(57)【要約】  本機構(1)はケースとクランクピン(4)を有するクランクシャフト(2)を備える。シャフト(2)はケースで支持され、クランクシャフト軸線(5)を中心に回転できる。本機構はビックエンド(8)とスモールエンド(10)を含むコネクティングロッド(9)と、エンド(10)に連結されたピストン(11)と、ピン(4)にマウントされたクランクメンバー(6)を備える。メンバー(6)は、ロッド(9)がエンド(8)を介してメンバー(6)のベアリング部分(7)にマウントされるようエンド(8)を受ける外周壁を有するベアリング部分(7)を備える。メンバー(6)はギア(12)を備え、これは中間ギア(13)と噛み合う。ギア(13)は第1の補助ギアと噛み合う。ギア(14)はシャフト(16)を介して第2の補助ギア(15)に固定される。シャフト(16)はシャフト(2)に対してマウントされかつ軸線(5)と平行な軸線を中心に回転できる。ギア(15)はギア(18)と噛み合う。ギア(18)は軸線(5)と一致する中心線を有する内歯車である。
2012533021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動ピストン機構(１)であって、
クランクケースと、
少なくともクランクピン(４)を有するクランクシャフト(２)であって、前記クランクシャフト(２)は前記クランクケースによって支持されており、かつ、クランクシャフト軸線(５)を中心として、それに対して回転可能であるクランクシャフト(２)と、
少なくとも、ビックエンド(８)およびスモールエンド(１０)を含むコネクティングロッド(９)と、
前記スモールエンド(１０)に回動可能に連結されたピストン(１１)と、
クランクメンバー(６)であって、前記クランクピン(４)に回転可能にマウントされ、かつ、前記コネクティングロッド(９)が、前記ビックエンド(８)を介して、前記クランクメンバー(６)のベアリング部分(７)に回転可能にマウントされるように、前記コネクティングロッド(９)の前記ビックエンド(８)を受ける外周壁を有する少なくとも前記ベアリング部分(７)を備えるクランクメンバー(６)と、を具備してなり、
前記クランクメンバー(６)は、外歯車であるクランクメンバーギア(１２)を備え、これは、外歯車である、少なくとも中間ギア(１３)と噛み合い、この中間ギア(１３)はまた外歯車である第１の補助ギアと噛み合い、前記第１の補助ギア(１４)は、共通補助シャフト(１６)を介して、外歯車である第２の補助ギア(１５)に固定され、前記補助シャフト(１６)は前記クランクシャフト(２)に対してマウントされると共に、前記クランクシャフト軸線(５)と平行に延在する補助シャフト軸線を中心として、それに対して回転可能であり、前記第２の補助ギア(１５)は、前記クランクシャフト軸線(５)と一致する中心線を有する、内歯車であるセントラルギア(１８)と噛み合うことを特徴とする往復動ピストン機構(１)。
【請求項２】
前記ベアリング部(７)は前記クランクピン(４)に対して偏心的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の往復動ピストン機構(１)。
【請求項３】
前記クランクメンバーギア(１２)は、前記第１の補助ギア(１４)とさらに噛み合う少なくともさらなる中間ギア(１３)と噛み合うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の往復動ピストン機構(１)。
【請求項４】
前記クランク(２)はクランクシャフトベアリング(３)を備え、かつ、前記補助シャフト(１６)は前記クランクシャフトベアリング(３)の外周面内で延在することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の往復動ピストン機構(１)。
【請求項５】
前記クランクシャフト(２)は、前記クランクシャフト軸線(５)を中心として前記クランクピン(４)に対して角度的に離間された少なくとも第２のクランクピンと、前記第２のクランクピン上に回転可能にマウントされた少なくとも第２のクランクメンバー(６')と、を備え、前記第２のクランクメンバー(６')は、外歯車である第２のクランクメンバーギア(１２')を備え、前記第２のクランクメンバーギア(１２')は、外歯車である少なくとも第２の中間ギア(１３')と噛み合い、この第２の中間ギア(１３')はまた、前記共通補助シャフト(１６)に対して固定された外歯車である第３の補助歯車(１４')と噛み合うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の往復動ピストン機構(１)。
