JP2015526657A - 回転ピストン内燃機関の封止組立体 - Google Patents

Abstract

本発明は、回転ピストン内燃機関の封止組立体であって、ピストン（１３）を有する径方向に位置付けられるシリンダ（１２）を有する回転形状の回転ブロック（１１）、並びに、少なくとも１つの吸気口（１４）及び／又は排気口（１５）を有する外側の静止ケース（１０）を備える、回転ピストン内燃機関の封止組立体に関する。回転ブロック（１１）の外面（１６）は、直線又は湾曲した輪郭の曲線を有する回転面であり、当該回転面上に、静止ケース（１０）内に配置される横断封止部分及び／又は側部封止部分が着座する。円形の側部溝（２）内に、横断溝（４）内に配置される隣接する横断封止片（３）間に常に配置される円形の側部封止セグメント（１）からなる側部封止部がある。それらの封止片（３）は側部溝（２）を横切って延びる。側部封止セグメント（１）及び横断封止片（３）が合流する位置には、側部封止セグメント（１）及び横断封止片（３）を挿入する切欠き部（７）を有する接合部（５）がある。【選択図】図１

Description

本発明は、ピストンを有する径方向に位置付けられるシリンダを有する回転形状の回転ブロックを含む内燃機関の封止の実施形態に関する。回転シリンダブロックの外側には、少なくとも１つの吸気口及び／又は排気口を有する静止ケースがある。回転シリンダブロックは、静止ケースとともに、回転弁のように動作する。

ピストンを有する径方向に位置付けられるシリンダを有する回転形状の回転ブロック、並びに、吸気口及び／又は排気口を有する外側の静止ケースを有する多くの機関が設計されている。回転シリンダブロックは、静止ケースとともに、回転弁のように動作する。２ストローク機関及び４ストローク機関、２シリンダ構成、３シリンダ構成、及びマルチシリンダ構成の設計が良く知られている。機関によっては、クランク軸機構が備え付けられているものもあれば、ピストンの運動を軸に伝達する他の既知の機構が備え付けられているものもある。これらの設計はいずれも、疑う余地のない可能性にもかかわらず、より広い拡大及び利用が達成されていない。

これらの機関が成功しなかったのには多くの理由がある。主な理由は、回転ブロックと静止ケースとの間の封止が最適に設計されていなかったためである。たいていは、シリンダ空間と静止ケースとの間の封止は、回転シリンダブロック内に配置される封止要素によってなされていた。それらの封止要素はこの場合、回転ブロックの回転から生じる遠心力に曝されていた。これは、回転の増加とともに、これらの封止要素のかなりの応力、高い摩擦損失及び潤滑の問題につながる。そのような設計は、例えば特許文献１、特許文献２に記載されている。

機関の静止ケース内に配置される封止部を有する設計も存在した。最も単純であるのは、回転ブロックの外周の両側に配置されるリングの形態の封止部である。別の封止は、静止ケース内に、回転ブロックの外周の運動に対して横断方向に配置される横断封止片によってなされる。そのような設計は、例えば特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６等において記載されている。この解決策は、封止部分に作用する遠心力が存在しないため有利である。燃焼空間内の隙間の容積を最小限にすることに起因して、側部封止リングを、可能な限りシリンダ孔の近くに配置する必要がある。側部封止部分がシリンダ孔に近すぎる場合、これらのシリンダ孔が横断封止片を通過するとき、これらの封止片はシリンダ孔を越えてほとんど延びない。これによって、摩耗が増し、封止片の気密性及び耐久性が低下する。高い圧力を有する空間の封止部の全長に起因して、可能な限り完全な封止を達成する必要がある。封止片及びリングが合流する位置において気密性がないことが問題である。ガスは、封止部分の間の間隙、及び特にそれらの接続された溝の底部の双方を通って吹き抜けることができる。側部封止リングが２つ以上ある場合、第１のリングを克服するガスが、側部リング間の周方向の隙間を通って更に吹き抜けることができる。

