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公開番号2025097289
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-30
出願番号2024206540
出願日2024-11-27
発明の名称往復動内燃機関
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人R&C
主分類F01B 9/00 20060101AFI20250623BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】ピストンの直線運動を回転運動に変換する直動変換機構における支持強度や剛性を確保すると共に安定した動作が実現できる往復動内燃機関を提供する。
【解決手段】リングギヤRGとキャリヤCRと遊星ギヤPGとを備えた遊星歯車機構1と、クランク部材2と、ピストン部材8とを備え、軸方向Lにおいて、遊星ギヤPGの両側に分かれて一対の遊星軸受B1が配置され、リングギヤRGの両側に分かれて一対のキャリヤ軸受B2が配置され、クランク部材2は、キャリヤCRの両側に分かれて配置された第1クランク部21と第2クランク部22とを備え、ピストン部材8は、ピストン本体82に連結されてキャリヤCRの両側に分かれて配置された第1連結部85と第2連結部86とを備え、第1連結部85と第1クランク部21とが相対回転自在に連結され、第2連結部86と第2クランク部22とが相対回転自在に連結されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内歯車であるリングギヤと、前記リングギヤに対して回転自在に支持されたキャリヤと、前記キャリヤに対して回転自在に支持され、前記リングギヤに噛み合う遊星ギヤと、を備えた遊星歯車機構と、
前記キャリヤの回転軸心であるキャリヤ軸心に沿う方向を軸方向とし、前記キャリヤ軸心に直交する方向を径方向とし、前記遊星ギヤの回転軸心である遊星軸心に直交する方向を遊星径方向として、
前記遊星ギヤと一体的に回転するように連結されたクランク部材と、
前記クランク部材に対して、前記遊星軸心から前記遊星径方向に離間した位置に設定された入力軸心の回りに相対回転自在に連結されたピストン部材と、
前記キャリヤの回転を出力部材に伝達する伝動機構と、を備え、
前記リングギヤの半径は、前記遊星ギヤの半径の２倍であり、
前記遊星ギヤに対して前記軸方向の両側に分かれて、前記遊星ギヤを前記キャリヤに対して回転自在に支持する一対の遊星軸受が配置され、
前記リングギヤに対して前記軸方向の両側に分かれて、前記キャリヤを前記リングギヤに対して回転自在に支持する一対のキャリヤ軸受が配置され、
前記クランク部材は、前記キャリヤに対して前記軸方向の両側に分かれて配置された一対のクランク部である第１クランク部と第２クランク部とを備え、
前記ピストン部材は、ピストン本体と、前記ピストン本体に連結されていると共に前記キャリヤに対して前記軸方向の両側に分かれて配置された一対の連結部である第１連結部と第２連結部とを備え、
前記第１クランク部及び前記第２クランク部は、前記遊星径方向に延在するように配置され、
前記第１連結部が、前記入力軸心の回りに相対回転自在に前記第１クランク部と連結され、
前記第２連結部が、前記入力軸心の回りに相対回転自在に前記第２クランク部と連結されている、往復動内燃機関。
続きを表示（約 2,900 文字）【請求項２】
前記遊星ギヤの半径と、前記遊星軸心と前記入力軸心との前記遊星径方向の距離と、が同じであり、
前記第１連結部及び前記第２連結部は、前記ピストン本体に一体的に連結されている、請求項１に記載の往復動内燃機関。
【請求項３】
前記ピストン本体が往復運動する方向を往復方向として、
前記第１連結部及び前記第２連結部は、中間連結部を介して前記ピストン本体に一体的に連結され、
前記中間連結部は、前記第１連結部と前記第２連結部とを前記軸方向に連結する軸方向連結部と、前記軸方向連結部と前記ピストン本体とを前記往復方向に連結する往復方向連結部と、を備え、
前記軸方向連結部の前記軸方向の寸法が、前記ピストン本体の前記軸方向の寸法よりも大きく、
