JP3385273B2 - 強化充填冷却および潤滑を有するロータリーエンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の背景） （発明の分野） 本発明は、概してロータリーエンジンに関する。さらに
詳細には、本発明は、改良ローター、およびバンケル型
ロータリーエンジンの実質的に均一な吸気充填冷却を提
供する吸気充填入口ポート構造に関する。改良された熱
移動デバイスは、ローターキャビティ内に提供され、新
規なシール潤滑装置が含まれる。

【０００２】（従来技術の説明） 通常、バンケル型ロータリーエンジンは、自動車および
他の動力車を含む多くの適用に利用されている。吸気、
圧縮、膨張および排気を含む４サイクルを有する４スト
ローク過程によってこれらのエンジンは動作する。図１
Ａから図１Ｄは、４サイクル動作に係る典型的な従来技
術のロータリーエンジンの側面図を示す。

【０００３】図１Ａから図１Ｄに示されるように、その
エンジンは、典型的な３つの頂部間に位置された燃焼表
面１０１ａ、１０１ｂ、および１０１ｃを形成する３つ
の側面を備えているローター１０２、およびローターハ
ウジング１０６内に配置された偏心部１０５を備えてい
るクランクシャフト１０４、を含む。ペリトロコイド曲
線の形状で内部表面１０７を有するローターハウジング
１０６は、吸気ポート１０８、および排気ポート１１０
を含む。端部プレート（図示されず）は、閉じたチャン
バ１１２を形成するためにローターハウジング１０６の
端部に固定される。

【０００４】ローター１０２は、ローターベアリング
（図示されず）を介してクランクシャフトの偏心部１０
５と係合し、そのクランクシャフトは典型的に内側ベア
リング軌道輪、外側ベアリング軌道輪、および複数のロ
ーラーベアリングを含む。クランクシャフト１０４を駆
動するローター１０２は、クランクシャフトのクランク
シャフトギア１１６と係合するローターギア１１４を含
む。ローターはクランクシャフトの１／３の速度で回転
し、クランクシャフトの１回転につき１回燃焼する。

【０００５】作動時、ローター１０２が回転する場合、
３つの燃焼面１０１ａ、１０１ｂ、および１０１ｃは、
閉じたチャンバ１１２の吸気容積、圧縮容積、点火容積
および排気容積を多様に規定するため、ハウジング１０
６の内部表面と多様に結合することに貢献する。

【０００６】図１Ａは、特に吸気サイクルを示し、吸気
サイクルの間、吸気ポート１０８が開き、ローター表面
１０１ａが閉じたチャンバの吸気容積１０９を規定し、
閉じたチャンバは、キャブレータ（図示されず）のよう
な外部源からそこに充填を引き込むために吸気容積を増
加する。図１Ｂは、圧縮サイクル中において圧縮容積１
１１が、充填物を圧縮するために減少する間のエンジン
を具体的に示す。図１Ｃは、１１３において点火サイク
ルを示し、その間圧縮された充填物は、点火された充填
物が膨張とともにローターを周囲に押す力を供給するた
めスパークによって点火される。図１Ｄは、１１５にお
いて排気サイクルを示し、排気容積の内容は、次のサイ
クルのためにエンジンを準備するため排気ポート１１０
を介して除去される。ローター１０２がハウジング１０
６内で回転するとき、ローター表面１０１ｂおよび１０
１ｃは同様に、吸気、圧縮、燃焼、および排気サイクル
を規定することに注意されたい。

【０００７】図２Ａは、図１Ａの従来技術エンジンの分
解斜視図を示す。ローター１０２は、中心軸Ａを有する
中心ハブ１１７、ローター側面１１８、および中心軸に
対して横径方向に延び、そのハブとフランクに接合させ
ているフランク支持１１９を含む。示されたように、そ
のエンジンはさらに閉じたチャンバ１１２を形成するた
めにローターハウジング１０６の第１および第２端部に
装着するための第１端部プレート１２２にて、および第
２端部プレート１２４を含む。

【０００８】ハウジング１０６は、点火のために使用さ
れるスパークプラグ（図示されず）を受け入れるために
そこを通してホールを開けられたスパークプラグホール
１２６を含む。ハウジング１０６は、さらにペリフェラ
ルポート１２８を含み、以下でさらに説明されるよう
に、ペリフェラルポート１２８は、チャンバ１１２に対
して開かれており、充填物をチャンバに流すことを可能
にする。

【０００９】ローター１０２は、フランク支持１１９間
に位置された大きなフロー経路１３０を含む。以下でさ
らに説明するように、大きなフロー経路１３０は、充填
物をローターを通過して、クランクシャフト１０４（図
１Ａ）と平行に、第１端部プレート１２２から第２端部
プレート１２４まで流すことを可能にする。ローター１
０２は、フロー経路１３０を含むため、ローターに対し
て最も効果的に強度加え得る部位で構造支持材が不足す
る。ローターを補正および強化するために、より多くの
材料がローターなどの場所に対して追加されなければな
らないためその重量が不利に増加する。ローターの重量
は、クランクシャフト１０４の重量（図１Ａ）、所要の
カウンターウェイト量、ローターベアリングのサイズ
（図示されず）およびエンジンの全構造に影響を及ぼす
ため重要である。

【００１０】第１端部プレート１２２は、外部供給源
（図示されず）から充填を受容する燃料／空気入口１３
２を含む。第１端部プレート１２２は、第１端部プレー
トの内部表面１３３上のキャビティ、またはスロットに
よって形成された第１ポート１３４を含み、フロー経路
１３０およびローター１０２の内部１２３に対して頻繁
に開く。第１ポート１３４は、入口１３２に連絡し、外
部源からローター１０２のフロー経路１３０に充填物を
流れることを可能にする。

【００１１】第２端部プレート１２４は、第２端部プレ
ートの内部表面１３７におけるキャビティによって形成
される分配チャンバ１３５を含み、チャンバ１１２に対
して開く。分配チャンバ１３５は、分配チャンバ１３５
のエッジおよび点線１４１によって規定されるサイドポ
ート１３６を備える。サイドポート１３６は、閉じたチ
ャンバ１１２と連絡し、ローター１０２による障害を受
ける。サイドポート１３６を除く、分配チャンバ１３５
の残部は、第１ポート１３４と同一で、フロー経路１３
０、ローター１０２の内部１２３、および通路１５２と
連絡する。第２端部プレートは、燃料／空気吸入口を含
まない。サイドポート１３６は、ローターのフロー経路
１３０および分配チャンバ１３５を通過して第１端部プ
レートの第１ポート１３４から充填を受け入れる。分配
チャンバ１３５は、第２端部プレートのフランジの内部
表面上に形成されたポート出口１３８と連絡する。第２
端部プレート１２４がローターハウジング１０６に対し
て固定される場合、出口１３８は、分配チャンバ１３５
からローターハウジング１０６のペリフェラルポート入
口１４０まで充填された空気の通路を提供する。

【００１２】示されたエンジンにおいて、吸気充填は、
第１端部プレート１２２の燃料／空気入口１３２を介し
て単独で受け入れられる。従って、エンジンは、単一エ
ントリーポート構造を使用し、その中で冷却充填は、エ
ンジンの一方の面を介してのみ外部源からエンジンに入
る。ポート構造は、基本的に入口１３２、第１ポート１
３４、ローターのフロー経路１３０、分配チャンバ１３
５、サイドポート１３６、サイドポート出口１３８、ペ
リフェラルポート入口１４０、およびペリフェラルポー
ト１２８から本質的に形成される。エンジンのポート構
造を通過する充填の正確なフロー経路は、位置およびロ
ーター１０２の回転速度によって変動する。フロー経路
１４２、１４４、および１４６は、エンジンを通過する
充填の流れを示す。

【００１３】フロー経路１４２によって、充填物は、
（１）第１エンドハウジング１２２の燃料／空気吸入口
１３２を通過して外部供給源（図示されず）から第１ポ
ート１３４まで、（２）ローターのフロー経路１３０を
通過し、クランクシャフト（図１Ａ）と平行に、（３）
第２端部プレートの分配チャンバ１３５へ、および
（４）フロー経路１４４および／または、フロー経路１
４６を介して閉じたチャンバ１１２に向かって流出す
る。充填物は、サイドポート１３６から直接的に、ロー
ター１０２によって部分的に障害を受けるチャンバ１１
２に流入する。充填は、分配チャンバ１３５から他の経
路１４６に沿って通路１５２、サイドポート出口１３
８、ペリフェラルポート入口１４０、およびペリフェラ
ルポート１２８を介して閉じたチャンバ１１２に流入す
る。

【００１４】充填は、第１ポート１３４を介して第１端
部プレート１２２のみ通過してエンジンに入り、ロータ
ー１０２を通過して流れるために、端部プレート１２２
に隣接したローターの側面は、ローターの端部に入る充
填を形成する。さらに冷却充填は、外部源から直接的に
サイドポート１３６に入らないため、第２端部プレート
は、ローターの充填物出側と呼ばれる。充填は、ロータ
ーのフロー経路１３０をフロー経路１４２を介して通過
するため、熱を吸収し、その冷却能力は、ローター出側
で減少する。従って、第２端部プレート１２４に隣接し
たエンジンの出側での、端部プレートに隣接したロータ
ー温度は、第１端部プレート１２２に隣接したローター
の入側における温度よりも１００゜Ｆ高い。

【００１５】図２Ｂは、ペリフェラルポート１２８に沿
った従来技術エンジンの軸方向断面図を示す。ローター
１０２は、ローターの側面をシールするためにローター
フランク１１８から第１および第２端部プレート１２２
および１２４の内部壁まで延びた側部シール１４９を含
む。第１端部プレート１２２において形成された通路１
５０は、燃料／空気入口１３２と第１ポート１３４との
間の連絡を提供する。第１ポート１３４は、直接的にロ
ーター１０２のフロー経路１３０と連絡し、側面および
ローター１０２の側部シールによってチャンバ１１２に
対して直接的露出隔離される。第２端部プレート１２４
において形成された通路１５２は、分配チャンバ１３５
とサイドポート出口１３８との間の連絡経路を提供し、
ハウジング１０６において形成された通路１５４は、吸
入口１４０およびペリフェラルポート１２８に接続す
る。充填経路１４４によって充填は、サイドポート１３
６から閉じたチャンバ１１２に直接フローする。充填フ
ロー経路１４６によって充填は、分配チャンバ１３５か
ら通路１５２および１５４を介して閉じたチャンバ１１
２に流入する。

【００１６】上述のように、クランクシャフト１０４の
偏心部１１７は、ローターベアリング１５８を介してロ
ーター１０２と回転可能に結合され、ローターベアリン
グ１５８は、典型的に内側ベアリング軌道輪と外側ベア
リング軌道輪との間に固定された複数のローラーベアリ
ング部材を含む。従来技術の充填冷却エンジンのこのタ
イプにおけるベアリング１５８は、オイル中では動作せ
ず、従って、流体力学的に支持されたベアリングとは異
なったローラーベアリングを使用すべきである。

【００１７】ローター１０２の一方の面が反対面よりも
わずかでさえ（１０゜Ｆのような少量）熱い場合、ロー
ターの熱い面上のベアリング１５８のベアリング軌道輪
は、ベアリングに渡って熱膨張差のため少し大きい。第
２端部プレート１２４に隣接した示されたエンジンの存
在する面での温度は、第１端部プレート１２２に隣接し
たエンジンの入側よりも現に１００゜Ｆ熱いため、ベア
リング軌道輪は、軸方向にテーパされ、ベアリングロー
ラーの端部負担を発生させ、これはベアリング１５８の
負荷伝達能力および寿命をかなり減少させる。さらにこ
の円錐化効果によって、ローターは一方の面に押し付け
られ、実質的にローター１０２、特にローターの側部シ
ール１４９上での摩擦および摩耗を増加させる。サイド
スラストは、またハウジング１０６の端部プレート１２
２および１２４（図２Ａ）の内部壁１３３および１３７
のサイドガウジングを引き起こし得る。円錐化効果は、
高圧縮負荷において、ローターの最大回転速度も制限す
る。

