JPH03175101A

JPH03175101A - 揺動回転機関

Info

Publication number: JPH03175101A
Application number: JP2310100A
Authority: JP
Inventors: Bryan Nigel Victor Parsons; ブリヤン　ニゲル　ビクター　パーソンズ
Original assignee: Jaguar Cars Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 1989-11-15
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1991-07-30
Also published as: US5112204A; GB8925868D0; EP0428305A1

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】産業上の利用分野本発明は揺動回転機関に関し且つ特にカウルツ形式の機
関に関する。

従来の技術カウルッ機関は一対の同心状回転子を含み、そのそれぞ
れか一対の直径方向に対向した扇形部を有し、該扇形部
は円餅状ハウジングの端壁及び周囲表面と封止状態で係
合して４つの作動室を画成し、各作動室は１つの回転子
の扇形部と他の回転子の扇形部との間に画成されている
。回転子はそれらの共通軸線の周りに駆動され、それら
の相対的角速度は各作動室の容積か交互に膨張し且つ次
に収縮するように変化する。吸込口、排気口及び点火装
置は、作動室の膨張及び収縮か吸込行程、圧縮行程、膨
張行程及び排気行程を提供するように円筒状ハウジング
の適当な点に設けられる。

回転子の１つは歯車及びリンク機構によって駆動され、
該歯車及びリンク機構は回転子の回転当り２つの揺動を
提供し且つそれにより回転子の各回転に各作動室に２つ
の収縮位相及び２つの膨張位相を提供する。このため、
回転子の一回転は通常の四サイクルと等しい。

複雑な揺動運動を制御するためにこれまで使用された駆
動機構は比較的複雑であり且つこの機構の強度に困難性
かあった。また、この駆動機構は騒音か激しい。

我々の共に未決の特許出願て、我々は比較的簡単な且つ丈夫な揺動駆動機構を開示
している。更に、この駆動機構では、変化する駆動比が
調節可能であり、それにより機関の圧縮比は駆動機構の
調節によって調節されることかできる。

課題を解決するための手段本発明の１つの観点によれば、揺動回転機関は、一対の
回転子を含み、各回転子が一対の直径方向に対抗し且つ
半径方向に延びるローブを画成し、回転子か一対の端壁
と円筒状壁とによって画成された円筒状ハウジング内に
互いに同軸状に取付けられ、ローブが円筒状ハウジング
の端壁及び円筒扶壁と封止係合状態にあって４つの作動
室を画成し、回転子は出力軸へ駆動連結されている機関
であって、回転子の１つが内部／外部歯車列によって出
力軸へ連結され、歯車の１つが前記１つの回転子と共に
回転可能に取付けられ、他の歯車が前記１つの歯車と噛
合い状態て軌道運動可能に取付けられ、前記他の歯車か
出力軸へ回転可能に連結され、軌道運動可能に取付けら
れた歯車か相補した構成体と係合する構成体を有し、歯
車上の構成体か前記相補した構成体に対して直線運動及
び枢動をすることができ、他の回°転子か前記１つの回
転子と同し方向へ且つ同じ総合速度比で回転可能に出力
軸へ駆動連結されていることを特徴とする。

作用上述した機構によって、相補した構成体と駆動運動可能
に取付けられた歯車上の構成体との相互係合はその歯車
に揺動回転を与え、その結果として前記他の歯車とそれ
に取付けられた回転子との速度は軸の速度に対して変化
することを強制される。他の回転子は前記１つの回転子
と同じ速度て運動するように適当な装置によって拘束さ
れることかてき、それにより歯車列に関連した回転子の
速度の変化は前記回転子を他の回転子に対して相対的に
運動させ、このため回転子の間に画成された作動室の膨
張及び収縮を制御する。好ましくは、両方の回転子は上
述した形の内部／外部歯車列によって制御され、回転子
の速度の変化は位相が１８０°異なっており、それによ
り１つの回転子か速度を上げるにつれて他の回転子は速
度を下げ、回転子を一緒に運動させ且つ次に離れる方へ
運動させて所望の収縮及び膨張位相を提供する。

