(57)【要約】      （修正有）【課題】ピストンとシリンダーライナーの間で生じていた側圧の軽減、４ストロークサイクルエンジンと２ストロークサイクルエンジンの回転速度による空気吸引不足を解決する。【解決手段】ピストンとコネクティングロッドの連結部を次の方法で偏心軸を構成する。ピストンピン穴両側に偏心環ブシュを差し込み偏心環ブシュとコネクティングロッド小端部ブシュにピストンピンを通しピストンピンの両側をスナップピン等で止める。この偏心軸による連結で側圧を逃がし、この偏心軸の回転によってピストンのみが下死点へ向かう速度を緩め、ピストンのみを下死点付近へ停滞させる事とピストンがクランク室へ向かう距離を変化させ、空気吸引量によってピストンが下死点へ至らない事と至る事によって空気吸引不足を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンとコネクティングロッドの連結方法や連結構造が如何なるものであってもその方法や構造に関係なくピストンとコネクティングロッドの連結部へ偏心軸を用いたもの。
【請求項２】
ピストンとコネクティングロッドの連結方法や連結構造が如何なるものであってもその方法やその構造に関係なくピスットンとコネクティングロッドの連結部へ偏心軸と同じ効果のものを用いたもの。
【請求項３】
ピストンとコネクティングロッドの連結方法や連結構造が如何なるものであってもその方法や構造に関係なくコネクティングロッドに連結されたピストンが振動と振動以外の動きが可能なもの。
【請求項４】
ピストンとコネクティングロッドの連結方法や連結構造が如何なるものであってもその方法や構造に関係なくコネクティングロッドのみを動かないように固定した時、連結方法や連結構造によってピストンが、ピストンヘッドの水平を保ちながら左右への作動が可能なもの。
【請求項５】
ピストンとコネクティングロッドの連結方法や連結構造が如何なるものであってもその方法や構造に関係なくピストンとコネクティングロッドの連結部分に遊びを持たせ、ピストンの上下運動により、ピストンヘッドを常に水平に保ち水平を維持する力が働くもの。
【請求項６】
ピストンピン穴両側へ偏心環ブシュを差し込み、偏心環ブシュとコネクティングロッドの小端部ブシュにピストンピンを通しスナップピン等でピストンピン両端を止めるもの。
【請求項７】
コネクティングロッド大端部とクランクピンの間に偏心環の介在、軸受けなどにより、クランクピンとコネクティングロッド大端部の連結部を偏心軸としたものとクランクアームとクランクピンの連結によってクランクピンが偏心軸と成るもの。
【請求項８】
ピストンとコネクティングロッド、コネクティングロッドとクランクピン、ピストンとコネクティングロッドとクランクピンこれらの連結方法や連結構造が如何なるものであっても、その方法や構造に関係なく、機関を作動させた時、クランク主軸の回転以外によってクランク主軸とピスットンヘッド迄の距離が変化するもの。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術】
内燃機関やポンプ等のピストンとコネクティングロッドの連結方法とその構造。ピストンとシリンダーライナー間に生じた側圧の軽減。内燃機関の吸気、ポンプ等の吸引効率の向上。
【０００２】
【従来の技術】
ピストンの上下運動により、ピストンとシリンダーライナーの間で側圧が生じていた。ピストンに設けられたピストンピン穴の位置をオフセットする事で側圧を逃がしていた。従来のピストンとコネクティングロッドの連結方法、連結構造ではピストンピンを軸に振動する以外の動きはできなかった。
４ストロークサイクルエンジンの場合、エンジンの回転速度によって空気や混合気の吸引量が不足し燃焼に影響を及ぼす。
２ストロークサイクルエンジンの場合、エンジンの回転速度によってクランク室への空気吸引量が不足しそれによって掃気と排気が影響を受ける。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ピストンとシリンダーライナーの間で生じる側圧から起こる問題は、オイル消耗、焼き付き、異常磨耗、ピストンの振動によるシリンダー外壁への腐食発生などエンジンの寿命に大きな影響を与えている。
これらの問題はシリンダー内壁の加工方法やピストンとコネクティングロッドのオフセット連結、クロスヘッドの使用によって解決されてきた。
これらとは、違う方法でこれらの問題を解決し、従来の技術では得られなかった次に書く課題に対して多くの効果を得る。
４ストロークサイクルエンジンの回転速度による空気や混合気の吸引量不足。
