【００９０】
詳しくは、カム部はピストン１３上部の内周面全周において、中心軸Ｌ１に沿う方向へ波打つように形成されたカム溝３６によって構成されている。シャフト２２の上部には、中心軸Ｌ１に直交した状態で軸３８が挿通されている。軸３８の両端部はシャフト２２から突出している。軸３８は回転中心Ｌ２を中心として回動自在である。従動部は、軸３８の一方の端部において回転中心Ｌ２から偏心した箇所に設けられた従動ピン３７によって構成されている。従動ピン３７はカム溝３６に係合されており、ピストン１３の下降時には、その往復直線運動を回転運動に変換しシャフト２２に伝達する。また、カム溝３６及び従動ピン３７は、ピストン１３の上昇時には、シャフト２２の回転運動を往復直線運動に変換してピストン１３に伝達する。
【００９１】
第２移動手段は、軸３８を回転させることにより従動ピン３７を中心軸Ｌ１に沿う方向へ移動させるためのものであり、突片３９、リンク４０、及び油圧シリンダ等のアクチュエータ（図示略）を備えている。突片３９は、回転中心Ｌ２から偏心した箇所である軸３８の外周面に設けられている。リンク４０はシャフト２２に平行に配置されており、その一端部において突片３９に係止されている。アクチュエータはリンク４０の他端部に駆動連結されており、リンク４０を中心軸Ｌ１に沿う方向へ往復駆動する。
【００９２】
前述した以外の構成は第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と同様の部材等については同一の符号を付して説明を省略する。
上記構成の第４実施形態によると、アクチュエータによってリンク４０が上昇又は下降されると、その動きが突片３９を介して軸３８に伝達され、同軸３８が回転中心Ｌ２を中心として回動する。この回動に伴い従動ピン３７が回転中心Ｌ２の回りを公転する。この公転により従動ピン３７の位置、特に高さが変化する。シャフト２２が所定回転位相となったときに、カム溝３６において従動ピン３７が係合する箇所の高さが変化する。このようにして、シャフト２２が所定回転位相となったときのピストン１３とシャフト２２の中心軸Ｌ１に沿う方向における位置関係が変化する。
【００９３】
上記第４実施形態によれば、前述した（１）〜（８）に加え、次の効果が得られる。
（１２）ピストン１３及びシャフト２２がカム溝３６及び従動ピン３７を介して連結されていて、両者１３，２２の位置関係が決まっている。このことに着目し、第４実施形態では、回転中心Ｌ２から偏心した箇所に従動ピン３７を有する軸３８をシャフト２２に回動自在に設け、突片３９、リンク４０、アクチュエータ等によって軸３８を回動させることで、従動ピン３７を中心軸Ｌ１に沿う方向へ移動させるようにしている。このため、カム溝３６及び従動ピン３７によって変換されるピストン１３の往復直線運動の往復行程位置を変更して、ピストン１３の上死点位置を変え、圧縮比を変化させることができる。
【００９４】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を図５に従って説明する。第５実施形態では、ピストン１３の回転を拘束するための溝部１７が、２つの溝部（第１溝部４１及び第２溝部４２）によって構成されている。これらの第１溝部４１及び第２溝部４２は互いに交差した状態で連続し、かつ少なくともピストン１３の往復行程長をそれぞれ有している。ここでは、第２溝部４２は、中心軸Ｌ１に沿って延びる平行部によって構成されている。第１溝部４１は、中心軸Ｌ１に所定の角度で交差する交差部によって構成されている。
【００９５】
さらに、中心軸Ｌ１に沿う方向における回り止めピン１８の位置を変更するための第２位置変更手段が設けられている。第２位置変更手段としては、例えばモータ、油圧シリンダ等のアクチュエータ（図示略）を備え、このアクチュエータの作動により、回り止めピン１８を中心軸Ｌ１に沿う方向へ移動させるスライド機構４３を用いることができる。
【００９６】
