JP2008508464A - 外部圧力源の供給圧力媒体により駆動される原動機 - Google Patents

Abstract

原動機（２０）が外部圧力源から搬送される圧力媒体によって駆動される。回転子部品（２８）により原動機（２０）の円筒状内壁（２１c）の局部領域（２１d）に対するシール側壁が形成される。ピストン形成プレート部品（３０）は回転子部品（２８）の一端で回転取付けされると同時に、回転子部品（２８）に関連して原動機外枠の作動室（２１）の前後方向に回転可能である。同時にその反対側端ではピストン形成部品（３０）により原動機外枠（２６）の円状内壁（２１c）に沿うシール側壁が形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ピストンにより圧力室および排出室に分割される作動室を伴う原動機外枠が含まれ、ピストンが第１軸に平行な第２軸に関して回転取付けされる一方で、回転子部品が作動室の主軸に関して偏心して設置されると同時に、圧力室の入側出入口の開閉を制御する第１軸に関して回転可能に取付けられる、外部圧力源からの供給圧力媒体により駆動される原動機に関する。

米国特許3 871 337号および英国特許1 578 644号に４行程内燃機関エンジンが公開されている。両ケースとも、エンジンには原動機外枠の円状空洞中で原動機外枠の主軸と同軸で設置される軸に関して回転可能な回転子部品が装備されている。

米国特許3 871 337号では、４つの作動室が図示されていて、各範囲は原動機外枠の回転子部品の半径寸法内で９０度の領域で区切られている。該作動室は内燃機関エンジンの各４行程を順番に受ける。各作動室ではピストンが回転子部品に蝶番接合される平板プレート部品の形態で作動する。該プレート部品は回転子部品の関連作動室の限定された領域でそれぞれ前後方向に強制的な回転移動を受ける。

英国特許1 578 644号では６つの作動室が設置された同様な種類の原動機が例示されている。

本発明による原動機は膨張原動機、すなわち、ガス、空気、蒸気あるいは水圧といった圧力媒体によって提供される圧力によって駆動される単純単一行程原動機に関する。ピストンによって回転子部品が回転状態に設定され、回転子部品の延長部の外部駆動軸から動力が発生する。そもそも既知の方法では、回転子部品は原動機外枠で偏心して位置する軸に関して回転可能であるので、回転子部品の周辺上の制約された領域で回転子部品による原動機外枠の内壁に対する回転シール側壁の形成が可能となり、他方では回転子部品の残りの領域は実際の作動室を形成する残りの空洞に対して露出する。ピストンにより利用可能な作動室が前記ピストンにより圧力室と排出室とに分割される。

技術課題

ノルウェー特許107 036号には円筒形空洞を伴った単一行程原動機および関連空洞部に偏心して取付けられる回転子部品が図示されている。圧力ばねによって空洞部周辺壁に対して滑動支持側壁まで回転子半径方向に押されるピストン形成プレート部品が回転子部品により支持される。回転子部品の半径方向に移動可能なピストン形成プレート部品の利用結果として、該回転子部品により必ずしも原動機外枠空洞部の大部分が占有され、対応して制限されるピストン形成プレート部品に関する軸方向運動能力が限定されて作動室の体積が厳しく制限されるという結果となる。

国際特許03/012259号では、原動機外枠に非円筒形空洞部を伴った単一行程原動機が公開されている。該原動機外枠では円筒形回転子部品が回転可能に取付けられ原動機のピストンが形成されると同時に、加圧された圧力媒体からの回転動力が提供される。さらに、該原動機外枠には、プレート部品がその一端で回転取付けられ、該プレート部品は圧力媒体の圧力により制御されて回転子部品に対するシール側壁が形成されるようその反対側端が回転子部品の内側の方に回転するように設置される。該プレート部品は長手方向にカーブしているので、原動機外枠の空洞部が前後方向に回転する時に、回転子部品に対する滑動シール側壁の形成が可能となる。該プレート部品により圧力媒体の原動機圧力室への供給に関する半径方向外側出入口開口部の開閉が行われるとともに、他方で、回転子部品により排出室からの排出媒体排出用の半径方向内側に位置する出入口開口部の開閉も同様に行われる。その円筒形周辺面により、円筒形状のピストン形成回転子部品により原動機に供給されるエネルギー利用は貧しいものとなる。さらに、該解決策では複雑な形すなわちほぼ８の字型の作動室が必要とされる。さらに、回転子部品およびプレート部品について採用される比較的大きな寸法により作動室体積の利用が比較的貧しいものとなる。