独国特許第２７３２７７９号 仏国特許第２７６７１５６号 Ａ１ 仏国特許第２６３９６７６号 Ａ１ 米国特許第１７０５１３０号 Ａ 国際公開第９８２３８５０号 Ａ１ 国際公開第８３０２６４２号 Ａ１

上記で述べた欠点は、本発明による、回転ピストン内燃機関の封止組立体であって、ピストンを有する径方向に位置付けられるシリンダを有する回転形状の回転ブロック、並びに、少なくとも１つの吸気口及び／又は排気口を有する外側の静止ケースを備え、一方で、回転ブロックの外面は、直線の輪郭の曲線又は曲線の輪郭の曲面を有する回転面であり、回転面上に、静止ケース内に配置される横断封止部及び／又は側部封止部が着座する、回転ピストン内燃機関の封止組立体によって大部分が解消される。本質的には、円形の側部溝内に、横断溝内に配置される隣接する横断封止片間に常に位置付けられる円形の側部封止セグメントからなる側部封止部がある。それらの封止片は側部溝を横切って延びる。側部封止セグメント及び横断封止片が合流する位置には、側部封止セグメント及び横断封止片を挿入する切欠き部を有する接合部がある。

それらの接合部は、有利には、外側の静止ケースの孔内に配置される。接合部の断面は、ｎ−多面体の形状であり、ここで、ｎは３〜∞の範囲であり、すなわち、断面は多面体、円又は楕円等の形状であるものとすることができる。接合部と静止ケースとの間にはばねがある。接合部は、それらの切欠き部の底部によって側部封止セグメント及び／又は横断封止片に同時に着座し、これは、これらの封止部を回転ブロックの面に対して押圧することを確実にする。側部封止セグメント及び／又は横断封止片には、有利には、静止ケース内の側部溝及び／又は横断溝に配置されるより多くのばねが備え付けられる。

側部封止セグメントは、有利には、少なくとも２つの側部溝内にある互いに隣り合う少なくとも２つの列であり、一方で、側部封止セグメントの最も近い列は、回転ブロックにあるシリンダ孔に近接して配置される。

接合部は、有利には、少なくとも１つの横断片及び少なくとも２つの側部封止セグメントが合流する位置に配置される。

横断封止片は、有利には、着座面に面取り部を有する。その面取り部は、点火プラグの反対の側にあるような向きにされる。

回転ピストン内燃機関の封止組立体は、回転ブロックと静止ケースとの間の効果的な封止を可能にする。静止ケース内に封止要素を配置することは、封止要素の圧力が機関速度に依存しないことを確実にし、これによって、高い機関速度、したがって高い特定のパラメータに達することを可能にする。全ての横断封止片及び側部封止セグメントは、回転ブロックの回転外面との平面接点を有する。これによって、封止要素材料、及び回転ブロックの外側表面領域の質に対する要求が低下する。封止要素の平面接点は、封止要素の潤滑に対する要求も低下させ、それらの効率及び耐久性を高める。主な利点は、横断封止片が長く、シリンダ孔が横断片を通過するときに、回転ブロックのシリンダ孔の最も広い地点にわたって両側に十分に延びることができることである。同時に、側部封止セグメントを回転ブロックのシリンダ孔の近くに配置することで、回転ブロックと静止ケースとの間の隙間の空間を最小限に抑えることが可能である。回転ブロックと静止ケースとの間の空間を高いシリンダ圧で封止することは、横断方向及び側方方向の双方への複数の封止部によってなすことができ、これは高レベルの封止を確実にする。

封止の接合部も重要であり、これは、接合部が、横断封止片と側部封止セグメントとの間の間隙の封止を確実にするためである。接合部は、その切欠き部の底部によって横断封止片又は側部封止セグメントに着座する場合、切欠き部の底部において間隙を閉じ、横断溝及び側部溝の底部において間隙にガスが吹き抜けることを防止する。