【請求項６】
前記セントラルギア(１８)は前記クランクシャフト軸線(５)を中心として回転可能であり、かつ、前記機構(１)は前記セントラルギア(１８)を駆動するための駆動手段(２０〜２２)を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の往復動ピストン機構(１)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は往復動ピストン機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動ピストン機構は、本願出願人による先行出願PCT/EP2008/051727において説明されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、さらに改良された往復動ピストン機構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】
【０００４】
この目的のために、往復動ピストン機構は、クランクケースと、少なくともクランクピンを有するクランクシャフトであって、このクランクシャフトはクランクケースによって支持されており、かつ、クランクシャフト軸線を中心として、それに対して回転可能であるクランクシャフトと、ビックエンドおよびスモールエンドを含む少なくともコネクティングロッドと、スモールエンドに回動可能に連結されたピストンと、クランクピンに回転可能にマウントされたクランクメンバーであって、少なくともベアリング部分を備え、かつ、コネクティングロッドがビックエンドを介してクランクメンバーのベアリング部分に回転可能にマウントされるようにコネクティングロッドのビックエンドを受ける外周壁を有するクランクメンバーとを具備してなり、クランクメンバーは、外歯車であるクランクメンバーギアを備え、これは、外歯車である、少なくとも中間ギアと噛み合い、この中間ギアはまた外歯車である第１の補助ギアと噛み合い、第１の補助ギアは、共通補助シャフトを介して、外歯車である第２の補助ギアに固定され、補助シャフトはクランクシャフトに対してマウントされると共に、クランクシャフト軸線と平行に延在する補助シャフト軸線を中心として、それに対して回転可能であり、第２の補助ギアは、クランクシャフト軸線と一致する中心線を有する、内歯車であるセントラルギアと噛み合う。
【０００５】
この機構の利点は、中間ギアが相対的に低い速度で回転できることである。実際、中間ギアは、概ねクランク速度で回転できる。その上、第２の補助ギアの歯とセントラルギアとの間の比較的大きな接触面によって、本機構はノイズおよび振動に関して有利である。さらに、本出願人は、本発明に基づく往復動ピストン機構を備えたエンジンが、クランクメンバーおよびギアトランスミッションを備えていない既存のエンジンよりも低い摩擦ロスを呈することを見出した。
【０００６】
実際的な実施形態では、ベアリング部はクランクピンに対して偏心的に配置される。これによって、ピストンの下死点および上死点に作用を及ぼすことが可能となる。
【０００７】
好ましい実施形態では、クランクメンバーギアは、第１の補助ギアとさらに噛み合う少なくともさらなる中間ギアと噛み合う。なぜなら、これによって機構内で力が分散されるからである。
【０００８】
クランクはクランクシャフトベアリングを備えてもよく、かつ、補助シャフトはクランクシャフトベアリングの外周面内で延在してもよい。この実施形態の利点は、相対的にコンパクトな機構を実現できることである。
【０００９】
クランクシャフトは、クランクシャフト軸線を中心としてクランクピンに対して角度的に離間された少なくとも第２のクランクピンと、第２のクランクピン上に回転可能にマウントされた少なくとも第２のクランクメンバーとを備えてもよく、第２のクランクメンバーは、外歯車である第２のクランクメンバーギアを備え、第２のクランクメンバーギアは、外歯車である少なくとも第２の中間ギアと噛み合い、この第２の中間ギアはまた、共通補助シャフトに対して固定された外歯車である第３の補助歯車と噛み合う。これによって、複数のピストンを含む、より大型の機構を実現することが可能となる。
