(57)【要約】【課題】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するときの効率および安定性を向上させる。【解決手段】クランクピン６１を一体に有してなるクランクシャフト６０と、クランクシャフトを挟んで対向配設された左右シリンダ室１５，２５を有するシリンダ１，２と、左および右シリンダ室内に摺合するとともにクランクピンに連結されたピストンアセンブリ３とを有する。ピストンアセンブリは、左および右ピストン５０を連結体３０により結合し、連結体に形成された円筒状開口内にローターアセンブリ４０を摺合配設して構成され、このローターアセンブリに形成された偏心孔４４にクランクピンを回転自在に結合させている。ローターアセンブリ４０には、クランクピンの外周面に当接する第１ローラ４６と、第１ローラの外周面および円筒状開口の内周面に当接する第２ローラ４７とから構成される回転連動機構が設けられている。【選択図】  図７
2004162590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１中心軸Ｃ１を中心として回転自在に支持され、前記第１中心軸Ｃ１から所定距離ｅだけ偏心して平行に延びる第２中心軸Ｃ２を有するクランクピンを一体に有してなるクランクシャフトと、
前記第１中心軸Ｃ１に直角な軸線上に前記クランクシャフトを挟んで対向配設された左右シリンダ室を有するシリンダと、
前記左および右シリンダ室内に摺合配設されるとともに前記クランクピンに連結されたピストンアセンブリとを有してなり、
前記ピストンアセンブリが、
前記左および右シリンダ室内にそれぞれ摺合配設される左および右ピストンと、
前記左および右ピストンを結合させる連結体と、
前記連結体に前記第１中心軸Ｃ１と平行に延びる第３中心軸Ｃ３を有して形成された円筒状開口内に回転自在に摺合配設されたローターとからなり、
前記ローターには、前記連結体に対する回転中心となる前記第３中心軸Ｃ３から、前記所定距離ｅと同一の距離だけ偏心した偏心孔が形成されており、前記偏心孔に前記クランクピンを回転自在に結合させて前記ピストンアセンブリが前記クランクピンと連結されており、
前記ローターに支持されて設けられ、前記クランクピンが前記第１中心軸Ｃ１を中心として回転するときに前記クランクピンの回転と連動して前記ローターを回転させる連動回転機構を有することを特徴とするダブルアクティングピストンエンジン。
【請求項２】
前記連動回転機構が、前記ローターに回転自在に支持されるとともに前記クランクピンの外周面に当接する第１ローラと、前記ローターに回転自在に支持されるとともに前記第１ローラの外周面および前記前記円筒状開口の内周面に当接する第２ローラとから構成されることを特徴とする請求項１に記載のダブルアクティングピストンエンジン。
【請求項３】
前記第２ローラが前記第１ローラを挟むようにして二個設けられ、これら二個の前記第２ローラを前記第１ローラを挟む方向に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のダブルアクティングピストンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸を挟んで両側に互いに対向する一対のシリンダを有し、このシリンダに摺合する左右ピストンを一体に連結して構成されるダブルアクティングピストンエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなダブルアクティングピストンエンジンとしては、本出願人の出願による特許文献１（特公昭５１−３５６４５号）に開示のものがある。このダブルアクティングピストンエンジンでは、左右にピストンを有する連結体に内歯ギヤを形成し、クランクシャフト上にクランクピンと同心に形成した外歯ピニオンギヤをこの内歯ギヤと噛合させ、ピストンの往復動をこれら内歯ギヤと外歯ピニオンギヤとを介してクランクシャフトに伝達してクランクシャフトを回転駆動するように構成されている。本出願人はさらに、上記ダブルアクティングピストンエンジンの強度向上を図るとともに潤滑性を図る目的でこれを改良したダブルアクティングピストンエンジンの米国特許を取得している（特許文献２：米国特許第５，３４７，９６０号）。
【０００３】
