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JP2006104996A - Engine power transmission device - Google Patents

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JP2006104996A
JP2006104996A JP2004291080A JP2004291080A JP2006104996A JP 2006104996 A JP2006104996 A JP 2006104996A JP 2004291080 A JP2004291080 A JP 2004291080A JP 2004291080 A JP2004291080 A JP 2004291080A JP 2006104996 A JP2006104996 A JP 2006104996A
Authority
JP
Japan
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piston
power transmission
connecting rod
engine
transmission device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004291080A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Hirose
茂男 廣瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical Tokyo Institute of Technology NUC
Priority to JP2004291080A priority Critical patent/JP2006104996A/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2810/00Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/03Reducing vibration

Landscapes

  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

【課題】 動力源として振動が少なく、サイドスラストによるピストンの摺動抵抗を軽減した、効率の良いエンジンの動力伝達装置を提供する。
【解決手段】 シリンダ3とピストン4とを備えたエンジン1からの往復運動を、クランクシャフト1の回転運動へと変換する動力伝達装置であって、一端が前記ピストン4に接続され、他端が該ピストン4と共に前記シリンダ3の中心線C上で往復運動するコネクティングロッド5と、前記コネクティングロッド5の他端の往復運動を回転運動に変換してクランクシャフト1に伝達するカム機構10とを備えた。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient engine power transmission device with less vibration as a power source and reduced sliding resistance of a piston caused by side thrust.
A power transmission device that converts a reciprocating motion from an engine (1) having a cylinder (3) and a piston (4) into a rotational motion of a crankshaft (1), one end of which is connected to the piston (4) and the other end is connected. A connecting rod 5 that reciprocates on the center line C of the cylinder 3 together with the piston 4 and a cam mechanism 10 that converts the reciprocating motion of the other end of the connecting rod 5 into a rotational motion and transmits it to the crankshaft 1. It was.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、エンジンから出力軸へ駆動力を伝達する動力伝達装置に関する。   The present invention relates to a power transmission device that transmits driving force from an engine to an output shaft.

ピストンの往復運動と回転運動との相互変換装置が特許文献1に記載されている。特許文献1の装置は、ピストンと回転軸間にてこ部材を設け、てこ部材の支点及び力点をスライド可能に形成することにより、駆動力以外の不要なサイドスラストの防止を図ろうとしている。   Patent Document 1 discloses a mutual conversion device for reciprocating motion and rotational motion of a piston. The device of Patent Document 1 attempts to prevent unnecessary side thrust other than driving force by providing a lever member between a piston and a rotating shaft and slidably forming a fulcrum and a force point of the lever member.

しかし、この特許文献1の装置では、てこ部材の支持構造が複雑となり、またシリンダの軸にほぼ直角方向にてこ部材が設けられているため、装置が大型化し、広い設置スペースを要する。このような変換装置を通常のエンジンのピストンとクランクシャフト間に適用しようとすれば、ピストンやコネクティングロッドの構成上不具合が生じ、そのまま適用することはできない。   However, in the apparatus of Patent Document 1, the support structure for the lever member is complicated, and the lever member is provided in a direction substantially perpendicular to the cylinder axis, so that the apparatus becomes large and requires a large installation space. If such a conversion device is applied between a piston and a crankshaft of a normal engine, a problem occurs in the configuration of the piston and the connecting rod, and it cannot be applied as it is.

一方、従来からヘリコプタ等の航空機に用いられるエンジンとして、レシプロ型のエンジンをクランク軸の周囲に放射状に配置した図18に示すような星型エンジンが知られている。   On the other hand, as a conventional engine used in an aircraft such as a helicopter, a star engine as shown in FIG. 18 in which reciprocating engines are arranged radially around a crankshaft is known.

これは、出力軸であるクランクシャフト101の周囲に、シリンダ103と該シリンダ103内に摺動可能に設けたピストン104からなる4サイクル等のレシプロ型のエンジン102を等間隔かつ放射状に配置したものである。前記ピストン104とクランクシャフト101とは、コネクティングロッド105とクランクロッド106とを介して接続されており、前記ピストン104の往復運動を回転運動に変換してクランク軸101に駆動力を伝達するように構成されたものである。   This is a reciprocating type engine 102 such as a four-cycle engine composed of a cylinder 103 and a piston 104 slidably provided in the cylinder 103 around the crankshaft 101 serving as an output shaft, and arranged radially at equal intervals. It is. The piston 104 and the crankshaft 101 are connected via a connecting rod 105 and a crankrod 106 so that the reciprocating motion of the piston 104 is converted into a rotational motion and the driving force is transmitted to the crankshaft 101. It is configured.

図19はこの従来の4サイクルのレシプロエンジンの一つのシリンダ部を示している。前述したように、このエンジンはシリンダ103内を上下動するピストン104の往復運動をクランクシャフト101の回転運動に変換するために両者の間をコネクティングロッド105とクランクロッド106とで連結した構造となっている。なお、図中の符号107,108は各々コネクティングロッド105とクランクロッド106との連結部(クランクピン)およびピストン104とコネクティングロッド105との連結部(ピストンピン)を示しており、これらは回動自在に連結されている。 FIG. 19 shows one cylinder portion of this conventional 4-cycle reciprocating engine. As described above, this engine has a structure in which the connecting rod 105 and the crank rod 106 are connected to each other in order to convert the reciprocating motion of the piston 104 moving up and down in the cylinder 103 into the rotational motion of the crankshaft 101. ing. Reference numerals 107 and 108 in the figure indicate a connecting portion (crank pin) between the connecting rod 105 and the crank rod 106 and a connecting portion (piston pin) between the piston 104 and the connecting rod 105, respectively. It is connected freely.

このような従来の4サイクルのレシプロエンジンで出力効率を上げるのを妨げている大きな要因の一つとして、ピストン104のサイドスラストが知られている。 A side thrust of the piston 104 is known as one of the major factors that hinder the output efficiency of the conventional 4-cycle reciprocating engine.

以下、図20にエンジン102の拡大図を示しこのサイドスラストについて説明する。シリンダ103内の爆発の膨張力により、ピストン104が図上方に向けてfの力で移動し、コネクティングロッド105及びクランクロッド106を介してクランクシャフト101を回転させようとする。一方、コネクティングロッド105からは図中Fで示す反力がピストン104に作用する。このときのピストン104の移動方向とコネクティングロッド105との角度がθとすると、ピストン104には、上下方向反力Fcosθと横方向反力Fsinθとが作用する。この横方向反力Fsinθがサイドスラストとなって、ピストン104からシリンダ103の内壁に作用することになる。すなわち、サイドスラスト力はピストン104の往復運動時の横振れによる偏倚力である。なお、上下方向反力Fcosθはfにほぼ等しい。 Hereinafter, an enlarged view of the engine 102 is shown in FIG. 20, and the side thrust will be described. Due to the expansion force of the explosion in the cylinder 103, the piston 104 moves upward in the figure with the force f, and tries to rotate the crankshaft 101 via the connecting rod 105 and the crank rod 106. On the other hand, a reaction force indicated by F in the figure acts on the piston 104 from the connecting rod 105. If the angle between the moving direction of the piston 104 and the connecting rod 105 at this time is θ, the vertical reaction force Fcosθ and the lateral reaction force Fsinθ act on the piston 104. This lateral reaction force Fsinθ acts as a side thrust and acts on the inner wall of the cylinder 103 from the piston 104. That is, the side thrust force is a biasing force due to a lateral deflection during the reciprocating motion of the piston 104. Note that the vertical reaction force Fcosθ is substantially equal to f.

