XY分离曲柄机构及具备该XY分离曲柄机构的驱动装置

摘要

XY分离曲柄机构设于沿着第一方向往复移动的移动体（12）与旋转自如的曲轴（14）之间，将所述移动体的往复运动与所述曲轴的旋转运动相互转换，该XY分离曲柄机构具备：支承部件（20），沿着所述第一方向往复移动自如地设置；曲柄连接部件（22），沿着与所述第一方向正交的第二方向往复移动自如地安装于所述支承部件，并且所述曲轴的曲柄旋转自如地与该曲柄连接部件（22）卡合；以及连结部件（24），将所述活塞与所述支承部件连结，沿着所述第一方向而与所述活塞及支承部件一体地往复移动。

说明书

技术领域

本发明的方式涉及一种将往复运动转换成旋转运动而传递并且将 旋转运动转换成往复运动而传递的XY分离曲柄机构及具备该XY分离 曲柄机构的驱动装置。

背景技术

作为将往复运动转换成旋转运动而传递的机构，已知有曲柄机构。 例如，发动机、压缩机等具备：往复自如地设于缸内的活塞；转动自 如地与活塞连结的连杆；及沿着与活塞的往复移动方向正交的方向延 伸的曲轴。连杆的另一端以旋转自如的方式与偏心地设于曲轴的曲柄 销连结。并且，当活塞在缸内往复移动时，该往复运动通过连杆的摆 动及曲柄销的偏心旋转而转换成曲轴的旋转运动。

在上述结构的曲柄机构中，连杆通常经由活塞销而转动自如地与 活塞连结，在动力传递时，边绕着该活塞销摆动边平行移动。因此， 旋转方向的力作用于活塞，在活塞的上端外周部及下端外周部这两个 部位与缸内表面产生楔形效果状的摩擦损失。通常，利用润滑剂来减 少该摩擦损失，由此能够进行活塞顺畅的往复移动。然而，在大型的 活塞中，存在出现断油而形成烧结现象的情况。

以往，为了减少由这种摩擦损失引起的烧结，提出了在活塞与连 杆之间设有十字头的驱动机构或者在小型发动机中使用了短活塞的方 案。

然而，通过设置十字头能够提高活塞的密封度，但是在十字头上 也会由于两个部位的楔形效果而产生每隔180度发生变化的摩擦损失。 因此，作为动作而进行往复运动，但形成振动而产生损失。

另外，作为减少活塞的摩擦损失的机构，提出了止转棒轭机构。 代表性的止转棒轭机构被构成为，将活塞与往复移动自如地支承于一 对平行的导向件上的可动板连结，向贯通形成于该可动板的导向孔插 通曲轴，并使设于曲轴的偏心曲柄在上述导向孔内旋转，由此使可动 板往复移动。

然而，在上述的止转棒轭机构中，由偏心曲柄的旋转引起的楔形 效果的应力作用于对可动板进行支承的一对导向件。因此，摩擦损失 也大。例如，在平行的一对导向件上配置有线性滑动件的情况下，在 一个线性滑动件上具有两个轴承列，因此产生由开伞效果（傘開き効 果）引起的摩擦损失，从而难以进行高速动作。

专利文献1：日本特开2006-307961号公报

专利文献2：日本特开2004-316576号公报

专利文献3：日本特开2007-270653号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明鉴于以上情况而作出，其课题在于提供一种能够减少摩擦 损失及振动并以高效率对运动进行转换传递的XY分离曲柄。

用于解决课题的方法

根据实施方式，XY分离曲柄机构设于沿着第一方向往复移动的移 动体与旋转自如的曲轴之间，将所述移动体的往复运动与所述曲轴的 旋转运动相互转换，该XY分离曲柄机构具备：支承部件，沿着所述第 一方向往复移动自如地设置；曲柄连接部件，沿着与所述第一方向正 交的第二方向往复移动自如地安装于所述支承部件，并且所述曲轴的 曲柄旋转自如地与曲柄连接部件卡合；以及连结部件，将所述活塞与 所述支承部件连结，并沿着所述第一方向而与所述活塞及支承部件一 体地往复移动。

附图说明

图1是表示实施方式的卧式XY分离曲柄机构的侧视图。

图2是示意性地表示所述卧式XY分离曲柄机构的立体图。

图3是表示实施方式的水平同轴的立式XY分离曲柄机构的侧视 图。

图4是表示实施方式的立式XY分离曲柄机构的侧视图。

图5是示意性地表示所述立式XY分离曲柄机构的立体图。

图6是表示实施方式的双输出型XY分离曲柄机构的侧视图。

图7是示意性地表示所述双输出型XY分离曲柄机构的立体图。

图8是表示实施方式的水平同轴双输出型XY分离曲柄机构的侧 视图。

图9是示意性地表示作用于所述XY分离曲柄机构的力的方向及 大小的图。

图10是利用两球体结构来表示所述分离曲柄机构与活塞的相互 作用力的图。

图11是示意性地表示所述活塞的Y轴方向的作用力的图。

图12是示意性地表示比较例的曲柄机构及作用于曲柄机构的力 的方向及大小的图。

图13是示意性地表示作用于比较例的曲柄机构的力的方向及大 小的图。

图14是示意性地表示作用于比较例的曲柄机构的力的方向及大 小的图。

图15是表示关于实施方式的XY分离曲柄机构和比较例的曲柄机 构对所产生的摩擦阻力进行比较的图。

图16是表示具备实施方式的XY分离曲柄机构的发动机装置的立 体图。

图17是所述发动机装置的侧视图。

图18是表示所述发动机装置中的一缸量的基本结构的立体图。

图19是所述发动机装置的俯视图。

图20是所述发动机装置的侧视图。

图21是表示具备实施方式的XY分离曲柄机构的四缸发动机装置 的俯视图。

图22是表示具备实施方式的XY分离曲柄机构的另一四缸发动机 装置的俯视图。

图23是表示具备实施方式的XY分离曲柄机构的另一四缸发动机 装置的俯视图。

图24是表示具备实施方式的XY分离曲柄机构的压缩机的立体 图。

图25是所述压缩机的侧视图。

图26是所述压缩机的主视图。

图27是表示另一实施方式的Z机制XY分离曲柄机构的立体图。

图28是所述另一实施方式的Z机制XY分离曲柄机构的剖视图。

图29是表示另一实施方式的Z机制XY分离曲柄机构的支承部件 的立体图。

图30是另一实施方式的Z机制XY分离曲柄机构中的滑动导向件 的剖视图。

图31是表示具备又一实施方式的水平同轴线性XY分离曲柄机构 的发动机装置的侧视图。

图32是所述发动机装置的立体图。

图33是概略地表示所述发动机装置的动作的侧视图。

图34是表示具备另一实施方式的水平同轴线性XY分离曲柄机构 的发动机装置的侧视图。

图35是表示具备另一实施方式的水平同轴线性XY分离曲柄机构 的发动机装置的侧视图。

图36是表示具备又一实施方式的水平同轴线性XY分离曲柄机构 的发动机装置的侧视图。

图37是将图36所示的发动机装置的局部放大并进行局部剖切表 示的侧视图。

图38是表示所述发动机装置的滑动导向件及支承部件的剖视图。

图39是表示所述发动机装置的控制电路结构的框图。

图40是表示所述发动机装置中的曲轴的旋转角度与摩擦损失的 关系的图。

图41是表示具备又一实施方式的水平同轴线性XY分离曲柄机构 的发动机装置的侧视图。

图42是表示具备另一实施方式的水平同轴线性XY分离曲柄机构 的四缸水平对置发动机装置的侧视图。

图43是表示所述四缸水平对置发动机装置的立体图。

图44是表示所述四缸水平对置发动机装置的俯视图。

图45是表示所述四缸水平对置发动机装置的主视图。

图46是又一实施方式的Z机制XY分离曲柄机构的剖视图。

图47是表示具备实施方式的XY分离曲柄机构的冲压装置的立体 图。

图48是表示所述冲压装置中的XY分离曲柄机构的立体图。

图49是表示具备实施方式的XY分离曲柄机构的冲压装置的立体 图。

图50是所述泵的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明实施方式的Z机制XY分离曲柄机构及具 备该Z机制XY分离曲柄机构的各种驱动装置。

首先，说明Z机制XY分离曲柄机构的基本结构。

图1表示卧式Z机制XY分离曲柄机构，图2是概略地表示Z机 制XY分离曲柄机构的立体图。

如图1及图2所示，在驱动装置中，Z机制XY分离曲柄机构10 作为移动体，例如构成为，设于沿着第一方向（X轴方向）往复移动 自如地设置的活塞12和沿着与包含该活塞12的中心轴（移动轴）的 基准平面（传递平面）C正交的方向延伸的曲轴14之间，将活塞12 的沿着第一方向的往复运动和曲轴14的旋转运动相互转换而传递。

