JP2000097038A - 内燃ロ―タリ・エンジン - Google Patents

内燃ロ―タリ・エンジン

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JP2000097038A
JP2000097038A JP11264165A JP26416599A JP2000097038A JP 2000097038 A JP2000097038 A JP 2000097038A JP 11264165 A JP11264165 A JP 11264165A JP 26416599 A JP26416599 A JP 26416599A JP 2000097038 A JP2000097038 A JP 2000097038A
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    • F02B57/00—Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 爆発力の損失を回復し、エンジンの効率を向
上させること。 【解決手段】 ロータ、ロータ軸としての出力軸、出力
軸上に取り付けられたクランクシャフト、ロータ内のピ
ストン・チャンバ中で往復運動するピストン、およびピ
ストンとクランクシャフトのクランクとを接続するピス
トン・ロッドを含むタイプの内燃ロータリ・エンジンで
ある。このロータリ・エンジンは、点火力が出力軸の半
径に対して垂直であること、クランクシャフトの軸が出
力軸の軸から径方向に離間していること、および出力軸
とクランクシャフトの間の接続がそれらを同時に同期さ
せることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に自動車工学に
関し、さらに詳細には、その回転軸の周りで回転する往
復ピストンを含むタイプの内燃ロータリ・エンジンに関
する。
【０００２】
【従来の技術】１９６４年〜１９６５年の間に、各ピス
トン・チャンバが出力軸の半径に対して垂直となる、こ
の新しい４行程内燃機関が発明された。ピストンはその
クランクシャフトの回転によって往復運動する。ピスト
ン・チャンバは、ケーシングの内側円筒表面と一致する
ように曲面の端部を有する円筒形バルブで覆われ、ガス
入口ポートおよび排気出口ポートを開閉する。ガス入口
ポート、排気出口ポート、およびスパーク・プラグ保持
ポートは、外側シリンダ上に形成される。
【０００３】従来技術に関して、関連特許は、米国特許
第４４２１０７３号、第４１０６４４３号、４３７０１
０９号である。これらの中の記述は、提案のエンジンと
いくらか類似した形状を有するが、全体的には原理およ
び細部が下記のように異なる内燃ロータリ・エンジンを
例示するものである。
【０００４】米国特許第４４２１０７３号では、クラン
クシャフトがない、または駆動シャフトから分離されて
いる。ロータ軸は駆動シャフトから偏心している。
【０００５】米国特許第４１０６４４３号では、２つの
ピストンが共通ロッドで接続され、クランクシャフトの
回転ではなく共通ロッドの滑動によって作動する。
【０００６】米国特許４３７０１０９号では、エンジン
は往復ピストンではなくロータリ・ピストンであり、ピ
ストン・ロッド、クランクシャフト、および駆動列（ｄ
ｒｉｖｅ ｔｒａｉｎ）によって作動し、２組の同期ピ
ストンを回転させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の４行程内燃機関
では、ピストンが最上位置（上死点）にあるときに点火
が起こるので、爆発力がクランクシャフト（出力軸）の
中心を通過し、それにより力の一部が出力駆動力になら
ずに熱エネルギーとなって失われる。本発明の主な目的
は、この力の損失を回復し、エンジンの効率を向上させ
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】内燃ロータリ・エンジン
は、円筒チャンバを画定するケーシングと、前記円筒チ
ャンバ中の軸として出力軸を備えたロータと、ロータの
後端部にピニオン・ギヤを備えたクランクシャフトと、
ロータ中のピストン・チャンバおよびピストンと、出力
軸とクランクシャフトの回転を同期させるために設けら
れた駆動列とを備えている。
【０００９】本発明の上記その他の目的および利点は、