本発明の目的は単純であると同時に、最大限はっきりしている最新技術が示されている国際特許03/012259号に由来するものよりもより効果的な解決策を提供することにある。
（特許文献１）米国特許3 871 337号（特許文献２）英国特許1 578 644号（特許文献３）ノルウェー特許107 036号（特許文献４）国際特許03/012259号

本発明による原動機は、本来既知の方法の回転子部品により作動室の円形周辺壁の局部領域に対するシール形成側壁が作られること、ピストンがその一端で回転子部品に回転取付けされると同時に、その他端で作動室円形周辺壁に対してシール形成側壁が用意されるカーブの付いたプレート部品によって形成されること、ならびにプレート部品が圧力媒体によって制御されて回転子部品周辺面に近づいたり離れたりして作動室の前後方向に回転可能であることを特徴とする。

本発明による、８の字型空洞部に代わる原動機の円筒形空洞部の採用ならびに実際の回転子部品そのものから形成されるピストンに代わる前後方向に回転するプレート部品から形成されるピストンの採用によって都合の良い効果が幾つか得られる。

例えば、単純な設計の比較的体積のある作動室および都合の良い回転子部品に関するピストン運動により、作動室の利用が特に効率良く可能となる。中でも、カーブ付きのプレート部品に凹面状のカーブの付いた圧力側面があるということにより、圧力室の同時膨張の間にピストンの半径方向長さが効果的に増加して、比較的大きな回転角度にわたる高トルクが達成される。

これに対応して、排出室からの排出媒体の排出中には、ピストン圧の均衡した凸面状にカーブした横方向表面が効果的に減少する。これに関連して、原動機外枠の空洞部からの排出媒体排出用出入口開口部は常に開放されているので、圧力が均衡した排出室で排出が都合の良いように行われる点がかなりの利点となる。

非能動的作動状況では、ピストンの凹面にカーブした圧力面が回転子部品上の対応する凸面状にカーブした部分に対するシールを形成するように接合可能であると同時に、凸面状にカーブした背面が、原動機外枠と回転子部品との間の狭いすき間の空洞部円筒状内壁に対してシールを形成するよう接合可能である。これにより、関連したピストン部品を伴う回転子部品が、特にピストンの前記非能動的作動位置における空洞部内壁に関連する効果的なシールに容易に対応されることなる。

本発明による原動機はさらに固定子部品により回転子部品に対する圧力媒体供給用の軸方向供給パイプが形成されるとともに、固定子部品の出入口開口部が圧力媒体の作動室への供給のために回転子部品の出入口開口部と相互作用すること、ならびに排出する作動室からの常時開放された排出開口部が原動機外枠壁に設置されることを特徴とする。

この解決策により回転子部品を経由する作動室内側半径方向の固定子部品からの圧力媒体の都合の良い流れが可能となる。同時に、回転子の入側出入口の制御が固定子部品に関連した回転子部品の回転によって都合良く行われる。作動室からの常時開放された排出により同様にして作動室から外側半径方向に排出媒体の都合の良い流れが可能となる。

本発明による原動機の効率は原動機容量の単純な追加増強によって容易に高め得る。

発明を実施するための最良の実施形態

この点に関する好ましい実施例は、回転子部品にその直径上の対向する両側の回転子部品上に取付けられて前後方向に回転する２つのピストン形成プレート部品が設置されるものである。

第２の好ましい解決策は、２ヶ所以上の分離した空洞部が原動機の中心線に沿って直線に並んで設置され、そのおのおのの空洞部が作動室を形成し、回転子部品収納スリーブに用意される複数の分離した空洞部の関連出入口開口部が相互に関連して角度的に変位して配置されるものである。本発明のさらなる特徴は添付の図面を参照した以下の説明から明らかになろう。すなわち、

図１において、本発明による原動機２０が一端で圧力媒体の取込口２０aを伴うとともに、その反対端に外部に出る駆動軸２０bを伴って図示されている。原動機２０は外部圧力媒体源から搬送される圧力媒体によって駆動される単一行程原動機の形態である。駆動圧力は例えばガス、空気、蒸気あるいは水力によって回転子部品に伝達される。

