(57)【要約】【課題】コンパクトでシンプルな構造であるＬ型エンジン及びそれに用いられる回転力伝達継手を提供する。【解決手段】吸気圧縮部２の回転シリンダ４と、回転シリンダ４に対応する燃焼排気部３の回転シリンダ５とを有し、９０度の角度をなすピストン部６Ａ，６Ｂを有するＬ型ピストン６の第１及び第２ピストン部６Ａ，６Ｂの端部が回転シリンダ４，５の各シリンダ室（貫通穴４Ａ，５Ａ）にスライド可能に挿通される。回転シリンダ４，５は、Ｌ型ピストン６が挿通される側と反対側にそれぞれ設けられる蓋体８，９を備える。回転シリンダ４は、シリンダ室が軸芯周りに移動しながら吸気行程、圧縮行程を経る一方、回転シリンダ５は、前記圧縮行程を経た圧縮空気を、回転シリンダ４から受けシリンダ室が軸芯周りに移動しながら燃料噴射・点火を含む燃焼行程、排気行程を経る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気圧縮部と、燃焼排気部とを有するＬ型エンジンであって、
軸芯周りに配置される単数若しくは複数のシリンダ室を有し回転可能に支持される、前記吸気圧縮部側の第１回転シリンダと、
前記第１回転シリンダに対応して形成され軸芯周りに配置される単数若しくは複数のシリンダ室を有し前記第１回転シリンダに対し角度をなして回転可能に支持される、前記排気燃焼部側の第２回転シリンダと、
前記第１及び第２回転シリンダのシリンダ室それぞれにスライド可能に挿通される第１及び第２ピストン部を有し前記第１及び第２ピストン部の他端部が屈曲部を介して結合されているＬ型ピストンと、
前記第１及び第２回転シリンダは、前記Ｌ型ピストンが挿通される側と反対側にそれぞれ設けられる第１及び第２蓋体と、
前記第１及び第２回転シリンダに中心軸として設けられる第１及び第２動力伝達軸とを備え、
前記第１回転シリンダまたは前記第２回転シリンダの動力伝達軸に回転起動力を付与することで、前記Ｌ型ピストンの第１及び第２ピストン部のスラスト運動により第１及び第２回転シリンダを回転運動させ、前記第１回転シリンダは、シリンダ室が軸芯周りに移動しながら吸気行程、圧縮行程を経る一方、前記第２回転シリンダは、シリンダ室が、前記圧縮行程を経た圧縮空気を前記第１回転シリンダから受け、軸芯周りに移動しながら燃料噴射・点火を含む燃焼行程、排気行程を経る構成とされていることを特徴とするＬ型エンジン。
【請求項２】
前記第１及び第２回転シリンダ、Ｌ型ピストンは、ハウジング内に収納され、
前記ハウジングは、前記第１及び第２回転シリンダを軸受を介して回転可能に支持する２つの端部筒状部と、前記２つの端部筒状部を接続し前記Ｌ型ピストンの屈曲部が収納される中間筒状部とを有し、
前記ハウジングの各端部筒状部は、開放端側に前記蓋体が取り付けられ、前記蓋体には前記動力伝達軸が外部に貫通する貫通穴が形成されている請求項１記載のＬ型エンジン。
【請求項３】
前記第１回転シリンダのシリンダ室がほぼ最大容積となる位置に対応する前記第１蓋体の部分に接続され前記シリンダ室内に吸気を導入する吸気パイプと、
前記第２回転シリンダのシリンダ室がほぼ最大容積となる位置に対応する前記第２蓋体の部分に接続され前記シリンダ室から排気を排出する排気パイプと、
前記第１回転シリンダのシリンダ室の圧縮終了位置に対応する前記第１蓋体の部分と前記第２回転シリンダの吸気導入位置に対応する前記第２蓋体の部分とを接続する接続パイプとを備える請求項１または２記載のＬ型エンジン。
【請求項４】
前記Ｌ型ピストンは、前記第１及び第２ピストン部の径が異なる請求項１〜３のいずれか１つに記載のＬ型エンジン。
【請求項５】
第１動力伝達軸から第２動力伝達軸に回転力を伝達する回転力伝達継手であって、