活塞12往复移动自如地设于缸16内，曲轴14例如通过轴承18 将两端部支承为旋转自如。在驱动装置构成为例如发动机的情况下， 通过在缸16内被压缩及燃烧的燃料而向活塞12输入驱动力，从而沿 着第一方向往复移动。Z机制XY分离曲柄机构10将驱动输入即活塞 12的往复移动转换成旋转运动而向曲轴14传递，从而向曲轴14施加 旋转输出。

另外，在驱动装置构成为例如压缩机的情况下，例如通过电动机 等而向曲轴14输入旋转力，曲轴14旋转。Z机制XY分离曲柄机构 10将该曲轴14的旋转运动转换成往复运动而向活塞12传递，使活塞 12在缸16内往复移动。通过该活塞12的往复移动，对缸16内的空气 进行压缩而向外部供给。

如图1及图2所示，Z机制XY分离曲柄机构10具备：在基准平 面C上，沿着X轴方向往复移动自如地设置的支承部件20；在基准平 面C上，沿着与X轴方向正交的第二方向（Y轴方向）往复移动自如 地安装于支承部件20的曲柄连接部件22；及将活塞12与支承部件20 连结的连结部件24。支承部件20的移动中心轴（X轴方向）、曲柄连 接部件22的移动中心轴（Y轴方向）及连结部件24的中心移动轴（X 轴方向）位于基准平面C。

在Z机制XY分离曲柄机构10的构成法中，基准平面C是有效地 传递动力的平面。通过在与该基准平面C正交的X轴平面（接地平面） D、Y轴平面（正交传递平面）E上安装线性导向件36、40等的润滑 的XY直动机构，能够保持90度的传递角而构成传递机构。通过使X 轴平面D、Y轴平面E中的任一平面接地，而能够选择纵向（Y轴方 向）、横向（X轴方向）。将旋转轴方向设为Z轴方向。

支承部件20例如形成为L字形状，一体地具有沿着X轴方向延 伸的第一支承部20a和从第一支承部沿着Y轴方向延伸的第二支承部 20b。第一支承部20a由第一线性滑动件36支承及引导成沿着X轴方 向往复移动自如。在本实施方式中，第一线性滑动件36固定于底座38， 且固定地设置。在此，X轴方向为大致水平方向，XY分离曲柄机构10 构成为所谓卧式。

在支承部件20的第二支承部20b固定有沿着Y轴方向延伸的第二 线性滑动件40。曲柄连接部件22例如形成为板状，其一端部由第二线 性滑动件40支承为沿着Y轴方向往复移动自如。曲柄连接部件22设 于基准平面C内，其另一端部与曲轴14连接。即，在曲柄连接部件22 的另一端部形成有圆形的通孔41。曲轴14的曲柄销15经由未图示的 轴承而旋转自如地插通于该通孔41。由此，曲柄连接部件22与曲轴 14卡合，将曲轴14与支承部件20连接。

连结部件24例如构成为细长的连结杆，其一端经由未图示的活塞 销而与活塞12连结，另一端与支承部件20的第二支承部20b连结。 连结部件24与活塞12的中心轴（移动轴）同轴地延伸。连结部件24 沿着X轴方向而与支承部件20一体地往复移动，从而使活塞12沿着 X轴方向往复移动。

在具备如上述那样构成的Z机制XY分离曲柄机构10的驱动装置 中，例如，当向曲轴14输入旋转力而使曲轴14沿着顺时针方向旋转 时，曲柄销15绕着曲轴14偏心旋转。该偏心旋转运动通过曲柄连接 部件22及支承部件20，分离成X轴方向的移动和Y轴方向的移动， 曲柄连接部件22通过第二线性滑动件40而沿着Y轴方向往复移动， 支承部件20与曲柄连接部件22一起通过第一线性滑动件36而沿着X 轴方向往复移动。支承部件20的X轴方向的往复移动经由连结部件 24向活塞12传递，从而活塞12在缸16内沿着X轴方向往复移动。

如此，曲轴14的旋转运动由XY分离曲柄机构10转换成往复运 动并向活塞12传递。

另外，向活塞12进行驱动输入的情况也同样地，活塞12的往复 运动通过XY分离曲柄机构10中的支承部件20的X轴方向的往复运 动及曲柄连接部件22的Y轴方向的往复运动而转换成旋转运动，向曲 轴14传递。由此，向曲轴14施加旋转输出。

图3示出水平同轴的卧式Z机制XY分离曲柄机构。

如图3所示，在驱动装置中，Z机制XY分离曲柄机构10作为移 动体，构成为，设于分别沿着第一方向（X轴方向）往复移动自如地 水平相向配置的一对活塞12和沿着与包含该活塞12的中心轴（移动 轴）的基准平面（传递平面）C正交的方向延伸的曲轴14之间，将活 塞12的沿着第一方向的往复运动与曲轴14的旋转运动相互转换而传 递。

Z机制XY分离曲柄机构10的支承部件20一体地具有沿着X轴 方向延伸的第一支承部20a和从第一支承部20a的轴向两端沿着Y轴 方向延伸的第二支承部20b及第三支承部30c，并形成为大致U形状。 第一支承部20a由第一线性滑动件36支承及引导成沿着X轴方向往复 移动自如。在本实施方式中，第一线性滑动件36固定于底座38，且固 定地设置。在此，X轴方向为大致水平方向，XY分离曲柄机构10构 成为所谓卧式。

在支承部件20的第二支承部20b固定有沿着Y轴方向延伸的第二 线性滑动件40。曲柄连接部件22例如形成为板状，其一端部由第二线 性滑动件40支承为沿着Y轴方向往复移动自如。曲柄连接部件22设 于基准平面C内，其另一端部与曲轴14连接。即，曲轴14的曲柄销 15经由未图示的轴承而旋转自如地插通于曲柄连接部件22的另一端 部。由此，曲柄连接部件22与曲轴14卡合，将曲轴14与支承部件20 连接。

连结部件24例如构成为细长的连结杆，其一端经由未图示的活塞 销而与活塞12连结，另一端与支承部件20的第二支承部20b连结。 连结部件24与活塞12的中心轴（移动轴）同轴地延伸。连结部件24 沿着X轴方向而与支承部件20一体地往复移动，从而使活塞12沿着 X轴方向往复移动。

另外，另一活塞12经由连结部件24而与支承部件20的第三支承 部20c连结。连结部件24例如构成为细长的连结杆，其一端经由未图 示的活塞销而与活塞12连结，另一端与第三支承部20c连结。连结部 件24与活塞12的中心轴（移动轴）同轴地延伸。连结部件24沿着X 轴方向而与支承部件20一体地往复移动，从而使活塞12沿着X轴方 向往复移动。

在具备如上述那样构成的Z机制XY分离曲柄机构10的驱动装置 中，例如，当向曲轴14输入旋转力而使曲轴14绕着顺时针方向旋转 时，曲柄销15绕着曲轴14偏心旋转。该偏心旋转运动通过曲柄连接 部件22及支承部件20，分离成X轴方向的移动和Y轴方向的移动， 曲柄连接部件22通过第二线性滑动件40沿着Y轴方向往复移动，支 承部件20与曲柄连接部件22一起通过第一线性滑动件36沿着X轴方 向往复移动。支承部件20的X轴方向的往复运动经由连结部件24而 向活塞12传递，从而使活塞12在缸16内沿着X轴方向往复移动。

如此，曲轴14的旋转运动由XY分离曲柄机构10转换成往复运 动并向活塞12传递。

另外，向活塞12进行驱动输入的情况也同样地，活塞12的往复 运动通过XY分离曲柄机构10中的支承部件20的X轴方向的往复运 动及曲柄连接部件22的Y轴方向的往复运动而被转换成旋转运动，向 曲轴14传递。由此，向曲轴14施加旋转输出。

具备这种结构的Z机制XY分离曲柄机构10的驱动装置能够适用 于水平对置发动机、压缩机、泵等。而且，上述的同轴结构能够易于 实现双流的活塞结构。

图4示出立式Z机制XY分离曲柄机构，图5是概略地表示该Z 机制XY分离曲柄机构的立体图。

如图4及图5所示，在驱动装置中，Z机制XY分离曲柄机构10 例如构成为，设于沿着作为第一方向的Y轴方向往复移动自如地设置 的活塞12和沿着与包含该活塞12的中心轴（移动轴）的基准平面C 正交的方向延伸的曲轴14之间，将活塞12的沿着第一方向的往复运 动与曲轴14的旋转运动相互转换而传递。

Z机制XY分离曲柄机构10具备：在基准平面C上，沿着Y轴方 向往复移动自如地设置的支承部件20；在基准平面C上，沿着与Y轴 方向正交的第二方向（X轴方向）往复移动自如地安装于支承部件20 的曲柄连接部件22；及将活塞12与支承部件20连结的连结部件24。

支承部件20例如形成为L字形状，一体地具有沿着Y轴方向延 伸的第一支承部20a和从第一支承部沿着X轴方向延伸的第二支承部 20b。第一支承部20a由第一线性滑动件36支承及引导成沿着Y轴方 向往复移动自如。在本实施方式中采用第一线性滑动件36固定于底座 38并将Y轴平面E接地的结构。在此，Y轴方向为大致铅垂方向，XY 分离曲柄机构10构成为所谓立式。

