JPS624534B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、同一の環状空間を回動する等速ピス
トンと不等速ピストンとを含むロータリエンジン
の改良に関する。

上記形式のロータリエンジンにおいては、等速
で回動する等速ピストンと不等速で回動する不等
速ピストンとは同数ずつ設けられる。不等速ピス
トンは、等速ピストンが一定の回動位相にある間
はこれよりも低速で回動するかまたは停止し、他
の回動位相にある間はこれよりも高速で回動し
て、等速ピストンに接近・離間を繰り返す。そし
て、前記環状空間を気密に覆蓋する環状のハウジ
ング内において前記等速ピストンと不等速ピスト
ンとに挾まれた燃焼室の容積が最小となつた時期
に燃料と空気との混合ガスを繰り返し爆発させる
ようになつている。

本発明は、この種のロータリエンジンにおいて
等速ピストン及び不等速ピストンとハウジングと
の摺動部を良好に潤滑し得るように改良すること
を目的としてなされたものであり、そのために前
記等速ピストンを間に挾んで燃焼室の反対側に隣
接して形成され、燃焼には関係しない室（以後便
宜上「補室」と呼ぶ」を利用することゝしたので
ある。

すなわち、本発明の要旨とするところは、ハウ
ジングに、補室の容量増大時にその補室と連通
し、補室内に霧化された潤滑油と空気との混合気
体である潤滑気体を供給する潤滑気体吸入口と、
補室の容量減少時にその補室と連通し、補室内の
潤滑気体を排出する潤滑気体排出口とを設けると
ともに、潤滑気体吸入口が補室に連通した時期に
その潤滑気体吸入口を開く吸入弁と、潤滑気体排
出口が補室に連通した時期にその潤滑気体排出口
を開く排出弁とを設けることにある。

この様にすれば、潤滑気体が非燃焼室である補
室に供給されるので、潤滑油が混合ガスの燃焼時
に一緒に燃焼してしまうようなことがなく、少量
の潤滑油で十分な潤滑効果が得られるとともに、
ロータリエンジンからの燃焼排ガスが汚されるこ
ともなくなるという優れた効果が得られるのであ
る。また、潤滑気体を構成する空気を温度の低い
外気とすることによつて、潤滑気体の温度自体が
ロータリエンジン内部の温度上昇を防止する冷却
効果が得られ、特に補室は燃焼室に隣接して形成
されているので、爆発によつて温度上昇の激しい
燃焼室が通過した直後のハウジング内壁面を効率
よく冷却し、ロータリエンジンの冷却水と相まつ
てエンジン内部が極めて有効に冷却され得るので
ある。

以下、本発明の実施例を示す図面をもとに詳述
する。

第１図において左側の部分はエンジン本体部
であり、右側の部分は不等速回転機構部であ
る。この両部分，を貫通して主回転軸１が配
設されており、主回転軸１はベアリング７１，７
２を介して、不等速回転機構部のケーシング１
２とエンジン本体部のサイドハウジング１０と
によつて枢支されている。主回転軸１の外側には
鞘軸７が主回転軸１に対して回転可能に嵌装され
ており、ベアリング７３，７４を介してエンジン
本体部のインナハウジング９に枢支されてい
る。１４はブツシユである。不等速回転機構部
には更に副回転軸２が、主回転軸１と平行に配設
されており、ベアリング７５，７６を介してケー
シング１２に枢支されている。

主回転軸１の一端部にはギヤ３が固定されてお
り、副回転軸２に固定されたピニオン４と噛合わ
されている。ギヤ３とピニオン４との歯数の比は
４：１とされており、ギヤ３が１回転するときピ
ニオン４は４回転する。副回転軸２にはまたゼネ
バストツプ機構の原動力５が固定されており、前
記鞘軸７の一端部に固設された従動車６と係合し
ている。ゼネバストツプ機構は第３図に最も明瞭
に示されているように、原動車５のピン５１が従
動車６の放射溝６１に嵌入している間は、従動車
６が回転し、ピン５１が放射溝６１から離脱し、
従動車６の円弧凹面６２が原動車５の円弧凸面５
２に接触している間は、原動車５が回転しても従
動車６が回転しない機構であつて、原動車５が等
速で連続的に回転するとき従動車６が整数分の１
回転（本実施例においては４分の１回転）ずつ間
欠的に回転する機構である。

本実施例における不等速回転機構部は以上の
ように構成されているため、主回転軸１が４分の
１回転するとき、副回転軸２は１回転し、この副
回転軸２の１回転のうち、最初の４分の３回転の
間は鞘軸７が回転せず、副回転軸２の残りの４分
の１回転の間に鞘軸７が４分の１回転することと
なり、その結果、主回転軸１が90度の４分の３で
ある67.5度回転する間は鞘軸７が静止しており、
主回転軸１が残りの22.5度回転する間に鞘軸７が
一挙に90度回転して主回転軸１の回転に追従する
作動が繰返されることとなるのである。

