(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンの小型化に寄与することができ、クランク軸やシリンダブロックに過大な剛性が要求されることのないスコッチヨーク式エンジンを提供する。【解決手段】エンジン１は、ピストン１５〜１８が取り付けられたヨーク２を有するスコッチヨーク式エンジンである。ヨーク２は、ヨーク２の移動に伴う振動を抑制するカウンタウェイト２３を有しているとともに、ヨーク２にはバランサ３０，４０が取り付けられている。バランサ３０，４０は、それぞれクランク軸２１を挟んで対称となる位置に配置されており、カウンタウェイト２３とともにヨーク２の移動に伴う振動を抑制する。【選択図】図１
2005105819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する位置に互いに平行に設けられた第一シリンダおよび第二シリンダと、第一シリンダおよび第二シリンダのそれぞれに往復運動可能に設けられる第一ピストンおよび第二ピストンと、前記第一ピストンおよび前記第二ピストンがそれぞれ設けられた２本のヨークエレメントを備え、前記各ピストンの往復運動をクランク軸のクランクピンに伝達するヨークと、を備えるスコッチヨーク式エンジンにおいて、
前記クランク軸を挟んで互いに対称となる位置に、前記クランク軸の回転方向に対して反対方向に回転し、前記各ピストンの往復運動による振動を抑制するバランサがそれぞれ設けられていることを特徴とするスコッチヨーク式エンジン。
【請求項２】
互いに隣接しかつ平行に設けられた第一シリンダおよび第二シリンダと、前記第一シリンダおよび前記第二シリンダに対向する位置に設けられ、互いに隣接しかつ平行に設けられた第三シリンダおよび第四シリンダと、第一シリンダから第四シリンダのそれぞれに往復運動可能に設けられる第一ピストン、第二ピストン、第三ピストン、および第四ピストンと、前記第一ピストンから前記第四ピストンがそれぞれ設けられた４本のヨークエレメントを備え、前記各ピストンの往復運動をクランク軸のクランクピンに伝達するヨークと、を備えるスコッチヨーク式エンジンにおいて、
前記クランク軸を挟んで互いに対称となる位置に、前記クランク軸の回転方向に対して反対方向に回転し、前記各ピストンの往復運動による振動を抑制するバランサがそれぞれ設けられていることを特徴とするスコッチヨーク式エンジン。
【請求項３】
前記シリンダおよびピストンを４組有する４気筒エンジンからなる請求項２に記載のスコッチヨーク式エンジン。
【請求項４】
前記バランサが、互いに対向する前記シリンダ同士のシリンダ軸および前記クランク軸に対して、それぞれ直交する方向に離間して配置されている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のスコッチヨーク式エンジン。
【請求項５】
前記バランサは、前記クランク軸の軸方向に沿って配置されたバランサ軸と、前記バランサ軸に取り付けられたバランスウェイトを備え、
前記バランスウェイトが、前記クランクピンを挟んだ位置に配置されている請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載のスコッチヨーク式エンジン。
【請求項６】
前記クランク軸とともに回転するクランクギアが前記クランク軸に取り付けられているとともに、
前記クランクギアの回転を前記バランサ軸に伝達するバランサギアが前記バランサ軸に取り付けられており、
前記クランク軸と前記バランサ軸とが、相対的に逆方向に回転する請求項５に記載のスコッチヨーク式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スコッチヨーク式エンジンに係り、特に、駆動時に生じる振動などを好適に抑制することができるスコッチヨークエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に使用されるエンジンとして、一般的なピストン、ピストンをコンロッドでつないだもの以外に、スコッチヨーク機構を利用したスコッチヨーク式エンジンがある。このスコッチヨーク式エンジンは、一対の連接棒（以下「ヨークエレメント」という）を有し、ヨークエレメントの延在方向に直交する長孔が形成されたヨークを有する。この長孔に、偏心させたクランク軸を挿入し、このクランクピンを長孔内で転がしながら往復運動させる機構を備えたものである。このスコッチヨーク式エンジンでは、クランク軸と接続されるヨークは往復運動を行うのみであるので、ヨークとシリンダボア壁スカート部との干渉が無くなるので、クランク軸とピストンの間を短くすることができる。このようなスコッチヨーク式エンジンのうち、４本のヨークを備えるものがあり、その例として、たとえば独国特許出願公開第１０１０７９２１号明細書（特許文献１）に開示されたものがある。
