JP2024002213A - Vibration-free mechanism layout and application device thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無振動機構レイアウトとその応用機器に関する。 The present invention relates to a vibration-free mechanical layout and its application equipment.
例えばエンジンを例にとると、クランクシャフト、ピストンおよびコネクティングロッドからなる往復ピストン・エンジンは振動があり、高次の振動まで除去するのは困難であるが、ピストンリングによるシールは優れている。一方、Ｗａｎｋｅｌロータリー・エンジンは無振動ではあるが、流体のシールが難しく低効率である。 Taking an engine as an example, a reciprocating piston engine consisting of a crankshaft, a piston, and a connecting rod has vibrations, and it is difficult to eliminate even high-order vibrations, but the sealing provided by piston rings is excellent. On the other hand, although the Wankel rotary engine is vibration-free, it is difficult to seal fluids and has low efficiency.
特許文献１には、回転機構のみで機能するため、振動がなく、また、回転運動だけであるので、前記速度型内燃機関のように微小な隙間を保つことが可能であり、シールを無擦動で行うことが可能となる、ローター・セットが記載されている。 Patent Document 1 discloses that since it functions only with a rotating mechanism, there is no vibration, and since there is only rotational movement, it is possible to maintain a minute gap like the speed-type internal combustion engine, and the seal can be made without rubbing. A rotor set that allows this to be done manually is described.
非特許文献１には、２つの非偏心回転するローターの間に形成される変動体積の作動空間を用いた回転式エンジンについて、その設計と筒内燃焼状態の可視化観察結果が記載されている。非偏心回転式エンジンについて記載されている文献である。 Non-Patent Document 1 describes the design of a rotary engine that uses a variable volume working space formed between two non-eccentrically rotating rotors and the results of visualization and observation of the in-cylinder combustion state. This is a document describing a non-eccentric rotating engine.
しかしながら、ローター・セットを使用するという制限から作動流体の漏洩による、燃料燃焼だけによる自立運転の不成立や、低熱効率の問題があった。そこで、本発明では、Ｗａｎｋｅｌ式ロータリーエンジンの低・振動性と、ピストンエンジンの高・作動流体シール性（高効率）を兼ね備えたエンジン、ポンプ等を提供する無振動機構レイアウトを提供することを目的とする。 However, due to the limitations of using a rotor set, there were problems such as leakage of working fluid, failure to achieve self-sustaining operation based only on fuel combustion, and low thermal efficiency. Therefore, an object of the present invention is to provide a vibration-free mechanical layout that provides an engine, pump, etc. that has the low vibration of a Wankel rotary engine and the high working fluid sealing performance (high efficiency) of a piston engine. shall be.
流体機械だけでなく、一般機械に応用し、無振動特性を得ることができる機構を提供することも目的である。 Another purpose is to provide a mechanism that can be applied not only to fluid machines but also to general machines and can obtain vibration-free characteristics.
上記課題を解決する本発明は以下の通りである。 The present invention for solving the above problems is as follows.
［１］単一の平面内において、任意の点であるベースライン回転軸に、一端が回転固定され回転する、一定長さのベースライン半径線分の他端点に、前記ベースライン半径線分に対して一定角度で接続されるベースラインと、前記ベースライン回転軸から任意の一定距離だけ離れた点であるラジアルライン回転軸に、一端が回転固定され、前記ベースライン回転軸から前記ラジアルライン回転軸に向かう軸間ベクトルの向きを基準として、前記ベースライン半径線分と常に同じ主角度で回転する基準ラジアルライン半線分とが設定され、一定の質量の軌道ユニットの重心位置が、前記ベースライン上、かつ、前記ベースラインと前記基準ラジアルライン半線分を含む直線の交点から一定の距離だけ偏位した位置として規定されるとき、３以上の自然数ｎに対して、１番目からｎ番目までの軌道ユニットの各重心位置が、１番目からｎ番目までのベースライン半径線分が、３６０°の全周にわたり、（３６０／ｎ）°の等間隔の相対角度で配置されることで規定される、ｎ個の軌道ユニットを具備する機械である。 [1] In a single plane, on the baseline rotation axis which is an arbitrary point, at the other end point of a baseline radius line segment of a certain length, one end of which is rotationally fixed and rotated, on the baseline radius line segment. A baseline is connected at a fixed angle to the base line, and one end is rotationally fixed to a radial line rotation axis which is a point separated by an arbitrary fixed distance from the baseline rotation axis, and the radial line rotation from the baseline rotation axis is fixed. Based on the direction of the inter-axle vector toward the axis, a reference radial line half line segment that always rotates at the same principal angle as the baseline radial line segment is set, and the center of gravity position of the orbital unit with a constant mass is When defined as a position on the line and deviated by a certain distance from the intersection of the straight line including the base line and the reference radial line half-segment, the 1st to nth positions for a natural number n of 3 or more The center of gravity of each orbital unit up to is defined by the 1st to nth baseline radius line segments being arranged at equal relative angles of (360/n)° over the entire 360° circumference. is a machine with n track units.
ここで機械とは「無振動機構レイアウト」のことであり、以降「ベース・ラジアル機構」と言う場合もある。 Here, the term "mechanical" refers to a "vibration-free mechanical layout", and hereinafter may also be referred to as a "base radial mechanism".
［２］単一の平面内において、任意の点であるベースライン回転軸に、一端が回転固定され回転する、０を含む短い一定長さのベースライン半径線分の他端点に、前記ベースライン半径線分に対して一定角度で接続されるベースラインと、前記ベースライン回転軸から任意の一定距離だけ離れた点であるラジアルライン回転軸に、一端が回転固定され、前記ベースライン回転軸から前記ラジアルライン回転軸に向かう軸間ベクトルの向きを基準として、前記ベースライン半径線分の方向ベクトルと常に同じ主角度で回転する基準ラジアルライン半線分とが設定され、一定の質量の軌道ユニットの重心位置が、前記ベースライン上、かつ、前記ベースラインと、前記基準ラジアルライン半線分から任意の一定距離だけ平行移動させたラジアルライン直線との交点から一定の距離だけ偏位した位置として規定されるとき、３以上の自然数ｎに対して、１番目からｎ番目までの軌道ユニットの各重心位置が、１番目からｎ番目までのベースライン半径線分が、３６０°の全周にわたり、（３６０／ｎ）°の等間隔の相対角度で配置されることで規定される、ｎ個の軌道ユニットを具備する機械である。 [2] In a single plane, the baseline rotation axis is an arbitrary point, and the base line is fixed at one end and rotates at the other end point of a baseline radius line segment of a short constant length including 0. A base line connected at a constant angle to a radial line segment, and a radial line rotation axis that is a point separated by an arbitrary fixed distance from the baseline rotation axis, one end of which is rotationally fixed, and A reference radial line half-line segment that always rotates at the same principal angle as the direction vector of the baseline radial line segment is set based on the direction of the inter-axis vector toward the radial line rotation axis, and a trajectory unit with a constant mass is set. The center of gravity of is defined as a position on the baseline and deviated by a certain distance from the intersection of the baseline and a radial line straight line translated by an arbitrary certain distance from the reference radial line half-segment. When, for a natural number n of 3 or more, each center of gravity position of the 1st to nth orbital unit is such that the baseline radius line segment from the 1st to nth extends over the entire circumference of 360°, ( A machine with n track units defined by being arranged at equidistant relative angles of 360/n)°.
［３］［１］および[２]に記載の機械において、すべての前記ベースラインを規定するベースユニット、すべての前記ラジアルライン直線を規定するラジアルユニット、ならびに、ｎ個の前記軌道ユニットのうち、２種類以上のユニット種により密閉空間を形成することを特徴とする機械である。 [3] In the machine described in [1] and [2], among the base unit that defines all the base lines, the radial unit that defines all the radial line straight lines, and the n trajectory units, This machine is characterized by forming a closed space using two or more types of units.
［４］［１］および[２]に記載の機械において、前記ベースライン回転軸と前記ラジアルライン回転軸の位置が固定され、すべての前記ベースラインを規定するベースユニット、すべての前記ラジアルライン直線を規定するラジアルユニット、ならびに、ｎ個の前記軌道ユニットのうち、２種類以上のユニット種により密閉空間を形成することを特徴とする機械である。 [4] In the machine according to [1] and [2], the positions of the base line rotation axis and the radial line rotation axis are fixed, and a base unit that defines all the base lines, and all the radial line straight lines are fixed. This machine is characterized in that a sealed space is formed by a radial unit that defines a radial unit, and two or more types of units among the n orbital units.
［５］［１］および[２]に記載の機械において、前記ベースライン回転軸の位置が固定され、前記ラジアルライン回転軸の位置が前記ベースライン回転軸に対して円周上を前記主角度だけ逆方向の角度で移動し、すべての前記ベースラインを規定するベースユニット、すべての前記ラジアルライン直線を規定するラジアルユニット、ならびに、ｎ個の前記軌道ユニットのうち、２種類以上のユニット種により密閉空間を形成することを特徴とする機械である。 [5] In the machine described in [1] and [2], the position of the baseline rotation axis is fixed, and the position of the radial line rotation axis is set at the main angle on the circumference with respect to the baseline rotation axis. by two or more types of unit types among the base units that define all the base lines, the radial units that define all the straight radial lines, and the n trajectory units. This machine is characterized by forming a closed space.
［６］[１]、[２]、[３]、[４]および[５]に記載の機械において、延長ラジアルアームあるいは同期アームを具備するラジアルユニットを前記延長ラジアルアームあるいは前記同期アームの先端を平行リンクで駆動することを特徴とする機械。
［７］[１]、[２]、[３]、[４]、[５]、および[６]に記載の機械において、ラジアルアームを側面とするラジアルローターを用いることを特徴とする機械。
［８］[１]、[２]、[３]、[４]、[５]、[６]および[７]に記載の機械において、双頭ピストンを用いることを特徴とする機械。
［９］[１]、[２]、[３]、[５]、[６]、[７]および[８]に記載の機械において、前記ベースライン回転軸の位置が固定され、前記ラジアルライン回転軸の位置が前記ベースライン回転軸に対して円周上を前記主角度だけ逆方向の角度で移動させるクランクシャフト・アッセンブリのバランス設計ならびにバランス調整において、すべての前記軌道ユニットの合計質量の二分の一の質量もつダミーウエイト成分をクランクピンに仮設置する設計方法、ならびに前記設計方法で設計、製造されたクランクシャフト・アッセンブリ、ならびに、前記ダミーウエイト成分をクランクピンに設置し使用するクランクシャフト・アッセンブリのバランス調整の方法、調整装置、ならびに、前記ダミーウエイト成分を含むウエイト体。
[6] In the machine described in [1], [2], [3], [4] and [5], the radial unit including an extended radial arm or a synchronous arm is attached to the tip of the extended radial arm or the synchronous arm. A machine characterized by being driven by parallel links.
[7] The machine described in [1], [2], [3], [4], [5], and [6], characterized in that it uses a radial rotor having a radial arm as a side surface.
[8] The machine described in [1], [2], [3], [4], [5], [6] and [7], characterized in that it uses a double-headed piston.
[9] In the machine described in [1], [2], [3], [5], [6], [7], and [8], the position of the baseline rotation axis is fixed, and the radial line In balance design and balancing of a crankshaft assembly in which the position of the rotational axis is moved circumferentially by the principal angle in an opposite direction relative to the baseline rotational axis, the total mass of all said track units is divided by two. A design method in which a dummy weight component having a mass of 1 is temporarily installed on a crank pin, a crankshaft assembly designed and manufactured by the above design method, and a crankshaft assembly in which the dummy weight component is installed and used on the crank pin. A method for adjusting the balance of an assembly, an adjusting device, and a weight body including the dummy weight component.