このサイドスラストはピストン104がシリンダ103内をその中心線Cにそって往復運動するときに、コネクティングロッド105がピストンピン108を介してピストン104に対し傾斜しながら往復運動するため、すなわちシリンダの中心線Cに対し角度θをもってその角度θを変化させながら往復運動するためにおこる。従って、サイドスラスト(Fsinθ)をなくすには、ピストンの往復運動中常にθ=0とするか又はFsinθを打ち消す力を作用させれば良いことが判る。すなわち、コネクティングロッド105とピストン104との連結部(この例ではピストンピン108)において、コネクティングロッド105からピストン104に対し作用する反力が常に中心線Cと一致した方向に作用し、横方向に作用しなければサイドスラストは発生しない。 When the piston 104 reciprocates along the center line C in the cylinder 103, the side thrust is reciprocated while the connecting rod 105 is inclined with respect to the piston 104 via the piston pin 108, that is, the center of the cylinder. This occurs in order to reciprocate the line C while changing the angle θ with respect to the line C. Therefore, it can be understood that in order to eliminate the side thrust (Fsinθ), it is sufficient to always set θ = 0 during the reciprocating motion of the piston or to apply a force to cancel Fsinθ. That is, in the connecting portion between the connecting rod 105 and the piston 104 (in this example, the piston pin 108), the reaction force acting on the piston 104 from the connecting rod 105 always acts in the direction that coincides with the center line C, and in the lateral direction. If it does not act, side thrust is not generated.

そのためには、コネクティングロッド105がピストン104に対しθ=0で固定された状態で中心線C上で往復運動するか、もしくは、コネクティングロッド105に対し、例えば対称に傾斜しながら往復運動する別のコネクティングロッドを設けて−Fsinθの横方向の力を発生させ、これにより双方のサイドスラスト力を相殺させればよい。 For this purpose, the connecting rod 105 is reciprocated on the center line C with θ = 0 fixed with respect to the piston 104, or another reciprocating motion is performed with respect to the connecting rod 105 while being inclined symmetrically, for example. A connecting rod may be provided to generate a lateral force of −Fsinθ, thereby canceling both side thrust forces.

なお、例えコネクティングロッド105がθ=0で往復運動しても後述するようにコネクティングロッド105の先端に横向きの力が作用すれば、ピストン104にも横向きの力が作用するが、コネクティングロッド105の先端の横向きの力を逃がす又は別部材で受けることにより、ピストン104への影響をなくすことができる。 Even if the connecting rod 105 reciprocates at θ = 0, if a lateral force acts on the tip of the connecting rod 105 as will be described later, a lateral force also acts on the piston 104. The influence on the piston 104 can be eliminated by releasing the lateral force at the tip or receiving it with a separate member.

このように、従来のレシプロエンジンでは、シリンダ103とピストン104との間でサイドスラストが発生しエネルギー損失が生じる。このため、燃料消費の面からも対策が望まれていた。 Thus, in the conventional reciprocating engine, a side thrust is generated between the cylinder 103 and the piston 104, resulting in energy loss. For this reason, countermeasures have been desired from the aspect of fuel consumption.

このサイドスラストによる影響はエネルギー損失の原因ばかりでなく、シリンダ103とピストン104の横振れの片当たりによるピストンの割れ、欠けなどの原因にもなる。 The influence of this side thrust not only causes energy loss but also causes piston cracking and chipping due to the side contact between the cylinder 103 and the piston 104.

また、シリンダ103とピストン104との間の気密性を高めるためにピストン104に設けられたピストンリング109の機能にも影響を与え、ピストンリング109から生じるガス漏れを完全に封じること出来ず、この点からもエネルギー効率を上げる妨げとなっていた。 Moreover, in order to improve the airtightness between the cylinder 103 and the piston 104, the function of the piston ring 109 provided in the piston 104 is also affected, and the gas leakage generated from the piston ring 109 cannot be completely sealed. This also hinders energy efficiency.

さらに、各エンジンのピストン104の往復運動が揺動するコネクティングロッド105に伝わるため、例え対向するエンジン102を同期させて駆動しても各エンジン毎について見ると、コネクティングロッド105の揺動による振動を完全にキャンセルすることは困難である。 Furthermore, since the reciprocating motion of the piston 104 of each engine is transmitted to the swinging connecting rod 105, even if the opposing engine 102 is driven in synchronism, the vibration due to the swinging of the connecting rod 105 is seen for each engine. It is difficult to cancel completely.

特表平8−510038号公報JP-T 8-510038 Publication

本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、動力源として振動が少なく、サイドスラストによるピストンの摺動抵抗を軽減した、効率の良いエンジンの動力伝達装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-described prior art, and an object of the present invention is to provide an efficient engine power transmission device that has less vibration as a power source and reduces sliding resistance of a piston caused by side thrust.

前記目的を達成するため、請求項1の発明は、シリンダと該シリンダ内を摺動するピストンとを備えたエンジンからの往復運動を、クランクシャフトの回転運動へと変換する動力伝達装置であって、一端が前記ピストンに接続され、他端が該ピストンと共に前記シリンダの中心線上で往復運動するコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドの他端の往復運動を回転運動に変換してクランクシャフトに伝達するカム機構とを備えていることを特徴とするエンジンの動力伝達装置を提供する。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a power transmission device for converting a reciprocating motion from an engine including a cylinder and a piston sliding in the cylinder into a rotational motion of a crankshaft. A connecting rod whose one end is connected to the piston and whose other end reciprocates on the center line of the cylinder together with the piston, and a cam which converts the reciprocating motion of the other end of the connecting rod into a rotational motion and transmits it to the crankshaft. An engine power transmission device is provided.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記カム機構は、前記コネクティングロッドの他端と接して該他端から押圧駆動される楕円状のカムによって形成されていることを特徴としている。 The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of claim 1, the cam mechanism is formed by an elliptical cam that is in contact with the other end of the connecting rod and is driven to be pressed from the other end. .

請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記カム機構は、前記コネクティングロッドの他端が嵌合する楕円状の溝部から成るカムによって形成されていることを特徴としている。 The invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of claim 1, the cam mechanism is formed by a cam formed of an elliptical groove portion into which the other end of the connecting rod is fitted.

請求項4の発明は、請求項1の発明において、前記カム機構は、前記コネクティングロッドの他端と接して該他端から押圧駆動される十字等の星型状のカムによって形成されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the cam mechanism is formed by a star-shaped cam such as a cross that is in contact with the other end of the connecting rod and is driven to be pressed from the other end. It is characterized by.

請求項5の発明は、請求項1の発明において、前記カム機構は、前記コネクティングロッドの他端が嵌合する星型状の溝部から成るカムによって形成されていることを特徴としている。 The invention of claim 5 is characterized in that, in the invention of claim 1, the cam mechanism is formed by a cam comprising a star-shaped groove portion into which the other end of the connecting rod is fitted.

請求項6の発明は、請求項1の発明において、前記カム機構は、前記コネクティングロッドの前記他端に設けた前記中心線と略直交する溝部を有する延設部と、該延設部の溝部と嵌合し前記中心線に対し対称に回転する少なくとも一対の回転部材とから形成されていることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the cam mechanism includes an extending portion having a groove portion substantially perpendicular to the center line provided at the other end of the connecting rod, and a groove portion of the extending portion. And at least a pair of rotating members that rotate symmetrically with respect to the center line.

請求項7の発明は、請求項1〜6の発明において、前記コネクティングロッドを前記中心線上で往復運動させるガイドを設けたことを特徴としている。 The invention of claim 7 is characterized in that, in the inventions of claims 1 to 6, a guide for reciprocating the connecting rod on the center line is provided.

請求項8の発明は、シリンダ内を摺動するピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動へと変換するエンジンの動力伝達装置であって、一端が前記ピストンに接続された複数のコネクティングロッドを有し、該複数のコネクティングロッドの他端は、前記シリンダの中心線に対して対称的に接近離間しながら往復運動するように配置され、該コネクティングロッドの他端と係合し前記中心線に対し対称に回転する複数の回転部材とを備えたことを特徴とするエンジンの動力伝達装置を提供する。 The invention according to claim 8 is an engine power transmission device for converting a reciprocating motion of a piston sliding in a cylinder into a rotational motion of a crankshaft, and having a plurality of connecting rods, one end of which is connected to the piston. The other ends of the plurality of connecting rods are arranged so as to reciprocate while approaching and separating symmetrically with respect to the center line of the cylinder, and engage with the other ends of the connecting rods with respect to the center line. An engine power transmission device comprising a plurality of rotating members that rotate symmetrically is provided.