在支承部件20的第二支承部20b固定有沿着X轴方向延伸的第二 线性滑动件40。曲柄连接部件22例如形成为板状，其一端部由第二线 性滑动件40支承为沿着X轴方向往复移动自如。曲柄连接部件22设 于基准平面C内，其另一端部与曲轴14连接。即，在曲柄连接部件22 的另一端部形成有圆形的通孔41。曲轴14的曲柄销15经由未图示的 轴承而旋转自如地插通于该通孔41。由此，曲柄连接部件22与曲轴 14卡合，将曲轴14与支承部件20连接。

连结部件24例如构成为细长的连结杆，其一端经由未图示的活塞 销而与活塞12连结，另一端与支承部件20的第二支承部20b连结。 连结部件24与活塞12的中心轴（移动轴）同轴地延伸。连结部件24 沿着Y轴方向而与支承部件20一体地往复移动，从而使活塞12沿着 Y轴方向往复移动。

图6表示I型双输出型的Z机制XY分离曲柄机构，图7是概略 地表示该Z机制XY分离曲柄机构的立体图。

如图6及图7所示，在驱动装置中，Z机制XY分离曲柄机构10 例如构成为，设于沿着第一方向（X轴方向）往复移动自如地设置的 活塞12和沿着与包含该活塞12的中心轴（移动轴）的基准平面C正 交的方向延伸的两根曲轴14之间，将活塞12的沿着第一方向的往复 移动与两根曲轴14的旋转运动相互转换而传递。

活塞12往复移动自如地设于缸16内，各曲轴14例如由轴承18 将两端部支承为旋转自如。在驱动装置构成为例如发动机的情况下， 通过在缸16内被压缩及燃烧的燃料而向活塞12输入驱动力，沿着第 一方向往复移动。Z机制XY分离曲柄机构10将驱动输入即活塞12的 往复运动转换成旋转运动而向两根曲轴14传递，从而向这些曲轴14 施加旋转输出。

另外，在驱动装置构成为例如压缩机的情况下，向两根曲轴14输 入旋转力，曲轴14旋转。Z机制XY分离曲柄机构10将该曲轴14的 旋转运动转换成往复运动而向活塞12传递，从而使活塞12在缸16内 往复移动。通过该活塞12的往复移动，对缸16内的空气进行压缩并 向外部供给。

如图6及图7所示，Z机制XY分离曲柄机构10具备：在基准平 面C上，沿着X轴方向往复移动自如地设置的支承部件20；在基准平 面C上，沿着与X轴方向正交的第二方向（Y轴方向）往复移动自如 地安装于支承部件20的两个曲柄连接部件22；及将活塞12与支承部 件20连结的连结部件24。

支承部件20例如形成为T字形状，并一体地具有沿着X轴方向 延伸的第一支承部20a和从第一支承部沿着Y轴方向上下延伸的两个 第二支承部20b。第一支承部20a由第一线性滑动件36支承及引导成 沿着X轴方向往复移动自如。在本实施方式中，第一线性滑动件36固 定于底座38，且固定地设置。在此，X轴方向为大致水平方向，XY分 离曲柄机构10构成为所谓卧式。

在支承部件20的各第二支承部20b固定有沿着Y轴方向延伸的第 二线性滑动件40。两个曲柄连接部件22例如形成为板状，配置于第一 支承部20a的Y轴方向两侧。各曲柄连接部件22的一端部由第二线性 滑动件40支承为沿着Y轴方向往复移动自如。各曲柄连接部件22设 于基准平面C内，其另一端部与曲轴14连接。即，在曲柄连接部件22 的另一端部形成有圆形的通孔41。曲轴14的曲柄销15经由未图示的 轴承而旋转自如地插通于该通孔41。由此，曲柄连接部件22与曲轴 14卡合，将曲轴14与支承部件20连接。

连结部件24例如构成为细长的连结杆，其一端经由未图示的活塞 销而与活塞12连结，另一端与支承部件20的第二支承部20b连结。 连结部件24与活塞12的中心轴（移动轴）同轴地延伸。在此，连结 部件24与支承部件20的第一支承部20a同轴地设置。连结部件24沿 着X轴方向而与支承部件20一体地往复移动，从而使活塞12沿着X 轴方向往复移动。

在如上述那样构成的驱动装置中，例如，向两根曲轴14输入旋转 力，一根曲轴14沿着顺时针方向旋转，另一根曲轴14沿着逆时针方 向旋转时，曲柄销15分别绕着曲轴14偏心旋转。该偏心旋转运动通 过曲柄连接部件22及支承部件20，分离成X轴方向的移动和Y轴方 向的移动，各曲柄连接部件22通过第二线性滑动件40沿着Y轴方向 往复移动，支承部件20与曲柄连接部件22一起通过第一线性滑动件 36而沿着X轴方向往复移动。支承部件20的X轴方向的往复运动经 由连结部件24而向活塞12传递，活塞12在缸16内沿着X轴方向往 复移动。

如此，两根曲轴14的旋转运动由XY分离曲柄机构10转换成往 复运动并向活塞12传递。

另外，向活塞12进行驱动输入的情况也同样地，活塞12的往复 运动通过XY分离曲柄机构10中的支承部件20的X轴方向的往复运 动及曲柄连接部件22的Y轴方向的往复运动而转换成旋转运动，向两 根曲轴14传递。由此，向两根曲轴14施加旋转输出。

具备上述的双输出型的Z机制XY分离曲柄机构的驱动装置适合 于大型船舶用的发动机、喷气式发动机等。例如，在适用于船舶用的 发动机的情况下，将两根曲轴14的旋转输出向两根螺旋桨传递，能够 实现同时反向旋转螺旋桨或同轴反向旋转螺旋桨。在这种情况下，通 过使用本XY分离曲柄机构，能得到两根螺旋桨没有偏差的同步性优异 的输出。

图8示出水平同轴双输出型Z机制XY分离曲柄机构。

如图8所示，在驱动装置中，Z机制XY分离曲柄机构10例如构 成为，设于分别沿着第一方向（X轴方向）往复移动自如地水平相向 配置的一对活塞12和沿着与包含这些活塞12的中心轴（移动轴）的 基准平面C正交的方向延伸的两根曲轴14之间，将活塞12的沿着第 一方向的往复运动与两根曲轴14的旋转运动相互转换而传递。

Z机制XY分离曲柄机构10与上述的I型双输出型Z机制XY分 离曲柄机构同样地构成，具备：在基准平面C上，沿着X轴方向往复 移动自如地设置的支承部件20；在基准平面C上，沿着与X轴方向正 交的第二方向（Y轴方向）往复移动自如地安装于支承部件20的两个 曲柄连接部件22；及将活塞12与支承部件20连结的连结部件24。而 且，本XY分离曲柄机构10具备将另一活塞与支承部件20的另一端连 结的连结部件24。连结部件24构成为细长的连结杆，其一端经由未图 示的活塞销而与活塞12连结，另一端与支承部件20的第一支承部20a 连结。连结部件24与活塞12的中心轴（移动轴）同轴地延伸。在此， 连结部件24与支承部件20的第一支承部20a同轴地设置。连结部件 24沿着X轴方向而与支承部件20一体地往复移动，从而使活塞12沿 着X轴方向往复移动。

其他的结构与上述的I型双输出型Z机制XY分离曲柄机构10相 同。

根据如上述那样构成的各种实施方式的Z机制XY分离曲柄机构 10，与使用了摆动的连杆（连结棒）的机构、滑动曲柄相比，不会产 生侧推力损失（摩擦损失），也能够减少振动的产生。而且，由于没 有侧推力损失，因此与滑动曲柄机构相比，能提高30%～40%的传递效 率。

关于上述XY分离曲柄机构10和比较例的现有曲柄机构，算出摩 擦损失并进行比较。

图9示意性地示出作用于本实施方式的XY分离曲柄机构的作用 力，图10利用两球体示意性地示出XY分离曲柄机构与活塞之间的作 用力点。

如图10所示，在两球体结构的情况下，例如，当力F从连结部件 24向活塞12施加时，该力分解成F₁、F₂这两个力，但F₁与F₂相等， 两球体如图9所示也可以作为一球体进行分析。

F=F₁+F₂，F₁=F₂

在图9中，

AB：曲柄，BC：曲柄连接部件，A点：曲轴旋转中心，

B点：曲柄销15，F_in：向B点输入的力，

θ：A点的曲柄臂所成的角度，α：B点的F_in所成的角度，在这种 情况下，

向点B输入的F_in的X方向的分力F_in·cosα通过作为刚体的曲柄 BC，以相同的方式产生于C点的一球体。B点的Y轴方向的分力F_in· sinα也同样地以相同的方式产生于C点的一球体。由此，在C点产生 的摩擦损失F_m由以下的数学式表示。

[数学式1]

F_in=μ_mF_insinα

=μ_m·F_insin(π/2-θ)…（1）

（μ_m：C点的动摩擦系数）

当θ=45°，μ_m=0.01，F_in=1[N]时，

F_m=0.01×1×sin45°

=0.0007[N]

