JPH04502193A - ４ストローク放射状ピストンエンジン - 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】 ４ストロ一ク放射状ピストンエンジン 本発明は、固定ハウジングと、このハウジング内の実質的に中央に回転可能に取 付けられ、−緒に回転するようにハブを支持している駆動シャフトと、このハブ に取付けられて一緒に回転される少なくとも２つの半径方向に突き出したシリン ダーと、これらのシリンダーがハウジング内の円周方向に延在するチャンバーの 中に配置され且つそれぞれピストンを備えていて、各ピストンは組み合うシリン ダーの内部でラジアル方向即ち半径方向に往復運動するように取付けられ、その ピストンヘッドはハブに向かって半径方向内方に向いていることと、半径方向外 方へ延在するピストン端部に隣接してピストンと整合されてハウジング内に取付 けられ、ピストンの方向へ向いたカム面を有している円周方向に延在するカム部 材と、このカム面に対して各ピストンに取付けられている保合面が当接され、ピ ストン、シリンダー、ハブおよび駆動シャフトによって構成される回転ユニット が固定ハウジングに対して回転することによってピストンに対してハブに向かう 方向の半径方向の動きを与えるようになされていることと、ピストンの各々のピ ストンヘッドと整合されて本質的にハブに形成されている燃焼室と、この燃焼室 か燃焼される空燃混合気および燃焼された排気ガスをそれぞれの吸入および排気 するためのバルブ制御される入口および出口を備えていて、これにより圧縮によ って生じる圧力の高まりおよび遠心力に応じてピストンがハブから離れる方向へ 向かう動きを与えられるようになされていることと、を包含して構成されている ４ストロークラジアルピストンエンジン即ち４ストローク放射状ピストンエンジ ンに関する。

上述した形式の内燃機関は米国特許明細書第２．８９４．４９６号に開示され記 載されている。この従来技術による内燃機関に於いては、駆動シャフトおよびハ ブは協働して中空ローターを構成し、この中空ローターの中にハウジングに取付 けられている静止シャフトが受け入れられている。このシャフトは吸気チャンネ ルを形成されており、この吸気チャンネルは一端にて半径方向の吸気ボートに連 通されるとともに他端にて気化器に連通されて、燃焼される空燃混合気を供給す るようになされ、ている。この静止シャフトは排気チャンネルをも形成されてお り、この排気チャンネルは一端にて半径方向の排気ボートに連通されるとともに 他端にて排気バイブに連通されて、排気ガスを排出するようになされている。静 止シャフトの半径方向の吸気ボートおよび排気ボートはそれぞれ燃焼室の入口お よび出口と連通されている。

チャンバーが静止シャフト内に形成されている。このチャンバーは点火プラグを 収容しており、点火プラグの電極側端部はシャフトに形成されている本質的に半 径方向に延在するボートの中に開いている。このボートは燃焼室の入口および出 口に対して半径方向に反対側の位置へ移動して、１つの点火プラグによるスパー ク放電によって全ての燃焼室の燃焼可能な空燃混合気を次々に点火できるように なされている。

１つの中央に位置する静止シャフトが半径方向の吸気ボート、排気ボートおよび 点火プラグのボートを備えていて、これらのボートがそのシャフトの回りを回転 するローターに形成されている半径方向の入口および出口と連通されるような構 造は、かなり大きな磨耗を生じることになり、それ故にシャフトとローターとの 境界面に於けるボートの回りの面積部分並びに入口および出口の回りの面積部分 で漏洩の問題を生じることになる。このような磨耗および漏洩が過大レベルに達 すると、静止シャフト又は回転シャフト、或いはその両方を交換するか再調節し なければならない。

静止するシャフトで、しかも次第に高温となるシャフトに１つの点火プラグが位 置されることは、保守並びに熱負荷に係わる問題を引き起こす。何故ならば、点 火プラグかシャフト内部にしっかりとＶＢ繞されていて、交換するためにはシャ フトを完全に静止ハウジングから分解して外さねばならないからである。更に、 この従来技術の特許明細書に図示され記載されている４気筒の実施例によれば、 ピストン、シリンダーおよびローターで構成される回転ユニットが１回転する毎 に４回につき点火放電しなければならないので、点火プラグがかなり磨耗されて しまうからである。

