JPH039001A - 回転気筒型エンジン - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、シリンダ内での燃料の燃焼エネルギーを往復
動するピストンにより受けて、これをクランクシャフト
の回転力として出力するようになしたエンジンであり、
特に、シリンダ及びここに摺動自在に嵌挿されたピスト
ンがクランクシャフトと同方向に回転する回転気筒型エ
ンジンに関する。

（従来の技術） ピストン往復動型の内燃機関として、クランクシャフト
の１回転間にピストンがシリンダ内を１往復し、この間
に吸入、圧縮、爆発、排気の４行程を行なう２サイクル
機関、あるいは、クランクシャフトの２回転間にピスト
ンがシリンダ内を２往復し、この間に吸入、圧縮、爆発
、排気の４行程を行なう４サイクル機関が各種車両に多
用されている。この主の機関は燃料の燃焼エネルギーを
静圧としてピストンにより受けて、これを比較的低回転
出力として発生することに優れるという特性を有する。

更に、主軸より突き出た翼片に直接回転力を加えるター
ビンが知られている。このタービンは往復動部分が無く
、回転が円滑で機関振動を低減できるが耐久性や、出力
回転が高回転域にあることによる効率の低下という点で
車両等のエンジンとして使用する上で問題があった。

他方、上述の両機関の中間的な機構を備えたものとして
、主軸上のギアにロータを介して直接的に静圧に基づく
回転力を加えるロータリーエンジンや、第９図に示すよ
うな回転気筒型エンジンが知られている。

ここで、第９図のエンジンは花野式回転気筒型エンジン
として知られており、ケーシング１に枢支された回転シ
リンダ２と、ケーシング１に枢支されると共に回転シリ
ンダ２の回転中心線Ｌ１とはクランク回転半径ｒｌ量だ
け偏倚した回転中心線３− 回転重量の不釣合による振動が発生し易く、しかも背面
のポンプ室７で混合気を圧縮し、その混合気を燃焼室側
に圧送するのであるが、その圧送特性が比較的低い、そ
の他等、実際的な成立性に問題が多かった。

本発明の目的は実際的な成立性の高い回転気筒型エンジ
ンを提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために、本発明は、基体側に固定
されると共に環状内周壁に囲まれた収容室内に略回転盤
状の回転シリンダを収容すると共に、自身の中央枢支部
上に上記回転シリンダの中央枢着穴を枢着したケーシン
グと、上記回転シリンダ内に配設されると共にこの回転
シリンダの回転中心線を挾んで互いに直状に対向するよ
う形成される少なくとも一対のシリンダ室と、上記一対
のシリンダ室に摺動自在に嵌着され互いのピストン部よ
り延出するコンロッド部が互いにピン結合された少なく
とも一対の対向ピストンと、上記ケーシングの中央枢支
部内に枢支されると共に上記Ｌ２の位置に枢支されるク
ランクシャフト３と、回転シリンダ２の内部に摺動自在
に嵌挿されたピストン４と、同ピストン４のピン位置を
枢支するクランクシャフト３のクランクピン５とを備え
ている。

このエンジンはクランクピン５（クランクシャフト）が
２回転する間に、回転シリンダ２が１回転し、この間に
ピストン４は回転シリンダ２に対してクランク回転半径
ｒ１の４倍のストロークを往復動する。この場合、ピス
トン４の頂面側を燃焼室６として用い、背面側をポンプ
室７として用い、ポンプ室７で吸入した混合気を加圧し
、加圧した混合気を燃焼室６で燃焼し、排気している。

これにより、クランクシャフトが２回転し、回転シリン
ダが１回転する毎に、ピストン４で受けた静圧に基づき
クランクシャフトが回転力を出力するように構成されて
いる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、第９図のエンジンは単一のシリンダを回転さ
せるため、クランクシャフト３に対して４一 回転シリンダの回転中心線よりクランク半径量だけ偏倚
した位置のクランク中心線の回りに回転するクランクシ
ャフトと、上記一対の対向ピストンのコンロッド部の中
央を枢支する上記クランクシャフトのクランクピンとを
備え、上記クランクシャフトが２回転するのに同期して
上記回転シリンダが１回転することを特徴とする。

