JP3204391U - ロータリーエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】円筒型気筒の中で２個の羽根付きローターが、接近したり離れたりしつつ１方向に回り、その間に吸入、圧縮、膨張、排気の行程を達成する構造のロータリーエンジンに於いて、燃焼ガスの圧力がローターの羽根面に直接、かつローター軸の接線方向に働く構造のロータリーエンジンを提供する。【解決手段】ゼネバストップ機構様の、連続回転する原動車５と間欠回転する従動車６を備え、噛み合い時は常に同速度回転をする原動車と従動車のそれぞれの軸にクラッチ９〜１２を設け、原動車と従動車の動きをクラッチを操作して、円筒型気筒の中の２個の羽根付きローター１４、２０に交互に伝えることにより４行程を達成させ、課題を解決する。【選択図】図２

Description

考案の詳細な説明

本考案は、自動車や船舶などに使用する４サイクル内燃機関であって、円筒型の気筒の中で２個のローターが、接近したり離れたりしつつ１方向に回り、その間に４サイクル動作を達成するロータリーエンジンの機構に関する。

従来より、自動車や船舶等に使用する内燃機関は、円筒型気筒の中でピストンが往復運動を繰り返す、レシプロエンジンが主体である。

しかしながら、レシプロエンジンは振動や騒音が大きく効率も低いため、静粛で滑らかな運転と高効率を目的として、円や楕円状のケーシングの中心軸のまわりを、ローター（ピストン）が回転しながら吸入、圧縮、膨張、排気を行う、ロータリーエンジンの構造についての提案が多く寄せられている。（例えば、特許文献１参照）

特開２００５−０４８７５７号

しかし、それらの提案の多くが構造が複雑なうえ、潤滑や気密保持、出力の安定性等の点が懸念されるためか、いまだレシプロエンジンに替わるようなロータリーエンジンは出現していない。
唯一、日本の自動車メーカーにより開発、量産されたヴァンケル型ロータリーエンジンがあるが、これはエキセントリック軸を内蔵しており、厳密にはロータリーエンジンではない。

考案が解決しようとする課題

本考案は、以上のような課題に対処して創作したものであって、その目的とするところは、
▲１▼ 羽根付きローターの羽根の面に直接、かつローター軸の接線方向に膨張時の圧力をあて、出力軸を回す。
▲２▼ 羽根付きローターはケーシングの中心軸の周りを真円回転する。
▲３▼ 圧縮ガスの点火はレシプロエンジンのように死点の近くではないこと。
▲４▼ 膨張行程の出力軸に及ぼす回転角度はレシプロエンジンの１８０度より大きいこと。
▲５▼ 水素燃料の使用にも適していること。

以上のような課題を解決したロータリーエンジンを提供することにある。

課題を解決するための手段

本考案は、上記課題を解決するための手段として、４溝または６溝の１対のゼネバストッップ機構様の原動車と従動車において、原動車と従動車が噛み合って回転するとき、従動動車の回転速度が原動車の回転速度と同じになるように、従動車の溝を概涙滴型とし、また該原動車と従動車のそれぞれの軸に２個づつのクラッチを設け、該原動車の連続回転と該従動車の間欠回転を、４個の該クラッチを操作して円筒型ケーシング内の２個の羽根付きローターにベルト等を介して交互に伝えることにより、２個の該羽根付きローターを円筒型ケーシングの中で接近したり離れたりさせながら１方向に回転させつつ、吸入、圧縮、膨張、排気の行程を完了する手段を有する。

考案の効果

本考案は、「軸から突き出た翼片の上に静圧を直接及ぼして出力軸を回す」というロータリーエンジン本来の目的をかなえており、膨張時の圧力は常に出力軸の接線方向に働くので、レシプロエンジンと比較してより効果的にガス圧力を利用することが出来、又、レシプロエンジンの構造上、上死点近くで点火せざるを得ないのに対し、本ロータリーエンジンは死点の影響を受けない所で点火するため、高効率を得る上で有利である。

本考案のロータリーエンジンが、膨張行程で出力軸に及ぼす回転角度は２７０度であり、レシプロエンジンの１８０度より大きく、効率を高めるうえで有利である。

又、本ロータリーエンジンは燃焼がケーシングの２カ所で交互に行われるため、同一ヵ所で燃焼するレシプロエンジンより冷却に有利であり、水素燃料の使用にも適している。

考案の実施例

以下、図面を参照しながら、本考案を具体化した実施例について説明するが、前提として本実施例では従動車の溝数は４本とし、原動車と従動車の噛み合い時の共回り角度は９０度、従動車がロック中の原動車の回転角度は２７０度で、原動車は左回転とし、又クラッチは電磁歯付きクラッチを使用し、クラッチの接続、切り離しの動作は原動車と従動車の噛み合い中に行うものとする。

