JPS6123361B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に一対のロータを有するロータリ
ーエンジン、特に、エンジンの内周面と封止係合
する、ロータリーエンジンのロータの周辺上に配
置されたシール機構に関する。

本発明は、封止ストリツプがロータの軸に対し
て平行に伸び、この封止ストリツプが、この封止
ストリツプの長手方向に伸びる軸のまわりでロー
タに対して回転可能なシール機構に関連する。こ
の封止ストリツプはロータの外周の限られた領域
でエンジンの内周（封止）面と相手ロータとに接
触する為のものである。

ロータリーエンジンの公知のラジアルシール
は、ロータリーピストンの長手方向の溝又は軸に
平行な溝の中に配置され且つエンジンのハウジン
グのスライド又は走行軌道に対して径方向で外方
へ押当てられる封止ストリツプから構成されてい
る。この封止ストリツプの望ましい封止接触を達
成する為に、或る場合にはスプリングが使用され
ている。更に、封止されるべきスペースからのガ
スの圧力も利用される。

ロータリーピストンと一緒に行なわれる封止ス
トリツプのロータリー運動から生じる、封止スト
リツプに対して作用する遠心力は封止ストリツプ
に対して望ましくない高圧をもたらし、それに伴
なう摩耗を生じさせる事があり、ロータリーエン
ジンの最大回転速度が制限される事がある。

この様なラジアルシールは通常は、不連続箇所
や中断箇所の無い連続的に伸びるスライド軌道又
は相対する封止面の場合にしか利用出来ない。何
故ならば、もし不連続箇所や中断箇所があると封
止ストリツプは破損したり或いはその溝から押し
出されてしまうからである。この様な公知のラジ
アルシールの利用面での制約が周知のロータリー
エンジンの様々のタイプのそれ以上の発達と使用
を妨げていた。

上記の事はとりわけ、複数のロータを持ち、ピ
ストンベアリングが固定される様に配置され、従
つて遠心荷重を受けないので回転速度が、ラジア
ルシールの構造を無視すれば、ロータリーピスト
ンの材料の強さだけによつて制約されるロータリ
ーエンジンに対してあてはまる。例えば米国特許
第3990410号明細書によつて知られているロータ
リーエンジンの場合の様に封止ストリツプがエン
ジンのハウジングの内周面と他のロータの表面と
交互に封止接触をしなければならないとき、ロー
タリーエンジンの１つ以上のロータの相互作用の
際には特別な困難が生じる。この公知のシール構
造の場合、封止ストリツプが相対する封止面から
外れて持上げられる時にはストツプ部材が、ロー
タから封止ストリツプが押出されるのを防止する
が、封止ストリツプは遠心力によつて常に押され
続けている。その上、封止ストリツプの封止接触
はロータの径方向にしか可能ではない。

本発明は上記した公知のシール機構を改良した
もので、封止ストリツプはロータリーエンジンハ
ウジングの内周面及び相手ロータ（以下「相対す
る封止面」と云う）に対して限られた力で押当て
られ、この力は制御可能で且つシール機構の比較
的簡単な構成によつて作り出す事が出来るのみな
らず、封止ストリツプを不連続であつたり中断さ
れている相対面に沿つて案内する事の出来るロー
タリーエンジンのロータ周辺の為のシール機構を
提供する事である。

本発明に係るロータリーエンジンのロータの周
辺の為のシール機構は、相互に係合して回転する
一対のロータの回転軸と平行に伸び且つエンジン
ハウジングの内周面と相手ロータの外周面とに接
するようロータの外周部に封止ストリツプを有す
るロータリーエンジンのためのシール機構におい
て、ロータ内にその一端が固定されてロータに穿
設されたボアの内周面と間隔をおいて挿設された
可撓性棒状部材の他端に、該ロータの外周部に設
けた凹部の底面と少くとも一側面及びエンジンハ
ウジングの内周面とに間隙をおいて回転可能に取
付けられ且つその外方向の一端部に封止頂部を有
する封止ストリツプと、該間隙に流入した流体圧
が該封止ストリツプの底面、上面及び一側面とに
働くように封止ストリツプの少くとも他端面側に
設けられた封止部材とから成ることを要旨とする
ものである。