前述した以外の構成は第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と同様の部材等については同一の符号を付して説明を省略する。
上記構成の第５実施形態によると、中心軸Ｌ１に沿う方向における回り止めピン１８の位置がスライド機構４３によって変更される。そして、回り止めピン１８が第２溝部４２に係合した状態でピストン１３が摺動されるか、又は回り止めピン１８が第１溝部４１に係合した状態でピストン１３が摺動される。第１溝部４１及び第２溝部４２は互いに交差しているため、どちらの溝部が回り止めピン１８に係合するかで、ピストン１３の回転速度が異なる。詳しくは、回り止めピン１８に係合する溝部が中心軸Ｌ１に平行である場合、すなわち第２溝部４２である場合には、ピストン１３は回転せずに往復動するのみである。
【００９７】
これに対し、回り止めピン１８に係合する溝部が中心軸Ｌ１に交差し（第１溝部４１が該当）、かつその傾斜の方向がはす歯１３ａ，１９ａの歯すじの傾斜方向と同一の場合には、ピストン１３が、第１溝部４１の回り止めピン１８との係合位置を変えながら往復直線運動する過程で出力軸１５と同一方向へ回転する。その結果、出力軸１５は、はす歯１３ａ，１９ａによって変換される回転以上に回転することになる。このようにして出力軸１５の回転が増速される。この増速の程度は、第１溝部４１の傾斜角度に応じて異なる。
【００９８】
また、回り止めピン１８に係合する溝部が中心軸Ｌ１に交差し、かつその傾斜の方向がはす歯１３ａ，１９ａの歯すじの傾斜方向と逆の場合には、ピストン１３が、第１溝部４１の回り止めピン１８との係合位置を変えながら往復直線運動する過程で出力軸１５と逆方向へ回転する。その結果、出力軸１５は、はす歯１３ａ，１９ａによって変換される回転よりも少ない量回転するにとどまる。このようにして出力軸１５の回転が減速される。この減速の程度は、第１溝部４１の傾斜角度に応じて異なる。
【００９９】
上記第５実施形態によれば、前述した（１）〜（８）に加え、次の効果が得られる。
（１３）互いに交差した状態で連続する第１溝部４１及び第２溝部４２によって溝部１７を構成し、これらの溝部４１，４２に係合する従動ピン３７の位置をスライド機構４３によって変更するようにしている。このため、状況に応じて回り止めピン１８の位置を変えることで、出力軸１５の回転について増速又は減速の効果を得ることができる。このようにして運動方向変換構造１６に変速機能を付加することができる。
【０１００】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態を図６に従って説明する。第６実施形態では、運動方向変換構造１６が、ピストン１３が１往復する間に燃焼サイクルを１回行うようにした２サイクル内燃機関に適用されている。燃焼サイクルは、ピストン１３が上昇して混合気を圧縮する圧縮行程と、ピストン１３が下降して有効な仕事を取出す爆発（膨張）行程とからなる。吸入と排気のための独立した行程がなく、混合気の吸入及び燃焼ガスの排気は圧縮行程及び膨張行程の一部で行われる。
【０１０１】
この内燃機関の機関本体１１には、共通の出力軸１５を挟んで２つのシリンダ１２，１２及び２つのピストン１３，１３が対向配置されている。そして、両ピストン１３，１３は、その一方が上死点に位置するとき他方が下死点に位置するよう連結部材４６によって剛結合されている。また、シリンダ１２毎に中間リング１９、はす歯１３ａ，１９ａ及び第１ワンウェイクラッチ２１が設けられている。さらに、両ピストン１３のはす歯１３ａ及び両中間リング１９のはす歯１９ａは、それらの歯すじが出力軸１５に対して線対称となるように形成されている。なお、シャフト２２、カム溝２４，３６、従動ピン２５，３７は設けられていない。
【０１０２】
前述した以外の構成は第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と同様の部材等については同一の符号を付して説明を省略する。