第１動力伝達軸が設けられ軸芯周りに配置される単数若しくは複数のシリンダ室を有し回転可能に支持される、吸気圧縮部側の第１回転シリンダと、
第２動力伝達軸が設けられ前記第１回転シリンダに対応して形成され軸芯周りに配置される単数若しくは複数のシリンダ室を有し前記第１回転シリンダに対し角度をなして回転可能に支持される、排気燃焼部側の第２回転シリンダと、
前記第１及び第２回転シリンダのシリンダ室それぞれにスライド可能に挿通される第１及び第２ピストン部を有し前記第１及び第２ピストン部の他端部が屈曲部を介して結合されているＬ型ピストンとを備え、
前記第１動力伝達軸の回転力を、前記Ｌ型ピストンの第１及び第２ピストン部のスラスト運動により第２動力伝達軸に伝達することを特徴とする回転力伝達継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気行程、圧縮行程を行う吸気圧縮部と、燃焼行程、排気行程を行う燃焼排気部とが分かれたＬ型エンジン及びそれに用いられる回転力伝達継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンとしては、４サイクルエンジンや２サイクルエンジンが知られている（例えば，特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２４２７１４号公報
【特許文献２】特開２００４−２７８３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１，２においては，１つのシリンダ室において、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程及び排気行程を行うようになっている。
【０００５】
発明者は、吸気行程、圧縮行程を行う吸気圧縮部と、燃焼行程、排気行程を行う燃焼排気部とを分けることで、全体をコンパクトでシンプルな構造できることに着想し，本発明をなしたものである。
【０００６】
本発明は、コンパクトでシンプルな構造であるＬ型エンジン及びそれに用いられる回転力伝達継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、吸気圧縮部と、燃焼排気部とを有するＬ型エンジンであって、軸芯周りに配置される単数若しくは複数のシリンダ室を有し回転可能に支持される、前記吸気圧縮部側の第１回転シリンダと、前記第１回転シリンダに対応して形成され軸芯周りに配置される単数若しくは複数のシリンダ室を有し前記第１回転シリンダに対し角度をなして回転可能に支持される、前記排気燃焼部側の第２回転シリンダと、前記第１及び第２回転シリンダのシリンダ室それぞれにスライド可能に挿通される第１及び第２ピストン部を有し前記第１及び第２ピストン部の他端部が屈曲部を介して結合されているＬ型ピストンと、前記第１及び第２回転シリンダは、前記Ｌ型ピストンが挿通される側と反対側にそれぞれ設けられる第１及び第２蓋体と、前記第１及び第２回転シリンダに中心軸として設けられる第１及び第２動力伝達軸とを備え、前記第１回転シリンダまたは前記第２回転シリンダの動力伝達軸に回転起動力を付与することで、前記Ｌ型ピストンの第１及び第２ピストン部のスラスト運動により第１及び第２回転シリンダを回転運動させ、前記第１回転シリンダは、シリンダ室が軸芯周りに移動しながら吸気行程、圧縮行程を経る一方、前記第２回転シリンダは、シリンダ室が、前記圧縮行程を経た圧縮空気を前記第１回転シリンダから受け、軸芯周りに移動しながら燃料噴射・点火を含む燃焼行程、排気行程を経る構成とされていることを特徴とする。
【０００８】