本発明の目的は、最初に説明した形式の内燃機関に於いて簡単且つ可動な方法で 上述にて概略を説明した問題点をできるだけ軽減すると同時に、可動部品点数が 最小限とされた、それ故に磨耗される部品点数が最小限とされたこの形式のエン ジンを開示することである。

先ず最初にこの目的は、燃焼室の各々に通じる入口および出口は共通されるとと もにバルブリングの中に形成され、このバルブリングはハブと一緒に回転するよ うに且つそのハブと同芯的に配置されるとともに、そのバルブリングと本質的に 同芯的に配置されてハウジングに連結されている静止ボートリングに対してバル ブリングがシール状態で当接され、このボートリングは入口ダクトおよび出口ダ クトに連通される軸線方向の吸気および排気ボートを形成され、この吸気および 排気ボートはハウジングに対する回転ユニットの回転によってそれぞれの燃焼室 と組み合うバルブリングに形成された入口および出口と整合する位置に交互に位 置されるようになされ、又、各燃焼室に１つの点火プラグが備えられ、この点火 プラグはハブに対して本質的に軸線方向にねじ込まれてハブと一緒に回転される ようになされ、これにより電極側端部にて点火プラグはバルブリングの共通の入 口および出口と本質的に整合されている組み合う１つの燃焼室に突入するように なされる、ことによって達成されるのである。

本発明は添付図面を参照して以下に詳細に説明される。

添付図面は現時点で特に好ましいとされる実施例を示している。図面に於いて、 第１ＩＮは本発明による放射状ピストンエンジンを通る縦断面図、 第２図は第１図のバルブ装置に組み込まれた各部材を示す斜視図、 第３Ａ図および第３Ｂ図はそれぞれ第１図のエンジンに組み込まれている点火系 統の細部の前面図および第３Ａ図の線３−３に沿う断面図、そして 第４Ａ図から第７Ｂ図は第１図のエンジンの４つの異なる行程に於ける各部材の 位置を示す横断面図および縦断面図である。

図面に示されたエンジンは多気筒放射状ピストンエンジンのグループに属する４ ストロ一ク内燃機関である。

この内燃機関即ちエンジンは全体的に符号ｌで示されている。このエンジンは静 止された本質的に回転対称形即ち環状ハウジング２を含んでいる。この静止され た即ち固定ハウジング２は鋳鉄や軽金属のような適当な金属材料で作られており 、２つの半休およびハウジング部分３および４を有して構成されている。これら のハウジング部分はハウジング外周の近くにてその周辺に沿って間隔を隔てられ たボルト５によって互いに保持されている。

２つのハウジング部分３および４を互いにシールするために、Ｏリングのような 周辺シール６を備えるのが好ましい。

固定ハウジング２のこれらの部分の一方、即ち図示実施例によればハウジング部 分３、はボルト７によってカラー８がしっかりと固定されている。このカラーは 中央に貫通開口９を形成されており、その中に駆動シャフトｌＯを受け入れるよ うになっている。この駆動シャフトは実質的にハウジング２の中央に取付けられ ており、内部で回転できるように取付けられている。駆動シャフト１０と一緒に 回転するハブ１１が中央ボルト１２によって駆動シャフトに固定されており、こ のハブは軸線方向に延在するスリーブ状の延長部を形成している。

駆動シャフトＩＯ、ハブ１１シリンダー１４およびピストン■６によって構成さ れるローターユニットがハウジング２の内部および連結カラー８の中にローラー 軸受４２．４３．４４によって回転可能に取付けられている。

これらの軸受の中の２つ、即ち軸受４２．４３はハブ１１のスリーブ状延長部１ ３と固定ハウジング２との間に位置されている。これに対し、第３の軸受４４は 駆動シャフトｌＯと連結カラー８との間でシャフトｌＯの突出した自由端部の近 くに配置されている。この自由端部には動力取り出し手段が連結されるのである 。軸受４２．４３は軸線方向の外側端に適当なシールリング４５を備えられるの が好ましい。