図３に図示されるように、原動機は、原動機外枠２６、固定子部品３１、関連する蝶番部品２９を伴う回転子部品２８に加えて２本のピストン３０の４種の主構成部品からなる。

図１に図示された実施例によると、３つの原動機部分が原動機軸方向に列に並んで採用されているが、実際には単一原動機部分が必要に応じてあるいは同様に列に並んで取付けられる２つ以上の原動機部分が採用されても良い。この場合、原動機２０には、３つの円筒状空洞部、すなわち、共通の円筒状原動機外枠２６の中に列に並んで設置されるそれぞれの作動室２１が装備される。

概して、原動機外枠２６は、穴２０dの貫通ボルト（図示されず）によって相互連結される背プレート２３と共に前面室２２aおよび２つの中間室２２から構成される。

図２では、円筒状スリーブを形成すると同時に半径方向および軸方向に円筒状空洞部を定める中間室２２が図示される。前面室２２aには回転子２８が取付けられるためのベアリング（図示されず）がある点で中間室２２とは異なる。

前面室２２aおよび各中間室２２には原動機外枠２６からの関連した排出出入口２７を形成する切り込みがそれぞれその周囲に設置される。排出出入口２７は原動機外枠２６の関連した排出室２１bからの排出媒体の排除のため常に開放されている。

回転子２８のトルクは、例えば、回転当たり各ピストン３０につき１２０度といった実質的な回転角に関して最適状態であるように、また、６つの圧力室２１aの回転子２８の合計トルクもまた３６０度の回転角にわたり同様に最適状態であるよう用意される。前記３６０度の回転角度で供給される圧力媒体の最適な利用がこれによって達成されると同時に、他方ではその稼働時の原動機の振動も最小となる。原動機部品および原動機構造は部品すべてが自動化された機械で容易に製造されるように設計される。原動機の組立および分解も極めて容易であると同時に、多くの場合、特別な工具を使用しなくてもこれらが行われ得る。起動原動機およびはずみ車の必要はない。原動機は３本以上のピストンにより極めて良好かつ円滑に稼働する。

中間室２２には、図２に図示されるように、回転子部品２８の中央部分２８b受け止め用のくり抜き穴２５が設置される。

背プレート２３には、図１に図示されるように、原動機圧力媒体取込口２０aが装備された固定子部品３１の一端が受け止められるためのくり抜き穴２３aがある。固定子部品３１は管状であり、取込口２０aから回転子部品２８まで圧力媒体供給用の内部供給パイプを形成する。

図３では原動機外枠２６、固定子部品３１、蝶番部品２９の付いた回転子部品２８が図示されている。回転子部品２８および蝶番部品２９は歯型によって相互接続される。歯型は回転子部品の歯型受け路２８dおよび蝶番部品２９の歯型受け路２９dに受け止められる。軸３０dで蝶番部品２９に回転取付けされたピストン３０は、回転子部品２８の関連歯型受け路２８dと合う歯型によって回転子部品２８に取付けられる。そこに蝶番取付けされるピストン３０'３０''を伴う蝶番部品２９により地点２１dの原動機外枠２６の内壁に対するシール面が形成される。蝶番部品２９はまたピストン３０'３０''が最大限内側に回転する条件で通過する時に、原動機外枠２６の内壁２１に対してシール面を交互に形成するピストン３０'３０''が受け止められる切り込みも有する。

回転子部品２８および関連固定子部品３１は原動機外枠２６の各室２１を通過して軸方向に動く。回転子部品２８の回転軸２８cおよび固定子３１の同軸中央軸２８cは原動機外枠２６の主軸２０cに関して偏心して配置される。

図５では回転子部品２８が軸棒２０bに関する円筒状スリーブの形態で図示されている。回転子部品２８のスリーブ壁には、蝶番部品２９の出入口開口部２９aと通ずると同時に関連する圧力室２１aに直接排出する６つの貫通出入口開口部２８aが設置されている。

図４には、固定子部品３１が固定子部品の長手方向の軸方向に列に並んで設置された３つの出入口開口部３１aとともに図示されている。特定の角度位置において、各回転子部品２８の出入口開口部２８aは固定子部品３１の連続して関連した静止出入口開口部３１aと通じる。図６により詳しく詳細が図示されたピストン部品３０には、回転支持と同時に、原動機外枠２６の内壁２１cに対するシールを提供するその外側の２本の支持ローラー３０aが装備される。ピストン部品３０の回転子部品２８に関する前後方向への回転は、回転子部品２８の回転軸２８cに平行に動く蝶番部品２９上の軸方向の延長軸３０dに関して生じる。ピスト形成プレート部品３０には圧力室２１aあるいは蝶番部品２９に面する凹面にカーブした圧力面３０bが設置されると同時に、排出室２１bに面して対応される凸面にカーブした背面３０cが装備される。

