(57)【要約】【課題】  直線往復運動を創成する中央遊星歯車複偏心盤２気筒１クランクピン型ハイポサイクロイド遊星歯車機構を用いた往復動機関の製作性及び保守点検・整備性などを向上させる．【解決手段】  中央遊星歯車複偏心盤２気筒１クランクピン型ハイポサイクロイド遊星歯車機構の中央遊星歯車複偏心盤に代えて，製作が容易で，かつ，組立時に高い精度と機能を与えるように，いくつかの部品に分けて製作し，それらを組み付けて構成する組立式中央遊星歯車複偏心盤を使用する．【選択図】図２
2013104422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線往復運動を創成する組立式中央遊星歯車複偏心盤２気筒１クランクピン型ハイポサイクロイド遊星歯車機構を伝動機構とした往復動機関．
【請求項２】
請求項１記載の往復動機関において組立式中央遊星歯車複偏心盤を組立式割型中央遊星歯車複偏心盤に代えた往復動機関
【請求項３】
請求項１記載の往復動機関において組立式中央遊星歯車複偏心盤を組立式半割型中央遊星歯車複偏心盤に代えた往復動機関．
【請求項４】
請求項１，２及び３記載の往復動機関の機構を用いることを特徴とするポンプ装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は，直線運動を創成するハイポサイクロイド遊星歯車機構を用いた往復動機関の実用性を高める目的をもつ，組立式中央遊星歯車複偏心盤を用いた２気筒１クランクピン型ハイポサイクロイド遊星歯車機構を伝動機構とした往復動機関であり，その製作性及び保守点検・整備性を向上させるものである．
以後，簡明とするため，直線運動を創成する中央遊星歯車複偏心盤２気筒１クランクピン型ハイポサイロイド遊星歯車機構を用いた往復動機関を２ｎ気筒サイクロイド機関とし，この機関の機構を２ｎ気筒サイクロイド機構とする．なお，ｎは自然数とする．
【背景技術】
【０００２】  これまで、特許文献１において，２ｎ気筒サイクロイド機関並びに往復動ポンプ装置（コンプレッサを含む。）が提案されている。
図１は，２ｎ気筒サイクロイド機関の一例として，中央遊星歯車複偏心盤９に代えて，組立式中央遊星歯車複偏心盤を用いた２ストローク，気筒配置角γ＝９０の組立式４気筒サイクロイド機関を示している。簡明のため，シリンダヘッド３，シリンダ２及びピストンリング５は気筒１にのみ，クランクケースはクランクウェブ軸受の支持部のみを，図１（ｂ）で示している．
なお，組立式中央遊星歯車複偏心盤は中央遊星歯車複偏心盤と同じ形状と機能をもつので，図１を背景技術である２ｎ気筒サイクロイド機関の説明図として準用する．
図１を用いて，２ｎ気筒サイクロイド機構の構造，運動及びつりあわせを述べる．
クランクケース１に固定した基準ピッチ円直径４ｅの静止内歯車１０とクランクピン付クランクウェブ６ｂのクランクピン上にクランクピン軸受７で回転自在に支えられた基準ピッチ円直径２ｅの遊星歯車９ｂがかみあい、遊星歯車９ｂはクランクピン軸心Ｏ２周りに角速度ωで自転するとともに、クランク軸心Ｏ１周りに逆向きに角速度ωで公転する。このとき、遊星歯車９ｂの基準ピッチ円筒面上にある偏心盤９ａの軸心Ｏ３は、シリンダ中心線Ｃ上をストローク４ｅの直線往復運動を行う。そして、この直線往復運動が，偏心盤９ａ上に偏心盤軸受１１を介して回転自在に支えられシリンダ２に案内されたピストン４の運動となる。このように，ピストン４の直線往復運動は，互いに逆向きの２つの等速回転運動，即ち，偏心量ｅの偏心盤９ａが，クランクピン軸心Ｏ２周りに自転すると同時に，クランク半径ｅのクランク軸６の回転によりクランク軸心Ｏ１周りに逆向きに同じ角速度で公転することにより創成される。したがって，２ｎ気筒サイクロイド機構は，等速で自転と公転を行う回転体の場合と同様に，慣性による力及びモーメントを完全につりあわせることができる．（特許文献１及び非特許文献１〜３参照）【０００３】  ピストンクランク機構との比較において、直線運動を創成するハイポサイクロイド遊星歯車機構の基本的な特長は以下のように整理できる。