例示を目的として添付の図面に図示した、以下の本発明
の実施形態の詳細な説明を参照すれば理解されるであろ
う。
【００１０】
【発明の実施の形態】図示の内燃ロータリ・エンジン
は、円筒ロータを封入するように図示のようにしっかり
と組み立てられた一対の端部プレート２２、２４および
外側シリンダ２６で形成されたケーシングを含む。円筒
ロータは、軸として出力軸１３を有する。排気ポート７
および吸気ポート８は、外側シリンダ２６を通って延
び、円筒ロータ・チャンバとの連絡をもたらす。スパー
ク・プラグ９は外側シリンダ２６を通って延びる。
【００１１】ロータは、外側シリンダ２６が形成する円
筒形の内側表面と一致する円筒形の外側表面を有する２
つの環状ボディ１９を含む。ロータは、環状ボディ１９
に固定された、クランクシャフトの前部取付け板２０お
よびクランクシャフトの後部取付け板２１を含む。出力
軸１３は回転可能に取り付けられ、ケーシングを通って
延び、これによりケーシングの端部プレート２２、２４
におけるスリーブ軸受が支持される。
【００１２】出力軸の軸およびロータの軸は同じ（同
軸）であり、共に回転する。
【００１３】ロータの２つの環状ボディ１９の間には、
出力軸アームの取付け板５３およびそのカバー５４を含
む、クランクシャフトの中央取付け板がある。クランク
シャフト取付けアーム６６は、出力軸１３上に固定して
取り付けられ、それと共に一体となって回転する。クラ
ンクシャフト取付けアーム６６は、軸受ハウジング６
３、６５、および軸受６４を含む。ピストン・チャンバ
はピストン・チャンバ基部３７と共に、ロータ１９の環
状ボディの内側にしっかりと固定される。各ピストン・
チャンバは、軸方向にロータ１９の環状ボディの外側表
面まで延び、その円筒形バルブ１８で覆われる。ロータ
の環状ボディ中にシール５２を挿入し、円筒形バルブ１
８から管潤滑油（ｔｕｂｅ ｏｉｌ）が漏れるのを防止
する。各ピストン・チャンバの軸は、出力軸１３の半径
に対して垂直であり、好ましくは出力軸の軸からロータ
の回転方向に一様に離間する。円筒形バルブ１８は、そ
のピストン・チャンバの軸に沿ってわずかに移動可能で
ある。バルブの曲面端部は、コイルばね４１によってケ
ーシング２６の外側シリンダの内側円筒表面に押しつけ
られ、気密を保つ。コイルばねは、ピストン・チャンバ
基部３７および円筒形バルブ１８の下端に載るばねステ
ム４２中に着座し、円筒バルブが動くのを防止する。ピ
ストン・チャンバ基部３７の外側表面をリング３８で覆
い、円筒形バルブ１８からのガス漏れを防止する。ばね
を備えたキー３９は、それぞれ各ピストン・チャンバの
外側およびその円筒形バルブ１８の内側にあるキー溝４
０、４４中に取り付けられる。開き弁４５は、円筒形バ
ルブ１８の曲面端部に形成され、排気ポートおよび吸気
ポートの開き開始位置を位置付け、閉鎖弁４６は排気ポ
ートおよび吸気ポートの閉鎖開始位置に位置付けられ
る。通常は従来の構成と同様に円筒形をしているピスト
ン１７は、各ピストン・チャンバ中で往復運動する。ピ
ストン・ロッドは各ピストン１７に枢動可能に接続さ
れ、軸受６４によってクランクシャフト１６のそれに対
応するクランクに回転可能に接続される。エンジンは第
１および第２の２つのエンジン・ブロックを有し、各ブ
ロックが２つのピストンを有する。第１のエンジン・ブ
ロックでは、ピストン・チャンバ基部３７は、クランク
シャフトの前部取付け板２０、および出力軸アームの取
付け板のカバー５４にしっかりと固定される。第２のエ
ンジン・ブロックでは、ピストン・チャンバ基部３７
は、クランクシャフトの後部取付け板２１、および出力
軸アームの取付け板５３にしっかりと固定される。
【００１４】図１および図２はそれぞれ、第１のエンジ
ン・ブロックおよび第２のエンジン・ブロックのガス入
口、排気出口、およびスパーク・プラグの位置を示して
いる。
【００１５】ケーシングの前端部プレート２４とクラン
クシャフトの前部取付け板２０の間に、ねじ歯車１５を
封入するねじ歯車チャンバ２５がある。ねじ歯車は、出
力軸１３の前端部上に形成され、管潤滑油ポンプおよび
点火配電器を駆動する。
【００１６】駆動列は、出力軸１３および両クランクシ
ャフト１６の回転を同期させるようになっている。駆動
列は、駆動列チャンバ２３中に環状歯車担持キャップ３
２を含む。駆動列チャンバ２３は、ケーシングの後端部
プレート２２とクランクシャフトの後部取付け板２１の