上記構成の第６実施形態によると、例えば図６中、上側のシリンダ１２で混合気の燃焼が行われると、そのシリンダ１２内のピストン１３は下降する。ここで、対向する一対のピストン１３，１３が連結部材４６によって剛結合されていることから、下側のピストン１３も上記と同方向へ移動する。すなわち、下側のピストン１３は上昇する。この際、はす歯１３ａ，１３ａ（１９ａ，１９ａ）の歯すじが共通の出力軸１５に対し線対称の関係にある。このため、両ピストン１３，１３の移動がはす歯１３ａ，１９ａによって同一方向の回転運動に変換され、対応する中間リング１９に伝達される。上側の中間リング１９の出力軸１５に対する回転速度が正側にあろうとすると、上側の第１ワンウェイクラッチ２１が係合状態となり、中間リング１９の回転が出力軸１５に伝達される。このとき、下側の第１ワンウェイクラッチ２１は非係合状態となり、中間リング１９の回転は出力軸１５に伝達されない。これは、下側の中間リング１９の出力軸１５に対する回転速度が負側にあろうとするためである。その結果、上側のピストン１３は下降し、下側のピストン１３は上昇するが、出力軸１５は所定の方向へ回転されることとなる。
【０１０３】
上側のピストン１３が下降を終える（下側のピストン１３が上昇を終える）と、下側のシリンダ１２で混合気が燃焼される。この燃焼により、今度は下側のピストン１３が下降し、上側のピストン１３が上昇する。この際、下側の中間リング１９の出力軸１５に対する回転速度が正側にあろうとすると、下側の第１ワンウェイクラッチ２１が係合状態となり、中間リング１９の回転が出力軸１５に伝達される。このとき、上側の第１ワンウェイクラッチ２１は非係合状態となり、中間リング１９の回転は出力軸１５に伝達されない。その結果、上側のピストン１３は上昇し、下側のピストン１３は下降するが、出力軸１５は所定の方向へ回転し続ける。
【０１０４】
上記第６実施形態によれば、前述した（１）〜（３），（７），（８）に加え、次の効果が得られる。
（１４）２サイクル内燃機関では圧縮行程と膨張行程とが交互に行われることに着目し、共通の出力軸１５を挟んで２つのシリンダ１２及び２つのピストン１３を対向配置するとともに、両ピストン１３を連結部材４６によって結合している。両ピストン１３のはす歯１３ａを、それらの歯すじが出力軸１５に対し線対称となるように形成している。そして、各シリンダ１２における膨張行程での燃焼エネルギーを、反対側のピストン１３を上昇させるための手段（上昇手段）として利用することで、下降したピストンを上昇させるようにしている。このため、第１〜第５実施形態において上昇手段として用いたシャフト２２、カム溝２４，３６、従動ピン２５，３７等が不要となる。両ピストン１３を結合する連結部材４６を追加するだけでよく、上昇手段の構成の簡略化を図ることができる。
【０１０５】
（１５）各シリンダ１２での燃焼によるエネルギーを上昇手段として利用することで、下降したピストン１３を上昇させて、往復直線運動を実現している。このため、前記シャフト２２、カム溝２４，３６、従動ピン２５，３７等によって上昇手段を構成した第１〜第５実施形態と同様に、出力軸１５の滑らかな回転やピストン１３の滑らかな往復動が損なわれる不具合を解消することができる。
【０１０６】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態を図７に従って説明する。第７実施形態では、両ピストン１３の往復行程長又は往復行程位置を変更する手段（往復行程可変手段）が設けられている。この往復行程可変手段は、一対のストッパ５１，５２及び第３位置変更手段を備える。両ストッパ５１，５２は、機関本体１１において、中心軸Ｌ１に沿う方向に互いに離間した状態で配置されている。ピストン１３の一部には、他の箇所よりも径の小さい箇所が小径部５７として形成されている。この形成に伴い、小径部５７の上下両端部とピストン１３の他の外周面との間に段差部５７ａ，５７ｂが生じている。両ストッパ５１，５２の先端部はシリンダ１２内へ突出し、小径部５７内に入り込んでいる。両ストッパ５１，５２は、その先端部が段差部５７ａ，５７ｂに当接することにより、両ピストン１３の往復動を規制する。表現を変えると、両ピストン１３は段差部５７ａがストッパ５１に当接する位置（下死点又は上死点）と、段差部５７ｂがストッパ５２に当接する位置（上死点又は下死点）との間で往復動可能である。