ピストンの直線往復運動は、静止内歯車１０と遊星歯車９ｂの歯数比が２：１の等速運動機構である遊星歯車機構により創成され，ピストンクランク機構ではシリンダによるピストンの強制案内と不等速運動機構であるリンク機構により創成される。このため、２ｎ気筒サイクロイド機構では，ピストンクランク機構で不可避のシリンダ側圧（ピストン側圧）及び慣性不つりあいを除去できる。
この特長に拠り、シリンダ及びクランクケースの剛性、摩擦損失、ピストンスラップ，振動および燃焼ガス漏れの低減、上下死点近傍の低ピストン速度，適切なロングストロークと燃焼室形状の最適化などに拠る燃焼状態の改善、さらなる高圧・ロングストローク化による高トルク化と低速化を期待できるなど、２ｎ気筒サイクロイド機関の実用可能性は高く評価できる。また，クランク半径がピストンストロークの１／４と小さいことを利用して，図１に示すように，クランクウェブ軸受８及び１３を採用して，機構の重量・寸法の低減及び剛性の向上を諮ることができる．
これまでに，２ｎ気筒サイクロイド機関が提案されているが，中央遊星歯車複偏心盤とクランク軸系の製作性などが課題として残されている．（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】  特開２０１１−１７３２９
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】  松田孝，佐藤元宥：サイクロイド遊星歯車機構に閠する研究（第１報），自動車技術会論文集，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．２，ｐ．３１１−３１６（２００８）．
【非特許文献２】  松田孝，佐藤元宥：サイクロイド遊星歯車機構に関する研究（第２報），自動車技術会論文集，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．１，ｐ１０９−１１４（２０１０）．
【非特許文献３】  松田孝，佐藤元宥：サイクロイド遊星歯車機構に関する研究（第３報），自動車技術会２０１０年春季大会  学術講演会  パシフィコ横浜  ２０１０年５月２１日発表，文献Ｎｏ．２０１０５０４８，学術講演会前刷集Ｎｏ．８８−０９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  ２ｎ気筒サイクロイド機関における中央遊星歯車複偏心盤とクランク軸系の製作性及び保守点検・整備性の向上が目的である（特許文献１及び非特許文献３参照）．
本発明は，この課題を解決して、高圧、低速，ロングストローク及び多気筒の高品質な往復動機関の実用可能性を高めるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明では，中央遊星歯車複偏心盤及びクランク軸系の製作性及び保守点検・整備性を高めるため，中央遊星歯車複偏心盤に代えて用いる図１の組立式中央遊星歯車複偏心盤を，つぎのように考案している．
中央遊星歯車複偏心盤９を，図２に示すように，遊星歯車の歯を軸方向に延長した嵌合歯を遊星歯車の両端に備えた中央遊星歯車９ｂ（以後，嵌合歯付き中央遊星歯車という）とそれに嵌め合わせる２つの嵌合歯溝付き偏心盤９ａ（以後，嵌合歯溝付き偏心盤という）の３部品に分けて製作する．そして，これらを組み付けて中央遊星歯車複偏心盤９と同じ形状と機能を与え，これを組立式中央遊星歯車複偏心盤という．嵌合歯は歯先を落とした低歯とし，嵌合歯溝はこの嵌合歯に適合させる．
なお，図２では，２ｎ気筒サイクロイド機関の一例として，２ストローク，気筒配置角γ＝９０の組立式４気筒サイクロイド機関を採り上げ，気筒１及び２に対応する組立式中央遊星歯車複偏心盤を例示している．この手段は，組立式２ｎ気筒サイクロイド機関の全ての気筒に対して，同様に適用できる．これは自明なので，以後，この言及を割愛する．【０００８】  前項の組立式中央遊星歯車複偏心盤を，図３に示すように，基本的に遊星歯車の軸心を含む平面Ｓで，偏心盤中心を含む上部と偏心盤中心を含まない下部に２分割した割型嵌合歯溝付き偏心盤９ａＵ，９ａＬ，と割型嵌合歯付き中央遊星歯車９ｂα，９ｂβとを製作して，これらを組み付けた割型中央遊星歯車複偏心盤の嵌合歯溝付き偏心盤９ａＵと９ａＬをねじ１２で一体結合して，中央遊星歯車複偏心盤９と同じ形状と機能を与える方法を考案し，中央遊星歯車複偏心盤９に代えて用いる．