本発明は次に添付図面を参照して例としてたけ゛説明さ
れる。

実施例第１図及び第２図に例示した揺動回転機関は円筒状ハウ
ジング１０を有し、該ハウジングは一対の環状端壁１１
及び１２と円筒状壁１３とによって形成され、そられ壁
は適当な様態で一緒にボルト止めされる。壁ｌＬ１２及
び１３は冷却剤か循環され得る通路１５を設けている。

一対の回転子２０及び２１かハウジング１０内で軸受２
２及び２３で互いに同軸状にそれぞれ取付けられている
。各回転子２０．２１はハウジングＩＯの幅の半分にわ
たって延在する中空円筒状芯部２５．２６を含み、シー
ルか芯部２５及び２６の並値された端の間でそれらの間
に相対的運動を許す様態て設けられる。

回転子２０．２１のそれぞれの一対の直径方向に対向さ
れ半径方向に延びる扇形状ローブ３ｏ、３１．３２及び
３３を有する。ローブ３０，３Ｌ３２及び３３はハウジ
ング１０の全幅にわたって延在し、シール装置か各ロー
ブ３０．３ｆ、３２及び３３及び、他の回転子２１．２
０の芯部２６．２５、及びハウジング１０の円筒状壁１
３の間に封止を形成するために設けられる。ローブ３０
゜３１．３２及び３３はそれによりハウジングＩＯを４
つの作動室４０．４１．４２及び４３に分割し、各作動
室４０．４１．４２及び４３は１つの回転子２０上のロ
ーブ３０．３１と他の回転子２１上のローブ３２．３３
との間に画成される。

各回転子２０，２１は歯車５０，５１へ駆動連結される
。軸５５か回転子２０及び２１と同軸状に取付けられ且
つそれらの中央を通過している。

軸５５は一対の偏心部５６及び５７を有し、各偏心部は
歯車５０及び５１の１つに対して並置された関係で配置
される。偏心部５６及び５７は同等の寸法を有するが、
軸５５上で位相を１８０°ずらして配置されている。内
部歯車６０及び６１か軸受６２及び６３によって偏心部
５６及び５７のそれぞれに１つ回転可能に取付けられ、
内部歯車６０．６Ｉは歯車５０．５１とそれぞれ噛合う
。

腕６５．６６か外部歯車６０及び６１のそれぞれから半
径方向へ延びており、腕６５及び６６は半径方向に延び
るスロット６７及び６８を有する。

ブロック６９及び７０がビン７１及び７２に枢動可能に
取付けられ、１つのブロック６９．７０はスロット６７
及び６８のそれぞれの中で滑動係合している。ビン７１
及び７２は軸５５の軸線から等距離に取付けられ、必要
によりこの距離を調節するための装置９５が設けられる
。

回転子２０．２１は、各偏心体５６．５７の中心８０が
ピン７１，７２の軸線８１及び軸５５の軸線８２と同一
直線上にある時に回転子２０のローブ３０．３１か第２
図に例示したように回転子２１のローブ３２．３３と直
角に配置されるように構成される。

吸込口９０、排気口９Ｉ及び点火装置９２かハウジング
ＩＯの中央の壁１５を通して設けられる。

吸込口９０は通常の設計の燃料／空気源へ連結され且つ
排気口９１は通常の設計の排気系へ連結される。

回転子２０及び２１とそれへ連結された歯車５０及び５
１どの回転の際に、内部歯車６０及び６１は偏心揺動を
行うように駆動され、内部歯車６０．６１の回転はスロ
ット６７及び６８でのブロック６９及び７０の保合によ
って阻止される。内部歯車６０及び６１のこの偏心揺動
は偏心部５６及び５７によって軸５５の回転運動に変換
される。