請求項9の発明は、請求項1〜8の発明において、前記ピストンの中心線上に一対のエンジンを対向配置し、両エンジン間に前記カム機構又は回転部材を配置したことを特徴としている。 A ninth aspect of the invention is characterized in that, in the first to eighth aspects of the invention, a pair of engines are arranged opposite to each other on the center line of the piston, and the cam mechanism or the rotating member is arranged between the two engines.

請求項10の発明は、請求項1〜9の発明において、前記シリンダを放射状に配置したことを特徴としている。 The invention of claim 10 is characterized in that, in the inventions of claims 1 to 9, the cylinders are arranged radially.

請求項1の発明によれば、一端がピストンに連結されピストンの往復運動と共にシリンダの中心線上で往復運動するコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドの他端の往復運動を回転運動に変換してクランクシャフトに伝達するカム機構とを備えているため、以下の効果が得られる。 According to the first aspect of the present invention, a connecting rod that has one end connected to the piston and reciprocates on the center line of the cylinder along with the reciprocating motion of the piston, and the reciprocating motion of the other end of the connecting rod is converted into a rotational motion. The following effects can be obtained.

1.コネクティングロッドはピストンに連結された一方の端部及び他方の端部が共にシリンダの中心線上で往復運動し、ピストンに対し傾斜しない。すなわち、コネクティングロッドはその長軸がシリンダの中心線と一致した状態で往復運動する。従って、シリンダ中心線に対する傾斜角θは0である。従って、前述のサイドスラストFsinθ=0となって、サイドスラスト力は発生しない。このように、ピストンにサイドスラスト力が作用するのを抑止できるため、エンジンの振動を抑えることができる。
2.サイドスラスト力を防止することができるため、エネルギー効率が向上し、出力効率を向上することができる。
3.サイドスラストによる摩擦エネルギーを減少することができるため、アイドリング時も含め、エンジンの回転抵抗を低く抑えることができ、燃料消費を抑制することができる。
4.シリンダとピストンの片当たりが抑制されるのでピストンの割れ、欠けなどの恐れが低減する。
5.ピストンの横振れによりピストンリングから生じるガス漏れを最小限に抑えることができ、出力効率をさらに向上することができる。
請求項2の発明によれば、カム機構が、前記シリンダの中心線上で往復運動する前記コネクティングロッドの他端と接する楕円状のカムによって形成されているため、簡単な構造で往復運動を回転運動に変換できる。
1. In the connecting rod, one end and the other end connected to the piston reciprocate on the center line of the cylinder, and the connecting rod does not tilt with respect to the piston. That is, the connecting rod reciprocates with its long axis coinciding with the center line of the cylinder. Therefore, the inclination angle θ with respect to the cylinder center line is zero. Therefore, the above-described side thrust Fsinθ = 0 and no side thrust force is generated. Thus, since it can suppress that a side thrust force acts on a piston, a vibration of an engine can be suppressed.
2. Since side thrust force can be prevented, energy efficiency can be improved and output efficiency can be improved.
3. Since the frictional energy due to the side thrust can be reduced, the rotational resistance of the engine can be kept low even during idling, and fuel consumption can be suppressed.
4). Since the contact between the cylinder and the piston is suppressed, the risk of the piston being cracked or chipped is reduced.
5. Gas leakage generated from the piston ring due to the lateral vibration of the piston can be minimized, and the output efficiency can be further improved.
According to the invention of claim 2, since the cam mechanism is formed by an elliptical cam that is in contact with the other end of the connecting rod that reciprocates on the center line of the cylinder, the reciprocating motion is rotationally moved with a simple structure. Can be converted to

請求項3の発明によれば、カム機構が、前記コネクティングロッドの他端と嵌合する例えば円盤状部材に設けられた楕円状の溝部によって形成されているため、簡単な構造で確実に連結状態を保って往復運動を回転運動に変換できる。また、これにより、カム機構における振動の少ない駆動を実現できる。 According to the invention of claim 3, since the cam mechanism is formed by, for example, an elliptical groove provided in the disk-like member that fits with the other end of the connecting rod, the cam mechanism is reliably connected with a simple structure. Reciprocating motion can be converted into rotational motion while maintaining This also realizes driving with less vibration in the cam mechanism.

請求項4の発明によれば、カム機構が、前記コネクティングロッドの他端と接する十字等の星型状のカムによって形成されているため、簡単な構造で複数のエンジンを協働させて効率よく共通の出力軸を回転させることができる。 According to the invention of claim 4, since the cam mechanism is formed by a star-shaped cam such as a cross contacting the other end of the connecting rod, a plurality of engines can cooperate with each other with a simple structure and efficiently. A common output shaft can be rotated.

請求項5の発明によれば、カム機構が、前記コネクティングロッドの他端と嵌合する例えば円盤状部材に設けられた星型状の溝部によって形成されているため、簡単な構造で確実に複数のエンジンを協働させて効率よく共通の出力軸を回転させることができる。 According to the invention of claim 5, since the cam mechanism is formed by a star-shaped groove provided on, for example, a disk-shaped member that fits to the other end of the connecting rod, a plurality of the cam mechanisms can be surely provided with a simple structure. The common output shaft can be efficiently rotated by cooperating the engines.

請求項6の発明によれば、カム機構が、前記シリンダの中心線上で往復運動するコネクティングロッドの前記他端に前記中心線と略直交する溝部を有する延設部を備え、該延設部の溝部と嵌合し中心線に対し対称に回転する少なくとも一対の回転部材とから形成されているため、簡単な構造でコネクティングロッドを振らせることなく往復運動させることができると共に、一対の回転部材を相互に対称に回転させて回転出力を得ることができる。これにより、カム機構における振動の少ない駆動を実現することができる。 According to the invention of claim 6, the cam mechanism includes an extending portion having a groove portion substantially orthogonal to the center line at the other end of the connecting rod that reciprocates on the center line of the cylinder. Since it is formed from at least a pair of rotating members that fit into the groove and rotate symmetrically with respect to the center line, it is possible to reciprocate without swinging the connecting rod with a simple structure, and the pair of rotating members Rotation output can be obtained by rotating symmetrically. As a result, driving with less vibration in the cam mechanism can be realized.

請求項7の発明の発明によれば、コネクティングロッドを前記中心線に沿って往復運動をガイドする例えばローラから成るガイドが設けてあるため、コネクティングロッドが確実に前記中心線上で往復運動し、振動を防止することができる。 According to the invention of claim 7, since the guide comprising a roller for guiding the connecting rod along the center line is provided, for example, a roller, the connecting rod surely reciprocates on the center line and vibrates. Can be prevented.

請求項8の発明の発明によれば、複数本のコネクティングロッドがシリンダ中心線に対し相互に対称に開平しながら(すなわち、傾斜角度θを相互に反対方向に変えながら)往復運動をするため、例えば、一対のコネクティングロッドについてみると、前述のサイドスラストFsinθと−Fsinθが生じる。このため両方のコネクティングロッドのサイドスラストが打ち消し合って横振れが防止される。 According to the invention of claim 8, the plurality of connecting rods reciprocate while flattening symmetrically with respect to the cylinder center line (that is, while changing the inclination angle θ in the opposite direction), For example, when looking at a pair of connecting rods, the aforementioned side thrusts Fsinθ and -Fsinθ are generated. For this reason, the side thrusts of both connecting rods cancel each other, thereby preventing lateral deflection.

請求項9の発明によれば、一対のエンジンを協働させて例えばシリンダ中心線上でピストンを同期させて往復運動させることにより、両方のピストンでその間に配置したカム機構(請求項1〜7)または回転部材(請求項8)を駆動でき、効率よく高出力を得ることができる。 According to the ninth aspect of the present invention, a pair of engines cooperate with each other to reciprocate the pistons on the cylinder center line, for example, so that both the pistons are arranged between them (Claims 1 to 7). Or a rotating member (Claim 8) can be driven, and a high output can be obtained efficiently.