ここに図１〜図１６は、本考案の実施例を示し、図１は本考案のロータリーエンジンの正面図で、図２は図１のＡ−Ａ線矢視の平面図、図３は図２の間欠回転機構の詳細平面図、図４は図３の正面図、図５〜図１３は本ロータリーエンジンの回転角ごとの動きを示したもの、図１４はカムの正面図、図１５は図５〜図１３までのクラッチや弁、羽根付きローターの動きを表にまとめたもの。図１６はエンジン本体を歯車ボックスの上部に取り付けた場合を示す。

本実施例のロータリーエンジンは、図１や図２に示すようにロータリーエンジン本体と間欠回転装置等のおさまった歯車ボックスを、歯付きベルトで接続したもので、図２にて説明すると、出力軸１に取り付けられたフライホイル歯車２を駆動（左回転）すると、回転力は出力軸用プーリー３と出力軸歯付きベルト４を介して原動車５を回転し、従動車６は原動車５と噛み合って共に９０度回転後、原動車５が２７０度回転する間ロックされる間欠回転を繰り返す。

原動車５の原動車軸７の両端には電磁クラッチ９、１０が取り付けられ、従動車６の従動車軸８の両端には電磁クラッチ１１，１２が取り付けられている。

図２は原動車５と従動車６が噛み合う直前の状態で、電磁クラッチ１０と１１が接続され、９と１２が切り離されているので、原動車５の回転力は電磁クラッチ１０、歯付きベルト１３を介してエンジン本体の羽根付き吸入側ローター１４に伝えられる。

又、歯車軸１５にはカム用小プーリー１６が付けられており、歯付きベルト１７を介してプーリー１８に伝えられ、吸入側カム軸１９を回転する。

従動車６はロック中で、羽根付き排気側ローター２０も電磁クラッチ１１、歯車２１、歯付きベルト２２を介してロックされている。

次に原動車５と従動車６が噛み合い始めると、電磁クラッチ９と１２が接続され、電磁クラッチ１０と１１が切り離され原動車５と従動車６は共に９０度回転する。

原動車５と従動車６の９０度共回り回転後、羽根付き吸入側ローター１４はロックされて回転を停止し、羽根付き排気側ローター２０は２７０度回転する。

以後、羽根付き吸入側ローター１４と羽根付き排気側ローター２０は９０度の共回り回転ごとにロックと２７０度回転を交互に繰り返しながら左方向に回転し、吸入、圧縮、膨張、排気の行程を行う。

図３と図４は原動車５と従動車６の詳細図で、図３が原動車５と従動車６の平面拡大図でカムフォロアー５ａが噛み合う直前の状態を示し、摩擦力を小さくするために原動車５の摺動部にローラー５ｂを使用している。

図４は図３の正面図で、従動車６の溝中心部の細線はカムフォロアー５ａ中心点の軌跡で、原動車５と従動車６は同速度回転を行う。

図５〜図１３は羽根付き吸入側ローター１４と羽根付き排気側ローター２０が、吸入側ケーシング２３と排気側ケーシング２４の中を接近したり離れたりしながら１サイクル（吸入、圧縮、膨張、排気）を完了するまでを順に示したものであり、羽根付き吸入側ローター１４を手前にして２個のローターの動きを説明していく。

図５はスタート位置で、原動車５と従動車６は噛み合いを始める直前の状態で、電磁クラッチ９と１２は接続状態（１０と１１は切り離し状態）で、羽根付き排気側ローター２０がロック状態である。
又、吸入弁２５は閉、排気弁２６は開の状態である。なを図２は図５とは対応していない。

図６は原動車５と従動車６が、９０度の噛み合いを終えた直後で、電磁クラッチ１０と１１は接続（９と１２は切り離し）で、羽根付き吸入側ローター１４と羽根付き排気側ローター２０は共に９０度回転し、羽根付き排気側ローター２０はロック状態となり羽根付き吸入側ローター１４は吸入動作に入る前である。

図７は羽根付き吸入側ローター１４が２７０度回転して吸入工程を終えた直後である。吸入する混合ガスは吸気筒２３ａから吸気溝１４ａを通って燃焼室内に吸入される。
なを、カムレバー３０が羽根付き排気側ローター２０と干渉しないよう、羽根付き排気側ローター２０の干渉部を除去している。羽根付き吸入側ローター１４も同様である。
又、背圧は羽根付き吸入側ローター１４に開けた、カムレバー３０を通した穴より逃がす。羽根付き排気側ローター２０に関しても同じである。
又、エンジンオイル等の通路にもなる。

図８は吸入完了して９０度共回り後である。

図９は圧縮完了時の図である。

図１０は圧縮完了して９０度共回り後であり、このとき点火プラグ２８による点火が行われるが、死点ともいえる共回りは終わっている。
又、本実施例では点火プラグは２ヵ所必要となる。