歯車５０．５１と内部歯車６０及び６１との直径の比は
２：３であり、回転子２０．２１と軸５５との間に１＝
２の総合駆動比を与える。

内部歯車６０．６１か偏心揺動を受けている時に、ブロ
ック６９及び７０はスロット６７及び６８内で滑動する
か、第３図から第６図に例示したように腕６５及び６６
か最初に一方の側へ傾動され且つ次に他方の側へ傾動さ
れ、内部歯車６０及び６Ｉに回転揺動を与える。この回
転揺動の結果として、角速度の実質的な正弦波状の変化
が回転子２０．２１に与えられる。

第３図から第６図まで及び第７図に例示したように、各
回転子２０．２１は回転毎に二回速度を上げ且つ速度を
下げる。偏心部５６及び５７は位相を１８０＠ずらして
いるので、１つの回転子２０の速度上昇は他の回転子が
速度を下げている時に起こるように且つその逆が可能な
ように調時されており、それにより２つの回転子２０．
２１のローブ３０．３１．３２及び３３は交互に一緒に
運動し且つ次に離れる方へ運動する。

作業室のうち１つの作動室４１を考察すると、回転子２
０．２１が第２図に例示された位置から第３図に例示さ
れた位置まで運動する時、回転子２０の速度は増加され
ると同時に回転子２１の速度は減少され、ローブ３１は
その結果ローブ３２から離れる方へ運動し、作動室４１
の容積を増加させ、空気／燃料混合物を吸込口９０を通
して室４１中へ吸引する。回転子２０．２１か第３図に
例示された位置から第４図に例示された位置まで運動す
る時、回転子２０は速度を下げると同時に回転子２１は
速度を上げ、ローブ３１はその結果ローブ３２の方へ運
動して作動室４１中の空気／燃料混合物を圧縮し、それ
により該混合物は点火装置９２によって爆発されること
ができる。第４図及び第５図に例示された位置の間で、
回転子２０は速度を上げると同時に回転子２１は速度を
下げ、それによりローブ３１はローブ３２から離れる方
へ運動し、爆発された空気／燃料混合物を膨張させる。

最後に、第５図及び第６図に例示された位置の間で、回
転子２０は速度を下げると同時に回転子２１は速度を上
げ、ローブ３１をローブ３２の方へ運動させ且つ排気ガ
スを作動室４１から排気口９１を通して排出する。

回転子２０及び２１は各回転毎に４つの作動室４０．４
１．４２及び４３が上述したサイクルを受け、−回転当
り４回の爆発を与えることは理解されよう。

腕６５及び６６の傾動、従って内部歯車６ｏ及び６１に
与えられた回転揺動の角度の大きさはビン７１及び７２
の軸線８１と軸５５の軸線８２との間の分離に依存する
。この分離を変化することによって、回転子２０及び２
１の速度の変化、従って回転子２０及び２１の間の相対
的角運動は調節されることかでき、このため機関の圧縮
比を変化させる。

第７図は回転子２０及び２１の一回転にわたる軸の角度
位置に対する回転子２ｏ及び２１の相対的角度位置のプ
ロット図を示す。回転子２ｏ及び２１から軸５５までの
１：２の駆動比のために、回転子２０．２１の一回転は
軸５５の二回転に相当することか注目されよう。各回転
子２０，２１についてのプロットＡ、Ｂ及びＣは軸線８
１及び８２の間の分離か偏心部５６及び５７の偏心距離
の二倍に等しいこと、偏心部５６及び５７の偏心距離の
二倍に等しいこと、及び偏心部５６及び５７の偏心距離
の回帰に等しいことをそれぞれ表している。この線図て
例示されるように分離か偏心距離の二倍に等しい時、圧
縮比は約１６：ｌであるのに対して、分離か偏心距離の
回帰である時には圧縮比は約３　ｌである。しかしなか
ら、実際的な考察ては、圧縮比は７．１より低（（され
ることは好ましくない。

第８図及び第９図に例示された駆動機構ては、回転子２
０．２１は偏心軸１００．１０１に取付けられ、該偏心
軸は円筒状ハウソング１０の同し刺へ延在し且つ適当な
軸受てそれに関して回転可能に取付けられる。歯車５０
及び５１はそれぞれ回転子２０及び２１と共に軸１００
及び１０１に取付けられる。