これを組立式割型中央遊星歯車複偏心盤という．【０００９】  ［０００７］項の組立式中央遊星歯車複偏心盤において，図４に示すように，基本的にその軸心を含む平面Ｓで偏心盤中心を含む上部と偏心盤中心を含まない下部に２分割された嵌合歯溝付き偏心盤９ａＵと９ａＬを，嵌合歯付き中央遊星歯車９ｂにそれぞれ組み付け，ついで偏心盤９ａＵと９ａＬをねじで一体結合して．中央遊星歯車複偏心盤９と同じ形状と機能を与える組立式半割型中央遊星歯車複偏心盤を考案し，中央遊星歯車複偏心盤９に代えて用いる．
なお，嵌合歯及び嵌合歯溝は，分割した偏心盤９ａＵと９ａＬを半径方向移動により中央遊星歯車９ｂに組み付け出来るような小歯数とする．
【発明の効果】
【００１０】  請求項１記載の組立式中央遊星歯車複偏心盤に拠れば，２ｎ気筒サイクロイド機構の中央遊星歯車複偏心盤９の製作が容易となり，また，これらの相対角位置を精度良く製作でき，一体性も高いので，実用性が向上する．【００１１】  請求項２記載の組立式割型中央遊星歯車複偏心盤に拠れば，組立式クランク軸６に代わる一体型クランク軸の使用，組立の容易化とクランクピン軸受７及び中央遊星歯車の保守点検と整備交換が可能になり，請求項１に記載した本発明の実用性向上に寄与できる．【００１２】  請求３記載の組立式半割型中央遊星歯車偏心盤に拠れば，クランク軸系の組立が容易で，中央遊星歯車の保守点検が容易になり，請求項１に記載した本発明の実用性向上に寄与できる．【００１３】  請求項１，２及び３記載の発明に拠れば，小型軽量，高圧，低速，低剛性構造，低摩擦損失，低振動で，滑らかな動きの優れた往復動ポンプを期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  ２ストローク，γ＝９０の組立式中央遊星歯車複偏心盤２気筒１クランクピン型４気筒サイクロイド機関の構造を示す図であり，（ａ）は軸方向からの正面図（Ｂ矢視図），（ｂ）は断面Ａ−Ａを示している．
【図２】  ２ストローク，γ＝９０の組立式中央遊星歯車複偏心盤２気筒１クランクピン型４気筒サイクロイド機関の組立式中央遊星歯車複偏心盤の実体図である．
【図３】  ２ストローク，γ＝９０の組立式中央遊星歯車複偏心盤２気筒１クランクピン型４気筒サイクロイド機関の組立式割型中央遊星歯車複偏心盤の実体図である．
【図４】  ２ストローク，γ＝９０の組立式中央遊星歯車複偏心盤２気筒１クランクピン型４気筒サイクロイド機関の組立式半割型中央遊星歯車複偏心盤の実体図である．
【発明を実施するための形態】
【００１５】  本発明は，図１，図２，図３及び図４に示す実施例により開示されている。なお，図１は，特許文献１で示されている２ｎ気筒サイクロイド機関の一例として，２ストローク，気筒配置角  γ＝９０の組立式４気筒サイクロイド機関において，中央遊星歯車複偏心盤を組立式中央遊星歯車複偏心盤に代えた構造である．
また，図１（ｂ）では，シリンダヘッド３，シリンダ２及びピストンリング５は気筒１のみを簡単に示し，クランクケース１はクランクウェブ軸受の支持部のみを示している．また，機関の仕様に応じたシリンダヘッド部の吸排気弁，シリンダ部の掃排気ポート，点火プラグ，燃料噴射ノズル並びにオイルシール，油道，潤滑ポンプ及びシリンダヘッドとシリンダのねじ締結なども周知であり，発明の本質に直接関わらないので説明を省略している。
【実施例】
【００１６】  機構の基本構造と運動については，［０００２］及び［０００３］項で述べた通りである．