【０００３】
このスコッチヨーク式エンジンは、互いに隣接し、かつ平行に設けられた２つのシリンダと、この２つのシリンダに対向する位置において、互いに隣接し、かつ平行に設けられた２つのシリンダを有する。また、スコッチヨーク式エンジンは、これらの４つのシリンダに対して、それぞれ往復運動可能に設けられた４本のピストンがそれぞれ取り付けられた４つのヨークエレメントを有するヨークを有している。また、ヨークには、長孔が形成されており、この長孔に出力軸となるクランク軸が偏心した状態で挿入されている。そして、各シリンダで通常のエンジンサイクルを順次経ることにより、ヨークを往復運動させて、クランク軸を回転させるものである。
【０００４】
また、この種のスコッチヨーク式エンジンにおいて、ヨークに設けられたピストンの移動に伴う振動を抑制するために、バランスウェイトが設けられたバランサを有するものがある。バランサは、クランク軸に平行に配置され、かつクランク軸の回転方向と反対方向に回転するバランサ軸を有しており、クランク軸に取り付けられたヨークに対応する位置にバランスウェイトが設けられているものである。このスコッチヨーク式エンジンでは、クランク軸の回転に伴ってバランサ軸が回転し、バランスウェイトによる力がピストンの移動に伴う慣性力と反対向きの方向に働いて、ピストンの移動に伴う慣性力をキャンセルするものである。
【０００５】
ところが、このようなバランサを設けたとしても、バランサ軸とクランク軸とを一致させることができないことから、バランスウェイトによる不釣合いモーメントが生じてしまう。このような不釣合いモーメントをもキャンセルするために、クランクピンを２つ設けた２スローのクランク軸を用い、クランクピンにそれぞれヨークを取り付け、それぞれに対するバランスウェイトが設けられたバランサを用いている。そして、２スローのそれぞれにおけるヨークの位相差を１８０度として、ヨークを往復運動させるようにしている。こうして、２つのバランスウェイトのそれぞれによって生じる不釣合いモーメントを互いにキャンセルするようにしている。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０１０７９２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に開示されたスコッチヨーク式エンジンでは、ピストンの移動による慣性力をキャンセルする点については特に考慮されていないものであった。
【０００７】
また、クランク軸にバランサを設けたスコッチヨーク式エンジンでは、２スロークランクを用いていることから、クランク軸が２スロー分の長さを必要とするので、その分エンジンが大きくなってしまうという問題があった。
【０００８】
さらに、１８０度の位相差をもって往復運動させる２つのヨークそれぞれの動きに対応するバランスウェイトを有していることから、クランクやバランサシャフトを支えるシリンダブロックに対して、捻りモーメントを与えることとなってしまう。したがって、クランク軸やシリンダブロックには、その捻りモーメントに耐える剛性の確保が要求されるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、エンジンの小型化に寄与することができ、クランク軸やシリンダブロックに過大な剛性が要求されることのないスコッチヨーク式エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決した本発明に係るスコッチヨーク式エンジンは、対向する位置に互いに平行に設けられた第一シリンダおよび第二シリンダと、第一シリンダおよび第二シリンダのそれぞれに往復運動可能に設けられる第一ピストンおよび第二ピストンと、第一ピストンおよび第二ピストンがそれぞれ設けられた２本のヨークエレメントを備え、各ピストンの往復運動をクランク軸のクランクピンに伝達するヨークと、を備えるスコッチヨーク式エンジンにおいて、クランク軸を挟んで互いに対称となる位置に、クランク軸の回転方向に対して反対方向に回転し、各ピストンの往復運動による振動を抑制するバランサがそれぞれ設けられているものである。
【００１１】