歯車５０及び５１は内部歯車６０及び６１とそれぞれ噛
合い、該内部歯車は環状リンク１１０の内径上て軸受６
２゛　及び６３”中に回転可能に取付けられる。環状リ
ンク１１０はクランク１１２によって出力軸Ｉｌｌへ連
結され、且つ一対の遊びクランク１１３は環状リンク１
１０か軸１００及び１０１の回転軸線上に中心をもつ軌
道経路中て運動することを強制する。

歯車６０及び６１はそれぞれ腕６５及び６６を有し、該
腕は歯車６０．６１の半径方向へ延びる。

腕６５．６６は半径方向へ延びるスロット６７．６８を
有し、該スロットはビン７Ｉ及び７２に枢動可能に取付
けられたブロック６９．７０によって滑動係合される。

ピン７１及び７２は、軸１００及び１０１の回転軸線か
ら等距離においてその直径方向反対側で円筒状ハウジン
グＩＯに対して一定の位置に配置される。第１図に例示
した装置と同様に軸Ｉ００及び１０１の軸線からのビン
７１及び７２の距離を調節するための装置か設けられる
ことかできる。

第８図及び第９図に関連して説明した駆動機構は第１図
から第７図までに例示した実施例と同様に２つの回転子
２０及び２１の速度を変化させる。

歯車６０及び６１との歯車５６及び５７の係合は先の実
施例でのように位相を１８０’ずらせていないか、２つ
の回転子２０及び２１の速度の変化は腕６５及び６６か
反対側に配置されているので位相を１８０°依然ずらせ
ている。