封止されるべき流体の圧力が、例えば、封止ス
トリツプとロータとの間の間隙において作用する
よう表面領域を特定の寸法に限定する事によつ
て、封止ストリツプは、封止ストリツプに働く遠
心力を考慮に入れた場合でも、望ましい力と方向
で相対する封止面と接触する様に押当てることが
できる。

相対する封止面に対する封止ストリツプの接触
圧力を制限する事が出来る事によつて、部品の摩
擦低抗を低くし且つ摩耗を減らす事が可能とな
る。更に、例えば封止ストリツプがエンジンハウ
ジングにおける相対する封止面から、中断部分又
は空所を通つて、エンジンハウジングにおける次
の封止面或いは複数のロータを持つロータリーエ
ンジンの逆回転ロータにおける相対する封止面ま
で、動かねばならない場合には、相対する様々な
封止面間での運動が容易となる。

本発明の好ましい実施例では、封止ストリツプ
が、封止ストリツプの重心に沿つて或いは封止ス
トリツプの断面領域の重心を通つて伸びている軸
のまわりで枢軸回転自在になるようにロータ又
は、少なくとも、ロータと接続されたストリツプ
サポートに支えられているので、遠心力は封止ス
トリツプの枢軸回転運動に対して何の影響も与え
ず遠心力と平衡している。この場合、封止ストリ
ツプは、シール機構によつて封止されるべきエン
ジンの流体の圧力のみによつて相対する封止面に
接触する様に押当てられ、その圧力は封止ストリ
ツプの先に述べられた限定された表面領域に対し
て働く。

封止ストリツプの長手方向の不均等な接触圧力
を生じさせ、不均等な摩耗をひき起す恐れのある
遠心力に起因する封止ストリツプの曲がりを防止
する為に、本発明の別の好ましい実施例では、封
止ストリツプの長手方向に配設された少なくとも
２つのストリツプサポートが設けられている。

とりわけ逆回転ロータについて密封止作用を行
なう為に望ましい、ロータの接線方向への封止ス
トリツプの運動性を更に高める為に、本発明の好
ましい実施例ではストリツプサポートは、封止ス
トリツプをその外方端部に回転可能に取付けてい
る可撓性棒状部材から成り、その内方端部が少な
くとも本質的に接続方向の運動をするように固有
運動可能にロータに取付けられている。可撓性棒
状部材の固有の移動性は、棒状部材を棒状部材の
外方端部で回転可能に支持された封止ストリツプ
を持つ引伸ばされた可撓性のシヤフトにより作る
事によつて、とりわけ簡単なやり方で獲得され
る。

米国特許第3904332号明細書から知られている
様に、回転不可能な封止ストリツプでは、ストリ
ツプサポートは、封止ストリツプに作用する遠心
力を部分的に補償する事が出来るカウンターウエ
イト（平衡重り）の付いたレバー部材として作る
事が出来る。

封止ストリツプが相対する封止面に沿つて移動
してゆく際に、封止ストリツプの過度の回転運動
を防止する為に、封止ストリツプの回転運動を望
ましい程度に制御するストツプ部材の様な手段を
備える事が出来る。これによつて、封止ストリツ
プが、相対する封止画区間を通過した後、後続の
相対する封止面に対して動いた時にも、望ましく
ない程に高い衝撃力が封止ストリツプに働くのを
防止する事が出来る。封止ストリツプは、ロータ
リーピストンの最大半径と相対する封止面の位置
との間の間隙の幅の幾何学的不正確さを考慮に入
れた時に、封止ストリツプの封止部分が常に必要
な圧力で接触するのに必要な程度だけ回転可能で
あれば良いのである。

図面を通じて同様の部分には同じ参照番号が用
いられている。第１〜４図には反対方向に回転す
るピストンロータ２と封止ロツキング・ロータ３
を持つロータリーピストンエンジンが示されてい
る。このロータリーピストンエンジンはハウジン
グ１を持ち、この中でロータ２及び３が、それぞ
れ互いに平行に伸びる軸４及び５のまわりを回転
する。ロータ２及び３の回転方向は矢印によつて
示されている。

第１〜４図はロータの４つの作動位置を表わし
ており、エンジンの作動中に２つのロータの間の
空間が連続的に形を変えながら最大容積から最小
容積まで変化してゆく様子を示している。