【００１０】
セントラルギアはクランクシャフト軸線を中心として回転可能であってもよく、かつ、上記機構はセントラルギアを駆動するための駆動手段を備えてもよい。これによって、ある角度でセントラルギアを回転させることで、ピストンの上死点および下死点に作用を及ぼすことが可能となる。
【００１１】
実例として本発明の実施形態を示す概略図を参照して、以下、本発明について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に基づく往復動ピストン機構の実施形態の斜視図である。
【図２】図１と類似の図であるが、異なる視点からの実施形態を示しており、かつ、セントラルギアの側方にクランクシャフトベアリングを含んでいる。
【図３】本発明に基づく往復動ピストン機構の代替実施形態の一部破断斜視図である。
【図４】図３と類似の図であるが、異なる視点から別な代替実施形態を拡大して示しており、当該機構は二つの中間ギアを含んでいる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１および図２は本発明に基づく往復動ピストン機構１を示しており、これは内燃エンジンに適したものである。往復動ピストン機構１はクランクケース(図示せず)を備えるが、これは、クランクシャフトベアリング３によってクランクシャフト２を支持する。この実施形態のクランクシャフト２はクランクピン４を含み、かつ、クランクシャフト軸線５を中心としてクランクケースに対して回転可能である。
【００１４】
往復動ピストン機構１は、クランクピン４上に回転可能にマウントされたクランクメンバー６を備える。クランクメンバー６は二つのベアリング部７を備えるが、これは、クランクピン４に対して偏心的に配置されている。ベアリング部７のそれぞれは、コネクティングロッド９のビックエンド８を受ける外周壁を有する。したがって、コネクティングロッド９は、そのビックエンド８を介して、クランクメンバー６上に回転可能にマウントされる。コネクティングロッド９はまた、それに対してピストン１１が回動可能に連結されるスモールエンド１０を含む。
【００１５】
クランクメンバー６は、二つの中間ギア１３と噛み合うクランクメンバーギア１２を備える。中間ギアはクランクシャフト２に対して回転可能にマウントされる。中間ギア１３のそれぞれはまた第１の補助ギア１４と噛み合う。第１の補助ギア１４は、共通補助シャフト１６を介して第２の補助ギア１５に固定される。補助シャフト１６はクランクシャフト２にマウントされ、かつ、クランクシャフト軸線５と平行に延在する補助シャフト軸線を中心としてクランクシャフト２に対して回転可能である。これは、補助シャフト軸線がクランクシャフト軸線から離間していることを意味する。この実施形態では、補助シャフト１６はクランクアーム１７を経て延在しており、したがって第１の補助ギア１４および第２の補助ギア１５はクランクアーム１７およびクランクシャフトベアリング３の反対側に配置される。この場合、クランクアーム１７およびクランクベアリング３は、補助シャフト１６が両者を通って延在するように一体化される。したがって、補助シャフト１６はクランクシャフトベアリング３の外周内で延在する。
【００１６】
第２の補助ギア１５は、クランクシャフト軸線５と一致する中心線を有するセントラルギア１８と噛み合う。この実施形態では、セントラルギア１８は内歯車であり、かつ、第２の補助ギア１５は外歯車である。
【００１７】
本発明によれば、クランクメンバーギア１２は外歯車であり、かつ、中間ギア１３は外歯車である。この形態によれば、往復動ピストン機構１は、コンパクトな様式で実現でき、かつ、従来公知のものよりも簡素である。
【００１８】
中間ギア１３は、カウンターウエイト１９が位置させられるクランクシャフト２の側方に配置されることが図１および図２から分かるが、これはコンパクトな構造を実現する。
【００１９】
ギア寸法は、クランクメンバー６がクランクシャフト２と同じ方向にかつその半分の速度で回転するように選択できる。セントラルギア１８と第２の補助ギア１５との間のギア比は、クランクメンバーギア１２と第１の補助ギア１４との間のギア比の半分であってもよい。この条件は、直径およびギア歯係数の、ある選択によって達成できる。
【００２０】
