JPH06272566A - ロータリーエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータリーエンジンのシリンダ内壁の摩耗率
を低くする。 【構成】 ローターが２個の固定点を中心軸として６０
°ずつ回転してシリンダーとの摩擦を最小にする。この
為、ローターの形状が６０°で曲率半径が異る６個の円
弧で形成され、シリンダーは上半部がローターの大円弧
２個と１個の小円弧が連結された形状であり下半部は上
半部と対称的に形成される。ローターの外壁形状に従っ
て一定厚さに形成されたローターの内面ギア両側に２個
の固定点を軸とする駆動ギアと補助ギアが接して回転す
る。これにより、ローター回転時に駆動ギアと補助ギア
がローターを支持して一定軌道を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシリンダー内で回転する
ローターが２個の固定点を中心として回転するようにし
てなるロータリーエンジンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロータリーエンジンはシリンダ内で直接
回転動力が生産されるので、シリンダー内で生産される
往復運動を再び車輪の回転運動に転換させなければなら
ないピストンエンジンに比べてクランク装置の必要が無
い等数数の長点が有るものであり、このようなロータリ
ーエンジンは従来よりも存在している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来のロ
ータリーエンジンは第１１図に示すように、ローター１
０１が所謂エピトロコイドｅｐｉｔｒｏｃｈｏｉｄ曲線
運動をしながらシリンダ１０２内を回転し、このロータ
ー１０１の回転運動がローター１０１の内面ギア１０３
に偏心されるように接している駆動ギア１０４を通して
車輪軸に伝達されるようにしているので、いろいろな問
題点が有るものであった。

【０００４】即ち、ローター１０１の回転運動が円運動
で無くて、あたかも繭のような形状の軌道をえがきなが
ら回転するので、内面ギア１０３に偏されて接している
駆動ギア１０４がローター回転運動の中心軸となり得な
いし、ローター１０１が一定軌道を維持しながら回転さ
せる支持力を持つことも出来ない。

【０００５】従ってローター１０１が燃料の暴発により
回転する時、その回転軌道が一定になるように維持して
やるものは、シリンダー１０２内壁の支持力だけで、駆
動ギア１０４はただローター１０１の回転動力を車輪軸
に伝達する作用だけ果すから、ローター１０１回転時に
ローター１０１とシリンダー１０２内壁との間に酷い摩
擦が生じ、シリンダ１０２内壁が容易すく摩耗される問
題点があったものである。

【０００６】そればかりでなく、このような従来のロー
タリーエンジンは、作動室（Ａ）から吸入孔１０５を通
して燃料が吸入され、作動室（Ｂ）で最大に圧縮されて
点火プラグ１０６により暴発され、作動室（Ｃ）では排
気孔１０７を通してガスが排出される行程を反復するよ
うにしたものであるので、ローター１０１が回転しなが
ら第１２図の状態、即ちローター１０１の接点（ａ）が
吸入孔１０５を過ぎており、接点（ｂ）は排気孔１０７
を過ぎていない状態になると、吸気孔１０５と排気孔１
０７の間が遮断されずお互いに開放されて燃料の吸入と
排気が同時に行なわれるので、吸入された燃料が排気ガ
スと共に排出され、燃料が損失されるとか排気ガスが完
全に排気されず燃料と混合される問題点が生じるように
なるものである。

【０００７】然るに、このような問題点を解決する為に
吸入孔１０５を接点（ａ）の外方（ａ′）点に移して設
置すると、燃料吸入と排気が共に行われる問題点は解決
されるが、燃料吸入量がそれだけ減るので回転力が減少
されるし、反対に排気孔１０７を接点（ｂ）の外方
（ｂ′）点に移すと、これもやっぱり吸入と排気が同時
に行われる問題は解決されるが排気がそれだけ早く行わ
れるので、同じく回転力が減少するようになる。

【０００８】

【課題を解決するための手段と作用】本発明は、このよ
うな問題点を解決する為に、ローターの回転運動がロー
ターの内面ギアに接する２個の固定点、即ち駆動ギアと
補助ギアによって一定軌道が維持されるようにすること
によってローター回転の際シリンダー内壁との摩擦が甚
だ少ないようにし、排気孔の傍に別途の吸気孔を形成し
てターボ過給器ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒによる加圧空
気を圧送することにより、吸気孔に圧送された空気に押
されて排気ガスが完全で且つ迅速に排出されるようにし
たものである。

