JPS5819841B2 - ロ−タリ−キカン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、この発明の基本思想に如何なる変化を施すこ
ともなく、単に構造にわずかな変形を施すことにより、
エンジン、ポンプ或いはコンプレッサー等に用いること
のできるロータリー機関に関するものである。

この機関は、ピストンを摺動自在に収容したシリンダを
機関のロータ内に収蔵し、該ピストンの運動によって作
動する構成としたことを特徴としている。

従来の此の種口−タリー機関は、たとえば、特公昭３５
−３４５２に示す如く相対向する２個の吸気口、着火装
置及び噴出口を夫々所定の位置に設けた円形ケーシング
内に主軸を固定した回転シリンダーを配置し、これに４
個の爆発室を方形状に配置してこれらに各ピストンを装
置し、そのピストン中対角位置にあるピストンを以て一
対となして同時に同運動するようにし、各ピストンは偏
心位置に設けた各クランク軸に連結し、且各クランク軸
には小歯輪を取付けてこれを固定内歯輪に噛合わして転
動するようにしたもので、夫々の構造がはなはだ複雑な
ものであった。

本発明は、上記従来の欠点を除去すべく、シリンダ状を
なすステータの内部空洞に円筒体状のロータを両者の軸
芯を同一にして回転自在に収容し、上記ステータの一側
面にリングギヤを有するリング状のハウジングを設ける
と共に上記ステータ及びハウジングの他側面に夫々ステ
ータの両端部を構成する蓋状の固着部材を設けて、積み
重ねた上記ステーク及びハウジングならびに一対の固着
部材をボルトで一体に固定し、かつ上記ロータの両側面
中央に設けた機素に夫々ロータの軸芯上に配置した６軸
を固定して該６軸を対応する上記固着部材に軸受し、上
記ロータの外周面から内側へ直径方向に形成した円筒状
のくぼみ内に往復ピストンを摺動自在に収容する一方、
該くぼみの開口と対面するステータの内周面に気体の入
口および出口を設け、さらに上記往復ピストンの軸に連
結したクランクシャフトを上記ロータの軸芯に対して上
記くぼみの反対側に設けたベアリングで支承してロータ
の一側面に突出し、かつピニオンをクランクシャフトに
取付け、該ピニオンを上記機素の切欠き内に遊嵌すると
共に上記リングギヤと噛合するようにして、上記ステー
タに対するロータの一回転で上記往復ピストンを二往復
させるようにし、さらに上記ステータまたは６軸のいづ
れか一方を固定することにより、他の一方を上記往復ピ
ストンと連動させて、その回転出力をとり出すようにし
たことを特徴とするロータリー機関を新規に創作したも
ので、上記の如き単純な構成要件の組合せよりなり、単
に構造にわずかな変形を施すことにより、エンジン、ポ
ンプ或はコンプレッサー等に用いることのできるシンプ
ルな構造のロータリー機関を提供することができるもの
である。

特に本発明にかかるロータリー機関は、シリンダ状をな
すステータの内部にロータを回転自在に収容し、かつ該
ロータの直径方向上でその軸芯の両側に１つの往復ピス
トンとそのクランクシャフトの支持部を夫々配置し、さ
らに上記ロータとステータの連動を、上記支持部の一端
をロータの一側面に突出してピストンを取付け、該ピス
トンをステータのリングギヤに噛合せるようにした簡単
な構成で得るようにしたものである。

また、本発明にかかるロータリー機関はクランクシャフ
トをロータの軸芯に対してくぼみの反対側に設けたベア
リングで支承したため全体のバランスがよく、上記往復
ピストンを一往復させることによって、上記ステータま
たは６軸のいずれか一方を固定することにより他方を回
転させることができるようにしたものである。

さらに、本発明のロータリー機関は、内部要素機構がケ
ーシングが固定されたままで目立たずに回転されうるも
のであり、このことは、ロータがケーシング又はシリン
ダーブロックになりうるということである。