本発明による無振動機構レイアウトによれば、Ｗａｎｋｅｌ式ロータリーエンジンの低・振動性と、ピストンエンジンの高・作動流体シール性（高効率）を兼ね備えたエンジン、ポンプ等を提供することができる。 According to the vibration-free mechanism layout according to the present invention, it is possible to provide an engine, a pump, etc. that has both the low vibration of a Wankel type rotary engine and the high working fluid sealing performance (high efficiency) of a piston engine.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and changes, modifications, and improvements may be made without departing from the scope of the invention.
本発明の一態様である無振動、一定運動エネルギーの物体運動を与える機構である「ベース・ラジアル機構」について、この幾何学的構成の特性を説明し、さらに、これを利用した、多様な無振動のエンジンおよびポンプ（応用機器）の形態について説明する。
また、詳細は後述するが、新型の３気筒内燃エンジンの設計・試作を行い、試運転を行った。その結果、モーター等の補助を必要とせず、燃料の燃焼圧力だけで回転する「自立燃焼運転（ｆｉｒｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）」を達成し、８．１Ｗの外部軸出力を得た。自立燃焼運転時の３気筒の燃焼室圧力変動の測定結果もあわせて示す。
Regarding the "base radial mechanism," which is a mechanism that provides vibration-free, constant kinetic energy object motion, which is one aspect of the present invention, we will explain the characteristics of this geometric configuration, and further explain the various applications that utilize this mechanism. The forms of vibration engines and pumps (applied equipment) will be explained.
Additionally, although the details will be described later, a new three-cylinder internal combustion engine was designed and prototyped, and a trial run was conducted. As a result, we achieved ``independent combustion operation'' in which the engine rotates only with the combustion pressure of the fuel, without the need for assistance from a motor, etc., and obtained an external shaft output of 8.1W. The measurement results of combustion chamber pressure fluctuations in three cylinders during self-sustaining combustion operation are also shown.
（ベース・ラジアル軌道運動の説明と特長）
本発明「ベース・ラジアル機構」における「ベース・ラジアル軌道運動」とその特長について、説明を行う。
(Explanation and features of base radial orbital motion)
The "base radial orbital motion" in the "base radial mechanism" of the present invention and its features will be explained.
なお本発明機構の運動解析において、回転軸に対して回転する部品が定角速度回転することを前提とする。 In the motion analysis of the mechanism of the present invention, it is assumed that the parts rotating with respect to the rotating shaft rotate at a constant angular velocity.
本機構は主として、２つの要素「ベース・ユニット」および「ラジアル・ユニット」と、それらにより運動が規定される質量要素である「軌道ユニット」の３種の要素から成る。 This mechanism mainly consists of three types of elements: two elements, the "base unit" and the "radial unit", and the "orbit unit", which is a mass element whose motion is regulated by these elements.
「軌道ユニット」の運動が非円周運動であり、装置に振動を発生すると危惧されるにも関わらず、複数の「軌道ユニット」を同時作動させることで、装置全体の無振動作動を実現できることを示すことを目的として、以下に、本機構の構成と、「軌道ユニット」の重心および合成重心の挙動について、説明を行う。 Although the motion of the "orbit unit" is a non-circular motion and there is a concern that it may cause vibration in the device, it is possible to realize vibration-free operation of the entire device by operating multiple "orbit units" simultaneously. For the purpose of illustration, the configuration of this mechanism and the behavior of the center of gravity and the composite center of gravity of the "orbit unit" will be explained below.
図１ａ、図１ｂ、図１ｃ及び図１ｄに、本発明機構における「軌道ユニット」の重心Ｇの位置を規定するための幾何学的構成図を示す。 FIGS. 1a, 1b, 1c, and 1d show geometric configuration diagrams for defining the position of the center of gravity G of the "orbit unit" in the mechanism of the present invention.
ここでの幾何学的構成図の説明において、各要素は、静止座標系であるｘｙ座標系のｘｙ平面内に存在するものとする。 In the description of the geometric configuration diagram here, it is assumed that each element exists within the xy plane of the xy coordinate system, which is a stationary coordinate system.
本ベース・ラジアル機構では、「ベースライン回転軸（１）」が置かれる点Ｚの位置と、軸間ベクトルＺＡの向きに対して、各要素の位置や角度が定義されるので、点Ｚの絶対位置の移動や軸間ベクトルＺＡの向きの変化により、機構全体の特性が変化する。 In this base radial mechanism, the position and angle of each element are defined with respect to the position of point Z where the "baseline rotation axis (1)" is placed and the direction of the inter-axis vector ZA, so The characteristics of the entire mechanism change due to the movement of the absolute position and the change in the direction of the inter-axis vector ZA.
そこで、説明に先立ち、下記に、典型的な「軸配置回転型式」を記載するが、その他の型式も取ることができる。 Therefore, prior to the explanation, a typical "shaft arrangement rotation type" will be described below, but other types may also be used.
「２軸固定型式：軸配置回転型式Ａ」は、静止座標（ｘｙ座標）に対して、図１のように、「ベースライン回転軸（１）」を原点に固定し、さらに「ラジアルライン回転軸（２）」をｘ軸上の１点に固定する型式である。 "Two-axis fixed type: Axis arrangement rotation type A" fixes the "baseline rotation axis (1)" at the origin, as shown in Figure 1, with respect to stationary coordinates (xy coordinates), and also "radial line rotation This type fixes the axis (2) at one point on the x-axis.
「ベースライン固定ラジアル軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｂ」は、静止座標（ｘｙ座標）において、「ベースライン回転軸（１）」が原点に固定され、「ベースライン半径線分（７）」、「ベースライン（３）」などの「ベースユニット（１２）」も回転しない一方で、「ラジアルローター（４３）」が回転しない状態で、「ラジアルライン回転軸（２）」が原点を中心として円周上を偏心回転する型式である。 "Fixed baseline radial axis eccentric rotation type: Axis arrangement rotation type B" has the "baseline rotation axis (1)" fixed at the origin in stationary coordinates (xy coordinates), and the "baseline radius line segment (7)" ", "Base unit (12)" such as "Baseline (3)" does not rotate, the "Radial rotor (43)" does not rotate, and the "Radial line rotation axis (2)" is centered around the origin. It is a type that rotates eccentrically on the circumference.
「ラジアルライン固定ベース軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｃ」は、静止座標（ｘｙ座標）において、「ラジアルライン回転軸（２）」が原点に固定され、「ベースライン回転軸（１）」が原点を中心として円周上を偏心回転する型式である。 "Radial line fixed base axis eccentric rotation type: Axis arrangement rotation type C" has the "radial line rotation axis (2)" fixed at the origin in stationary coordinates (xy coordinates), and the "baseline rotation axis (1)" This type rotates eccentrically on the circumference around the origin.
「軸間中点まわり型式：軸配置回転型式Ｄ」は、静止座標（ｘｙ座標）に対して、「ベースライン回転軸（１）」と「ラジアルライン回転軸（２）」の中点Ｍが原点に固定され、点Ｍを中心とする円周を両軸（１、２）が偏心回転する型式である。 "Model around midpoint between axes: Axis arrangement rotation model D" means that the midpoint M of "baseline rotation axis (1)" and "radial line rotation axis (2)" is This type is fixed at the origin, and both axes (1, 2) rotate eccentrically around the circumference with point M as the center.
図１ａ、図１ｂ、図１ｃ及び図１ｄに、本発明機構における「軌道ユニット」の重心Ｇの位置を規定するための幾何学的構成図の説明をはじめる。 1a, FIG. 1b, FIG. 1c, and FIG. 1d, a description of geometric configuration diagrams for defining the position of the center of gravity G of the "orbit unit" in the mechanism of the present invention will begin.
まず、任意の点Ｚに、一定長さＲ［ｍ］（Ｒ≧０）の「ベースライン半径線分ＺＢ（７）」の一端を回転接続する。この回転軸を「ベースライン回転軸（１）」と呼ぶ。 First, one end of a "baseline radius line segment ZB (7)" having a constant length R [m] (R≧0) is rotationally connected to an arbitrary point Z. This rotation axis is called the "baseline rotation axis (1)."
ここでは、点Ｚを便宜的にｘｙ座標の原点Ｏに置く。 Here, point Z is placed at the origin O of the xy coordinates for convenience.
点Ｚから、任意の向き、かつ、一定距離ｄ［ｍ］（ｄ＞０）のベクトル「軸間ベクトルＺＡ」だけ進んだ点Ａには、直線「基準ラジアルラインＡＣ（８）」が回転接続される。この回転軸を、「ラジアルライン回転軸（２）」と呼ぶ。 A straight line "reference radial line AC (8)" is rotationally connected to point A, which is advanced from point Z by a vector "interaxial vector ZA" in an arbitrary direction and at a constant distance d [m] (d>0). be done. This rotating shaft is called the "radial line rotating shaft (2)."
ここでは、便宜的に点Ａをｘ軸上の点（ｄ，０）（ｄ＞０）の領域に置き、ベクトルＺＡをｘ軸に一致させておく。 Here, for convenience, point A is placed in the region of point (d, 0) (d>0) on the x-axis, and vector ZA is made to coincide with the x-axis.
すなわち、ここでの理論解析では、「２軸固定型式：軸配置回転型式Ａ」を採用した場合の考察を行う。 That is, in the theoretical analysis here, consideration will be given to the case where "two-axis fixed type: shaft arrangement rotating type A" is adopted.
さて、つぎに、「軸間ベクトルＺＡ」に対して、「ベースライン半径線分ＺＢ（７）」の向きを表すベクトルＺＢがなす角度を「主角度」と定義し、Ｔ［ｒａｄ］（反時計回りが正値）で表して、図１ａ、図１ｂ、図１ｃおよび図１ｄに図示した。 Now, next, we define the angle formed by the vector ZB representing the direction of the "baseline radius line segment ZB (7)" with respect to the "interaxial vector ZA" as the "principal angle", and 1a, 1b, 1c and 1d.
図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄ及び図２は、それぞれ、主角度Ｔが、第１象限、第２象限、第３象限、第４象限および第１象限の場合を表す。 1a, FIG. 1b, FIG. 1c, FIG. 1d, and FIG. 2 represent cases in which the principal angle T is in the first quadrant, the second quadrant, the third quadrant, the fourth quadrant, and the first quadrant, respectively.
なお、図２のようにＲ＝０の場合、点Ｚと点Ｂは一致し、「ベースライン半径線分ＺＢ（７）」の長さは０となるが、この場合であっても、「ベースライン半径線分の方向ベクトル（１１）」を図２のように定義する。 Note that when R=0 as shown in FIG. The direction vector (11) of the baseline radius line segment is defined as shown in FIG.
つぎに、「ベースライン半径線分ＺＢ（７）」の他端点Ｂに、まず、仮想的な直線「基準ベースラインＢＣ´（９）」を「ベースライン半径線分ＺＢ（７）」に対して垂直に接続する。 Next, at the other end point B of the "baseline radius line segment ZB(7)", first, a virtual straight line "reference baseline BC'(9)" is connected to the "baseline radius line segment ZB(7)". Connect vertically.
さらに端点Ｂに、「軌道ユニット（６）」の重心Ｇ（５）の座標Ｇ＝（ｘＧ，ｙＧ）の決定に重要な直線「ベースラインＢＣ（３）」を、「基準ベースラインＢＣ´（９）」に対して任意の一定角度ｆ［ｒａｄ］で接続する。 Furthermore, at the end point B, a straight line "Baseline BC (3)" which is important for determining the coordinates G = (x G , y G ) of the center of gravity G (5) of "Trajectory unit (6)" is connected to the "Reference baseline BC". '(9)'' at an arbitrary constant angle f [rad].