この場合、請求項２に記載のように、前記第１及び第２回転シリンダ、Ｌ型ピストンは、ハウジング内に収納され、前記ハウジングは、前記第１及び第２回転シリンダを軸受を介して回転可能に支持する２つの端部筒状部と、前記２つの端部筒状部を接続し前記Ｌ型ピストンの屈曲部が収納される中間筒状部とを有し、前記ハウジングの各端部筒状部は、開放端側に前記蓋体が取り付けられ、前記蓋体には前記動力伝達軸が外部に貫通する貫通穴が形成されている構成とすることができる。
【０００９】
請求項３に記載のように、前記第１回転シリンダのシリンダ室がほぼ最大容積となる位置に対応する前記第１蓋体の部分に接続され前記シリンダ室内に吸気を導入する吸気パイプと、前記第２回転シリンダのシリンダ室がほぼ最大容積となる位置に対応する前記第２蓋体の部分に接続され前記シリンダ室から排気を排出する排気パイプと、前記第１回転シリンダのシリンダ室の圧縮終了位置に対応する前記第１蓋体の部分と前記第２回転シリンダの吸気導入位置に対応する前記第２蓋体の部分とを接続する接続パイプとを備える構成とすることができる。
【００１０】
請求項４に記載のように、前記Ｌ型ピストンは、前記第１及び第２ピストン部の径が異なる、ことが望ましい。
【００１１】
請求項５の発明は、第１動力伝達軸から第２動力伝達軸に回転力を伝達する回転力伝達継手であって、第１動力伝達軸が設けられ軸芯周りに配置される単数若しくは複数のシリンダ室を有し回転可能に支持される、吸気圧縮部側の第１回転シリンダと、第２動力伝達軸が設けられ前記第１回転シリンダに対応して形成され軸芯周りに配置される単数若しくは複数のシリンダ室を有し前記第１回転シリンダに対し角度をなして回転可能に支持される、排気燃焼部側の第２回転シリンダと、前記第１及び第２回転シリンダのシリンダ室それぞれにスライド可能に挿通される第１及び第２ピストン部を有し前記第１及び第２ピストン部の他端部が屈曲部を介して結合されているＬ型ピストンとを備え、前記第１動力伝達軸の回転力を、前記Ｌ型ピストンの第１及び第２ピストン部のスラスト運動により第２動力伝達軸に伝達することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、コンパクトでシンプルな構造であるＬ型エンジン及び回転力伝達継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るＬ型エンジンの一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】ハウジング及び蓋体を取り除いた状態の斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】図３のＢ方向矢視図である。
【図５】図３のＣ方向矢視図である。
【図６】回転シリンダを示し、（ａ）は断面図，（ｂ）は左側面図，（ｃ）は右側面図である。
【図７】吸気圧縮部の動作説明図である。
【図８】排気圧縮部の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
【００１５】
図１は本発明に係るＬ型エンジンの一実施の形態を示す斜視図、図２はハウジング及び蓋体を取り除いた状態の斜視図、図３は図１のＡ−Ａ線における断面図、図４は図３のＢ方向矢視図、図５は図３のＣ方向矢視図、図６は回転シリンダを示し、図６（ａ）は断面図，図６（ｂ）は左側面図，図６（ｃ）は右側面図である。
【００１６】
１はＬ型エンジンで、吸気圧縮部２と、燃焼排気部３とを有する。吸気圧縮部２は、軸芯周りに配置される単数又は複数のシリンダ室となる貫通穴４Ａを有する第１回転シリンダ４を有する。一方、燃焼排気部３は、第１回転シリンダ４に対応して形成され軸芯周りに配置される単数又は複数のシリンダ室となる貫通穴５Ａを有する第２回転シリンダ５を有する。
【００１７】