２ストロークサイクルエンジンの回転速度によるクランク室への空気吸引量不足。
【０００４】
【課題を解決する手段】
ピストンとコネクティングロッドの連結部に偏心軸を用いてピストンピンが３６０度全ての方向に同じ間隔で可動する事によって側圧を逃がす。
４ストロークサイクルエンジンの場合ピストンピン穴の中心に対する偏心軸ピストンピンとクランク主軸を中心にクランクピンの３６０度方向への動きを時計の時針で示すと次の様に成る。
燃焼室側からピストンヘッドに向かって圧力が懸かっている圧縮、爆発、排気の際偏心軸ピストンピンの動きは、常に１２時の方向を中心に９時から３時の間にあり、ピストンの上下運動によりその間を往復している。
コネクティングロッドの大端部がクランク主軸に対して３時の方向にある時偏心軸ピストンピンは、ピストンピン穴の中心に対して９時の方向にあり逆方向を向く。
ピストンが上死点にあるときコネクティングロッドの大端部が１２時の方向を向き、偏心軸ピストンピンも１２時を向く、ピストンが下死点にあるときコネクティングロッドの大端部が６時の方向を向き、偏心軸ピストンピンは１２時を向く。
吸気の際高速でピストンが下死点に向かい負圧の力が大きく成ったとき偏心軸ピストンピンはクランクシャフトの回転が時計回り場合次の様な動きをする。
１２時から９時に向かいピストンが下死点に至る前に６時に至り、偏心軸ピストンピンが６時から５時に移るとピストンが側面を垂直に保ちながら９時の方向に逃げ下死点に向かう、下死点迄は至らないが、より下死点に近づき、ピストンを下死点付近に停滞させ偏心軸ピストンピンは、一気に１時に移り圧縮行程に移行する。
圧縮での偏心軸ピストンピンは１時から１時半を経由し１２時へ向かう。
つまり偏心軸ピストンピンはクランクピンの回転方向と逆方向へ１回転する。
この動きの結果ピストンのみの速度を緩め吸気を行うので従来ピストンの速度に追い付けなかった分の空気や混合気の吸引が行える。
これらは、シリンダー内の負圧の大きさによって起こる回転運動による変化で自然な動きである。
更に高速でピストンが上死点から下死点に向かい負圧の力がより大きく成った時偏心軸ピストンピンはクランクシャフトが時計回りの場合次の様な動きをする。
１２時から９時に向かい、ピストンが下死点に至る前に６時に至り負圧の力が大きいのでピストンが下死点に至らないまま、圧縮に移行する。圧縮での偏心軸ピストンは、３時を通過し、ピストンが上死点に至ると同時に１２時に到達する。
ピストンの速度に追い付かなくなった分の空気や混合気の吸気を行わないので、クランク主軸へ負圧による抵抗を伝えず、出力の無駄使いを無くす。アイドリング、低回転の吸気の際、偏心軸ピストンピンの動きは、常に１２時の方向を中心に９時から３時の間にありピストンの上下運動により往復している。
掃気口が排気口より下死点側に設けられた２ストロークサイクルエンジンの場合ピストンピン穴の中心に対し偏心軸ピストンピンとクランク主軸を中心にクランクピンの動きを時計の時針で示すと次の様に成る。
クランク室の空気を圧縮し掃気する時発生する下からの圧力でクランクピンの回転方向と偏心軸ピストンピンを逆回転させる。
下降行程と上昇行程の偏心軸ピストンピンとクランクピンの動きは、ピストンが上死点にあるとき、偏心軸ピストンピンとクランクピンは１２時を向いている、下死点に至る行程の中間でクランク室側にある圧縮空気によって生じる抵抗の為ピストンが下死点に向かう速度よりクランク主軸の回転速度が勝る結果偏心軸ピストンピンは９時、クランクピンは３時を向く、クランク室にある圧縮空気の為ピストンが下死点に至らず偏心軸ピストンピン、クランクピン共に６時を向く、この時排気口はピストン側面の覆いから完全に外れ掃気口は一部外れる既に膨張した燃焼ガスの何割かは排気され、掃気口から圧縮空気か混合気が少しずつ押し込まれクランク室の気圧が下がり始める。その結果エンジンが低回転の場合は、ピストンが下死点まで至らず、掃気口が完全に開かないまま上昇行程へ移るが、中速回転の場合は、クランク主軸の回転によるコネクティングロッドの突き上げと燃焼室側からピストンヘッドへの圧力とクランク室の気圧が下がる事によって掃気を行いながらピストンが下死点に向かうその間、クランクピンが６時から５時に移るとピストンが側面を垂直に保ちながら９時の方向に逃げ下死点に向かう、下死点迄は至らないが、より下死点に近づき、ピストンを下死点付近に停滞させる。偏心軸ピストンピンは、一気に１時に移り上昇行程に移る。
上昇行程での偏心軸ピストンピンは１時から１時半を経由し１２時へ向かう。