歯車５０と６０及び５１と６１の反作用は環状リンクｌ
１０をその軌道経路の周りに運動させ、それて出力軸Ｉ
ＩＩを回転させる。

先の実施例でのように、機関の圧縮比は軸１００及び１
０１の回転軸線からのピン７１及び７２の距離を調節す
ることによって変化されることかできる。

種々の修正か本発明から逸脱せずになされることかでき
る。例えば、上述の実施例では作動室の膨張及び圧縮位
相を生ずるために両方の回転子の速度を実質的に正弦波
状に変化させる装置か設けられているか、代替的な実施
例によれば１つの回転子か出力軸速度の半分の速度て回
転することかできると同時に他の回転子へ与えられた実
質的に正弦波状の変化か回転子の間に相対的運動を提供
し、それか作動室の膨張及び収縮位相を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による揺動回転機関を一部断両立面図で
例示する図てあり、第２図は第１図の矢線■の方向の一
部断面図であり、第３図、第４図第５図及び第６図は第
２図と同様な図であって、機関サイクルの種々の位相を
例示する図であり、第７図は第１図に例示した機関につ
いて軸の角度位置に対する回転子の相対的角度位置を示
す線図であり、第８図は本発明による揺動回転機関で使
用され得る駆動機構の代替的な形の断面側面図であり、
第９図は第８図に例示した駆動機構の端面図である。ＩＯ・・・円筒状ハウジング、１１．１２・・・端壁、
１３・・・円筒状壁、２０．２１・・・回転子、２５．
２６・・・円筒状芯部、３０．３１．３２．３３・・・
ローブ、４０．４１．４２．４３・・・作動室、５０．
５１．６０．６Ｉ・・・歯車、５５、Ｉｌｌ・・・軸、
５６．５７・・・偏心部、６２．６３・・・軸受、６５
．６６・・・腕、６７．６８・・・スロット、６９．７
０・・・プロツり、９０・・・吸込口、９１・・・排気
口、９２・・・点火装置、９５・・・調節装置、１００
，１．０１・・・偏心軸、１１０・・・環状リンク、Ｉ
ＩＩ・・・出力軸。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の回転子（２０、２１）を含み、各回転子（
２０、２１）が一対の直径方向に対向し半径方向に延び
るローブ（３０、３１、３２、３３）を画成し、回転子
（２０、２１）が一対の端壁（１１、１２）と円筒状壁
（１３）とによって画成された円筒状ハウジング（１０
）内に互いに同軸状に取付けられ、ローブ（３０、３１
、３２、３３）が円筒状ハウジング（１０）の端壁（１
１、１２）及び円筒状壁（１３）と封止係合状態にあり
、回転子（２０、２１）が出力軸（５５；１１１）へ駆
動連結された揺動回転機関であって、回転子（２０、２
１）の１つが内部／外部歯車列（５０、６０；５１、６
１）によって出力軸（５５；１１１）へ連結され、歯車
（５０；５１）の１つが前記１つの回転子（２０；２１
）と共に回転可能に取付けられ、他の歯車（６０；６１
）が前記１つの歯車（５０；５１）と噛合い状態で公転
軌道運動可能に取付けられ、前記他の歯車（６０；６１
）が出力軸（５５；１１１）へ回転可能に連結され、軌
道運動可能に取付けられた歯車（６０；６１）が相補し
た構成体（６９；７０）と係合する構成体（６５；６６
）を有し、歯車（６０；６１）上の構成体（６５；６６
）が前記相補した構成体（６９；７０）に対して直線運
動及び枢動をすることができ、前記他の回転子（２１；
２０）が前記１つの回転子（２０；２１）と同じ方向へ
且つ同じ総合速度比で回転可能に軸（５５；１１１）へ
駆動連結されていることを特徴とする揺動回転機関。
（２）内部／外部歯車列（５０、６０；５１、６１）が
回転子から出力軸（５５；１１１）まで１：２の総合速
度比を与えることを特徴とする請求項１に記載された揺
動回転機関。
（３）両方の回転子（２０；２１）が内部／外部歯車列
（５０、６０；５１、６１）によって駆動され、各歯車
列（５０；６０；５１；６１）の歯車（５０、６０）の
１つが前記回転子（２０、２１）の異なる１つと共に回
転可能に取付けられ、各歯車列（５０；６０；５１；６
１）の他の歯車（５１、６１）が前記１つの歯車（５０
、６０）と噛合い状態で軌道運動可能に取付けられ、軌
道運動可能に取付けられた前記他の歯車（５１、６１）
が相補した構成体（６９、７０）と係合する構成体（６
５、６６）を有し、歯車上の構成体（６５、６６）が前
記相補した構成体（６９、７０）に対して直線運動及び
枢動をすることができ、歯車（５０、６０）上の構成体
（６５、６６）及び相補した構成体（６９、７０）が回
転子（２０、２１）のそれぞれに速度の変化を与えるよ
うに構成され、１つの回転子（２０）での速度の変化が
他の回転子（２１）での速度の変化と位相をずらしてい
ることを特徴とする請求項１又は２に記載された揺動回
転機関。
（４）２つの回転子（２０、２１）の速度の変化が位相
を１８０°ずらしていることを特徴とする請求項３に記
載された揺動回転機関。