勿論、本発明による機関は、単式或いは複式の構成とし
、複式の場合には、複数の単式ユニットの集合組立体か
らなっている。

本発明のロータリー機関は、適用すべき適用例ないし所
要の作動様式に応じて２種の異なった方法によって作用
することができる。

すなわち、本発明にかかるロータリー機関は運動受動体
（ポンプ或いはコンプレッサー）として用いること、或
いは運動発生体（エンジン）として用いることができる
。

本発明のロータリー機関の駆動方法に関しては、回転す
るロータがそれに結合されたシャフトの回転を惹起する
か、或いはロータを固定位置に定位させ、ステークを回
転させて出力を得るような駆動方法が考えられる。

以下の記述する実施例においては、本発明はロータが回
転し、これに結合されたシャフトによって出力が得られ
る方式のエンジンに適用したものを実施例として説明す
る。

しかしながらこの場合、本発明の基本的な構成をいささ
かも変更することなく、上記とは逆の方式を採用するこ
ともできる。

また、ポンプ或いはコンプレッサーとして本機関を使用
することは熱論可能であり、その場合には、ロータが回
転してステークが静止しているような駆動方式を用いる
。

さらに後述の説明から分かる様に、この発明の改良点に
従って組立てられた機関には、それがコンプレッサ、ポ
ンプ又はエンジンとして用いられるかどうかによって、
実用的な利点がある。

いづれの場合でもバルブを用いる必要も、又前記バルブ
の作用の為に要求される全ての附属機素類を用いる必要
もない。

更に、運動伝達ないし転化用機素類を大巾に減少さすこ
とが出来るから全体の重量を軽減させることも出来る。

エンジンの具体的な場合において、そしてステータのリ
ングギヤとロータのピニオンの間の比率は、２：１に定
められているから、ピストンは回転毎に一度に四サイク
ルの行程を行う。

従って、これは四サイクルエンジンに比べて効率が良く
、かつロータの一回転でピストンはくぼみ内を２往復す
る機能をもつものである。

本発明を図面に示す実施例について、以下詳細に説明す
る。

第１図に示すように、本発明をエンジンとして用いられ
る場合について説明すれば、ステータは内部に空洞を形
成し回転するシリンダの様な形状をした本体１よりなる
。

前記のステータは、その中にロータを構成する円筒体２
を有しており、そしてそれは、往復ピストン２９の為に
室を構成する円筒状のくぼみ３を有し、そのピストン２
９の軸３０はクランクシャフト７にその頭部をもって結
合され、該クランクシャフト７の支持部５がボールベア
リング６で支承され、かつ該ボールベアリング６がロー
タ本体２に固着されている。

これに対し、クランクシャフト７の支持体５の一つは、
ステータ１の一部を形成するリングギヤ１２と永久的に
係合するピニオン１０の枢支点の役をなす突出部３３の
方へ、同心的に延在している。

図示の実施例において、リングギヤ１２は、ステータ１
の延長部を構成するケーシング又はハウジング２１に据
えつけられ、そしてそのステータ１は、組立体の据え付
けを容易にする為にケーシング又はハウジング２１から
は独立しているが機能的に述べると、これらは単一ユニ
ットの様にみなしても良い。

ステータ１と、中にリングギヤ１２が据え付けられてい
るケーシング２１は、機関本体の両端部を夫々構成する
固着部材１８及び２０に延在し、その中で２本の６軸１
７の為の支持体がピニオン１０の一部を被覆収容するた
めに特定の形状を有する機素１９によって、ロータの両
側において互いに連結されている。

外部ケーシングを構成する異った本体の結合はそしてそ
れは、勿論適当な結合部材の助けで据え付けられるので
あるが、その結合は、ボルト１５及び結合又は連結のガ
イドである設置されているピボット１６の助けをもって
行なうことが出来る。

勿輪心軸のどれか一つに慣性ホイール２３が装着されて
いて、それは内部及び外部表面に、クラウン輪４２が据
え付けられそのクラウン輪４２を介して何らかの従来公
知の始動装置の助けで始動させることが出来る。

冷却は空気によってなされてもよいが、この場合におい
て、ステータと固着ケーシングの残部は、熱の外部への
より良い拡散作用をするフィンを包含しなければならな
い。

しかし、実施例に示されている様に、水で冷却する場合
はその中に全ての前述した素子は、固着ケーシングを構
成しており、組立体を囲い、室１４を形成し、そしてそ
れを通じて冷却水の流れが循環することができる。