即，向Y轴方向的输出F_out为，

F_out=F_in·sinα－μ_m·sinα

=0.9993[N]

由此，向Y轴方向以99.93%的传递效率输出。

接下来，如图11所示，将C点的沿着X轴方向产生的力设为F’_in。 CD为刚体，C点的F’_in能够原封不动地移动到D点，因此如图9那样 表示。而且，F’_in为D点的摩擦的力，因此

F’_m=μ'm×F’_in…（2）

（μ’_m：D点的动摩擦系数）

F’_in是图3所示的C点的X轴方向的力。

由此，根据F’_in=F_in·cosα，（2）式为

F’_m=μ’m×F_in·cosα…（3）

（α=π/2-θ）。

假设F_in=1[N]，μ_m=0.01，θ=45°时，

F’_m=0.01×1×cos45°

=0.01[N]…（4）。

根据该（4）式可知，X轴方向的力传递为

F’_in-F’_m=1－0.01=0.99

几乎不会产生损失，能得到99%的传递率。

相对于此，作为比较例，图12、图13、图14示意性地示出现有 使用了摆动的连杆的曲柄机构。在这些图中，

AB：曲柄，BC：连杆，A点：曲轴旋转中心，

B点：曲柄销15，C点：活塞销，12：由两球体表示的活塞，

Fin：向C点输入的力，θ：∠BAC，∠BCA，在这种情况下，

向C点施加Fin这样的力。通过该输入Fin，在连杆BC产生 这样的力。

接下来，若通过曲柄角θ来表示则在AB=r，BC=l的 情况下，

根据图13，得出

另外，根据得出

[数学式2]

${\left(\frac{l}{r}\sin \phi \right)}^2{\cos }^2\phi =1$

$\cos \phi =\sqrt{1-{\left(\frac{l}{r}\sin \theta \right)}^2}$  .....⑦

根据式（5）至（7），

[数学式3]

$F_C=F_{\mathrm{in}}·\tan \phi =F_{\mathrm{in}}·\frac{\sin \phi }{\cos \phi }$

$F_C=\frac{F_{\mathrm{in}}·\frac{l}{r}·\sin \theta }{\sqrt{1-{(\frac{l}{r}·\sin \theta )}^2}}$  .....⑧

另外，C点的侧推力F_s如图14所示，得出

根据式（8）、（9），

[数学式4]

$\left(\begin{array}{c}{F}_S=\left\{\frac{F_{\mathrm{in}}·\frac{l}{r}·\sin \theta }{\sqrt{1-{(\frac{l}{r}·\sin \theta )}^2}}\right\}·\frac{l}{r}·\sin \theta \\ =\frac{F_{\mathrm{in}}{(\frac{l}{r}·\sin \theta )}^2}{\sqrt{1-{(\frac{l}{r}·\sin \theta )}^2}}\end{array}\right)$  .....⑩

当将上述本实施方式的XY分离曲柄机构中的摩擦阻力Fm与比 较例的曲柄机构的摩擦阻力Fs重叠而图形化时，成为图15那样。由 该图可知，根据本实施方式的XY分离曲柄机构，与比较例的曲柄机构 相比，摩擦阻力即摩擦损失大幅减少。

在比较例的曲柄机构的曲柄运动中，向活塞12上部施加的力在两 球体的上、下摩擦并动作。因此，产生大的摩擦损失。在大型的活塞 中引起断油而发生烧结，因此大多强制进行80rpm左右的低速动作。 相对于此，根据本实施方式的XY分离曲柄机构10，在X轴方向及Y 轴方向的任一方向上都能得到99%的强的力传递效率，与现有滑动曲 柄运动的传递效率50%相比，能够以约两倍的效率进行力传递。这是 由于双向运动转换，因此也能够设为原动机、被动机。即，无论是在 发动机中还是在压缩机中都相同。

如上述那样，通过使用XY分离曲柄机构，不会产生摩擦损失， 不需要以往的十字头。因此，不会引起断油而能够进行大型活塞的高 速动作。因此，能够适用于以往的具有大型涡轮级容量的活塞滑动件。 与涡轮相比，效率大幅提高。

具备如上述那样构成的XY分离曲柄机构10的驱动装置若在旋转 侧配置电动机，则成为压缩机或膨胀机，若使流体或气体向活塞侧流 入、并使其燃烧，则成为发动机机构。通过相互的组合而能够使结构 变化。

根据上述Z机制XY分离曲柄机构10，与使用了摆动的连杆（连 结棒）的机构、滑动曲柄相比，不会产生侧推力损失（摩擦损失）， 能够减少振动及热量的产生。因此，能够用塑料、陶瓷等轻量的材料 形成驱动装置的活塞或缸等结构要素。由此，能够更容易地实现保温 效果和轻量化。

另外，XY分离曲柄机构10的支承部件20及曲柄连接部件22形 成为能够收容于曲轴14的转动区域与活塞12的移动区域之间的区域 内的形状及尺寸。由此，XY分离曲柄机构10能够以与现有连杆的大 径部分大致相同程度的尺寸构成，能够设为可原封不动地使用利用了 以往使用的曲柄滑动件机构的发动机、压缩机的曲柄的尺寸。因此， 能够置换成XY分离曲柄机构而无需变更现有燃烧机构、动阀机构等。

若流体使用水，则成为闭空间的动作系统，因此效率良好。例如， 若将活塞及XY分离曲柄机构10配置成三联结构，则能够自行起动， 因此能够实现高效率的发电系统。也能够进行作为水车动力的利用。 若设为被动机，则作为泵也能够构成高效率的泵。

图16、图17、图18、图19、图20表示适用于两缸水平对置发动 机装置的实施方式。该发动机装置具备曲轴14，该曲轴具有相互错开 180°相位而配置的两个曲柄销15。这些曲柄销15相对于曲轴14偏心 地设置，绕着曲轴偏心旋转。而且，发动机装置具备沿着X轴方向往 复移动自如地设于缸16内的两个活塞12，这些活塞12在曲轴14的两 侧配置成180°彼此相反的方向，并且沿着曲轴14的轴向相互错开规定 距离而配置。

在各活塞12与曲轴14之间设有Z机制XY分离曲柄机构10。Z 机制XY分离曲柄机构10具备：在包含活塞12的中心轴（移动轴）的 基准平面C上，沿着X轴方向往复移动自如地设置的支承部件20；在 基准平面C上，沿着与X轴方向正交的第二方向（Y轴方向）往复移 动自如地安装于支承部件20的曲柄连接部件22；及将活塞12与支承 部件20连结的连结部件24。

支承部件20例如形成为L字形状，一体地具有沿着X轴方向延 伸的第一支承部20a和从第一支承部沿着Y轴方向延伸的第二支承部 20b。第一支承部20a由第一线性滑动件36支承及引导成沿着X轴方 向往复移动自如。在本实施方式中，第一线性滑动件36固定于底座38， 且固定地设置。

在支承部件20的第二支承部20b固定有沿着Y轴方向延伸的第二 线性滑动件40。曲柄连接部件22例如形成为板状，其一端部由第二线 性滑动件40支承为沿着Y轴方向往复移动自如。曲柄连接部件22设 于基准平面C内，其另一端部与曲轴14连接。即，在曲柄连接部件22 的另一端部形成有圆形的通孔41。曲轴14的曲柄销15经由球轴承或 滑动轴承而旋转自如地插通于该通孔41。由此，曲柄连接部件22与曲 轴14卡合，将曲轴14与支承部件20连接。

连结部件24例如构成为细长的连结杆，其一端经由活塞销25而 与活塞12连结，另一端通过螺栓紧固等而与支承部件20的第二支承 部20b连结。连结部件24与活塞12的中心轴（移动轴）同轴地延伸。 连结部件24沿着X轴方向而与支承部件20一体地往复移动，从而使 活塞12沿着X轴方向往复移动。

另一配置于活塞12与曲轴14之间的XY分离曲柄机构10也具有 与上述同样的结构，设置成180°相反的方向。而且，两个XY分离曲 柄机构10的曲柄连接部件22相互平行地并列设置，同样地，支承部 件20也相互平行地并列设置。

在如上述那样构成的发动机装置中，当通过燃料的压缩、燃烧而 向活塞12输入驱动力时，活塞12往复运动。活塞12的往复运动通过 XY分离曲柄机构10中的支承部件20的X轴方向的往复运动及曲柄连 接部件22的Y轴方向的往复运动而转换成旋转运动，向曲轴14传递。 由此，向曲轴14施加旋转输出。

上述的水平对置发动机装置并不限于两缸，也可以设为三缸以上。 图21概略地表示例如适应于四缸水平对置发动机装置的实施方式。在 曲轴14设有与汽缸对应的四个曲柄销15，这些曲柄销例如相互错开 180度相位而设置。各活塞12通过上述的XY分离曲柄机构10而与对 应的曲柄销15连接。