最も単純なｆ＝０［ｒａｄ］の場合、「ベースラインＢＣ（３）」は、「基準ベースラインＢＣ´（９）」と一致する。 In the simplest case of f=0 [rad], "baseline BC(3)" matches "reference baseline BC'(9)".
ここで、点Ｃ´は「基準ラジアルラインＡＣ（８）」と「基準ベースラインＢＣ´（９）」の交点であり、また、点Ｃ「クロスポイントＣ」（座標ＸＣ＝（ｘＣ，ｙＣ））は、「基準ラジアルラインＡＣ（８）」と「ベースラインＢＣ（３）」の交点である。 Here, point C' is the intersection of "reference radial line AC (8)" and "reference baseline BC'(9)", and point C "cross point C" (coordinates X C = (x C , y C )) is the intersection of the "reference radial line AC (8)" and the "baseline BC (3)".
本発明機構において、「軌道ユニット（６）」の質量重心Ｇ（５）の位置は、以下の２つの条件を同時に満たすように定義され、その定義に従って駆動される。 In the mechanism of the present invention, the position of the mass center of gravity G (5) of the "orbit unit (6)" is defined so as to simultaneously satisfy the following two conditions, and is driven according to the definition.
「ベース線上条件」：「ベースラインＢＣ（３）」上に存在 “Baseline condition”: Exists on “Baseline BC (3)”
「重心点距離条件」：「クロスポイントＣ」から点Ｚを基準として反時計回りの方向に距離ｐＳ（－∞＜ｐＳ＜∞）だけ離れた点。ただし、ｐＳが負値の場合は、時計回りの方向に｜ｐＳ｜の距離だけ離れた点。 "Center of gravity distance condition": A point that is away from "cross point C" by a distance p S (-∞<p S <∞) in the counterclockwise direction with point Z as the reference. However, if p S is a negative value, the point is a distance of | p S | in the clockwise direction.
重心Ｇ（５）の位置は、ここまで、「基準ラジアルラインＡＣ（８）」を用いて定義を行ってきたが、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄ及び図２に示すように、「基準ラジアルラインＡＣ（８）」をサポート体（１０）を介して、「ラジアルライン回転軸（２）」に対して反時計回りの方向に任意の一定距離ｈだけ平行移動した「ラジアルラインＤＤ´（４）」を用いても重心点Ｇの位置を定義することができる。 The position of the center of gravity G (5) has so far been defined using the "reference radial line AC (8)", but as shown in FIGS. 1a, 1b, 1c, 1d and 2, ``Radial line DD'' is obtained by moving the ``reference radial line AC (8)'' parallel to the ``radial line rotation axis (2)'' by an arbitrary fixed distance h in the counterclockwise direction through the support body (10). '(4)'' can also be used to define the position of the center of gravity G.
なお、ｈが負値の場合は、時計回りの方向に｜ｈ｜の距離だけ平行移動させる。 Note that if h is a negative value, the object is translated in the clockwise direction by a distance of |h|.
ｈ≠０のとき、上記＜距離条件＞の代わりに、下記＜平行移動距離条件＞を用いて重心Ｇを定義するとき、ｐ＝ｐＳ－ｐｈの関係は主角度Ｔが変化しても変わらず、「ラジアルラインＤＤ´（４）」を用いても、「基準ラジアルラインＡＣ（８）」を用いた場合と全く同じ諸特性が得られる。 When h≠0, when the center of gravity G is defined using the following <parallel movement distance condition> instead of the above <distance condition>, the relationship p=p S - p h holds true even if the principal angle T changes. Even if the "radial line DD'(4)" is used, the same characteristics can be obtained as when the "reference radial line AC (8)" is used.
ここで、点Ｄ´は「ラジアルラインＤＤ´（４）」と「基準ベースラインＢＣ´（９）」の交点であり、また、点Ｄは、「ラジアルラインＤＤ´（４）」と「ベースラインＢＣ（３）」の交点である。 Here, point D' is the intersection of "radial line DD' (4)" and "reference baseline BC' (9)", and point D is the intersection of "radial line DD' (4)" and "base line BC' (9)". This is the intersection of the line BC(3).
サポート体の形状は、「ラジアルラインＤＤ’（４）」を「ラジアルライン回転軸（２）」まわりに回転できるように連結させる形状ならば、いかなる形状でもよい。 The support body may have any shape as long as it connects the "radial line DD' (4)" so as to be rotatable around the "radial line rotation axis (2)".
なお、上述の「軌道ユニット（６）の重心Ｇ（５）」の駆動は、物理的な部品の組み合わせで、容易に実現できる。 Note that the above-mentioned driving of "the center of gravity G (5) of the orbit unit (6)" can be easily realized by a combination of physical parts.
図３ａ、図３ｂおよび図３ｃに「軌道ユニット（６）の重心Ｇ（５）」の駆動機構の実施形態の例を示す。 FIGS. 3a, 3b, and 3c show examples of embodiments of the drive mechanism for the "center of gravity G (5) of the orbital unit (6)."
ただし、簡単のため、ｆ＝０とした。 However, for simplicity, f=0.
図３ａに、「軌道ユニット（６，６ａ）」の物理的駆動機構例を説明する第１実施形態の図を示す。なお、図３ａ～図３ｆは、ｆ＝０として描画されているが、いずれの実施形態もｆが０でなくとも成立する。
第１実施形態は、面接触を多用する設計で、摺動抵抗が大きいが、耐面圧が高く、強度が高いく設計された。摺動面には、ホワイトメタルなどの摺動材料を採用し、油潤滑を実施するとよい。
また、「ベースライン回転軸（１）」を仮想軸として、「ラジアルライン回転軸」との干渉を回避できる設計である。
第１実施形態では、「ベース線上条件」は「ベース線上条件設計Ａ」により実現され、「重心点距離条件」は「重心点距離条件設計Ａ」により達成される。
ここで、「ベース線上条件設計Ａ」は、
（１）ベース板の長凹部「ベースライン用ベース板溝／スリット（１２ｂ）」の２面×１箇所、
（２）軌道ユニットの長凸部「ベースライン用軌道ユニット長凸部（６ｈ）」２面×１箇所 および
（３）必要ならば、「シリンダー（１２ｄ）」および「ピストン（６ａ）」
により実現される設計である。
ただし、図３ａ～図３ｆの説明で用いる数量は、ｘｙ平面上への投影図形における数量で示されている。
また、「重心点距離条件設計Ａ」は、
（１）軌道ユニットの長凹部「ラジアルライン用軌道ユニット角穴（６ｉ）」の２面 および
（２）ラジアルアーム（１３ａ）の側面「ラジアルライン（４）」の２面
により実現される設計である。
FIG. 3a shows a diagram of a first embodiment illustrating an example of the physical drive mechanism of the "orbit unit (6, 6a)". Note that although FIGS. 3a to 3f are drawn with f=0, all embodiments are valid even if f is not 0.
The first embodiment is designed to make frequent use of surface contact, and has high sliding resistance, but is designed to have high surface pressure resistance and high strength. It is preferable to use a sliding material such as white metal for the sliding surface and lubricate it with oil.
Furthermore, the design is such that the "baseline rotation axis (1)" is used as a virtual axis and interference with the "radial line rotation axis" can be avoided.
In the first embodiment, the "base line condition" is achieved by the "base line condition design A", and the "gravity center distance condition" is achieved by the "gravity center distance condition design A".
Here, "baseline condition design A" is
(1) 2 sides x 1 location of the long concave part of the base plate “Baseline base plate groove/slit (12b)”,
(2) Track unit long convex part "Baseline track unit long convex part (6h)" 2 sides x 1 location and (3) If necessary, "cylinder (12d)" and "piston (6a)"
This is a design realized by
However, the quantities used in the explanation of FIGS. 3a to 3f are shown in terms of the figures projected onto the xy plane.
In addition, "center of gravity point distance condition design A" is
(1) Two sides of the long recessed part of the track unit "Race unit square hole for radial line (6i)" and (2) Two sides of the side "Radial line (4)" of the radial arm (13a). be.
図３ｂに、「軌道ユニット（６，６ａ）」の物理的駆動機構例を説明する第２実施形態の図を示す。
第２実施形態は、長い接触面を利用する第１実施例に対して、短凸部を利用するもので、ベアリングを配置し摺動抵抗を低減することができる実体設計である。
本明細書で説明する機構において、摺動抵抗の低減のため、摺動部には、必要に応じてラジアルベアリングやリニアベアリングを使用できる。本明細書ではラジアルベアリングが図示されているが、ベアリングの使用は必須として限定しているわけではない。
第２実施形態では、「ベース線上条件」は「ベース線上条件設計Ｂ」により実現され、「重心点距離条件」は「重心点距離条件設計Ｂ」により達成される。
FIG. 3b shows a diagram of a second embodiment illustrating an example of the physical drive mechanism of the "orbit unit (6, 6a)".
The second embodiment utilizes a short convex portion in contrast to the first embodiment which utilizes a long contact surface, and has a substantial design in which a bearing can be arranged to reduce sliding resistance.
In the mechanism described in this specification, a radial bearing or a linear bearing can be used in the sliding portion as necessary to reduce sliding resistance. Although radial bearings are illustrated herein, the use of bearings is not necessarily limiting.
In the second embodiment, the "base line condition" is achieved by the "base line condition design B", and the "gravity center distance condition" is achieved by the "gravity center distance condition design B".
ここで、「ベース線上条件設計Ｂ」は、
（１）ベース板の長凹部「ベースライン用ベース板溝／スリット（１２ｂ）」２面×１箇所、
（２）軌道ユニットの短凸部「ベースライン用軌道ユニットベアリング（６ｂ）」の２点×２箇所 および
（３）必要ならば、「シリンダー（１２ｄ）」および「ピストン（６ａ）」
により実現される設計である。
また、「重心点距離条件設計Ｂ」は、
（１）軌道ユニットの短凸部「ラジアルライン用軌道ユニットベアリング（６ｃ）」の１点×２箇所 および
（２）ラジアルアーム（１３ａ）の側面「ラジアルライン（４）」２面
により実現される設計である。
Here, "base line condition design B" is
(1) Long concave part of the base plate "Base line groove/slit (12b)" 2 sides x 1 location,
(2) 2 points x 2 locations on the short convex part of the track unit "baseline track unit bearing (6b)" and (3) If necessary, "cylinder (12d)" and "piston (6a)"
This is a design realized by
In addition, "center of gravity point distance condition design B" is
(1) 1 point x 2 locations of the short convex part of the track unit "radial line track unit bearing (6c)" and (2) 2 sides of the radial arm (13a) "radial line (4)". It's by design.
図３ｃに、「軌道ユニット（６，６ａ）」の物理的駆動機構例を説明する第３実施形態の図を示す。
第３実施形態は、ベースライン方向にコンパクトにできる特長を持つ実体設計である。
第３実施形態では、「ベース線上条件」は「ベース線上条件設計Ｃ」により実現され、「重心点距離条件」は「重心点距離条件設計Ｃ」により達成される。
ここで、「ベース線上条件設計Ｃ」は、
（１）ベース板の短凸部「ベースライン用ベース板上設置ベアリング（１２ｅ）」の２点×１箇所、
（２）軌道ユニットの長穴溝「ベースライン用軌道ユニット溝／スリット（６ｄ）」の２面×１箇所、
（３）軌道ユニットの短凸部「ラジアルライン用軌道ユニットベアリング（６ｃ）」の１点×４箇所 および
（４）必要ならば、「シリンダー（１２ｄ）」および「ピストン（６ａ）
により実現される設計である。
また、「重心点距離条件設計Ｃ」は、
（１）軌道ユニットの短凸部「ラジアルライン用軌道ユニットベアリング（６ｃ）」の１点×４箇所 および
（２）ラジアルアーム（１３ａ）の側面「ラジアルライン（４）」２面
により実現される設計である。
FIG. 3c shows a diagram of a third embodiment illustrating an example of the physical drive mechanism of the "orbit unit (6, 6a)".
