JP2003520921A - ロータリ軸方向エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は内燃機関の分野に属し、軸方向ロータリエンジンに関する。上記ロータリエンジンはボディ（１）を備え、ボディ（１）はその中に供給される作動体のために波形環状チャンネル（１０）を有する。上記ロータ（５）は、ロータ（５）の周縁部が上記チャンネル（１０）に配置されるようにして、上記ボディ（１）内に取付けられる。上記ロータ（５）の周縁部はスロットを備え、スロットには可動翼（８）が取付けられている。上記可動翼（８）は、ロータ（５）が回転する際に波形チャンネル（１０）に沿って変位できる。上記翼（８）は平らなシリンダの形状に作られ、上記シリンダは直径方向において対向する接線溝（１６）を備えている。上記翼（８）は、上記溝（１６）の両側に配置された円盤形の端部を含んでいる。円盤形部分の周囲に設けられた溝は密封部材（１７）を包含し、上記密封部材（１７）は上記円盤形部分の外辺部の周りで移動できるように取付けられている。ロータ（５）のスロットは、上記接線溝（１６）の方向と垂直な直径面での翼（８）の断面に一致した形状をしている。翼（８）がチャンネル（１０）に沿って加圧するとき、翼（８）の円盤形部分が丸い形状であるために、密封部材（１７）は上記円盤形部分の溝内で回転できる。これによって、上記密封部材は均一に磨耗され、上記エンジンはより信頼性の高い作動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、内燃機関、特にロータリエンジンに関し、自動車あるいは航空機の
ような乗り物および携帯型動力装置に使用され得る。

【０００２】 （背景技術） ワンケルによって提案されたロータリピストンエンジンは、円筒形のハウジン
グ内に配置された三角形のロータを備え、そのプロフィールは外トロコイドに従
って作られている。上記ロータは、偏心シャフト上で回転するように取付けられ
ているとともに、静止歯車と係合する可動歯車に固定して接続されている。可動
歯車の付いたロータは静止歯車の周りを回転し、ロータの縁部がハウジングの内
面に沿って滑動して、作動媒体を通過させるチャンネルの容積可変のチャンバを
遮断する。上記チャンネルはハウジングの内表面とロータの表面との間で形成さ
れる。ハウジングには、燃料混合物を供給するポートと排気ガスを排出するポー
トが設けられていると共に、チャンネルに接続された１つのチャンバが設けられ
ており、上記チャンバには点火プラグが取付けられている。エンジンには、往復
運動をする大きな部品がないため、ストロークの滑らかさが増大して、作動中の
騒音レベルや振動が減少する。

【０００３】 しかしながら、このような構造には歯車や偏心シャフトに関する欠点があって
、それが作動の信頼性を低下させている。

【０００４】 ロータが軸方向に配置されたロータリエンジンは既知である（１９９４年３月
３日発行のＷＯ９４／０４７９４，ＩＰＣ Ｆ０１ Ｃ１／３４４を参照）。この
エンジンはハウジングを有し、ハウジング内にはブレード付きのディスクロータ
が回転軸に固定されていて、ブレードはロータの外縁部に形成されたスロット内
に取り付けられている。ハウジングは２つの大きなカバーから成り、それらは互
いに接続されている。移動可能な挿入物が、ロータの側部から、各カバーの環状
の窪みの中に取付けられている。上記挿入物は、作動媒体の通路として環状チャ
ンネルを形成する。環状チャンネルの中には、ロータの外縁部がブレードと一緒
に配置されている。ブレードは矩形板の形態をしていて、矩形板の短側部はカバ
ーに面して曲率半径を持つ。ロータのスロットは、矩形板の断面形状に対応して
真っ直ぐなスリットの形態をしている。作動媒体の通路としての環状チャンネル
は、ブレードの形状に対応して断面が矩形であり、ロータディスクによって容積
の等しい２つの部分に分割される。上記チャンネルは、ロータのアクスルに沿う
方向に、ロータの中央部に関して対称的かつロータの軸に垂直に、周期的法則に
従って波状に湾曲している。チャンネルは波状曲線に沿って曲げられているが、
その波状曲線は平面に展開したとき台形をしている。上記カバーには、空気を供
給するためのポートと排気ガスを排出するためのポートとが設けられ、さらに、
チャンネルに接続したチャンバが設けられ、上記チャンバ内には燃料噴射ノズル
が取付けられている。

【０００５】 このようなエンジンは、ディスクロータが軸方向に配置され、バランスが完全
に取れて作動時の信頼性が高い。しかしながら、ブレード上の複合系固定シール
により、作動中に不均一な磨耗が生じる。ブレードの湾曲部上にあるシールは直
線部分にあるシールよりも急速に摩滅して、作動チャンバの気密性が失われる。
その結果、出力の低下あるいはエンジンの故障に至る。