請求項10の発明によれば、複数対のエンジンを放射状に配置できるため、さらに効率よく高出力を得ることができる。 According to the invention of claim 10, since a plurality of pairs of engines can be arranged radially, a high output can be obtained more efficiently.

本発明が適用される動力伝達装置及びこれを用いたエンジンは、例えば、ヘリコプタ等の航空機に用いられる星型エンジンとして、出力軸であるクランクシャフトの周囲に、シリンダと該シリンダ内に摺動可能に設けたピストンからなる4サイクル等のレシプロ型のエンジンを放射状に配置し、前記ピストンとクランクシャフトとを、コネクティングロッドとカム機構とを介して接続して、前記ピストンの往復運動を回転運動に変換してクランクシャフトに駆動力を伝達するようにする。以下、図面と共に各実施例についてより詳細に説明する。
なお、以下各実施例において、同一の部品には同一符号を付し、重複する説明はできるだけ省略する。
A power transmission device to which the present invention is applied and an engine using the same are slidable around a crankshaft, which is an output shaft, as a star engine used in an aircraft such as a helicopter. A four-cycle reciprocating engine consisting of pistons provided in a cylinder is arranged radially, and the piston and crankshaft are connected via a connecting rod and a cam mechanism, so that the reciprocating motion of the piston is rotated. This is converted to transmit the driving force to the crankshaft. Hereinafter, each embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
In the following embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as much as possible.

(第1実施例)
図1は、本発明が適用される動力伝達装置100を示す第1実施例であり、この第1実施例では、シリンダが一つの単気筒の場合を示している。
1は、出力軸であるクランクシャフトを示しており、このクランクシャフト1には、回転中心を同じくして楕円状のカム11が設けられている。
5はコネクティングロッドを示し、その一端には、前記カム11に回転可能に接するように設けられたローラ12が連結ピン13を介して配置され、他端はピストン4に一体に接続されている。この第1実施例では、クランクシャフト1に装着されたカム11及びコネクティングロッド5の端部に設けたローラ12によりカム機構10が構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a first embodiment showing a power transmission device 100 to which the present invention is applied. In the first embodiment, the cylinder is a single cylinder.
Reference numeral 1 denotes a crankshaft as an output shaft, and the crankshaft 1 is provided with an elliptical cam 11 having the same rotation center.
Reference numeral 5 denotes a connecting rod, one end of which is provided with a roller 12 provided so as to be in contact with the cam 11 so as to be rotatable, and the other end is integrally connected to the piston 4. In this first embodiment, a cam mechanism 10 is constituted by a cam 11 mounted on the crankshaft 1 and a roller 12 provided at the end of the connecting rod 5.

コネクティングロッド5の両脇には、ローラから成るガイド14が設けられ、コネクティングロッド5がピストン4の往復運動する際に揺動しないように、かつ、滑らかに移動できるように支持されている。このガイド14により、コネクティングロッド5はピストン4の往復運動に伴い、シリンダ3の中心線Cに対し傾斜することなく、常に中心線C上で往復運動する。これにより、ピストン4の往復動作に伴う横振れが防止され、サイドスラストがなくなる。   Guides 14 made of rollers are provided on both sides of the connecting rod 5 and supported so that the connecting rod 5 does not swing when the piston 4 reciprocates and can move smoothly. With this guide 14, the connecting rod 5 always reciprocates on the center line C without being inclined with respect to the center line C of the cylinder 3 as the piston 4 reciprocates. As a result, lateral vibration associated with the reciprocating motion of the piston 4 is prevented, and side thrust is eliminated.

なお、図中の符号8はピストンピンを示し、符号9は、シリンダ3とピストン4との間の気密性を高めるためにピストン4に設けられたピストンリングを示している。   In addition, the code | symbol 8 in a figure shows a piston pin, and the code | symbol 9 has shown the piston ring provided in piston 4 in order to improve the airtightness between the cylinder 3 and the piston 4. FIG.

図2は、図1のカム11とローラ12との接点の拡大図である。
シリンダ3内の爆発によりピストン4に上方向の力fが発生する。そして、コネクティングロッド5の一端に設けられたローラ12を介してカム11に力fが伝わると、前記接点では図2に示すように力fは接線方向に対して垂直と水平方向の分力f,fに分割される。この分力fによってカム11が回転され駆動力に変換される。
FIG. 2 is an enlarged view of a contact point between the cam 11 and the roller 12 of FIG.
An upward force f is generated in the piston 4 due to the explosion in the cylinder 3. When the force f is transmitted to the cam 11 through the roller 12 provided at one end of the connecting rod 5, the force f is a component force f in the vertical and horizontal directions with respect to the tangential direction as shown in FIG. 1, is divided into f 2. The cam 11 is rotated by this component force f 1 and converted into a driving force.

一方、分力fによってコネクティングロッド5に対する横方向の力が発生するが、この横方向の力はカム11及びローラ12の回転により逃がされる。更に残っている横方向の力はガイド14で受けられその反力で吸収される。したがってピストン4に対し横振れを起こさせることはない。 On the other hand, a lateral force with respect to the connecting rod 5 is generated by the component force f 2 , and this lateral force is released by the rotation of the cam 11 and the roller 12. Further, the remaining lateral force is received by the guide 14 and absorbed by the reaction force. Therefore, no lateral vibration is caused to the piston 4.

以上のような構成をとることにより、ピストン4にサイドスラスト力が作用するのを抑止でき、エンジン振動を抑えることができる。
このようにサイドスラスト力を防止することにより、エネルギー効率が向上し、出力効率を向上することができる。
By adopting the above-described configuration, it is possible to suppress the side thrust force from acting on the piston 4 and to suppress engine vibration.
By preventing the side thrust force in this way, energy efficiency can be improved and output efficiency can be improved.

また、サイドスラストによる摩擦エネルギーを減少することができるため、エンジン回転抵抗を低く抑えることができ、燃料消費を抑制することができる。
さらに、シリンダ3とピストン4の片当たりが抑制されるのでピストンの割れ、欠けなどの恐れが低減する。
Further, since frictional energy due to side thrust can be reduced, engine rotation resistance can be kept low, and fuel consumption can be suppressed.
Further, since the contact between the cylinder 3 and the piston 4 is suppressed, the risk of the piston being cracked or chipped is reduced.

また、ピストンの横振れによるピストンリング9から生じるガス漏れを最小限に抑えることができ、出力効率をさらに向上することができる。
特に前述のように、コネクティングロッド5の両側にガイド14が配置されているため、確実にコネクティングロッド5を傾斜させることなく直線的にシリンダの中心線C上で往復運動させ、エンジン振動を防止することができる。
Further, gas leakage generated from the piston ring 9 due to the lateral vibration of the piston can be minimized, and the output efficiency can be further improved.
In particular, as described above, since the guides 14 are disposed on both sides of the connecting rod 5, the connecting rod 5 is reliably reciprocated on the center line C of the cylinder without tilting to prevent engine vibration. be able to.

(第2実施例)
図3は本発明が適用される動力伝達装置200を示す第2実施例であり、第1実施例に比してシリンダ3を図中上下に対向して2つ配置した2気筒タイプを示している。これら2つのシリンダ3のピストン4を同期して動作させることで、前述の第1実施例と同様の効果を得ると共に、より高出力な駆動力を得ることができる。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a second embodiment showing a power transmission device 200 to which the present invention is applied, and shows a two-cylinder type in which two cylinders 3 are arranged facing each other in the vertical direction as compared with the first embodiment. Yes. By operating the pistons 4 of these two cylinders 3 in synchronism, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and a higher output driving force can be obtained.

また、仮想線で示すように、クランクシャフト1(カム機構10)の周囲に放射状に、かつ、等間隔に複数のシリンダ3を配置した星型エンジンとすることでより高出力な駆動力を得ることも可能である。   Further, as indicated by phantom lines, a higher output driving force can be obtained by using a star engine in which a plurality of cylinders 3 are arranged radially and equidistantly around the crankshaft 1 (cam mechanism 10). It is also possible.

