JPH02230901A - 多関節機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 二の発明は多関節機関、もしくはロータリーエンジンに
関するのものである． （ロ）従来の技術 多関節機関はハウジングと、該ハウジング内を回転する
ロータとを有し、ロータによりハウジング内が複数の作
動室に分けられる。多関節機関では作動室の機密を保つ
ことが重要であり、ロータにシール溝を設け、該シール
溝に装着したシール部材がハウジングの内周壁に押圧さ
れながら摺動するように構成することが従来行われてい
た。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この従来のシール部材はハウジング内周
壁に対し、一定の角度で保持され摺動しているのではな
《、常に内周壁に対する角度が変りながら摺動している
．ハウジング内周壁が楕円曲面である場合はシール部材
への圧接面は偏平ではなく、ハウジング内周壁よりも更
に急な曲面となっている。

このシール部材の圧接面が極小の半径による面であり、
ハウジング内壁面と接する幅が狭く、油膜の保持が不十
分になり、圧縮漏れやガス漏れが発生しやすいという問
題があった。

多関節機関では作動室は容積が最小になるとき、或いは
ロータが上死点となる態様の位置にあるときに、ハウジ
ング内壁面とロータもしくはロータの窪みとに囲まれる
作動室を燃焼室として利用するため、カゾリン機関とし
て点火プラグを装着し、又ディーゼル機関として燃料噴
射ノズルを装置する場合に、点火プラグや燃料噴射ノズ
ルはハウジング内壁面よりも若干後退した状態に装着さ
れる。

ハウジング内壁面に点火プラグを装着すると、先端部が
汚れ易く、点火プラグをハウジング内壁面よりも後退し
て装着した場合、電極がハウジング内壁面に埋もれるた
めに混合気への着火ミスが起こり易いという問題があっ
た。燃料噴射ノズルの場合には、寒冷期に始動する際、
グローブラグを装備する必要があるが、従来は装備しに
くいという問題があった。

多関節機関では、ロータが、高速回転し燃焼ガスの影響
を受け高温になり易《、冷却が不可欠であるが、ロータ
の外気と接触する部分が少ないため構造上冷却が難しい
という問題があった．この発明は、上記従来の問題点を
解決し、摺動部材において発熱、摩擦、ガス漏れ等を生
じることなく、着火性能も良好な多関節機関を提供する
ことを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段 この発明は、前記目的を、ロータのハウジングに接触す
る部分に、複数列の軸線方向に延在するシール部材を間
隔をおいて装着した枢着軸を回転可能に装備し、ハウジ
ングに前記枢着軸の外側の２つのシール部材の内側の範
囲内で開口する燃焼室が内周壁より陥設した形で形成さ
れ、該燃焼室に点火プラグと燃料噴射ノズル及びグロー
ブラグとのいずれかが装着されることを特徴とする多関
節機関により達成した． 〔作用〕 この発明により、枢着軸はハウジングの内周壁に対応し
て揺動し、枢着軸に装着したシール部材はハウジング内
周壁に対し、はり一定の角度を維持しながら摺動する。

枢着軸のシール部材は間隔をおいて複数列設けてあり、
２つの外側シール部材の範囲内で燃焼室が開口している
ので、ハウジングに設けた燃焼室を１つの外側シール部
材が通過しているとき、別の外側シール部材がハウジン
グ内周壁と接触しており、２つの外側シール部材を共に
越えて両方の作動室に同時に燃焼室が通過することがな
い。従って、燃焼室を介して隣接する作動室間が連通ず
ることが防止される。

〔実施例〕

以下、この発明を図面に示す実施例に従い詳細に説明す
る． 図では四辺の長さが等しい四角形に対応するロータの例
を示しているが、この実施例に限定されるものではない
． 第１図において、ハウジング１の内壁面２は、ロータ３
の多角形（図では四角形）の各頂点が同一軌道線を通る
ように楕円軌道を壁面形状として有する。ロータ３の各
辺は一つの位置では実線で、別の一つの位置では破線で
示すように変位し、頂点の頂角はその位置に応じて変る
。

ハウジング１は第２図に示すように、第１図に示した形
状の内壁面２を有する筒状体として形成され、ロータ３
は４個の橋体４を有し、各橋体４端部を互いに隣接する
橋体と枢着され４関節リンク機構を形成する。