横断片の輪郭の好適な形状は、シリンダ圧を用い、片を回転ブロックに対して押圧する圧力を増大させることができる。シリンダ圧が低下するか、又はシリンダ孔が横断片を通過すると、横断封止片の負荷が低下し、これは、より低い摩擦損失及び摩耗につながる。

接合部は、外側の静止ケースの孔に着座することができ、それらの孔は、機関製造の任意の段階において容易に作られる。接合部は、三角形から円形まで、種々の断面形状を有することができる。接合部と静止ケースとの間のばねは、封止セグメント及び／又は横断封止片を回転ブロックの外面に対して押圧する十分な圧力を確実にする。圧力は他のばねによっても形成される。横断封止片の面取り部は、点火プラグの反対の側にあるような向きにされる。これによって、封止片のより良い着座及び案内を確実にする。

回転ピストン内燃機関においてこの封止組立体を用いることは、少数の可動部品を有し、均衡のとれた静かな動作及び高い特定のパラメータを有する、小さい寸法の単純で製造が安価な機関の実現を可能にする。

本発明による回転ピストン内燃機関の封止組立体は、添付の図面によってモデルの実施形態に対してより綿密に明らかにされる。

静止ケースの半分、並びに、シリンダ及びピストンを有する回転ブロックを有する封止組立体の不等角投影図である。シリンダブロックはピストンとともに、より良く示すために外側の静止ケースから軸方向に移動されている。 静止ケースの内面の展開図、及び回転軸を長手方向に通る回転ブロックの断面図も示す図である。 回転軸に対して垂直にとった回転ピストン機関の断面図を概略的に示し、ここでは、面取り部を有する横断封止片が描かれている。

図１による回転ピストン内燃機関のモデルの封止部は、円形の側部封止セグメント１、横断封止片３、接合部５、ばね８及び他のばね９を含む。これらの部品は全て静止ケース１０に配置され、静止ケース１０内には、径方向に位置付けられるシリンダ１２及びピストン１３を有する回転ブロック１１が配置される。回転ブロック１１の外面１６は回転円筒面である。静止ケース１０には吸気口１４及び排気口１５が設けられている。側部封止セグメント１は、円形の側部溝２内に２列に配置される。ばね８及び接合部５は孔６内に配置される。横断封止片３は横断溝４内に配置され、他のばね９は横断溝４及び側部溝２内に配置される。点火プラグ１９と双方の吸気口１４及び排気口１５との間には、３つの横断片３がある。接合部５には切欠き部７が設けられており、切欠き部７には側部封止セグメント１及び横断封止片３が届く。接合部５は、１つの横断封止片３及び４つの側部封止セグメント１を常に接続する。

図２による回転ピストン内燃機関の封止組立体の実施形態は、図１による実施形態に従う。その差異は、異なる接合部５の使用にある。接合部５は切欠き部７の異なる形状及び形態を有する。幾つかの接合部５は１つの横断片３を４つの側部封止セグメント１と接続する。幾つかの接合部５は１つの横断片３を２つのみの側部封止セグメント１と接続し、幾つかの接合部５は２つの横断片３を４つの側部封止セグメント１と接続する。

図３による回転ピストン内燃機関の封止組立体の実施形態は、図１による実施形態に従う。横断封止片３は、それらの着座面１８に面取り部１７を有する。面取り部は、点火プラグ１９の反対の側にあるような向きにされる。