【００１８】さらに、従来技術エンジンにおいて、ロー
ター１０２を横切る充填の迅速な通路は、ローターの全
冷却のために限定された機会を提供する。従って、ロー
ターベアリング１５８の温度は、４００゜Ｆまで到達し
得、その温度で潤滑が損なわれ、冶金学的変化（粒界成
長）がベアリング材において発生し始める。吸気充填
は、吸気サイクルのある部分のみでローター１０２を通
過し得、それゆえエンジンは吸気サイクルの一部が不足
しているため、クランクシャフト１０４の偏心部１０５
を通過して充填を通過することによって追加充填フロー
経路を提供する必要があり得る。そのようにすることに
よって、偏心部１０５の一方の側は、他方の側よりも冷
却され得る。この効果は、ローターの全冷却のために有
用な充填量を減少することに加えて、追加的な非対称冷
却問題を引き起こす。

【００１９】さらに、このクロスフロー配置における十
分な支持構造の欠如は、ローター面とベアリングとの間
の、互いに近接する点でローター１０２の多くの構造支
持の配置に至る。このため、熱を分散させる表面領域が
ほとんどない箇所で大きな熱フラックスが蓄積する。

【００２０】歴史的に、２ストロークエンジンおよびロ
ータリーエンジンの全ては、リングまたはシールを潤滑
する手段として空気流にオイルを注入していた。特に全
ての充填冷却ロータリーエンジンは、空気流に潤滑オイ
ルを注入するか、または同じ結果を有する燃料との混合
オイルを注入することにより全体的にシールを潤滑して
いた。

【００２１】オイルが空気流に入る場合、多量のオイル
がエンジンを潤滑することに実際に貢献するかどうかの
問題がある。たいていの場合、オイルは、充填内で浮遊
して残留し、ガソリンと共に部分的に燃焼する。このた
め、２ストロークエンジン動作において燃焼および非燃
焼粒子を排気する主要な源となる。

【００２２】実用的２ストロークエンジンは、空気流に
オイルを注入しなければならない。その結果オイルは微
粒子となり、その微粒子は最近、発癌性および突然変異
促進性があることが証明されている。さらに、ガソリン
と異なり、時間が与えられれば、水が空気に入ることを
妨げ、これらオイル微粒子は浮遊状態で残留せず、水に
入り、最も環境被害を与え得る。たとえ２ストロークエ
ンジンの燃料効率が、起こりにくいが、良くなっても、
この問題は、いかなるリーズナブルな値段の２ストロー
クエンジンの根源的な部分のままである。Ｍａｚｄａ、
ＯＭＣ、ＲＰＩ、およびＮｏｒｔｏｎによって製造され
たもののような既存の４ストロークロータリーエンジン
は全てオイルを空気流（一般的には、２ストロークより
低量）に注入する。４ストロークピストンエンジンはオ
イルを注入しないが、重量、体積に敏感なＲＶ車、ハイ
ブリッド車、携帯発電プラントの利用に対して非実用的
な候補である。

【００２３】Ｂｕｒｔｉｓ（米国特許第５，２０３，３
０７号）は、ローターの頂部シールを潤滑するための改
良潤滑オイルシステムを含むロータリーエンジンを開示
する。Ｂｕｒｔｉｓによって記述された潤滑システム
は、別のオイルポンプシステムを使用して空気吸気口に
オイルを注入することによって、頂部シールを潤滑する
従来方法と対照をなす。低潤滑となるこのような従来シ
ステムは、ローター面およびエンジンハウジング上にカ
ーボンが生成し、燃焼チャンバ内のオイル燃焼による汚
染が増加する。

【００２４】Ｂｕｒｔｉｓによって開示されたオイル循
環システムは、オイルがクランクシャフトに向かって流
入するクランクシャフトにおいて形成された軸方向クラ
ンクシャフト通路、ローブに形成されたローブ通路、ま
たは一方の端部においてクランクシャフト通路に連絡
し、そして他方の端部においてローターローラーベアリ
ングに連絡するシャフトの偏心部、ならびにローターの
頂部に対してローターを通過して拡張するローター通
路、を含む。エンジンシステムの動作の間オイルはクラ
ンクシャフト通路を通過してローブ通路に流れ、ロータ
ーローラーベアリングにローラーベアリングを潤滑させ
るために流れる。従って、ローラーベアリングから流れ
たオイルは開いた軌道輪を通過し、ローターの頂部に配
置された頂部シールを潤滑するためローターオイル通路
に流れる。少量のオイルは、ローターの内側から頂部シ
ールを潤滑させるために通路を通過して流れる。

【００２５】Ｂｕｒｔｉｓによって記述されたロータリ
ーエンジンに関する１つの問題は、潤滑がローターの側
部シールに十分に供給されないことである。Ｂｕｒｔｉ
ｓによって記述されたロータリーエンジン関する別の問
題は、オイルがローター通路、すなわちローターと頂部
からローターハウジングの内部壁までから均等に分配さ
れないことであり、なぜなら燃料／空気充填の側のみか
らローターハウジングに注入され、従って潤滑物を不均
一に流す充填物の不均衡フローが存在するからである。

【００２６】従来のロータリーエンジンに関するさらに
別の問題は、頂部シール、側部シール、およびローター
ベアリング構造のような最高温となるエンジン部品から
離れて熱を移動させるエンジンの能力に関する。充填冷
却されるロータリーエンジンは、ローターベアリングに
過剰の熱を移動させない間、頂部シールから離れて十分
な熱を移動する必要性によって出力において歴史的に制
限されてきた。この繊細な平衡は、ＲＰＭとよび馬力
（ＨＰ）の狭い境界内において、ロータリーエンジンの
設計者が作動させることを要求する。熱移動は、ロータ
ーＲＰＭおよび空気流の関数であるために、吸気空気流
出も低い低ＲＰＭにおいて作動させる場合、実質的な動
力で典型的な充填冷却したエンジンを作動させることは
可能ではない。

【００２７】要求されることは、ロータリーエンジンに
おいて、ローターベアリングの端部負荷、ローターのサ
イドスラスト、および偏心部を通過して充填を通過させ
る必要性を含む非対称冷却に関する問題を実質的に減少
させるために、ローターの両面上に十分および均一な充
填冷却を提供するための手段である。さらに要求される
ことは、減少された重量および妥協のない強度を有する
充填冷却したロータリーエンジンである。

【００２８】別の必要性は、効果的およびシールの均一
な潤滑を提供し、潤滑物がエンジンを通過するとき、か
なりの量の潤滑物が充填フロー流に入ることを要求せ
ず、エンジン表面をこするための手段である。

【００２９】さらなる要求は、改良された熱移動特性を
有するロータリーエンジンである。

【００３０】（発明の要旨） 従って、本発明の目的は、特にローターの対向する側に
関して、ローターベアリングの寿命を延長するために軸
方向にそった実質的均一充填冷却を有するロータリーエ
ンジン設計を提供することであり、ローターのサイドス
ラストかなり減少させる。

【００３１】本発明のさらなる目的は、一般的構造と同
じ従来技術のローターよりも軽量な、ローターを備える
エンジンを提供することであり、それによりエンジンの
全重量を減少させる。

【００３２】さらなる目的は、改良された潤滑システム
を備えるエンジンを提供することであり、その改良され
た潤滑システムは、燃料およびオイルを予混合するこ
と、またはオイルを充填フロー流に注入しリングおよび
シールを潤滑させること、側部シールおよび頂部シール
の効率的および均一な潤滑を提供している潤滑システム
である。

【００３３】さらに本発明の別の目的は、ローターベア
リングをオーバーヒートせず頂部シールから最適熱量を
移動させる手段を有するエンジン設計を提供することで
ある。

【００３４】簡単に言うと、本発明の現在の好適な実施
態様は、ペリトロコイド構造の内部壁を備えるハウジン
グを備える充填冷却ロータリーエンジン、ハウジングの
一方の端部に固定された第１端部プレート、およびハウ
ジングの反対側の端部に固定された第２端部プレートを
含み、閉じたチャンバを規定する。細長シャフトは、閉
じたチャンバを通って延び、そこで配置された偏心部を
有し、ほぼトロコイド形状、円筒形ハブ、およびハブに
相対して横方向に延びているウェブ、を形成している３
つの側面を含むローターは、ハブおよびフランクの内側
部とハブを結合させることに関し、チャンバ内に配置さ
れ、偏心部によって係合される。ウェブ、フランクおよ
びハブは、ローターの対向端上にローターキャビティを
形成し、ローターの側面は、ハウジングの内部壁と多様
に組合わさって、吸気チャンバ、圧縮チャンバ、および
燃焼チャンバを規定する。燃料／空気充填を受容するた
めに第１端部プレートにおいて形成された第１入口は、
閉じたチャンバに面している第１エントリーポートにお
いて終端する。燃料／空気充填を受容するために第２端
部プレートにおいて形成された第２入口は、閉じたチャ
ンバに面している第２エントリーポートにおいて終端す
る。第１エントリーポートに隣接している第１端部プレ
ートにおいて形成される第１分配チャンバは、閉じたチ
ャンバに対して開かれ、第２エントリーポートに隣接し
ている第２端部プレートに形成された同様の第２分配チ
ャンバは、閉じたチャンバに対して開かれる。エントリ
ーポートは、ローターキャビティと直接連絡するように
位置付けられ、ローター側面によるいかなる吸気、圧
縮、および燃焼チャンバと直接的な連絡から隔離される
ように位置付けられる。第１および第２分配チャンバ
は、ハブによる部分的障害を受けるローターキャビティ
を介してエントリーポートと、直接的に多様な連絡をす
るために位置付けられ、ローター側面による障害を受け
る吸気チャンバと、直接的に多様な連絡をするために位
置付けられる。

【００３５】そのドライブシャフトは、一方の端に隣接
している第１ポイントからシャフトの反対端部に隣接し
ている第２ポイントまで延び、その中で形成され、軸方
向に延びるキャビティを有する。そのキャビティは、偏
心部の中央に向かってシャフトの第１および第２端部か
らテーパされたほぼ環状の断面を有し、その偏心部の中
央でキャビティの断面は最大になる。

【００３６】代替可能な実施態様においてシャフトは、
外部源からキャビティまでキャビティに潤滑物を受容す
るために形成される複数の通路を有し、キャビティから
ローターベアリング構造まで潤滑物を通過させるために
複数の通路を有する。ローターが回転した場合、遠心力
によって潤滑は、キャビティからローターベアリング構
造まで流れ、ローターベアリング構造からローターハブ
に沿って第１および第２端部プレートまで、側部シール
スロットに沿って側部シールまで、および頂部スロット
まで、さらに頂部シール上に流れる。

【００３７】熱移動アセンブリは、ローターからロータ
ーキャビティ内部へおよびローターキャビティから流れ
ている充填まで熱を移動するためにローターキャビティ
内に配置される。第１および第２エントリー／分配ポー
トは、ローターの各面上のキャビティにおよびキャビテ
ィから燃料／空気充填の実質的に平衡したフローを燃焼
チャンバに入れる前に提供する。ローターキャビティを
通って流れる充填物は、熱移動アセンブリを通過し、ロ
ーターからアセンブリに移動された熱が、次に充填物に
連続的に移動する。そのウェブは、ローターキャビティ
内での充填圧力を均等にするためにそこを通って延びる
少なくとも１つの開口部を含む。

【００３８】本発明の利点は、燃料／空気充填が、第１
および第２エントリーポートを介してローターキャビテ
ィに、効率的におよび分配チャンバを介して吸気チャン
バへ流れる前にローターの両端部に効率的なおよび均等
な冷却を提供するために流入させることである。

【００３９】別の利点は、ローターの対称的冷却がロー
ターベアリングの端部負荷、ローターのサイドスラス
ト、および偏心部を通過して充填を通過させる必要性、
を含む従来技術問題を実質的に除去することである。

【００４０】さらなる別の利点は、本発明によって形成
されたローターが、重量を減少し、そして妥協されない
強度がそれゆえロータリーエンジンの全重量を減少させ
る。

【００４１】本発明の別の利点は、改良された潤滑系
が、燃料およびオイルを予混合する必要性、または充填
フロー流にオイルを注入する必要性を排除し、それにも
かかわらず全てのベアリングの効率的なおよび均一な潤
滑、ならびに側部シールおよび頂部シールを提供する。