【０００９】ローターが内接する２個のギアにより支持
されながら一定軌道の回転運動をする為には従来のよう
にエピトロコイド曲線運動をしては不可能である。

【００１０】即ち、ローターが２個の固定点を回転中心
として回転運動をする為には、２個の大きさの異る曲率
半径によってシリンダーの内壁形状及びローターの外壁
形状が形成されなければならないし、本発明はこのよう
な原理に基ずくものである。

【００１１】大きさの異なる２個の曲率半径は、曲率半
径間の差異が大きい程ローター外壁の形状が三角形に近
くなり、ローター外壁の形状が三角形に近くなる程作動
室（ローターとシリンダー間に形成される空間）が大き
いので、排気量が多きくなり反対に衝撃が強くローター
の回転に無理が多くかかるようになる。

【００１２】曲率半径間の差異が少い程ローター外壁の
形状が円形に近くなり、この場合は作動室の大きさが小
さくなり排気量が減少されるかわりにローターの回転に
無理が少なく回転が滑らかになる。

【００１３】従って、シリンダーの内壁形状とローター
の外壁形状を定める曲率半径の比率は必要に応じてそれ
ぞれ相異るように定めることが出来る。

【００１４】ローターが２個のギアによって支持されな
がら一定軌道の回転運動をする為には、ローターが２個
の回転中心を持ち１個の回転中心を軸として６０゜ずつ
回転するようにしなければならない。

【００１５】即ち、１個の回転中心を軸として６０°回
転し、再び他の回転中心を軸として６０°回転し、又再
び元の回転中心を軸として６０°回転する方法に依らな
ければならない。

【００１６】この為にローターの形状は、曲率半径の大
きい内角６０°である大円弧３個と、曲率半径の小さい
内角６０゜である小円弧３個がお互いに連結されてなる
形状であるべきである。

【００１７】

【実施例】本発明においては、２個の曲率半径が２：１
である場合を実施例として説明する。

【００１８】この場合ローターの形状は、曲率半径が
“２Ｒ”でその内角が６０°である大円弧と、曲率半径
が“Ｒ”でその内角が６０°である３個の小円弧が交互
に連結されてなる形状になる。

【００１９】これを第１図に従ってより具体的に説明す
ると次のようである。

【００２０】まず、任意の直線（Ａ）を３等分する点
ａ、ｂを定め、この直線Ａの両端部を点ｃ、ｄとする
と、点ｃ、ｄ間の距離は“２Ｒ”になり点ｂ，ｄ間の距
離は“Ｒ”になる。

【００２１】従って点ｂを中心として点ｃを６０°回転
させると、曲率半径“２Ｒ”である第１番目の大円弧Ｘ
が形成され、この大きい円弧Ｘの右側点ｅは点ｂを結ぶ
直線上にこの直線Ｂを半分する点ｆを定め、点ｆを中心
として点ｅを６０°回転させると曲率半径“Ｒ”である
小円弧Ｙが形成される。

【００２２】再び点ａを中心として小円弧Ｙの右側点ｇ
を６０°回転すると、曲率半径“２Ｒ”である第２番目
の大円弧Ｘ′が形成され、点ｇは点ｄと会うことにな
る。

【００２３】また再び点ｂを中心として点ｄを６０°回
転すると第２番目の小円弧Ｙ′が形成され、点ｆを中心
として小円弧Ｙ′の右側点ｈと６０°回転させると、第
３番目の大円弧Ｘ”が形成され、点ａを中心として大円
弧Ｘ”の右側点ｉを６０°回転させると、小円弧Ｙ”が
形成され、小円弧Ｙ”の右端が点Ｃと会うことによって
これらがお互いに連結されローターの外壁１の形状が作
られる。