この米国特許に開示のダブルアクティングピストンエンジンは、回転中心軸から所定距離ｅだけ偏心したクランクピンを一体に有してなるクランクシャフトと、クランクシャフト軸に直交する方向に延びる軸線上にクランクシャフトを挟んで対向配設された左右シリンダ室を有するシリンダと、左および右シリンダ室内に摺合配設されるとともにクランクピンに連結されたピストンアセンブリとを有して構成される。このピストンアセンブリは、左および右シリンダ室内にそれぞれ摺合配設される左および右ピストンと、左および右ピストンを結合させる連結体と、クランクシャフト軸と平行に且つ偏心して延びる中心を有して連結体内に形成された円筒状開口内に回転自在に摺合配設されたローターとからなる。そして、このローターには、その中心軸から所定距離ｅだけ偏心した偏心孔が形成されており、この偏心孔にクランクピンを回転自在に結合させてピストンアセンブリがクランクピンと連結されている。
【０００４】
このような構成のダブルアクティングピストンエンジンにおいては、ピストンアセンブリの左右ピストンがそれぞれ左右シリンダ室内を往復動すると連結体がこれと一緒に往復動され、この往復運動がローターおよびクランクピンを介してクランクシャフトに伝達されてクランクシャフトを回転させる。すなわち、連結体の円筒状開口内でローターが回転し、ローターの偏心孔内でクランクピンが相対回転することにより、連結体の往復運動がクランクシャフトの回転運動に変換される。このことから分かるように、ピストンアセンブリの往復運動をクランクシャフトの回転運動に滑らかに且つ効率良く変換するには、連結体の円筒状開口内でのローターの回転とローターの偏心孔内でのクランクピンの回転とが抵抗無く滑らかに行われることが必要である。
【０００５】
【特許文献１】特公昭５１−３５６４５号
【特許文献２】米国特許第５，３４７，９６０号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、円筒状開口の径は偏心孔の径より大きいため、連結体の円筒状開口内でのローターの回転抵抗の方がローターの偏心孔内でのクランクピンの回転抵抗より大きくなりやすく、両回転角に僅かな進角の相違が発生することがあり、これにより往復運動と回転運動との変換が滑らかでなくなることがある。エンジンが通常に運転されている状態ではこのような現象は各部材の慣性力によりうち消されて問題となることがほとんどないのであるが、エンジンが低回転運転しているときや、始動するときにこのような現象が発生すると、回転が不安定になったり、始動性を低下させたりするおそれがあるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みたもので、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に効率良く変換でき、低回転時でも安定した運転を可能とするとともにエンジン始動性を向上させることができるようなダブルアクティングピストンエンジンを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明に係るダブルアクティングピストンエンジンは、第１中心軸Ｃ１を中心として回転自在に支持され、この第１中心軸Ｃ１から所定距離ｅだけ偏心して平行に延びる第２中心軸Ｃ２を有するクランクピンを一体に有してなるクランクシャフトと、第１中心軸Ｃ１に直角な軸線上にクランクシャフトを挟んで対向配設された左右シリンダ室を有するシリンダと、これら左および右シリンダ室内に摺合配設されるとともにクランクピンに連結されたピストンアセンブリとを有して構成される。そして、ピストンアセンブリが、左および右シリンダ室内にそれぞれ摺合配設される左および右ピストンと、左および右ピストンを結合させる連結体と、この連結体に第１中心軸Ｃ１と平行に延びる第３中心軸Ｃ３を有して形成された円筒状開口内に回転自在に摺合配設されたローターとから構成され、このローターには、連結体に対する回転中心となる第３中心軸Ｃ３から、上記所定距離ｅと同一の距離だけ偏心した偏心孔が形成されており、この偏心孔にクランクピンを回転自在に結合させてピストンアセンブリがクランクピンと連結される。さらに、ローターに支持されて設けられ、クランクピンが第１中心軸Ｃ１を中心として回転するときにクランクピンの回転と連動してローターを回転させる連動回転機構を有する。
【０００９】
