
スコッチヨーク(スロット付きリンク機構[ 1 ]とも呼ばれる)は、スライダーの直線運動を回転運動に変換する、またはその逆の往復運動機構である。ピストンまたはその他の往復運動部品は、回転部品のピンに係合するスロットを備えたスライドヨークに直接連結されている。一定の回転速度が与えられた場合、ピストンの位置の時間変化は単振動、すなわち一定の振幅と一定の周波数を持つ正弦波となる。



この構成は、高圧石油・ガスパイプラインの制御弁アクチュエータで最も一般的に使用されています。
現在では一般的な金属加工機械ではないものの、原始的なシェーパーにはスコッチヨークが使用されている。それらのほとんどすべてはウィットワースリンク機構を採用しており、これにより低速の前進切削ストロークと高速の戻り動作が可能となる。
これは、バークエンジン、サイテックエンジン、多くの熱気エンジンや蒸気エンジンなど、さまざまな内燃機関で使用されてきました。
ヨークのスロットがクランクピンによって作られる円の直径よりも短い場合、スコッチヨークという用語が引き続き使用されます。たとえば、機関車のサイドロッドには、中間駆動軸の垂直方向の動きを可能にするスコッチヨークが使用されている場合があります。[ 2 ] [ 3 ]
潮汐予測機2号では、基本的にスコッチヨークと呼ばれるものが使用され、正弦波運動(正弦関数)を生成する。
理想的な工学的条件下では、力はアセンブリの移動線に直接加えられます。正弦波運動、余弦波速度、および正弦波加速度(一定の角速度を仮定)により、よりスムーズな動作が実現します。上死点(ドウェル)で過ごす時間の割合が高いほど、定容燃焼サイクルの理論的なエンジン効率が向上します。[ 4 ]これにより、通常はリストピンによって提供されるジョイントが不要になり、コネクティングロッド角度の正弦によるピストンの横方向の負荷が軽減されるため、ピストンスカートとシリンダーのスカッフィングがほぼなくなります。ピストンとヨーク間の距離が長くなるほど、摩耗は少なくなりますが、慣性が大きくなるため、ピストンロッドの長さをこのように長くすることは、実際には低回転数(ただし高トルク)の用途にのみ適しています。[ 5 ] [ 6 ]
スコッチヨークは、滑り摩擦と高い接触圧力によってヨークのスロットが急速に摩耗するため、ほとんどの内燃機関では使用されていません。これは、クランクとピストンロッドのスロットの間にスライドブロックを設けることで緩和されます。また、上死点での滞留時間が長くなるため、燃焼中の熱損失が増加し、実際のエンジンでは定容燃焼の改善が相殺されます。[ 4 ]エンジンの用途では、従来のピストンとクランクシャフト機構と比較して、下死点で過ごす時間の割合が少なくなり、2ストロークエンジンのブローダウン時間が短縮されます。実験では、滞留時間の延長は定容燃焼オットーサイクルエンジンではうまく機能しないことが示されています。[ 4 ]熱損失を低減するために成層直接噴射(ディーゼルまたは類似)サイクルを使用する内燃機関では、利益がより顕著になる可能性があります。[ 7 ]
横方向の推力を吸収する手段を備えた改良型スコッチヨークは、1978年にウィリアム・L・カールソン・ジュニアによって米国特許4,075,898で特許取得された。[ 8 ]