高速回転の場合、偏心軸ピストンピンの動きは常に１２時の方向を中心に９時から３時の間にあり、ピストンの上下運動によりその間を往復している。ピストンが上死点にあるとき、クランクピンが１２時の方向を向き、偏心軸ピストンピンもピストンピン穴の中心に対して１２時を向く、ピストンが下死点にあるとき、クランクピンがクランク主軸に対して６時の方向を向き、偏心軸ピストンは１２時を向く。
【０００５】
【発明の実施の形態】
両側のピストンピン穴に偏心環ブシュを差し込み、偏心環ブシュとコネクティングロッド小端部ブシュにピストンピンを通しスナップリング等を両側にはめ偏心軸を構成し、ピストンとコネクティングロッドの連結を行う。
【０００６】
【発明の効果】
ピストンが３６０度全ての方向に同じ間隔で可動する事によってピストンが上下運動する時、力が懸かる方向にピストンピンが逃げ側圧を逃がし、ピストンヘッドを水平に保とうとする力が働く。
この結果オイル消耗、異常磨耗、ピストンの振動によるシリンダー外壁への腐食発生などエンジンの寿命に大きな影響を与えている問題を解決する。
４ストロークサイクルエンジンの場合エンジンの回転速度によって追い付けなくなった分の空気や混合気の吸引方法としてピストンが下死点へ向かう速度を緩め、ピストンのみを下死点付近へ停滞させる事とピストンがクランク室へ向かう距離を変化させて、ピストンが下死点へ至らない事によって吸引する空気や混合気の絶対量をエンジンの回転速度に合わせる。
２ストロークサイクルエンジンの場合エンジンの回転速度によってクランク室への空気吸引量が十分追い付いている時の下降行程はピストンがクランク室へ向かう距離を変化させ、ピストンヘッドが下死点へ至らない事によって掃気口面積を小さくし、シリンダー内に送り込む空気や混合気の量も少なく成り過剰な掃気を行わない。エンジンの回転速度によりクランク室への空気吸引量が不足し始めた時の下降行程はピストンがクランク室へ向かう距離を変化させる事によりピストンヘッドが下死点へ向かう速度を緩め、ピストンのみを下死点付近へ停滞させ掃気口面積を大きくし、シリンダー内へ送り込む空気や混合気の不足を起こさない。
エンジンの回転速度によりクランク室への空気吸引が追い付かなくなった時の下降行程はピストンヘッドが下死点に至る速度を緩めず下死点に至り掃気口面積を大きくし、シリンダー内に送り込む空気や混合気の量を多くする事で十分な掃気を行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】偏心軸ピストンピンを備えたピストンに偏心軸ピストンピンの中心の軌道を破線で示し、偏心軸を１２時と６時方向に画き込んだ図。
【図２】偏心軸ピストンピンを備えたピストンのボス側を偏心環ブシュとピストンピンの差し込み部分を破線で示した図。
【図３】４ストロークサイクルエンジンが低速回転での吸気、回転速度に関係なく圧縮、爆発、排気の時偏心軸ピストンピンの中心とクランクピンの中心軌道を示した図。
【図４】４ストロークサイクルエンジンが吸気の際、エンジンの回転速度によりシリンダー内に発生した負圧の為、ピストンが下死点に至らず、その直後ピストンクリアランスと偏心軸ピストンピンによってより下死点に近づき圧縮に移行する時の偏心軸ピストンピンの中心とクランクピンの中心軌道を示した図。
【図５】４ストロークサイクルエンジンが吸気の際、エンジンの回転速度によりシリンダー内に発生した負圧が大きい為、ピストンが下死点に至らずそのまま圧縮に移行する時の偏心軸ピストンピンの中心とクランクピンの中心の軌道を示した図。
【図６】２ストロークサイクルエンジンが低回転の時クランク室側の空気圧が勝りピストンが下死点に至らない、この時のピストンの動きによる掃気口の開面積と偏心軸ピストンピンの中心とクランクピンの中心軌道を示した図。
【図７】２ストロークサイクルエンジンが中速回転の時クランク室側の空気圧が勝りピストンが下死点に至らずその直後ピストンクリアランスと偏心軸ピストンピンにより下死点に近づくこれらのピストンの動きによる掃気口の開面積と偏心軸ピストンピンの中心とクランクピンの中心軌道を示した図。
【図８】２ストロークサイクルエンジンが高速回転の時クランク室側の空気圧が劣りピストンが下死点に至る、この時のピストンの動きによる掃気口の開面積と偏心軸ピストンピンの中心とクランクピンの中心軌道を示した図。
【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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