この配置は、据え付けや注油することに関して、ある問
題点があるが、色々な方法で解消し得るものである。

しかし当業者による本発明の理解を助けるために、若干
の問題点を説明する。

エンジンの一般的な構成上、分割されているクランクシ
ャフトの枢支体であって、キー溝により非回転的にされ
ている支持体のいづれか１つに設けられたのと類似の穴
洞に収容された円錐部に延在するその枢支体上のロッド
の頂部の取付は方法について言及すれば、その取付けを
確実にするために、ナツトないしその類似のものを介し
て、外部が所定距離だけ突出するようになっている。

図面において、枢支体に延在する円錐部分は８をもって
示されており、ナツトは９をもって示されている。

ロータを構成する円筒水体２に収容されたランドの頂部
とクランクシャフトの注油作業について言及すれば、ピ
ニオン１０の中に放射方向の穴２５を設けても良い。

その様な穴は、その歯の一つの頂部からクランクシャフ
トに対応する支持体５の中に設けられた軸上の導管まで
伸びている。

前記穴及び導管に分岐管２７及び２８を設けてローラベ
アリングとロッドの頂部に油が流れるようにしても良い
。

同様に関節でつながっているボルトはもちろん、ロッド
の底部に対する注油は、例えば潤滑する部分に従ってピ
ストンスカートに設けられた放射状の穴３１を介して行
なわれるようにしても良い。

油の入口は、一般的なケーシングに見い出される導管２
２をもって形成しても良く、前記導管はクランクケース
と連通させる。

第２図は、単一シリンダを有するエンジンの、第１図に
示されているＥ−Ｆ線に沿う横断面図を示す。

この図では、ピニオン１０とリングギヤ１２の連結ばか
りではなくて、ロータをシャフト１７に連結する機素１
９には、その機素１９がピニオン１０を装着させる端部
に適用した時に、その機素１９の下方に位置するそのピ
ニオンの一部を収容するべく形成された溝付きないし切
欠きのある内部があることをよく示している。

またこの図には、スクリュー２４が断面で示されており
、そのネジとロータ２を介して、心細１７が互いに結合
される態様を示している。

動作は、キー１３の配置から分るように、これら２つの
心細によって達成される。

この様な配置によって、リングギヤ１２はその支持ケー
ス２１に固着される。

これらのキーは互いに等間隔をなす様な方法で、組立体
の周囲に沿って配置される。

第２図を参照すれば、エンジンと心細を結合する機素１
９の形状がわかるであろう。

その形状は、はぼ長円形であり、端部近傍にロータの穴
と対面した穴を有している。

第３及び４図は、エンジンの作用を理解するのに役立っ
ている。

第３図は特にピストンの上部中立点の１つに位置してい
るピストンを示し、その中立点は作用の開始点である。

一方、第４図はピストンの下部中立点の１つにある同じ
ピストンを示し、そしてその時、作用は終り、圧縮の状
態が始まろうとしている状態を示す。

これらの図面を見ると、ピストンの往復動作はピニオン
１０が回転している間中クランクシャフトの回転に伴う
ということが理解出来る。

そしてそのピニオンはすでに知られている様に、静止し
ているリングギヤ１２にささえられており、もちろんロ
ータを回転させ、前記ピストン２９が動く範囲内でシリ
ンダを構成する室３を包含している。

この結果、もしピストンがその上部中立点の１つであっ
て、入口４０の反対側（そのような位置は示されていな
いが）に位置している場合ロータの回転がピストンの解
除を行なう一方、ロータ２が回転して端部に来たとき、
ピストン２９は第４図に示されている下部中立点に達す
る。

この瞬間から、ロータ２が積極的に回転して、ピストン
２９の上昇を行ない、結果的に圧縮を行い点火プラグ３
２と対面するようになり、もしエンジンがディーゼル型
式ならば噴射装置の前まで来る。