【００４２】なおさらなる利点は、ローターキャビティ
において配置された熱移動アセンブリは、頂部シールお
よびローターベアリングから熱の最適移動を提供する。

【００４３】さらに別の利点は、各フランクの表面に沿
って温度勾配を最小にするための手段の提供であり、従
ってその表面に沿って実質的に均一な温度を提供し、作
動時、ローター上で熱的に誘起された応力を減少し、従
ってローターの寿命を増加させる。

【００４４】（好ましい実施態様の詳細な説明） ところで図面について、図３には、本発明による充填冷
却されるロータリーエンジンの組立分解斜視図を例示す
る。このエンジンは、ローターハウジング２０４、第１
端部プレート２０６、および第２端部プレート２０８内
で回転するように取付けられたローター２０２を含む。
この端部プレート２０６、２０８は、閉鎖チャンバ２１
０を形成するためにローターハウジング２０４の対向す
る端部に適合するように装着される。このローターハウ
ジングの内部壁は、ペリトロコイド（ｐｅｒｉｔｒｏｃ
ｈｏｉｄａｌ）形状をとる。

【００４５】ローター２０２は、円筒ハブ２１３、ウェ
ブ２１４、およびほぼトロコイド形状を形成する３ロー
ター側面２１５を備える。ローター２０２は、ほぼＩビ
ーム断面形状を有し、好ましい実施態様において、キャ
ストプロセスを使用して形成される。このＩビーム断面
形状は、ベースフランジとしてハブ、トップフランジと
して側面、およびＩビームウェブとしてウェブ２１４に
より規定される。このウェブ２１４は、ハブから横に延
び、そしてローター側面の内側の部分をハブに接続す
る。ローターキャスト２１７は、ハブ２１３、ウェブ２
１４、およびローター側面２１５によってローター２０
２の各端部において形成される。複数のスルーホール２
１６は、キャストプロセスの一部として、ローターを軽
すること、ならびにローターキャビティー２１７内およ
びローターの長さに沿って圧力を実質的に等しくするこ
との両方のためにウェブ２１４内に形成される。

【００４６】Ｉビーム形状およびホール２１６の結果と
して、ローター２０２は、ほぼ同じ形状および大きさの
先行技術のローターよりも１５％軽い。ある程度、重量
を軽減することで、ローターを支持するローターベアリ
ング（図示せず）は、４０％長いベアリング寿命となる
（以下でさらに記載する）。そしてローターの重量は、
エンジンの重量の約１０％であり、そしてカウンタ重量
（図示せず）および他のエンジンの形状要素の全重量
は、ローターの重量の約２倍に増加するので、本発明の
エンジンにおいて削減される全体の重量は、Ｉビームロ
ーター形状の直接の結果として約５％である。

【００４７】ローター２０２が回転する場合、ローター
側面２１５は、多様にハウジング２０４と組合されて、
吸気サイクル、圧縮サイクル、点火サイクルおよび排気
サイクルの各間に、チャンバ２１０中で吸気容積、圧縮
容積、点火容積、および排気容積を規定する。ローター
ハウジング２０４を通じて開けられたホール２１１に、
燃焼容積中で充填物と呼ばれる燃料／空気の混合物の点
火を起こすスパークプラグを収容する。排気ポート２１
２は、ローターハウジング２０４に形成され、排気容積
からの排気用の出口経路を提供する。

【００４８】この示されるエンジンは、本発明によるバ
ランス冷却ポートの形状を有し、これは、エンジン軸に
沿って、かつ、ローター２０２の両端において実質的に
均一な充填物冷却を提供する。端部プレート２０６は、
この下部の外部ペリメータ中に第１燃料／空気入口２１
８を備え、キャブレターのような外部供給源（図示せ
ず）からの充填物を受容する。端部プレート２０６はま
た、以下を含む：第１端部プレートの内部面２２２中
で、チャンバ２１０の方に通じ、そしてスロットまたは
キャビティーによって形成される第１エントリーポート
２２０；第１端部プレートの内部面中で、別のスロット
によって形成される、充填物を受容しそして分配するた
めの第１分配チャンバ２２４。第１分配チャンバ２２４
は、第１入口部分２２４ａ（ローター２０２の側面２１
５によってチャンバ２１０へ直接曝されることはな
い）、およびサイドポート部２２４ｂまたはサイドポー
ト２２４ｂ（充填物を分配するためにチャンバ２１０に
別々にさらされる）を備える。例示の目的のために、第
１分配チャンバ２２４の第１および第２部分２２４ａお
よび２２４ｂは、破線２２３によって、分離して示して
いる。端部プレート２０６は、第１端部プレートのフラ
ンジ２２５の内部表面中のボアによって形成される第１
ペリフェラル連絡ポート２２６をさらに備える。破線２
１９によって示される第１経路は、第１エントリーポー
ト２２０を燃料／空気入口２１８に連結する。第２経路
２２１は、分配チャンバ２２４をポート２２６に連絡
し、このポートは、端部プレート２０６が以下に記載
し、示されるようにローターハウジング２０４に取り付
けられる場合、ローターハウジング２０４に形成される
第１ペリフェラルポート入口２２７に並べられる。入口
２２７は、ハウジング２０４の内部壁２２９に形成さ
れ、そしてチャンバ２１０の方に通じる第１ペリフェラ
ルポート２２８と連絡する。

【００４９】第２端部プレート２０８は、外側ペリメー
タ中の第２燃料／空気入口２３０を備え、外部供給源
（図示せず）から充填物を受容する。端部プレート２０
８は、以下を含む：プレート２０８の内部面２３４中
で、チャンバ２１０の方に通じ、そしてスロットによっ
て形成される第１エントリーポート２３２；第２端部プ
レート２０８の内部表面中で、別のスロットによって形
成される、充填物を受容しそして分配するための第２分
配チャンバ２３６。第２分配チャンバ２３６は、第１入
口部分２３６ａ（ローター２０２の側面２１５によって
チャンバ２１０への直接さらされることはない）、およ
び第２サイドポート部分２３６ｂまたはサイドポート２
３６ｂ（そこへ充填物を分配するためにチャンバ２１０
に別々にさらされる）を含む。例示の目的のために、第
２分配チャンバの第１および第２部分２３６ａおよび２
３６ｂは、破線２４１によて、分離して示している。端
部プレート２０８は、端部プレート２０８のフランジ２
３５の内部表面のボアによって形成される第２ペリフェ
ラル連絡ポート２３８をさらに備える。燃料／空気入口
２３０は、経路２３１によって第２エントリーポート２
３２と連絡され、そして分配チャンバ２３６は、経路２
３７によって第２ペリフェラル連絡ポート２３８と連絡
される。ボア２３８は、第２端部プレート２０８がロー
ターハウジングに取付けられる場合、ローターハウジン
グ２０４に形成され第２ペリフェラルポート入口（図示
せず）に並べられる。この第２ペリフェラルポート入口
は、ハウジング２０４の内部壁２２９に形成され、そし
て閉鎖チャンバ２１０の方に通じる第２ペリフェラルポ
ート２４０の内部経路（図示せず）によって連絡する。

【００５０】本発明によれば、充填物冷却は、例示され
るバランスのとれたポート形状を通じて、そして燃料／
空気入口２１８、２３０、エントリーポート２２０、２
３２、分配チャンバ２２４、２３６、ペリフェラルポー
ト２２８、２４０、および以下に記載されるようなこれ
らのポートの各々に関連する連絡経路を通過して、矢印
２４６、２４８、２５０、２５２、２５４および２５６
に示される経路に沿って、充填物を通過させることで達
成される、ローター２０２のＩビーム形状は、バランス
のとれた冷却ポート形状と調和して作用するために装着
され、エンジンでの実質的に均一な充填物冷却を、ロー
ターの両端において達成する。充填物は、ローターの力
学的なパラメータに基づくバランスのとれた冷却ポート
形状を通過して多様に流れる。

【００５１】ローター２０２の力学的なパラメータは、
位置および回転速度、そしてローターに与えられた負荷
を含む。この力学的なパラメータの瞬時値に依存して、
充填物は、変化する速度でいくつかの経路に沿ってエン
ジンを通じて流れる。運転の際、ほぼ等しい圧力が、ロ
ーターの両端で生じるので、ローターのウェブホール２
１６を通過する充填物の流れは、ほぼ０である。だか
ら、ローターを通じて、エンジンの一端から他端には、
充填物は流れない。充填物は、ローターの各端部に対向
するエントリーポート２２０および２３２からローター
キャビティーに、そして次いで、端部プレート２０６お
よび２０８の方の逆方向に流れ、ここで充填物は、以下
でさらに説明されるローターの内部の要素によって遮断
されて分配チャンバ２２４および２３６に入る。

【００５２】上記で示唆されるように、フロー経路２４
６、２４８および２５０は、エンジンの一端を通る冷却
充填物のフローを例示する。フロー経路インジケータ２
４６に従って、充填物は：（１）外部の供給源（図示せ
ず）から、第１燃料／空気入口２１８および経路２１９
を通じて、エントリーポート２２０の外側に；（２）ロ
ーターキャビティー２１７に；（３）分配チャンバ２２
４に；（４）そしてサイドポート２２４ｂを通ってフロ
ー経路２４８を介して直接チャンバ２１０に、および／
または経路２２１、フロー経路２５０、ボア２２７およ
びポート２２８を通って間接チャンバ２１０にフローし
得る。

【００５３】フロー経路２５２、２５４、および２５６
は、エンジンの対向する端部を通る充填物のフローを例
示する。フロー経路２５２に沿った通過において、充填
物は：（１）外部の供給源（図示せず）から、燃料／空
気入口２３０および経路２３１を通過して、エントリー
ポート２３２に；（２）そして経路２５２を介してロー
ターキャビィテー２１７から；（３）分配チャンバ２３
６へ；そして（４）フロー経路２５４および／またはフ
ロー経路２５６を介してチャンバ２１０へ流れる。充填
物は、サイドポート２３６ｂから直接チャンバ２１０へ
流れ、そしてフロー経路２５６を介して充填物は、分配
チャンバ２３６から経路２３７を通じてチャンバ２１０
へ、さらに以下に記載の経路を介してペリフェラルポー
ト２４０を通じて流れる。

【００５４】図４は、端部プレート２０６の開口サイド
の側面図である。この第１端部プレートおよび第２端部
プレート形状特性は、互いに等しく、および反対であ
る。このエントリーチャンバポート２２０およびサイド
ポート２２４ｂの形状特性を、さらに以下に説明される
ようにエンジン中の充填物のフローを最適化するために
経験的に決定した。エントリーポート２２０は、形状に
おいて引き延ばされかつ弓形であり、そして幅よりも実
質的に大きな寸法である長さを有する。このポートは、
それ自体の末端が、端部プレート２０６においてロータ
ー２０２の力学的な「フットプリント」の外部に配置さ
れることがないように位置する。分配チャンバ２２４
は、ポート２２０に隣接して配置され、形状においてほ
ぼ腎臓形である。この入口部分２２４ａは、ローター２
０２の力学的な「フットプリント」内に配置され、そし
てサイドポート部分２２４ｂは、ローター２０２がハウ
ジング２０４内で回転するとチャンバ２１０の吸気部分
に多様に曝される。分配チャンバーおよびローター２０
２の特徴のために、この分配チャンバーは、チャンバ２
１０の燃焼容積と決して直接連絡されず、そして以下で
さらに説明されるようにチャンバ２１０の吸気容積との
み直接連絡される。上で記述されるように、分配チャン
バ２２４の第１吸気部分２２４ａは、ローター２０２の
側面２１５によってチャンバ２１０に直接曝されること
はなく、そしてこのサイドポート２２４ｂは、充填物を
分配するためにチャンバ２１０に多様に曝される。

【００５５】好ましい実施態様において、エントリーポ
ート２２０、２３２の組合せた領域は、排気ポート２１
２の領域の１．５〜３倍の間である（図３）。エントリ
ーポート領域の平方インチは、エンジンの排気量の容積
インチの約１０％である。エントリーポート領域に対す
るサイドポート領域の比率は、エンジンに必要なチュー
ニング依存して変化し得る。本発明の１つの実施態様に
おいて、このサイドポート領域は、エントリーポート領
域の約２倍である。