間にある。出力軸を担持するスリーブは、環状歯車担持
キャップ３２の中心に形成され、このスリーブの一端は
ケーシングの後端部プレート２２にしっかりと固定され
る。環状歯車３３は環状歯車担持キャップ３２に固定さ
れる。環状歯車３３は、両クランクシャフト１６の後端
部に形成されたピニオン・ギヤと係合する。駆動列は、
環状歯車とピニオン・ギヤの歯車比を、エンジン効率に
適するように、好ましくは各エンジン・ブロック中のピ
ストン数の２倍に指定するものとする。例えば、通常の
２ピストン・エンジンでは、環状歯車とピニオン・ギヤ
の歯車比は４：１とし、出力軸が時計回りに１回回転し
たときにクランクシャフトが時計回りに４回回転するよ
うにする。同様に、３、４、６、８ピストン・エンジン
の歯車比はそれぞれ、６：１、８：１、１２：１、およ
び１６：１となる。
【００１７】出力軸１３および両クランクシャフト１６
が同時に回転するので、ピストン１７は、クランクシャ
フト１６の回転によってそれらのピストン・チャンバ中
で往復運動する。ピストンの往復運動はスパーク・プラ
グの点火と同期しており、次いでピストン・チャンバは
時計回りに排気出口まで回転する。燃焼サイクルを完了
するには、ピストン・チャンバが時計回りに回転する間
に、混合気がピストン・チャンバ中に引き込まれ、圧縮
され、スパーク・プラグによって点火され、排気され
る。
【００１８】一例として、図１５、図１６、および図１
７に示すエンジンの連続動作は、２つのセットのエンジ
ン・ブロックを示している。各ブロックは２つのピスト
ンを含む。
【００１９】第１のエンジン・ブロックの吸気行程（図
１５の６８，６９，７０）中に、ピストン・チャンバ１
および２が入口ポートを通過する間に、ピストンが下方
に移動し、それにより混合気をそのピストン・チャンバ
中に吸い込む。ピストンが下向き行程を完了すると、吸
気行程も完了する。このとき、第２のエンジン・ブロッ
クは排気行程で動作している（図１５の７１，７２，７
３）。
【００２０】第１のエンジン・ブロックの圧縮行程（図
１６の７４，７５）は、ピストン・チャンバ１および２
が引き続き出力軸の周りで移動し、その間にクランクシ
ャフトがピストン１および２を駆動して持ち上げ、混合
気を圧縮するときに起こる。このとき、第２のエンジン
・ブロックは吸気行程で動作している（図１６の７７，
７８）。
【００２１】第１のエンジン・ブロックの点火行程（図
１６の７５，７６）は、ピストン・チャンバ１および２
がさらに移動し、スパーク・プラグがピストン・チャン
バの中心に位置決めされ、スパーク・プラグの点火準備
が整ったときに起こる。ピストン・チャンバ中でガスが
燃焼した後で、ピストン１および２は下方に移動する。
このとき、第２のエンジン・ブロックは圧縮行程で動作
している（図１６の７９）。
【００２２】第１のエンジン・ブロックの排気行程（図
１７の８０，８１，８２）は、ピストン・チャンバ１お
よび２がその下向きの移動を完了したときに起こる。排
気ポートまで移動する間に、ピストン１および２は再度
上方に移動し、排気を排出する。ピストン１および２が
最上位置まで移動したときに、ピストン・チャンバ１お
よび２は排気ポートを通過し、直ちにこれを閉じること
になる。このとき、第２のエンジン・ブロックは点火行
程で動作している（図１７の８３，８４，８５）。
【００２３】ピストン・チャンバ１および２は第１のエ
ンジン・ブロックを含み、ピストン・チャンバ３および
４は第２のエンジン・ブロックを形成する。ピストンの
各対およびエンジン・ブロックの各対の移動は、動力の
発生を最大限に高めるために釣り合わせなければならな
い。ただし、これによって本発明の変形は制限されな
い。必要なサイズおよび動力に応じて、エンジンは、複
数のエンジン・ブロックを含むことがあり、釣り合わせ
のために少なくとも２つのエンジン・ブロックを含むこ
とが好ましい。さらに、１つのエンジン・ブロックは、
複数の、好ましくはやはり釣り合わせる必要があるので
少なくとも２つのピストンおよびピストン・チャンバを
含むことができる。さらに、各ピストンの点火段階は、
３、４、６、８ピストン・エンジンについてそれぞれ
３、４、６、および８となる、各エンジン・ブロック中
のピストン数とほぼ等しい。
【００２４】代替実施形態では、圧縮機またはポンプと
して本発明を使用することを構想する。圧縮機は、基本