また、上記課題を解決した本発明に係るスコッチヨーク式エンジンは、互いに隣接しかつ平行に設けられた第一シリンダおよび第二シリンダと、第一シリンダおよび第二シリンダに対向する位置に設けられ、互いに隣接しかつ平行に設けられた第三シリンダおよび第四シリンダと、第一シリンダから第四シリンダのそれぞれに往復運動可能に設けられる第一ピストン、第二ピストン、第三ピストン、および第四ピストンと、第一ピストンから第四ピストンがそれぞれ設けられた４本のヨークエレメントを備え、各ピストンの往復運動をクランク軸のクランクピンに伝達するヨークと、を備えるスコッチヨーク式エンジンにおいて、クランク軸を挟んで互いに対称となる位置に、クランク軸の回転方向に対して反対方向に回転し、各ピストンの往復運動による振動を抑制するバランサがそれぞれ設けられているものである。
【００１２】
これらの本発明に係るスコッチヨーク式エンジンにおいては、ピストンの往復運動による振動を抑制するバランサが設けられている。このバランサは、クランク軸を挟んで対称となる位置に配置されており、クランク軸の回転方向に対して反対方向に回転する。このため、２スローのクランク軸を設けることなく、バランサによる不釣合いモーメントを発生させないようにすることができる。したがって、クランク軸を小型にすることができ、エンジンの小型化に寄与することができる。
【００１３】
また、シリンダおよびピストンを４組有する４気筒エンジンからなる態様とすることができる。
【００１４】
このような４組のシリンダおよびピストンを有する４気筒エンジンにおいても、ピストンの振動を抑制することができるとともに、エンジンの小型化を図ることができる。
【００１５】
さらに、バランサが、互いに対向するシリンダ同士のシリンダ軸およびクランク軸に対して、それぞれ直交する方向に離間して配置されている態様とすることもできる。
【００１６】
このような位置にバランサが配置されていることにより、バランサによる力を安定した状態でヨークに与えることができる。したがって、より安定した状態でエンジンの振動を抑制することができる。
【００１７】
また、バランサは、クランク軸の軸方向に沿って配置されたバランサ軸と、バランサ軸に取り付けられたバランスウェイトを備え、バランスウェイトが、クランクピンを挟んだ位置に配置されている態様とすることもできる。
【００１８】
このように、バランサを有するバランスウェイトが、クランクピンを挟んだ位置に配置されていることにより、バランサに生じる捻りモーメントを抑制することができる。したがって、バランサを支えるシリンダブロックに過大な剛性を要求しないものとすることができる。
【００１９】
そして、クランク軸とともに回転するクランクギアがクランク軸に取り付けられているとともに、クランクギアの回転をバランサ軸に伝達するバランサギアがバランサ軸に取り付けられており、クランク軸とバランサ軸とが、相対的に逆方向に回転する態様とすることもできる。
【００２０】
このように、ギアを介してクランク軸の回転をバランサ軸に与えることにより、バランサ軸を回転させるための動力を別途設ける必要がなくなる。また、クランク軸の回転とバランサ軸の回転とを確実に同期させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るスコッチヨーク式エンジンによれば、エンジンの小型化に寄与することができる。また、クランク軸やシリンダブロックに過大な剛性が要求されることのないようにすることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は、本発明の第１の実施形態に係るスコッチヨーク式エンジンの要部斜視図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係るスコッチヨーク式エンジン（以下「エンジン」という）１は、いわゆる４気筒エンジンであり、エンジン１は、ヨーク２を備えている。ヨーク２には、４本のヨークエレメント１１，１２，１３，１４が設けられており、これらのうち、第一ヨークエレメント１１および第二ヨークエレメント１２が互いに隣接し、かつ平行に設けられている。また、第三ヨークエレメント１３および第四ヨークエレメント１４が互いに隣接し、かつ平行に設けられている。また、第一ヨークエレメント１１および第二ヨークエレメント１２に対して、第三ヨークエレメント１３および第四ヨークエレメント１４が対向する位置に設けられている。
【００２４】
また、各ヨークエレメント１１〜１４の先端部には、それぞれピストン１５〜１８が設けられている。このうち、第一ピストン１５および第二ピストン１６は、対向する位置に互いに平行に設けられた図示しない第一シリンダおよび第二シリンダにそれぞれ往復運動可能に設けられている。さらに、第三ピストン１７および第四ピストン１８は、対向する位置に互いに平行に設けられた図示しない第三シリンダおよび第四シリンダにそれぞれ往復運動可能に設けられている。このように、エンジン１は、４組のシリンダおよびピストンを有するものである。