なお、この連動回転機構は、ローターに回転自在に支持されるとともにクランクピンの外周面に当接する第１ローラと、ローターに回転自在に支持されるとともに第１ローラの外周面および円筒状開口の内周面に当接する第２ローラとから構成されるのが好ましい。さらに、第２ローラが第１ローラを挟むようにして二個設けられ、これら二個の第２ローラを第１ローラを挟む方向に付勢する付勢手段が設けられているのが好ましい。
【００１０】
このような構成の本発明に係るダブルアクティングピストンエンジンにおいては、連動回転機構によりクランクピンが第１中心軸Ｃ１を中心として回転するときにクランクピンの回転と連動してローターを回転させるため、連結体の円筒状開口内でのローターの回転抵抗の方がローターの偏心孔内でのクランクピンの回転抵抗より大きくても、両回転角に進角の相違が発生することが連動回転機構により抑えられる。このため、エンジン低回転運転時や、始動時でもこのような進角の相違が生じることがなく、ピストンの往復運動を滑らかに且つ効率よくクランクシャフトの回転運動に変換することができ、エンジンを低回転で運転するときにも回転が不安定となることがなく、エンジンの始動性も向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明の一例に係るダブルアクティングピストンエンジンを図１、図２に示している。このエンジンは、クランクシャフト６０を挟むようにして左右一対のシリンダ１，２が対向配設されて構成されている。両シリンダ１，２は、それぞれ内端同士が対向して結合されたシリンダボディ１０，２０と、各シリンダボディ１０，２０の外端に取り付けられたシリンダヘッド１２，２２とからなる。シリンダヘッド１２，２２には、点火プラグ１３，２３と、吸排気バルブ１４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂが図示のように取り付けられている。
【００１２】
シリンダボディ１０，２０にはそれぞれ、クランクシャフト６０の回転中心軸Ｃ１（第１中心軸）に対して直角な方向に貫通する同一径のシリンダボア１０ａ，２０ａが形成されており、これらシリンダボア１０ａ，２０ａがシリンダヘッド１２，２２により覆われて、クランクシャフト６０を挟んで対向する左右シリンダ室１５，２５が形成されている。これら左右シリンダ室１５，２５は同軸上に位置して形成されている。なお、シリンダボディ１０，２０にはそれぞれシリンダボアを囲んで冷却水通路１０ｂ，２０ｂが形成されており、潤滑油路および溝等も形成されている。
【００１３】
左右シリンダ室１５，２５内にピストンアセンブリ３が摺動自在に嵌合配設されている。このピストンアセンブリ３は、連結体３０と、この連結体３０の左右端部にボルト５８により結合された左右一対のピストン５０，５０と、連結体３０内に回転自在に配設されたローターアセンブリ４０とから構成される。左右一対のピストン５０，５０はそれぞれシリンダボア１０ａ，２０ａに摺合してシリンダ室１５，２５内に挿入されており、連結体３０に結合された状態で一体となって、シリンダ室１５，２５内を軸方向に往復移動可能となっている。
【００１４】
左右一対のピストン５０，５０は同一形状であり、図３に示すように形成されている。ピストン５０は、シリンダボア１０ａ，２０ａと摺合する円筒状のヘッド部５１と、ヘッド部５１の上下両側から後方に延びた円弧状の一対のスリッパ部５２，５２と、これら一対のスリッパ部５２，５２の間を結んでヘッド部５１の後側に形成されたリブ５３，５３とから一体形成されている。ヘッド部５１の外周面には３個のリング溝５１ａ，５１ｂ，５１ｃ（ピストンリング溝およびオイルリング溝）が形成されている。また、リブ５３には上下に延びた挿入溝５３ａが形成されるとともに、この挿入溝５３ａを横切って上下一対の連結孔５３ｂが形成されている。なお、ヘッド部５１の外周面とスリッパ部５２の外周面とは、シリンダボア１０ａ，２０ａと摺合する円筒面を形成している。
【００１５】
連結体３０は、図４〜図６に示すように、リング状リム部３１と、リム部３１から左右両側に延びた各一対の連結アーム壁３３とを有する。リム部３１は円筒状開口を有し、この円筒状開口の内周面３１ａにおける厚さ方向片側には内周側に突出するショルダー部３２が一体形成され、このショルダー部の内面における上下二カ所にそれぞれ複数枚の歯からなる内歯ギヤ３２ａが形成されている。また、各連結アーム壁３３には上下一対の連結孔３３ａが形成されている。さらに、リム部３１の外周側における上下二カ所には、シリンダボア１０ａ，２０ａに摺合する円弧状のガイド部３５が形成されている。このガイド部３５の一端には切り欠き３５ａが設けられ、この切り欠き３５ａとリム部３１の内周面３１ａとを連通する第１潤滑孔３５ｂがそれぞれ形成されている。