【００５６】図５は、図４の線５−５によって示される
平面におけるエンジンアセンブリの断面図である。上で
記載されるように、ローターキャビティー２１７中の圧
力は、ウェブの両サイドにおいてほぼ等しいので、ロー
ターのウェブ２１４中の充填スルーホール２１６の流れ
は、実質的にない。上に記載されるように、充填は、燃
料／空気入口２１８からエントリーポート２２０へ、ロ
ーターキャビティー２１７の中へおよび外へと流れ、そ
して分配チャンバへ流れる。充填量のいくらかが直接吸
気チャンバに入り得（矢印２４８）そして充填量のいく
らかが矢印２５０によって示されるようにポート２２８
を介して間接に入り得る。エントリーポート２２０は、
形状において引き伸ばされかつ弓形であり、そして幅よ
りも実質的に大きな寸法である長さを有する。このポー
トは、それ自体の末端が、端部プレート２０６において
ローター２０２の力学的な「フットプリント」の外部に
配置されることがないように位置する。分配チャンバ２
２４は、ポート２２０の隣接に配置され、そして形状に
おいて、ほぼ腎臓形である。この入口部分２２４ａは、
ローター２０２の力学的な「フットプリント」内に配置
され、そしてサイドポート部分２２４ｂは、ローター２
０２が、ハウジング２０４内で回転すると、チャンバ２
１０の吸気部分に多様に曝される。さらに上に記載さ
れ、および本明細書中に示されるように、充填物は、燃
料／空気入口２３０からエントリーポート２３２へ、ロ
ーターキャビティー２１７の中へおよび外へ、そして分
配チャンバ２３６へ流れ、ここで矢印２５４および２５
６に示されるように吸気チャンバへ入る前に同じように
分割する。

【００５７】ローターハウジング２０４、第１端部プレ
ート２０６、および第２端部プレート２０８は、さらに
２５７に示されるように、水の経路をさらに含み、エン
ジンの冷却を助けるためにハウジングおよび端壁を通じ
て、水をくみ上げる。ローター２０２は、側部シール２
５８を含み、ローターのサイドと端部プレート２０６お
よび２０８の内部壁２２２および２３４の間のギャップ
をシールする。

【００５８】ところで図６において、図４の線６−６に
よって示される平面における断面図を示す。この図に示
されるように、経路２１９は、端部プレート２０６内に
形成され、燃料／空気入口２１８およびエントリーポー
ト２２０の間の連絡を提供する。エンジンの作動におい
て、矢印２４６によって示されるように、充填物は、吸
入口２１８から、経路２１９およびエントリーポート２
２０を通って、ローターキャビティー２１７へおよび分
配チャンバ２２４へ流れる。

【００５９】端部プレート２０８に形成される経路２３
１は、同様に燃料／空気入口２３０とエントリーポート
２３２との間の充填物の連絡を提供する。上で記載され
るように、エンジンの作動の期間中、充填物は、入口２
３０から、経路２３１およびエントリーポート２３２を
通過し、ローターキャビティー２１７および分配チャン
バ２３６に流れる。

【００６０】この図面の中で、クランクシャフト２６４
は、チャンバ２１０を通って伸び、回転できるように示
される。このクランクシャフトは、当業者に周知である
適切なベアリング（図示せず）によってハウジングに軸
支され、そして内部ベアリング軌道輪、外部ベアリング
軌道輪、そしてこれらの間に配置される多数のローラー
ベアリング部材を含むローターベアリング２６８を介し
たローター２０２に回転可能に取り付けられる編心部２
６６を含む。端部プレート２０８は、ローター２０２に
よって保持されるギア２７２を係合するギア２７０を含
む。このギア２７０は、ローターギア２７２の約６６．
７％である直径を有する。この比は、ローター２０２の
頂部シール（図示せず）に、閉鎖チャンバーの正確なペ
リトロコイド形状をトレースするために必要である。

【００６１】図６において明らかなように、ローターが
例示される位置に関して１８０゜回転した場合、ハブ２
１３は、少なくとも部分的にエントリーポート２２０、
２２４、２３２および２３６と重複し、それによって充
填物がハブに流れることを可能にする。充填物は、編心
部２６６によって遮断されているので、充填物がハブを
通過することはないことに留意すべきである。しかし、
編心部２６６は、エントリーポート２２０および２３２
に接触してないので、編心部２６６とエントリーポート
との間に長手方向軸スペース２７１が存在し、これは、
常に充填物のいくらかの流れが、スペース２７１へと、
エントリーポート２２０、２３２と分配チャンバ２２
４、２３６との間に生じることを可能にする。ギア２７
２は、ポート２３２から隣接スペース２７１に流れるの
を部分的に妨げるということにもまた留意すべきであ
る。このことは、問題ではないが、妨害された流れは、
通常、ハブに短絡され、そしてエントリーポート２３２
から分配チャンバ２３６の第２エントリーポート２３６
ａに直接流れ込む。

【００６２】ハブの両端への不均等な充填物の流れを妨
げるために、実質的に等しい障害が、フランジ２７４の
形状においてハブの非ギア端部に提供され、クランクシ
ャフトおよび環状リング２７６から横に伸び、ハブ２１
３の内壁の装着される。

【００６３】図７は、図４の線７−７によって示される
平面における断面図を示す。端部プレート２０６に形成
される経路２２１は、分配チャンバ２２４とペリフェラ
ル連絡ポート２２６との間の連絡経路を提供する。ロー
ターハウジング２０４に形成される経路２８４は、第１
ペリフェラルポート入口２２７とペリフェラルポート２
２８の間の連絡経路を提供する。同様に第２端部プレー
ト２０８に形成される経路２３７は、分配チャンバ２３
６とペリフェラル連絡ポート２３８との間の連絡を提供
し、そしてローターハウジング２０４に形成される経路
２８７は、ペリフェラルポート入口２３９とペリフェラ
ルポート２４０間の連絡を提供する。

【００６４】図８−１１は、ローター２０２が、吸気サ
イクルの連続局面にわたって反時計回りに回転する、上
に記載のエンジンの横軸方向の一連の断面図を示す。ロ
ーターの位置は、編心部２６６の位置に参照され得る。
図８−１１は、端部プレート２０６の方向において見る
（図３）エンジンの一般化された横軸方向の断面図を示
す。好ましい実施態様において、端部プレート２０８
は、端部プレート２０６の鏡像であり、そしてこのエン
ジンで示された端部の形状要素の位置関係の以下の説明
には、エンジンでの反対の端部の上記記載の形状要素に
もまた適用される。図８に示されるように、ローター２
０２は、ローターの各頂部と閉鎖エンジンチャンバ２１
０の内壁２２９との間の接触およびシールを提供する頂
部シール２８８を含む。

【００６５】図８において、クランクシャフト２６４の
角度位置と、下向きに伸びる編心部２６６との角度は、
０゜である。示されるように、ローター２０２は、吸気
サイクルが開始しようとする位置にある。理論的に、吸
気サイクルは、ローターの頂部２９２が排気ポート２１
２を越えるまで、開始しない。しかし、以下でさらに説
明するように、吸気容積２９０への充填物の流れは、ロ
ーター頂部２９４がペリフェラルポート２２８を越える
とすぐに事実上開始し、そして吸気容積２９０が膨張し
始める。

【００６６】この位置でのクランクシャフト２６４で、
エントリーポート２２０の開口領域のほとんどは、ハブ
２１３によってローターキャビティー２１７との直接の
連絡を妨害される。また、分配チャンバ２２４の開口領
域のほとんどは、ハブ２１３によってローターキャビテ
ィー２１７との直接の連絡を遮断される。従って、入口
２１８からの入来の充填物のほとんどは、エントリーポ
ート２２０から分配チャンバ２２４へハブキャビティー
２７１を介して流れ、外接駆動ギアは、破線によって示
されるフランジ２７６とシャフトフランジ２７４とをエ
ミュレートする。吸気サイクルでの示される局面におい
て、充填物は、実質的にエントリーポート２２０および
サイドポート２２４ｂから側部シール２５８によって吸
気容積２９０へ直接流れるのを妨がれる。しかし、充填
物は、分配チャンバ２２４から吸気容積２９０へペリフ
ェラルポート２２８を介して流れ込み得（図３）、ペリ
フェラルポートは、上で記載のように分離チャンバ２２
４を有する経路２２７を介して連絡する。

【００６７】ローター２０２が示される位置に存在する
間、排気ポート２１２およびペリフェラルポート２２８
の両方は、少なくとも部分的に吸気容積２９０に曝さ
れ、エンジンが低回転スピード（低スロットル）で作動
する場合、排気ガスは、外部排気システム（図示せず）
から排気ポート２１２を介して吸気容積２９０へ戻るよ
うに押出され得、その間吸気容積は、吸気を作り出すよ
うに膨張する。その結果として、このロータリーエンジ
ンは、排気ガスの混入のために荒くそしてミスファイヤ
ーを起こすことになる。このことを避けるために、ペリ
フェラル吸気ポート２２８はしばしば、低スロットル設
定（低ｒｐｍ）の間、遮断され（図示しない手段によっ
て）、そして次いでスロットルが進行すると開口され
る。

【００６８】吸気サイクルの示される局面の間に、エン
ジンは高出力レベルで作動される状態において、充填物
の流れの動力学、すなわちペリフェラルポート２２８を
通過する入来の充填物の慣性によって、排気ガスがペリ
フェラルポートに押し込まれるのを実質的に防ぐ。この
ペリフェラルポートは、広く開けられ得、そして吸気充
填は、吸気容積２９０を満たすことを開始し得、さらに
その後、理論的な吸気ストロークが破線２９６によって
示される点で開始し、即時にローターの頂部２９２によ
って排気ポート２１２を越えるように続く。このことに
より、高い容積効率（この位置におけるチャンバ容積に
対する最大チャンバ容積（２７０℃）における吸気容積
２９０での標準空気の容積）を可能とする。力学的なチ
ューニングによって、１００％を超えることを可能とし
た。

【００６９】図９において、クランクシャフト２６４
は、９０゜回転を示し、そしてローター２０２は、サイ
ドポート２２４ｂが開始する場所にあり、吸気容積２９
０と直接連絡するためにローター２０２の下が開口す
る。この吸気サイクルの示される局面において、排気ポ
ート２１２は、吸気容積２９０にもはや曝されることは
ない。

【００７０】例示される設計によって、実際に２つのペ
リフェラルポートと２つのサイドポートが存在するため
に、充填物の非常に自由な流れを可能とする。このペリ
フェラルポートは、開始時点においておよびサイクルの
終点において入来の充填を支配し、この間にこのサイド
ポートは、サイクル中に寄与する。高いｒｐｍでの最大
出力に関心がある場合、このサイドポートは、すぐに閉
口するように設計され、そして正確なチューニング長経
路が、サイドポートからのエントリーとペリフェラルポ
ートを通過する吸気チャンバへのエントリとの間に使用
され得る。好ましい実施態様では、７０００ｒｐｍにお
いて約１４インチであり、ほとんどのチューンロータリ
ーエンジンにおいて同じ長さであり得る。

【００７１】図１０は、１８０゜回転を示し、そこにお
いてローター２０２は、実質的に全ての吸気充填物が、
ローターキャビティー２１７の内側および外側を通過し
た後、吸入口２１８から分配チャンバ２２４ｂに流れる
場所にある、クランクシャフト２６４の図を示す。

【００７２】本発明の運転中の大きな利点の一つは、こ
れによりローターの不均一な加温のために生じるベアリ
ングスラストによって起こり得る、ローター２０２のサ
イド装填を除去することである。サイドスラストをなく
すことで、ハブ２１３ベアリング表面の端部を端部プレ
ートに支えさせることが不必要になる。よって、これら
の表面は、０．１インチほども減らされ得る。このこと
により、さらなる冷却経路を提供し、それは少しではあ
るが、要求される充填物の中、わずかな変化は、その供
給と対応しない場合でも必要とされるものである。本実
施態様において、５％ものバックプレッシャーの減少
が、このさらなる特質の有効性のために観測された。