【００２５】
第一ヨークエレメント１１および第二ヨークエレメント１２と、第三ヨークエレメント１３および第四ヨークエレメントとの間には、レール１９が形成されている。このレール１９は、ヨーク２の往復運動方向に直交する方向に沿って形成されており、レール１９には、スライダ２０が挿入されている。
【００２６】
このスライダ２０には、クランク軸２１に形成されたクランクピン２２に回動可能に取り付けられている。クランク軸２１は、図示しないシリンダブロックに回転可能に取り付けられている。また、クランクピン２２は、クランク軸２１の軸心から偏心した位置に形成されており、ヨーク２が往復運動することにより、レール１９に沿ってスライダ２０が移動し、スライダ２０の移動に伴ってクランクピン２２が上下運動することにより、クランク軸２１が回転する。
【００２７】
また、クランク軸２１には、クランク軸２１を介してクランクピン２２と対向する位置に、カウンタウェイト２３が設けられている。このカウンタウェイト２３は、クランク軸２１に対してクランクピン２２と対称となる位置にあり、ヨーク２およびピストン１５〜１８の移動により生じる慣性力（以下、「ヨーク２の移動により生じる慣性力」という）をキャンセルする方向に遠心力を与えている。ここで、カウンタウェイト２３の重量は、カウンタウェイトによる遠心力がヨーク２の移動による慣性力の最大値の半分（１／２）となるように調整されている。
【００２８】
クランク軸２１のフロント側には、図示しない補機駆動用プーリ（クランクプーリ）および動弁駆動系チェーンスプロケットが取り付けられており、リア側には、フライホイール２５が取り付けられている。さらに、クランク軸２１におけるヨーク２が設けられている位置よりもフロント側の位置には、クランク軸２１の回転に伴って回転する。また、クランク軸２１における補機駆動用プーリよりも後方位置には、クランク軸２１と同軸に配置され、クランク軸２１の回転とともに回転するクランクギア２４が取り付けられている。
【００２９】
また、互いに対向する第一シリンダおよび第二シリンダ同士のシリンダ軸と、クランク軸２１によって形成される面に対して、直交する方向に離間した上方位置には、第一バランサ３０が設けられている。さらに、シリンダ軸とクランク軸２１によって形成される面に対して、直交する方向に離間した下方位置には、第二バランサ４０が設けられている。これら第一バランサ３０および第二バランサ４０は、クランク軸２１を軸として対称となる位置に配置されている。
【００３０】
第一バランサ３０は、クランク軸２１の軸方向に沿って配置された第一バランサ軸３１を有している。第一バランサ軸３１は、図示しないシリンダブロックに回転可能に取り付けられ、そのフロント側端部には、第一バランサギア３２が取り付けられている。第一バランサギア３２は、クランク軸２１に設けられたクランクギア２４と噛み合っており、クランク軸２１の回転は、クランクギア２４および第一バランサギア３２を介して第一バランサ軸３１に伝達される。また、クランクギア２４と第一バランサギア３２のギア比（回転数比）は１対１に設定されており、クランク軸２１の回転に同期して第一バランサ軸３１が回転する。こうして、第一バランサ軸３１は、クランク軸２１と反対方向に同期して回転する。
【００３１】
さらに、第一バランサ軸３１におけるフロント側端部には、第一前バランスウェイト３３が設けられており、リア側端部には、第一後バランスウェイト３４が設けられている。これら第一前バランスウェイト３３および第一後バランスウェイト３４は、互いに同一の重量とされている。第一前バランスウェイト３３および第一後バランスウェイト３４は、第一バランサ軸３１に対して互いに同位相に配置されている。
【００３２】
一方、第二バランサ４０は、第一バランサ３０と同様にクランク軸２１の軸方向に沿って配置された第二バランサ軸４１を有している。第二バランサ軸４１は、図示しないシリンダブロックに回転可能に取り付けられ、そのフロント側端部には、第二バランサギア４２が取り付けられている。この第二バランサギア４２には、クランク軸２１に設けられたクランクギア２４と噛み合っており、クランク軸２１の回転は、クランクギア２４および第二バランサギア４２を介して第二バランサ軸４１に伝達される。また、クランクギア２４と第二バランサギア４２のギア比は１対１に設定されており、クランク軸２１の回転に同期して第二バランサ軸４１が回転する。こうして、第二バランサ軸４１は、クランク軸２１と反対方向に同期して回転する。
【００３３】