図３および図４は本発明に基づく往復動ピストン機構１の代替実施形態を示している。これら実施形態において、機構１は四つのピストン１１を備える。ピストン１１のそれぞれは単一のクランクメンバー６に連結される。したがって、各クランクメンバー６はただ一つのコネクティングロッド９を支持する。クランクメンバーギア１２、中間ギア１３、第１の補助ギア１４、第２の補助ギア１５およびセントラルギア１８の位置および相互噛み合いは、図１および図２に基づく実施形態と同じである。図３および図４に基づく実施形態では、二つの補助シャフト１６が存在する。各補助シャフト１６は、クランクアーム１７を経て延在する。これら実施形態においては、第３の補助ギア１４'が補助シャフト１６に固定され、したがって第２の補助ギア１５は第１の補助ギア１４と第３の補助ギア１４'との間に存在する。第３の補助ギア１４'は、図３に基づく実施形態の場合には第２の中間ギア１３'と、そして図４に基づく実施形態の場合には二つの第２の中間ギア１３'と噛み合う。中間ギア１３'はクランクシャフト２に対して回転可能にマウントされる。第２の中間ギアあるいはギア群１３'は、第２のクランクメンバー６'に対して設けられた第２のクランクメンバーギア１２'と噛み合う。第２のクランクメンバー６'は第２のクランクピンに対して回転可能にマウントされるが、これは、クランクシャフトピン軸線５を中心としてクランクピン４に対して角度的に離間している。図３は、第２のクランクメンバー６'がコネクティングロッド９を受けるための第２のベアリング部７'を備えることを示している。
【００２１】
図３および図４はまた、セントラルギア１８の駆動手段を示している。駆動手段はアクチュエータ２０を具備し、これは、ウォーム２１およびウォームギア２２を介して、セントラルギア１８を駆動することができるが、代替駆動手段も考えられる。ウォームギア２２は、セントラルギア１８上の外歯車によって形成される。セントラルギア１８の回転時、ピストン１１の上および下死点は作用を受けることができる。
【００２２】
それぞれクランクメンバーギア１２だけでなく第１の補助ギア１４と噛み合う中間ギア１３の直径は必ずしも同一である必要はないことに留意されたい。同じことは、図４に基づく実施形態に示すように、第２の中間ギア１３'に関しても当てはまる。これは設計の柔軟性をもたらす。
【００２３】
上述した実施形態のさまざまな特徴の組み合わせは、組み合わせることが可能であることにも留意されたい。
【００２４】
上記説明から、本発明は、本機構のコンパクトな実施形態の設計を可能とする比較的簡素な往復動ピストン機構を実現することは明らかである。
【００２５】
本発明は図示しかつ説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載およびその技術的同義語句の中で、異なる様式で変更可能である。たとえば、往復動ピストン機構は、上記実施形態よりも多くのピストンを有する大型機構へと拡張されてもよい。さらに、クランクアームの両側の中間ギアは異なる寸法を有してもよく、一方、クランクメンバーは、依然として、クランクシャフトと同じ方向にかつその半分の速度で回転してもよい。代替実施形態では、クランクメンバーは偏心形の代わりの円筒形であってもよく、これが、クランクメンバーおよびこのクランクメンバーを駆動するためのギアトランスミッションを持たない従来機構におけるよりも低い摩擦ロスを実現することは明らかである。
【符号の説明】
【００２６】
１  往復動ピストン機構
２  クランクシャフト
３  クランクシャフトベアリング
４  クランクピン
５  クランクシャフト軸線
６  クランクメンバー
７  ベアリング部
８  ビックエンド
９  コネクティングロッド
１０  スモールエンド
１１  ピストン
１２  クランクメンバーギア
１３  中間ギア
１４  第１の補助ギア
１５  第２の補助ギア
１６  共通補助シャフト
１７  クランクアーム
１８  セントラルギア
１９  カウンターウエイト
【図１】
2012533021.tif 000003
【図２】
2012533021.tif 000004
【図３】
2012533021.tif 000005
【図４】
2012533021.tif 000006
【国際調査報告】
2012533021.tif 000007
2012533021.tif 000008