（作　　用） 少なくとも一対のシリンダ室内で摺動する一対の対向ピ
ストンの内で一方の頂面側の各燃焼室が回転シリンダの
半回転毎、即ち、クランクシャフトの１回転毎に順次膨
張工程開始域に入るが、その際、反対の対向ピストンの
背面側の各ポンプ室の内で圧縮工程終了域に達している
ものより、効率よく、圧縮工程終了側のポンプ室の圧縮
混合気を膨張工程開始側の燃焼室に供給できる。

（実　施　例） 第１図乃至第３図に示した回転気筒型エンジンは、互い
に直状に配設される一対のシリンダが回転シリンダ１４
の回転中心線ｎ１の方向に４対順次配設された、８シリ
ンダの火花点火式のエンジンである。

この回転気筒型エンジンは、図示しない基体に固定され
るケーシング１０と、その両側壁１１の中央内側より突
出する中央枢支部１２にベアリング１３を介して枢支さ
れる回転シリンダ１４と、中央枢支部１２内に形成され
る枢支穴にベアリング１５を介して枢支されたクランク
シャフト１６と、回転シリンダ１４内に形成され、回転
シリンダ１４の回転中心線Ｑ１に対して回転方向に３６
０°の均等割に配置された８つのシリンダ１７と、回転
中心線１を挾んで互いに直状に対向する一対の対向シリ
ンダ１７に嵌着される各一対の対向ピストン部１８と、
各一対の対向ピストン部１８よりそれぞれ延出すると共
に互いに各ピン１９により連結された各一対のコンロッ
ド部２０と、クランクシャフト１６上の４つのクランク
ピン２１にそれぞれ枢着される各コンロッド部２０の膨
出部２０１と、クランクシャフト１６の小径部側に一体
形成された小歯車２２と、回転シリンダ１４の中央の一
側部に配設さ九回転中心線］１を中心とし向において、
相互に間隔ａを隔てて対向するように形成されている。

この回転シリンダ１４内の各シリンダ１７はクランク回
転半径ｒ１の４倍以上の長さと、所要量の内径りを有し
、回転シリンダ１４の外周側との対向位置に上版排口２
４が、中心側との対向位置にコンロッド部２０の摺動す
る貫通口２５が、しかも側方壁面より伸びる下級排口２
６がそれぞれ形成されている。

このような各シリンダ１７はピストン部１８の頂面側と
対向する燃焼室ＢＲとピストン部１８の背面側と対向す
るポンプ室ＰＲとを一対形成できる。この場合。

特に、各シリンダの上版排口２４は、後述の単一の着火
室４１に対向すべく、その回転中心線Ｑ１の方向での位
置は全て同一の位置を確保するように構成されている。

なお、コンロッド部２０の主要部分は円柱状に形成され
、これと貫通口２５の内周面にはリング状のシール材２
７が取付られている。

回転シリンダ１４は主部１４１と、ぞの外周部分に一体
的に固着されると共に各シリンダの上版排口た内周歯を
備えた内歯歯車２３とを備える。

ここで回転シリンダＩ４の回転中心線ｐ１とクランクシ
ャフト１６のクランク中心線Ｑ２とはクランク回転半径
ｒ１だけ上下方向に離れ、互いは平行に配設されている
。しかも、回転中心線Ｑ】を中心とした小歯車２２とク
ランク中心線Ｑ２を中心としだ内歯歯車２３とは互いに
噛合し、２対１の回転比で互いが回転するように互いの
回転を規制している。

クランクシャフト１６はその小径部１６１と大径部１６
２の間に４つの等しいピン＠ａのクランクピン２１を連
続形成されている。各クランクピン２１にはピン幅ａ内
に形成された各膨出部２０１が枢着されており、各膨出
部２０１の一端にピン１９を介して対向するコンロッド
部２０の一端が枢支されている。なお、各一対の対向ピ
ストンの長手方向における中心位置がクランクピン２１
の中心線位置と一致している。

他方、回転シリンダ１４内の直状に対向する各−対の対
向シリンダ１７も互いに回転中心ｍＱ１の方−８＝ ２４の形成されたリング部１４２とで形成されている。

このリング部１４２には全周にわたって回転中心線Ｑ１
の方向に２段に回転フィン２８．２９が突設されている
（第４図参照）。

ケーシング１０は回転中心線Ｑ１を中心とした環状内周
壁３０と、回転シリンダ１４の両側壁に所要隙間を介し
て対設される内壁面３１．３１とを備え、全体は中空原
盤状を呈する。