【００７３】吸気サイクルの局面においてエントリーポ
ート２２０は、ローターキャビティー２１７の方に十分
に通じており、そしてこのローターキャビティーから最
大出口領域は、サイドポート２２４ｂの方に通じてい
る。この必要条件は、独特の形状のエントリーポートお
よびサイドポートからなり、そして多くの実験の後に達
成された。この流れは、ローターエントリーポート２２
０から、ある速度で回転軸に沿った方向（すなわち紙面
の内側および外側）に出るということを認識すべきであ
る。次いで、これはローターＩビームウェブ２１４に接
触し、１８０゜回転すると、次いでローターを離れ、そ
して分配チャンバに入る。所望のフロー特性は、ロータ
ーエントリーの幅（ローター内部面およびローターベア
リング支持構造との間の距離）がこのサイクルの部分に
対して極めて狭くなり、そしてローター面の近くの領域
のローター入口区域を制限するという事実に適応しなけ
ればならない。それ故に長く狭いローターエントリーポ
ートを必要とするという事実に適応しなければならな
い。このエントリーポートおよびサイドポートの形状の
特性は、示される特定の位置関係を達成するために経験
的に決定される。

【００７４】図１１は、２７０゜回転させたクランクシ
ャフト２６４および吸気サイクルが形状的に達成される
位置におけるローター２０２を示す。しかし、吸気のフ
ローの慣性（フローのモーメント）のために、充填物
は、指摘したように吸気チャンバへ流れ続け、これによ
りそれが適当に回転した場合、上記の環境において圧力
がかかる。このサイドポートは、ペリフェラルポート２
２８が、この発生のタイミングで所望されるチューニン
グ効果（すなわち、より適度なエンジンのｒｐｍでの利
用可能な最大のトルクの利用に対して高い回転スピード
（ｒｐｍ）での最大可能出力を決定するペリフェラルポ
ートの重要度）に依存する前に、閉じるように設計され
得る。このローターの形状およびポーティング配列は、
重要に相互依存しているということを認識すべきであ
る。

【００７５】本発明のエンジン内において、２つのペリ
フェラルポート２２８、２４０（図３）および２つのサ
イドポート２２４ｂ、２３６ｂが、冷却充填の非常に自
由な流入を可能とする。ペリフェラルポート２２８、２
４０（図３）は、吸気サイクルの初期および終期におい
て、中に入る充填の吸気容積２９０へのフローの大半を
提供し、一方、吸気サイクルの中期の間、サイドポート
２２４ｂ、２３６ｂがフローに貢献する。

【００７６】図８〜１１に示されるように、クランクシ
ャフト２６４が回転するとき、有効なエントリーポート
領域が吸気容積の増加速度に関連して増加する。従っ
て、先行技術の充填冷却エンジンで必要とされるよう
な、クランクシャフト領域を通してフローする充填のた
めの経路または充填のフローを安定させるための代替の
経路を加える必要がない。

【００７７】フローに要求されることは、理論上、正弦
波形であり、従って、図９および１０（１３５゜）で記
載される作動相間においフローがピークに達することが
期待される。しかしながら、流体力学的な慣性が原因
で、最大フローは図１０に示されるようなより１８０゜
に近い位置で起こる。この位置で、エンジンは、ロータ
ーキャビティー２１７および吸気容積２９０へとフロー
するための、最大の合わさったポート領域を有する。

【００７８】図１２は、本発明のエンジンのローター２
０２の角度位置、すなわちクランク角に対する閉鎖した
チャンバの吸気容積２９０への充填流量の相関を示すグ
ラフである。ローターの角度位置は水平軸Ｘによって表
される。吸気容積２９０への充填流量（図８〜１１）
は、垂直軸Ｙによって表される。実線の曲線３００は、
クランク角の関数として、吸気容積への理論的な充填流
量を表す。進んだ（ｄａｓｈｅｄ）曲線３０２は、より
高いスロットルレベルにおけるクランク角の関数とし
て、吸気容積への実際の充填流量を表す。曲線は両方と
も正弦波形状である。理論では、図８に示されるよう
に、クランク角が０度である場合、吸気容積への充填流
量は０であるべきである。実際、上記の流れの慣性が原
因で、吸気容積への実際の充填流量を表す曲線３０２
は、吸気容積への理論上の充填流量を表す曲線３００の
右に歪められる。

【００７９】図１３は３０４からのローター２０２（図
３）の代替の実施態様の斜視図を示し、このローターは
本発明に従うロータリーエンジンに使用される。上記の
ローターと同様に、ローター３０４は、ハブ３０６、ウ
ェブ３０７、および３つの側面３０８を備え、この側面
３０７はローターの対向端にローターキャビティー３０
９を形成する。また、ローター３０４もまたほぼＩ−ビ
ーム断面形状を有し、好ましい実施態様では少なくとも
部分的にキャスト工程を使用して形成される。ウェブ３
０７はハブから横向きに伸長し、そしてローター側面の
内側部分をハブと結合する。ローターキャビティー３０
９は、ハブ３０６、ウェブ３０７、およびローター側面
３０８によってローターの各軸端部に形成される。複数
の貫通ホール３１０がキャスト工程の一部としてウェブ
３０７に形成され、ローターを軽量化し、かつエンジン
作動中にローターキャビティーにおける実質的な等圧を
保証する。

【００８０】各３つの側面３０８は、ローターの軸（３
０５）と実質的に直交する平面に形成される側部表面３
１２（この領域の端部表面）を備える。隣接する側面３
０８の各対が３つの頂部３１３のうち１つで結合され
る。

【００８１】各側面の表面３１２は伸長した側部スロッ
ト３１４を備え、側部スロット３１４はエンジンアセン
ブリに続く、ローターの端部表面と端部プレート２０
６、２０８（図６）の内部壁２２２、２３４（図６）の
うちの隣接する１つとの間の間隙をシールするための側
部シール２５８をこの中に受容するために形成される。
各側部スロットは第１頂部から第２頂部に長手方向に伸
びる。側部スロット３１４が形成されると、側部シール
２５８の高さよりも小さい深さを有し、従って、シール
が端部表面からわずかにはみ出す。適切なシールベアリ
ング手段（示されていない）を提供する。

【００８２】ハブ３０６はウェブ３０７の両側から軸方
向に伸長し、そして端部表面３１６で終結する。この端
部表面３１６は、側面の側部表面３１２を備える表面と
実質的に同一表面に形成される。従って、上記ローター
２０２のハブ２１３（図３）とは対称的に、ハブ３０６
の端部表面と側面の側部表面３１２との間でほぼゼロオ
フセットである。また、上記ハブとは対称的に、ハブ３
０６のこの端部表面は側部シールを受容するためのスロ
ットを備えない。これらの違いの重要性をさらに本明細
書中に記載する。

【００８３】ローターの３つの頂部３１３の各々は、そ
こに形成された頂部スロット３１８を備え、この頂部ス
ロットは３１８は、軸３０５と平行な方向にローターの
全長を伸長する。この頂部スロットは、頂部３１３と上
記ローターハウジングの内部壁との間の間隙をシールす
るための頂部シール２２８を受容するためのスロットで
ある。

【００８４】複数の接合ボア３２０は、ほぼ各頂部位置
においてローター端部表面で形成され、この頂部で側部
スロット３１４が対応する頂部スロット３１８と交差す
る。ボア３２０は、交差する側部シールおよび対応する
頂部シール固定するための頂部ボタン栓３２２を受容す
るように適合される。この栓は、側部スロット３１４内
での側部シール２５８の長手方向移動を制限し、また、
頂部スロット３１８内での頂部シール２８８の長手方向
移動を制限する。

【００８５】側部シールと頂部シールがわずかにそれぞ
れのスロットで移動するため、各スロットと対応するシ
ールとの間に生じる摩擦および熱を減少させるために潤
滑が要求される。また、側部シールと頂部シールが、端
部プレートの内壁とローターハウジングの内壁を含む表
面にわたって接触し、かつ移動するため、これらのシー
ルが係合する端部の潤滑が要求され、これによってシー
ルと接触表面との間で発生する摩擦を減少させる。さら
に、熱によって誘発された応力がローターの寿命を制限
するので、ローターの冷却が特に頂部シールにおいて要
求される。本発明はローターの冷却を増強する手段を提
供し、また、吸気充填物へのオイルの注入を必要とせ
ず、効果的なシールの潤滑を提供する。

【００８６】充填冷却ロータリーエンジンは従来よりそ
のパワー出力に制限を受けてきた。それは頂部シールか
ら熱を十分に移動させる必要があるが、過剰の熱をロー
ターベアリングに伝達させないことによる。過去、ロー
タリーエンジンはこのデリケートなバランスによる要求
の為、ＲＰＭおよびＨＰの狭い境界内で扱われた（すな
わち、ロータリーエンジン内での熱移動はローターＲＰ
Ｍと空気流量の関数であるので、これまで、低ＲＰＭで
回転する場合であって、吸入空気流量もまたより低い場
合に実質的なパワーで典型的な充填冷却エンジンを作動
させることは不可能であった）。

【００８７】しかし、本発明のウェブ型ローターは、上
記ポーティングと共に熱移動経路に適した独自の機会お
よびその有効性を提供する。図１４に示されるように、
１つの解決は、ローターハブ３０６とローター側面３０
８との間のキャビティー３０９に冷却搭３４２を配置す
ることである。さらに以下に記載するように、これらの
搭アセンブリは、頂部よりも基部が大きい、ほぼピラミ
ッド錐台様の形状であり、ウェブ３０７と搭との間の熱
移動のために適した接触表面を備える。このピラミッド
形状はまた、充填フローに対する障害を最小にし、この
ときフローがピラミッドの１側面のキャビティー３０９
に入り、搭アセンブリのフィンまたはプテートを通過
後、他面から離れる。各タワーの頂部は肉厚プレート３
４３を備え、この肉圧プレート３４３は、頂部シール領
域でローター側面と接触して配置され、従って、この臨
界領域から熱を除去するための直接経路を提供する。冷
却搭に使用される材料は高い熱伝導率を有し、軽量化さ
れ、かつ６００゜Ｆまで耐えるべきである。アルミニウ
ムがこの適用のための良い選択である。なぜなら、高温
時に高い構造強度は要求されないからである。

【００８８】ローターキャビティーのウェブ領域からの
増大した熱移動を用い、ローター側面３０８がより密に
ローターハブ３０６およびベアリングと接近している領
域の熱移動を減少させることも可能である。これは、こ
れらの臨界領域の近傍のハブの内径から金属を除去する
こよによって、ローターベアリングとハブとの間にエア
スペースを設けることによって達成される。ここで、図
１５に示されるように、環状断面の伸長されたスカラッ
プ３２６は、適切な位置にスカラップキャビティーをキ
ャストするか、またはそれらを別の作業で機械加工する
かのいずれかによってローターのこれらの位置に製作さ
れる。理想的には、キャビティー径がスカラップされ、
その結果、側面に沿った温度勾配（すなわち、頂部シー
ルを導く方向に）が最小化される。これらのキャビティ
ーのサイズが適合され（すなわち、深さ、幅、半径、お
よび単純な円形カットの接線方向の位置）、側部シール
付近のローター側面に沿ってかなり均一な温度が達成さ
れ得ることが見受けられた。より一般に、これらのキャ
ビティーの形状およびサイズは、搭の基部の形状と一致
される場合、ローター側面の縁部に沿って均一な温度が
達成され得るような様式で熱の経路を変更し得る。スカ
ラップ３２６のうち１つの相対的な深さを３３０で示
す。各スカラップ３２６は、ハブの内側部分とそのすぐ
近くの側面の内側部分を結合する、ウェブ部分３０７と
整列させることに注目されたい。３１１で示されるよう
な、ハブ３０６とウェブ３０７との間の熱移動経路の幅
を減少させることによって、熱は接触された最小表面領
域を有するウェブのこれらの部分に移動され、従ってキ
ャビティー３０９を通って移動する充填物によって冷却
されて、減少される。

【００８９】最終的に、ローターを横切る区間（ウェブ
から各側部にかけて）を適切に形成することによって、
表面温度の差違がこの方向で同様に最小化され得る。均
一なローター表面温度の事前の積極的な制御が可能とな
った結果、熱的に誘起された応力が大きく減少され得
る。これによって、所定の寿命でのさらに軽量なロータ
ー、または所定のローターでのさらに長い寿命がもたら
される。