在多缸发动机装置中，如图22所示的实施方式那样，可以将对置 的两缸的活塞12分别经由XY分离曲柄机构10而与一个曲柄销15连 结。在这种情况下，能够缩短沿着曲轴14的轴向的发动机装置的尺寸 L1，能够实现发动机装置的小型化。例如，能够在现有两缸量的设置 空间内设置四缸量的机构。

在多缸发动机装置中，如图23所示的实施方式那样，也可以将对 置的两个活塞12同轴地水平对置配置。例如能够通过使用图3所示的 水平同轴的卧式Z机制XY分离曲柄机构10来实现。根据该结构，能 够进一步缩短沿着曲轴14的轴向的发动机装置的尺寸L1，从而能够实 现发动机装置的小型化。

图24、图25、图26表示适用于三缸压缩机的实施方式。该压缩 机具备沿着水平方向延伸的曲轴14，该曲轴具有相互错开规定角度相 位而配置的三个曲柄销15。这些曲柄销15相对于曲轴14偏心地设置， 绕着曲轴偏心旋转。而且，压缩机在缸体17内具备沿着Y轴方向往复 移动自如地设置的三个活塞12，这些活塞12分别设于与曲轴14正交 且相互隔开间隙而平行地相向的三个基准平面内。

在各活塞12与曲轴14之间设有Z机制XY分离曲柄机构10。各 Z机制XY分离曲柄机构10具备：在包含活塞12的中心轴（移动轴） 的基准平面上，沿着Y轴方向往复移动自如地设置的支承部件20；在 基准平面上，沿着与Y轴方向正交的第二方向（X轴方向）往复移动 自如地安装于支承部件20的曲柄连接部件22；及将活塞12与支承部 件20连结的连结部件24。

支承部件20形成为L字形状，一体地具有沿着Y轴方向延伸的 第一支承部20a和从第一支承部沿着X轴方向延伸的第二支承部20b。 第一支承部20a由第一线性滑动件36支承及引导成沿着Y轴方向往复 移动自如。在本实施方式中，第一线性滑动件36固定于底座38，且固 定地设置。

在支承部件20的第二支承部20b上固定有沿着X轴方向延伸的第 二线性滑动件40。曲柄连接部件22例如形成为板状，其一端部由第二 线性滑动件40支承为沿着X轴方向往复移动自如。曲柄连接部件22 设于基准平面内，其另一端部与曲轴14连接。即，在曲柄连接部件22 的另一端部形成有圆形的通孔，曲轴14的曲柄销15经由球轴承或滑 动轴承而旋转自如地插通于该通孔41。由此，曲柄连接部件22与曲轴 14卡合，将曲轴14与支承部件20连接。

连结部件24例如构成为细长的连结杆，其一端经由活塞销25而 与活塞12连结，另一端与支承部件20的第二支承部20b连结。连结 部件24与活塞12的中心轴（移动轴）同轴地延伸。连结部件24沿着 Y轴方向而与活塞12及支承部件20一体地往复移动。

其他配置于活塞12与曲轴14之间的XY分离曲柄机构10也具有 与上述同样的结构。而且，三个XY分离曲柄机构10的曲柄连接部件 22相互平行地并列设置，同样地，支承部件20也相互平行地并列设置。 而且，三个第一线性滑动件36例如固定于共同的底座38。

在上述那样构成的压缩机中，例如，当通过电动机等向曲轴14输 入旋转力而使曲轴14旋转时，多个曲柄销15绕着曲轴14偏心旋转。 该偏心旋转运动分别通过XY分离曲柄机构10的曲柄连接部件22及支 承部件20，分离成X轴方向的移动和Y轴方向的移动，曲柄连接部件 22通过第二线性滑动件40沿着X轴方向往复移动，支承部件20与曲 柄连接部件22一起通过第一线性滑动件36而沿着Y轴方向往复移动。 支承部件20的Y轴方向的往复运动经由连结部件24而向活塞12传递， 活塞12在缸体17内沿着Y轴方向往复移动。如此，曲轴14的旋转运 动由各XY分离曲柄机构10转换成往复运动而向活塞12传递。由此， 缸体17内的气体或液体由活塞12加压，作为加压流体而向外部供给。

如上述那样，根据发动机装置或压缩机，当使XY分离曲柄机构 10的L型的支承部件20相向而进行镜像配置时，在同一曲轴上且在 180度相向的位置配置活塞，由此能够构成水平对置发动机装置或压缩 机。XY分离曲柄机构10充分小型，因此能够容易地将现有连杆部置 换成本机构。多个XY分离曲柄机构10以与曲轴14的宽度一致的宽度 进行设计，由此能够多重地重叠使用。关于该曲柄宽度，能够设为可 原封不动地使用利用了以往使用的曲柄滑动件机构的、压缩机的曲柄 的尺寸。因此，能够置换成XY分离曲柄机构10而无需变更现有燃烧 机构、动阀机构等。

XY分离曲柄机构能够相对双拐、三拐、四拐等曲轴而自由地重叠。 在同轴地配置有曲轴的情况下，曲轴可以为以往的一半，能够将以往 的两缸构成为四缸、将三缸构成为六缸、将四缸构成为八缸而使用。 并不限于将多个XY分离曲柄机构水平或垂直地相向的配置，也能够设 为星型配置。

通过将多组连接有XY分离曲柄机构10的单旋转系统设为镜像配 置，而能够构成双旋转系统。在使L型的支承部件对齐高度的位置配 置活塞而将曲轴双重配置时，能够构成双旋转系统且获得相互反转的 旋转输出。

另外，也容易制作鱼雷那样的通过双同轴旋转系统而直线前进的 移动体，因此作为船舶用发动机也有用。通过使用于飞机、直升机的 驱动装置，能够容易地进行没有振动的飞行。在将本驱动装置适用于 一般的船舶发动机的情况下，容易获得同轴的反向旋转，因此成为稳 定性良好的船舶用发动机。

根据上述结构的驱动装置，通过将一个线性导向件配置于两个轴 承列的中心，而能够防止扭转现象。而且，从强度上的必要性出发， 在使用两个线性导向件的情况下，通过将这些线性导向件配置于同一 平面上，能够不产生开伞损失（傘開きロス）而进行使用。

在上述的实施方式中，将第一线性滑动件设为接地于水平面或铅 垂面的结构，将活塞设为沿着X轴方向或Y轴方向动作的结构，但通 过将第一线性滑动件的接地角度以XYZ方向的任意的角度接地，而能 够以任意角度进行动作。

在XY分离曲柄机构中，将支承部件及曲柄连接部件支承为往复 移动自如的支承部并不限于线性滑动件，也可以设为其他的支承结构。

图27及图28示出另一实施方式的Z机制XY分离曲柄机构，图 29示出XY分离曲柄机构的支承部件，图30示出滑动导向件的截面。 根据该实施方式，取代线性滑动件而使用燕尾槽的滑动支承结构。在 将活塞12的移动方向设为X轴方向的情况下，支承部件20的第一支 承部20a沿着X轴方向延伸，并且在该第一支承部20a形成有沿着X 轴方向延伸的燕尾槽37。固定地设置的滑动导向件36具有沿着X轴 方向延伸的肋36a，该肋36a的截面形成为与燕尾槽37对应的梯形形 状。并且，第一支承部20a通过使滑动导向件36的肋36a与该燕尾槽 37卡合，而由滑动导向件36支承为沿着X轴方向滑动自如。

燕尾槽37及包含与之卡合的肋36a的滑动导向件36的中心位于 XY分离曲柄机构10的基准平面C，并且燕尾槽37及肋36a的尺寸d1 在基准平面C的两侧形成为共通的尺寸。

同样地，支承部件20的沿着Y轴方向延伸的第二支承部20b具有 沿着Y轴方向延伸的滑动导向件40，该滑动导向件40形成为与燕尾 槽对应的梯形形状。在曲柄连接部件22形成有沿着Y轴方向延伸的燕 尾槽42。并且，曲柄连接部件22通过使滑动导向件40与燕尾槽42卡 合，而由滑动导向件40支承为沿着Y轴方向滑动自如。XY分离曲柄 机构10的其他结构与上述的实施方式相同，对相同的部分标注相同的 附图标记而省略其详细的说明。

在如上述那样使用燕尾槽与滑动导向件的组合的情况下，支承部 件20及曲柄连接部件22的动摩擦系数μ例如为0.1。即使在使用这种 滑动导向件结构的情况下，也能够获得与上述的实施方式同样的作用 效果。

图31、图32、图33示出适用于具备水平同轴线性XY分离曲柄 机构的驱动装置例如两缸同轴水平对置发动机装置的实施方式。

该发动机装置具备由未图示的轴承等支承为旋转自如的曲轴14， 该曲轴具有一个曲柄销15。曲柄销15相对于曲轴14偏心地设置，绕 着曲轴偏心旋转。而且，发动机装置具备分别在缸16内沿着第一方向 （X轴方向）往复移动自如地设置的两个活塞12a、12b。这些活塞12 在曲轴14的两侧配置成180°彼此相反的方向，并且相互同轴地配置。 在本实施方式中，活塞12a、12b例如形成为几乎不具有裙的短活塞。