環状内周壁３０には第１図に示すように、はぼ左半面側
に排気溝ＥＲを形成される。この排気溝ＥＲには、その
円周方向に順次２段をなして固定フィン３２．３３が取
付けられる。第３図及び第４図に示すように、環状内周
壁３０には、各上版排口２４と対向する位置に所定の曲
率のアール壁３４が形成され、それに続く環状低壁３５
はケーシング１０の側方の湾曲排気口３６に連続するよ
う形成されている。なお、湾曲排気口３６は図示しない
周知の排気管系に接続される。

ここでのアール壁３４には１段目の固定フィン３２が固
定され、それに所定間隔を介して並列状に２段目の固定
フィン３３が固定される。１段と２段の両固定フィン間
には１段目の回転フィン２８が、２段目固定フィンと湾
曲排気口３６間には２段目の回転フィン２９が互いに干
渉しない程度の隙間を介してそれぞれ併設されている。

第１図、第２図に示すように、ケーシング１０の右側の
側壁１１及び環状壁部１０１にわたり、圧送路３７が形
成される。この圧送路の一端の開口３７１は、各シリン
ダ１７の燃焼室ＢＲが膨張完了域に達し、各ポンプ室Ｐ
Ｒが圧縮完了域に達した際に、同ポンプ室ＰＲの下級排
口２６に連通するよう形成される。圧送路３７の他端の
開口３７２は、各シリンダの燃焼室ＢＲが膨張開始の回
転域にある間に連続的に上級排口２４と対向するよう形
成されている圧縮混合気の導入ＷＩｊ３Ｂに連通ずるよ
うに構成さ九でいる。

更に、第１図に示すように、各シリンダのポンプ室ＰＲ
が吸入行程にある間にそれぞれの吸排口２４は吸入口４
３に対向する。この吸入口４３は側壁１１に形成され、
同口には図示しない周知の混合気供給手段が連結されて
いる。

１１− 上級排口２４を介して導入溝３８と対向し、隣の一対の
シリンダの内ポンプ室ＰＲが圧縮完了域にあるものより
圧送路３７を介して加圧混合気を供給されている０ その直後、この燃焼室ＢＲの混合気は着火室４１と対向
し、混合気を燃焼させ、膨張行程を行なう。

同時にシリンダのポンプ室ＰＲは圧縮行程に入り、混合
気を加圧し、しかも、同ポンプ室ＰＲの下級排口２６が
開口３７１に対向した時点で、加圧混合気を更に隣の一
対のシリンダの内の燃焼室ＢＲが膨張行程にあるシリン
ダ（その時点では、第１図中でＮ３のシリンダに相当す
る）に供給する。

この後、Ｎ１のシリンダ１７の燃焼室８Ｒは排気行程に
入り、ポンプ室ＰＲは吸入行程に入る。即ち、この時点
では、燃焼室８Ｒの上級排口２４は排気溝ＥＲと対向し
ており、上級排口２４より排気角度θで高温高圧の排気
流が固定フィン３２に向けて排出される。

これにより、排気流の持つ動圧が回転シリンダ１４に対
して回転中心ｆｉ１１回りの回転力として出力すること
ができる。

なお、環状内周壁３０上であって導入溝３８の回転方向
における前後端との対向位置には、それぞれ各シール材
３９が取付けられ、これにより、環状内周壁３０と回転
シリンダ１４の外周面間の隙間を閉じ、吹き抜は気流の
発生を防止している。

第１図中、符号４０は点火プラグを示しており、同プラ
グの電極は一対のシール材３９により機密性を確保され
た着火溝４１に突出されている。着火溝４１は各シリン
ダの燃焼室ＢＲが膨張を開始した時点でその上級排口２
４に対向するよう形成されている。

なお、第１図、第３図中の符号４２は湾曲シール材を示
しており、これにより各シリンダのポンプ室ＰＲのシー
ル性を確保している。

第１図乃至第３図に示した回転気筒型エンジンは、図示
しない始動手段によりクランクシャフト１６が回転され
ると、このクランクシャフト１６が２回転するのに同期
して回転シリンダ１４が１回転する。しかも、この間に
各シリンダ１７は４５″づつ遅れて順次以下の作動を行
なう。