【００１６】
ピストン５０のリブ５３に形成された挿入溝５３ａに連結アーム壁３３を挿入させるとともに、連結孔３３ａ，５３ｂにボルト５８を挿入して図１に示すように、ピストン５０が連結体３０の両側に結合される。このとき、各ピストン５０のスリッパ部５２が連結体３０のガイド部３５に当接する。この状態で、ピストンヘッド部５１と、スリッパ部５２と、ガイド部３５の外周面とは同一円周上に並び、図１および図２に示すように、シリンダボア１０ａ，２０ａに摺合可能である。
【００１７】
ローターアセンブリ４０は、図７に示すように、第１ローター部材４１と第２ローター部材４２とを左右一対のボルト４３により結合して構成され、円筒外周面４５を有する円筒状に形成されている。この円筒外周面４５の中心軸Ｃ３（第３中心軸）から距離ｅだけ偏心した中心軸Ｃ２（第２中心軸）を有する偏心孔４４がこのローターアセンブリ４０（第１および第２ローター部材４１，４２）に形成されている。なお、第１ローター部材４１と第２ローター部材４２との結合面と第２中心軸Ｃ２とは重なる。第２ローター部材４２にはボルト４３のヘッドのための座ぐり４２ｂが形成されているが、この座ぐり４２ｂから偏心孔４４に貫通する小さな第２潤滑孔４２ａが第２ローター部材４１に形成されている。また、円筒外周面４５には全周にわたる潤滑溝４５ａが形成されている。
【００１８】
第１ローター部材４１には片側側面に開口した左右一対のローラ配設空間４１ａが左右対称形状に形成されている。各ローラ配設空間４１内には、第１支持ピン４６ａにより回転自在に支持された第１ローラ４６と、それぞれ第２支持ピン４７ａにより回転自在に支持された一対の第２ローラ４７とが配設されている。これら左右一対のローラ配設空間４１，４１を覆って第１ローター部材４１の側面にカバー４９がボルト４９ａにより固定されている。ここで、第１支持ピン４６ａはボルト４６ｂにより第１ローター部材４１およびカバー４９に固定されており、この第１支持ピン４６ａの上に第１ローラ４６が回転自在に緩嵌合して取り付けられている。
【００１９】
また、カバー４９の上においてボルト４６ｂに捻りコイルバネ４８が取り付けられており、両側脚部４８ａ，４８ａがカバー４９の開口を通ってローラ配設空間４１内に突出し、第２支持ピン４７ａと係合している。捻りコイルバネ４８は脚部４８ａ，４８ａが閉じる方向、すなわち、図７（Ａ）において矢印Ａで示す方向に付勢力が作用するバネであり、一対の第２ローラ４７，４７を互いに近づけるように付勢する。なお、ローラ配設空間４１には、第１ローター部材４１の偏心孔４４に開口して第１ローラ４６の外周面を露出させる第１開口４１ａと、円筒外周面４５に開口して第２ローラ４７の外周面を露出させる第２開口４１ｂ，４１ｂとが形成されている。なお、後述の作動説明から分かるように、第１および第２ローラ４６，４７および捻りコイルバネ４８により、クランクピン６１の回転に連動してローターアセンブリ４０を回転させる連動回転機構を構成している。
【００２０】
ローターアセンブリ４０の円筒外周面４５は連結体３０のリム部３１の内周面３１ａに回転自在に摺合する寸法であり、偏心孔４４はクランクシャフト６０のクランクピン６１を回転自在に摺合させる寸法である。このため、図１および図２に示すように、偏心孔４４内にクランクピン６１を回転自在に摺合させるようにしてローターアセンブリ４０がクランクピン６１に取り付けられ、且つこのローターアセンブリ４０は連結体３０のリム部３１の内周面３１ａに回転自在に摺合される。この結果、ピストンアセンブリ３は、クランクピン６１に連結されるとともに、シリンダ室１５，２５内に軸方向に移動自在に挿入配設された状態となる。
【００２１】
なお、このように偏心孔４４内にクランクピン６１を回転自在に摺合させるとともにローターアセンブリ４０が連結体３０の内周面３１ａに回転自在に摺合されたとき、第１ローラ４６の外周面が第１開口４１ａを介してクランクピン６１の外周面に当接し、第２ローラ４７，４７の外周面が第２開口４１ｂ，４１ｂを介して連結体３０の内周面３１ａと当接する。このとき、捻りコイルバネ４８の付勢により、第２ローラ４７，４７が互いに近づくように押され、第１ローラ４６の外周面とクランクピン６１の外周面との当接および第２ローラ４７，４７の外周面と連結体３０の内周面３１ａとの当接状態が維持される。