The third embodiment is a physical design that has the feature of being compact in the baseline direction.
In the third embodiment, the "base line condition" is achieved by the "base line condition design C", and the "gravity center distance condition" is achieved by the "gravity center distance condition design C".
Here, "baseline condition design C" is
(1) 2 points x 1 location of the short convex part of the base plate "bearing installed on the base plate for the baseline (12e)",
(2) 2 sides x 1 location of the long hole groove of the track unit “Baseline track unit groove/slit (6d)”,
(3) 1 x 4 locations on the short convex part of the track unit “radial line track unit bearing (6c)” and
(4) If necessary, "cylinder (12d)" and "piston (6a)"
This is a design realized by
In addition, "center of gravity point distance condition design C" is
(1) 1 x 4 locations of the short convex part of the track unit "radial line track unit bearing (6c)" and (2) 2 sides of the radial arm (13a) "radial line (4)". It's by design.
図３ｄに、「軌道ユニット（６，６ａ）」の物理的駆動機構例を説明する第４実施形態の図を示す。
第４実施形態は、ベースライン方向にコンパクトにできる、ラジアルアームの幅が広くとれ強度が増す、といった特長を持つ実体設計である。
また、「ベースライン回転軸（１）」を貫通軸とする代わりに、「ラジアルライン回転軸（２）」を「サポート体（１０）」を利用して仮想軸として、２軸の干渉を回避できる設計である。
FIG. 3d shows a diagram of a fourth embodiment illustrating an example of the physical drive mechanism of the "orbit unit (6, 6a)".
The fourth embodiment is a physical design that has the features of being compact in the baseline direction, increasing the width of the radial arm, and increasing strength.
Also, instead of using the "baseline rotation axis (1)" as a through-axis, the "radial line rotation axis (2)" is used as a virtual axis using the "support body (10)" to avoid interference between the two axes. It is a design that can be done.
第４実施形態では、「ベース線上条件」は「ベース線上条件設計Ｄ」により実現され、「重心点距離条件」は「重心点距離条件設計Ｄ」により達成される。
ここで、「ベース線上条件設計Ｄ」は、
（１）ベース板の長凹部「ベースライン用ベース板溝／スリット（１２ｂ）」の２面×１箇所、
（２）軌道ユニットの短凸部「ベースライン用軌道ユニットベアリング（６ｂ）」の２点×１箇所、
（３）「シリンダー（１２ｄ）」の内壁、および
（４）「ピストン（６ａ）」の短凸部「ピストンリング」または「シリンダー内壁ベースライン用軌道ユニットベアリング（６ｅ）」１点×２箇所
により実現される設計である。
また、「重心点距離条件設計Ｄ」は、
（１）軌道ユニットの短凸部「ラジアルライン用軌道ユニットベアリング（６ｃ）」の２点×１箇所 および
（２）ラジアルアーム（１３ａ）の長凹部「ラジアルライン用ラジアルアームスリット（１３ｂ）」の２面
により実現される設計である。
In the fourth embodiment, the "base line condition" is achieved by the "base line condition design D", and the "gravity center distance condition" is achieved by the "gravity center distance condition design D".
Here, "baseline condition design D" is
(1) 2 sides x 1 location of the long concave part of the base plate “Baseline base plate groove/slit (12b)”,
(2) 2 points x 1 location on the short convex part of the track unit "Baseline track unit bearing (6b)",
(3) Inner wall of "cylinder (12d)" and (4) Short convex part "piston ring" of "piston (6a)" or "orbit unit bearing (6e) for cylinder inner wall baseline" 1 point x 2 locations This is a design that is realized.
In addition, "center of gravity point distance condition design D" is
(1) 2 points x 1 location on the short convex part of the track unit "track unit bearing for radial line (6c)" and (2) the long concave part of the radial arm (13a) "radial arm slit for radial line (13b)" It is a design realized by two surfaces.
図３ｅに、「軌道ユニット（６，６ａ）」の物理的駆動機構例を説明する第５実施形態の図を示す。
第５実施形態は、ベースライン方向にコンパクトにできる効果を持つ実体設計である。また、「ラジアルアーム凹部（１３ｃ）」は、スリット穴より長溝の方が、ラジアルアームの強度低下を防止できるので、ラジアルアームの強度を増加する設計となっている。
第５実施形態では、「ベース線上条件」は「ベース線上条件設計Ｅ」あるいは「ベース線上条件設計Ｅ’」により実現され、「重心点距離条件」は「重心点距離条件設計Ｅ」により達成される。
FIG. 3e shows a diagram of a fifth embodiment illustrating an example of the physical drive mechanism of the "orbit unit (6, 6a)".
The fifth embodiment is a physical design that has the effect of being compact in the baseline direction. Further, the "radial arm recess (13c)" is designed to increase the strength of the radial arm, since a long groove can prevent a decrease in the strength of the radial arm more than a slit hole.
In the fifth embodiment, the "base line condition" is achieved by the "base line condition design E" or the "base line condition design E'", and the "center of gravity point distance condition" is achieved by the "center of gravity point distance condition design E". Ru.
ここで、「ベース線上条件設計Ｅ」は、
（１）ベース板の長凹部「ベースライン用ベース板溝／スリット（１２ｂ）」の２面×１箇所、
（２）軌道ユニットの短凸部「ベースライン用軌道ユニットベアリング（６ｂ）」の２点×１箇所、
（３）「シリンダー脇ベースライン用ベース板溝／スリット（１２ｆ）」の２面×１箇所、
（４）「シリンダー脇ベースライン用軌道ユニットベアリング（６ｆ）」の２点×１箇所 および
（５）必要ならば、「シリンダー（１２ｄ）」および「ピストン（６ａ）」により実現される設計である。
また「ベース線上条件設計Ｅ’」は、
（１）ベース板の長凹部「ベースライン用ベース板溝／スリット（１２ｂ）」の２面×１箇所、
（２）軌道ユニットの短凸部「ベースライン用軌道ユニットベアリング（６ｂ）」の２点×１箇所、
（３）「シリンダー「１２ｄ」の外壁」の２面、
（４）「シリンダー外壁ベースライン用軌道ユニットベアリング（６ｊ）」の１点×２箇所 および
（５）必要ならば、「シリンダー（１２ｄ）」および「ピストン（６ａ）」により実現される設計である。
また、「重心点距離条件Ｅ」は、
（１）軌道ユニットの短凸部「ラジアルライン用軌道ユニットベアリング（６ｃ）」の２点×１箇所 および
（２）ラジアルアーム（１３ａ）の長凹部「１３ｃ：ラジアルライン用ラジアルアーム溝」の２面により実現される設計である。
Here, the "baseline condition design E" is
(1) 2 sides x 1 location of the long concave part of the base plate “Baseline base plate groove/slit (12b)”,
(2) 2 points x 1 location on the short convex part of the track unit "Baseline track unit bearing (6b)",
(3) 2 sides x 1 location of "base plate groove/slit (12f) for cylinder side baseline,"
(4) 2 points x 1 location of "Cylinder Side Baseline Track Unit Bearing (6f)" and (5) If necessary, the design is realized by "Cylinder (12d)" and "Piston (6a)". .
In addition, "baseline condition design E'" is
(1) 2 sides x 1 location of the long concave part of the base plate “Baseline base plate groove/slit (12b)”,
(2) 2 points x 1 location on the short convex part of the track unit "Baseline track unit bearing (6b)",
(3) Two sides of “outer wall of cylinder “12d””
(4) 1 x 2 locations of “Cylinder outer wall baseline orbit unit bearing (6j)” and
(5) If necessary, the design is realized by a "cylinder (12d)" and a "piston (6a)".
In addition, the "center of gravity distance condition E" is
(1) 2 points x 1 location on the short convex part of the track unit “radial line track unit bearing (6c)” and
(2) This is a design realized by two surfaces of the long recessed portion "13c: radial arm groove for radial line" of the radial arm (13a).
図３ｆに、「軌道ユニット（６，６ａ）」の物理的駆動機構例を説明する第６実施形態の図を示す。
第６実施形態は、「ラジアルアーム（１３ａ）」の先端に「ベアリング（１３ｄ）」を配置し、「ラジアルアーム（１３ａ）」の長さを短くし、ラジアルアームの強度を高める効果を持つ実体設計である。
また、「ベースライン回転軸（１）」を片持ち軸「ベースローター軸（１２ｈ）」で保持し、「ラジアルライン回転軸（２）」を反対方向に延びる片持ち軸「ラジアルローター軸（４４）」で保持する、２軸の干渉を回避できる設計である。
第６実施形態では、「ベース線上条件」は図３ｂと同様に「ベース線上条件設計Ｆ」により実現され、「重心点距離条件」は「重心点距離条件設計Ｆ」により達成される。
FIG. 3f shows a diagram of a sixth embodiment illustrating an example of the physical drive mechanism of the "orbit unit (6, 6a)".
The sixth embodiment is an entity that has the effect of arranging a "bearing (13d)" at the tip of the "radial arm (13a)" to shorten the length of the "radial arm (13a)" and increase the strength of the radial arm. It's by design.
In addition, the "baseline rotation shaft (1)" is held by the cantilever shaft "base rotor shaft (12h)", and the "radial line rotation shaft (2)" is held by the cantilever shaft "radial rotor shaft (44h)" extending in the opposite direction. )" is designed to avoid interference between the two axes.
In the sixth embodiment, the "base line condition" is achieved by the "base line condition design F" as in FIG. 3b, and the "gravity center point distance condition" is achieved by the "gravity center point distance condition design F."
ここで、「ベース線上条件設計Ｆ」は、
（１）ベース板の長凹部「ベースライン用ベース板溝／スリット（１２ｂ）」２面×１箇所、
（２）軌道ユニットの短凸部「ベースライン用軌道ユニットベアリング（６ｂ）」の２点×２箇所 および
（３）必要ならば、「シリンダー（１２ｄ）」および「ピストン（６ａ）により実現される設計である。
また、「重心点距離条件設計Ｆ」は、
（１）軌道ユニットの長凹部「ラジアルライン用軌道ユニット角穴（６ｉ）」の２面 および、
（２）ラジアルアーム（１３ａ）の先端凸部「ラジアルライン用ラジアルアームベアリング（１３ｄ）」の２点×１箇所
により実現される設計である。
Here, "baseline condition design F" is
(1) Long concave part of the base plate "Base line groove/slit (12b)" 2 sides x 1 location,
(2) 2 points x 2 locations on the short convex part of the track unit “Baseline track unit bearing (6b)” and
(3) If necessary, the design is realized by a cylinder (12d) and a piston (6a).
In addition, "center of gravity point distance condition design F" is
(1) Two sides of the long recessed part of the track unit “radial line track unit square hole (6i)” and
(2) This is a design realized by two points x one location of the convex tip portion of the radial arm (13a) "radial arm bearing for radial line (13d)".
上記では、「ベース線上条件設計」や「重心点距離条件設計」の例を提示したにすぎず、これに限定されるものではなく、本明細書の記述を参考に他の設計も可能となる。 The above has only presented examples of the "base line condition design" and the "center of gravity point distance condition design" and is not limited to these, and other designs are possible with reference to the description in this specification. .
さて、ここで、本機構において無振動無揺動の特性が得られることを示すために、理論的な考察を行う。 Now, in order to show that the present mechanism can obtain a characteristic of no vibration and no rocking, a theoretical consideration will be made.
