JPH0696965B2 - 多関節機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 こ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
く、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、
ハウジング内周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、グロープ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く、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
プ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、ほゞ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す
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にグロープ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10a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10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のフラジン部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はほゞ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１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はほゞ円柱状に形成され、両端部に中心線
を同一とするオービターピン17が形成される。オービタ
ー５は中間部分にほゞ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が嵌入するように形成してある。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、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
ターピン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１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24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24を介して主軸26に伝達さ
れる。オービターピン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に転動案内さ
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の移動軌道が設定
され、橋体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パン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33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１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26
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
ロープラグ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
たシール部材はほゞ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、従来に比し大半経の円弧状の
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、機密性が向上し、
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、レシプロエンジンと
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
プ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
に遮断され連通す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、常時開放されているので、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 17……オービターピン（枢着軸） 18……凹部 20……シール溝 22……穴 24……スリット部材 25……スリット 26……主軸 27……ローラ 28……ガイドレール

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。