【００２２】
このように捻りコイルバネ４８により第２ローラ４７，４７を付勢することにより、クランクピン６１に対するローターアセンブリ４０の位置を所望の位置に保持することができる。例えば、クランクピン６１が回転駆動されると、第１支持ピン４６ａと第１ローラ４６との隙間および第２支持ピン４７ａと第２ローラ４７との隙間に対応する分だけ、クランクピン６１の回転角とローターアセンブリ４０の回転角とに差（進角差）が生じるが、回転駆動力が解放された時点で捻りコイルバネ４８の付勢力により両ローラ４６，４７が所定の位置に戻され、所望位置にリセットされる。また、クランクピン６１から軸直角方向に作用する力は、第１および第２ローラ４６，４７を介して連結体３０の内周面３１ａにより受け止められる、すなわち、第１および第２ローラがベアリングとしての役割を果たすため、クランクピン６１の強度、耐久性を向上することができる。
【００２３】
クランクシャフト６０を図８に詳細に示しており、このクランクシャフト６０は第１中心軸Ｃ１を中心として回転自在となってシリンダボディ１，２により支持されている。クランクピン６１はその第２中心軸Ｃ２がクランクシャフト６０の第１中心軸Ｃ１から距離ｅだけ偏心しており、クランクピン６１の片側には複数の歯を有する外歯ギヤ６２が形成されている。なお、第１中心軸Ｃ１と第２中心軸Ｃ２との偏心距離ｅは、ローターアセンブリ４０の第２中心軸Ｃ２と第３中心軸Ｃ３との偏心距離ｅと等しい。また、クランクピン６１の径は連結体３０の内周面３１ａの径の１／２である。
【００２４】
図１および図２に示すように、クランクシャフト６０の端部にドライブギヤ６３，６４が取り付けられている。また、クランクシャフト６０の上下にこれと平行に延びてバランサシャフト７２，７６が回転自在に設けられており、これらバランサシャフト７２，７６の端部にドリブンギヤ７１，７５が取り付けられている。ドライブギヤ６３，６４はそれぞれアイドラギヤ６５，６６を介してドリブンギヤ７１，７５と噛合しており、バランサシャフト７２，７６はクランクシャフト６０と同期して回転される。各バランサシャフト７２，７６には断面半円状のバランスウエイト７３，７７が設けられており、クランクシャフト６０の回転バランスを採るようになっている。
【００２５】
以上のように構成したダブルアクティングピストンエンジンの作動について、図９〜図１４を参照して説明する。なお、ここでは、クランクシャフト６０が図において時計回りに回転するとして説明する。また、これらの図においては、その作動説明を分かりやすくするため、一部の断面部についてはハッチングを省略して示している。
【００２６】
まず、図９（Ａ）および（Ｂ）には、ピストンアセンブリ３がシリンダボア１０ａ，２０ａ内で最も左側に位置した状態を示しており、この状態では、クランクシャフト６０の第１中心軸Ｃ１と、クランクピン６１の第２中心軸Ｃ２と、ローターアセンブリ４０の連結体３０に対する回転中心（内周面３１ａの中心軸）となる第３中心軸Ｃ３とは横方向に一直線に並び、クランクシャフト６０の第１中心軸Ｃ１に対してクランクピンの第２中心軸Ｃ２が左側に距離ｅだけ離れ、クランクピンの第２中心軸Ｃ２に対してローターアセンブリ４０の第３中心軸Ｃ３は左側に距離ｅだけ離れる。このとき、左側のピストン５０は上死点に位置して左側シリンダ室２５は最も体積が小さい状態（最も圧縮された状態）となり、右側のピストン５０は下死点に位置して右側シリンダ室１５は最も体積が大きい状態（最も膨張した状態）となる。
【００２７】
この状態からクランクシャフト６０が時計回りに３０°回転すると、図１０（Ａ）および（Ｂ）に示す状態となる。この回転により、クランクピン６１の第２中心軸Ｃ２がクランクシャフト６０の第１中心軸Ｃ１に対して時計回りに３０°回転する。クランクピン６１はローターアセンブリ４０の偏心孔４４に回転自在に摺合しているため、このようにクランクピン６１が３０°回転すると、ローターアセンブリ４０は連結体３０の内周面３１ａ内を反時計回りに３０°回転し、連結体３０とともに右方向に移動する。これによりローターアセンブリ４０の回転中心軸（第３中心軸）Ｃ３は右方向に移動する。この結果、ピストンアセンブリ３がシリンダボア１０ａ，２０ａ内を右方向に移動し、左側シリンダ室２５は膨張され、右側シリンダ室１５は圧縮される。すなわち、左側ピストン５０は４サイクルエンジンの場合での爆発行程もしくは吸気行程を開始し、右側ピストン５０は圧縮行程もしくは排気行程を開始する。