図示した実施例では４つのシリンダーが備えられているが、この半径方向に突出 するシリンダー１４はハブＩＩに対して非回転取付けされていて、そのハブと一 緒に回転するようになされている。全てのシリンダー１４は固定ハウジング２内 の周辺方向に延在するチャンバー１５、即ちハウジング部分３および４で形成さ れるチャンバー、の内側に配置されている。各シリンダー１４は混み合うピスト ン１６を受け入れて半径方向に往復運動できるようにしている。このピストン１ ６は本質的に従来の構造のものであり、ピストンヘッド１７およびシールリング １８を含んでいる。このピストンヘッドはハブ１１の方向へと半径方向内方へ向 いている。

カム面２０をピストン１６の方向に向けられた周辺方向に延在するカム部材１９ は、半径方向外方へ突出する内側に取付けられている。更に詳しくは、この周辺 方向のカム部材１９はハウジング部分３および４の対向する面に形成されている 凹部の中に挿入されており、このカム部材はハウジング部分３および４を保持す るのと同じボルト５によって所定位置に固定されるのである。４気筒内燃機関に 関する図示実施例によれば、例えば第４Ａ図に示したようにカム面２０は本質的 に楕円形をしている。しかしながら面の此の形状は備えられる気筒数に応じて変 化されるのである。

ピストンボルト２２によって各ピストン１６は軸受け２３を支持している。この 軸受は図示実施例によれば円筒ローラー軸受であり、そのアウターリング２４は カム面２０に対して当接された状態で回転して、ピストン１６、シリンダー１４ ハブ１１および駆動シャフトｌＯで構成されるローターユニットが固定ハウジン グ２に対して回転されるときに、ハブＩ！に向かう方向の半径方向の動きをピス トンに与えるようになされている。

それぞれのピストン１６ヘツド１７と本質的に対向して、ハブ１１には本質的に 半径方向内方へ向かう樋状の燃焼室２５が形成されている。この燃焼室は軸線方 向に向いた入口２６および出口２７を備えていて、燃焼可能な空燃混合気の吸入 および排気ガスの排出を行えるようになっている。このようにして、ピストン１ ６は燃焼による圧力増大および遠心力がピストンに作用したときにハブ１１から 離れる方向への半径方向の動きを与えられるのである。

更に正確には、各燃焼室に通じている入口２６および出口２７は共通され、バル ブリング２８の中に軸線方向に形成されている。このバルブリングはハブ１１と 一緒に回転し、又、本質的にそのハブと同芯的に配置されている。第２図を参照 されたい。バルブリング２８は平らに当接されており、又、圧縮ばね２９によっ てボートリング３０に対してシール当接状態となるように従動的に押し当てられ ている。又、入口２６および出口２７の回りにシールリング３Ｉを支持している 。図示実施例によれば、バルブリング２８の入口２６および２７はスリーブ３２ として軸線方向に突出しており、このスリーブはバルブリング２８から外方へ延 在している。スリーブ３２はシールリング３１を支持しており、又、ハブ１１に 対応して形成されている凹部３３の中に突入してバルブリングの固定および解除 を保証するようになっている。

ボートリング３０はバルブリング２８と本質的に同芯的に配置されており、固定 ハウジング２に対して剛性的に連結されている。更に正確には、このボートリン グは図示していないボルトによって連結カラー８の内側端部に取付けられていて 、これは燃焼室２５に向かって回転される。ボートリング３０は軸線方向の吸気 ボート３６および排気ボート３７を形成されており、これらはそれぞれカラー８ の入口ダクト３４および出口ダクト３５と連通されている。吸気ボート３６およ び排気ボート、３７は、固定ハウジング２に対して回転ユニット１Ｏ１１１，１ ４および１６が回転することによって交互にバルブリング２８に形成されている 入口２６および出口２７およびと整合する位置になるように、配置されていて、 それぞれの燃焼室２５と組み合わされるのである。

連結カラー８に形成された入口ダクト３４および出口ダクト３５は軸線方向の両 端部のうちの一方の端部にてボートリング３０の吸気ボート３６および排気ボー ト３７と連通され、又、他方の端部にて気化器３８や噴射装置のような吸入装置 （第１図を参照されたい）および排気装置３９（第７Ｂ図を参照されたい）に連 結される。