橋体４を枢着する枢着軸５は所定の軌道を運動するオー
ビターとして形成される。

ハウジング１には内壁面２に対して陥設した窪み状の燃
焼室６が形成され、燃焼室６の外壁にはねじ穴７が形成
され、点火プラグ又は燃料噴射ノズルを外部より取付け
可能にする。ディーゼル機関として使用する場合には、
燃焼室６にグローブラグを装備する副室を設けることも
できる。ハウジング１には更に燃焼室６と適当する間隔
で吸気口８及び排気口９が形成される。

ハウジング１は、第３図に示すように両端部に軸線に直
交する方向に外方に拡がるフランジ部ｌＯａを側壁とす
る箱状ハウジング部１０を有し、該箱状ハウジング部Ｉ
Ｏの中には後に示す案内部１１が収容される。箱状ハウ
ジング部１０は組立、点検を容易にするため、蓋で閉鎖
する形状とすることもできる。

ロータ３は第４図に示すように、複数の、図では４個の
橋体４とオービター５とジョイント機構としてのリンク
棒１２を有する。

橋体４は、第３図及び第４図に示すように、基体４ａと
両側壁部４ｂとを有し、縦断面形状がコ字状に形成され
、基体４ａはハウジング１の内壁面２に対向し、両側壁
部４ｂはハウジング１のフランジ部１０ａに対面し、ハ
ウジング１及びフランジ部１０ａをコ字状に囲むように
形成される。

橋体４の両側壁部４ｂはほ〜゛半円形の板状に形成され
、基体４ａは外周面がハウジング１の内壁面に対応した
凸曲面に形成され、内周面が直平面に形成される．基体
４ａ及び両側壁部４ｂのオービター５に接する端部は、
第５図に示すように、円弧面１３として形成される。両
側壁部４ｂのフランジ部１０ａに接する面には円弧周縁
に沿って第ｌシール溝１４が、基体４ａの円弧面１３に
は軸線方向に延びる縁に沿って第２シール溝１５が、更
に両側壁部４ｂの円弧面１３には該側壁部４ｂの側面の
第１シール溝１４と基体４ａの第２シール溝１５とに接
続するＵ字状の第３シール溝１６とが形成され、橋体４
には１つの連続した環状シール溝が形成され、そのシー
ル溝には１つの環状シール部材を装着することができる
。

複数の橋体４のうち、１つは組立上の理由から１つの側
壁部４ｂが第５図に示すように分割できるように形成さ
れる。

オービター５はほ！゛円柱状に形成され、両端部に中心
線を同一とするオービタービン１７が形成される。オー
ビター５は中間部分には一′半円状のカマボコ形に切除
した凹部１８が形成される。該凹部１８は丁度ハウジン
グ１及びフランジ部１０ａが嵌入するよう形成してある
。オービター５の凹部１８を形成するために切除した側
面には、フランジ部１０ａとの間をシールするＤ字状の
シール溝１９が形成され、シール部材が装着される。

更に、オービター５の凹部１８の底を形成する面には軸
線に平行に延びる複数のシール溝２０が間隔をあけて形
成され、シール部材が装着されている。橋体４およひオ
ービター５に装着されるシール部材は何れもばねにより
背面から加圧される構造とすることができる。

複数のシール溝２０に装着されるシール部材はハウジン
グ１の内壁面２に接し、燃焼室６の開口部を通過する。

燃焼室６の開口部は複数のシール部材のうち、最も外側
の２つのシール部材の範囲内でのみ開口し、外側の２つ
のシール部材を越えて外側に開口しないように大きさを
設定する。

各橋体４には両側壁部４ｂに夫々１個のリンク棒１２が
ボルト２１により固定される。第５図に示す分割された
側壁部４ｂの場合は、ボルト２１により基体４ａに固定
される．リンク棒１２の両端には連結穴２２が形成され
、該連結穴はオービタービン１７に差し込まれ、橋体４
とオービター５とが４節連鎖を形成する。橋体４が４個
以外の多数のときはその数に応じた連鎖を形成する．連
鎖において、オービター５自身は回転自在に形成される
． ロータ３は、第６図に示すように、橋体４の基体４ａの
凸曲面がハウジングｌの内壁面２に対面するように、且
つオービター５の凹部１８が内壁面２に対向するように
ハウジング１に嵌合される。