(第3実施例)
図4は、本発明が適用される動力伝達装置300を示す第3実施例であり、この第3実施例でも、第2実施例同様にシリンダ3を図中上下に対向して2つ配置した2気筒タイプを示している。
この第3実施例では、カム機構10として、前述の第1及び第2実施例のカム11の代わりに、コネクティングロッド5の他端に設けたローラ12が嵌合する楕円状の溝部16を円盤状の部材に形成した溝カム15を用いたものである。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a third embodiment showing a power transmission device 300 to which the present invention is applied. In this third embodiment as well, two cylinders 3 are arranged facing each other in the vertical direction in the same manner as the second embodiment. A two-cylinder type is shown.
In this third embodiment, instead of the cam 11 of the first and second embodiments described above, an elliptical groove portion 16 into which a roller 12 provided at the other end of the connecting rod 5 is fitted is used as the cam mechanism 10. The groove cam 15 formed on the shaped member is used.

図5はこの溝カム15の拡大図を示しており、図中符号17はクランクシャフト1が挿嵌されるシャフト孔であり、16a及び16bは各々溝部16の外周壁と内周壁を示している。
この第3実施例の構成によれば、前述の第1及び第2実施例の効果に加えて、コネクティングロッド5の端部のローラ12が溝部16内に嵌入するため、コネクティングロッド5と溝カム15の連結状態が確実に保たれる。また、カム機構10における振動も少なく、さらに振動の少ない駆動を実現することができる。
FIG. 5 shows an enlarged view of the groove cam 15. In FIG. 5, reference numeral 17 denotes a shaft hole into which the crankshaft 1 is inserted, and 16a and 16b denote an outer peripheral wall and an inner peripheral wall of the groove portion 16, respectively. .
According to the configuration of the third embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments described above, the roller 12 at the end of the connecting rod 5 is fitted into the groove portion 16, so that the connecting rod 5 and the groove cam The connection state of 15 is reliably maintained. In addition, the cam mechanism 10 has less vibration and can be driven with less vibration.

さらに、コネクティングロッド5の他端に設けられたローラ12が溝部16内部に嵌合しているため、前記溝部16の外周壁16aと内周壁16bとを同心状に相似形に形成してあれば、ローラ12と溝カム15との同期が仮に微少な範囲でズレた場合であっても、溝部16の外周壁16aと内周壁16bとでローラ12を狭持できるので、ローラ12がカム部分から離れることを防止することができる。 Further, since the roller 12 provided at the other end of the connecting rod 5 is fitted in the groove portion 16, the outer peripheral wall 16a and the inner peripheral wall 16b of the groove portion 16 are concentrically similar to each other. Even if the synchronization between the roller 12 and the groove cam 15 is shifted within a slight range, the roller 12 can be held between the outer peripheral wall 16a and the inner peripheral wall 16b of the groove portion 16, so that the roller 12 can be removed from the cam portion. It can be prevented from leaving.

(第4実施例)
図6は本発明が適用される図4の動力伝達装置300をクランクシャフト1(カム機構10)の周囲に放射状に、かつ、等間隔に複数のシリンダ3を配置した星型エンジン400を示す第4実施例であり、シリンダ3を放射状に8つ配置した8気筒タイプを示している。これら8つのシリンダ3のピストン4を同期して動作させることで、前述の第3実施例と同様の効果を得ると共に、より高出力な駆動力を得ることができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 shows a star engine 400 in which the power transmission device 300 of FIG. 4 to which the present invention is applied is arranged radially around the crankshaft 1 (cam mechanism 10) and a plurality of cylinders 3 are arranged at equal intervals. This is an example of four cylinders in which eight cylinders 3 are arranged radially. By operating the pistons 4 of the eight cylinders 3 in synchronism, the same effects as in the third embodiment described above can be obtained, and a higher output driving force can be obtained.

(第5実施例)
図7は、本発明が適用される動力伝達装置であり、クランクシャフト1(カム機構10)の周囲に放射状に、かつ、等間隔に6つのシリンダ3を配置した星型エンジン500を示す第5実施例である。
(5th Example)
FIG. 7 shows a power transmission device to which the present invention is applied, and shows a fifth star engine 500 in which six cylinders 3 are arranged radially and equidistantly around the crankshaft 1 (cam mechanism 10). This is an example.

この第5実施例では、カム機構10が、コネクティングロッド5の端部のローラ12と接する十字等の星型状のカム18によって形成されている点が前述の他の実施例と異なる点である。 The fifth embodiment is different from the other embodiments described above in that the cam mechanism 10 is formed by a star-shaped cam 18 such as a cross that contacts the roller 12 at the end of the connecting rod 5. .

このような構造とすることで、前述の第1及び第2実施形態の動力伝達装置100,200と同様の効果が得られると共に、カム18の形状(凸部の数や凹凸の傾斜または大きさ等)を各種条件に合わせて設計することにより、簡単な構造で複数のエンジンを協働させて効率よく共通のクランクシャフト1を回転駆動することができる。 With such a structure, the same effects as those of the power transmission devices 100 and 200 of the first and second embodiments described above can be obtained, and the shape of the cam 18 (the number of protrusions, the inclination or size of protrusions and depressions) Etc.) according to various conditions, it is possible to efficiently drive the common crankshaft 1 by cooperating a plurality of engines with a simple structure.

図8は、図7の星型エンジン500の燃焼サイクルを示す図であり、星型状のカム18、特にこの第5実施形態による十字状のカム18では、一回転につきA〜D及びa〜dに示すような4つの工程が2回行われる。 FIG. 8 is a diagram showing a combustion cycle of the star engine 500 of FIG. 7. In the star-shaped cam 18, particularly the cross-shaped cam 18 according to the fifth embodiment, A to D and a to The four steps as shown in d are performed twice.

ここで図8を例に一般的な4サイクルエンジンの各工程を説明する。
A,a(吸気工程):カム18の凸部から凹部に沿ってローラ12が動き、ピストンが下死点まで移動する。このとき図外のインテークバルブが開き、インテーク側より燃料と空気が混ざり合った混合空気がシリンダ3内に吸い込まれる。
Here, each process of a general 4-cycle engine will be described with reference to FIG.
A, a (intake step): The roller 12 moves from the convex portion of the cam 18 along the concave portion, and the piston moves to the bottom dead center. At this time, an intake valve (not shown) is opened, and mixed air in which fuel and air are mixed is sucked into the cylinder 3 from the intake side.

B,b(圧縮工程):カム18の凹部から凸部に沿ってローラ12が動き、ピストンが上死点まで移動する。これによりシリンダ3内の混合空気が圧縮され、そして、ピストン4が上死点付近に到達すると、図外の点火プラグによって着火されシリンダ3内の混合空気を爆発させる。 B, b (compression process): The roller 12 moves from the concave portion of the cam 18 along the convex portion, and the piston moves to the top dead center. As a result, the mixed air in the cylinder 3 is compressed, and when the piston 4 reaches near the top dead center, the mixed air in the cylinder 3 is exploded by being ignited by a spark plug (not shown).

C,c(膨張工程):カム18の凸部から凹部に沿ってローラ12が動き、ピストンが下死点まで移動する。シリンダ3内の混合空気の爆発エネルギーによって、ローラ12を介してカム18を回転させる。 C, c (expansion step): The roller 12 moves from the convex portion of the cam 18 along the concave portion, and the piston moves to the bottom dead center. The cam 18 is rotated via the roller 12 by the explosion energy of the mixed air in the cylinder 3.

D,d(排気工程):カム18の凹部から凸部に沿ってローラ12が動き、ピストンが上死点まで移動する。このとき図外のエキゾーストバルブが開き、エキゾースト側より排気が行われる。 D, d (exhaust step): The roller 12 moves from the concave portion of the cam 18 along the convex portion, and the piston moves to the top dead center. At this time, an exhaust valve (not shown) is opened, and exhaust is performed from the exhaust side.