図１１は膨張完了時の図である。

図１２は９０度の共回り完了時の図である。

図１３は排気完了時の図である。燃焼後の排気ガスは排気弁２６、排気ガス溝２０ａ、排気ガス筒２４ａを通って外部に放出される。
本図で本実施例のロータリーエンジンは１サイクル（吸入、圧縮、膨張、排気の４行程）と各行程前後の共回りを完了したことになり、羽根付き吸入側ローター１４と羽根付き排気側ローター２０の合計回転角度は共に９００度（２，５回転）である。

図１４は吸入側カム軸１９の断面図である。本カム軸を羽根付き吸入側ローター１４の２，５回転に対して１，５回転で左回転し、吸入弁２５を開閉する。カムレバーロール３１の位置は図５の位置に対応している。

図１５は排気側カム軸２７の断面図であり、形状は吸入側カム軸１９と同じである。カムレバーロール３１の位置も図５に対応している。

図１６の表は図５〜図１３までのクラッチや弁、羽根付きローターの動作をまとめたものである。

図１７はエンジン本体部を上部歯車ボックス３３に取り付けた場合の図である。歯付きベルト１３の歯付きプーリー１３ａに対する巻き付け角度を大きくできる。

従動車を６溝とした場合、共回り角度は６０度、点火位置は３ヵ所となる。

なを、本考案は、上述した実施例に限定されるものではなく、本考案の要旨を変更しない範囲内で変更実施出来る構成を含む。

本考案のロータリーエンジンの正面図 図１のＡ−Ａ線矢視による正面図 原動車と従動車の平面拡大図 図３の正面図 ２個の羽根付きローターのスタート位置図 ２個の羽根付きローターが共回りを終えた直後の図 羽根付き吸入側ローターが回転して吸入行程を終えた直後の図 ２個の羽根付きローターが共回りを終えた直後の図 羽根付き排気側ローターが回転して圧縮行程を終えた直後の図 ２個の羽根付きローターが共回りを終えた直後の図 吸入側羽根付きローターが回転して膨張行程を終えた直後の図 ２個の羽根付きローターが共回りを終えた直後の図 排気側ローターが回転して排気行程を終えた直後の図 吸入側カム軸断面図 排気側カム軸断面図 １サイクル中のクラッチ、弁、羽根付きローターの動きを表にしたもの エンジン本体を上部歯車ボックスに取り付けた図

１：出力軸、２：フライホイール歯車、３：出力軸用プーリー、４：出力軸歯付きベルト、５：原動車、５ａ：カムフォロアー、５ｂ：ローラー、６：従動車、７：原動車軸、７ａ：キー、８：従動車軸、８ａ：キー、９：電磁クラッチ、１０：電磁クラッチ、１１：電磁クラッチ、１２：電磁クラッチ、１３：歯付きベルト、１３ａ：プーリー、１４：羽根付き吸入側ローター、１４ａ：吸気溝、１５：歯車軸、１６：カム用小プーリー、１７：歯付きベルト、１８：プーリー、１９：吸入側カム軸、２０：羽根付き排気側ローター、２０ａ：排気ガス溝、２１：ギヤー、２２：歯付きベルト、２３：吸入側ケーシング、２３ａ：吸気筒、２４：排気側ケーシング、２４ａ：排気ガス筒、２５：吸入弁、２６：排気弁、２７：排気側カム軸、２８：点火プラグ、２９：点火プラグ、３０：カムレバー、３１：カムレバーロール、３２：引っ張りコイルバネ、３３：上部歯車ボックス、３４：下部歯車ボックス、３５：ベース板、３６：脚

Claims (1)

1. 自動車や船舶などに使用する４サイクル内燃機関の機構に関し、従来より猫とネズミ型ロータリーと呼ばれている、円筒型ケーシングの中で２個のローターが、接近したり離れたりしつつ１方向に回転し、その間に４サイクル動作を達成するという構造の発明に関するもので、即ち、４溝または６溝の１対のゼネバストップ機構様の原動車と従動車において、原動車と従動車が噛み合って回転するとき、該従動車の回転速度が該原動車の回転速度と同じになるように、該従動車の溝を涙的型とし、また該原動車と該従動車のそれぞれの軸に２個づつのクラッチを設け、該原動車の連続回転と該従動車の間欠回転の動きを、４個の該クラッチを操作して円筒型ケーシング内の２個の羽根付きローターに、ベルト等を介して交互に伝えることにより、２個の該羽根付きローターを該円筒型ケーシングの中で接近したり離れたりさせながら１方向に回転させつつ、吸入、圧縮、膨張、排気の行程を完了する手段を有するロータリーエンジン。

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