第６図及び第７図に示すように、ハウジング１に装着さ
れたオービターピン１７には夫々摺動子２３が回動可能
であるが、軸方向に移動しないように取付けられる。摺
動子２３は案内部１１のスリット部材２４に形成される
スリット２５に摺動可能に支持される。スリット部材２
４は主軸２６に固定され、スリット２５は主軸２６に対
して対称に形成され、ロータ３の回転はスリット部材２
４を介して主軸２６に伝達される。オービタービン１７
には更にガイドローラ２７が支持され、該ガイドローラ
２７はガイドレール２８に転勤案内される．ガイドレー
ル２８は箱状ハウジング部１０の壁部に固定され、ロー
タ３の回転をローラ２７を介して支持している。

ガイドレール２８の軌道は、ハウジング１の内壁面２よ
りローラ２７の半径だけ差をもった形に形成される。

主軸２６は箱状ハウジング部１０に形成した軸受２９（
第３図参照）に回転自在に支持されている。

ロータ３の回転の際、ローラ２７がガイドレール２８に
沿って移動することにより、オービター５の移動軌跡が
設定され、橘体４による連鎖が変形され、橋体４は内壁
面２との間に形成する作動室の容積を変化する。ローラ
２７の移動はスリット部材２４を介して主軸２６に回転
として伝達する。

ハウジング１及び箱状ハウジング部１０を含むケーシン
グ３０の下部には、第８図に示すようにオイルバン３１
が形成され、潤滑及び冷却用のオイルが貯蔵され、ポン
プ等により圧送したオイルは流路３２を通り、ノズル３
３により橋体４の反面に噴射し、ロータ３の回転により
オイルを飛散し、ロータ３及びケーシング３０の内部に
ある全ての装置に付着して潤滑及び冷却を行う。

橋体４とオービター５の隙間に付着したオイルはシール
部材を越えた少量のオイルがオービター５の遠心力によ
ってハウジングｌの内周面２に付着し、潤滑する． 潤滑済みのオイルはオービター５のシール部材２０によ
り掻き取られ、ハウジング１の側面を通過し、最終的に
オイルパン３１に戻り、再び循環して潤滑及び冷却を行
う。

本装置をガソリン式内燃機関として使用する場合、燃焼
室６のねじ穴７に点火プラグを装着し、空気と燃料の混
合気を吸気口８より吸入する。

ロータ３の回転により吸気口８より作動室内へ吸入した
混合気はロータ３の回転により圧縮され、燃焼室６の付
近で最も圧縮した状態になり、点火プラグにより燃焼さ
れ、爆発力によりロータ３は回転力を与えられ、主軸２
６より動力を出力する。

ロータ３の回転により燃焼後の気体は排気口９を経て外
部に排出される。

本装置をディーゼル内燃機関として使用する場合には、
燃焼室６のねじ穴７に燃料噴射用ノズル３４を装着し、
グローブラグ３５を装備する副燃焼室６を設け、ロータ
３に主燃焼室３６を形成することができる（第９図参照
）。

ロータ３の回転により、吸気口８を通して空気のみが作
動室内に吸入され、燃焼室内が高圧縮になると同時に燃
料噴射用ノズルから燃料噴射し、燃焼させ、爆発力によ
ってロータ３を回転し、動力を得た後に燃焼後の気体が
排気口９を経て外部に排出される． 燃焼室６がハウジング１の内壁面２より外方に形成され
ることにより、レシプロ式内燃機関と同様の点火プラグ
又は燃料噴射ノズルの使用が可能であり、更に燃焼室６
の形状の制約が少ないため、燃料の燃焼が理想的である
形状にする事が可能である． この発明のロータは枢着軸であるオービター５が半径方
向に延びるスリットを有するスリット部材に摺動子を介
して連結されているので、ロータの回転はスリット部材
に固定される主軸に円滑に回転が伝達される。

（ホ）効果 この発明により、枢着軸であるオービターに取付けられ
たシール部材はほ＼゜一定の角度を維持しながらハウジ
ング内壁面を摺動するので、従来に比し大半径の円弧状
の圧接面にすることができ、シール部材の接着面の幅が
広く、十分な油膜の保持が可能になり、気密性が向上し
、シール部材の磨滅が低減される。

燃焼室がハウジングの内周壁に陥設状に形成されるので
、ガソリン機関として燃焼室に装着した点火プラグは、
シール部材の通過軌道から隔置してあるので、先端部の
汚れが防止できる。更に、点火プラグの先端部は燃焼室
から突出して装着できるので、レシブロエンジンと互換
性を有する点火プラグを使用でき、混合気の着火性が向
上する。