(第6実施例)
図9は、本発明が適用される動力伝達装置であり、クランクシャフト1(カム機構10)の周囲に放射状に、かつ、等間隔に6つのシリンダ3を配置した星型エンジン600を示す第6実施例である。この第6実施例では、カム機構10として、コネクティングロッド5の端部に設けたローラ12と嵌合する8つの凹凸をもつ星型状の溝部20を円盤状の部材に形成した星型状の溝カム19を用いた点が前述の他の実施例と異なる点である。
(Sixth embodiment)
FIG. 9 is a power transmission device to which the present invention is applied, and shows a star engine 600 in which six cylinders 3 are arranged radially at equal intervals around the crankshaft 1 (cam mechanism 10). This is an example. In this sixth embodiment, as the cam mechanism 10, a star-shaped groove portion 20 having a star-shaped groove portion 20 having eight projections and depressions fitted to the roller 12 provided at the end portion of the connecting rod 5 is formed in a disk-shaped member. The point using the groove cam 19 is different from the other embodiments described above.

これにより、前述の第1〜第5実施形態における効果と同様な効果を同時に得ることができ、簡単な構造で複数のエンジンを協働させて効率よく共通のクランクシャフト1を回転駆動することができる。 As a result, the same effects as those in the first to fifth embodiments described above can be obtained at the same time, and the common crankshaft 1 can be efficiently rotated by cooperating a plurality of engines with a simple structure. it can.

(第7実施例)
図10は、本発明が適用される動力伝達装置700を示す第7実施例であり、第2実施例と同様にシリンダ3を図中上下に対向して2つ配置した2気筒タイプである。
(Seventh embodiment)
FIG. 10 is a seventh embodiment showing a power transmission device 700 to which the present invention is applied, and is a two-cylinder type in which two cylinders 3 are arranged facing each other in the vertical direction as in the second embodiment.

この第7実施例では、対抗するエンジン2のコネクティングロッド5の端部同士は、中心線Cに直交する溝部21を有する共通の延設部40を介して一体結合される。この例では溝部21内に摺動可能に嵌合する連結ピン22を有する左右一対の回転部材23が備わる。 In the seventh embodiment, the ends of the connecting rod 5 of the opposing engine 2 are integrally coupled via a common extending portion 40 having a groove portion 21 orthogonal to the center line C. In this example, a pair of left and right rotating members 23 having a connecting pin 22 slidably fitted in the groove portion 21 are provided.

ピストン3が往復運動すると、コネクティングロッド5の移動に伴い、前記溝部21内に嵌合する連結ピン22によって一対の回転部材23が矢印方向に左右対称に回転する。このとき回転部材23と一体となって回動する回転中心軸24の何れか一方をクランクシャフト1と結合することにより、ピストン3の往復運動を回転運動に変換することができる。 When the piston 3 reciprocates, as the connecting rod 5 moves, the pair of rotating members 23 are rotated symmetrically in the direction of the arrow by the connecting pin 22 fitted in the groove 21. At this time, the reciprocating motion of the piston 3 can be converted into the rotational motion by connecting one of the rotation center shafts 24 that rotate integrally with the rotating member 23 to the crankshaft 1.

これにより、前述の第2実施例と同様の効果を得ることができると共に、さらに振動の少ない駆動を実現することができる。 As a result, the same effects as those of the second embodiment can be obtained, and driving with less vibration can be realized.

(第8実施例)
図11は、第7実施例の動力伝達装置700に対し、クランクシャフト1の周囲に放射状に、かつ、等間隔に6つのシリンダ3を配置した星型エンジン800を示す第8実施例であり、図12はその断面図である。ただし、この第8実施例では、延設部40の溝部21を有するコネクティングロッド5をT字状に形成して、各シリンダ3に対して各々1つずつ設けたものである。
(Eighth embodiment)
FIG. 11 is an eighth embodiment showing a star engine 800 in which six cylinders 3 are arranged radially at equal intervals around the crankshaft 1 with respect to the power transmission device 700 of the seventh embodiment. FIG. 12 is a sectional view thereof. However, in the eighth embodiment, the connecting rod 5 having the groove portion 21 of the extending portion 40 is formed in a T shape, and one is provided for each cylinder 3.

また、回転部材23と一体となって回動する回転中心軸24から直接駆動力を得るのではなく、一方の回転中心軸24にギアを形成し、各シリンダ3の回転中心軸24と噛み合う連結ギア25を設けて、この連結ギア25の中心にクランクシャフト1を一体回動可能に接続することで駆動力を取り出している。図12中の符号26はこれら各部材を接続するケースの一部を示し、符号27は回転部材23と回転中心軸(ギア)24を連結しケース26に接続する連結ピンを示している。また、符号28はクランクシャフト1を回転可能にケース26に保持するガイドを示している。 In addition, a driving force is not directly obtained from the rotation center shaft 24 that rotates together with the rotation member 23, but a gear is formed on one rotation center shaft 24 and meshed with the rotation center shaft 24 of each cylinder 3. A driving force is taken out by providing a gear 25 and connecting the crankshaft 1 to the center of the connecting gear 25 so as to be integrally rotatable. Reference numeral 26 in FIG. 12 indicates a part of the case connecting these members, and reference numeral 27 indicates a connecting pin that connects the rotating member 23 and the rotation center shaft (gear) 24 to connect to the case 26. Reference numeral 28 denotes a guide for holding the crankshaft 1 in the case 26 in a rotatable manner.

なお、ここではより駆動ロスを抑えるためにギアを用いたが、これに限らず、連結ベルト等の通常考え得る範囲の動力伝達機構に代えて実施できることは言うまでもない。
これにより前述の第7実施例と同様の効果を得ることができる。
Here, gears are used to further reduce the drive loss. However, the present invention is not limited to this. Needless to say, the present invention can be implemented in place of a power transmission mechanism in a normally conceivable range such as a connecting belt.
As a result, the same effect as in the seventh embodiment can be obtained.

(第9実施例)
図13は、本発明が適用される動力伝達装置900を示す第9実施例であり、第2,第6実施例と同様にシリンダ3を図中上下に対向して2つ配置した2気筒タイプである。
(Ninth embodiment)
FIG. 13 is a ninth embodiment showing a power transmission device 900 to which the present invention is applied. Like the second and sixth embodiments, a two-cylinder type in which two cylinders 3 are arranged facing each other vertically in the figure. It is.

この例は、前述の図20のサイドスラストFsinθを相殺するために、中心線Cに対し対称に傾斜する一対のコネクティングロッドを各ピストンに連結したものである。なお、この例ではシリンダ3を対向させて2つ設けているが、1つのみの単気筒タイプでもよい。 In this example, a pair of connecting rods that are symmetrically inclined with respect to the center line C are connected to each piston in order to cancel the side thrust Fsinθ of FIG. In this example, two cylinders 3 are provided facing each other, but only one single cylinder type may be used.

この第9実施例では、各エンジン2は、一端がピストンピン29を介してピストン4に連結され、シリンダ3の中心線Cに沿って対照的に配置された一対のコネクティングロッド5を備え、両エンジン2,2間に該コネクティングロッド5の他端と連結ピン22等を介して連結され左右対称に回転する一対の回転部材23が設けられている。 In the ninth embodiment, each engine 2 is provided with a pair of connecting rods 5 which are connected to the piston 4 at one end via a piston pin 29 and are arranged along the center line C of the cylinder 3. A pair of rotating members 23 are provided between the engines 2 and 2 and connected to the other end of the connecting rod 5 via a connecting pin 22 or the like and rotate symmetrically.

この第9実施例ではシリンダ3を図中上下に対向して2つ配置した2気筒タイプであるため、両ピストン4に接続される前記コネクティングロッド5を同じ回転部材23に連結している。 Since the ninth embodiment is a two-cylinder type in which two cylinders 3 are arranged facing each other in the vertical direction in the figure, the connecting rod 5 connected to both pistons 4 is connected to the same rotating member 23.