【００２８】
このとき、クランクピン６１と偏心孔４４との相対回転に対する回転抵抗よりローターアセンブリ４０の連結体内周面３１ａでの相対回転に対する回転抵抗が大きくなりやすく、回転連動機構（第１および第２ローラ４６，４７および捻りコイルバネ４８から構成される機構）がないと、このような回転抵抗の差によりクランクピン６１の回転に対してローターアセンブリ４０の回転進角が遅れ、ローターアセンブリ４０および連結体３０の右方向移動がスムーズに行われなくなるおそれがある。しかしながら、本実施形態のエンジンにおいては、回転連動機構が設けられており、このような問題を解決している。これについて説明する。
【００２９】
上述のように、クランクシャフト６０が時計回りに回転してクランクピン６１がこれと一緒に回転すると、クランクピン６１はローターアセンブリ４０に対して相対回転される。このとき、ローターアセンブリ４０に回転自在に取り付けられるとともにクランクピン６１の外周に当接して設けられた第１ローラ４６がクランクピン６１により反時計回りに回転駆動される。第１ローラ４６の外周面は第２ローラ４７の外周面に当接しているため、第１ローラ４６が反時計回りに回転されると第２ローラ４７は時計回りに回転駆動される。ここで、第２ローラ４７は連結体３０の内周面３１ａに当接してその回転駆動を止められるため、これら第１および第２ローラ４６，４７を回転自在に支持するローターアセンブリ４０が反時計回りに駆動される。
【００３０】
このように、クランクシャフト６０が時計回りに回転されると、この回転駆動力が回転連動機構によりローターアセンブリ４０を反時計回りに回転するように伝達されるので、上述したようなクランクピン６１の回転に対してローターアセンブリ４０の回転進角が遅れるという問題が生じることがなくなる。この結果、クランクシャフト６０の回転が連結体３０（すなわち、ピストンアセンブリ３）を往復動させる運動にスムーズに変換される。
【００３１】
この状態からクランクシャフト６０が時計回りにさらに１５°回転した状態（図９の状態から４５°回転した状態）を、図１１（Ａ）および（Ｂ）に示している。このクランクシャフト６０の回転により第１〜第３中心軸Ｃ１〜Ｃ３は図示の位置に移動し、ローターアセンブリ４０は内周面３１ａ内を反時計回りに４５°回転し、連結体３０とともにさらに右方向に移動する。なお、この状態においてクランクピン６１の側部に形成された外歯ギヤ６２は連結体３０の内歯ギヤ３２ａと噛合し始める。なお、このときにも、クランクシャフト６０の回転駆動力が回転連動機構によりローターアセンブリ４０を反時計回りに回転するように伝達され、クランクシャフト６０の回転がピストンアセンブリ３を往復動させる運動にスムーズに変換される。
【００３２】
この状態からクランクシャフト６０が時計回りにさらに４５°回転した状態（図９の状態から９０°回転した状態）を、図１２（Ａ）および（Ｂ）に示している。このクランクシャフト６０の回転により第１〜第３中心軸Ｃ１〜Ｃ３は図示の位置に移動し、第１中心軸Ｃ１と第３中心軸Ｃ３とが重なる。この状態においては外歯ギヤ６２が内歯ギヤ３２ａと噛合しており、これにより、ローターアセンブリ４０がクランクシャフト６１と一緒になって第１および第３中心軸Ｃ１，Ｃ３を中心として内周面３１ａ内で回転（空転）し、連結体３０が軸方向に移動しなくなるような事態の発生を防止している。
【００３３】
このように、互いに噛合する外歯ギヤ６２および内歯ギヤ３２ａは、エンジン始動時等にローターアセンブリ４０とクランクシャフト６１とが図１２の位置関係のままで一体となって連結体３０の内周面３１ａ内を空転するのを防止する役割を果たす。但し、一端エンジンを回転してある程度回転数が上昇すると、ローターアセンブリ４０の慣性力によりこのような空転現象が生じることがない。このため、外歯ギヤ６２および内歯ギヤ３２ａは大きな噛み合いバックラッシュを有しており、通常運転時には両ギヤが非接触となるようにしてギヤ歯打ち音の発生を抑えるようにしている。なお、上記のようにクランクシャフト６０の回転に応じて外歯ギヤ６２および内歯ギヤ３２ａが噛合するようにするため、内歯ギヤ３２ａのピッチ円径は外歯ギヤ６２のピッチ円径の二倍に設定されている。
【００３４】