これら主回転軸１と鞘軸７とには、それぞれ等
速ロータ３０と不等速ロータ４０とが固定されて
いる。等速ロータ３０は第２図、第４図および第
５図に最も明瞭に示されているように、中間鞘軸
８を介して主回転軸１に固定されたほぼ円板状の
部材であつて、外周面上に４個の突設部３５，３
６，３７，３８を等間隔に固設されており、これ
らの突設部は等速ロータ３０が等速で回転すると
き円環状の軌跡を描いて等速で回動する。突設部
３５，３６，３７，３８はレシプロエンジンにお
けるピストンに相当するものであるため、以後等
速ピストンと称することとする。不等速ロータ４
０も等速ロータ３０とほぼ同様な形状のものであ
り、外周面上に４個の不等速ピストン３１，３
２，３３，３４を固設されている。等速ピストン
３５，……，３８と不等速ピストン３１，……，
３４とは、等速ロータ３０と不等速ロータ４０と
を第５図に示すように対称的に対向させて密着さ
せたとき、同一の円環状空間内に位置するように
構成されている。

等速ロータ３０および不等速ロータ４０の外周
はインナハウジング９によつて覆蓋されている。
インナハウジング９は第４図に示すように、主回
転軸１に直角な平面で二つに分割されており、両
側から等速ロータ３０および不等速ロータ４０を
挾む状態で両ロータを覆蓋している。その結果、
インナハウジング９の内面と等速ロータ３０およ
び不等速ロータ４０の外周面とによつて前記円環
状空間が密閉されることとなり、等速ピストン３
５，……，３８および不等速ピストン３１，…
…，３４はこの中を回動することとなる。この場
合、回動方向を第２図において反時計方向とすれ
ば、例えば等速ピストン３５と不等速ピストン３
２とに挾まれた空間のように、各等速ピストンの
回動方向に対して後方に位置する空間は、燃料を
吸入して燃焼させる燃焼室８３，８４，８５，８
６を形成し、等速ピストン３５と不等速ピストン
３１とに挾まれた空間のように、等速ピストンを
境にして燃焼室の反対側に、燃焼室に隣接してそ
れぞれ形成される空間は、燃焼室８３，……，８
６の容積が増大するときその増大分だけ容積が減
少し、燃焼室の容積が減少するときにはその分だ
け容積が増大するいわば燃焼室８３，……，８６
に対する補室８７，８８，８９，９０を形成す
る。

等速ピストン３５，……，３８および不等速ピ
ストン３１，……，３４の外周面とインナハウジ
ング９内面との気密は、両ピストンの外周面に刻
設された溝に嵌装されたピストンシール３９によ
つて保持されている。同様に等速ピストン３５，
……，３８と不等速ロータ４０の外周面との間の
気密、および不等速ピストン３１，……，３４と
等速ロータ３０の外周面との間の気密は、ストレ
ートシール４９によつて保持されており、また等
速ロータ３０、不等速ロータ４０およびインナハ
ウジング９相互間の気密はリング状のサイドシー
ル４７，４８によつて保持されている。サイドシ
ール４７，４８は気密を保持すべき両面に、互に
対向する溝を刻設し、これら両方の溝にまたがつ
て嵌装することが気密保持性を向上させる上で望
ましい。また上記各シールと各溝底との間にはば
ね材が配設され、各シールは最適な大きさの接触
面圧で各対象シール面に接触させられている。

インナハウジング９の外周にはリング状のアウ
タハウジング１１が嵌合されており、インナハウ
ジング９およびアウタハウジング１１の側面はサ
イドハウジング１０によつて覆蓋されている。そ
してこれらハウジング９，１０，１１の間に形成
される密閉空間は、冷却水を通水すべき冷却水室
１３を形成している。

アウタハウジング１１には第２図に示すように
燃料と空気との混合ガス（以後燃料ガスという）
の吸入口４１、霧化された潤滑油と空気との混合
気体（以後潤滑気体という）の吸入口４６、潤滑
気体排出口４４、空気吸入口４５および燃焼排ガ
ス排出口４３がそれぞれ２個ずつ設けられてい
る。なお燃焼排ガス排出口４３は空気の排出口を
も兼ねており、両者を十分に排出し得るように、
インナハウジング９に設けられたポートはインナ
ハウジング９の円周方向に長い長穴とされてい
る。各吸入口４１，４６，４５および潤滑気体排
出口４４には図示は省略するがそれぞれ吸入弁お
よび排出弁が設けられており、従来のエンジンと
同様な手段で、等速ロータ３０および不等速ロー
タ４０の回転と同期して所定の時期、即ち燃料ガ
ス吸入口４１が燃焼室８３，……，８６と連通す
る時期に、また潤滑気体吸入口４６、潤滑気体排
出口４４、及び空気吸入口４５は補室８７，…
…，９０と連通する時期に開閉させられ、それぞ
れの気体の流出入を制御する。アウタハウジング
１１にはまた２個の点火プラグ４２が取付けられ
ており、インナハウジング９に設けられた点火口
を通して、インナハウジング９内の環状空室に臨
んでいる。