ハウジングに形成される燃焼室を副燃焼室として利用し
、ロータに燃焼室を形成することにより、ディーゼル機
関として利用される場合の燃料噴射ノズル及びグローブ
ラグの装着が容易になり、始動性が向上する． この発明により、燃焼側でない排気口と吸気口の間のハ
ウジング内周壁に枢着軸のシール部材が常時単列に接触
するように位置するので、排気口と吸気口との間は確実
に遮断され連通ずることが防止される．このことにより
、吸気口及び排気口は枢着軸の接触面の幅より大口径に
形成することができ、吸気口により流入する吸気体及び
排気口より排出される排気ガスが枢着軸により閉鎖され
ることがなく、常時解放されているので、円滑な流入、
排出が行われる．従って、吸気効率及び排気効率が向上
する。

内燃機関における燃焼効率及び排ガス規制に対する影響
が大きい燃焼室及び副燃焼室が、この発明により、ハウ
ジング内に陥設状に形成でき、ハウジング内周壁とロー
タにより区画される作動室と兼用しないので、形状とし
ての拘束が少なく、設計の点で有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は四辺の長さが等しい四角形で楕円軌道を運動す
る枢着部を有するロータ及びハウジングをもつ多関節機
関の原理図、第２図は断面略図、第３図はこの発明に係
る多関節機関の縦断面図、第４図はロータの分解斜視図
、第５図は橋体の１つ及び枢着軸の分解斜視図、第６図
はロータ及び案内部の分解斜視図、第７図は案内部の正
面図、第８図はケーシングの断面図、第９図はディーゼ
ル内燃機関としての多関節機関の一例の断面略図である
。 １・・・・・・・・・・・・ハウジング２・・・・・・
・・・・・・内壁面 ３・・・・・・・・・・・・ロータ ４・・・・・・・・・・・・橋体 ５・・・・・・・・・・・・枢着軸 ６・・・・・・・・・・・・燃焼室（副燃焼室）８・・
・・・・・・・・・・吸気口 ９・・・・・・・・・・・・排気口 １１・・・・・・・・・・・・案内部 １２・・・・・・・・・・−リンク棒 １５．１６・・・・・・・・・シール溝？・・・・・・
・・・・・オービターピン（枢着軸）・・・・・・・・
・・・・凹部 ・・・・・・・・・・・・シール溝 ゜゜゜゜゜００゜゜００゜ノ（ ・・・・・・・・・・・・スリット部材・・・・・・・
・・・・・スリット ・・・・・・・・・・・・主軸 ゜′＋００−０■４０゜ローフ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハウジングと、該ハウジング内で回転可能なロータ
   とを有し、該ロータが枢着軸により互いに連結され１つ
   の多角形連鎖を形成する複数の橋体を有し、前記枢着軸
   が前記ハウジングの内壁面を摺動するように該内壁面形
   状に対応する軌道を案内部により案内される多関節機関
   において、前記枢着軸が前記橋体に対し相対回転可能に
   形成され、且つ前記ハウジング内壁面を摺動する面が平
   面として形成され、該平面に軸線方向に延びる複数のシ
   ール部材が軸線に交叉する方向に互いに間隔をおいて並
   べて装着され、該シール部材の最も外側の２つのシール
   部材間の範囲で前記内壁面に開口する燃焼室が前記ハウ
   ジングに形成され、該燃焼室に対しハウジングの周方向
   に間隔をおいて吸気口と排気口とが形成され、前記燃焼
   室に点火プラグと燃料噴射ノズルのいずれかが取付けら
   れることを特徴とする多関節機関。 ２、前記枢着軸の中間部はほゞ半円柱状のカマボコ形に
   切除され、ケーシングにコ字状に接することと、枢着軸
   の軸線に平行な平面に形成された直線状の２本のシール
   溝と、切除された半円形両側面に形成されたＤ字状シー
   ル溝に夫々シール部材が装着されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の多関節機関。 ３、ロータが各橋体の両側端に固定されるリンク棒を有
   し、該リンク棒の両端に形成された穴に枢着軸の両端部
   が回軸自在に支持されて多角形連鎖が形成されているこ
   とと、枢着軸が案内部により予め定めた軌道を案内され
   ることを特徴とする請求項２に記載の多関節機関。 ４、枢着軸の端部に摺動子が支持され、該摺動子を案内
   するスリットを有するスリット部材に主軸が固定されて
   いることを特徴とする請求項２または３のいずれかに記
   載の多関節機関。