図１ａ～図１ｄおよび図２に示す、「軌道ユニット」が単独の場合の重心Ｇの座標Ｇ（１）は、式（１）で表される。（ｉは虚数単位ベクトル）
（数１）
The coordinate G(1) of the center of gravity G when there is a single "orbit unit" shown in FIGS. 1a to 1d and FIG. 2 is expressed by equation (1). (i is an imaginary unit vector)
(Number 1)
式（１）から、単独の「軌道ユニット（６）」により装置を構成する場合、主角度Ｔ［ｒａｄ］の変化に伴い、「軌道ユニットの重心（５）」は、座標（ｘ，ｙ）＝（ｄ／２，（ｄ／２）ｔａｎ（ｆ））の周囲を主角度Ｔに対する２倍角速度成分を伴う非円周上を移動し、系に振動が発生することがわかる。 From equation (1), when the device is configured with a single "orbit unit (6)", the "center of gravity of the orbit unit (5)" changes from the coordinates (x, y) as the principal angle T [rad] changes. = (d/2, (d/2)tan(f)) on a non-circumferential surface with a double angular velocity component relative to the principal angle T, and it can be seen that vibration occurs in the system.
「軌道ユニット（６）」が２個の場合、合成重心は、式（２）となり、ＲおよびｐＳの値に無関係に、点Ｍの上方あるいは下方に位置する座標（ｘ，ｙ）＝（ｄ／２，（ｄ／２）ｔａｎ（ｆ））の周囲を、Ｔの２倍の角速度で移動し、系に振動が発生することがわかる。
（数２）
When there are two "trajectory units (6)", the composite center of gravity is expressed by formula (2), and the coordinates (x, y) located above or below the point M, regardless of the values of R and pS , are (x, y) = ( d/2, (d/2)tan(f)) at an angular velocity twice that of T, and it can be seen that vibration occurs in the system.
(Number 2)
図４に、「軌道ユニット（６）」の個数ｎがｎ＝３個の場合の幾何学的構成を示すが、以下では、ｎ≧３について考察する。 FIG. 4 shows a geometric configuration when the number n of "trajectory units (6)" is n=3, but below, n≧3 will be considered.
要素数がｎの場合、各重心Ｇ（ｎ）１～Ｇ（ｎ）ｎの座標において、ｋ番目の要素の重心Ｇ（ｎ）ｋは式（３）のように表される。 When the number of elements is n, the center of gravity G(n) k of the k-th element is expressed as in equation (3) at the coordinates of each center of gravity G(n) 1 to G(n) n .
（数３）
(Number 3)
式（３）について１～ｎまでの総和を算出した結果、合成重心の位置は座標（ｘ，ｙ）＝（ｄ／２，（ｄ／２）ｔａｎ（ｆ））と表され、主角度Ｔによらず、常に、定点上にあり、角速度一定で回転する本装置はｘ方向あるいはｙ方向への振動を発生しないことが示された。 As a result of calculating the sum of 1 to n for equation (3), the position of the composite center of gravity is expressed as coordinates (x, y) = (d/2, (d/2) tan (f)), and the principal angle T It has been shown that this device, which is always on a fixed point and rotates at a constant angular velocity, does not generate vibrations in the x or y direction, regardless of the situation.
つぎに、運動エネルギーについて記載すると、１要素（質量ｍ［ｋｇ］）の場合の運動エネルギーＥ（１）は、角速度Ｗ［ｒａｄ／ｓ］のとき、式（４）となり、主角度Ｔ［ｒａｄ］によって大きさが変化し、ｘｙ平面内での回転方向のトルク変動が発生する。 Next, to describe the kinetic energy, the kinetic energy E(1) in the case of one element (mass m [kg]) is expressed by equation (4) when the angular velocity W [rad/s], and the principal angle T [rad/s] ], the magnitude changes, and torque fluctuations occur in the rotational direction within the xy plane.
（数４）
(Number 4)
一方、要素数ｎの場合の運動エネルギーＥ（ｎ）は、式（５）で表され、一定値となり、要素数がｎ＝２以上ならば、トルク変動のない滑らかな回転動作が得られることが示される。 On the other hand, the kinetic energy E(n) when the number of elements is n is expressed by equation (5) and is a constant value, and if the number of elements is n = 2 or more, smooth rotational movement without torque fluctuation can be obtained. is shown.
（数５）
(Number 5)
以上のように、本機構では、「軌道ユニット（６）」の個数がｎ＝３以上ならば、無振動無揺動の装置を提供することができる。 As described above, in this mechanism, if the number of "orbit units (6)" is n=3 or more, it is possible to provide a vibration-free and vibration-free device.
図５に、本発明の幾何学的構成に基づく設計バリエーションの第１例（第７実施形態）を示す。
第７実施形態において、変動体積空間（作動空間）は、ベースユニット（「ベースブロック（４１）」＋「ベース板（１２ａ）」、軌道ユニット（２枚の「スライドバルブ様軌道ユニット（４２））およびラジアルユニット（「ラジアルアーム（１３ａ）および「ラジアルローター（４３）の側面」」による三種要素密閉方式（密閉方式Ａ）により形成される。
「ベースライン回転軸（１）」と「ラジアルライン回転軸（２）」を固定し、「ベースライン半径線分（７）」と「基準ラジアルライン（８）」を同じ「主角度Ｔ」で回転させることで、無振動のまま「作動空間（５２）」の体積変化が得られる。
作動流体の供給排出を「供給排出ポート（６９）」を通じて適切な「主角度」の角度域で行うことで、ポンプや内燃機関として利用することができる。出力は、図示のように「ラジアルローター軸（４４）」の他、「ラジアルユニット（１３）」、「非軌道ユニット平面受動平行クランク（５１ｂ）」および「同期歯車列（４７）」からも取り出すことができる。
FIG. 5 shows a first example (seventh embodiment) of design variations based on the geometric configuration of the present invention.
In the seventh embodiment, the variable volume space (operating space) includes a base unit ("base block (41)" + "base plate (12a)") and a track unit (two "slide valve-like track units (42)"). and a radial unit ("the radial arm (13a) and the "side surface of the radial rotor (43)")" by a three-element sealing method (sealing method A).
Fix the "baseline rotation axis (1)" and "radial line rotation axis (2)" and set the "baseline radius line segment (7)" and "reference radial line (8)" at the same "principal angle T". By rotating, the volume of the "working space (52)" can be changed without vibration.
By supplying and discharging the working fluid through the "supply/discharge port (69)" in an appropriate "main angle" range, it can be used as a pump or an internal combustion engine. As shown in the figure, the output is taken out not only from the radial rotor shaft (44) but also from the radial unit (13), non-orbital unit planar passive parallel crank (51b), and synchronous gear train (47). be able to.
図５では、「主角度Ｔ」の同期方式の実施例として、下記の２方式を同時に描いた。
＜主角度同期方式Ａ＞＝「ラジアルローター（４３）」に接続された「ラジアルローター軸（４４）」を介して回転する「ラジアルローター非軌道ユニット平面同期板（４６）」と「ベース板（１２ａ）」とを、同一直径上にない２個以上の「非軌道ユニット平面受動平行クランク（５１ｂ）」でリンク接続する方式。３個以上の平行クランクの重心（５１ａ）の合成重心を点Ｍに固定することができ、平行クランクによる振動は防止できる。
In FIG. 5, the following two methods are simultaneously depicted as an example of the synchronization method for the "main angle T".
<Main angle synchronization method A> = "Radial rotor non-orbital unit planar synchronous plate (46)" which rotates via "radial rotor shaft (44)" connected to "radial rotor (43)" and "base plate ( 12a)" by two or more "non-orbit unit planar passive parallel cranks (51b)" that are not on the same diameter. The composite center of gravity of three or more parallel cranks (51a) can be fixed at point M, and vibrations caused by the parallel cranks can be prevented.
または、
＜主角度同期方式Ｂ＞＝「ラジアルローター（４３）」に接続された「ラジアルローター軸（４４）」を介して回転する「ラジアルローター非軌道ユニット平面同期板（４６）」に配置された「ラジアルローター側同期歯車（４８）」と、「ベース板（１２ａ）」に配置された「ベースローター側同期歯車（５０）」とを、「同期中間歯車（４９）」で接続した「同期歯車列（４７）」により「主角度」を同期させる方式。
図６に、本発明の幾何学的構成に基づく設計バリエーションの第２例（第８実施形態）を示す。
第８実施形態において、ベースユニット（「ベース板上設置シリンダー（１２ｄ）」）および軌道ユニット（「ピストン様軌道ユニット（６ａ））による二種要素密閉方式（密閉方式Ｂ）により、密閉空間（作動空間）が形成される。
「ベースライン回転軸（１）」と「ラジアルライン回転軸（２）」を固定し、「ベースライン半径線分（７）」と「基準ラジアルライン（８）」を同じ「主角度Ｔ」で回転させることで、無振動のまま「作動空間（５２）」の体積変化が得られる。
作動流体の供給排出を、「ベース板上設置シリンダー（１２ｄ）」に設置したバルブ機構（図示省略）や、図５と同様に、「ベース板上設置シリンダー（１２ｄ）」、「ベース板（１２ａ）」および「ケーシング（６０）」を貫く「供給排出ポート（６９）」を通じて、適切な「主角度」の角度域で行うことで、ポンプや内燃機関として利用することができる。
or
<Main angle synchronization method B> = "Radial rotor non-orbital unit planar synchronization plate (46)" which rotates via "radial rotor shaft (44)" connected to "radial rotor (43)" A "synchronous gear train" in which the "radial rotor side synchronous gear (48)" and the "base rotor side synchronous gear (50)" arranged on the "base plate (12a)" are connected by the "synchronous intermediate gear (49)". A method of synchronizing the ``principal angle'' using ``(47)''.
FIG. 6 shows a second example (eighth embodiment) of design variations based on the geometric configuration of the present invention.
In the eighth embodiment, the sealed space (operating space) is formed.
Fix the "baseline rotation axis (1)" and "radial line rotation axis (2)" and set the "baseline radius line segment (7)" and "reference radial line (8)" at the same "principal angle T". By rotating, the volume of the "working space (52)" can be changed without vibration.
The supply and discharge of the working fluid is carried out by a valve mechanism (not shown) installed in the "cylinder installed on the base plate (12d)" and, similarly to FIG. )" and the "supply/discharge port (69)" penetrating the "casing (60)" at an appropriate "main angle" angle range, it can be used as a pump or an internal combustion engine.
「主角度同期方式」としては、「主角度同期方式Ｃ」を採用した。
ここで、「主角度同期方式Ｃ」は、軌道ユニットが存在する平面である「軌道ユニット平面」において、「ラジアルローター（４３）」に接続された「軌道ユニット平面同期アーム（５１ｆ）」と「ベース板（１２ａ）」とを、同一直径上にない２個以上の「軌道ユニット平面受動平行クランク（５１ｃ）」でリンク接続する方式。装置の厚み方向のサイズをコンパクト化できる特長がある。３個以上の平行クランクの重心（５１ａ）の合成重心を点Ｍに固定することができ、平行クランクによる振動は防止できる。
As the "main angle synchronization method", "main angle synchronization method C" was adopted.
Here, in the "main angle synchronization method C", the "orbit unit plane synchronization arm (51f)" connected to the "radial rotor (43)" and " A method in which the base plate (12a) is linked and connected with two or more "orbit unit plane passive parallel cranks (51c)" that are not on the same diameter. The feature is that the size of the device in the thickness direction can be made compact. The composite center of gravity of three or more parallel cranks (51a) can be fixed at point M, and vibrations caused by the parallel cranks can be prevented.
