JPS5999037A - 転がり球と案内溝によりピストン駆動をする２サイクル機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は２サイクル機関に関するものである。

往復動内燃機関のうち２サイクル機関は簡単な搭造で、
トルク変化が小さく、比出力が大きくできる等の特徴が
あるが、小形化やｌ’！ｆｆｔ化は更に要望され、高効
率化も強く望まれている。

本発明は２サイクル機関のクランク機構を転がり球と案
内溝によるピストン駆ｍｒｐｔｍ＋：置換え、機関本体
の小形軽量化を図ると共に、クランク室圧縮シニューレ
掃気方式の小形機関における掃気の圧縮性能を改善して
効率化を行い、更にシニューレ掃気に代えてピストンに
開閉弁を設けて効率的な掃排気を行い、高出力化及び熱
効率の改善を図ることを目的とするものである。

本発明の実茄例をまず第１図に示すクランク室圧縮、シ
ニューレ掃気方式の２サイクルガソリン機間について説
明する。

出力軸１はシリンダ底部２に支持されるスラスト軸受１
２により軸方向の位置を設定され、シリンダ３の軸を中
心として自由に回転し得るようにし、これに取付は部Ｉ
ｌｌ、１１’を取付けその外側に円筒１０を設ける。円
筒１０の外周面には円周に対してほぼ平衡する位置に断
面が弧状な案内溝９　（９（１）〜９　（６）　）を複
数条段ける。各案内溝には転がり球８．８′・・・をそ
れぞれ各１個適合させると共に、各転がり球８．８′・
・・はピストン５の内側円筒部の適当な位置に回転自由
に保持させる。ピストン５の外側円筒部には軸方シリン
ダ３の内面の適当な位置に設定してピストン５の回転を
防止する。ピストン５はシリンダ３の内筒面に沿って軸
方向にだけ摺動し得るものとし、ピストンリング６によ
り気密を保ち、燃焼室２０はピストン頂部５′、シリン
ダ３、シリンダヘッド４で形成され、ピストン５の動き
により容積を変化させる。圧縮室１３と燃焼室２０との
間には掃気通路１９が設けられ、ピストン５で開閉され
る掃気孔１４がシリンダ内筒面に設けられ、さらにシリ
ンダ３にはピストン５で開閉される排気孔１５が設けら
れる。空気と燃料の混合気は吸入管１７から供給され、
リード弁１６を経て圧縮室１３に圧力差に応じて吸入さ
れる。

円筒１０の外周面に設ける案内溝９は、第２図の例に示
すように円周に対してほぼ平衡を保つ位置に複数条同一
の波形を有するもので、断面は弧状で滑かに軸方向変位
をなす例えば正弦波状または２次曲仲秋の位相だけを異
にする溝群である。

複数の案内溝を設ける場合、軸方向位置を大きく変える
ことにより溝の交差を避け、かつ平衡度を高くすること
ができるが、空間に制限があり小形化のためには例示の
ように交差を生じる。各案内溝の中心ｍ＜ｔｍｍ＞の交
差は位相差を同一にしないことにより、各転がり球が同
時に交差点に入らないようにすることができる。平衡が
保てる範囲で一部の案内溝の位相差を変えることが可能
である。

出力＠１の回転により、各転がり球８．８′などはそれ
ぞれの案内溝から力を授受し、ピストン５を案内溝の波
形に応じた軸方向変位に沿ってシリンダ内を摺動往復さ
せる。逆にピストン５の往復運動から出力軸１の回転運
動を生ずることも出来る。ビス１〜ン５は燃焼室内圧力
と圧縮室内圧力及び転がり球からの力を受けるが、燃焼
室内で掃気孔及び排気孔が閉じられピストン５が上昇し
て燃焼室容積が減少すると、同室内の混合気は圧縮され
、上死点近傍で点火プラグ１８により点火燃焼して圧力
が上昇し、ピストン５の下降に応じて仕事を出力軸１の
回転動力に変換すると共に、慣性力により出力＠１から
動力を受けてピストン５を再び上昇させ混合気の圧縮作
用をさせる。吸入管１７から供給される混合気はピスト
ン５の上昇に伴って掃気の圧縮室１３の容積が増加し、
減圧されるので、リード弁１６が開き掃気の圧縮室内に
流入する。ピストン５の下降と共に混合気は節気の圧縮
室で圧縮加圧されるが、リード弁１６が逆止弁であるた
め逆流はほとんど生じないで、掃気孔１４が開くとシリ
ンダ内燃焼室に圧力差に応じて流入する。燃焼室内のガ
スはシニューレ掃気方式では、ピストンが下降して排気
孔１５が開くと排気管との圧力差で排出が始まり、圧力
が低下したところで掃気孔１４が開き加圧された掃気が
燃焼室内に送入されガス交換が行われる。この場合下死
点に対してピストン行程で対称な位置で、排気孔、掃気
孔ともそれぞれ開・閏が行われるので、一般に掃気孔の
閉じた後に排気孔が閉じる。本発明による掃気の圧縮室
はクランク機桁を必要としないために声積を比較的小さ
くすることができ、掃気の圧縮比を１．３以上にするこ
とも容易である。