即ち、第１図中のＮ１のシリンダ１７の燃焼室ＢＲは、
１２ この場合、特に、排気流は固定フィン３２に当った後回
転中心線ａ１方向に流れを代え、更に、固定フィン３２
．３３の共働作用を受けて、２段の回転フィン２８．２
９に順次当り、その排気流の動圧を回転エネルギーに変
換でき、排気の持つ動圧を有効利用できる。

他方、ポンプ室ＰＲは回転と共にその下級排口２６を吸
入口４３に対向させる。この間に、吸入口４３より新し
い混合気が流入し、Ｎ１のシリンダ１７の１回転が完了
する。

このように、Ｎ１のシリンダ１７が１回転する間に、こ
れと対向するシリンダ（Ｎ０５のシリンダ１７）は１８
０°の回転遅れを保って同方向に回転する。

このような作動の間において、一対の対向ピストンに加
わるスラスト方向の合力は常に中央位置のクランクピン
２１に加わり、これがクランクシャフト１６の回転力と
して出力される。

この様に第１図の回転気筒型エンジンは、そのコンロッ
ド部２０と貫通口２５間の気密性を、シールリング２７
により保持し、これにより、ピストン部１８の両面に燃
焼室ＢＲとポンプ室ＰＲを確保し、両室を利用して、回
転シリンダの一回転当り、各シリンダが吸入、圧縮、爆
発、排気の４行程を行なうという２サイクル機関的な作
動と、各行程のそれぞれが１８０″′の回転角毎に行な
われるという、従来の４サイクル機関的な作動とを兼ね
備えた作動を行なえる。

なお、このような作動間において、一対の対向ピストン
はクランク半径ｒ１間隔で振り回される。

これにより生じる遠心力に伴い、ロッドには曲げが本来
働くが、ここではピン１９を支点として一対のコンロッ
ド部２０が折れ作動でき、このため、ロッドの永久的な
曲げを防止できる。しかも、ピン１９による一対のコン
ロッド部の結合構造は、実際的にはシリンダ、ピストン
、ロッド、クランクシャフト、ベアリング、ギアの各精
度上の誤差及びそれらの組み突は上の誤差を吸収でき、
摺動部分のこじれの回避に役立ち、この点で回転気筒型
エンジンの実際的成立が容易化されるいう利点もある。

１５ ケーシング１０と内部の回転シリンダ１４との隙間をシ
ール材により閉じ、気密性を確保しているが、このよう
な摺動面間のシールを単に摺接する固定式のシールで行
なった場合、その耐久性に問題を生じやすい。

このため、第５図乃至対７図に示すようなローラ型シー
ルを代用した回転気筒型エンジンを構成しても良い。こ
の場合、環状内周壁３０には湾曲した一対の細いリボン
状の切欠リング状シール４７，４７が配設され、一対の
切欠リング状シールの間にローラシール４８が配設され
ている。なお、導入溝３８、着火室４１および排気溝Ｅ
Ｒとの対向端部にはローラシール４８がそれぞれ配設さ
れ、同部分からの漏れ流を規制している。更に、ケーシ
ングの側壁１１の内壁面であって、回転シリンダ１４側
の各下吸排口２６と対向する位置にも一対の細いリボン
状のリング状シール４９が取付けられている。このリン
グ状シール４９の間にはテーパローラシール５０が配設
される。そして、開口３７１及び吸入口４３との対向端
部にはテーパローラシール４８２が配設され、更に、第
１図の回転気筒型エンジンは、各々が２つの互いに直状
をなして対向したシリンダ列を回転中心線氾１の方向に
４対並設し、しかも、８つの各シリンダは回転方向に３
６０°の均等割に配設され、８気筒のエンジンとして成
立している。

この様に多気筒化を図ったため、各燃焼室ＢＲに対して
供給する加圧混合気を、最も高効率で加圧しているポン
プ室ＰＲ側より導入することができ、機関の高出力化、
トルク変動低減、主運動系のバランス向上を図りやすい
。

しかも、この回転気筒型エンジンは８気筒にもかかわら
ず、単一の着火用点火プラグ４０を使用するのみであり
、ガソリンエンジンとして部品数の低減を図れ、この点
で軽量、コンパクト化されたエンジンとなる。