第１及び第２回転シリンダ４，５は、軸線がほぼ９０度の角度をなすように配置されている。そして、第１及び第２回転シリンダ４，５のシリンダ室（貫通穴４Ａ，５Ａ）には、回転シリンダ４，５どうしが近い一方の端面側からＬ型ピストン６の第１及び第２ピストン部６Ａ，６Ｂがスライド可能に挿通されている。これら第１及び第２回転シリンダ４，５、Ｌ型ピストン６は，ハウジング７内に収納されている。
【００１８】
Ｌ型ピストンは、２つのピストン部６Ａ，６Ｂを有し、これらピストン部６Ａ，６Ｂの一端部がシリンダ室（貫通穴４Ａ，５Ａ）内にスライド可能に挿通される一方、他端部どうしは、両ピストン部６Ａ，６Ｂのなす角度が一定の角度となるように連結されている。この実施の形態では、ピストン部６Ａ，６Ｂがほぼ９０度の角度をなすようにＬ型状に屈曲させた状態で連結されている。
【００１９】
このような構造とすることで、第１及び第２回転シリンダ４，５の回転に伴い、ピストン部６Ａ，６Ｂの位置が、回転シリンダ４，５どうしの近い側から遠い側に回転移動すると、回転シリンダ４，５内のピストン部６Ａ，６Ｂが外に出る方向にスライド移動し、逆に回転シリンダ４，５どうしの遠い側から近い側に回転移動するに従い、回転シリンダ４，５内のピストン部６Ａ，６Ｂが中に入る方向にスライド移動するように，スラスト運動する。
【００２０】
よって、逆にピストン部６Ａ，６Ｂをスラスト運動させることによって、ピストン部６Ａ，６Ｂのスラスト力は回転シリンダ４，５を回転させる回転力に変換され、回転シリンダ４，５を回転させることができる。つまり、第１及び第２回転シリンダ４，５が、中心軸として第１及び第２の動力伝達軸４Ｂ，５Ｂを有する構造とすることで、これらの軸４Ｂ，５Ｂの一方を入力軸（回転始動軸）として、他方を出力軸として機能させることが可能となる。
【００２１】
なお、ピストン部６Ａ，６Ｂの他端部どうしを結合する屈曲部６Ｃは、ピストン部６Ａ，６Ｂよりも小径とされ、９０度の固定角度を有するものとしているが、ピンヒンジや球面受けを利用して屈曲可能とすることも可能である。
第１及び第２回転シリンダ４，５、Ｌ型ピストン６を内部に収納するハウジング７は、第１及び第２回転シリンダ４，５を軸受１０，１０を介して回転可能に支持する２つの端部筒状部７Ａ，７Ｂと、２つの端部筒状部７Ａ，７Ｂを接続しＬ型ピストン６の屈曲部６Ｃを収納する中間筒状部７Ｃとを有する。
【００２２】
ハウジング７の端部筒状部７Ａ，７Ｂは、開放端側（ピストン部６Ａ，６Ｂがスライド可能に挿通される側と反対側）に蓋体８，９がそれぞれ取り付けられ、貫通穴４Ａ，５Ａにおいて、ピストン部６Ａ，６Ｂと蓋体８，９との間が、吸気圧縮あるいは燃焼排気を行うシリンダ室になるように構成されている。第１及び第２蓋体８，９は、ハウジング７にシール性を確保するように固定されている。
【００２３】
また、蓋体８，９には、動力伝達軸４Ｂ，５Ｂが外部に貫通する貫通穴８ａ，９ａが形成されている。
【００２４】
第１回転シリンダ４においてシリンダ室（貫通穴４Ａ）がほぼ最大容積となる位置付近に対応して第１蓋体８の内面側に吸気ポート８ｂが設けられ、この吸気ポート８ｂに、外部から空気を導入する吸気パイプ１１が第１蓋体８の外面側に接続されている。第２回転シリンダ５においてシリンダ室（貫通穴５Ａ）がほぼ最大容積となる位置付近に対応して第２蓋体９の内面側に排気ポート９ｂが設けられ、この排気ポート９ｂに排気を排出する排気パイプ１２が第２蓋体９の外面側に接続されている。また、第１回転シリンダ４の圧縮終了位置付近に対応して第１蓋体８に圧縮空気排出ポート８ｃが、第２回転シリンダ５の吸気導入位置付近に対応して第２蓋体９に圧縮空気吸気ポート９ｃがそれぞれ形成され、圧縮空気排出ポート８ｃと圧縮空気吸気ポートと９ｃとが接続パイプ１３にて接続され、圧縮された圧縮空気が第１回転シリンダ４側から第２回転シリンダ５側に供給される構成とされている。