さらに、第二バランサギア４２のフロント側表面には、第二前バランスウェイト４３が設けられており、第二バランサ４０におけるリア側端部に、第二後バランスウェイト４４が設けられている。これら第二前バランスウェイト４３および第二後バランスウェイト４４は、互いに同一の重量とされている。
【００３４】
また、第二前バランスウェイト４３および第二後バランスウェイト４４は、第一バランスウェイト３３および第二バランスウェイト３４とも同一の重量とされている。第二前バランスウェイト４３および第二後バランスウェイト４４は、互いに第二バランサ軸４１に対して同位相に配置されている。
【００３５】
これらのバランサ３０，４０がクランク軸２１に回転に伴って回転することにより、ヨーク２の移動による慣性力が、各バランスウェイト３３，３４，４３，４４の回転によって生じる遠心力、およびカウンタウェイト２３の回転によって生じるによって適宜キャンセルされる。これら各バランスウェイト３３，３４，４３，４４の重量は、互いに同一である。また、第一バランサ３０のバランスウェイト３３，３４，の回転によって生じる遠心力は、ヨーク２の移動による慣性力の最大値の４分の１（１／４）となるように調整されている。同様に、第二バランサ４０のバランスウェイト４３，４４の回転によって生じる遠心力は、ヨーク２の移動による慣性力の最大値の４分の１（１／４）となるように調整されている。
【００３６】
以上の構成を有する本実施形態に係るエンジン１の動作、作用について説明する。
【００３７】
本実施形態に係るエンジン１においては、４つのシリンダにおける吸入工程、圧縮工程、燃焼行程、排気工程の各エンジン工程を循環により、ヨーク２に取り付けられたピストン１５〜１８が各シリンダに出入りすることにより、ヨーク２が往復運動する。このヨーク２が往復運動すると、ヨーク２に取り付けられたスライダ２０およびクランクピン２２は、クランク軸２１に対して相対的に上下運動し、クランクピン２２の上下運動に伴ってクランク軸２１が回転する。
【００３８】
このクランク軸２１の回転がクランクプーリを介して動力として供給される。また、クランク軸２１の回転は、クランクギア２４および第一バランサギア３２を介して第一バランサ軸３１に伝達される。また、クランク軸２１の回転は、クランクギア２４および第二バランサギア４２を介して第二バランサ軸４１に伝達される。こうして、第一バランサ軸３１および第二バランサ軸４１は、いずれもクランク軸２１の回転方向に対して反対方向に回転する。
【００３９】
このバランサ軸３１，４１の回転により、バランスウェイト３３，３４，４３，４４も回転する。このバランスウェイト３３，３４，４３，４４の回転移動によって生じる遠心力およびクランクピン２２に対してクランク軸２１を介して対称位置に配置されるカウンタウェイト２３の遠心力によって、ヨーク２に取り付けられたピストン１５〜１８の移動による慣性力がキャンセルされる。この点について、図２を用いて説明する。
【００４０】
図２（ａ）は、クランク軸の軸方向から見たエンジンの模式図、（ｂ）は、クランク軸に直交する方向から見たエンジンの模式図である。図２（ａ）において、クランク軸２１は反時計回りに回転し、バランサ軸３１，４１はいずれも時計回りに回転する。また、以後の説明においてクランクピン２２が最上端にある状態をクランク角が０°の状態とする。図２には、クランク角が９０°の状態が示されている。なお、図２（ｂ）には、シリンダＳの位置を仮想線で示している。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、クランク角が９０°の状態では、ヨーク２に取り付けられたピストン１５〜１８は、最左方に移動しており、クランクピン２２はクランク軸２１に対して左側に位置している。このとき、ヨーク２の移動に伴う慣性力ＦＹは、図２（ａ）の左側に作用している。なお、ヨーク２の移動に伴う慣性力ＦＹは、常にヨーク２の往復運動方向（水平方向）にのみ作用しており、上下方向（鉛直方向）には作用しない。
【００４２】
一方、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣ、第一バランサ３０に設けられたバランスウェイト３３，３４による遠心力ＦＢ１、第二バランサ４０に設けられたバランスウェイト４３，４４による遠心力ＦＢ２は、いずれも図２（ａ）の水平方向右側に作用している。また、バランスウェイト３３，３４，４３，４４はいずれも互いに同一の重量とされていることから、遠心力ＦＢ１，ＦＢ２は、同一の大きさとなる。ここで、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣは、ヨーク２の移動に伴う慣性力ＦＹの２分の１、バランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２は、いずれもヨーク２の移動に伴う慣性力ＦＹの４分の１である。このため、カウンタウェイト２３およびバランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＣ，ＦＢ１，ＦＢ２により、ヨーク２の移動に伴う慣性力ＦＹが相殺され、ピストン１５〜１８の往復運動による振動が抑制される。