在发动机装置中，水平同轴线性XY分离曲柄机构10作为移动体， 构成为，设于沿着第一方向（X轴方向）往复移动自如地水平相向配 置的一对活塞12a、12b和沿着与包含这些活塞12的中心轴（移动轴） 的基准平面（传递平面）C正交的方向延伸的曲轴14之间，将各活塞 12a、12b的沿着第一方向的往复运动与曲轴14的旋转运动相互转换而 传递。

在本实施方式中，水平同轴线性XY分离曲柄机构10具备：在包 含活塞12a、12b的中心轴（移动轴）的基准平面C上，沿着X轴方向 独立地往复移动自如设置的两个支承部件20A、20B；在基准平面C上， 沿着与X轴方向正交的第二方向（Y轴方向）往复移动自如地安装于 支承部件20A、20B的共通的两曲柄连接部件22；及将活塞与支承部 件连结的连结部件24。

支承部件20A例如形成为L字形状，一体地具有沿着X轴方向延 伸的第一支承部20a和从第一支承部沿着Y轴方向延伸的第二支承部 20b。第一支承部20a由滑动导向件36支承及引导成沿着X轴方向往 复移动自如。在本实施方式中，在第一支承部20a形成有沿着X轴方 向延伸的燕尾槽37。固定地设于底座38上的滑动导向件36具有沿着 X轴方向延伸的肋36a，该肋36a的截面形成为与燕尾槽37对应的梯 形形状。并且，第一支承部20a通过使滑动导向件36的肋36a与该燕 尾槽37卡合，而由滑动导向件36支承为沿着X轴方向滑动自如。

支承部件20A的沿着Y轴方向延伸的第二支承部20b具有沿着Y 轴方向延伸的滑动导向件40，该滑动导向件40形成为与燕尾槽对应的 梯形形状。两曲柄连接部件22形成为大致矩形块状，在其一侧面上形 成有沿着Y轴方向延伸的燕尾槽42a。并且，两曲柄连接部件22通过 使滑动导向件40与燕尾槽42卡合，而由滑动导向件40支承为沿着Y 轴方向滑动自如。

连结部件24例如构成为细长的连结杆，其一端与活塞12a的底壁 直接连结，另一端通过螺栓紧固等而与支承部件20A的第二支承部20b 连结。连结部件24与活塞12的中心轴（移动轴）同轴地延伸。连结 部件24沿着X轴方向而与支承部件20A一体地往复移动，从而使活塞 12a沿着X轴方向往复移动。

另一支承部件20B与支承部件20A同样地构成，并与支承部件20A 对称地配置。即，支承部件20B形成为例如L字形状，一体地具有沿 着X轴方向延伸的第一支承部20a和从第一支承部沿着Y轴方向延伸 的第二支承部20b。第一支承部20a由共通的滑动导向件36支承及引 导成沿着X轴方向往复移动自如。在第一支承部20a形成有沿着X轴 方向延伸的燕尾槽37，通过使滑动导向件36的肋36a与该燕尾槽37 卡合，而第一支承部20a由滑动导向件36支承为沿着X轴方向滑动自 如。而且，第一支承部20a的一端与支承部件20A的第一支承部20a 的一体隔开微小的间隙G而相向。

另外，为了抑制两个支承部件20A、20B的相互干扰及振动，可 以在支承部件20A与20B之间的间隙G内夹入弹性体等缓冲材料。

支承部件20B的沿着Y轴方向延伸的第二支承部20b与支承部件 20A的第二支承部20b隔开间隙而平行地相向。第二支承部20b具有 沿着Y轴方向延伸的滑动导向件40，该滑动导向件40形成为与燕尾 槽对应的梯形形状。

两曲柄连接部件22在另一侧面上形成有沿着Y轴方向延伸的燕尾 槽42b。并且，两曲柄连接部件22通过使支承部件20B的滑动导向件 40与燕尾槽42b卡合，而由滑动导向件40支承为沿着Y轴方向滑动 自如。由此，两曲柄连接部件22位于基准面C内，并与两个支承部件 20A、20B的第二支承部20b连结成沿着Y轴方向移动自如。

连结部件24例如构成为细长的连结杆，其一端与活塞12b的底壁 直接连结，另一端通过螺栓紧固等而与支承部件20B的第二支承部20b 连结。连结部件24与活塞12b的中心轴（移动轴）同轴地延伸。连结 部件24沿着X轴方向而与支承部件20B一体地往复移动，从而使活塞 12a沿着X轴方向往复移动。

两曲柄连接部件22设于基准平面C内，其中央部与曲轴14连接。 即，在两曲柄连接部件22的中央部形成有圆形的通孔41。曲轴14的 曲柄销15经由球轴承或滑动轴承而旋转自如地插通于该通孔41。由此， 两曲柄连接部件22与曲轴14卡合，将曲轴14与支承部件20连接。 另外，为了在组装时能够容易地与曲柄销15卡合，两曲柄连接部件22 构成为，由通过通孔41的分割面例如沿着Y轴方向延伸的分割面43 而能够以通孔41为边界分割成两部分，即能够纵向分割。

在具备上述那样构成的水平同轴线性XY分离曲柄机构10的发动 机装置中，当通过燃料的压缩、燃烧而向活塞12a、12b输入驱动力时， 活塞12a、12b沿着第一方向往复移动。活塞12a、12b的往复运动通过 XY分离曲柄机构10中的支承部件20A、20B的X轴方向的往复运动 及两曲柄连接部件22的Y轴方向的往复运动而转换成旋转运动，经由 曲柄销15而向曲轴14传递。由此，向曲轴14施加旋转输出。

通过将两个支承部件20A、20B的第一支承部20a沿着第一方向 （X轴方向）接地，活塞12a、12b沿着第一方向往复移动。此时，两 曲柄连接部件22沿着Y轴方向边进行平行运动边进行圆运动。或者通 过将两个支承部件20A、20B的第一支承部20a沿着第二方向（Y轴方 向）接地，活塞12a、12b沿着第二方向往复移动。此时，两曲柄连接 部件22沿着X轴方向边进行平行运动边进行圆运动。

另外，将两个支承部件20A、20B设置成单独地沿着第一方向移 动自如，且隔开间隙G配置，而且，经由单一的两曲柄连接部件22而 将两个支承部件20A、20B与曲轴连接，由此能够将力的传递路径从两 曲柄连接部件22仅通过Y轴线性滑动件向活塞12a、12b传递。其结 果是，能够减少力的传递损失。而且，通过设置间隙G，左右的支承 部件20A、20B彼此不发生干扰，虽然外观看起来相同，但独立地进行 动作。通过在间隙G内夹入缓冲材料，有时也能够期待减振作用。

如图34所示的实施方式那样，支承部件20A、20B并不限于L字 形状，也可以分别形成为大致T字形状。即，支承部件20A、20B的 第一支承部20a相对于第二支承部20b向左右两侧延伸，第二支承部 20b从第一支承部的长度方向中央部沿着Y轴方向延伸。如此，通过 延长第一支承部20a，能够更稳定地对支承部件20A、20B进行支承。

如图35所示的实施方式那样，可以将两个支承部件20A、20B相 互连结。在此，通过连结板23将支承部件20A的第一支承部与支承部 件20B的第一支承部20a连结。连结板23形成为稍长的带状，沿着X 轴方向延伸，并螺栓紧固于两个第一支承部20a。

在图34、图35所示的实施方式中，其他的结构与图31至图33 所示的实施方式相同，对相同的部分标注相同的附图标记而省略其详 细的说明。

图36、图37、图38示出适用于具备水平同轴线性XY分离曲柄 机构的驱动装置例如两缸同轴水平对置驱动装置的另一实施方式。在 本实施方式中采用以下结构：在滑动导向件与支承部件之间并列设置 永磁铁或电磁铁，利用这些磁铁的排斥力而对支承部件进行线性浮起 支承。其他的结构与图31至图33所示的实施方式相同，对相同的部 分标注相同的附图标记而省略其详细说明。

如图36、图37、图38所示，多个电磁铁70及多个传感器72沿 着X轴方向交替地排列而埋入于对X轴方向的移动进行引导的滑动导 向件36内。这些电磁铁70及传感器72经由线缆73而与X轴方向驱 动电路74连接，该X轴方向驱动电路与控制电路75连接。而且，多 个永磁铁76及传感器77沿着X轴方向交替地排列而埋入于两个支承 部件20A、20B的第一支承部20a内，向燕尾槽37露出且与滑动导向 件36侧的电磁铁70及传感器72相向。

同样地，多个电磁铁80及多个传感器82沿着Y轴方向交替地排 列而埋入于设于支承部件20A、20B的第二支承部20b且对Y轴方向 的移动进行引导的滑动导向件40内。这些电磁铁80及传感器82经由 线缆83而与Y轴方向驱动电路84连接，该Y轴方向驱动电路与控制 电路75连接。而且，多个永磁铁86及传感器87沿着Y轴方向交替地 排列而埋入于两曲柄连接部件22的两侧面部，向燕尾槽露出且与滑动 导向件40侧的电磁铁80及传感器82相向。