回転ピストン内燃機関の封止組立体の機能は以下の通りである。ばね８は、接合部５を回転ブロック１１の外面１６に対して押圧する。接合部５は、それらの切欠き部７の底部によって側部封止セグメント１及び／又は横断封止片３に着座することができる。ばね８の圧力はこの場合、側部封止セグメント１及び／又は横断封止片３にも伝わり、側部封止セグメント１及び／又は横断封止片３は回転ブロック１１の外面１６に対して押圧される。側部封止セグメント１及び／又は横断封止片３は、他のばね９によっても回転ブロック１１の外面１６に対して押圧することができる。回転ブロック１１が静止ケース１０内で回転すると、シリンダ孔１２は全ての横断封止片３を段階的に通過するが、横断封止片３は、シリンダ孔１２の両側に十分に延び、横断封止片３が損傷を受ける危険はない。点火の時点で、有利には、シリンダ孔１２と吸気口１４及び／又は排気口１５との間にはより多くの横断片３がある。横断片３は、シリンダ空間１２の良好な封止を確実にする。封止は、側部封止セグメント１を互いに隣り合ってより多くの列で配置することによっても改善される。接合部５は、より多くの側部封止セグメント１を１つ又は複数の横断片３と接続することができる。横断片３は着座面１８に面取り部１７を有することができ、面取り部１７は、点火プラグ１９の反対の側にあるような向きにされる。シリンダ圧１２は次に、横断片３に作用する付加的な圧力を形成し、これによって、それらの気密性が更に高まる。

本発明による回転内燃機関の封止組立体は、例えば航空機の機関、オートバイの機関、レーシングカーの機関、及び回転ピストン機関の他の用途において用いることができ、この場合、低重量での高い性能及び小さい寸法の優先度が高い。封止組立体の単純さ及び小さい寸法のおかげで、本発明による封止組立体が備え付けられている回転ピストン機関は、庭設備、予備発電機等の駆動力としても用いることができる。潤滑油の消費量が大幅に制限されるのであれば、従来の車両における、例えば電気自動車のレンジエクステンダとしての用途を検討することが可能である。

Claims (7)

1. 回転ピストン内燃機関の封止組立体であって、ピストン（１３）を有する径方向に位置付けられるシリンダ（１２）を有する回転形状の回転ブロック（１１）、並びに、少なくとも１つの吸気口（１４）及び／又は排気口（１５）を有する外側に配置される静止ケース（１０）を備え、一方で、前記回転ブロック（１１）の外面（１６）は、直線又は湾曲した輪郭の曲線を有する回転面であり、該回転面上に、前記静止ケース（１０）内に配置される横断封止部分及び／又は側部封止部分が着座し、
   円形の側部溝（２）内に、横断溝（４）内に配置される隣接する横断封止片（３）間に常に配置される円形の側部封止セグメント（１）からなる側部封止部があり、前記封止片（３）は前記側部溝（２）を横切って延び、一方で、前記側部封止セグメント（１）及び前記横断封止片（３）が合流する位置には、該側部封止セグメント（１）及び該横断封止片（３）を挿入する切欠き部（７）を有する接合部（５）があることを特徴とする、回転ピストン内燃機関の封止組立体。
2. 前記接合部（５）は、前記静止した外周ケース（１０）の孔（６）内に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の回転ピストン内燃機関の封止組立体。
3. 前記接合部（５）は、ｎ−多面体の形状の断面を有し、ここで、ｎは３〜∞の範囲であり、接合部（５）と前記静止ケース（１０）との間にはばね（８）があり、前記接合部（５）は、それらの前記切欠き部（７）の底部によって前記側部封止セグメント（１）及び／又は前記横断封止片（３）に同時に着座し、これは、これらの封止部を前記回転ブロック（１１）の前記外面（１６）に対して押圧することを確実にすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の封止組立体。
4. 前記側部封止セグメント（１）及び／又は前記横断封止片（３）には、前記静止ケース（１０）内の前記側部溝（２）及び／又は前記横断溝（４）に配置される他のばね（９）が備え付けられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の封止組立体。
5. 前記側部封止セグメント（１）は、少なくとも２つの側部溝（２）内にある互いに隣り合う少なくとも２つの列であり、一方で、前記封止セグメント（１）の最も近い列は、前記回転ブロック（１１）のシリンダ孔（１２）に近接して配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の封止組立体。
6. 前記接合部（５）は、少なくとも１つの横断片（３）及び少なくとも２つの側部封止セグメント（１）の接続位置に配置されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の封止組立体。
7. 前記横断封止片（３）には、着座面（１８）に面取り部（１７）が設けられ、該面取り部（１７）は、点火プラグ（１９）の反対の側にあるような向きにされることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の封止組立体。

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