的に内燃ロータリ・エンジンと同じ構造で構築され、円
筒チャンバと、その軸として出力軸を備えた円筒チャン
バ中のロータと、クランクシャフトと、ピストンと、ロ
ータ内のピストン・チャンバとを有する。ピストンの下
向きの移動によって生じるピストン・チャンバの拡大に
より、外側シリンダ上の吸気ポートに接続されたフィル
タを介して、空気などの流体が引き込まれる。圧縮後、
この流体は、将来の使用に備えて、排気ポートから管を
通って貯蔵タンクに排出される。
【００２５】原動機である電気モータまたはエンジンに
よって連結器（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を介して駆動される
ので、この圧縮機は、液体または気体を圧縮するために
使用することができる。圧縮機として動作している間
は、往復ピストンは２行程サイクルで動作し、ピストン
・チャンバが自動回転（ｓｅｌｆ−ｒｅｖｏｌｕｔｉｏ
ｎ）する度にサイクルを完了する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１セットのピストンについての、吸気ポー
ト、排気ポート、およびスパーク・プラグの位置を示す
図である。
【図２】第２セットのピストンについての、吸気ポー
ト、排気ポート、およびスパーク・プラグの位置を示す
図である。
【図３】エンジン構成部品を示す斜視図である。
【図４】ケーシングおよびねじ歯車チャンバの前端部プ
レートの斜視図、平面図、および断面図である。
【図５】ケーシングおよび駆動列チャンバの後端部プレ
ートの斜視図および断面図である。
【図６】円筒形バルブの斜視図および側面図である。
【図７】円筒形バルブの斜視図および上面図である（続
き）。
【図８】エンジンの斜視背面図である。
【図９】エンジンの斜視正面図である。
【図１０】環状ボディ・ロータの斜視図である。
【図１１】クランクシャフトの中央取付け板の斜視図で
ある。
【図１２】クランクシャフトの前部取付け板の斜視図で
ある。
【図１３】クランクシャフトの後部取付け板の斜視図で
ある。
【図１４】出力軸およびクランクシャフト取付けアーム
の斜視図である。
【図１５】第１のエンジン・ブロックの吸気行程、およ
び第２のエンジン・ブロックの排気行程を示す２つの図
である。
【図１６】第１のエンジン・ブロックの圧縮および爆発
行程、ならびに第２のエンジン・ブロックの吸気および
圧縮行程を示す２つの図である。
【図１７】第１のエンジン・ブロックの排気行程、およ
び第２のエンジン・ブロックの爆発行程を示す２つの図
である。
【符号の説明】
７ 排気ポート ８ 吸気ポート ９ スパーク・プラグ １３ 出力軸 １８ 円筒形バルブ １９ ロータ（環状ボディ） ２２ 端部プレート ２４ 端部プレート ２６ 外側シリンダ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 それが回転可能に担持する出力軸を備え
    た円筒チャンバを画定するケーシングと、 環状ボディ、ピストン・チャンバ手段、および前記円筒
    チャンバ中の軸として出力軸を含む、動力を提供するロ
    ータ手段と、 その中に往復ピストンを受ける、ロータ内のピストン・
    チャンバ手段と、 ピストン、ピストン・ロッド、および対応するクランク
    を、それと一体に回転可能な前記出力軸の軸から径方向
    に一様に離間したクランクシャフトの取付けアームおよ
    び軸受を介して回転可能に接続する接続手段と、 前記出力軸と前記クランクシャフトの回転を同期させる
    駆動列手段とを含む、内燃ロータリ・エンジンであっ
    て、 ピストンおよびピストン・チャンバが回転し、各ピスト
    ン・チャンバの軸が出力軸の半径に対して垂直な内燃ロ
    ータリ・エンジン。
  2. 【請求項２】 ピストン・チャンバの内側に、コイルば
    ねによってケーシングの外側シリンダの内側の円筒表面
    との気密接触を保ってガス漏れを防止する、前記ピスト
    ン・チャンバの軸に沿ってわずかに移動可能な曲面端部
    の円筒形バルブがあり、円筒形バルブの末端にある開き
    弁および閉鎖弁が、それぞれ排気ポートおよび吸気ポー
    トの開き開始位置および閉鎖開始位置を位置付け、外側
    シリンダが、ピストン・チャンバと連絡するガス入口ポ
    ートおよび排気出口ポートを備え、かつ燃料に点火する