前記往復方向連結部は、前記往復方向に直交する断面が前記ピストン本体よりも小さく形成されている、請求項２に記載の往復動内燃機関。
【請求項４】
前記伝動機構は、前記キャリヤと一体的に回転する伝動ギヤと、前記伝動ギヤに噛み合うと共に前記出力部材と一体的に回転する出力ギヤと、を備え、
前記出力ギヤ及び前記出力部材は、前記キャリヤ軸心に平行な出力軸心の回りに回転自在に支持され、
前記伝動ギヤ及び前記出力ギヤは、一対の前記キャリヤ軸受の前記軸方向の間に配置されている、請求項１から３の何れか一項に記載の往復動内燃機関。
【請求項５】
前記遊星歯車機構、前記クランク部材、及び、前記ピストン部材の組を往復動ユニットとして、
一対の前記往復動ユニットを備え、
前記伝動機構は、前記伝動ギヤを一対備え、
一対の前記伝動ギヤの一方は、一対の前記往復動ユニットの一方の前記キャリヤと一体的に回転する第１伝動ギヤであり、
一対の前記伝動ギヤの他方は、一対の前記往復動ユニットの他方の前記キャリヤと一体的に回転する第２伝動ギヤであり、
前記出力ギヤは、前記第１伝動ギヤと前記第２伝動ギヤとの双方に噛み合い、
前記軸方向に沿う軸方向視で、前記出力軸心は、一対の前記往復動ユニットの前記キャリヤ軸心を結ぶ線上とは異なる位置に配置されている、請求項４に記載の往復動内燃機関。
【請求項６】
前記遊星歯車機構、前記クランク部材、及び、前記ピストン部材の組を往復動ユニットとして、
前記軸方向に並んで配置された一対の前記往復動ユニットを備え、
前記伝動機構は、前記伝動ギヤを一対備えると共に、前記出力ギヤを一対備え、
一対の前記伝動ギヤの一方は、一対の前記往復動ユニットの一方の前記キャリヤと一体的に回転する第１伝動ギヤであり、
一対の前記伝動ギヤの他方は、一対の前記往復動ユニットの他方の前記キャリヤと一体的に回転する第２伝動ギヤであり、
一対の前記出力ギヤの一方は、前記第１伝動ギヤに噛み合う第１出力ギヤであり、
一対の前記出力ギヤの他方は、前記第２伝動ギヤに噛み合う第２出力ギヤであり、
前記第１出力ギヤと前記第２出力ギヤとは、前記出力軸心上に前記軸方向に並んで配置され、それぞれが前記出力部材と一体的に回転するように連結されている、請求項４に記載の往復動内燃機関。
【請求項７】
前記伝動機構は、前記キャリヤと一体的に回転する伝動ギヤと、前記伝動ギヤに噛み合うと共に前記出力部材と一体的に回転する出力ギヤと、を備え、
前記出力部材は、前記キャリヤ軸心に平行な出力軸心の回りに回転自在に支持されると共に、前記出力部材と一体的に回転する第１カウンタギヤを備え、
さらに、前記キャリヤ軸心に平行なカウンタ軸心の回りに回転自在に支持されたカウンタ軸と、前記第１カウンタギヤに噛み合うと共に前記カウンタ軸と一体的に回転する第２カウンタギヤとを備えたカウンタ機構を備え、
前記ピストン本体が往復運動する方向を往復方向とし、
前記往復方向及び前記軸方向に直交する方向を幅方向とし、前記幅方向の一方側を幅方向第１側、他方側を幅方向第２側とし、
前記往復方向視における前記ピストン本体の中心を通り前記往復方向に沿った軸を往復駆動軸として、
前記往復駆動軸を挟んで、前記幅方向第１側に前記出力軸心が配置され、前記幅方向第２側に前記カウンタ軸心が配置され、
前記第１カウンタギヤ及び前記第２カウンタギヤは、それぞれカウンタウェイトがギヤに一体的に設けられたカウンタウェイト一体ギヤである、請求項１から３の何れか一項に記載の往復動内燃機関。
【請求項８】
前記出力部材と一体的に回転する第１カウンタウェイトと、前記第１カウンタウェイトとは独立して前記カウンタ軸と一体的に回転する第２カウンタウェイトとを備え、
前記第１カウンタギヤ及び前記第１カウンタウェイトが前記往復駆動軸及び前記出力ギヤに対して前記軸方向の両側に分かれて配置され、
前記第２カウンタギヤ及び前記第２カウンタウェイトが前記往復駆動軸に対して前記軸方向の両側に分かれて配置されている、請求項７に記載の往復動内燃機関。
【請求項９】
前記伝動機構は、前記キャリヤと一体的に回転する伝動ギヤと、前記伝動ギヤに噛み合うと共に前記出力部材と一体的に回転する出力ギヤと、を備え、
前記出力部材は、前記キャリヤ軸心に平行な出力軸心の回りに回転自在に支持され、