一度バツクファイヤー（後燃焼）が生じるや否やピスト
ン２９は下降し゛て、膨張行程に入り続いてロータ２の
一定の回転により、ピストン２９が再び上昇して出入口
３９を介して燃焼ガスを排気する。

その排気は上部中立点に戻ったとき行われる。

第３及び４図のいづれからも分かる如くそり返り部３４
はピストン２９の頂部に備えつけられている。

その様なそり返り部の形状は、ステータに収容された圧
縮室３５のそり返り部と協働してロータの回転を行なう
のに必要な、圧縮ガスの膨張による力を得るために設け
られている。

また第３図には、圧縮ピストンリング３６がロータ２に
放射状に設けられた凹所の両側に設けられていることが
示されており、それはピストン２９が運動するシリンダ
３を形成している。

この様な圧縮ピストンリングは膨張ガスがピストンの下
降力として働く以外にもれるのを防いでいる。

第３の圧縮ピストンリング３８は、ロータの回転方向に
関して前方の位置に設けられているので、ピストン２９
がその上部中立点に到着して圧縮が行なわれる直前に、
圧縮室３５において、ロータとステータとの気密接触が
なくなることから、圧縮状態がくずれるのを防止してい
る。

ここまで、単一作動ユニットよりなるエンジンの好まし
い実施例を説明したが、以後には複数の作動ユニットよ
りなるエンジンの実施例を説明する。

第５図、第６図、第７図、第８図、第９図及び第１０図
は、特に上述したものと同等の全体的な形状を有するエ
ンジンを示すものであるが、このエンジンは、２つの作
動ユニットからなり、これら２つの作動ユニットは、結
合部材１９によってロータ組立のシャフト１７に同等に
結合されている。

第５図に示される如く、ステータモデュラス１が固定リ
ングギヤ１２に接続されたケーシングモデュラス２１と
独立しているという意味で、構成上極めて簡単化された
組立が可能であり、衝撃部は全て内部に挿入され、それ
以外の部分には衝撃が及ばない。

第５図は、静的な構成を示し、ロータリーユニットの１
つが断面的に示され、他のロータリーユニットは部分的
な断面が示されているのでピストンの外周部分を看取す
ることができる。

クランクシャフトのベアリング６の寸法は、図示される
如く、クランクシャフトの支持体５を完全に包囲してお
り、ロータ２のベアリングがエンジンシリンダを構成す
る室３のそれに同一径上で対向している。

第６図は、ロータが断面的には図示されておらず、ロー
タの周縁部が円筒形状を示すもので、ステータ内表面を
完全な気密状態に維持すると同時に作動の伝動方向にお
いて出力側の軸のベアリング支えと協動して支持してい
る。

第６図から第１０図までには、第５図に示されたと同一
な構成を有するエンジンの外側部が示されていて、スク
リュー１５に対して施された変形を示し、スクリュー１
５がスタティックケースを構成する種々の部分と、その
各部分の案内用デユアリングカップリングに協働する案
内ピボットとを結合している。

更に、入力ポート及び出力ポート４０及び３９の配置が
図示されるとともに、それぞれ慣性ホイール２３が設置
された末端が示され、この慣性ホイールには、前記した
如く、エンジンの駆動を開始可能としたクラウン輪４２
が内蔵されている。

上記した装置構成においては、エンジンは２つの作動ユ
ニットを有し、ロータ２内に収蔵され各ピストン２９の
作動室を形成子るシリンダ３は、互いに１８０°の角度
間隔をおいて設定され、それぞれのシリンダにおいて同
時に爆発膨張が起ることはなく、従って断続的な打撃を
与えることなくスムーズなエンジンの作動を期すること
ができる。

第１１図に示された装置においては、エンジンは３つの
作動ユニットから構成され、各ビス、トンに対して作動
室として働くシリンダ３は、第１３図に示される如く、
互いに１２０°の角度間隔をおいて設置されている。

ロータ２がスクリュー２９による結合用開口を有するこ
とは熱論のこととして、第１図、第２図、第５図及び第
６図において１９で示されたような部材では２個の貫通
孔または穴しか持たず互いに１８０°以上の角度間隔を
置いて設定することができないためロータを結合するこ
とができず、これを解決するため第１２図において４３
で示したような部材を用いる。