【００２４】ローターの外壁１形状が作られると、２個
のギアと接するローター内面ギア２形状は外壁１の形状
に従って一定厚さで形成すればよい。

【００２５】即ち、点ｂを中心として点ｃ′を６０°回
転して大円弧Ｗを形成し、点ｆを中心として点ｅ′を６
０°回転して小円弧Ｚを形成し、点ａを中心として点
ｇ′を６０°回転して再び大円弧Ｗ′を形成し、点ｂを
中心として点ｄ′を６０°回転して小円弧Ｚ′を形成
し、点ｆを中心として点ｈ′を６０°回転して大円弧
Ｗ”を形成し、点ａを中心として点ｉ′を６０°回転し
て小円弧Ｚ”を形成する方法で内面ギア２形状が作られ
るようにする。

【００２６】ローター外壁１と接するシリンダーの内壁
３の形状は、上半部４がローター外壁１の大円弧Ｘ、小
円弧Ｙ、大円弧Ｘ′が連結されてなる形状と同じく、下
半部５は上半部４と対称である。

【００２７】即ち、図面の上では、直線Ａの上方に形成
されたローター外壁１の形状とシリンダー内壁３上半部
の形状がお互いに同じで、直線Ａの下方のシリンダー内
壁３の下半部形状は上半部と対称になることになる。

【００２８】シリンダー外壁６は内壁３形状に従って適
正な厚さにしてなるものである。

【００２９】このようにして形成された本発明のロータ
ーは直線Ａ上の２点ａ、ｂを軸として回転する。

【００３０】即ち、点Ａを軸として６０゜回転した後再
び他の点ｂを軸として６０゜回転し、再び点ａを軸とし
て６０°回転する方法で回転を継続し、ローターの回転
に従ってローター外壁１をなす大円弧Ｘ，Ｘ′，Ｘ”部
分とシリンダーの内壁３との間に形成される空間、即ち
作動室７，８，９が大きくなり小さくなる作用を反覆
し、このような作動室７，８，９の運動に従って燃料の
吸入（又は注入）、圧縮、暴発、排気行程が順序のとお
りに行われる。

【００３１】ローターが回転する際ローターの内壁２は
必ず点ｃ′、ｄ′を通過するので、内壁２に従って形成
される内面ギアとこの内面ギアに接する２個のギア、即
ち駆動ギアと補助ギアが点ｃ′，ｄ′でお互いに接して
回転するようするとローターの回転に差支えないしロー
ターは点ｃ′，ｄ′で接する補助ギアと駆動ギアによっ
て支持されて回転運動をする従来のものに比べてロータ
ーとシリンダー間の摩擦が甚しく減少されるのである。

【００３２】ローターの内壁２に形成される内面ギアと
駆動ギア及び補助ギアが点ｃ′、ｄ′で接する為には、
駆動ギア及び補助ギアの中心軸が必ずしも直線Ａの線上
に位置しなければならない。

【００３３】しかし駆動ギア及び補助ギアの直径は必要
に応じて任意に定めることが出来る。

【００３４】また、本発明では排気孔の傍に空気注入孔
を形成してターボ過給器ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒによ
る加圧空気を注入させることによって加圧空気に依りよ
り迅速に且つ完全に排気されるようにし、また従来のよ
うに燃料と空気を同時に混入させて混合させた後圧縮暴
発させないで空気注入孔を通して空気を先に注入し空気
だけを圧縮させた後この圧縮空気内に燃料を噴射して圧
縮空気と混合させて暴発するようになすことによって燃
料注入口が排気孔とは反対側に設置され排気孔と燃料注
入口の間が遮断されずに開放され注入された燃料が排気
孔を通して損失されることがないようにした。

【００３５】しかし本発明においても従来のように燃料
と空気を同時に注入して混合圧縮した後暴発させること
も出来る。

【００３６】本発明のローターは１個のローターが１回
転に３回暴発するので、１個のシリンダー内に３個のロ
ーターを各々異なる方法に設置すればローターの１回転
に９回暴発するようになり、この状態でローターは非常
に滑らかな均一した回転力を得る。

【００３７】しかしながら１個のローターだけでも走行
が不可能ではなく、出来るだけ多いローターが設置され
て連続的に暴発されるようにするとそれだけ燃料消耗が
多くなる反面エンジンのパワーが高くなり振動や騒音が
少なくなるのはピストンエンジンの場合と同じである。