【００２５】
さらに、蓋体９には、第２回転シリンダ５の回転方向において、圧縮空気吸気ポート９ｃに続いて、燃料噴射が行われる燃料噴射ポート１４及び点火プラグ１５が順に設けられている。
【００２６】
つづいて、上記Ｌ型エンジン１の動作について説明する。
【００２７】
まず、図示しない起動手段にて，例えば第１動力伝達軸４Ｂを回転させて起動力を付与し、第１回転シリンダ４を回転させ、吸気動作を行わせる。つまり、図７に示すように、吸気パイプ１１を通じて空気をシリンダ室内に吸入する。
【００２８】
シリンダ室内に吸入された空気は、第１回転シリンダ４の回転に伴いピストン部６Ａがスライド移動することで徐々に圧縮され、最大圧縮される位置付近に達する。その位置付近では、接続パイプ１３が接続されているので、圧縮された圧縮空気は接続パイプ１３を通じて第２回転シリンダ５のシリンダ室内に供給される。
【００２９】
第２回転シリンダ５は圧縮空気がシリンダ室内に取り込まれると、第２回転シリンダ５は回転しているので、図８に示すように、圧縮空気が取り込まれたシリンダ室（貫通穴５Ａ）が蓋体９によって閉じられる。その閉じられた状態で、燃料噴射ポート１４から燃料が噴射され、続いて点火プラグ１５によって混合空気に点火され、燃焼行程となる。この燃焼によるガス膨張は、シリンダ室（貫通穴５Ａ）においてピストン部６Ｂを外に出る方向に押し出すようにスライド移動させる。ピストン部６Ｂはピストン部６ａに連結されているので、一緒に外に出る方向にスライド移動することになり、スライド移動によるスラスト力が、回転シリンダ４，５を回転させる力に変換される。
【００３０】
つまり、ピストン部６Ａがピストン部６Ｂに結合されていることから、第１回転シリンダ４の回転によりピストン部６Ａの位置が、回転シリンダ４，５どうしが近い側から遠い側に回転移動すると、第１回転シリンダ４内のピストン部６Ａだけでなく第２回転シリンダ５内のピストン６Ｂも外に出る方向にスライド移動し、このスライド移動によるスラスト力が第１及び第２回転シリンダ４，５を回転させる回転力に変換される。逆に第１回転シリンダ４内のピストン部６Ａが回転シリンダ４，５どうしの遠い側から近い側に回転移動すると、第１回転シリンダ４内のピストン部６Ａだけでなく第２回転シリンダ５内のピストン部６Ｂも中に入る方向にスライド移動し、このスライド移動によるスラスト力が第１及び第２回転シリンダ４，５を回転させる回転力に変換される。このような動きを利用することで、回転シリンダ４，５を同期回転させることができる。
【００３１】
このようなピストン部６Ａ，６Ｂの移動を繰り返すことで、第１及び第２回転シリンダ４，５の回転（供回り）も繰り返される。このような回転シリンダ４，５の回転が安定するまで、起動手段による補助が継続される。
【００３２】
回転シリンダ４，５の回転が安定すると、第１回転シリンダ４は、シリンダ室（貫通穴４Ａ）が軸芯周りに回転移動しながら、吸気パイプ１１、吸気ポート８ｂを通じて空気が吸入され（吸気行程）、さらに回転を続けることでピストン部６Ａが中に入る方向にスライド移動することでシリンダ室内の空気を圧縮する（圧縮行程）。
【００３３】
この圧縮空気は、圧縮空気排出ポート８ｃ、接続パイプ１３，圧縮空気吸入ポート９ｃを経て、第２回転シリンダ５において、シリンダ室（貫通穴５Ａ）内に吸入される。
【００３４】
第２回転シリンダ５が第１シリンダ４の回転に伴い回転するので、シリンダ室（貫通穴５Ａ）は軸芯周りに移動して蓋体９によって閉空間とされ、吸入された圧縮空気に対し、燃料噴射ポート１４から燃料が噴射されて混合空気とされ、それから点火プラグ１５によって混合器に着火されので、混合空気の燃焼により爆発され（燃焼行程）、その爆発力がピストン部６Ｂを外に出る方向にスライド移動させ、それが回転力を生み出すことになる。さらに回転することで、排気ポート９ｂ，排気パイプ１２を通じて排気が行われる（排気行程）。