【００９０】図１５に示される搭アセンブリ３４２はま
た、ローターキャビティー３０９に配置されることに注
目されたい。

【００９１】図１６Ａは、図１４および図１５に記載の
熱移動搭アセンブリ３４２の１つを示す斜視図である。
各アセンブリは比較的厚い上部プレート３４３および
（記載のような）様々なサイズの複数の水平に延びる薄
いプレート３４４から構成され、このプレート３４４
は、垂直に延びるウェブ３４５によってともに連結さ
れ、観察者と面するアセンブリの側面に対して平行に配
置される。上部プレート３４３を通って下方に伸び、そ
してウェブ３４５および複数の最上層のプレート３４４
と交差するボア３４６は幾つかの交差したプレート３４
４間の空間にフロー連絡通路を提供する。恐らく、ウェ
ブ３４５およびボア３４６は図１６Ｂの立面図により良
く示される。

【００９２】図１７は、熱移動アセンブリ（図示の利便
性のために部分的に切開して示される）を有する、本発
明の代替の実施態様に従って組み立てられたエンジンの
４５０から見た軸方向断面図を示し、この図は図１０の
線１７〜１７と同様の線にほぼ沿って切り取られたもの
である。このエンジンは、ローター３４０、ローターハ
ウジング２０４、第１端部プレート４５１（ハウジング
２０４から軸方向に離れて隆起する管状襟部４５２を有
する）、および第２端部プレート４５３（ハウジングと
は逆方向に隆起する管状フランジ４５４を有する）を備
える。このハウジングおよびこの端部プレートは閉鎖チ
ャンバ４５５を規定する。

【００９３】第１端部プレート２０６および第２端部プ
レート２０８（図６）と同様に、端部プレート４５１お
よび４５３は、ローターキャビティーに燃料／空気充填
物を導入するエントリーポート２２０および２３２、な
らびにキャビティーから充填物を回収する分配チャンバ
２２４および２３６を備える。より詳細には、充填物
は、ローター３４０の各端部の反対側のエントリーポー
ト２２０および２３２から、ウェブ３０７に向かってロ
ーターキャビティー３０９へと流入し、次いで、端部プ
レート４５１および４５３へと逆方向に進み、ここで、
分配チャンバ２２４および２３６に入り、ローター内部
の部品による障害を上記と同様の様式（図６〜１１を参
照）で受ける。さらに以下に記載するような代替として
配置されたローター３４０の使用による若干の異形があ
る。また、上記のような図６の実施態様を参照して、エ
ントリーポート２２０、２３２および分配チャンバ２２
４、２３６は、双方のローターキャビティー３０９への
実質的に均衡のとれた充填物フローを提供する。

【００９４】回転可能なクランクシャフト４５６（ハウ
ジング２０４の内部チャンバを通って伸張するように示
される）は、第１ベアリング手段４５８によって第１端
部プレートの襟部４５２に軸支される。クランクシャフ
トがまた、第２ベアリング手段４６０によって襟部４５
４に軸支される。ベアリング４５８および４６０の両方
がそれらの端部でシールされ、そして開口した外側ベア
リング軌道輪および複数のローラーベアリングを備え
る。クランクシャフト４５６の偏心部４６１は、端部が
シールされていないローターベアリング２６８を介し
て、回転可能となるようにローター３４０と係合され
る。

【００９５】シャフトは、そこに形成された軸ボア４６
４を備え、このボア４６４は一方の端部から反対の端部
へシャフトの長手方向軸に沿って延びる。記載の実施態
様では、このボアはほぼ円形断面を有し、その端部から
偏心部４６１（ここで断面が最大となる）の中心にかけ
てテーパ状である。シャフト４５６はまた、その中に形
成された横向きに伸びる複数の通路４７０、４７６、４
７８を有し、これらはボアキャビティーとを往復する連
絡流出入経路を提供する。さらに以下で説明するよう
に、この通路によって外部供給源からこのボアキャビテ
ィーへの潤滑剤を受容するための手段を提供し、また、
このキャビティーからローターベアリング２６８への潤
滑剤を通すための手段も提供する。

【００９６】襟部４５２は、ここに通るように形成され
たボア４６６を有し、この４６６が潤滑剤の外部供給源
（示されていない）と主ベアリング１５８との間の連絡
を提供する。このベアリングはボアまたは外側のベアリ
ング軌道輪を通るように形成された他の通路４６８を有
し、通路４６８はボア４６６と整列され、外部の潤滑剤
供給源とベアリングの内部との間の潤滑経路を提供す
る。シャフト４５６は同様に、その中に形成された１つ
以上のボアまたは通路４７０を有し、これが主ベアリン
グ４５８の内部とボアキャビティー４６４との間の連絡
を提供する。

【００９７】同様に、第２襟部４５４はこれを通るよう
に形成された開口部４７２を有し、この開口部４７２が
外部の潤滑剤供給源と第２主ベアリング４６０との間の
連絡を提供し得、また、このベアリング４６０も、外側
のベアリング軌道輪を通るように形成されたボア４７４
を有し、開口部４７２と整列したボア４７４によって外
部の潤滑剤供給源と内部の主ベアリング４６８との間の
連絡を提供し得る。シャフトは、その中に形成された１
つ以上の追加ボアまたは通路４７６を有し、これによっ
て内部の第２主ベアリング４６０とボアキャビティー４
６４との間の連絡を提供し得る。このシャフトはさら
に、その中に形成された少なくとも１つの第３ボアまた
は他の通路４７８を有し、これによって、ボアキャビテ
ィー４６４とローターベアリング２６８の内部との間の
流体連絡通路を提供する。

【００９８】作動時、オイルまたは他の潤滑剤が、主ベ
アリングおよびクランクシャフト中に形成された通路４
７０、４７４を経由して、外部の供給源（示されていな
い）からボアキャビティー４６４へと注入される。ロー
ター３４０の回転時、遠心力が発生し、シャフトキャビ
ティー４６４内のオイルをシャフトの中心に向けてフロ
ーさせ、それからキャビティーからローターベアリング
２６８へと通路４７８を介してフローさせる。ローター
回転時に、ローターベアリングから潤滑剤はハブの内部
表面３２７に沿ってその端部表面３１６へと移動させ
る。ハブ３０６の端部表面と側面の側部表面３１２（ロ
ーター端部表面）の間が実質的にゼロオフセットである
ために、ハブの端部表面と第１および第２端部プレート
の内壁４８４および４８６との間の間隙は非常に小さ
い。従って、ローターの回転時にオイルは容易に間隙を
横切って端部プレート表面へと移動される。端部プレー
トの内壁４８４および４８６へ移動されたオイルは、こ
れらの壁部の広範な領域に渡って分散される。なぜなら
このハブが端部プレートの大部分を掃引するためであ
る。ローターの側部シール２５８が、続いて端部パネル
の内壁４８４および４８６を掃引する場合、オイルは側
部シールスロット３１４に入り、それによってローター
頂部に向かって移動される。

【００９９】上記の図１３を参照して、ローターの側部
スロット３１４は、栓ボア３２０を介して頂部スロット
３１８と交差する。従って、ローター回転時に遠心力が
発生し、オイルが側部スロット中を頂部に向って移動
し、それから栓ボアを介して頂部スロットへと移動す
る。さらに、遠心力が生じてオイルが頂部スロット３１
８および頂部シール２８８、究極的にはハウジング２０
４の内壁上に沿って移動し、頂部シールとチャンバー壁
との間のスライド接触を潤滑する。ハブと端部表面３１
６から端部プレート４５１、４５３の内壁４８４、４８
６上にオイルが流れるとき、ごく少量のオイルがエント
リーポート２２０、２３２および分配ポート２２４、２
３６に入り得る。しかし、ごくわずかの取るに足らない
量のオイルであれば、そうであったとしても、ローター
キャビティーへとフローする燃料／空気充填物と混合さ
れる。

【０１００】この潤滑系は、吸気充填物または燃料プロ
セスへのオイルの注入を要求しないで、エンジンの全て
の作動部品の効率的な潤滑を提供する。最大パワーにお
いてこのエンジンは、燃料／オイル比が２５０対１〜５
００対１で作動する。本発明に従う燃料インジェクショ
ンの単一ローターエンジンについて、そのエンジンを４
５００ＲＰＭおよび１７．８ｈｐで作動させて、ダイナ
モメーターを用いて試験した。定常状態の一酸化炭素
（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ）の放出をＢｅａｒ Ｐ
ａｃｅ １００ガス分析器を使用して測定し、そして一
酸化窒素の放出をＤｒａｇｅｒ Ｇａｓ Ｐｕｍｐ Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ分析器を使用して測定した。燃費（ｂｓ
ｆｃ）を燃料インジェクターのパルス幅に基づいて決定
した。このエンジンを燃料としてガソリンを使用して試
験した。エンジン試験の結果は以下の通りであった： ＨＣ ６ｐｐｍ ＣＯ ０．０３％ ＮＯ₂ １００ｐｐｍ。

【０１０１】試験されたエンジンに関して、対応する詳
細なエンジン排出（ｇｍ／ｂｈｐ−ｈｒ）は以下のよう
に計算された： ＨＣ ０．０６３５ｇｍ／ｂｈｐ−ｈｒ （ＭＷ＝７２） ＣＯ １．２４ｇｍ／ｂｈｐ−ｈｒ ＮＯ₂ ０．６５ｇｍ／ｂｈｐ−ｈｒ。

【０１０２】これらの排出値は従来の４気筒ガソリン燃
料レシプロエンジンの値（典型的には１．６ｇｍ／ｂｈ
ｐ−ｈｒ ＨＣ、１１ｇｍ／ｂｈｐ−ｈｒ ＣＯ、およ
び１．２ｇｍ／ｂｈｐ−ｈｒ ＮＯ_X（最小ｂｓｆｃ作
動条件付近）よりもかなり低い。

【０１０３】本発明のロータリーエンジンが一連のハイ
ブリッド電気自動車において、発電機器を発電するため
に使用される場合に発生するであろう排出を見積もるこ
とにも関心がもたれる。これは、サイクルの平均速度が
２０ｍｐｈである、ＨＯＮＤＡ ＣＩＶＩＣのような４
人乗り自動車に対して注目することによってＦｅｄｅｒ
ａｌ Ｕｒｂａｎ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｓｃｈｅｄｕｌｅ
（ＦＵＤＳ）について実行され得、シュミレーション結
果はＦＵＤＳサイクルでの平均パワーが約５ｈｐである
ことを示す。これによって生じたＦＵＤＳの見積もった
排出は０．０１６ｇｍ／ｍｉ ＨＣ、０．３１ｇｍ／ｍ
ｉ ＣＯ、および０．１６ｇｍ／ｍｉ ＮＯ_X（排出後
処理なし、すなわち、触媒変換器なしである）であっ
た。対応するＵＬＥＶ標準は、０．０３ｇｍ／ｍｉｎ
ＨＣ、１．７ｇｍ／ｍｉ ＣＯ、および０．２０ｇｍ／
ｍｉ ＮＯｘである。それ故、一連のハイブリッド車に
おける本発明のロータリーエンジンからのエンジン外排
出は、ＵＬＥＶ標準よりも十分下であることが見積もら
れる。しかしながら、この見積もりはエンジン暖機、ま
たはオン／オフ移行の効果を含まないことに注意すべき
である。６０ｍｐｈで航行するハイブリッド自動車（発
電機から約１５ｈｐを必要とする）について、ロータリ
ーエンジンを使用する自動車排出は、基本的にＦＵＤＳ
サイクルに基づくものと同一であり得る。

【０１０４】これらの試験結果および計算は、本発明の
ロータリーエンジンが典型的なレシプロガソリンエンジ
ンよりもエンジン外排出がかなり低く、一連のハイブリ
ッド車の設計は最小の排気後処理を用れば、ＵＬＥＶ標
準を満たすことが可能であることを示す。

【０１０５】本発明に従うエンジンは、レシプロピスト
ンエンジンを超える実質的な利点を提供する。なぜな
ら、従来のＷａｎｋｅｌ型ロータリーエンジンのよう
に、これはより小さく、より軽量、かつより安価に製造
および保守できるからである。本発明のエンジンのシン
プルな設計はたった３個の作動部品のみを有し、対して
標準の自動車エンジンに関しては５１個以上である。実
証されたダイナモメーター試験では、このエンジンは同
様の排気処理を有する自動車ピストンエンジンからの排
出のほんの１％〜４％を提供した。

【０１０６】本発明に従うエンジンはまた、唯一既存の
生産ロータリーエンジン（ＭＡＺＤＡ）以上の利点を提
供する。なぜならば、本発明は設計においてよりシンプ
ルであり、かつ燃料の経済性および公害減少を改善する
多くの特徴を含むからである。