さらに、前記キャリヤ軸心に平行なカウンタ軸心の回りに回転自在に支持されたカウンタ軸と、前記伝動ギヤに噛み合うと共に前記カウンタ軸と一体的に回転するカウンタギヤとを備えたカウンタ機構を備え、
前記伝動ギヤ、前記出力ギヤ、及び前記カウンタギヤが、それぞれカウンタウェイトがギヤに一体的に設けられたカウンタウェイト一体ギヤである、請求項１から３の何れか一項に記載の往復動内燃機関。
【請求項１０】
前記ピストン本体が往復運動する方向を往復方向とし、
前記往復方向及び前記軸方向に直交する方向を幅方向とし、前記幅方向の一方側を幅方向第１側、他方側を幅方向第２側とし、
前記出力軸心は、前記キャリヤ軸心に対して前記幅方向第１側であって、前記キャリヤ軸心と同じ前記往復方向の位置又は前記往復方向における前記キャリヤ軸心に対して前記ピストン本体側の位置に配置され、
前記カウンタ軸心は、前記キャリヤ軸心に対して前記幅方向第２側であって、前記キャリヤ軸心と同じ前記往復方向の位置又は前記往復方向における前記キャリヤ軸心に対して前記ピストン本体側の位置に配置され、
前記伝動ギヤ、前記出力ギヤ、及び前記カウンタギヤが、前記軸方向における前記第１連結部と前記第２連結部との間に位置するように配置されている、請求項９に記載の往復動内燃機関。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動内燃機関に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特開平９－１１９３０１号公報には、往復動内燃機関にも適用可能な動力変換装置として、ピストン（１５）の往復運動を、遊星歯車機構（４）により出力部材（１０）の回転運動に変換するクランク装置（１）が開示されている（背景技術において括弧内の符号は参照する文献のもの。）。遊星歯車機構（４）は、固定された内歯車であるリングギヤ（２０）と、当該リングギヤ（２０）に噛み合う遊星ギヤ（２１）と、当該遊星ギヤ（２１）を回転自在に支持するキャリヤとして機能するクランクアーム（１１）と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平９－１１９３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のクランク装置（１）では、当該文献の図３に示されているように、遊星ギヤ（２１）がクランクアーム（１１）に片持ち支持されており、また、クランクアーム（１１）もクランク軸の主軸（１０）に片持ち支持されている。このため、ピストン（１５）からの伝達される力に対して、クランク装置（１）の全体の支持強度や剛性を確保しにくい構造である。
【０００５】
上記背景に鑑みて、ピストンの直線運動を回転運動に変換する直動変換機構における支持強度や剛性を確保すると共に安定した動作が実現できる往復動内燃機関の提供が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記に鑑みた往復動内燃機関は、内歯車であるリングギヤと、前記リングギヤに対して回転自在に支持されたキャリヤと、前記キャリヤに対して回転自在に支持され、前記リングギヤに噛み合う遊星ギヤと、を備えた遊星歯車機構と、前記キャリヤの回転軸心であるキャリヤ軸心に沿う方向を軸方向とし、前記キャリヤ軸心に直交する方向を径方向とし、前記遊星ギヤの回転軸心である遊星軸心に直交する方向を遊星径方向として、前記遊星ギヤと一体的に回転するように連結されたクランク部材と、前記クランク部材に対して、前記遊星軸心から前記遊星径方向に離間した位置に設定された入力軸心の回りに相対回転自在に連結されたピストン部材と、前記キャリヤの回転を出力部材に伝達する伝動機構と、を備え、前記リングギヤの半径は、前記遊星ギヤの半径の２倍であり、前記遊星ギヤに対して前記軸方向の両側に分かれて、前記遊星ギヤを前記キャリヤに対して回転自在に支持する一対の遊星軸受が配置され、前記リングギヤに対して前記軸方向の両側に分かれて、前記キャリヤを前記リングギヤに対して回転自在に支持する一対のキャリヤ軸受が配置され、前記クランク部材は、前記キャリヤに対して前記軸方向の両側に分かれて配置された一対のクランク部である第１クランク部と第２クランク部とを備え、前記ピストン部材は、ピストン本体と、前記ピストン本体に連結されていると共に前記キャリヤに対して前記軸方向の両側に分かれて配置された一対の連結部である第１連結部と第２連結部とを備え、前記第１クランク部及び前記第２クランク部は、前記遊星径方向に延在するように配置され、前記第１連結部が、前記入力軸心の回りに相対回転自在に前記第１クランク部と連結され、前記第２連結部が、前記入力軸心の回りに相対回転自在に前記第２クランク部と連結されている。