【００３８】本発明の実施例を添付図面に従って詳細に
説明すると次のようである。

【００３９】図２は本発明のロータリーエンジンの斜視
図であり、図３は図２の一部分解斜視図であり、図４は
図２の断面構成図である。図中、シリンダー３２は３個
の隔室１０、１１、１２に区分されており、各隔室１
０、１１、１２にはローター１３、１４、１５が設置さ
れており、１回転に１個のローター１３、１４、１５が
各々３回ずつ暴発するから全体としては１回転に９回暴
発するように設置されており、ローター１３、１４、１
５の回転は内面ギア２に接している駆動ギア１６の軸棒
によって車輪（図示無し）に伝達される。

【００４０】図５〜８は本発明のロータリーエンジンの
段階的作動状態を表わす断面構成図であり、シリンダー
３２とシリンダー３２内で回転するローター１３及びロ
ーター１３の内面ギア２の構成は既に説明した原理によ
って構成されており、内面ギア２に接して車輪にロータ
ー１３の回転動力を伝達する駆動ギア１６と、駆動ギア
１６の反対側でローター１３の内面ギア２と接してロー
ター１３の回転軌道が一定となるように維持してやる補
助ギア１８が各々軸棒１７、１７′により軸設されてい
る。

【００４１】ローター１３の外壁を形成する大円弧部分
を一部切削して切削部１９、２０、２１が形成されるよ
うにして一個のローター１３によって３個の作動室７、
８、９が形成されるようにしたし、シリンダー３２内壁
両側に凹溝２２、２２′を形成し凹溝２２、２２′内で
スプリング２３、２３′によって弾力支持される弾止片
２４、２４′を挿入設置することにより、使用によって
シリンダー３２の内壁やローター１３の外面が大小摩耗
されても第１、第２及び第３作動室７、８、９間が弾止
片２４、２４′によって常に遮断されるようにした。

【００４２】図５のように、ローター１３がシリンダー
３２内で直ちに立たせた状態になった際第１作動室７は
最大に圧縮された状態になり第２作動室８は排気完了直
前過程にあり、第３作動室９は最大に拡大された状態に
なる。

【００４３】従って最大に圧縮された第１作動室７の中
央位置に点火用プラグ２５を設置しその一側に燃料注入
口２６を設置した。

【００４４】排気孔２７は小さくなる第２作動室８の一
側に穿孔設置し、縮小された第２作動室８が再び拡大さ
れ始める点でターボ過給器（図示せず）と連結された空
気注入口２８を形成しターポ過給器によって加圧された
空気が空気注入口２８を通して注入されるようにした。

【００４５】ローター１３の外面と側面の縁付近に公知
の方法と同じく弾止体２９、３０によって支持されるシ
ールｓｅａｌ３１、３１′を挿入設置して作動室７、
８、９の密閉がより完壁になるようにした。

【００４６】なお、３３はパッキング、３４は蓋板であ
る。

【００４７】

【作用】このように構成された本発明の作用状態を図５
〜８に従って説明する。

【００４８】図５の第１作動室７では空気と混合された
燃料が最大圧縮された状態で点火プラグ２５により暴発
し、第３作動室９ではターボ過給器により空気注入口２
８に注入された空気が注入完了された状態、即ち作動室
９が最大に拡大された状態であり、第２作動室８では作
動室８が縮小されてガスが排気孔２７にて排気中である
状態である。

【００４９】図６では、第１作動室７が暴発エネルギー
によって力強く右側に回転しながら漸次拡大され、第２
作動室８は排気が完了される状態である。

【００５０】即ち、この状態になれば、ターボ過給器に
よって注入される加圧空気が第２作動室８内の残余排気
ガスを瞬時に押し出し完全に排気孔２７から排出される
ようにする。

【００５１】また、第３作動室９は漸次縮少されて内部
の空気を圧縮して行く状態である。

【００５２】図７では、第１作動室７が排気孔２７と連
結されて排気が始まり第２作動室８では空気注入が始ま
り第３作動室９では空気が殆ど圧縮された状態になる。

【００５３】図８では、空気が圧縮された第３作動室９
に燃料が燃料注入口２６を通して噴射されて圧縮空気と
混合され第２作動室８は漸次拡大されて空気を吸入中で
あり第１作動室７は縮小されながら排気が進行中であ
る。