エンジンのロータ間の空間は流体によつて満た
され、圧縮が行なわれる空間は第１〜４図の交叉
したハツチングによつて示され、一方、流体の膨
張が行なわれる空間は点を打つ事によつて示され
ている。

ピストンロータ２の外周面６とロツキンロータ
３の外周面７はエンジンのハウジング１の内周面
８及び９に沿つてそれぞれの円形の軌道の上を運
動する。第１〜４図においてロータの周辺の矢印
で示された箇所で、ロータとハウジングの内周面
との間にシールが必要で、又、ロータの幾つかの
位置で、ロータ３の歯の間隙の隅１１がロータ２
の歯の側面１０に対して封止されねばならない所
には、ロータ自体の間にシールが必要である。矢
印の方向は接触圧力の要求される方向を示してい
る。

主として径方向に向けられた接触圧力は主とし
て接線方向に向けられた圧力とともに起る。その
上、第１〜４図は、各々のロータのそれぞれの封
止ストリツプは特定の区間、相対する封止面と接
触せず、その後封止ストリツプはハウジングの内
周面又は相手ロータの封止面と当接しなければな
らない事を示している。

ロータリーエンジンのシールの要求は本発明に
係るシール機構によつて満たされ得る。何故な
ら、このシール機構は、封止面に沿つて、封止部
分が遠心力によつて過度の力で外方へ向つて動く
事がない事を保証する事が出来るからである。

第５〜８図に示されている実施例では、ひき伸
ばされた細身のシヤフト２５が封止ストリツプサ
ポートとしての可撓性棒状部材として用いられ、
ロータ３のボア２７を通つて伸びている。これら
の各各のボア２７の直径はその中を通つて伸びて
いるシヤフト２５の直径よりも幾分大きく作られ
ているので、シヤフト２５はボア２７の中で自転
車の車輪のスポークの曲げに類似した曲げを経験
する事が出来る。各シヤフト２５の外方端部には
半球又は半円筒形のヘツド部２６が作られてお
り、これによつて封止ストリツプ１２はロータ３
の外周隅部に設けた溝１５のような凹部に配置さ
れるよう、保持又は支持される。シヤフト２５に
相対向するヘツド部２６の表面（第９図）は半球
形又は半円筒形に作られており、この形状と、封
止ストリツプ１２の中の受け側の凹み１２′の対
応する形状の為に、封止ストリツプ１２の球形又
は円筒形の表面の中心３１のまわりを回転出来
る。

シヤフト２５の外方端部と封止ストリツプとの
間に、例えば、シヤフトの外方端部の上又は封止
ストリツプの上に取付けられた軸と、この軸を取
巻いている別の部材の中にあけられたボアとによ
る、他のタイプの関節接続装置を備える事も可能
である。

又、封止ストリツプ１２とロータ３との間に
は、この間を封止する封止部材１４が設けられ、
封止部材１４は流体の圧力により浮動して封止ス
トリツプ１２の移動によつても封止効果を損わな
いようにしている。更に、シヤフト２５の代わり
に帯（ストラツプ）を用いる事も可能であり、こ
の場合には封止ストリツプ１２との接続はストラ
ツプヒンジと似たやり方で行なわれる。

封止ストリツプサポートとしてのシヤフト２５
がボア２７の内部で曲がる事が出来るために、シ
ヤフトのヘツド部２６、従つて又このシヤフトの
ヘツド部によつて保持されている封止ストリツプ
１２はロータ２，３に対して接線方向に運動する
事が出来、その為に径方向にも接続方向にも働く
事が出来る。封止ストリツプ１２に対して働く遠
心力はシヤフト２５によつて吸収されるので、封
止ストリツプサポートは平衡重りを必要としな
い。ロータ２及び３の中心に相対しているシヤフ
ト２５の内方端部は、シヤフトの直径に応じた直
径を持つボア２７と連続しているボア２８の中へ
挿入されて固定される。