如图39所示，同轴水平对置驱动装置具备检测曲轴14的旋转角 度的角度检测电路88、根据传感器82、87的检测信号而检测Y轴方 向载荷的Y轴方向载荷检测电路89及根据传感器72、77的检测信号 而检测X轴方向载荷的X轴方向载荷检测电路90，这些电路与控制电 路75连接，并向控制电路75输出检测信号。

在具备如上述那样构成的水平同轴线性XY分离曲柄机构10的发 动机装置中，当通过燃料的压缩、燃烧而向活塞12a、12b输入驱动力 时，活塞12a、12b沿着第一方向往复运动。活塞12a、12b的往复运动 通过XY分离曲柄机构10中的支承部件20A、20B的X轴方向的往复 运动及两曲柄连接部件22的Y轴方向的往复运动而转换成旋转运动， 经由曲柄销15而向曲轴14传递。由此，向曲轴14施加旋转输出。

在上述结构的发动机装置中，可认为是作用于X轴方向滑动导向 件36或Y轴方向滑动导向件40的负载根据曲轴14的旋转角度位置而 增大的情况。因此，根据传感器82、87的检测信号，通过Y轴方向载 荷检测电路89来检测Y轴方向载荷，并通过角度检测电路88来检测 载荷增大的曲轴14的旋转角度。同样地，根据传感器72、77的检测 信号，通过X轴方向载荷检测电路90来检测X轴方向载荷，并通过角 度检测电路88来检测载荷增大的曲轴14的旋转角度。并且，在控制 电路75的控制下，在载荷增大的旋转角度位置处，从X轴方向驱动电 路74及Y轴方向驱动电路84向电磁铁70、80通电而产生磁力。该磁 力与来自设于支承部件20A、20B侧的永磁铁的磁力的排斥，由此使支 承部件20A、20B浮起。由此，减少支承部件20A、20B与滑动导向件 36、40之间的摩擦损失。

图40示出与曲轴14的旋转角度对应的支承部件20A、20B的负 载变动。可知通过进行上述那样的由电磁铁引起的浮起控制（动作制 定），与不进行浮起控制的情况（无制定）相比，能够抑制以某特定 角度产生的负载的增大。

在压缩机、励振机构等被动机动作的情况下，当往复移动的方向 根据电动机的旋转角而改变时，加速度由于自重而改变，产生切换时 振动。在这种情况下，预先根据旋转角对加速度进行控制，并施加制 动动作伺服而其后进行加速等的模式控制有效。在压缩机等中，通过 电动机自身的伺服作用而加减速有效。然而，在发动机等原动机的情 况下，当向磁气浮起时的制动动作施加最佳的电流值时，存在减振作 用。

通过使用两曲柄连接部件22，而向X轴方向的正负双向传递力。 若Y轴方向存在活塞系统的自重和X轴方向的力偏差，则通过传感器 检测并进行电磁铁的控制，由此能够减小摩擦损失。

尤其是在使用自重增大的1000mm直径活塞等的情况下有效。而 且，即使在大口径的情况下，线缆只要使用具有挠性的即可。连接线 缆73、83在XY分离曲柄机构10的水平同轴机构的情况下由于为单纯 的往复运动，因此不会对活塞部的动作造成影响而能够进行所有感测。 能够直接感测缸内压力变动、偏差载荷而设为控制数据。

这在大型活塞机构的情况下也非常方便。

另外，在上述的实施方式中采用了在滑动导向件侧设置电磁铁而 在支承部件侧设置永磁铁的结构，但反过来也可以采用在滑动导向件 侧设置永磁铁而在支承部件侧设置电磁铁的结构。

在使用小口径的活塞等的情况下，可以取代电磁铁而设置永磁铁， 利用支承部件侧的永磁铁与滑动导向件侧的永磁铁的相互排斥作用而 实现摩擦减少。

图41示出适用于具备水平同轴线性XY分离曲柄机构的驱动装置 例如两缸同轴水平对置发动机装置的另一实施方式。在本实施方式中， 作为活塞12a、12b，可以取代短活塞而使用通常形状的活塞。而且， 活塞12a、12b由陶瓷形成。连结部件24经由活塞销25而与活塞12a、 12b连结。

另外，支承部件20A、20B中的第二支承部20b的上端部92被倾 斜地切缺。通过将上端部92切缺，而使支承部件20A、20B不具有额 外的力以上的耐久性，能够实现材料的轻量化。

在本实施方式中，其他的结构与图36至图38所示的实施方式相 同，对相同的部分标注相同的附图标记，而省略其详细说明。

上述的同轴水平对置发动机装置并不限于两缸，也可以为四缸、 六缸以上。图42至图45示出例如适用于四缸同轴水平对置发动机装 置的实施方式。该发动机装置具备由未图示的轴承等支承为旋转自如 的曲轴14，该曲轴具有相互错开180°相位而配置的两个曲柄销15。这 些曲柄销15相对于曲轴14偏心地设置，绕着曲轴偏心旋转。而且， 发动机装置具备在缸16内沿着X轴方向往复移动自如地设置的两组活 塞12a、12b。各组活塞12a、12b在曲轴14的两侧配置成180°彼此相 反的方向，并且与X轴方向同轴地配置。

在各组活塞12a、12b与曲轴14之间设有水平同轴线性XY分离 曲柄机构10，活塞12a、12b通过该XY分离曲柄机构10而与对应的 曲柄销15连接。水平同轴线性XY分离曲柄机构10的结构与上述的实 施方式中的水平同轴线性XY分离曲柄机构10相同，对相同的部分标 注相同的附图标记，而省略其详细说明。两个XY分离曲柄机构10的 曲柄连接部件22相互平行地排列设置，同样地，支承部件20a、20b 也相互平行地排列设置。在各XY分离曲柄机构10中，两曲柄连接部 件22形成为能够由通过通孔41的水平的分割面43以横向分割的方式 分离。

在上述那样构成的发动机装置中，当通过燃料的压缩、燃烧而向 活塞12输入驱动力时，活塞12往复运动。活塞12的往复运动通过 XY分离曲柄机构10中的支承部件20a、20b的X轴方向的往复运动及 曲柄连接部件22的Y轴方向的往复运动而转换成旋转运动，向曲轴 14传递。由此，向曲轴14施加旋转输出。

在多缸发动机装置中，通过将两组同轴的活塞12a、12b及两组水 平同轴线性XY分离曲柄机构10平行地排列配置，能够缩短沿着曲轴 14的轴向的发动机装置的尺寸，实现发动机装置的小型化。具备这种 结构的水平同轴线性XY分离曲柄机构10的多缸发动机装置也能够适 用于压缩机、泵等。而且，上述的同轴结构也能够容易地实现双流的 活塞结构。

如图46所示的实施方式那样，对XY分离曲柄机构10的支承部 件20进行支承的滑动导向件36可以在与基准平面C正交的同一平面 例如X轴平面上设置多个例如设置成两列。这些滑动导向件36分别沿 着X轴方向延伸，并相对于基准平面C配置于对称的位置。

同样地，将曲柄连接部件22往复移动自如支承于支承部件20上 的滑动导向件40可以在与基准平面C正交的同一平面例如Y轴平面上 设置多个例如设置成两列。这些滑动导向件36分别沿着Y轴方向延伸， 并相对于基准平面C配置于对称的位置。

如此，从强度上的必要性出发，在使用两个滑动导向件的情况下， 通过将这些滑动导向件配置于同一平面，能够不产生开伞损失而进行 使用。

具有上述的XY分离曲柄机构10的驱动装置也能够适用于例如向 与X轴方向平行的方向输出的冲压装置。而且，也能够适用于高速的 超大型等机构。在这种情况下，通过对XY分离曲柄机构进行双重化， 而能够有效地消除振动。

图47及图48示出适用于冲压装置的实施方式。

如图48所示，冲压装置具备大致U字形状的主体框架50。该主 体框架50由水平延伸的底座部52、从底座部向垂直上方延伸的延伸部 54及从延伸部的上端与底座部52平行地延伸的支承部56构成。并且， 在底座部52与支承部56之间形成有加工空间。在底座部52上设有能 够沿着Z方向移动的下模58，且下模58位于加工空间内。

在支承部56支承有例如沿着铅垂方向在此为Y轴方向能够升降的 升降轴60，在该升降轴60的下端安装有冲压头62。并且，通过在冲 压头62与下模58之间对被加工物进行冲压，而对被加工物进行冲压 加工。

如图47及图48所示，在支承部56设有驱动机构63及将驱动机 构的驱动力向升降轴21传递的Z机制XY分离曲柄机构10。驱动机构 63具备由支承部56支承的脉冲伺服电动机64。脉冲伺服电动机64的 驱动轴水平延伸，在其前端安装有驱动链轮65。