入口チャンネル３４上記他方の端部と気化器３８又は噴射装置との間には入口バ イブ４０が介在されている。

この入口バイブにはチャンネル４１が連通されていて、このチャンネルは固定ハ ウジング２の周辺方向のチャンバー１５に連通されて該チャンバー１５内に負圧 を発生させ、少なくともエンジンが低速回転している間に排気ガスのブローバイ ガスを吸引してピストン１６が半径方向外方へ容易に移動できるようになってい る。

これを作動させるために、本発明による放射状ピストンエンジンは各燃焼室２５ に関して１つの点火プラグ４６を備えている。即ち、図示実施例では４個の点火 プラグが備えられるのである。これらの点火プラグはバルブリング２８から離れ た位置にてハブ１１に本質的に軸線方向に螺入され、従ってハブと一緒に回転さ れるのである。各点火プラグ４６の電極側端部はこれによりバルブリング２８の 入口２６および出口２７と本質的に対向する組み合う１つの燃焼室２５の中に突 入するようになされる。　連結端部に於いて点火プラグ４６は全体を符号４７で 示されている点火ディストリビュータ−と組み合わされる。このディストリビュ ータ−は電極４９を含む。

これらの電極はローターユニット１Ｏ１１１Ｓ　１４．１６と一緒に回転し、又 、螺旋圧縮ばね４８によってそれぞれ連結される点火プラグの端部と係合される 。電極の各々は半径方向に突出する接点５０を存し、この接点が対応する電極に 対して好ましくはねじ込みによって固定される。又、これらの接点は固定電極５ １を経て次々に移動するように配置されている。この固定電極は詳細には図示し ていない点火電源に接続される。好ましくは、回転電極４９およびそれらの組み 合う接点は、ハブ状のホルダー５３に形成されている凹部内に配置され、このホ ルダーは最初に説明した中央ボルトｌＯによって駆動シャフトＩＯに固定される ようになされるのである。固定電極５１はボルト５４によってハウジング２に固 定されている環状の固定具５５の中に配置されるのが好ましい。

少なくとも内燃機関が始動され、および／又は低速度で運転されているときにピ ストン１６を半径方向外方へ押圧するために、図示実施例によれば２つの周辺方 向に延在する戻しカム部材５６が備えられている。この戻しカム部材はピストン １６の各側でカム部材１９の半径方向外方に１つずつ備えられている。周辺方向 に延在するカム部材５６は半径方向内方へ向いた１つのカム面５７をそれぞれ存 しており、その形状は本質的にカム部材１９のカム面２０とマツチする形状とさ れている。各ピストンＩ６の軸線方向の両側へ突出している戻しビン５８は戻し カム部材５６のカム面５７に当接するように移動できるように配置されていて、 既に説明したようにピストンを半径方向外方へ押圧することができるようになっ ているのであって、この間は組み合うシリンダー１４の内側で傾いた状態となる のを防止されるのである。

完成されるためには、本発明によるこの放射状ピストンエンジンは水冷系統およ び潤滑系統が取付けられるのであるが、これらの系統は本発明の一部をなすもの ではにないので、それらはここで記載されないということに注目すべきである。

又、この放射状ピストンエンジンは４シリンダーを備えているが、これを２シリ ンダーに減じたり、恐らく６シリンダー或いはそれ以上のシリンダー数に増大す ることを妨げるものは何もない、とい・うことも注目されるべきである。

ここに説明してきた放射状ピストンエンジンの運転モードは、第４Ａ図〜第７Ｂ 図を参照して以下に説明される。又、４サイクルのシーケンスを説明するうえで ■および■と符号を付した２つのピストン１６が簡明化のために選択された。