（５）相補した構成体（６９、７０）が回転子（２０、
２１）と共に回転可能に取付けられた歯車（５０、６０
）の回転軸線から等距離離間されていることを特徴とす
る請求項３又は４に記載された揺動回転機関。
（６）回転子（２０、２１）と共に回転可能に取付けら
れた歯車（５０；６０）の回転軸線に対して相補した構
成体（６９；７０）を運動させる装置（９５）が設けら
れていることを特徴とする請求項１から５までのいずれ
かの一項に記載された揺動回転機関。
（７）相補した構成体（６９；７０）と回転子（２０；
２１）と共に回転可能に取付けられた歯車（５０；６０
）の回転軸線との間の距離が軌道運動可能に取付けられ
た歯車（５１；６１）の偏心距離の二倍から軌道運動可
能に取付けられた歯車（５１；６１）の偏心距離の四倍
まで変化されることができることを特徴とする請求項６
に記載された揺動回転機関。
（８）機関の圧縮比が相補した構成体（６９；７０）と
回転子（５１、６１）と共に回転可能に取付けられた歯
車（５０；６０）の回転軸線との間の距離を調節するこ
とによって約１６：１から約７：１まで変化されること
ができることを特徴とする請求項７に記載された揺動回
転機関。
（９）外部歯車（５０；６０）が回転子（２０；２１）
と同軸状に回転可能に取付けられ且つそれへ駆動連結さ
れ、内部歯車（５１；６１）が外部歯車（５０、６０）
と噛合い係合状態で取付けられ且つ出力軸（５５、１１
１）へ駆動連結され、外部歯車（５０、６０）に対する
内部歯車（５１；６１）の比が３：２であることを特徴
とする請求項１から８までのいずれかの一項に記載され
た揺動回転機関。
（１０）偏心して取付けられた歯車（５１；６１）と関
連した構成体（６５；６６）が半径方向へ延びるスロッ
ト（６７；６８）を有する腕（６５；６６）を含み、相
補した構成体（６９；７０）がスロット（６７；６８）
と滑動係合する枢動可能に取付けられたブロック（６９
；７０）を含むことを特徴とする請求項１から９までの
いずれかの一項に記載された揺動回転機関。
（１１）各回転子（２０；２１）がハウジング（１０）
の幅の半分にわたって延在する中空円筒状芯部（２５；
２６）を含み、シール装置が２つの回転子（２０、２１
）の芯部（２５；２６）の並置された端の間に設けられ
、各回転子（２０、２１）が円筒状ハウジング（１０）
の全幅にわたって延在する一対の半径方向の延びるロー
ブ（３０）３１、３２、３３）を有し、ローブ（３０、
３１、３２、３３）が適当なシール装置によって他の回
転子（２１；２０）の端壁（１１、１２）、周囲壁（１
３）及び芯部（２６；２５）に関して封止されているこ
とを特徴とする請求項１から１０までのいずれかの一項
に記載された揺動回転機関。
（１２）ローブ（３０、３１、３２、３３）が扇形状で
あることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか
の一項に記載された揺動回転機関。
（１３）吸込口（９０）、排気口（９１）及び点火装置
（９２）がハウジング（１０）の円筒状壁（１３）を通
して設けられていることを特徴とする請求項１から１２
のいずれかの一項に記載された揺動回転機関。
（１４）出力軸（５５）が回転子（２０、２１）の中心
を通って回転子（２０、２１）と同軸状に延び、前記１
つの歯車（５０；６０）が出力軸（５５）と同心状の軸
によって関連した回転子（２０；２）へ連結され、前記
池の歯車（５１；６１）が出力軸（５５）上の偏心部（
５６；５７）に取付けられ、軸受装置（６２；６３）が
前記他の歯車（５１；６１）と偏心部（５６；５７）と
の間に設けられてそれらの間に相対的回転を許すことを
特徴とする請求項１から１３までのいずれかの一項に記
載された揺動回転機関。
（１５）内部／外部歯車列（５０、６０；５１、６１）
が両方の回転子（２０；２１）に設けられ、内部／外部
歯車列（５０、６０；５１、６１）が円筒状ハウジング
（１０）の各側に１つ配置され、各歯車列（５０、６０
；５１、６１）が出力軸（５５）上の偏心部（５６；５
７）に回転可能に取付けられていることを特徴とする請
求項１４に記載された揺動回転機関。
（１６）前記他の歯車（５１；６１）がリンク（１１０
）上に回転可能に取付けられ、該リンクは前記他の歯車
（５１；６１）が前記１つの歯車（５０；６０）と噛合
い状態を維持するように軌道運動を行うことを強制され
、出力軸（１１１）がリンク（１１０）へ駆動連結され
ていることを特徴とする請求項１から１５までのいずれ
かの一項に記載された揺動回転機関。
（１７）両方の回転子（２０、２１）が内部／外部歯車
列（５０、６０；５１、６１）を設けており、回転子（
２０、２１）が円筒状ハウジング（１０）の一方の側へ
延びる同軸状の軸（１００、１０１）上に取付けられ、
前記１つの歯車（５０、５１）が前記軸（１００、１０
１）へ駆動連結され、前記他の歯車（６０；６１）が共
通のリンク（１１０）上に回転可能に取付けられている
ことを特徴とする請求項１６に記載された揺動回転機関
。