【０１０７】
各第３位置変更手段は、例えばスライド部材５５，５６及びアクチュエータ（図示略）を有するスライド機構５３，５４によって構成されている。各スライド部材５５，５６は、機関本体１１に対し、中心軸Ｌ１に沿う方向にそれぞれスライド可能に配置されており、ここに前記ストッパ５１，５２が固定されている。アクチュエータは、例えばモータ、油圧シリンダ等によって構成されており、前記スライド部材５５，５６に駆動連結されている。そして、アクチュエータの作動により、対応するストッパ５１，５２の中心軸Ｌ１に沿う方向における位置が変更される。
【０１０８】
前述した以外の構成は第６実施形態と同様である。このため、第６実施形態と同様の部材等については同一の符号を付して説明を省略する。
上記構成の第７実施形態によると、上側のピストン１３が上昇している途中で段差部５７ｂがストッパ５２に当ると、それ以上のピストン１３の上昇が規制される。このときのピストン１３の位置が上死点となる。下側のピストン１３については、そのときの位置が下死点となる。同様に、上側のピストン１３が下降している途中で段差部５７ａがストッパ５１に当ると、それ以上のピストン１３の下降が規制される。このときのピストン１３の位置が下死点となる。下側のピストン１３については、そのときの位置が上死点となる。このように、ストッパ５１，５２はピストン１３の往復行程長を決定する機能を発揮する。
【０１０９】
そして、両スライド機構５３，５４によって、両ストッパ５１，５２が所定距離を隔てた状態を保ちながら中心軸Ｌ１に沿う方向へ移動されると、往復行程位置が変化する。この場合には、いずれのシリンダ１２，１２についても上死点及び下死点が変化し、圧縮比のみが変化する。
【０１１０】
また、少なくとも一方のスライド機構５３，５４によって少なくとも一方のストッパ５１，５２が中心軸Ｌ１に沿う方向へ移動されて、両ストッパ５１，５２の間隔が変わると往復行程長が変化し、圧縮比及び排気量が変化する。排気量は、周知のようにピストン１３が下死点から上死点に移動したときに排除する容積である。例えば、ストッパ５１のみが図７の上方へ移動させられると、上側のピストン１３の下死点が高くなり、排気量が少なくなって圧縮比が小さくなる。
【０１１１】
なお、段差部５７ａ，５７ｂがストッパ５１，５２に当ってピストン１３の上昇又は下降が止められ、これに伴い中間リング１９の回転が止まっても、第１ワンウェイクラッチ２１が非係合状態となる。中間リング１９の出力軸１５に対する回転速度が負側にあろうとするからである。このため、出力軸１５はフリー状態となって自身の慣性により回転を続ける。
【０１１２】
上記第７実施形態によれば、前述した（１）〜（３），（７），（８），（１４），（１５）に加え、次の効果が得られる。
（１６）上下一対のストッパ５１，５２を中心軸Ｌ１に沿う方向に離間配置し、両ストッパ５１，５２によってピストン１３の上死点及び下死点を決めている。加えて、運動方向変換構造１６を２サイクル内燃機関に適用することで、一方のピストン１３が膨張行程で下死点まで下降すると、反対側のシリンダ１２で燃焼を行って、前記一方のピストン１３を上昇させるようにしている。このため、シャフト２２，カム溝２４，３６、従動ピン２５，３７等によって上昇手段を構成した第１〜第５実施形態と同様にして、ピストン１３が１往復する間に上死点が２度発生する不具合を解消することができる。
【０１１３】
（１７）各ストッパ５１，５２の中心軸Ｌ１に沿う方向における位置をスライド機構５３，５４によって変更可能にしている。このため、ストッパ５１，５２の間隔を一定に保った状態でこれらのストッパ５１，５２を移動させてピストン１３の往復行程位置を変更した場合には、いずれのピストン１３，１３についても上死点及び下死点を変えて圧縮比を変更することができる。