【０１０７】本発明に従うエンジンは、完全燃焼を維持
するために燃焼領域内での遮蔽および自己潤滑コーティ
ングするコンポジットを使用し、また、燃料−空気の混
合気を予備加熱および完全気化し、その後それを燃焼チ
ャンバに入れる充填冷却ローターを使用する。本発明に
従うエンジンはオイル受け、およびオイル暖機期間の必
要性を排除し、それによってエンジン始動時の公害を減
少させる。本発明に従うエンジンはオイルポンプ、シー
ルドラグ（ｄｒａｇ）、およびオイル冷却ローターに関
するオイル冷却損失を排除する。

【０１０８】本発明に従うエンジンは、基本的に任意の
燃料を用いて作動し得る。天然ガス、またはエタノール
のような再生可能燃料が使用され得る。本発明に従うエ
ンジンは、特に発電同時発生ユニット（ｐｏｗｅｒｉｎ
ｇ ｃｏ−ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ）に適切で
あり、このユニットは安価かつ大量の燃料の燃焼によっ
て公益会社によりも局所的に低コストで熱および電気を
供給する。

【０１０９】本発明に従うエンジンは公害を極度に抑
え、そしてハイブリッド自動車を実際に現実のものとす
る。

【０１１０】少し耐久性を向上させたエンジンモデル
（３０ＨＰまで発生し、かつメンテナンス無しで数千時
間作動するように設計された）は、発電機を駆動し、少
量貯蔵バッテリーを充電し得る。このバッテリーは加速
し、坂を登り、そしてブレーキエネルギーを回復するた
めに必要なサージ能力を提供する。このエンジンを用い
るハイブリッドシステムの使用によって、自動車は１ガ
ロンにつき８０マイル以上を達成することが可能とな
る。

【０１１１】今日使用されている多数のポンプ、発電
機、およびコンプレッサはそれらの大きさおよび重量の
ためにトラックまたはトレーラーに取り付けられてい
る。本発明のエンジンを大きくて重いレシプロエンジン
の代わりに使用すれば、それらはマンポータブル（ｍａ
ｎ−ｐｏｒｔａｌｅ）となり得る。工業用および農機具
用エンジンの世界市場は、年間約４千万ユニットであ
る。

【０１１２】まとめると、本発明に従うエンジンは他の
既存のパワープラントよりもかなり低公害であり、そし
て４ストロークピストンエンジンの燃料経済性および静
粛性、２ストロークピストンエンジンの簡素化および低
コスト、ならびにタービンエンジンの低振動およびコン
パクトさを提供する。

【０１１３】本発明を詳細に示しかつ特定の実施態様を
参照して上記するが、これらの代替物および改変が当業
者に明らかであることは疑いなく予測される。従って、
特許請求の範囲は、本発明の真意および範囲に包含され
るような全てのこのような代替物および改変を含むもの
として解釈される。 ［図面の簡単な説明］ 本発明の前述および他の目的、特徴、および利点は、図
面中のいくつかの図を参照する好適な実施態様の詳細な
説明に従って明確になる。

【図１Ａ】図１Ａは、４ストロークプロセスの４サイク
ルで作動する典型的な先行技術のロータリーエンジンを
例示する。

【図１Ｂ】図１Ｂは、４ストロークプロセスの４サイク
ルで作動する典型的な先行技術のロータリーエンジンを
例示する。

【図１Ｃ】図１Ｃは、４ストロークプロセスの４サイク
ルで作動する典型的な先行技術のロータリーエンジンを
例示する。

【図１Ｄ】図１Ｄは、４ストロークプロセスの４サイク
ルで作動する典型的な先行技術のロータリーエンジンを
例示する。

【図２Ａ】図２Ａは、先行技術の充填冷却されるエンジ
ンの拡大斜視図である。

【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａのエンジンの断面図であ
る。

【図３】図３は、本発明による充填冷却エンジンの拡大
斜視図である。

【図４】図４は、図３のエンジンの端部プレートの側立
面図である。

【図５】図５は、図４のほぼ線５−５に沿った図３のエ
ンジンの断面図である。

【図６】図６は、図４のほぼ線６−６に沿った図３のエ
ンジンの断面図である。

【図７】図７は、図４のほぼ線７−７に沿った図３のエ
ンジンの断面図である。

【図８】図８は、図１Ａ〜１Ｄに示されるものと同様に
一連の段階を経て動く、ローターの位置を示す、図３の
エンジンの横方向の概略断面図である。

【図９】図９は、図１Ａ〜１Ｄに示されるものと同様の
一連の段階を経て動く、ローターの位置を示す。図３の
エンジンの横方向の概略断面図である。

【図１０】図１０は、図１Ａ〜１Ｄに示されるものと同
様の一連の段階を経て動く、ローターの位置を示す、図
３のエンジンの横方向の概略断面図である。

【図１１】図１１は、図１Ａ〜１Ｄに示されるものと同
様の一連の段階を経て動く、ローターの位置を示す、図
３のエンジンの横方向の概略断面図である。

【図１２】図１２は、低エンジンスピードおよび高エン
ジンスピードでのローターの角の位置に対する図３のエ
ンジンの吸気容積への充填物の流速を表す曲線を含むグ
ラフを示す。

【図１３】図１３は、ハブそれ自体の内部表面に形成さ
れるスキャロップを有するローター設計の代替の実施態
様の拡大斜視図である。

【図１４】図１４は、ほぼローターア頂部のローターキ
ャビティーに挿入され複数の熱移動アセンブリを追加し
た図１３のローターの斜視図である。

【図１５】図１５は、図１４のローターの断面図であ
る。

【図１６Ａ】図１６Ａは、図１４に示す熱移動アセンブ
リの１つを例示する図である。

【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１４に示す熱移動アセンブ
リの１つを例示する図である。

【図１７】図１７は、本発明による改良された潤滑系を
示す図１０の線１７−１７にほぼ沿った断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 55/08 Ｆ０２Ｂ 55/08 Ｈ (56)参考文献 特開 昭52−89714（ＪＰ，Ａ) 米国特許3456623（ＵＳ，Ａ) 米国特許3383936（ＵＳ，Ａ) 米国特許3180323（ＵＳ，Ａ) 米国特許5305721（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 55/04 - 55/06