另外，曲轴14经由多个轴承18旋转自如地安装于支承部56。曲 轴14大致水平且与脉冲伺服电动机64的驱动轴平行地延伸。曲轴14 的一端从轴承18向外方突出，在其一端安装有从动链轮66。并且，在 从动链轮66与驱动链轮65之间架设有带齿的驱动带68。从动链轮66 具有比驱动链轮65多的齿数。因此，通过对脉冲伺服电动机64进行 驱动，而以规定的减速比来驱动曲轴14旋转。

在支承部56设有XY分离曲柄机构10，该XY分离曲柄机构10 将驱动机构的驱动力向升降轴60传递并对升降轴60进行升降驱动。 XY分离曲柄机构10具备：在包含作为移动体的升降轴60的中心轴（移 动轴）的基准平面C上，沿着Y轴方向往复移动自如地设置的L字型 的支承部件20；在基准平面C上，沿着与Y轴方向正交的X轴方向往 复移动自如地安装于支承部件20上的曲柄连接部件22；及将冲压头 62与支承部件20连结的连结部件，在此为升降轴60。即，升降轴60 与支承部件30连结。

支承部件20形成为L字形状，一体地具有沿着Y轴方向延伸的 第一支承部20a和从第一支承部沿着X轴方向延伸的第二支承部20b。 第一支承部20a由第一滑动导向件36支承及引导成沿着Y轴方向往复 移动自如。第一滑动导向件36固定于支承部56，且固定地设置。第一 滑动导向件36具有：沿着Y轴方向延伸且截面形成为梯形形状的导向 肋36a；及固定于第一支承部20a的滑动件36b。在滑动件36b设有燕 尾槽37，导向肋36a滑动自如地与该燕尾槽37卡合。

在支承部件20的第二支承部20b设有沿着X轴方向延伸的第二滑 动导向件40。曲柄连接部件22与第二滑动导向件40连结，由该第二 滑动导向件40支承为沿着X轴方向往复移动自如。曲柄连接部件22 设于基准平面C内，并与曲轴14连接。即，在曲柄连接部件22形成 有圆形的通孔41，曲轴14的曲柄销15经由滑动轴承而旋转自如地插 通于该通孔41。由此，曲柄连接部件22与曲轴14卡合，并将曲轴14 与支承部件20连接。

作为连结部件的升降轴60的上端固定于支承部件20的第二支承 部20b。由此，升降轴60在基准平面C内沿着Y轴方向延伸。升降轴 60沿着Y轴方向而与支承部件20一体地往复移动。

在如上述那样构成的冲压装置中，当通过脉冲伺服电动机64向曲 轴14输入旋转力而使曲轴14旋转时，曲柄销15绕着曲轴14偏心旋 转。该偏心旋转运动通过XY分离曲柄机构10的曲柄连接部件22及支 承部件20而分离成X轴方向的移动和Y轴方向的移动，曲柄连接部件 22通过第二滑动导向件40而沿着X轴方向往复移动，支承部件20与 曲柄连接部件22一起通过第一滑动导向件36而沿着Y轴方向往复移 动。支承部件20的Y轴方向的往复运动向升降轴60及冲压头62传递， 升降轴60及冲压头62沿着Y轴方向往复移动。如此，曲轴14的旋转 运动由各XY分离曲柄机构10转换成往复运动并向冲压头62传递。由 此，冲压头62朝着下模58压下，从而对安装于该冲压头与下模58之 间的被加工物进行冲压加工。

根据如此构成的冲压装置，冲压反力未作为应力向XY分离曲柄 机构10施加，而向底座部52传递反力。因此，XY分离曲柄机构10 在结构上具有充分的耐久性。与上述的实施方式同样地，XY分离曲柄 机构10能够大幅减少摩擦损失，由此，能够使电动机等驱动机构小型 化，并且也能够实现包含XY分离曲柄机构的装置整体的小型化。而且， 由于没有摩擦损失，因此形成低振动，能够进行高速动作。

图47及图48示出将驱动装置适用于双动活塞型的泵的实施方式。

如图49及图50所示，泵例如具备沿着水平方向延伸的曲轴14。 曲轴14由一对轴承18支承为旋转自如，一端与作为驱动源的电动机 70连结。该曲轴14具有相位相互错开规定角度例如90度而配置的两 个曲柄销15。这些曲柄销15相对于曲轴14偏心地设置，绕着曲轴偏 心旋转。

另外，泵具备封闭的两个平行的缸16和在这些缸16内沿着X轴 方向往复移动自如地设置的两个活塞12，这些活塞12的移动方向（X 轴方向）设于分别与曲轴14正交且相互隔开间隙而平行地相向的两个 基准平面内。

在各缸16的两端上部分别形成有水流入口72a、72b，而且，在缸 16的两端下部分别形成有水流出口74a、74b。活塞12在两个水流入 口72a、72b之间及两个水流出口74a、74b之间往复移动。

在各活塞12与曲轴14之间设有Z机制XY分离曲柄机构10。各 Z机制XY分离曲柄机构10具备：在包含活塞12的中心轴（移动轴） 的基准平面上，沿着X轴方向往复移动自如地设置的支承部件20；在 基准平面上，沿着与X轴方向正交的Y轴方向往复移动自如地安装于 支承部件20的曲柄连接部件22；及将活塞12与支承部件20连结的连 结部件24。

支承部件20形成为L字形状，一体地具有沿着X轴方向延伸的 第一支承部20a和从第一支承部沿着Y轴方向延伸的第二支承部20b。 第一支承部20a由第一线性滑动件36支承及引导成沿着X轴方向往复 移动自如。第一线性滑动件36固定于底座38，且固定地设置。

在支承部件20的第二支承部20b安装有沿着Y轴方向延伸的第二 线性滑动件40。曲柄连接部件22例如形成为板状，其一端部由第二线 性滑动件40支承为沿着Y轴方向往复移动自如。曲柄连接部件22设 于基准平面内，其另一端部与曲轴14连接。在曲柄连接部件22的另 一端部形成有圆形的通孔41，曲轴14的曲柄销15经由滑动轴承而旋 转自如地插通于该通孔41。由此，曲柄连接部件22与曲轴14卡合， 并将曲轴14与支承部件20连接。

连结部件24例如构成为细长的连结杆，其一端与活塞12连结， 另一端与支承部件20的第二支承部20b连结。连结部件24与活塞12 的中心轴（移动轴）同轴地延伸。连结部件24沿着X轴方向而与活塞 12及支承部件20一体地往复移动。

另一配置于活塞12与曲轴14之间的XY分离曲柄机构10也具有 与上述同样的结构。

在如上述那样构成的泵中，例如，当通过电动机70向曲轴14输 入旋转力而使曲轴14旋转时，多个曲柄销15绕着曲轴14偏心旋转。 该偏心旋转运动分别通过XY分离曲柄机构10的曲柄连接部件22及支 承部件20，分离成X轴方向的移动和Y轴方向的移动，曲柄连接部件 22通过第二线性滑动件40而沿着Y轴方向往复移动，支承部件20与 曲柄连接部件22一起通过第一线性滑动件36沿着X轴方向往复移动。 支承部件20的X轴方向的往复运动经由连结部件24而向活塞12传递， 活塞12在缸16内沿着X轴方向往复移动。如此，曲轴14的旋转运动 由各XY分离曲柄机构10转换成往复运动而向活塞12传递。

通过活塞12在缸16内往复移动，例如，通过活塞12往复移动， 水从水流入口72b被吸入缸16内，同时，缸内的水从水流出口74a作 为加压流体向外部供给。而且，通过活塞12往复移动，水从水流入口 72a被吸入缸16内，同时，缸内的水从水流出口74b作为加压流体向 外部供给。

根据如上述那样构成的泵，通过错开90度的曲轴进行低振动动 作，能够以每90度的动作来消除上下死点的影响。与上述的实施方式 同样地，XY分离曲柄机构10能够大幅减少摩擦损失，由此，能够使 电动机等驱动源小型化，并且能够实现包含XY分离曲柄机构的装置整 体的小型化。而且，由于没有摩擦损失，因此形成低振动，能够进行 高速动作。

如以上那样，根据上述的各种实施方式，能够提供一种降低摩擦 损失及振动而高效地对运动进行转换传递的XY分离曲柄及具备该XY 分离曲柄的驱动装置。

本发明并不是原封不动地限定为上述实施方式，在实施阶段在不 脱离其主旨的范围内能够对结构要素进行变形并具体化。而且，通过 上述实施方式所公开的多个结构要素的适当的组合，能够形成各种发 明。例如，可以从实施方式所公开的全部结构要素删除几个结构要素。 而且，可以将不同的实施方式的结构要素适当组合。

附图标记说明

10…Z机制XY分离曲柄机构，12、12a、12b…活塞，

14…曲轴，15…曲柄销，16…缸，

20、20A、20B…支承部件，20a…第一支承部，20b…第二支承部，

22…曲柄连接部件，24…连结部件，36…第一线性滑动件，

38…底座，40…第二线性滑动件，70、80…电磁铁，

72、77、82、87…传感器，75…控制电路，76…永磁铁。