    スパーク・プラグ・ポートを備える、請求項１に記載の
    内燃ロータリ・エンジン。
  3. 【請求項３】 駆動列手段が駆動列チャンバ中に環状歯
    車担持キャップを含み、環状歯車担持キャップの中央に
    ブシュ軸受用のスリーブが形成されて出力軸を担持し、
    このスリーブの後端部がケーシングの後端部プレートに
    固定され、環状歯車が環状歯車担持キャップに固定して
    取り付けられ、前記管状歯車がクランクシャフトの後端
    部に形成されたピニオン・ギヤと係合する、請求項１に
    記載の内燃ロータリ・エンジン。
  4. 【請求項４】 ピストン・チャンバが曲面端部ピストン
    を含み、外側シリンダの内側表面と一致する、請求項１
    に記載の内燃ロータリ・エンジン。
  5. 【請求項５】 同一エンジン・ブロック中のピストン
    が、燃焼サイクルの同じ行程で動作する、請求項１に記
    載の内燃ロータリ・エンジン。
  6. 【請求項６】 ピストン、ピストン・ロッド、およびク
    ランクが出力軸の半径に対して垂直になったときに燃焼
    が起こる、請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
  7. 【請求項７】 エンジンが複数のエンジン・ブロックを
    含む、請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
  8. 【請求項８】 各エンジン・ブロックが複数のピストン
    およびピストン・チャンバを含む、請求項７に記載の内
    燃ロータリ・エンジン。
  9. 【請求項９】 駆動列手段が、環状歯車とピニオン・ギ
    ヤの歯車比を、各エンジン・ブロック中のピストン数の
    ２倍となるように指定する、請求項１に記載の内燃ロー
    タリ・エンジン。
  10. 【請求項１０】 １回転あたりの各ピストンの燃焼サイ
    クルが、エンジン・ブロックあたりのピストン数と等し
    い、請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
  11. 【請求項１１】 それが回転可能に担持するインプット
    ・シャフトを備えた円筒チャンバを画定するケーシング
    と、 環状ボディ、ピストン・チャンバ、および前記円筒チャ
    ンバ中の軸としてインプット・シャフトを含む、動力を
    受けるロータと、 その中に往復ピストンを受ける、ロータ内のピストン・
    チャンバ手段と、 ピストン、ピストン・ロッド、およびクランクシャフト
    を、それと一体に回転可能な前記出力軸の軸から径方向
    に一様に離間したクランクシャフトの取付けアームおよ
    び軸受を介して回転可能に接続する接続手段と、 前記出力軸と前記クランクシャフトの回転を同時に同期
    させる駆動列手段と、流体を吸い込み、圧縮し、排出す
    るためにピストン・チャンバ内でピストンを往復運動さ
    せる手段とを含む圧縮機であって、 ピストンおよびピストン・チャンバが回転し、各ピスト
    ン・チャンバの軸がインプット・シャフトの半径に対し
    て垂直な圧縮機。
  12. 【請求項１２】 ピストン・チャンバの内側に前記ピス
    トン・チャンバの軸に沿ってわずかに移動可能な曲面端
    部の円筒形バルブがあり、ケーシングの外側シリンダの
    内側の円筒表面との気密接触をコイルばねによって保っ
    てガス漏れを防止し、円筒形バルブの末端にある開き弁
    および閉鎖弁が、それぞれ流体吸気ポートおよび排気ポ
    ートの開き開始位置および閉鎖開始位置を位置付け、外
    側シリンダが、ピストン・チャンバと連絡する流体吸込
    ポートおよび排出ポートを備えた、請求項１１に記載の
    圧縮機。
  13. 【請求項１３】 それぞれ複数のピストンおよびピスト
    ン・チャンバからなる複数のエンジン・ブロックを含
    む、請求項１１に記載の圧縮機。
JP26416599A 1998-09-18 1999-09-17 内燃ロータリ・エンジンおよび圧縮機 Expired - Lifetime JP3377968B2 (ja)

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