図２は，２ストローク，γ＝９０の４気筒サイクロイド機関の嵌合歯付き中央遊星歯車９ｂと２つの嵌合歯溝付き偏心盤９ａを組み付けた組立式中央遊星歯車複偏心盤を例示している．この嵌合歯付き中央遊星歯車９ｂは，一般的な方法で歯切りできる．また，このような嵌合組立のため，組立式中央遊星歯車複偏心盤は，高精度で高い機能をもっている．【００１７】  図３は，前項の組立式中央遊星歯車複偏心盤に代えて使用する組立式割型中央遊星歯車複偏心盤として，２ストローク，γ＝９０の４気筒サイクロイド機関の組立式割型中央遊星歯車複偏心盤を例示している．分割された部分として，嵌合歯溝付き複偏心盤の偏心盤中心を含まない部分９ａＬ及び含む部分９ａＵ，と嵌合歯付き中央遊星歯車の部分９ｂα，９ｂβを示している．基本的に遊星歯車の軸心を含む平面で２分割した面を接合面Ｓとして，この割型嵌合歯溝付偏心盤９ａをねじ１２により一体的に結合する．これを使用すれば，組立式クランク軸に代えて一体型クランク軸を使用でき，組立の容易化，クランクピン軸受及び遊星歯車の保守点検と交換整備が可能になる．【００１８】  図４は，使途などに応じて，前項の組立式割型中央遊星歯車複偏心盤に代えて使用する組立式半割型中央遊星歯車複偏心盤として，２ストローク，γ＝９０の４気筒サイクロイド機関の組立式半割型中央遊星歯車複偏心盤を例示している．上添字は部品の上下２分割に伴う表示であり，上添字Ｌ及びＵはそれぞれ組立式中央遊星歯車複偏心盤の偏心盤中心を含まない部分及び含む部分を示している．この割型嵌合歯溝付偏心盤９ａを半径方向に移動して嵌合歯付き遊星歯車９ｂと組み付けてねじ１２により一体的に結合する．これを使用すれば，クランク軸系の組立の容易化，クランクピン軸受及び遊星歯車の保守点検が容易になる．
【符号の説明】
【００１９】        １                  クランクケース
２Ｋ                シリンダ
３Ｋ                シリンダヘッド
４Ｋ                気筒Ｋのピストン
４ａＫ              気筒Ｋのピストンヘッド部
４ｂＫ              気筒Ｋのピストンロッド部
４ｃＫ              気筒Ｋのピストン大端部
５                  ピストンリング
６                  クランク軸
６ａ                クランクウェブ
６ｂ                クランクピン付クランクウェブ
７                  クランクピン軸受
８                  クランクウェブ軸受
９Ｋ                中央遊星歯車複偏心盤
９ｂＫ              気筒Ｋの嵌合歯付き中央遊星歯車
９ｂＫα／９ｂＫβ  気筒Ｋの割型嵌合歯付き中央遊星歯車
９ａＫ              気筒Ｋの嵌合歯溝付き偏心盤
９ａＫＵ／９ａＫＬ  気筒Ｋの割型嵌合歯溝付き偏心盤
１０Ｋ                気筒Ｋの静止内歯車
１１Ｋ                気筒Ｋの偏心盤軸受
１２                  割型嵌合歯溝付き偏心盤の組付けねじ
１３                  中央クランクウェブ軸受
ＣＫ                気筒Ｋのシリンダ中心線
Ｏ１                クランク軸心
Ｏ２Ｋ              気筒Ｋのクランクピン軸心
Ｏ３Ｋ              気筒Ｋの偏心盤軸心
ＳＫ                組立式割型中央遊星歯車複偏心盤の上部と下部の接合面
γ                  気筒配置角（ｄｅｇ）
ω                  クランク角速度
下添数字Ｋ                  機関の点火順序を示す気筒番号
上添字Ｌ                  割型嵌合歯溝付き偏心盤の下部
上添字Ｕ                  割型嵌合歯溝付き偏心盤の上部
上添字α／β              割型嵌合歯付き中央遊星歯車の半割部
なお，気筒番号を示す下添数字Ｋについては，必要な場合のみ表示する．また，気筒２及び３のように，２気筒に係わる場合はＫを２３と表示する．
【図１】
2013104422.tif 000003
【図２】
2013104422.tif 000004
【図３】
2013104422.tif 000005
【図４】
2013104422.tif 000006