図示された如く、この部材４３は溝或いは切欠き４９を
有し、取付けられたピニオン１０を収容可能とするとと
もに、部材１９内において設定された切欠き５０に対応
させ、更にこれら部材は複数のオリフィス４４を有し、
その異なったオリフィスの組合せによって隣接した２個
の夫々のロータに全く同様に結合されている。

これらのロータは、従って相互に位相が必然的に相違す
るように構成されている。

エンジンは、４個のロータによっても構成することが可
能で、この場合には、対応した各ステータ及びリングギ
ヤ支持ケース（第１４図）とともに、更に第１２図に示
されたようなロータ結合部材を用いることによって、各
ロータ間を結合するとともに所望の位相変位を行なわせ
ることが可能である。

第１図、第５図、第１１図及び第１４図には、スクリュ
ー２４が示され、このスクリューは、各エンジンの回転
部を構成する各構成部分を固定し、各構成部分を単一の
駆動ユニットの形成がなされるように互いに確固として
結合している。

第１図に示された実施例においては、結合スクリュー２
４は部材１９内部の貫通孔或いは穴及びロータ内に設定
され完全な同列になっている貫通孔内に嵌入されている
ためロータ組立内を貫通して一方の側から他方に通過可
能になっている。

第５図に於いて示された実施例においても、同様になっ
ており、部材１９とロータ２とが互いに１８０°の間隔
で設定されていて、それらの各貫通孔が一致しておりス
クリューがロータの一方の側から他側に通過することが
できるようになっている。

一方、第１１図及び第１４図に示された装置においては
、異なったスクリューを使用する必要があり、そのスク
リューは、外側結合部材１９を最近傍の他種の内側結合
部材４３に接続するとともに、各内側部材を間在する一
つまたは複数個のロータを介して結合している。

また、例えば、集積型動作組立を形成して、各シリンダ
による作動を全てのロータに伝達するようにしてもよい
。

次に、この種のエンジンをコンプレッサ或いはポンプに
用いた場合の機能を第１５図に示す。

図示されている如く、基本的な配置は全く上記と同じに
なっているが、エンジンとして用いる場合にのみ必要な
部材は、当然のことながら取除かれている。

この装置に対応して、その目的とする機能に適合させる
ため、４個のポート４５，４６，４７及び４８が設けら
れ、これらのポートは複数の組として配置され、各組は
相互に１８０°間隔をおいて設定され、各組を形成する
各ポートはピストンの２個の上部位置に関して、夫々前
、後方に２°。

３°傾斜したように位置している。

勿論本発明によるポンプ或いはコンプレッサは、エンジ
ンの場合と同様に、必要な数の作動単位から構成され、
各ロータの結合方式は、全く上記と同様の方法により実
施されている。

ポート４８が排出ポートで、ロータが時計廻りに回転す
るとした場合には、以下の如くその作動が行なわれる。

まず第１に、ロータ２の回転の結果、ピストン２９は下
部中立位置に到達して吸入を行い、ピストンが上行して
上部位置に達し再びスタートして吸入した吸入流体をポ
ート４６から排出し、再びスタートしポート４５から新
規の吸入が行われ、その後ロータの回転に続いてポート
４７を介して排気を行なう。

次に本発明の実施の態様を列記する。

１）ステータのリングギヤとロータのピニオンの比が２
＝１であることを特徴とするロータリー機関。

２）ロータが２つもしくはそれ以上のシリンダブロック
で構成されている場合には、それらのシリンダブロック
は互いに強固に結合されていて、相互に所定の位相をな
すピストンの作用室を、シリンダブロックの数だけ構成
していることを特徴とするロータリー機関。

３）装置を駆動体あるいはエンジンとして使用する場合
は、その装置はステータ内において、各ロータブロック
ごとに吐出口と吸入口の２つのポートからなり、多ポー
トはピストンの上部中立点の１つから若干の角度だけ前
方と後方に位置し、そしてロータブロックの田力室はピ
ストンのいまひとつの上部中立点に一致してインジェク
タあるいは点火プラグを備えたことを特徴とするロータ
リー機関。