【０１１４】
また、ストッパ５１，５２の少なくとも一方を移動させてピストン１３の往復行程長を変えた場合には、上死点及び下死点の少なくとも一方を変えて圧縮比及び排気量を変化させることができる。このように、両ピストン１３の往復行程長又は往復行程位置を変更することで圧縮比及び排気量の少なくとも一方を変更することができる。
【０１１５】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態を図８に従って説明する。第８実施形態では、ピストン１３の下降に伴う段差部５７ａ，５７ｂのストッパ５１，５２との当接により弾性変形してその当接に伴うエネルギーを蓄える蓄力手段が設けられている。詳しくは、ストッパ５１，５２がスライド部材５５，５６に対し、中心軸Ｌ１に沿う方向へ移動可能に取付けられている。また、スライド部材５５の下部、及びスライド部材５６の上部にはばね受け部５５ａ，５６ａがそれぞれ設けられている。さらに、ストッパ５１及びばね受け部５５ａ間に蓄力手段としてばね６１が配置されている。同様に、ストッパ５２及びばね受け部５６ａ間に蓄力手段としてばね６２が配置されている。
【０１１６】
前述した以外の構成は第７実施形態と同様である。このため、第７実施形態と同様の部材等については同一の符号を付して説明を省略する。
上記構成の第８実施形態によると、例えば上側のピストン１３が燃焼エネルギーによって下降し、段差部５７ａがストッパ５１に当接すると、ストッパがない場合に比べてピストンの往復行程長が短くなり、その分、燃焼に伴うエネルギーが無駄になる。この点、第１８実施形態では、ばね６１が弾性変形（圧縮）することによって、当接に伴うエネルギーが蓄えられる。そして、ピストン１３の下降が止まって上昇に転ずると、ばね６１が弾性復元（伸長）することによって、前記の蓄えられたエネルギーが上昇のために用いられる（回収される）。下側のピストン１３が燃焼エネルギーによって下降する場合も同様である。
【０１１７】
上記第８実施形態によれば、前述した（１）〜（３），（７），（８），（１４）〜（１７）に加え、次の効果が得られる。
（１８）スライド部材５５，５６のばね受け部５５ａ，５６ａとストッパ５１，５２との間にばね６１，６２を配置している。このため、膨張行程時においてストッパ５１，５２との当接でピストン１３を止めることによってロスされるエネルギーをばね６１，６２に蓄えることができる。さらに、このエネルギーを、圧縮行程時においてピストン１３を上昇させるためのエネルギーとして回収することができる。このようにして、ストッパ５１，５２との当接でピストン１３を止めることによるエネルギーロスを少なくすることができる。
【０１１８】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・第１〜第８実施形態では、ピストン１３内に中間リング１９を配置する構成としたが、これとは逆にピストン１３の外側に中間リング１９を配置してもよい。この場合には、ピストン１３の外周面にはす歯１３ａを形成し、中間リング１９の内周面にはす歯１９ａを形成する。
【０１１９】
・第１実施形態における溝部１７を、平行部１７ａに代えて、中心軸Ｌ１に交差する方向に延びる交差部（第５実施形態における第１溝部４１と同様のもの）のみによって構成してもよい。
【０１２０】
・第２移動手段としては、軸３８を回転させるものであればよく、従って第４実施形態に示すものに限らず適宜変更可能である。
・第４実施形態において軸３８は必ずしも中心軸Ｌ１に直交していなくてもよく、傾斜していてもよい。要は軸３８が中心軸Ｌ１に交差していればよい。
【０１２１】
・第１〜第３、第５〜第８実施形態についても、第４実施形態と同様にピストン１３の内周面にカム溝２４を設け、シャフト２２に従動ピン２５を設けてもよい。
【０１２２】
・第４及び第５実施形態についても、第２実施形態と同様に、出力軸１５及びシャフト２２間に第２ワンウェイクラッチ２６を設けてもよい。