図７に、本発明の幾何学的構成に基づく設計バリエーションの第３例（第９実施形態）を示す。
この第９実施形態において、密閉空間（作動空間）の形成は、図６と同様に、ベースユニット（「ベース板上設置シリンダー（１２ｄ）」）および軌道ユニット（「ピストン様軌道ユニット（６ａ））による「密閉方式Ｂ」で実現されている。
作動流体の供給排出を、「ベース板上設置シリンダー（１２ｄ）」に設置したバルブ機構（図示省略）や、図５および図６と同様に、「ベース板上設置シリンダー（１２ｄ）」、「ベース板（１２ａ）」および「ケーシング（６０）」を貫く「供給排出ポート（６９）」を通じて、適切な「主角度」の角度域で行うことで、ポンプや内燃機関として利用することができる。
FIG. 7 shows a third example (ninth embodiment) of design variations based on the geometric configuration of the present invention.
In this ninth embodiment, the sealed space (operating space) is formed by a base unit ("cylinder installed on base plate (12d)") and a track unit ("piston-like track unit (6a)"), as in FIG. This is achieved using "Sealing Method B" by
The supply and discharge of the working fluid is carried out using a valve mechanism (not shown) installed in the "cylinder installed on the base plate (12d)" and a valve mechanism (not shown) installed in the "cylinder installed on the base plate (12d)" and Through the "supply/discharge port (69)" penetrating the "plate (12a)" and the "casing (60)", it can be used as a pump or an internal combustion engine by performing the operation at an appropriate "main angle" angle range.
＜主角度同期方式Ｄ＞＝軌道ユニットが存在する平面である「軌道ユニット平面」において、１個以上の「ラジアルアーム（１３ａ）」を「軌道ユニット」（「ピストン様軌道ユニット（６ａ）」）より遠方まで延長した「延長ラジアルアーム（１３ｅ）」を用い、その先端部を「軌道ユニット平面駆動平行クランク（５１ｄ）」により駆動する方式。装置の厚み方向のサイズをコンパクト化できる特長がある。この方式では、「平行クランク」は１個でも良く、「同期歯車列（４７）」の個数を低減することができる。平行クランクの数が１個の場合、「ラジアルローター（４３）」の重心を「ラジアルライン回転軸（２）」に一致させ、平行クランクの重心（５１ａ）を２本のクランク軸のどちらか一方に一致させることで、振動を防止することができる。 <Main angle synchronization method D> = In the "orbit unit plane" which is the plane where the orbit unit exists, one or more "radial arms (13a)" are "orbit units" ("piston-like orbit units (6a)") A method that uses an "extended radial arm (13e)" that extends further away, and drives its tip by an "orbit unit plane drive parallel crank (51d)." The feature is that the size of the device in the thickness direction can be made compact. In this system, only one "parallel crank" is required, and the number of "synchronous gear trains (47)" can be reduced. When the number of parallel cranks is one, align the center of gravity of the "radial rotor (43)" with the "radial line rotation axis (2)", and align the center of gravity (51a) of the parallel crank with one of the two crankshafts. By matching the values, vibration can be prevented.
図８に、「２軸固定型式：軸配置型式Ａ」、「密閉方式Ｂ」および「主角度同期方式Ａ」を採用して設計し、製作した３気筒試作機の外観写真を、設計バリエーションの第４例（第１０実施形態）として、示す。設計パラメーターは以下のとおりである。ｎ＝３，ｄ＝１５ｍｍ，Ｒ＝３７．５ｍｍ，ｆ＝０，ｈ＝０ｍｍ，－１５ｍｍ，シリンダーボア直径３０ｍｍ，ストローク３０ｍｍ，排気量２１ｃｃ／気筒。「主角度同期方式Ａ」の主角度同期には、３個の「非軌道ユニット平面受動平行クランク（５１ｂ）」が用いられている。 Figure 8 shows an external photo of a 3-cylinder prototype machine designed and manufactured by adopting "2-shaft fixed type: Shaft arrangement type A", "Sealed method B" and "Main angle synchronization method A", and a photo of the design variation. This is shown as a fourth example (tenth embodiment). The design parameters are as follows. n=3, d=15mm, R=37.5mm, f=0, h=0mm, -15mm, cylinder bore diameter 30mm, stroke 30mm, displacement 21cc/cylinder. Three "non-orbit unit planar passive parallel cranks (51b)" are used for main angle synchronization of "main angle synchronization method A".
つぎに、図９に示す「ベースライン固定ラジアル軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｂ」に対する幾何学的構成について、説明を行う。
図９は、「ベースライン固定ラジアル軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｂ」を採用することで、「ベースライン（３）」すなわち、「ベースユニット（１２）」全体を固定できる、「軌道ユニット」の個数ｎが３個の場合の幾何学的構成を示す図である。ｎ＝３以上の場合も、ｎ＝３と同様に考えることができる。
「ベース軸固定ラジアル軸公転型式：軸配置回転型式Ｂ」では、実際に、静止座標（ｘｙ座標）に対して、「ベースライン回転軸（１）」が原点に固定され、「ラジアルライン回転軸（２）」が原点を中心とする円周を移動する型式である。
「ベース軸固定ラジアル軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｂ」では、主角度がＴのとき、「ラジアルライン回転軸（２，Ａ）」を、原点（Ｏ，Ｚ）まわりに－Ｔだけ円周移動させる。このとき、図９のように、「ベースライン半径線分（７）」、「基準ラジアルライン（８）」および「ラジアルライン（４）」の絶対主角度Ｔ’は変化せず、ベースユニットは静止し、さらに、「ラジアルローター（４３）」も非回転のまま、偏心円周移動する。
Next, the geometric configuration for the "baseline fixed radial shaft eccentric rotation type: shaft arrangement rotation type B" shown in FIG. 9 will be explained.
Figure 9 shows a "trajectory unit" that can fix the entire "baseline (3)", that is, the "base unit (12)", by adopting "baseline fixed radial shaft eccentric rotation type: shaft arrangement rotation type B". It is a figure which shows the geometrical structure when the number n of "" is 3 pieces. The case where n=3 or more can be considered in the same way as n=3.
In "Base axis fixed radial axis revolution type: Axis arrangement rotation type B", the "Baseline rotation axis (1)" is actually fixed at the origin with respect to the stationary coordinates (xy coordinates), and the "Radial line rotation axis (2)'' is a type that moves around the circumference centered on the origin.
In "Fixed base shaft radial shaft eccentric rotation type: Shaft arrangement rotation type B", when the principal angle is T, the "radial line rotation axis (2, A)" is rotated by -T around the origin (O, Z). Move around. At this time, as shown in FIG. 9, the absolute principal angles T' of the "baseline radius line segment (7),""reference radial line (8)," and "radial line (4)" do not change, and the base unit It stands still, and furthermore, the "radial rotor (43)" also moves eccentrically in a circumferential direction without rotating.
「２軸固定型式：軸配置回転型式Ａ」の場合、図４を参照した動作解析から、
軌道ユニット数がｎ＝３以上の場合、ｎ個の軌道ユニット（質量をｍとする）の合成重心が、常に中点Ｍにあることがわかっているので、図９に示す「ベースライン固定ラジアル軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｂ」の場合、軌道ユニット（全質量ｎ×ｍ）の合成重心は原点を中心とする半径ｄ／２の円周上を移動することになる。
図９を実機で実現する場合、回転軸を原点とする偏心量ｄの「クランクシャフト（６１）」等を用いて「ラジアルライン回転軸（２，Ａ）」を円周動作させることが考案されるが、振動を防止するためには、偏心量ｄのクランクピンの位置に、クランクピンの質量、「ラジアルローター（４３）」の質量、および、全軌道ユニットの質量の１／２の質量があるとしてモーメントを算出し、これを相殺する「静的カウンターウエイト（６６ａ）」ならびに「動的カウンターウエイト（６６ｂ）」を「クランクシャフト（６１）」の軸に設置すると、振動を防止することができる。
In the case of "2-axis fixed type: Axis arrangement rotating type A", from the motion analysis referring to Figure 4,
When the number of orbital units is n = 3 or more, it is known that the composite center of gravity of n orbital units (mass is m) is always at the midpoint M. In the case of "Axis eccentric rotation type: Shaft arrangement rotation type B", the composite center of gravity of the orbit unit (total mass n x m) moves on the circumference of a radius d/2 centered on the origin.
When realizing Fig. 9 with an actual machine, it has been devised to move the "radial line rotating shaft (2, A)" circumferentially using a "crankshaft (61)" or the like with an eccentricity d with the rotating shaft as the origin. However, in order to prevent vibration, the mass of the crank pin, the mass of the "radial rotor (43)", and 1/2 of the mass of the entire orbit unit must be placed at the position of the crank pin with eccentricity d. Vibration can be prevented by calculating the moment and installing a "static counterweight (66a)" and "dynamic counterweight (66b)" on the axis of the "crankshaft (61)" to offset it. can.
（製造時のメインクランクシャフト・アッセンブリのバランス調整方法）
「クランクシャフト（６１）」、「静的カウンターウエイト（６６ａ）」および「動的カウンターウエイト（６６ｂ）」から成る「メインクランクシャフト・アッセンブリ」の製造時の静的・動的バランスの微調整は、
（１）まず、組付けられる「ラジアルローター（４３）」と全「軌道ユニット（６）」の質量を実測し、
（２）実測結果から、「ラジアルローター（４３）」の質量と全「軌道ユニット（６）」の総合質量の１／２の質量を合計した質量を持つ「クランクピン挿入用穴付きダミーウエイト」を製作し、
（３）その「ダミーウイエト」を「メインクランクシャフト・アッセンブリ」のクランクピンに挿入組付けし、
（４）（３）の「メインクランクシャフト・アッセンブリ」の回転時の静的バランスならびに動的バランスを計測装置で計測し、その結果に基づいて「静的カウンターウエイト（６６ａ）」および「動的カウンターウエイト（６６ｂ）」を調整、または、
（５）簡易的には、（３）の「メインクランクシャフト・アッセンブリ」の主軸両端中央に穿ったセンター穴等を利用し、当該「アッセンブリ」を水平に置き回転させ、主軸周りの静的バランスを確認し、「静的カウンターウエイト（６６ａ）」および「動的カウンターウエイト（６６ｂ）」を調整し、さらに、その「メインクランクシャフト・アッセンブリ」を、その出力側端（非クランクピン側端）の中央に取り付けた糸等で吊るし、空気噴流により回転させ、アッセンブリの揺動を目視等で検知し、「静的カウンターウエイト（６６ａ）」および「動的カウンターウエイト（６６ｂ）」を再調整する、
方法により、実現できる。
(How to adjust the balance of the main crankshaft assembly during manufacturing)
Fine adjustment of the static and dynamic balance during manufacturing of the "main crankshaft assembly" consisting of the "crankshaft (61)", "static counterweight (66a)" and "dynamic counterweight (66b)" ,
(1) First, measure the mass of the “radial rotor (43)” and all “orbit units (6)” to be assembled,
(2) From the actual measurement results, the "dummy weight with a crank pin insertion hole" has a mass that is the sum of the mass of the "radial rotor (43)" and 1/2 of the total mass of all "orbit units (6)" produced,
(3) Insert and assemble the ``dummy weight'' into the crank pin of the ``main crankshaft assembly.''
(4) Measure the static balance and dynamic balance during rotation of the "main crankshaft assembly" in (3) using a measuring device, and based on the results, measure the "static counterweight (66a)" and "dynamic balance". Adjust the counterweight (66b), or
(5) In simple terms, use the center hole drilled in the center of both ends of the main shaft of the "main crankshaft assembly" in (3), place the "assembly" horizontally and rotate it to achieve static balance around the main shaft. , adjust the "static counterweight (66a)" and "dynamic counterweight (66b)," and then tighten the "main crankshaft assembly" to its output end (non-crankpin end). Suspend it with a string etc. attached to the center of the assembly, rotate it with an air jet, visually detect the rocking of the assembly, and readjust the "static counterweight (66a)" and "dynamic counterweight (66b)". ,
This can be achieved by using methods.