なお、このエンジンにおいては、ローターアセンブリ４０内に第１および第２ローラ４６，４７を配設しており、クランクシャフト６０に応じてクランクピン６１が回転するとこれら第１および第２ロータ４６，４７が上記の空転現象を防止するように作用するため、外歯ギヤ６２および内歯ギヤ３２ａは必ずしも設ける必要がない。特に、比較的小さな負荷で定常運転されるようなエンジン、例えば、発電機駆動用エンジンのような場合には上記のような空転現象が問題となることが少なく、外歯ギヤ６２および内歯ギヤ３２ａを省略可能であり、この部分の構成を簡略化するとともに強化することができる。
【００３５】
この状態からクランクシャフト６０が時計回りにさらに３０°回転した状態（図９の状態から１２０°回転した状態）を、図１３（Ａ）および（Ｂ）に示している。このクランクシャフト６０の回転により第１〜第３中心軸Ｃ１〜Ｃ３は図示の位置に移動し、第３中心軸Ｃ３は第１中心軸Ｃ１より右側に移動する。この状態においてはまだ外歯ギヤ６２が内歯ギヤ３２ａと噛合しているが、この後、離れ始める。
【００３６】
この状態からクランクシャフト６０が時計回りにさらに６０°回転した状態（図９の状態から１８０°回転した状態）を、図１４（Ａ）および（Ｂ）に示している。このとき、ピストンアセンブリ３はシリンダボア１０ａ，２０ａ内において最も右側に位置した状態となり、第１〜第３中心軸Ｃ１〜Ｃ３は横に一直線に並ぶ。このとき、右側のピストン５０は上死点に位置して右側シリンダ室１５は最も体積が小さい状態（最も圧縮された状態）となり、左側のピストン５０は下死点に位置して左側シリンダ室２５は最も体積が大きい状態（最も膨張した状態）となる。
【００３７】
以上、クランクシャフト６０の１８０°の回転とこれに伴うピストンアセンブリ３の左端から右端までの移動を説明したが、これからさらにクランクシャフト６０が時計回りに１８０°回転するとピストンアセンブリ３は右端から左端に移動してその往復動が完了し、図９の状態に戻る。このことから分かるように、クランクシャフト６０の２回転によりピストンアセンブリ３を２往復させ、クランクシャフト６０の回転に合わせて点火プラグ１３，２３の点火制御と、給排気バルブ１４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂの開閉制御を行うことにより、各シリンダ室１５，２５内で吸気、圧縮、爆発、排気の４行程を行わせ、４サイクルピストンエンジンとして作動させることができる。
【００３８】
次に、本発明に係るダブルアクティングピストンエンジンの第２の実施形態について説明する。このエンジンは、上記した第１の実施形態に係るエンジンとは回転連動機構の構成部分のみが相違するため、相違部分のみについて図１５〜図１９を参照して説明する。なお、図１５〜図１９に示す部材において、上記第１の実施形態と同一構成部分については同一番号を付して説明するとともに、上記と重複する説明は省略する。
【００３９】
まず、このエンジンを構成する連結体３０′は、図１５〜図１７に示すように構成されるが、リム部３１に形成された円筒状開口の内周面３１ａの端部に内歯同期ギヤ３１ｂが形成されている点のみが上記した第１の実施形態に係る連結体３０と相違する。ローターアセンブリ４０′は図１８に示すように構成されるが、第１および第２ローラ４６′および４７′の構成のみが上記した第１実施形態に係る第１および第２ローラ４６，４７と相違する。具体的には、第１および第２ローラ４６′および４７′は、図１９に示すように、円筒状のローラ外周面４６ｂ，４７ｂを有するとともに、その端部に外歯同期ギヤ４６ｃ，４７ｃが形成されている。また、クランクシャフト６０′は、クランクピン６１の端部外周に外歯同期ギヤ６１ａが形成されている構成のみが上記した第１実施形態に係るクランクシャフト６０と相違する。
【００４０】
上記のような構成の連結体３０′、ローターアセンブリ４０′およびクランクシャフト６０′を有して構成されるエンジンにおいては、第１および第２ローラ４６′および４７′は円筒状ローラ外周面４６ｂ，４７ｂがそれぞれクランクピン６１の外周面および連結体３０′の内周面３１ａと当接し、第１の実施形態と同様に連動回転機構を構成する。但し、この実施形態においては、第１および第２ローラ４６′および４７′の外歯同期ギヤ４６ｃ，４７ｃがそれぞれ連結体３０′の内歯同期ギヤ３１ｂおよびクランクピン６１の外歯同期ギヤ６１ａと噛合し、これら第１および第２ローラ４６′および４７′のすべり回転を規制している。このような構成の回転連動機構によれば、クランクシャフト６０′およびクランクピン６１の回転に連動してローターアセンブリ４０′をより確実に（すなわち、第１および第２ローラ４６′および４７′がすべり回転することなく）連動回転させることができる。