・第５実施形態において、溝部１７における第１溝部４１及び第２溝部４２の上下位置関係を逆にしてもよい。また、第２溝部４２を中心軸Ｌ１に交差させてもよい。この場合には、両溝部４１，４２の傾きの方向や程度を異ならせる。
【０１２３】
・第５実施形態における交差部は直線状であっても曲線状であってもよい。
・第５実施形態において、ピストン１３の下降又は上昇に伴い回り止めピン１８に係合する溝部１７の箇所を第１溝部４１及び第２溝部４２の両方としてもよい。こうすると、例えばピストン１３が下降するときには、まず最初に第２溝部４２が回り止めピン１８に係合し、その後に第１溝部４１が同回り止めピン１８に係合する。その結果、ピストン１３の下降時に出力軸１５の回転を増速させたり、減速させたり、さらには増速又は減速の程度を変えたりすることが可能となる。
【０１２４】
・第５実施形態についても、第３実施形態と同様に、シャフト２２自体を中心軸Ｌ１に沿う方向へ移動させるようにしてもよい。
・第６〜第８実施形態についても、第５実施形態と同様に、第１溝部４１及び第２溝部４２によって溝部１７を構成するとともにスライド機構４３を設けてもよい。また、溝部１７を平行部１７ａのみによって構成したり、交差部のみによって構成したりしてもよい。
【０１２５】
・第７及び第８実施形態におけるストッパ５１，５２、スライド機構５３，５４等を、相対向するシリンダ１２，１２の両方に設けてもよい。
・第７及び第８実施形態において、ストッパ５１，５２の一方を機関本体１１に固定してもよい。
【０１２６】
・第１〜第５実施形態の運動方向変換構造を、第６〜第８実施形態と同様に２サイクル内燃機関に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態における運動方向変換構造の概略構成を示す断面図。
【図２】第２実施形態における運動方向変換構造の概略構成を示す断面図。
【図３】第３実施形態における運動方向変換構造の概略構成を示す断面図。
【図４】第４実施形態における運動方向変換構造の概略構成を示す断面図。
【図５】第５実施形態における運動方向変換構造の概略構成を示す断面図。
【図６】第６実施形態における運動方向変換構造の概略構成を示す断面図。
【図７】第７実施形態における運動方向変換構造の概略構成を示す断面図。
【図８】第８実施形態における運動方向変換構造の概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
１１…機関本体、１２…シリンダ、１３…ピストン、１３ａ，１９ａ…はす歯（運動方向変換手段）、１５…出力軸、１６…運動方向変換構造、１７…溝部（回転拘束手段）、１７ａ…平行部、１８…回り止めピン（回転拘束手段、突部）、１９…中間リング（回転体）、２１…第１ワンウェイクラッチ、２２…シャフト（上昇手段、第２回転体）、２４…カム溝（上昇手段、第２運動方向変換手段、カム部）、２５…従動ピン（上昇手段、第２運動方向変換手段、従動部）、２６…第２ワンウェイクラッチ、３１…スライド機構（位置変更手段、第１移動手段）、３６…カム溝（カム部）、３７…従動ピン（従動部）、３８…軸、３９…突片（第２移動手段）、４０…リンク（第２移動手段）、４１…第１溝部、４２…第２溝部、４３…スライド機構（第２位置変更手段）、４６…連結部材、５１，５２…ストッパ（往復行程可変手段）、５３，５４…スライド機構（往復行程可変手段、第３位置変更手段）、６１，６２…ばね（蓄力手段）、Ｌ１…中心軸、Ｌ２…回転中心。
【図１】
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【図２】
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【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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