【００４３】
また、図２（ｂ）に示すように、クランク軸２１を挟んでバランサ３０，４０が設けられていることから、第一バランサ３０による不釣合いモーメントと、第二バランサ４０による不釣合いモーメントは、互いに相反する方向に働く。このため、第一バランサ３０による不釣合いモーメントと第二バランサ４０による不釣合いモーメントを相殺して打ち消すことができる。このようにして、２スローのクランク軸を用いることなく１スローのクランク軸で不釣合いモーメントを打ち消すことができる。したがって、エンジン１自体の小型化に寄与することができる。
【００４４】
しかも、バランスウェイト３３，３４，４３，４４は、互いに同位相を維持した状態で回転移動している。このため、クランク軸２１やバランサ軸３１，４１を支えるシリンダブロックに対して、捻りモーメントを与えることがない。したがって、シリンダブロックに対して過大な剛性が要求されることがない。
【００４５】
また、クランク軸２１が他のクランク角の状態における力の釣り合い関係について説明する。図３は、クランク軸の軸方向から見たエンジンの模式図であり、（ａ）はクランク角が０°、（ｂ）はクランク角が９０°（ｃ）はクランク角が１８０°、（ｄ）はクランク角が２７０°の状態を示している。さらに、図４は、クランク軸に直交する方向から見たエンジンの模式図であり、（ａ）はクランク角が０°、（ｂ）はクランク角が９０°（ｃ）はクランク角が１８０°、（ｄ）はクランク角が２７０°の状態を示している。
【００４６】
図３（ａ）に示すように、クランク角が０°の状態では、クランクピン２２は最上部に移動しており、カウンタウェイト２３は最下部に移動している。また、バランスウェイト３３，３４，４３，４４は、いずれも最上部に移動している。さらに、クランクピン２２、カウンタウェイト２３、バランスウェイト３３，３４，４３，４４は、略鉛直線上に一直線に並んでいる。
【００４７】
クランク角が０°の状態では、ヨーク２の移動による慣性力ＦＹ、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣ、およびバランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２は、いずれも作用しない。ところが、鉛直方向において、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣ、およびバランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２のバランスが崩れると、振動を生じる原因となる。
【００４８】
ところが、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣは、鉛直下向きに作用し、バランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２は、いずれも鉛直上向きに作用する。ここで、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣは、バランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２の２倍とされている。このため、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣと、バランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２とが相殺され、カウンタウェイト２３およびバランスウェイト３３，３４，４３，４４による振動が生じないようにすることができる。
【００４９】
また、図４（ａ）に示すように、クランク角が０°の状態において、バランスウェイト３３，３４，４３，４４は、いずれも上方に位置した状態となっている。このため、第一バランサ３０による不釣合いモーメントと、第二バランサ４０による不釣合いモーメントは、互いに相反する方向に働くので、第一バランサ３０による不釣合いモーメントと第二バランサ４０による不釣合いモーメントを相殺して打ち消すことができる。
【００５０】