【００３５】
これを繰り返せば、混合空気の燃焼による爆発力でピストン部６Ｂがスライド移動し、それに伴いピストン部６Ａもスライド移動するので、回転シリンダ４，５の回転力を生み出し、回転シリンダ４，５が定常回転することになる。
【００３６】
よって、Ｌ型エンジン１は、例えば第１動力伝達軸４Ｂを回転させて起動力を付与し、回転シリンダ４，５を定常回転させることができれば、動力伝達軸５Ｂより、回転力を取り出すことができ、それを駆動力として利用することができる。
【００３７】
前記実施の形態は、次のように変更して実施することも可能である。
【００３８】
(i)ピストン６は、屈曲部６Ｃがピストン部６Ａ，６Ｂよりも小径となるようにしているが、それらを同径とすることもできる。
【００３９】
(ii)吸気圧縮部側のピストン部６ａと燃焼排気部側のピストン部６ｂとの径を変えることもできる。例えば吸気圧縮部側のピストン部の径を燃焼排気部側のピストン部の径よりも大きくすることができる。このようにすれば、圧縮空気の増加が可能で，出力の向上を図ることができる。
【００４０】
(iii)ピストンを、中空形状とすることもできる。その場合、中空部内にナトリウムなどの軽量な物質を封入する構造としてもよい。
【００４１】
(iv)第１及び第２ピストン部の先端を細くして、頭部の熱膨張による干渉を避けるようにすることもできる。その場合、先端部にピストンリングを設けるようにしてもよい。
【００４２】
(v)ピストン６の数は特に制限されず、複数個であってもよいし、１個でもよい。
【００４３】
(vi)前記実施の形態はＬ型エンジンについて説明したが、ハウジング７を外した構造とすれば、第１動力伝達軸４Ｂから第２動力伝達軸５Ｂにあるいはその逆に回転力を伝達する回転力伝達継手として用いることもできる（図２参照）。つまり、第１動力伝達軸から第２動力伝達軸に回転力を伝達する回転力伝達継手は、第１動力伝達軸が設けられ軸芯周りに配置される単数若しくは複数のシリンダ室を有し回転可能に支持される、吸気圧縮部側の第１回転シリンダと、第２動力伝達軸が設けられ前記第１回転シリンダに対応して形成され軸芯周りに配置される単数若しくは複数のシリンダ室を有し前記第１回転シリンダに対し角度をなして回転可能に支持される、排気燃焼部側の第２回転シリンダと、前記第１及び第２回転シリンダのシリンダ室それぞれにスライド可能に挿通される第１及び第２ピストン部を有し前記第１及び第２ピストン部の他端部が屈曲部を介して結合されているＬ型ピストンとを備え、前記第１動力伝達軸の回転力を、前記Ｌ型ピストンの第１及び第２ピストン部のスラスト運動により第２動力伝達軸に伝達することになる。
【符号の説明】
【００４４】
１  Ｌ型エンジン
２  吸気圧縮部
３  燃焼排気部
４，５  回転シリンダ
４Ａ，５Ａ  貫通穴
４Ｂ，５Ｂ  動力伝達軸
６  Ｌ型ピストン
６Ａ，６Ｂ  ピストン部
６Ｃ  屈曲部
７  ハウジング
７Ａ，７Ｂ  端部筒状部
７Ｃ  中間筒状部
８，９  蓋体
８ａ  貫通穴
８ｂ  吸気ポート
８ｃ  圧縮空気排出ポート
９ａ  貫通穴
９ｂ  排気ポート
９ｃ  圧縮空気吸入ポート
１０  軸受
１１  吸気パイプ
１２  排気パイプ
１３  接続パイプ
１４  燃料噴射ポート
１５  点火プラグ
【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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