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填冷却されるロータリーエンジンであ
   って、以下： ペリトロコイド形状の内壁を有するハウジングであっ
   て、該ハウジングは両端で開口し、第１端部プレートが
   該ハウジングの一端部に固定され、第２端部プレートが
   ハウジングの反対側の端部に固定され、該ハウジングお
   よび両端部プレートが閉鎖したチャンバを規定する、ハ
   ウジング； 該閉鎖したチャンバを通って伸長し、該閉鎖したチャン
   バ内部に配置される偏心部を有する長細シャフト； 該シャフトに回転可能に設置され、該偏心部と係合する
   ローターであって、該ローターは、ほぼトロコイド形状
   を形成する３個の側面、円筒形のハブ、および該ハブか
   ら横方向に伸長し、該側面の内側部分を該ハブに接続す
   るウェブを具備し、該ウェブ、側面およびハブは該ロー
   ターの対向する両端部でローターキャビティを形成し、
   該ローター側面は該内壁と多様に組み合わせて、吸気、
   圧縮および燃焼チャンバを規定するように作用する、ロ
   ーター； 燃料／空気の充填を受容するために該第１端部プレート
   に形成され、該閉鎖したチャンバに向いている第１エン
   トリーポートで終結する第１吸入路； 燃料／空気の充填を受容するために該第２端部プレート
   に形成され、該閉鎖したチャンバに向いている第２エン
   トリーポートで終結する第２吸入路； 該第１エントリーポートに隣接し、該閉鎖したチャンバ
   に対して開口する、該第１端部プレートに形成された第
   １分配チャンバ；および 該第２エントリーポートに隣接し、該閉鎖したチャンバ
   に対して開口する、該第２端部プレートに形成された第
   ２分配チャンバ、 を具備する、ロータリーエンジンであって、 該第１エントリーポートおよび該第２エントリーポート
   は該ローターキャビティと直接連絡し、該吸気チャン
   バ、該圧縮チャンバ、該燃焼チャンバのいずれかとの直
   接連絡から該ローター側面によって実質的に隔離される
   ように配置され； 該第１分配チャンバは第１入口部および第１サイドポー
   ト部を有し、該第１入口部は該ハブによる部分的障害を
   受ける該ローターキャビティを介して、該第１エントリ
   ーポートと多様に直接連絡するように配置され、該第１
   サイドポート部は該ローター側面による部分的障害を受
   ける該吸気チャンバと多様に直接連絡するように配置さ
   れ；そして 該第２分配チャンバは第２入口部および第２サイドポー
   ト部を有し、該第２入口部は該ハブによる部分的障害を
   受ける該ローターキャビティを介して、該第２エントリ
   ーポートと多様に直接連絡するように配置され、該第２
   サイドポート部は該ローター側面による部分的障害を受
   ける該吸気チャンバと多様に直接連絡するように配置さ
   れ； それにより、該燃料／空気充填は該第１エントリーポー
   トおよび該第２エントリーポートを介して、該ローター
   キャビティへとフローし、該分配チャンバを介して該吸
   気チャンバへフローする前に、該ローターの両端部から
   熱を除去する、ロータリーエンジン。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の充填冷却されるロータ
   リーエンジンであって、ここで、前記第１エントリーポ
   ートおよび前記第２エントリーポートが、前記第１端部
   プレートおよび前記第２端部プレートの長細スロットか
   ら形成され、該長細スロットがその幅より実質的に大き
   い長さを有する、ロータリーエンジン。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の充填冷却されるロータ
   リーエンジンであって、以下： 前記ハウジングに形成され、前記内壁を通る前記吸気チ
   ャンバに対して開口する第１ペリフェラルポートおよび
   第２ペリフェラルポート； 前記第１分配チャンバと該第１ペリフェラルポートとの
   間に連絡を提供するための、該ハウジングおよび前記第
   １端部プレートに形成された第１の通路のセット；およ
   び 前記第２分配チャンバと該第２ペリフェラルポートとの
   間に連絡を提供するための、該ハウジングおよび前記第
   ２端部プレートに形成された第２の通路のセット、 をさらに具備する、ロータリーエンジンであって、 それにより、前記燃料／空気充填が、該第１分配チャン
   バおよび第２分配チャンバから、該第１ペリフェラルポ
   ートおよび第２ペリフェラルポートを介して、該吸気チ
   ャンバへとさらにフローする、ロータリーエンジン。
4. 【請求項４】 前記偏心部と前記ハブとの間に設置され
   たローターベアリングをさらに備える、請求項１に記載
   の充填冷却されるロータリーエンジンであって、該ロー
   ターベアリングが内側ベアリング軌道輪、外側ベアリン
   グ軌道輪、および複数のローラーベアリングを備える、
   ロータリーエンジン。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の充填冷却されるロータ
   リーエンジンであって、ここで、前記ハブが開口したシ
   リンダーであり、該シリンダーは内部に前記偏心部が配
   置され、該偏心部はその長軸に沿った中間位置で軸支さ
   れており、これにより第１ハブキャビティおよび第２ハ
   ブキャビティを規定し、該シリンダーの両端部は、前記
   エントリーポートおよび前記分配チャンバを多様に重複
   させるように配置されており、さらに以下： 該シリンダーの一端部に固定された環状ローターギアお
   よび前記第１端部プレートの表面に固定されたドライブ
   ギアであって、該ドライブギアは該ローターギアに作動
   可能に係合し、 該ドライブギアおよび該ローターギアは、該第１ハブキ
   ャビティを介して、該第１エントリーポートと該第１分
   配チャンバの間の連絡の第１部分的障害を多様に提供す
   る、ローターギアおよびドライブギア；および 該第２ハブキャビティを介して、該第２分配チャンバと
   該第２エントリーポートの間の連絡の第２部分的障害を
   提供するために、該シリンダーの端部で該端部に対向し
   て配置された手段であって、該第２部分的障害は該第１
   部分的障害と実質的に同じである、手段、 を備える、ロータリーエンジン。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の充填冷却されるロータ
   リーエンジンであって、ここで、前記ウェブが前記ロー
   ターキャビティ中の圧力を均等化するために、そこを通
   って延長しているホールを備える、ロータリーエンジ
   ン。
7. 【請求項７】 充填冷却されるロータリーエンジンであ
   って、該ロータリーエンジンは以下：ペリトロコイド形
   状の内壁を有するハウジング、該ハウジングの第１端部
   に固定された第１端部プレート、および該ハウジングの
   第２端部に固定された第２端部プレートであって、該ハ
   ウジングおよび該端部プレートが閉鎖したチャンバを規
   定するハウジングおよびプレート、該閉鎖したチャンバ
   を通って伸長し、内部に偏心部が配置された細長シャフ
   ト、該シャフトに回転可能に設置され、該偏心部と係合
   するローター、ならびに充填冷却手段を具備し、この改
   良したローターは、以下： ほぼトロコイド形状を形成する３個の側面、円筒形のハ
   ブ、および該ハブから横方向に延長し、該側面の内側部
   分を該ハブに接続するウェブであって、該ウェブ、側面
   およびハブが該ローターの対向する端部でローターキャ
   ビティを形成し、該ローター側面は該ハウジングと多様
   に組み合わせて、吸気、圧縮および燃焼チャンバを規定
   するように作用する、ウェブ、側面およびハブ、を備
   え、 さらに、改良した充填冷却手段を具備し、該手段は以
   下： 燃料／空気の充填を受容するために該第１端部プレート
   に通路を形成し、該閉鎖したチャンバに向いている第１
   エントリーポートで終結する第１吸入口； 燃料／空気の充填を受容するために該第２端部プレート
   に通路を形成し、該閉鎖したチャンバに向いている第２
   エントリーポートで終結する第２吸入口； 該第１エントリーポートに隣接し、該閉鎖したチャンバ
   に対して開口する、該第１端部プレートに形成された第
   １分配チャンバ；および 該第２エントリーポートに隣接し、該閉鎖したチャンバ
   に対して開口する、該第２端部プレートに形成された第
   ２分配チャンバ、 を具備し、 該第１エントリーポートおよび該第２エントリーポート
   は該ローターキャビティと直接連絡し、該吸気チャン
   バ、該圧縮チャンバ、該燃焼チャンバのいずれかとの直
   接連絡から該ローター側面によって実質的に隔離される
   ように配置され； 該第１分配チャンバは第１入口部および第１サイドポー
   ト部を有し、該第１入口部は該ハブによる部分的障害を
   受ける該ローターキャビティを介して、該第１エントリ
   ーポートと多様に直接連絡するように配置され、該第１
   サイドポート部は該ローター側面による部分的障害を受
   ける該吸気チャンバと多様に直接連絡するように配置さ
   れ；そして 該第２分配チャンバは第２入口部および第２サイドポー
   ト部を有し、該第２入口部は該ハブによる部分的障害を
   受ける該ローターキャビティを介して、該第２エントリ
   ーポートと多様に直接連絡するように配置され、該第２
   サイドポート部は該ローター側面による部分的障害を受
   ける該吸気チャンバと多様に直接連絡するように配置さ
   れ； それにより、該燃料／空気充填は該第１エントリーポー
   トおよび該第２エントリーポートを介して、該ローター
   キャビティへとフローし、該分配チャンバを介して該吸
   気チャンバへフローする前に、該ローターの両端部に均
   等な冷却を提供する、ロータリーエンジン。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の充填冷却されるロータ
   リーエンジンであって、ここで、前記第１エントリーポ
   ートおよび第２エントリーポートが前記第１端部プレー
   トおよび第２端部プレートの長細スリットによって形成
   される、ロータリーエンジン。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の充填冷却されるロータ
   リーエンジンであって、以下： 前記ハウジングに形成され、前記内壁を通る前記吸気チ
   ャンバに対して開口する第１ペリフェラルポートおよび
   第２ペリフェラルポート； 前記第１分配チャンバと該第１ペリフェラルポートとの
   間に連絡を提供するための、該ハウジングおよび前記第
   １端部プレートに形成された第１の通路のセット；およ
   び 前記第２分配チャンバと該第２ペリフェラルポートとの
   間に連絡を提供するための、該ハウジングおよび前記第
   ２端部プレートに形成された第２の通路のセット、 をさらに具備する、ロータリーエンジンであって、 それにより、前記燃料／空気充填が、該第１分配チャン
   バおよび第２分配チャンバから、該第１ペリフェラルポ
   ートおよび第２ペリフェラルポートを介して、該吸気チ
   ャンバへとフローする、ロータリーエンジン。
10. 【請求項１０】 前記偏心部と前記ハブとの間に設置さ
    れたローターベアリングをさらに備える、請求項７に記
    載の充填冷却されるロータリーエンジンであって、該ロ
    ーターベアリングが内側ベアリング軌道輪、外側ベアリ
    ング軌道輪、および複数のローラーベアリングを備え
    る、ロータリーエンジン。
11. 【請求項１１】 請求項７に記載の充填冷却されるロー
    タリーエンジンであって、以下： 前記ローターに固定されたローターギア、および前記第
    １端部プレートと前記偏心部の間の該第１端部プレート
    に固定されたドライブギアであって、該ドライブギアは
    該ローターギアに係合し、 該ドライブギアおよび該ローターギアは、前記ハブの一
    端部に形成されたキャビティを介して、前記第１エント
    リーポートと前記第１分配チャンバの間のフロー連絡の
    ギア端部の部分的障害を多様に提供する、ドライブギア
    およびローターギア；および 該ハブの反対側の端部に形成されたキャビティを介し
    て、前記第２分配チャンバと前記第２エントリーポート
    の間のフロー連絡の非ギア端部の部分的障害を提供する
    ために、前記第２端部プレートと該偏心部の間に配置さ
    れた手段であって、該非ギア端部の部分的障害は該ギア
    端部の部分的障害と実質的に同じである、手段、 をさらに備える、ロータリーエンジン。
12. 【請求項１２】 請求項７に記載の充填冷却されるロー
    タリーエンジンであって、ここで、前記ウェブが前記ロ
    ーターキャビティ中の圧力を均等化するために、そこを
    通って延長している穴を備える、ロータリーエンジン。
13. 【請求項１３】 充填冷却されるロータリーエンジンで
    あって、該ロータリーエンジンは以下：ペリトロコイド
    形状の内壁を有するハウジング、該ハウジングの第１端
    部に固定された第１端部プレート、および該ハウジング
    の第２端部に固定された第２端部プレートであって、該
    ハウジングおよび該端部プレートが閉鎖したチャンバを
    規定するハウジングおよびプレート、該閉鎖したチャン
    バを通って伸長し、該閉鎖したチャンバ内部に配置され
    た偏心部を有する細長シャフト、その対向する端部にロ
    ーターキャビティを有するローターであって、該ロータ
    ーは該シャフトに回転可能に設置され、該偏心部と係合
    する、ローター、ならびに充填冷却手段を具備し、この
    改良した充填冷却手段は、以下： 燃料／空気の充填を受容するために該第１端部プレート
    に形成され、該閉鎖したチャンバに向いている第１エン
    トリーポートで終結する第１吸入路； 燃料／空気の充填を受容するために該第２端部プレート
    に形成され、該閉鎖したチャンバに向いている第２エン
    トリーポートで終結する第２吸入路； 該第１エントリーポートに隣接し、該閉鎖したチャンバ
    に対して開口する、該第１端部プレートに形成された第
    １分配チャンバ；および 該第２エントリーポートに隣接し、該閉鎖したチャンバ
    に対して開口する、該第２端部プレートに形成された第
    ２分配チャンバ、 を具備し、 該第１エントリーポートおよび該第２エントリーポート
    は該ローターキャビティと直接連絡し、該吸気チャン
    バ、該圧縮チャンバ、該燃焼チャンバのいずれかとの直
    接連絡から該ローターによって隔離されるように配置さ
    れ； 該第１分配チャンバは第１入口部および第１サイドポー
    ト部を有し、該第１入口部は該ハブによる部分的障害を
    受ける該ローターキャビティを介して、該第１エントリ
    ーポートと多様に直接連絡するように配置され、該第１
    サイドポート部はローター側面による部分的障害を受け
    る該吸気チャンバと多様に直接連絡するように配置さ
    れ； 該第２分配チャンバは第２入口部および第２サイドポー
    ト部を有し、該第２入口部は該ハブによる部分的障害を
    受ける該ローターキャビティを介して、該第２エントリ
    ーポートと多様に直接連絡するように配置され、該第２
    サイドポート部は該ローター側面による部分的障害を受
    ける該吸気チャンバと多様に直接連絡するように配置さ
    れ； それにより、該燃料／空気充填は該第１エントリーポー
    トおよび該第２エントリーポートを介して、該ローター
    キャビティへとフローし、該分配チャンバを介して該吸
    気チャンバへフローする前に、該ローターの両端部に実
    質的に均等な冷却を提供する、ロータリーエンジン。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の充填冷却されるロ
    ータリーエンジンであって、ここで、前記第１エントリ
    ーポートおよび第２エントリーポートが前記第１端部プ
    レートおよび第２端部プレートの長細い開口部によって
    形成される、ロータリーエンジン。
15. 【請求項１５】 請求項１３に記載の充填冷却されるロ
    ータリーエンジンであって、以下： 前記ハウジングに形成され、前記吸気チャンバに対して
    開口する第１ペリフェラルポートおよび第２ペリフェラ
    ルポート； 前記第１分配チャンバと該第１ペリフェラルポートとの
    間に連絡を提供するための、該ハウジングおよび前記第
    １端部プレートに形成された第１の通路のセット；およ
    び 前記第２分配チャンバと該第２ペリフェラルポートとの
    間に連絡を提供するための、該ハウジングおよび前記２
    端部プレートに形成された第２の通路のセット、 をさらに具備する、ロータリーエンジンであって、 それにより、前記燃料／空気充填が、該第１分配チャン
    バおよび第２分配チャンバから、該第１ペリフェラルポ
    ートおよび第２ペリフェラルポートを介して、該吸気チ
    ャンバへとさらにフローする、ロータリーエンジン。
16. 【請求項１６】 前記偏心部および前記ローターハブの
    間に設置するためのローターベアリングをさらに備え
    る、請求項１３に記載の充填冷却されるロータリーエン
    ジンであって、該ローターベアリングが外側ベアリング
    軌道輪、および複数のローラーベアリングを備える、ロ
    ータリーエンジン。
17. 【請求項１７】 請求項１３に記載の充填冷却されるロ
    ータリーエンジンであって、以下： 前記ローターに取付けられたローターギア、および前記
    第１端部プレートと前記偏心部の間の該第１端部プレー
    トに取付けられたドライブギアであって、該ドライブギ
    アは該ローターギアに係合した状態で配置され、 該ドライブギアおよび該ローターギアは、該ローターの
    一端部に形成された中央キャビティを介して、前記第１
    分配チャンバと前記第１エントリーポートの間の連絡の
    ギア端部の部分的障害を多様に提供する、ドライブギア
    およびローターギア；および 該ローターの反対側の端部に形成された中央キャビティ
    を介して、該第２分配チャンバと該第２エントリーポー
    トの間の連絡の非ギア端部の部分的障害を提供するため
    に、前記第２端部プレートと該偏心部の間に配置された
    手段であって、該非ギア端部の部分的障害は該ギア端部
    の部分的障害と実質的に同じである、手段、 をさらに備える、ロータリーエンジン。
18. 【請求項１８】 請求項１３に記載の充填冷却されるロ
    ータリーエンジンであって、改良したローターが以下： ほぼトロコイド形状を形成する３個の側面、該側面によ
    って包囲された円筒形のハブ、および該ハブから横方向
    に延長し、該側面の内側部分を該ハブに接続するウェブ
    を具備し、該ウェブ、側面およびハブは該ローターの対
    向する端部で前記ローターキャビティを形成し、該ロー
    ター側面は前記ハウジングと多様に組み合わせて、吸気
    チャンバ、圧縮チャンバおよび燃焼チャンバを規定する
    ように作用する、ロータリーエンジン。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の充填冷却されるロ
    ータリーエンジンであって、ここで、前記ウェブが前記
    ローターキャビティ中の圧力を均等化するために、そこ
    を通って伸長するホールを備える、ロータリーエンジ
    ン。