このような構成をとることにより、ピストン4が往復運動すると、コネクティングロッド5の移動に伴い、一対の回転部材23が矢印方向に左右対称に回転する。このとき回転部材23と一体となって回動する回転中心軸24の何れか一方をクランクシャフト1と結合することにより、ピストン4の往復運動を回転運動に変換することができる。 With this configuration, when the piston 4 reciprocates, the pair of rotating members 23 rotate symmetrically in the direction of the arrow as the connecting rod 5 moves. At this time, the reciprocating motion of the piston 4 can be converted into the rotational motion by connecting one of the rotation center shafts 24 that rotate integrally with the rotating member 23 to the crankshaft 1.

これにより、前述の実施例と同様の効果を得ることができると共に、さらに振動の少ない駆動を実現することができる As a result, it is possible to obtain the same effect as in the above-described embodiment, and to realize driving with less vibration.

(第10実施例)
図14は、第9実施例の動力伝達装置900に対し、クランクシャフト1の周囲に放射状に、かつ、等間隔に4つのシリンダ3を配置した星型エンジン1000を示す第10実施例である。この第10実施例では、シリンダ3が前述のように4つ配置したタイプであるため、各ピストン4に接続される前記コネクティングロッド5を隣り合わせとなるエンジン2と同じ回転部材23にそれぞれ連結している。
(Tenth embodiment)
FIG. 14 is a tenth embodiment showing a star engine 1000 in which four cylinders 3 are arranged radially and equidistantly around the crankshaft 1 with respect to the power transmission device 900 of the ninth embodiment. In the tenth embodiment, since the four cylinders 3 are arranged as described above, the connecting rod 5 connected to each piston 4 is connected to the same rotating member 23 as the adjacent engine 2. Yes.

また、この第10実施例でも前述の第8実施例の星型エンジン800と同様に回転部材23と一体となって回動する回転中心軸24から直接駆動力を得るのではなく、一方の回転中心軸24にギアを形成し、各回転部材23の回転中心軸24と噛み合う連結ギア25を設けて、この連結ギア25の中心にクランクシャフト1を一体回動可能に接続することで駆動力を取り出している。
なお、連結ギアの代わりに連結ベルト等の通常考え得る範囲の動力伝達機構に代えて実施できることは第8実施例と同様である。
これにより前述の第9実施例と同様の効果を得ることができる。
In the tenth embodiment, as in the star engine 800 of the eighth embodiment described above, the driving force is not directly obtained from the rotation center shaft 24 that rotates integrally with the rotation member 23, but one rotation is performed. A gear is formed on the central shaft 24, a connecting gear 25 that meshes with the rotating central shaft 24 of each rotating member 23 is provided, and the crankshaft 1 is connected to the center of the connecting gear 25 so as to be able to rotate integrally. I'm taking it out.
It is to be noted that, in the same manner as in the eighth embodiment, it can be implemented in place of a power transmission mechanism in a normally conceivable range such as a connection belt instead of the connection gear.
As a result, the same effect as in the ninth embodiment can be obtained.

(第11実施例)
図15は、本発明が適用される星型エンジン1100を示す第11実施例であり、図16はこの第11実施例の星型エンジン1100の断面を示している。この第11実施例は、第10実施例と同様にクランクシャフト1の周囲に放射状に、かつ、等間隔に4つのシリンダ3を配置した4気筒タイプである。
(Eleventh embodiment)
FIG. 15 shows an eleventh embodiment showing a star engine 1100 to which the present invention is applied, and FIG. 16 shows a cross section of the star engine 1100 of the eleventh embodiment. The eleventh embodiment is a four-cylinder type in which four cylinders 3 are arranged radially and equidistantly around the crankshaft 1 as in the tenth embodiment.

この第11実施例のカム機構10は、第1実施例に記載の楕円状のカム11を2個十字状に重ねて用いるタイプであり、かつ、2個のカム11を相互に逆方向に回転するように構成したものである。そして、これらのカム11間を傘歯歯車30,31を介して係合させている。より詳しくは、カム11の対向する側面に傘歯歯車30が形成され、傘歯歯車31は連結ピン33を介してキャリア32に接続され当該位置にて回転のみ許容して固定されている。 The cam mechanism 10 according to the eleventh embodiment is a type in which the two elliptical cams 11 described in the first embodiment are used in a cross shape, and the two cams 11 rotate in opposite directions. It is comprised so that it may do. The cams 11 are engaged via bevel gears 30 and 31. More specifically, a bevel gear 30 is formed on the opposite side surfaces of the cam 11, and the bevel gear 31 is connected to the carrier 32 via a connecting pin 33 and is allowed to rotate and fixed at that position.

図中の符号34はカム11の回転中心軸を示し、この第11実施例ではその一方がクランクシャフト1に結合されている。 Reference numeral 34 in the drawing denotes a rotation center axis of the cam 11, and one of the rotation shafts is coupled to the crankshaft 1 in the eleventh embodiment.

こうすることにより、ピストン4の往復運動が前述したようにカム11によって回転駆動力に変換される。このときカム11の対向する側面の両傘歯歯車30に傘歯歯車31が噛み合い、この傘歯歯車31が連結ピン33を介してキャリア32に固定されているため、これらカム11は相互に逆方向に回転する。そして、一方のカム11の回転中心軸34と一体に結合されたクランクシャフト1を介して駆動力が伝達される。 By doing so, the reciprocating motion of the piston 4 is converted into a rotational driving force by the cam 11 as described above. At this time, the bevel gear 31 meshes with both bevel gears 30 on the opposite sides of the cam 11, and the bevel gear 31 is fixed to the carrier 32 via the connecting pin 33. Rotate in the direction. The driving force is transmitted through the crankshaft 1 that is integrally coupled to the rotation center shaft 34 of the one cam 11.

従って、前述の第1、第2実施例と同様の効果が得られると共に、相互に逆回転するカム11の駆動力を傘歯歯車30,31を介して接続していることにより、往復運動によるエネルギーをロスなく的確に回転駆動力に変換することができる。   Accordingly, the same effects as those of the first and second embodiments described above can be obtained, and the driving force of the cams 11 rotating in reverse to each other is connected via the bevel gears 30 and 31, thereby reciprocating motion. Energy can be accurately converted into rotational driving force without loss.

(第12実施例)
図17は、第11実施例の変形例である星型エンジン1200を示す第12実施例である。この第12実施例では、カム11を楕円状ではなく、第5実施例で説明した十字状のカム18を用いたものであり、第5及び第11実施例の両方の効果を得ることができるものである。
(Twelfth embodiment)
FIG. 17 is a twelfth embodiment showing a star engine 1200 which is a modification of the eleventh embodiment. In the twelfth embodiment, the cam 11 is not elliptical, but the cross-shaped cam 18 described in the fifth embodiment is used, and the effects of both the fifth and eleventh embodiments can be obtained. Is.

なお、前述の各実施例では、クランクシャフト1の周囲に放射状に配置するエンジン2をそれぞれ1,2,4,6,8個配置した例を示したが、これに限るものではない。   In each of the above-described embodiments, 1, 2, 4, 6, and 8 engines 2 arranged radially around the crankshaft 1 are shown. However, the present invention is not limited to this.

また、エンジンとして4サイクルのガソリンエンジンを例示して説明したが、2サイクルエンジンやディーゼルエンジン等、往復運動をするエンジンに適用できることは言うまでもない。   In addition, although a four-cycle gasoline engine has been illustrated and described as an engine, it goes without saying that the present invention can be applied to a reciprocating engine such as a two-cycle engine or a diesel engine.

本発明を適用した動力伝達装置及び星型エンジンは、ヘリコプター等の小型航空機に適用できるほか、エンジンの往復運動を回転駆動力として利用するものたとえば、車両や船舶、また、発電機等の様々なものに利用できる。   The power transmission device and star engine to which the present invention is applied can be applied to a small aircraft such as a helicopter, and also uses a reciprocating motion of the engine as a rotational driving force, for example, various vehicles such as vehicles, ships, and generators. Available for things.