【０００６】 本発明の本来の目的は、ロータリエンジン構造物の作動の信頼性を向上させる
ことにある。

【０００７】 （発明の開示） 上記目的は、次のロータリ軸方向エンジンにおいて達成される。すなわち、ロ
ータリ軸方向エンジンは、２つの相互に接続されるカバーと、アクスル上に固定
されると共に上記カバーの間に設けられ外縁部上に案内用スロットを有するロー
タとを備え、上記スロットは半径方向の面内において上記ロータの上記アクスル
に沿って方向付けられ、上記スロット内に上記ロータの軸と平行な方向に往復運
動可能に設けられたブレードを備え、上記カバーが結合されたときに作動媒体の
通路としての環状のチャンネルが形成されるような形態に各カバーの内表面に環
状の窪みを作り、上記環状チャンネルは上記ロータの軸を通る断面において上記
ブレードの形状に一致する形状を有し、上記環状チャンネルは上記ロータの軸に
対して垂直方向に上記ロータの上記中央部分に対して対称的に周期的法則に従っ
て波状に曲がり、上記ブレードには密封要素が設けられ、上記ブレードが取付け
られた上記ロータの外縁部は上記環状チャンネルの中に配置され、各カバーには
、空気を上記環状チャンネルに供給するためのポートと、排気ガスを排出するた
めのポートと、上記環状チャンネルに接続されて中に燃料噴射ノズルが取付けら
れたチャンバとが設けられたロータリ軸方向エンジンにおいて、各ブレードは平
たいシリンダの形状を有し、上記シリンダの側面には直径方向において互いに対
向して配置された２つの接線溝が存在し、上記ロータの上記案内用スロットは上
記接線溝の方向に垂直な直径平面におけるブレード８の断面に一致する形状を有
する。また、好ましくは、上記環状チャンネルはシヌソイド（サインカーブ）に
したがって湾曲している。

【０００８】 （発明を実施するための最良の形態） エンジンは上部カバー１と下部カバー２から成るハウジングを含む。上記上部
カバー１と下部カバー２とは、ボルト３とスペーサ４とによって互いに接続され
ている。ロータ５は、軸受７で回転できるようにして、カバー１と２との間のア
クスル６上に固定されている。ロータ５はその周縁部に案内用スロットを有し、
スロット内にはブレード８が拘束されずに取付けられている。カバー１と２は、
ロータ５に対面する側壁に環状の窪み９を有する。環状の窪み９は、カバーを組
立てて単一の構造物にする際に、環状のチャンネル１０が作動媒体の通路として
形成されるように作られている。上記チャンネルはロータ５によって分割される
。ロータ５の周縁部は、周縁部にブレードが取付けられた状態で、環状チャンネ
ル１０内に配置される。環状チャンネル１０は、アクスル６を通る切断面におい
て、円の形状をなし、その円はブレード８の直径に対応する直径を持っている。
環状チャンネル１０は、アクスル６に垂直なロータ５の中央部分に対して対称的
に、周期的な法則好ましくはシヌソイド１１に従って波状に曲がっている。カバ
ー１と２には、空気を吸入するためのポートと、排気ガスを排出するためのポー
トとが存在する。各カバーのボディには、チャンネル１０に接続されたチャンバ
１４が存在し、チャンバ内には燃料噴射ノズル１５が配置されている。また必要
に応じて、上記チャンバ内には、ホットバルブシステム（図示せず）が配置され
る。

【０００９】 ブレード８は平らなシリンダの形をしていて、その側面には２つの接線溝１６
が形成され、上記溝１６は直径方向において互いに対向して配置されている。シ
リンダの端面部は、溝１６の両側に位置し、ブレード８の円盤部を形成している
。リング１７によって形成された密封要素は、ブレード８の円盤部の側面上に作
れられた溝に自由に取り付けられる。

【００１０】 ブレード８が取付けられるロータ７のスロットは、接線溝１６の方向と垂直な
直径平面におけるブレード８の断面に対応した形状、すなわち、Ｈ形状を有する
。ここにおいて、ブレード８の円盤部分はスロットの平行部に差込まれ、溝１６
の間に位置すると共に円盤部を接続する部分は、上記平行部に繋がるスロット部
分に差込まれる。

【００１１】 チャンネル１０はロータ５によって２つの部分に分割され、その各々は、暫定
的に、空気取入領域１８と圧縮領域１９と作動ストローク領域２０と排気ガス排
出領域２１とに分割される。ここにおいて、チャンネル１０の上部の各作動領域
は、チャンネルの下部の同様な作動領域に対して、予め決められた角度だけずら
されている。図４に示すように、チャンネル１０の「シヌソイド」が２周期であ
る場合には、ずれ角度は９０度である。より大きなパワーを持ち、その結果より
大きなロータを持つエンジンでは、環状チャンネルの周期数を増加させることが
望ましい。この場合、ずれ角度はより小さくなる。