次に、図３（ｂ）に示すように、クランク角が９０°の状態では、図２の説明で示したように、水平方向におけるヨーク２の移動に伴う慣性力を、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣ、バランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２によって、キャンセルすることができる。また、図４（ｂ）に示すように、バランスウェイト３３，３４，４３，４４は、いずれもバランサ軸３１，４２と同じ高さに位置した状態となっている。このため、第一バランサ３０による不釣合いモーメントと、第二バランサ４０による不釣合いモーメントは、互いに相反する方向に働くので、第一バランサ３０による不釣合いモーメントと第二バランサ４０による不釣合いモーメントを相殺して打ち消すことができる。
【００５１】
さらに、図３（ｃ）に示すように、クランク角が１８０°の状態では、クランクピン２２は最下部に移動しており、カウンタウェイト２３は最上部に移動している。また、バランスウェイト３３，３４，４３，４４は、いずれも最下部に移動している。さらに、クランクピン２２、カウンタウェイト２３、バランスウェイト３３，３４，４３，４４は、略鉛直線上に一直線に並んでいる。
【００５２】
この状態では、図３（ａ）に示したクランク角が０°の状態と比較して、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣと、バランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２の向きが上下入れ替わっている。この状態でも、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣと、バランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２とが相殺され、カウンタウェイト２３およびバランスウェイト３３，３４，４３，４４による振動が生じないようにすることができる。
【００５３】
また、図４（ｃ）に示すように、クランク角が１８０°の状態では、バランスウェイト３３，３４，４３，４４は、いずれも下方に位置した状態となっている。このため、第一バランサ３０による不釣合いモーメントと、第二バランサ４０による不釣合いモーメントは、互いに相反する方向に働くので、第一バランサ３０による不釣合いモーメントと第二バランサ４０による不釣合いモーメントを相殺して打ち消すことができる。
【００５４】
そして、図３（ｄ）に示すように、クランク角が２７０°の状態では、ヨーク２の移動による慣性力ＦＹは水平方向右側に作用する。一方、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣおよびバランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２は、いずれも水平方向左側に作用する。ここで、ヨーク２の移動による慣性力ＦＹは、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣおよびバランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２を加算した大きさと同じである。したがって、ヨーク２の移動による慣性力ＦＹをカウンタウェイト２３による遠心力ＦＣおよびバランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢ１，ＦＢ２を相殺してキャンセルすることができる。
【００５５】
また、図４（ｄ）に示すように、バランスウェイト３３，３４，４３，４４は、いずれもバランサ軸３１，４２と同じ高さに位置した状態となっている。このため、第一バランサ３０による不釣合いモーメントと、第二バランサ４０による不釣合いモーメントは、互いに相反する方向に働くので、第一バランサ３０による不釣合いモーメントと第二バランサ４０による不釣合いモーメントを相殺して打ち消すことができる。
【００５６】
ここで、クランク角の変動に伴う不釣合い力の変化状況について説明する。ここでいう不釣合い力とは、ヨーク２の移動に伴う慣性力、カウンタウェイト２３による遠心力、およびバランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力である。図５は、クランク角の変化に伴うｘ方向の不釣合い力の変化を示すグラフ、図６は、クランク角の変化に伴うｙ方向の不釣合い力の変化を示すグラフである。
【００５７】