本発明が適用される動力伝達装置の第1実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 1st Example of the power transmission device with which this invention is applied. 図1のカムとローラとの接点の拡大説明図である。FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a contact point between a cam and a roller in FIG. 1. 本発明が適用される動力伝達装置の第2実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 2nd Example of the power transmission device with which this invention is applied. 本発明が適用される動力伝達装置の第3実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 3rd Example of the power transmission device with which this invention is applied. 第3実施例の溝カムの拡大説明図である。FIG. 10 is an enlarged explanatory view of a groove cam of a third embodiment. 本発明が適用される動力伝達装置の第4実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 4th Example of the power transmission device with which this invention is applied. 本発明が適用される動力伝達装置の第5実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 5th Example of the power transmission device with which this invention is applied. 図7の星型エンジンに係る燃焼サイクルの説明図である。It is explanatory drawing of the combustion cycle which concerns on the star type engine of FIG. 本発明が適用される動力伝達装置の第6実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 6th Example of the power transmission device with which this invention is applied. 本発明が適用される動力伝達装置の第7実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 7th Example of the power transmission device with which this invention is applied. 本発明が適用される第8実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 8th Example to which this invention is applied. 図11の星形エンジンの側方断面図である。FIG. 12 is a side sectional view of the star engine of FIG. 11. 本発明が適用される動力伝達装置の第9実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 9th Example of the power transmission device with which this invention is applied. 本発明が適用される第10実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 10th Example to which this invention is applied. 本発明が適用される第11実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 11th Example to which this invention is applied. 図15の側方断面図である。FIG. 16 is a side sectional view of FIG. 15. 第11実施例の変形例である第12実施例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of 12th Example which is a modification of 11th Example. 従来の星型エンジンを示す構成説明図である。It is composition explanatory drawing which shows the conventional star type engine. 図18のシリンダ部を示した構成説明図である。FIG. 19 is a configuration explanatory view showing a cylinder portion of FIG. 18. 図19の一部を拡大したサイドスラストについての説明図である。It is explanatory drawing about the side thrust which expanded a part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:クランクシャフト、2:エンジン、3:シリンダ、4:ピストン、5:コネクティングロッド、9:ピストンリング、10:カム機構、11:カム、12:ローラ、13:連結ピン、14:ガイド、15:溝カム、16:溝部、16a:外周壁、16b:内周壁、17:シャフト孔、18:十字カム、19:星型状溝カム、20:溝部、21:溝部、22:連結ピン、23:回転部材、24:回転中心軸、25:連結ギア、26:ケース、27:連結ピン、28:ガイド、29:ピストンピン、30,31:傘歯歯車、32:連結ピン、33:キャリア、34:回転中心軸、40:延設部、100,200,300,700,900:動力伝達装置、400,500,600,800,1000,1100,1200:星型エンジン。
1: crankshaft, 2: engine, 3: cylinder, 4: piston, 5: connecting rod, 9: piston ring, 10: cam mechanism, 11: cam, 12: roller, 13: connecting pin, 14: guide, 15 : Groove cam, 16: groove portion, 16a: outer peripheral wall, 16b: inner peripheral wall, 17: shaft hole, 18: cross cam, 19: star-shaped groove cam, 20: groove portion, 21: groove portion, 22: connecting pin, 23 : Rotating member, 24: rotating center shaft, 25: connecting gear, 26: case, 27: connecting pin, 28: guide, 29: piston pin, 30, 31: bevel gear, 32: connecting pin, 33: carrier, 34: rotation center axis, 40: extension, 100, 200, 300, 700, 900: power transmission device, 400, 500, 600, 800, 1000, 1100, 1200: star engine.

Claims (10)

シリンダと該シリンダ内を摺動するピストンとを備えたエンジンからの往復運動を、クランクシャフトの回転運動へと変換する動力伝達装置であって、
一端が前記ピストンに接続され、他端が該ピストンと共に前記シリンダの中心線上で往復運動するコネクティングロッドと、
前記コネクティングロッドの他端の往復運動を回転運動に変換してクランクシャフトに伝達するカム機構とを備えていることを特徴とするエンジンの動力伝達装置。
A power transmission device for converting a reciprocating motion from an engine having a cylinder and a piston sliding in the cylinder into a rotational motion of a crankshaft,
A connecting rod having one end connected to the piston and the other end reciprocating on the center line of the cylinder together with the piston;
A power transmission device for an engine, comprising: a cam mechanism for converting a reciprocating motion of the other end of the connecting rod into a rotational motion and transmitting the rotational motion to a crankshaft.
前記カム機構は、前記コネクティングロッドの他端と接して該他端から押圧駆動される楕円状のカムによって形成されていることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの動力伝達装置。   2. The power transmission apparatus for an engine according to claim 1, wherein the cam mechanism is formed by an elliptical cam that is in contact with the other end of the connecting rod and is driven to be pressed from the other end. 前記カム機構は、前記コネクティングロッドの他端が嵌合する楕円状の溝部から成るカムによって形成されていることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの動力伝達装置。   2. The engine power transmission device according to claim 1, wherein the cam mechanism is formed by a cam including an elliptical groove portion into which the other end of the connecting rod is fitted. 前記カム機構は、前記コネクティングロッドの他端と接して該他端から押圧駆動される十字等の星型状のカムによって形成されていることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの動力伝達装置。   2. The engine power transmission according to claim 1, wherein the cam mechanism is formed by a star-shaped cam such as a cross that is in contact with the other end of the connecting rod and is driven to be pressed from the other end. apparatus. 前記カム機構は、前記コネクティングロッドの他端が嵌合する星型状の溝部から成るカムによって形成されていることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの動力伝達装置。   2. The engine power transmission device according to claim 1, wherein the cam mechanism is formed by a cam including a star-shaped groove portion into which the other end of the connecting rod is fitted. 前記カム機構は、前記コネクティングロッドの前記他端に設けた前記中心線と略直交する溝部を有する延設部と、
該延設部の溝部と嵌合し前記中心線に対し対称に回転する少なくとも一対の回転部材とから形成されていることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの動力伝達装置。
The cam mechanism includes an extending portion having a groove portion substantially perpendicular to the center line provided at the other end of the connecting rod;
2. The engine power transmission device according to claim 1, wherein the engine power transmission device is formed of at least a pair of rotating members that fit into the groove portion of the extending portion and rotate symmetrically with respect to the center line. 3.
前記コネクティングロッドを前記中心線上で往復運動させるガイドを設けたことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のエンジンの動力伝達装置。 The engine power transmission device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a guide for reciprocating the connecting rod on the center line. シリンダ内を摺動するピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動へと変換するエンジンの動力伝達装置であって、
一端が前記ピストンに接続された複数のコネクティングロッドを有し、該複数のコネクティングロッドの他端は、前記シリンダの中心線に対して対称的に接近離間しながら往復運動するように配置され、該コネクティングロッドの他端と係合し前記中心線に対し対称に回転する複数の回転部材とを備えたことを特徴とするエンジンの動力伝達装置。
A power transmission device for an engine that converts a reciprocating motion of a piston sliding in a cylinder into a rotational motion of a crankshaft,
One end has a plurality of connecting rods connected to the piston, and the other ends of the plurality of connecting rods are arranged to reciprocate while approaching and separating symmetrically with respect to the center line of the cylinder, A power transmission device for an engine, comprising: a plurality of rotating members that engage with the other end of the connecting rod and rotate symmetrically with respect to the center line.
前記ピストンの中心線上に一対のエンジンを対向配置し、両エンジン間に前記カム機構又は回転部材を配置したことを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載のエンジンの動力伝達装置。   The engine power transmission device according to any one of claims 1 to 8, wherein a pair of engines are arranged opposite to each other on a center line of the piston, and the cam mechanism or the rotating member is arranged between the two engines. 前記シリンダを放射状に配置したことを特徴とする請求項9に記載のエンジンの動力伝達装置。
The engine power transmission device according to claim 9, wherein the cylinders are arranged radially.
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