第９図は、シール機構の他の実施例で、径方向
及び接線方向のシール機構であつて、この実施例
と前述の実施例との最も重要な違いは、シヤフト
状の封止ストリツプサポートによつて可能にされ
ている封止ストリツプ１２の接線方向の運動が、
封止ストリツプの外周に設けたロータ２の軸方向
の溝２９の側壁との封止接触の為に利用されてい
る点にある。この溝２９は封止ストリツプよりも
幾らか大きな横断面を有しており、従つて封止ス
トリツプと、溝２９の底面と両側面との間に間隙
３０がおかれ、封止されるべき流体がこれらの空
間３０の中へ侵入する。その結果、封止ストリツ
プは、溝２９の中でピストンリングと同様の働き
によつて、流体が流入する溝のそれぞれの側壁か
ら流体の圧力によつて持上げられ、流体が流出す
る溝の側壁に対して押当てられる。封止ストリツ
プ１２の頂部１３は封止ストリツプ１２の下側に
ある流体の働きによつて、ハウジング内周面８に
押当てられるので、内周面８に対する封止ストリ
ツプの頂部１３の当接は回転中心点３１を中心と
する封止ストリツプの回転運動によつて容易に行
われる。

第９図に於いて点を打たれた影の部分は圧力が
増加しつつある、封止されるべき流体を示してい
る。ロータリーエンジンの作動中、圧力は第９図
の例の点を打たれた影の部分によつて示されてい
る様に、封止ストリツプ１２の一方側から反対側
へ向つて変化してゆくから、第９図の実施例の封
止ストリツプ１２は往復の揺動運動を行なうもの
である。

第９図にもとづく実施例では、例えばドイツ国
特許第1148824号公報に述べられている様に、半
球形の横断面を持つ封止部材３２及び３３がロー
タの溝２９の側面の中に配置され、封止境界と接
続されている。

第９図及び１０図はシール機構の他の実施例を
示している。

第９図はより高いガス圧力が、ロータ２の封止
ストリツプの頂部１３に面している封止ストリツ
プ１２の側（即ち、本例の場合には左側で、圧縮
行程と云うことができる）にある時の封止ストリ
ツプ１２の封止部材３３の位置を示している。流
体の圧力により撓んだシヤフト２５により封止ス
トリツプ１２は、右側の封止部材３３に押当てら
れ、ここで封止作用を行う。一方爆発行程におい
てシヤフト２５が反対側に撓むと左側の封止部材
３２に封止ストリツプ１２が押当てられ、ここで
封止作用を行う。

【図面の簡単な説明】

第１図〜４図は本発明を使用したロータリーエ
ンジンの様々な作動位置を示し且つ本発明のシー
ル機構の適用例を示す横断面略図、第５図は本発
明にもとづく、径方向と接線方向に働く封止スト
リツプの好ましい実施例に於いてロータの１部を
通して切られた径方向の断面図、第６図は第５図
にもとづく実施例の中に用いられている封止スト
リツプサポートの一部切断側面図、第７図は第６
図にもとづく実施例のロータ部分を通る軸方向の
断面図、第８図は第７図の線−による横断面
図、第９図は本発明の別の実施例のロータ部分を
通る径方向の拡大断面図、である。 １……ハウジング、２……ピストンロータ、３
……ロツキング・ロータ、４，５……軸、６……
外周面、７……外周面、８，９……内周面、１０
……外周面、１２……封止ストリツプ、１４……
封止部材、１５……溝、２５……引伸ばされた細
身のシヤフト、２６……シヤフトのヘツド部、２
７……ロータ内のボア、２８……シヤフト固定用
のボア、２９……溝、３０……間隙、３１……回
転中心軸、３２，３３……封止部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 相互に係合して回転する一対のロータの回転
   軸と平行に伸び且つエンジンハウジングの内周面
   と相手ロータの外周面とに接するようロータの外
   周部に封止ストリツプを有するロータリーエンジ
   ンのためのシール機構において、ロータ内にその
   一端が固定されてロータに穿設されたボア２７の
   内周面との間隔をおいて挿設された可撓性棒状部
   材２５の他端に、該ロータの外周部に設けた凹部
   の底面と少くとも一側面及びエンジンハウジング
   の内周面とに間隙をおいて取付けられ且つその外
   方向の一端部に封止頂部１３を有する封止ストリ
   ツプ１２と、該間隙に流入した流体圧が該封止ス
   トリツプの底面、上面及び一側面とに働くように
   封止ストリツプの少くとも他側面側に設けられた
   封止部材とから成り、前記棒状部材２５の他端を
   半球形又は半円筒形に形成し、この形状に対応し
   た凹み１２′に前記他端を挿嵌して前記封止スト
   リツプ１２を回転可能としたシール機構。