図１０に、図９の幾何学的構成に基づき設計された３気筒エンジンの設計図を、設計バリエーションの第５例（第１１実施形態）として示す。また、図１１に、図１０の設計に基づき製作された実働実機の外観写真を示す。
この実機の設計パラメーターを以下に示す。
軸配置回転型式は「ベースライン固定ラジアル軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｂ」であり、密閉方式は「密閉方式Ｂ」である。
主角度同期方式は、「主角度同期方式Ｄ」（図７参照）が採用され、２本の通常長さの「ラジアルアーム（１３ａ）」と１本の「延長ラジアルアーム（１３ｅ）」が用いられ、「延長ラジアルアーム（１３ｅ）」の先端部が、「同期歯車列（４７）」により駆動される「軌道ユニット平面駆動平行クランク（５１ｄ）」である「サブクランクシャフト（６２）」で駆動される。
軌道ユニット数ｎはｎ＝３，ｎ＝３，ｄ＝１５ｍｍ，Ｒ＝５５ｍｍ，ｆ＝０，ｈ＝－１０ｍｍ，－３０ｍｍ、シリンダーボア直径３０ｍｍ，ストローク３０ｍｍ，排気量２１ｃｃ／気筒，圧縮比４．９である。
FIG. 10 shows a design drawing of a three-cylinder engine designed based on the geometric configuration of FIG. 9 as a fifth example of design variation (eleventh embodiment). Furthermore, FIG. 11 shows an external photograph of an actual machine manufactured based on the design shown in FIG. 10.
The design parameters of this actual machine are shown below.
The shaft arrangement rotation type is "baseline fixed radial shaft eccentric rotation type: shaft arrangement rotation type B", and the sealing method is "sealing method B".
The main angle synchronization method is "Main angle synchronization method D" (see Figure 7), which uses two "radial arms (13a)" of normal length and one "extended radial arm (13e)". The tip of the "extended radial arm (13e)" is driven by a "sub-crankshaft (62)" which is a "orbit unit plane drive parallel crank (51d)" driven by a "synchronous gear train (47)". be done.
The number of orbital units n is n=3, n=3, d=15mm, R=55mm, f=0, h=-10mm, -30mm, cylinder bore diameter 30mm, stroke 30mm, displacement 21cc/cylinder, compression ratio 4 It is .9.
作動流体の供給排出にはロータリーバルブが採用され、「ベース板上設置シリンダー（１２ｄ）」の先端に回転挿入されているバルブローターに取り付けられた「ロータリーバルブギヤ（６４）」が、「メインクランクシャフト（６１）」により回転駆動される「多条スクロール溝板（６５）」により駆動される。その結果、「メインクランクシャフト（６１）」が２回転する際に「ロータリーバルブ」は１回転するので、オットーサイクルによる燃焼サイクルが達成されている。 A rotary valve is adopted for supplying and discharging the working fluid, and the "rotary valve gear (64)" attached to the valve rotor that is rotatably inserted into the tip of the "cylinder installed on the base plate (12d)" is connected to the "main crank". It is driven by a "multi-scroll groove plate (65)" which is rotationally driven by a "shaft (61)". As a result, the "rotary valve" rotates once when the "main crankshaft (61)" rotates twice, so that a combustion cycle based on the Otto cycle is achieved.
なお、「延長ラジアルアーム（１３ｅ）」の延長部分の質量の偏心回転による振動については、延長部分の設計に際して、その重心を「サブクランクシャフト（６２）」のクランクピン軸に置くように設計することで、「サブクランクシャフト（６２）」側の「静的カウンターウエイト（６６ａ）」および「動的カウンターウエイト（６６ｂ）」により相殺し、振動を防止できる。
図１０および図１１の実機は、モーターの補助を必要とせず、燃料の燃焼だけでの自立運転が達成されている。
図１２に、その際の３気筒分の圧力変動波形を示す。このときの主軸回転数は３１１ｒｐｍであり、８．１Ｗの軸出力が計測されている。図１２から、毎燃焼サイクルごとの、燃焼による圧力上昇が確認される。
In addition, regarding vibrations due to eccentric rotation of the mass of the extension part of the "extended radial arm (13e)", when designing the extension part, the center of gravity should be placed on the crank pin axis of the "sub-crankshaft (62)". In this way, vibrations can be prevented by canceling them out by the "static counterweight (66a)" and "dynamic counterweight (66b)" on the "sub-crankshaft (62)" side.
The actual machines shown in FIGS. 10 and 11 do not require motor assistance and achieve self-sustaining operation using only fuel combustion.
FIG. 12 shows pressure fluctuation waveforms for three cylinders at that time. The main shaft rotation speed at this time was 311 rpm, and a shaft output of 8.1 W was measured. From FIG. 12, it is confirmed that the pressure increases due to combustion in each combustion cycle.
図１３に、ベースライン半径線分長さＲをＲ＝０として、「ラジアルローター（４３）」を高強度化した実機構成を、設計バリエーションの第６例（第１２実施形態）として示す。
軸配置回転型式は「ベースライン固定ラジアル軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｂ」であり、密閉方式は「密閉方式Ｂ」である。
「主角度同期方式」としては、「主角度同期方式Ｅ」を採用した。
ここで、「主角度同期方式Ｅ」は、軌道ユニットが存在する平面である「軌道ユニット平面」において、「ラジアルローター（４３）」に接続された「軌道ユニット平面同期アーム（５１ｆ）」と「ベース板（１２ａ）」とを、１個以上の「軌道ユニット平面駆動平行クランク（５１ｄ）」でリンク接続する方式である。
FIG. 13 shows, as a sixth example of design variation (twelfth embodiment), an actual machine configuration in which the baseline radius line segment length R is set to R=0 and the "radial rotor (43)" is strengthened.
The shaft arrangement rotation type is "baseline fixed radial shaft eccentric rotation type: shaft arrangement rotation type B", and the sealing method is "sealing method B".
As the "main angle synchronization method", "main angle synchronization method E" was adopted.
Here, in the "main angle synchronization method E", the "orbit unit plane synchronization arm (51f)" connected to the "radial rotor (43)" and " In this method, the base plate (12a) is linked and connected by one or more "orbit unit plane drive parallel cranks (51d)".
図１４に、図１３と同様、ベースライン半径線分長さＲをＲ＝０として、「ラジアルローター（４３）」を高強度化した実機構成を、設計バリエーションの第７例（第１３実施形態）として示す。
軸配置回転型式は「ベースライン固定ラジアル軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｂ」であり、密閉方式は「密閉方式Ｂ」である。
「主角度同期方式」としては、「主角度同期方式Ｆ」を採用した。
ここで、「主角度同期方式Ｆ」は、「ベース板（１２ａ）」の「軌道ユニット（６）」側に固定された「同期歯車（４７）」と、「メインクランクシャフト（６１）」のクランクピン周りに設置した「同期歯車（４７）」とを、「メインクランクシャフト（６１）」に回転軸を固定した「同期中間歯車（４９）」で回転接続させる方式である。
FIG. 14 shows a seventh example of design variation (13th embodiment) of an actual machine configuration in which the baseline radius line segment length R is set to R=0 and the "radial rotor (43)" is strengthened, as in FIG. 13. ).
The shaft arrangement rotation type is "baseline fixed radial shaft eccentric rotation type: shaft arrangement rotation type B", and the sealing method is "sealing method B".
As the "main angle synchronization method", "main angle synchronization method F" was adopted.
Here, the "main angle synchronization method F" is based on the "synchronous gear (47)" fixed to the "orbit unit (6)" side of the "base plate (12a)" and the "main crankshaft (61)". In this system, a ``synchronous gear (47)'' installed around the crank pin is rotationally connected to a ``synchronous intermediate gear (49)'' whose rotating shaft is fixed to a ``main crankshaft (61)''.
図１５に、図１３および図１４と同様にベースライン半径線分長さＲをＲ＝０とするが、図１３および図１４とは異なり、ピストンの圧縮方向を内向きにし、全３気筒の作動流体の供給排出のコントロールを容易にした機器構成を、設計バリエーションの第８例（第１４実施形態）として示す。
軸配置回転型式は「ベースライン固定ラジアル軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｂ」であり、密閉方式は「密閉方式Ｂ」である。
「主角度同期方式」としては、図１３と同様に、「主角度同期方式Ｅ」が採用された。ただし、環状の「ラジアルローター（４３）」が使用され、「ラジアルアーム（１３ａ）」と「軌道ユニット平面同期アーム（５１ｆ）」は「軌道ユニット（６，６ａ）」を取り囲むように配置される。
中央に集まった３方向の「シリンダー（１２ｄ）」の中央穴部に挿入された「供給排出ロータリーバルブ付き出力シャフト（７０）」により、作動流体の供給排出が１箇所でコントロールされ、供給管や排出管の取り回しが簡易化できる。
In FIG. 15, the baseline radius line length R is set to R=0 as in FIGS. 13 and 14, but unlike FIGS. 13 and 14, the compression direction of the piston is inward, and all three cylinders are A device configuration that facilitates control of supply and discharge of working fluid is shown as an eighth example of design variation (fourteenth embodiment).
The shaft arrangement rotation type is "baseline fixed radial shaft eccentric rotation type: shaft arrangement rotation type B", and the sealing method is "sealing method B".
As the "main angle synchronization method", "main angle synchronization method E" was adopted as in FIG. 13. However, an annular "radial rotor (43)" is used, and the "radial arm (13a)" and "orbit unit plane synchronous arm (51f)" are arranged to surround the "orbit unit (6, 6a)" .
The supply and discharge of the working fluid is controlled in one place by the "output shaft (70) with supply and discharge rotary valve" inserted into the central hole of the three-way "cylinder (12d)" gathered in the center, and the supply and discharge of the working fluid is controlled in one place. The management of the discharge pipe can be simplified.
図１６に、ラジアルユニット（「ピストン様ラジアルアーム（１３ｆ）」）および軌道ユニット（「シリンダー様軌道ユニット（６ｇ））による二種要素密閉方式（密閉方式Ｃ）により、密閉空間（作動空間）が形成される機器構成を、設計バリエーションの第９例（第１５実施形態）として示す。軸配置回転型式は「ベースライン固定ラジアル軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｂ」である。
「主角度同期方式」は、「軌道ユニット平面同期アーム（５１ｆ）」と「ベース板（１２ａ）」とを、同一直径上にない２個以上の「軌道ユニット平面受動平行クランク（５１ｃ）」でリンク接続する「主角度同期方式Ｃ」（図６参照）や、１個以上の「軌道ユニット平面駆動平行クランク（５１ｄ）」が使用される「主角度同期方式Ｅ」（図１３参照）が採用されている。
Figure 16 shows that a sealed space (operating space) is created by a two-element sealing system (sealing method C) using a radial unit ("piston-like radial arm (13f)") and an orbital unit ("cylinder-like orbital unit (6g))". The formed device configuration is shown as a ninth example of design variation (fifteenth embodiment).The shaft arrangement rotation type is "baseline fixed radial shaft eccentric rotation type: shaft arrangement rotation type B".
The "main angle synchronization method" uses two or more "orbit unit plane passive parallel cranks (51c)" that are not on the same diameter to connect the "orbit unit plane synchronous arm (51f)" and the "base plate (12a)". "Main angle synchronization method C" (see Figure 6), which uses link connections, and "Main angle synchronization method E" (see Figure 13), which uses one or more "orbit unit plane drive parallel cranks (51d)" are adopted. has been done.