更に又、第１図の回転気筒型エンジンは排気の持つエネ
ルギーを回転フィン２８．２９及び固定フィン３２．３
３の働きにより回転力として回収でき、機関の高効率化
、高出力化を図ることができる。

第１図乃至第３図の回転気筒型エンジンはその１６− その部分からの漏れ流を規制している。

このようなローラ型シールを用いた場合、各開口部分と
の対向端部は本来摺接開始あるいは摺接がとぎれる部分
のため、耐久性が低かったが、ここではローラ型シール
がその摩擦抵抗を小さくでき、信頼性、耐久性を向上さ
せることができる。

第１図乃至第７図に示した回転気筒型エンジンは排気溝
ＥＲを備えていたが、これを排除し、構成の簡素化を図
っても良い。

第８図には本発明の他の実施例としての回転気筒型エン
ジンを示した、このエンジンは第１図のものと比べ、同
様な構成部分には同一符号をイ」シその重複説明を略す
、この場合、特に、ケーシング１０の外周側に連続燃焼
室５１が配設され、同室５１は導入溝３８ａに連通され
ている。更に、この連続燃焼室５】は図示しない着火手
段を備え、その一部には開口３７１より伸びる圧送路３
７が連結されている。しかも、ここでの導入溝３８ａは
回転角で約９０°にわたって設けられる。

この様な回転気筒型エンジンは各シリンダのポンプ室Ｐ
Ｒで圧縮された混合気を順次圧送路３７を介して連続燃
焼室５１に供給し、これを順次着火した上で導入溝３８
ａ及び、上級排口２４を介して各燃焼室ＢＲに導入し、
そこでピストン頂面に燃焼に伴うガス膨張による静圧を
加え、膨張行程を行ない、その上で、排気行程を行なう
様に構成されている。

この回転気筒型エンジンは、連続燃焼を行なうことより
、運転時の振動発生が低減され、静粛な運転を行なえる
という利点がある。

（発明の効果） 以上のように１本発明は少なくとも一対のシリンダ室内
で摺動する一対の各ピストンの頂面側の各燃焼室と反対
の背面側の各ポンプ室が互いに加圧気体の授受を比較的
効率良く行なえるので、吸入、圧縮、爆発、排気の４行
程を確実に行なえ、実際的な成立性の高い回転気筒型エ
ンジンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての回転気筒型エンジン
の正面断面図、第２図は第１図のＩＩ−Ｉｆ１９− 線断面図、第３図は第１図のｍ−ｍ線断面図、第４図は
第１図中の排気溝ＥＲの各フィンの説明図、第５図及び
第８図は本発明の各々異なるその他の実施例としての回
転気筒型エンジンの正面断面図、第６図は第５図のＶＩ
−ＶＩ線断面図、第７図は第５図の■−■線断面図、第
９図は従来の回転気筒型エンジンの概略断面図である。 １０・・・ケーシング、１２・・・中央枢支部、１４・
・・回転シリンダ、１６・・・クランクシャフト、１７
・・・シリンダ、１８・・・ピストン部、１９・・・ピ
ン、２０・・・コンロッド部、Ｑｌ・・・回転中心線、
ｆ１２・・・クランク中心線、ｒｌ・・・クランク回転
半径、　ＢＲ・・・燃焼室、ＰＲ・・・ポンプ室。 ２０− 区 ！か 派

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基体側に固定されると共に環状内周壁に囲まれた収容室
   内に略回転盤状の回転シリンダを収容すると共に、自身
   の中央枢支部上に上記回転シリンダの中央枢着穴を枢着
   したケーシングと、上記回転シリンダ内に配設されると
   共にこの回転シリンダの回転中心線を挾んで互いに直状
   に対向するよう形成される少なくとも一対のシリンダ室
   と、上記一対のシリンダ室に摺動自在に嵌着され互いの
   ピストン部より延出するコンロッド部が互いにピン結合
   された少なくとも一対の対向ピストンと、上記ケーシン
   グの中央枢支部内に枢支されると共に上記回転シリンダ
   の回転中心線よりクランク半径量だけ偏倚した位置のク
   ランク中心線の回りに回転するクランクシャフトと、上
   記一対の対向ピストンのコンロッド部の中央を枢支する
   上記クランクシャフトのクランクピンとを備え、上記ク
   ランクシャフトが２回転するのに同期して上記回転シリ
   ンダが１回転することを特徴とした回転気筒型エンジン
   。