第４Ａ図および第４Ｂ図に於いて、ピストンＩは空燃混合気の吸入／吸気を開始 する位置にあり、ピストン■は圧縮された空燃混合気を点火する位置にある。

第５図および第５Ｂ図はピストンＩの吸入行程（吸入ストローク）およびピスト ン■の膨張行程（駆動ストローク）を示している。

第６Ａ図および第６Ｂ図に於いて、ピストンＩは圧縮を開始しようとする状態で あり、ピストン■は排気行程を開始しようとする状態である。

最後に、第７Ａ図および第７Ｂ図は圧縮行程（圧縮ストローツ）にあるピストン ■を、又、排気行程（排気ストローク）にあるピストン■を示している。

全４つのピストン１６はローターユニット１Ｏ１１１゜Ｉ４および１６が１回転 する間に、次々とこのような４つの全ての行程即ちサイクルを移動するのである 。

本発明はここに記載し図面に示した実施例に制限されるものと見做されるべきも のではない。これらの実施例は現時点で好ましいとされているものの１つであり 、本発明は請求の範囲の欄に記載された範囲内で様々に変更されることができる ので〃る。

ＦＩＧ　３Ａ　ＦＩＧ　３Ｂ 手続補正書（自発） 平成３年５月７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．固定ハウジング（２）、このハウジング内の実質的に中央に回転可能に取付 けられ、一緒に回転するようにハブ（１１）を支持している駆動シャフト（１０ ）と、このハブに取付けられて一緒に回転される少なくとも２つの半径方向に突 き出したシリンダー（１４）と、これらのシリンダーがハウジング（２）内の円 周方向に延在するチャンバー（１５）の中に配置され且つそれぞれピストンを備 えていて、各ピストンは組み合うシリンダーの内部でラジアル方向即ち半径方向 に往復運動するように取付けられ、そのピストンヘッド（１７）はハブ（１１） に向かって半径方向内方に向いていることと、半径方向外方へ延在するピストン 端部（２１）に隣接してピストン（１６）と整合されてハウジング（２）内に取 付けられ、ピストンの方向へ向いたカム面を有している円周方向に延在するカム 部材（１９）と、このカム面に対して各ピストン（１６）に取付けられている係 合手段（２３）が当接され、ピストン（１６）、シリンダー（１４）、ハブ（１ １）および駆動シャフト（１０）によって構成される回転ユニットが固定ハウジ ングに対して回転することによってピストンに対してハブに向かう方向の半径方 向の動きを与えるようになされていることと、ピストン（１６）の各々のピスト ンヘッド（１７）と整合されて本質的にハブ（１１）に形成されている燃焼室（ ２５）と、この燃焼室が燃焼される空燃混合気および燃焼された排気ガスをそれ ぞれの吸入および排気するためのバルブ制御される入口および出口（２６，２７ ）を備えていて、これにより圧縮によって生じる圧力の高まりおよび遠心力に応 じてピストン（１６）がハブから離れる方向へ向かう動きを与えられるようにな されていることと、を包含する４ストロークラジアルピストンエンジン即ち４ス トローク放射状ピストンエンジンであって、燃焼室（２５）の各々に通じる入口 および出口（２６，２７）は共通にされるとともにバルブリング（２８）の中に 形成され、このバルブリングはハブと一緒に回転するように且つそのハブ（１１ ）と同芯的に配置されるとともに、そのバルブリングと本質的に同芯的に配置さ れてハウジングに連結されている静止ポートリング（３０）に対してバルブリン グがシール状態で当接され、このポートリングは入口および出口ダクト（３４， ３５）に連通される軸線方向の吸気および排気ポート（３６，３７）を形成され 、この吸気および排気ポートはハウジング（２）に対する回転ユニット（１０， １１，１４，１６）の回転によってそれぞれの燃焼室（２５）と組み合うバルブ リング（２８）に形成された入口および出口（２６，２７）と整合する位置に交 互に位置されるようになされ、又、各燃焼室（２５）に１つの点火プラグ（４６ ）が備えられ、この点火プラグはハブ（１１）に対して本質的に軸線方向にねじ 込まれてハブと一緒に回転されるようになされ、これにより電極側端部にて点火 プラグはバルブリング（２８）の共通の入口および出口（２６，２７）と本質的 に整合されている組み合う１つの燃焼室に突入するようになされる、ことを特徴 とする４ストローク放射状ピストンエンジン。 ２．請求項１に記載されたエンジンであって、バルブリング（２８）は従動的に 押圧されてポートリング（３０）に当接され、又、入口および出口（２６，２７ ）の回りにシールリング（３１）を備えている、ことを特徴とする４ストローク 放射状ピストネンジン。 ３．請求項１又は請求項２に記載されたエンジンであって、バルブリング（２８ ）の入口および出口（２６，２７）がスリーブ（３２）として軸線方向に突出し てバルブリングから離れる方向へ延在され、このスリーブ（３２）はハブ（１１ ）に形成された対応する凹部（３３）の中に突入して、バルブリングの固定およ び解除を保証するようになされ、該スリーブはシールリング（３１）を支持して いる、ことを特徴とする４ストローク放射状ピストンエンジン。 ４．請求項１から請求項３迄の何れか１項に記載されたエンジンであって、それ ぞれの点火プラグ（４６）の連結端部が点火ディストリビューター（４７）に連 結され、点火プラグの電極（４９）はまた回転ユニット（１０，１１，１４，１ ６）と一緒に回転するように配置されて、これらの電極はそれぞれ連結される点 火プラグ端部の１つに対して当接され且つ固定電極（５１）を経て次々と移動す るように配置されていて、この固定電極は点火電源に接続される、ことを特徴す る４ストローク放射状ピストンエンジン。 ５．請求項４に記載されたエンジンであって、回転電極（４９）が駆動シャフト （１０）に固定されたリテーナー（５３）に形成されている凹部（５２）の中に 取付けられ、又、固定電極（５１）が固定ハウジング（２）に固定された取付け 手段（５５）に取付けられている、ことを特徴する４ストローク放射状ピストン エンジン。 ６．請求項４又は請求項５に記載されたエンジンであって、回転電極（４９）が ばね（４８）によって点火プラグ（４６）の連結端部に対して押圧される、こと を特徴する４ストローク放射状ピストンエンジン。 ７．請求項１から請求項６迄の何れか１項に記載されたエンジンであって、入口 および出口ダクト（３４，３５）がハウジング（２）に取付けられた連結カーラ ー（８）に形成され、該ダクトは一端にてポートリング（３０）の吸気および排 気ポート（３６，３７）の軸線方向の反対側の位置に連通され、他端にてダクト はそれぞれ気化器（３８）又は噴射装置か或いは排気系統（３９）に接続される 、ことを特徴する４ストローク放射状ピストンエンジン。 ８．請求項７に記載されたエンジンであって、入口パイプ（４０）が入口ダクト （３４）の他端と気化器（３８）又は噴射器との間に挿入され、この入口パイプ に対してチャンネル（４１）が開口してハウジングの周辺方向に延在するチャン バー（１５）に連通し、これによりチャンバー圧力を負圧にして吸引によりバイ パスガスを排除し、又、エンジンが少なくとも低速度運転のときにピストン（１ ６）の半径方向外方へ向かう働きを容易となす、ことを特徴する４ストローク放 射状ピストンエンジン。 ９．請求項１から請求項８迄の何れか１項に記載されたエンジンであって、少な くとも１つの周辺方向に延在する戻しカム部材（５６）が固定ハウジング（２） に取付けられ、この部材はカム部材（１９）のカム面（２０）と本質的に同じ形 状のカム面（５７）を半径方向外方へ向けて有しており、又、各ピストン（１６ ）に嵌合された少なくとも１つの戻しピン（５８）が戻しカム部材（５８）のカ ム面（５７）に当接するように移動できるように配置され、少なくともエンジン が始動されおよび／又はエンジンが低速度運転されているときにピストン（１６ ）を半径方向外方へ押圧するようになっている、ことを特徴する４ストローク放 射状ピストンエンジン。 １０．請求項９に記載されたエンジンであって、２つの戻しカム部材（５６）が 備えられ、この部材はピストン（１６）の各側でカム部材（１９）の半径方向内 側に１つずつ配置され、又、２つの戻しピン（５８）が各ピストン（１６）で軸 線方向の両方向に突出し、これにより半径方向外方へピストンが押圧され、この 間にシリンダー（１４）の組み合う１つの中で斜め状態となるのを防止される、 ことを特徴する４ストローク放射状ピストンエンジン。