【００５４】以上本発明の作用を作動室、即ち第３作動
室９を中心として連続的に説明すると、図５第３作動室
９で空気が最大限吸入されローター１３が回転するに従
って図６と同じく漸次縮小されて吸入された空気の圧縮
が始まり、図７では作動室９の圧縮が殆ど完了され、第
８図では圧縮された空気中に燃料が噴射されお互いに混
合されこの作動室９が回転して図５の第１作動室７の位
置になると点火プラグ２５によって暴発し図６の第１作
動室７のように回転し図７の第１作動室７状態で排気が
始まり図８の第１作動室７状態を過て図５及び図６の第
２作動室８状態を通過して排気が完了され図７の第２作
動室８状態で空気吸入が始まり再び初めの位置図５の第
３作動室９状態になって空気が最大限吸入され再び図６
の第３作動室９のように圧縮が始まる作用が連続反覆的
に進行されて空気圧縮、燃料噴射、暴発、排気及び空気
注入行程が継続されるものである。

【００５５】圧縮された混合燃料の暴発によってロータ
ー１３が回転すると、この回転動力はローター１３の内
面ギア２に接している駆動ギア１６の軸棒１７により車
輪に伝達される。

【００５６】補助ギア１８は単純にローター１３の回転
運動が一定軌道を維持するように支持してやるものであ
るので空回転する。

【００５７】本発明において、燃料注入口２６を図９の
ように空気注入孔２８の次に形成し空気と燃料を殆ど同
時に注入することによってこれらが圧縮過程で混合され
完全に混合圧縮された後暴発されるようにしてもよい。

【００５８】

【発明の効果】従って本発明のロータリーエンジンはロ
ーター１３の回転運動が駆動ギア１６と補助ギア１８に
よって支持されるので、シリンダー３２内壁とローター
１３の摩擦が少なく摩耗率が非常に低いし排気ガスは作
動室が回転によって縮小される過程で大部分排気される
が図６第２作動室状態で空気注入口２８に注入される加
圧空気により瞬間的に押され完全に排気されるので排気
ガスの排気が不完全になることがなく迅速且つ完全であ
り注入された燃料が排気ガスと共に排出され損失される
熱も無い等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成原理を図示した概略構成図、

【図２】本発明の一実施例を表わすロータリーエンジン
の斜視図、

【図３】図２の一部分解斜視図、

【図４】図２の断面構成図、

【図５】本発明の作用状態を段階的に図示した断面構成
図、

【図６】本発明の作用状態を段階的に図示した断面構成
図、

【図７】本発明の作用状態を段階的に図示した断面構成
図、

【図８】本発明の作用状態を段階的に図示した断面構成
図、

【図９】本発明の他実施例を表わす断面構成図、

【図１０】本発明のローターの一部を拡大した分解斜視
図、

【図１１】従来発明の断面構成図、

【図１２】従来発明の作動状態を図示した概略図であ
る。

【符号の説明】

２……内面ギア、 ３……シリンダー内壁、 ７，８，９……作動室、 １３……ローター、 １６……駆動ギア、 １８……補助ギア、 ２６……燃料注入口、 ２７……排気孔、 ２８……空気注入口、 ３２……シリンダー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲率半径の大きい３個の大円弧Ｘ，
   Ｘ′，Ｘ”と曲率半径のより小さい３個の小円弧Ｙ，
   Ｙ′，Ｙ”とでローター１３の外壁１形状を構成し、外
   壁１形状に従って一定な厚さで内面ギア２を形成し、内
   面ギア２両側に駆動ギア１６と補助ギア１８とが接して
   回転するようにし、３個の大円弧Ｘ，Ｘ′，Ｘ”に切削
   部１９，２０，２１を形成し、２個の大円弧Ｘ，Ｘ′と
   １個の小円弧Ｙが連結された形状でシリンダー３２の内
   壁３上半部の形状を形成し、シリンダー３２の内壁３下
   半部を上半部と対称にしてシリンダー３２の内壁を形成
   し、シリンダーの一側に燃料注入口２６と点火プラグ２
   ５を設置し、他側に排気孔２７とターボ過給器（図示無
   し）に連結された空気注入口２８を形成してなるロータ
   リーエンジン。
2. 【請求項２】 第１項において、シリンダー３２一側に
   点火プラグ２５を設置し、他側に排気孔２７と空気注入
   口２８及び燃料注入口２６′を順次に形成してなるロー
   タリーエンジン。