ｘ方向については、図５に示すように、ヨーク２の変動に伴う慣性力ＦＹｘは、クランク角θに対してｓｉｎθで変動する。また、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣｘは、−１／２ｓｉｎθで変動する。さらに、バランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢｘは、−１／４ｓｉｎθで変動する。そして、ヨーク２の移動に対するトータルの強制力ＦＴｘは、下記（１）で表される。
【００５８】
ＦＴｘ＝ＦＴｘ＋ＦＣｘ＋２×ＦＢｘ・・・（１）
この（１）式に、それぞれの不釣合い力ＦＴｘ，ＦＣｘ，ＦＢｘを代入すると、トータルの強制力ＦＴｘは、θの値に拘わらず、常に０となる。したがって、ｘ方向については、常に不釣合い力を生じないようにすることができる。なお、このように、完全な正弦波となるのは、従来の一般的なクランク、ピストンをコンロッドでつないだものと異なり、スコッチヨーク方式を用いているので、高次ハーモニクス成分を含まないことによるものである。
【００５９】
また、ｙ方向については、ヨーク２の変動に伴う慣性力ＦＹｙは、クランク角θによらず常に０となる。図６では、この慣性力ＦＹｙは示していない。また、カウンタウェイト２３による遠心力ＦＣｙは、図６に示すように、１／２ｓｉｎ（θ−π／２）で変動する。さらに、バランスウェイト３３，３４，４３，４４による遠心力ＦＢｙは、−１／４ｓｉｎ（θ−π／２）で変動する。そして、ヨーク２の移動に対するトータルの強制力ＦＴｙは、下記（２）で表される。
【００６０】
ＦＴｙ＝ＦＴｙ＋ＦＣｙ＋２×ＦＢｙ・・・（２）
この（２）式に、それぞれの不釣合い力ＦＴｙ，ＦＣｙ，ＦＢｙを代入すると、トータルの強制力ＦＴｙは、θの値に拘わらず、常に０となる。したがって、ｙ方向についても、常に不釣合い力を生じないようにすることができる。
【００６１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では両バランサ３０，４０にそれぞれ２つのバランスウェイト３３，３４，４３，４４を設けているが、それぞれに１つ、あるいはさらに多くのバランスウェイトを設ける態様とすることができる。また、上記実施形態では、ギアを介してバランサ軸を回転させているが、他の動力を用いてバランサを回転させる態様とすることもできる。さらに、バランスウェイト３３，３４，４３，４４を同一の重量とし、カウンタウェイト２３の重量を２つのバランスウェイトの重さの２倍に設定しているが、ヨーク２との距離関係を調整することにより、異なる重量のバランスウェイト、カウンタウェイトを用いる態様とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係るスコッチヨーク式エンジンの要部斜視図である。
【図２】（ａ）は、クランク軸の軸方向から見たエンジンの模式図、（ｂ）はクランク軸に直交する方向から見たエンジンの模式図である。
【図３】クランク軸の軸方向から見たエンジンの模式図であり、（ａ）はクランク角が０°、（ｂ）はクランク角が９０°（ｃ）はクランク角が１８０°、（ｄ）はクランク角が２７０°の状態を示している。
【図４】クランク軸に直交する方向から見たエンジンの模式図であり、（ａ）はクランク角が０°、（ｂ）はクランク角が９０°（ｃ）はクランク角が１８０°、（ｄ）はクランク角が２７０°の状態を示している。
【図５】クランク角の変化に伴うｘ方向の不釣合い力の変化を示すグラフである。
【図６】クランク角の変化に伴うｙ方向の不釣合い力の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１…スコッチヨーク式エンジン、２…ヨーク、１１…第一ヨークエレメント、１２…第二ヨークエレメント、１３…第三ヨークエレメント、１４…第四ヨークエレメント、１５…第一ピストン、１６…第二ピストン、１７…第三ピストン、１８…第四ピストン、１９…レール、２０…スライダ、２１…クランク軸、２２…クランクピン、２３…カウンタウェイト、２４…クランクギア、２５…フライホイール、３０…第一バランサ、３１…第一バランサ軸、３２…第一バランサギア、３３…第一（前）バランスウェイト、３４…第一（後）バランスウェイト、４０…第二バランサ、４１…第二バランサ軸、４２…第二バランサギア、４３…第二前バランスウェイト、４４…第二後バランスウェイト、ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＣ…遠心力、ＦＹ…慣性力、θ…クランク角。
【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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