【００１２】 エンジンは次に様にして作動する。

【００１３】 初に、始動機構がロータ５を回転させ、ブレード８がロータ５と一緒にチャン
ネル１０に沿ってアクスル６の周りに動き始める。それによって、空気がポート
１２を通って吸引される。すなわち、空気が、領域１８内の隣接し合うブレード
８間の空間に強制的に射出される。次に、隣接し合う両ブレードがポート１２を
通過した後、両ブレード間のスペースは減少して、空気の圧縮が起こる（領域１
９）。作動ストローク領域２０では、燃料がチャンバ１４からノズル１５を通っ
て圧縮空気の中に供給され、高圧縮によって自己点火するか或いはホットバルブ
システムにより点火される。膨張するガスの圧力がブレード８上に作用し、ロー
タ５の回転を引き起こす。領域２１では、排気ガスがノズル２１内のポート１３
を通って排出される。さらに、燃焼は、ノズル１５を介して燃料が連続的に供給
されることにより維持される。

【００１４】 エンジンが作動している間、ブレード８は複雑な動きをする。すなわち、ブレ
ード８は、スロット内でロータ５のアクスル６に平行な方向に往復運動すると共
に、環状チャンネル１０に沿って前進する動きをする。ブレード８は、ロータの
アクスル６に沿って移動する間、溝１６のためにロータ５の半径に沿って変位で
きないので、例えば遠心力の作用の下、チャンネル１０の壁に非常に強力に押付
けられる。これによって、ブレードが動かなくなる。

【００１５】 ブレード８間の作動チャンバの密封は、リング１７を用いて行われる。ブレー
ド８の円盤部の形状が円形であり、且つ円盤部の溝にリング１７が拘束されずに
取り付けられているために、リング１７は、ブレードが移動する際にこれらの溝
に沿って側方に滑動すると共に回転して、常に位置を変える。これによって、磨
耗が均一となり、エンジンの信頼性の高い作動が確実になる。

【００１６】 チャンネル１０がシヌソイド形状であることは、必須ではないが、エンジンの
均一な作動という見地から、また、作動中にチャンネル内のブレードが動かなく
なるのを防止するという見地から適しており、特に、高周波数ロータ５の回転の
場合においては最適である。

【００１７】 権利主張されているエンジンは、炭化水素液体燃料を用いて上述のサイクルに
したがって作動されてもよい。

【００１８】 より大きなエンジンパワーを引き出すために、幾つかの同心のチャンネルがカ
バー内に形成されてもよく、幾つかの同心の列をなすスロットがロータ内に形成
されて、上記スロット内には対応する数のブレードが取付けられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 エンジンの等角概略図である。

【図２】 密封要素を持つブレードの等角図である。

【図３】 図１のＡ−Ａ線断面である。

【図４】 チャンネル１０の中央線に沿った環状断面を平面上に展開したエ
ンジンの作動プロセスの図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ， ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ピョートル・アナトリーエヴィッチ・レゲ ル ロシア194223サンクト−ペトルブルグ、プ ライェスト・モリサ・トレザ、ドーム39、 コルプス３、クヴァルティーラ４ 【要約の続き】 に沿って加圧するとき、翼（８）の円盤形部分が丸い形 状であるために、密封部材（１７）は上記円盤形部分の 溝内で回転できる。これによって、上記密封部材は均一 に磨耗され、上記エンジンはより信頼性の高い作動を行 う。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの相互に接続されるカバーと、アクスル上に固定されると共に上記カバー
   の間に設けられ外縁部上に案内用スロットを有するロータとを備え、上記スロッ
   トは半径方向の面内において上記ロータの上記アクスルに沿って方向付けられ、
   上記スロット内に上記ロータの軸と平行な方向に往復運動可能に設けられたブレ
   ードを備え、上記カバーが結合されたときに作動媒体の通路としての環状のチャ
   ンネルが形成されるような形態に各カバーの内表面に環状の窪みを作り、上記環
   状チャンネルは上記ロータの軸を通る断面において上記ブレードの形状に一致す
   る形状を有し、上記環状チャンネルは上記ロータの軸に対して垂直方向に上記ロ
   ータの上記中央部分に対して対称的に周期的法則に従って波状に曲がり、上記ブ
   レードには密封要素が設けられ、上記ブレードが取付けられた上記ロータの外縁
   部は上記環状チャンネルの中に配置され、各カバーには、空気を上記環状チャン
   ネルに供給するためのポートと、排気ガスを排出するためのポートと、上記環状
   チャンネルに接続されて中に燃料噴射ノズルが取付けられたチャンバとが設けら
   れたロータリ軸方向エンジンにおいて、 各ブレード８は平たいシリンダの形状を有し、上記シリンダの側面には直径方
   向において互いに対向して配置された２つの接線溝１６が存在し、上記ロータ５
   の上記案内用スロットは上記接線溝１６の方向に垂直な直径平面におけるブレー
   ド８の断面に一致する形状を有し、上記密封要素１７は上記ブレード８の円盤部
   分の外辺部に沿って自由に移動できるようにして上記ブレード８の円盤部分の側
   面上に取付けられていることを特徴とするロータリ軸方向エンジン。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のロータリ軸方向エンジンにおいて、上記環
   状チャンネル１０はシヌソイドに従って湾曲していることを特徴とするロータリ
   軸方向エンジン。