【０００７】
この構成によれば、ピストン部材の往復運動を出力部材の回転運動に変換して出力することができる。また、本構成によれば、遊星ギヤが軸方向の両側においてキャリヤに対して回転自在に支持され、キャリヤが軸方向の両側においてリングギヤに対して回転自在に支持されている。従って、クランク部材を介して遊星ギヤに対して軸方向に偏った荷重が作用した場合であっても、当該荷重を適切に支持することができる。このため、遊星ギヤなどが片持ち支持されている場合に比べて遊星歯車機構及び伝動機構の長寿命化を図り易い。さらに本構成によれば、ピストン部材の一対の連結部と一対のクランク部とがキャリヤに対して軸方向の両側に分かれて配置され、それぞれが入力軸心の回りに相対回転自在に連結されているため、ピストン部材の支持構造の剛性を確保し易く、ピストン部材及びクランク部材の動作の安定化を図り易い。このように本構成によれば、ピストンの直線運動を回転運動に変換する直動変換機構の剛性を確保すると共に安定した動作が実現できる往復動内燃機関を提供することができる。
【０００８】
往復動内燃機関のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する例示的且つ非限定的な実施形態についての以下の記載から明確となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
往復動内燃機関の第１の例の模式的軸方向断面図
往復動内燃機関の第２の例の模式的軸直交断面図
図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面による模式的軸方向断面図
往復動内燃機関の第３の例の模式的軸直交断面図
図４のＶ－Ｖ断面による模式的軸方向断面図
往復動内燃機関の第４の例の模式的軸方向断面図
往復動内燃機関の第５の例の模式的軸直交断面図
往復動内燃機関の第５の例の模式的軸方向断面図（図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面図）
往復動内燃機関の第５の例の模式的軸方向断面図（図７のＩＸ－ＩＸ断面図）
往復動内燃機関の第６の例の模式的軸方向断面図（図８の別形態）
往復動内燃機関の第７の例の模式的軸直交断面図
往復動内燃機関の第７の例の模式的軸方向断面図（図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ断面図）
図１１のピストン本体が下死点に位置する状態を示す図
往復動内燃機関の第８の例の模式的軸直交断面図（図８の別形態）
往復動内燃機関の第８の例の模式的軸方向断面図（図１４のＸＶ－ＸＶ断面図）
往復動内燃機関の第９の例の模式的軸直交断面図（図８の別形態）
往復動内燃機関の第９の例の模式的軸方向断面図（図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ断面図）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、往復動内燃機関の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、往復動内燃機関１０の第１の例を模式的に示す軸方向断面図である。往復動内燃機関１０は、遊星歯車機構１と、クランク部材２と、ピストン部材８とを備えた動力変換機構（第２の例、第３の例における「往復動ユニット５」に相当する（図２から図５参照）。）と、伝動機構９とを備えている。
（【００１１】以降は省略されています）

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