【００４１】
さらに、このような構成とした場合に、ロータアセンブリ４０′が図１２（Ａ）および（Ｂ）に示す位置関係となったときに、第１および第２ローラ４６′および４７′のすべり回転を規制しているので、ローターアセンブリ４０′がクランクシャフト６１と一緒になって第１および第３中心軸Ｃ１，Ｃ３を中心として内周面３１ａ内で空転するという現象を確実に防止できる。このため、外歯ギヤ６２および内歯ギヤ３２ａは設ける必要がなく、この部分の構造を簡略化できるとともに強化できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、連動回転機構によりクランクピンが第１中心軸Ｃ１を中心として回転するときにクランクピンの回転と連動してローターを回転させるため、連結体の円筒状開口内でのローターの回転抵抗の方がローターの偏心孔内でのクランクピンの回転抵抗より大きくても、両回転角に進角の相違が発生することが連動回転機構により抑えられる。このため、エンジン低回転運転時や、始動時でもこのような進角の相違が生じることがなく、ピストンの往復運動を滑らかに且つ効率よくクランクシャフトの回転運動に変換することができ、エンジンを低回転で運転するときにも回転が不安定となることがなく、エンジンの始動性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るダブルアクティングピストンエンジンをピストン軸方向に断面して示す断面図である。
【図２】本発明に係るダブルアクティングピストンエンジンをクランクシャフト軸方向に断面して示す断面図である。
【図３】上記エンジンを構成するピストンの部分断面側面図および部分断面背面図である。
【図４】上記エンジンのピストンアセンブリを構成する連結体の部分断面正面図である。
【図５】上記エンジンのピストンアセンブリを構成する連結体の部分断面側面図である。
【図６】上記エンジンのピストンアセンブリを構成する連結体の部分断面平面図である。
【図７】上記エンジンのピストンアセンブリを構成するローターアセンブリの部分断面正面図および側面図である。
【図８】上記エンジンを構成するクランクシャフトの正面図、側面図および断面図である。
【図９】上記エンジンの作動を説明する部分断面図である。
【図１０】上記エンジンの作動を説明する部分断面図である。
【図１１】上記エンジンの作動を説明する部分断面図である。
【図１２】上記エンジンの作動を説明する部分断面図である。
【図１３】上記エンジンの作動を説明する部分断面図である。
【図１４】上記エンジンの作動を説明する部分断面図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る連結体の部分断面正面図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る連結体の部分断面側面図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る連結体の部分断面平面図である。
【図１８】本発明の第２実施形態に係るローターアセンブリの部分断面正面図および側面図である。
【図１９】上記第２実施形態に係るローターアセンブリを構成する第１および第２ローラの側面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係るクランクシャフトの正面図、側面図および断面図である。
【符号の説明】
１，２  シリンダ
１０，２０  シリンダボディ
１２，２２  シリンダヘッド
１５，２５  シリンダ室
３  ピストンアセンブリ
３０  連結体
４０  ローターアセンブリ
４６  第１ローラ
４７  第２ローラ
４８  捻りコイルバネ
５０  ピストン
６０  クランクシャフト
６１  クランクピン
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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