４）装置を被駆動体、たとえばコンプレッサー、ポンプ
として使用する場合は、ステータはそれぞれのロータブ
町ンクに少なくとも４つのポートを有し、そのうち２つ
は吸入口、他の２つは吐出口であって、多対は交互に作
用することを特徴とするロータリー機関。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従って組立てられた単一作用のユニ
ットから成るエンジンの縦断面図、第２図は、第１図に
おけるＥ−Ｆ線に沿う横断面図、第３図は、第８図に示
されているＣ−Ｄ線に沿う、エンジンの切断面図であり
、ピストンの上部中立位置の１つにロータのピストンが
あるときを示している。 第４図は第３図に類似の断面であるが、ロータのピスト
ンが低部中立位置の１つにある時を示す。 第５図は、この発明に従って組立てられたエンジンの縦
断面図を示し二つの作動ユニットから成っている。 第６図は、前回と同様の図面であるが、その中にロータ
は切断せずに示されている。 第７図は、第５，６図のエンジンの正面図、第８図は同
じエンジンの下面図、第９図は、第５゜８図のエンジン
の縦断面図、第１０図は慣性ホイールが据えつけられた
端部からみた縦端面図、第１１図はこの発明に従って組
立てられたエンジンの縦断面図であり、三つの作動ユニ
ットから成り立っている。 第１２図は、前記ロータが三つ備え付けて複式エンジン
を構成する時に用いる回転結合素子を示す。 第１３図は、三つの作動ユニットからなるエンジンのロ
ータに対応したピストンの角度変位を実行する方法を概
略的に示す図、第１４図はこの発明に従って組立てられ
たエンジンの縦断面図であり、エンジンは四つの作動ユ
ニットからなっている。 第１５図はこの発明に従った機関であって、それをポン
プないしコンプレッサとして機能するように構成した機
構の横断面図である。 １・・・・・・ステータ、２・・・・・・ロータ、５・
・・・・・支持部、７・・・・・・支承体、１０・・・
・・・ピニオン、１２・・・・・・リン１グギヤ、２９
・・・・・・ピストン、３３・・・・・・突出部、３９
・・・・・・排出口、４０・・・・・・給入口、４５
、４８・・・・・・給入口、４６，４７・・・・・・排
出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダ状をなすステータ１の内部空洞に円筒体状
   のロータ２を両者の軸芯を同一にして回転自在に収容し
   、上記ステータ１の一側面にリングギヤ１２を有するリ
   ング状のハウジング２１を設けると共に、 上記ステータ１及びハウジング２１の他側面に夫々ステ
   ータ１の両端部を構成する蓋状の固着部材１８，２０を
   設けて、積み重ねた上記ステータ１及びハウジング２１
   ならびに一対の固着部材１８．２０をボルト１５で一体
   に固定し、かつ上記ロータ２の両側面中央に設けた機素
   １９，１９に夫々ロータ２の軸芯上に配置した６軸１７
   を固定して該６軸１７を対応する上記固着部材１８゜２
   ０に軸受し、上記ロータ２の外周面から内側へ直径方向
   に形成した円筒状のくぼみ３内に往復ピストン２９を摺
   動自在に収容する一方、該くぼみ３の開口と対面するス
   テータ１の内周面に気体の入口４０および出口３９を設
   け、さらに上記往復ピストン２９の軸３０に連結したク
   ランクシャフト５，７を上記ロータ２の軸芯に対して上
   記くぼみの反対側に設けたベアリング６で支承してロー
   タ２の一側面に突出し、かつピニオン１０をクランクシ
   ャフト５，７に取付け、該ピニオン１０を上記機素１９
   の切欠き５０内に遊嵌すると共に上記リングギヤ１２と
   噛合するようにして、上記ステータ１に対するロータ２
   の一回転で上記往復ピストンを二往復させるようにし、
   さらに上記ステーク１または６軸１７のいづれか一方を
   固定することにより、他の一方を上記往復ピストンと連
   動させて、その回転出力をとり出すようにしたことを特
   徴とするロータリー機関。