掃気の圧縮比を大きくできることと、ピストン５の圧縮
室側に機械的な弁駆動装置を取付は易いことから、第３
図の例示のように、ピストン頂部５′に掃気孔２１を設
けて下死点対称ではなく任意に開閉時期を設定できる掃
気用ポペット弁２２を配置し、ばね２３及びカム２５に
より、下死点後を中心とする排気より遅れた弁開閉が出
来る。

この場合にはシニューレ昂気方式のようなシリンダでの
排気孔の両側に設ける掃気孔は不要となり排気孔が開い
てから掃気孔が開くまでの時間を十分大きくとって排気
を十分に行ってから掃気を送入することが可能であり、
下死点以後を中心とする非対称な時期に掃気できるので
、吹き抜けを少なく高い給気効率が実現できるだけでな
く、逆転防止にもなる。掃気の圧縮比を１．５以上とし
て小さな時間・面積で十分な掃気が可能である。

本発明によれば、往復動部分としてピストンだけに限ら
れ、通常のクランクａ橢を有する場合より逃かに小形化
でき、軽量化できるだけでな（、掃気の圧縮比を大きく
できしかも不死点に対して非対称な掃気を行い高い給気
効率によって高出力化と熱効率の改善や逆転防止が出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシニューレ掃気方式の小型２サイ
クルガソリン機関本体の構造を示ず断面図、第２図は円
筒面上に設けた案内溝９（１）〜９（６）の円筒面上展
間図、及び第３図はピストンに掃気用ポペット弁を設け
た場合の構造を丞す断面図である。 １・・・出力軸　　３・・・シリンダ　　４・・・シリ
ンダヘッド　　５・・・ピストン　　６・・・ピストン
リング７・・・球状突起　　７／−・・溝　　８．８１
・・転がり球９・・・案内溝　　１０・・・円筒　　１
２・・・スラスト軸受　　１３・・・圧縮室　　１４・
・・掃気孔１５・・・排気孔　　１６・・・リード弁　
　１７・・・吸入管　　１８・・・点火プラグ　　１９
・・・掃気通路２０・・・燃焼室　　２１・・・掃気孔
　　２３・・・ばね２５・・・カム 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　シリンダの軸を中心に回転する円筒面に、断面
   が弧状の案内溝を１回転に１周期の軸方向往復をなす滑
   かな閏曲線に構成したものを円周角でほぼ平衡する位置
   に複数条設けて、各案内溝に転がり球を入れてこれを回
   転自由にかつ周方向の信置を拘束して保持する内向面を
   有するピストンをシリンダ内で回転を拘束して軸方向に
   だけ摺動し得るようにして、回転する円筒面の中心軸を
   出力軸としてシリンダの底部壁面を貫通して外部に出い
   この出力軸の回転によりピストンを往復動させ、ピスト
   ン頂部とシリンダヘッド及びシリンダで形成する空間を
   燃焼至とし、ピストンとシリンダ底部及びシリンダで形
   成する空間を掃気用の圧縮室とした転がり球と案内溝に
   よりビスＩ・ン駆動をする２サイクル機関。
2. （２）　前％！２す、イクル機問において、ビス！・ン
   頂部に回転する円筒の軸端に設けられたカムで開かれる
   ポペット弁をｌｉｔノ、排気が進行した後から排気孔の
   閉じた後にかけてピストンの動きとは非対称な掃気に最
   適な時期に、掃気を゛圧縮室よりピストン頂部に設けた
   ポペット弁を経由して燃焼室に送入する掃気方式の特許
   請求の範囲第１項記載の転がり球と案内溝によりピスト
   ン駆動をする２サイクルＩＲ閣。