回転子部品２８のピストン３０により回転子部品２８に関して前後方向に回転運動が行われる時に、非作動状態のピストン３０が切り込み２９cに受け止められる。この位置では、ピストン３０の凸面にカーブした背面３０cにより原動機外枠２６の円筒状内壁２１dに対するシール形成側壁が提供される。

図３には２本のピストン部品３０'、３０''を伴った蝶番部品２９が図示されている。ピストン部品３０'、３０''は蝶番部品２９の直径方向に対向する両側に回転取付けされる。これにより、ピストン部品３０'、３０''のそれぞれが２つの反対方向の作動相の回転子部品２８に有効なトルクを同時に提供して、回転部品２８の回転角度（３６０度）の間の２つの反対方向の作動相において作動可能であることになる。

また図３には、回転子部品２８の半径方向面を横断する最適表面積領域を伴うピストン部品３０'も図示されるが、ピストン部品３０''には回転子部品２８の半径方向面を横断する最小表面積がある。この位置では、プレート部品３０''は原動機外枠２６のシール地点２１dの通行を可能にする切り込み２９cに受け止められる。

３つの分離した作動室形成空洞部が設置された本発明による原動機の透視図である。 中間室の透視図である。 原動機の作動室の横断面図の全体図である。 回転子部品を経由して作動室までの圧力媒体の供給パイプを形成する固定子部品の透視図である。 関連して外部に出る駆動軸を伴った回転子部品の透視図である。 回転子のピストンの回転子の蝶番部分の透視図である。

Claims (5)

1. ピストン（３０'）により圧力室（２１a）と排出室（２１b）に分割される作動室（２１）を伴う原動機外枠（２６）が含まれるとともに、ピストン（３０'）が、第１軸（２８c）に平行な第２軸（３０d）に関して回転取付けされる一方で、回転子部品（２８）が作動室（２１）の主軸（２０c）に関して偏心して設置されると同時に、圧力室（２１a）の入側出入口（２８a）の開閉を制御する第１軸（２８c）に関して回転可能に取付けられる外部圧力源から供給される圧力媒体によって駆動される原動機（２０）であって、
   蝶番部品（２９）により作動室（２１）の円形周辺壁（２１c）の局部領域（２１d）に対するシール形成側壁が本来的に既知の方法で提供され、該ピストンがカーブ付きのプレート部品（３０'、３０''）によって形成され、さらに、圧力媒体によって制御される回転子部品（２８）の周辺面に近づきあるいはこれから遠ざかり、作動室（２１）の前後方向に回転可能であってその一端で回転子部品（２８）に回転取付けされると同時に、その他端により作動室（２１）の円形周辺壁（２１c）に対するシール形成側壁が準備されることを特徴とする原動機。
2. 固定子部品（３１）により回転子（２８）への圧力媒体の供給向けの軸供給パイプが形成されるとともに、固定子部品（３１）の出入口開口部（３１a）が圧力室（２１a）への圧力媒体供給向けの回転子部品（２８）の入側出入口（２８a）と相互作用すると同時に、原動機外枠（２６）の壁に、作動室（２１）の排出室（２１b）からの常時開放される排出開口部（２７）が設置されることを特徴とする請求項１による原動機。
3. 蝶番部品（２９）付きの回転子部品（２８）に、その直径方向の対向する側に取付けられる２つの前後方向に回転するピストン形成プレート部品（３０'、３０''）が設置されることを特徴とする請求項１あるいは請求項２による原動機
4. ピストン形成プレート部品（３０'、３０''）に回転子（２８）部品の周辺面に対するシール形成側壁の提供が可能な円形の凹面にカーブした圧力面（３０b）が装備されると同時に、原動機外枠（２６）の内壁（２１d）に対するシール側壁が形成されるよう円形の凹面にカーブした背面（３０c）が装備されることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかによる回転子
5. 原動機（２０）の中央軸（２０c）に沿って並んで１つ以上の独立した空洞部が設置されそのそれぞれにより作動室（２１）が形成され、分離した作動室(２１)への該回転子部分(８)の該入口開口部(２８ａ)は相互に対して角度的に変位して配置されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかによる原動機。

Images