ここで、図１６の例とは反対に、「シリンダー様のラジアルユニット」および「ピストン様の軌道ユニット」による二種要素密閉方式（密閉方式Ｄ）により、密閉空間（作動空間）が形成される機器構成も、図示は省略するが、設計バリエーションの第１０例（第１６実施形態）として提供する。 Here, contrary to the example of FIG. 16, a sealed space (operating space) is formed by a two-element sealing method (sealing method D) using a "cylinder-like radial unit" and a "piston-like orbital unit." The equipment configuration is also omitted, but is provided as a tenth example of design variation (sixteenth embodiment).
図１７に、双頭の「ピストン様軌道ユニット（１２ｄ）」により気筒数を２倍化した構成を、設計バリエーションの第１１例（第１７実施形態）として示す。
第１７実施形態は、図６に示した第８実施形態を基本として、軸配置回転型式を「ベースライン固定ラジアル軸偏心回転型式：軸配置回転型式Ｂ」に変更し、ピストンを双頭化した設計バリエーションである。密閉方式は「密閉方式Ｂ」が採用された。
「主角度同期方式」は、図１６と同様に、「主角度同期方式Ｃ」あるいは「主角度同期方式Ｅ」が採用されている。
ピストンの両側にシリンダーが存在するのでこれをピストン運動のガイドとして使用すれば、最も少ない部品数の構成が提供できる。
すなわち、「シリンダー（１２ｄ）」の内壁２箇所と「ピストン６ａ」の摺動面２箇所をガイドとして使用するとき、３個の「シリンダー（１２ｄ）」、３個の双頭の「ピストン（６ａ）」、３本の「ラジアルアーム（１３ａ，１３ｅ）」からなる「ラジアルローター（４３）」、「主角度同期装置（４５）」および「ベース板（１２ａ）」のみにより、６気筒エンジンが構成できる。
FIG. 17 shows a configuration in which the number of cylinders is doubled by a double-headed "piston-like orbital unit (12d)" as an eleventh example (seventeenth embodiment) of the design variation.
The 17th embodiment is based on the 8th embodiment shown in FIG. 6, but the shaft arrangement rotation type is changed to "baseline fixed radial shaft eccentric rotation type: shaft arrangement rotation type B", and the piston is double-headed. It is a variation. "Sealing Method B" was adopted as the sealing method.
As the "main angle synchronization method", "main angle synchronization method C" or "main angle synchronization method E" is adopted as in FIG. 16.
The presence of cylinders on both sides of the piston can be used to guide the piston movement, providing an arrangement with the lowest number of parts.
In other words, when two inner walls of the cylinder (12d) and two sliding surfaces of the piston 6a are used as guides, three cylinders (12d) and three double-headed pistons (6a) '', a 6-cylinder engine can be configured only with a ``radial rotor (43)'' consisting of three ``radial arms (13a, 13e)'', a ``main angle synchronizer (45)'' and a ``base plate (12a)''. .
以上のように、
本発明は、機器設計に際し、
とくに、エンジン、流体機械の設計において、
「軸配置回転型式」
「ベース線上条件設計」
「重心距離条件設計」
「密閉方式」
「主角度同期方式」
「ｎ（ただしｎ＞３），Ｒ，ｈ，ｆ，ｄ，ｐの値」
「ピストン圧縮方向」
を選定、設定することで、様々な型式の無振動機器を設計することができる設計方法を提供し、その設計機器を提供するものである。
また、エンジン、流体機器以外の機械構造の設計方法、設計機器も提供することができるものである。
As mentioned above,
The present invention provides the following advantages when designing equipment:
Especially in the design of engines and fluid machinery,
"Axis arrangement rotation type"
"Baseline condition design"
"Center of gravity distance condition design"
"Sealed method"
"Main angle synchronization method"
"Values of n (however, n>3), R, h, f, d, p"
"Piston compression direction"
The present invention provides a design method that can design various types of vibration-free equipment by selecting and setting the vibration-free equipment, and provides the designed equipment.
It is also possible to provide a design method and design equipment for mechanical structures other than engines and fluid equipment.
「無振動機構レイアウト」（「ベース・ラジアル機構」）を適用した内燃エンジン、外燃エンジン又はポンプについて、内燃エンジン・外燃エンジンは、ＮＨ３燃料のＥＶレンジエクステンダーまたはＨ２都市ガスのコジェネ発電用内燃エンジンとして、一方ポンプは、ロケット推進剤用、人工心肺用または静音環境用ポンプとして利用可能である。
機械式時計などの精密機械や、製造工場のメカトロニクス機器など、多ユニットが回転しながら作動する機械において、振動の発生や、運動エネルギーの増減などを嫌う機構への適用が可能である。
For internal combustion engines, external combustion engines, or pumps that apply the "vibration-free mechanism layout"("base radial mechanism"), the internal combustion engine / external combustion engine is an EV range extender using NH3 fuel or cogeneration power generation using H2 city gas. As an internal combustion engine, the pump can also be used as a rocket propellant, heart-lung machine or quiet environment pump.
It can be applied to mechanisms that are sensitive to vibrations and changes in kinetic energy, such as precision machines such as mechanical watches and mechatronic equipment in manufacturing plants, where multiple units operate while rotating.
１ ベースライン回転軸
２ ラジアルライン回転軸
３ ベースライン（３－１，３－２，３－３）
４ ラジアルライン（４－１，４－２，４－３）
５ 軌道ユニット（６－１，６－２，６－３）の重心（５－１，５－２，５－３）
６ 軌道ユニット（６－１，６－２，６－３）
６ａ ピストン様軌道ユニット
６ｂ ベースライン用軌道ユニットベアリング
６ｃ ラジアルライン用軌道ユニットベアリング
６ｄ ベースライン用軌道ユニット溝／スリット
６ｅ シリンダー内壁ベースライン用軌道ユニットベアリング
６ｆ シリンダー脇ベースライン用軌道ユニットベアリング
６ｇ シリンダー様軌道ユニット
６ｈ ベースライン用軌道ユニット長凸部
６ｉ ラジアルライン用軌道ユニット角穴
６ｊ シリンダー外壁ベースライン用軌道ユニットベアリング
７ ベースライン半径線分（７－１，７－２，７－３）
８ 基準ラジアルライン
９ 基準ベースライン（９－１，９－２，９－３）
１０ サポート体（１０－１，１０－２，１０－３）
１１ ベースライン半径線分（７）の方向ベクトル
１２ ベースユニット
１２ａ ベース板
１２ｂ ベースライン用ベース板溝／スリット
１２ｃ 代替ベースライン用ベース板溝
１２ｄ ベース板上設置シリンダー
１２ｅ ベースライン用ベース板上設置ベアリング
１２ｆ シリンダー脇ベースライン用ベース板溝／スリット
１２ｇ 供給排出ポート付き突き合わせシリンダーブロック
１２ｈ ベースローター軸
１３ ラジアルユニット
１３ａ ラジアルアーム
１３ｂ ラジアルライン用ラジアルアームスリット
１３ｃ ラジアルライン用ラジアルアーム溝
１３ｄ ラジアルライン用ラジアルアームベアリング
１３ｅ 延長ラジアルアーム
１３ｆ ピストン様ラジアルアーム
４０ ベースローター
４１ ベースブロック
４２ スライドバルブ様軌道ユニット
４３ ラジアルローター
４４ ラジアルローター軸
４５ 主角度同期装置
４６ ラジアルローター非軌道ユニット平面同期板
４７ 同期歯車列
４８ ラジアルローター側同期歯車
４９ 同期中間歯車
５０ ベースローター側同期歯車
５１ 平行クランク
５１ａ 平行クランクの重心
５１ｂ 非軌道ユニット平面受動平行クランク
５１ｃ 軌道ユニット平面受動平行クランク
５１ｄ 軌道ユニット平面駆動平行クランク
５１ｅ 平行クランク駆動歯車
５１ｆ 軌道ユニット平面同期アーム
５２ 作動空間
６０ ケーシング
６１ メインクランクシャフト
６２ サブクランクシャフト
６３ 中間シャフト
６４ ロータリーバルブギヤ
６５ 多条スクロール溝板
６６ カウンターウエイト
６６ａ 静的カウンターウエイト
６６ｂ 動的カウンターウエイト
６７ 逆回転フライホイール
６８ 中間歯車サポート体
６９ 供給排出ポート
７０ 供給排出ロータリーバルブ付き出力シャフト
1 Baseline rotation axis 2 Radial line rotation axis 3 Baseline (3-1, 3-2, 3-3)
4 Radial line (4-1, 4-2, 4-3)
5 Center of gravity (5-1, 5-2, 5-3) of orbital unit (6-1, 6-2, 6-3)
6 Orbital unit (6-1, 6-2, 6-3)
6a Piston-like orbit unit 6b Base line orbit unit bearing 6c Radial line orbit unit bearing 6d Base line orbit unit groove/slit 6e Cylinder inner wall baseline orbit unit bearing 6f Cylinder side baseline orbit unit bearing 6g Cylinder-like orbit Unit 6h Baseline track unit long protrusion 6i Radial line track unit square hole 6j Cylinder outer wall baseline track unit bearing 7 Baseline radius line segment (7-1, 7-2, 7-3)
8 Reference radial line 9 Reference baseline (9-1, 9-2, 9-3)
10 Support body (10-1, 10-2, 10-3)
11 Directional vector of baseline radius line segment (7) 12 Base unit 12a Base plate 12b Base plate groove/slit for baseline 12c Base plate groove for alternative baseline 12d Cylinder installed on base plate 12e Bearing installed on base plate for baseline 12f Base plate groove/slit for cylinder side baseline 12g Butt cylinder block with supply/discharge port 12h Base rotor shaft 13 Radial unit 13a Radial arm 13b Radial arm slit for radial line 13c Radial arm groove for radial line 13d Radial arm bearing for radial line 13e Extended radial arm 13f Piston-like radial arm 40 Base rotor 41 Base block 42 Slide valve-like orbit unit 43 Radial rotor 44 Radial rotor shaft 45 Main angle synchronizer 46 Radial rotor non-orbit unit Planar synchronous plate 47 Synchronous gear train
48 Radial rotor side synchronous gear 49 Synchronous intermediate gear 50 Base rotor side synchronous gear 51 Parallel crank 51a Center of gravity of parallel crank 51b Non-orbit unit plane passive parallel crank 51c Orbit unit plane passive parallel crank 51d Orbit unit plane drive parallel crank 51e Parallel crank drive Gear 51f Orbit unit planar synchronous arm 52 Working space 60 Casing 61 Main crankshaft 62 Sub-crankshaft 63 Intermediate shaft 64 Rotary valve gear 65 Multi-scroll groove plate 66 Counterweight 66a Static counterweight 66b Dynamic counterweight 67 Reverse rotating fly Wheel 68 Intermediate gear support body 69 Supply and discharge port 70 Output shaft with supply and discharge rotary valve
Claims (9)
In the machine according to at least any one of claims 1, 2, 3, 5, 6, 7, and 8, the position of the baseline rotation axis is fixed, In balance design and balance adjustment of a crankshaft assembly in which the position of the radial line rotational axis is moved circumferentially by the principal angle in an opposite direction relative to the baseline rotational axis, the sum of all the orbital units A design method in which a dummy weight component having a mass of one half of the mass is temporarily installed on a crank pin, a crankshaft assembly designed and manufactured by the above design method, and the dummy weight component is installed and used on the crank pin. A method and device for adjusting the balance of a crankshaft assembly, and a weight body including the dummy weight component.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022101280A JP2024002213A (en) | 2022-06-23 | 2022-06-23 | Vibration-free mechanism layout and application device thereof |
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