以上がエンジン本体部の構造であるが、この
部分の潤滑は第６図に示すようにして行なわれ
る。すなわち、潤滑油は第６図中矢印Ｐで示すよ
うに主回転軸１の中央に穿設された給油孔８１か
ら供給され、主回転軸１、等速ロータ３０および
不等速ロータ４０の回転に伴なう遠心力によつて
外方に向つて流れつつ各ベアリングおよび摺動面
を潤滑し、排油管８２を経て矢印Ｑの方向に排出
される。

次に第７図ないし第１１図に基いて作動を説明
する。但し第７図において各矢印４１，４６，４
４，４５および４３はそれぞれ第２図において同
一の符号を付された各吸排気口から流入または流
出する気体を示し、星印４２は点火プラグ４２の
位置を示す。

不等速回転機構部のギヤ３が、図示しない始
動モータによつて回転させられ、その結果等速ロ
ータ３０および不等速ロータ４０が第７図におい
て反時計方向へ回転させられて、等速ピストン３
５および不等速ピストン３２が第７図に示すよう
に角度Ｄをなす位置に来た時、燃料ガス吸入弁が
開く。この後等速ピストン３５が67.5度回動する
間は不等速ピストン３２が停止しているため、両
ピストンに挾まれた燃焼室８３の容積が増大し、
第８図に示すように燃料ガスが吸入される。これ
が吸入行程である。この吸入行程中には等速ピス
トン３５を挾んで燃焼室８３の反対側に形成され
ている補室９０の容積が減少するため、潤滑気体
排出口４４の排出弁が開き、先にこの補室９０に
吸入されていた潤滑気体がこの排出弁から排出さ
れる。

等速ピストン３５が更に回動すれば、静止して
いた不等速ピストン３２が不等速回転機構部に
よつて等速ピストン３５より高速で角度Ａ（90
度）だけ回動させられ、先行している等速ピスト
ン３５に接近する。その結果燃焼室８３の容積が
減少し、かつ上記潤滑気体排出弁はこの時期には
既に閉じられているため、前吸入行程で吸入され
た燃料ガスが第９図に示すように圧縮される。こ
れが圧縮行程である。この圧縮行程中には補室９
０の容積が増大し、かつ空気吸入口４５の吸入弁
が開かれるため、補室９０にはこの吸入弁から空
気が吸入される。

前圧縮行程で燃料ガスが十分に圧縮された時、
点火プラグ４２がスパークさせられ、燃料ガスが
爆発（燃焼）し、燃焼室８３内の圧力が急激に高
くなる。しかしこの時期には不等速ピストン３２
の固設されている不等速ロータ４０の回転は不等
速回転機構部によつて阻止されているため、不
等速ピストン３２は移動せず、爆発のエネルギは
すべて等速ピストン３５に与えられることとな
り、第１０図に示すように等速ロータ３０および
主回転軸１が回転させられることとなる。燃焼室
８３において以上の爆発行程が行なわれている間
に、補室９０の容積が減少し、空気が燃焼ガス排
出口４３から排出される。

燃焼ガスの圧力を受けて回動させられて来た等
速ピストン３５がインナハウジング９に設けられ
た排気ポートを通過すれば、燃焼排ガスが流出を
開始するが、同時に不等速ピストン３２が回動を
開始し、第１１図に示すように燃焼室８３内の燃
焼排ガスが強制的に排出される。燃焼室８３内に
おいて以上の排気行程が行なわれている間に、補
室９０においては、潤滑気体吸入口４６の吸入弁
を経て潤滑気体が吸入され、霧状の潤滑油がイン
ナハウジング９内面等に付着して、十分な潤滑油
膜を形成する。

以上詳述したように、等速ロータ３５が第７図
において、左側180度の範囲を回動する間に、燃
焼室８３内においては燃料ガスの吸入、圧縮、爆
発、排気の各行程が行なわれ、補室９０内におい
ては潤滑気体の吸入と排出ならびに空気の吸入と
排出が行なわれるのであるが、右側180度の範囲
においても全く同様の行程が行なわれる。そして
これは他の燃焼室８４，８５，８６および補室８
７，８８，８９についても全く同様であるため、
結局等速ロータ３０が一回転する間に、主回転軸
１に対して対称な２ケ所においてそれぞれ４回ず
つの爆発が行なわれ、またそれぞれ４回ずつの潤
滑気体および空気の吸入、排出が行なわれること
となる。そして一旦このサイクルが安定した後
は、始動モータを切離してもエンジンは自力で回
転を続行し、主回転軸から回転動力を取り出し得
ることとなる。

本実施例のロータリエンジンは等速ピストン３
５等及び不等速ピストン３２等がインナハウジン
グ９内を回転するようになつており、両ピストン
に嵌装されたピストンシール３９は絶えずハウジ
ングの内周面に摺接させられている。しかし、上
述したように、例えば補室９０については燃焼室
８３内において排気工程が行なわれている間に、
吸入弁から潤滑気体が室内に吸入される。この潤
滑気体は霧化された潤滑油と空気とが混合された
ものであり、僅かな吸引力によつて補室９０内に
吸い込まれるとともに、吸入された後は潤滑油が
この室内全体に拡散してハウジング９の内周面に
付着し、十分な厚さの潤滑油膜を形成する。こう
して形成された潤滑油膜はピストン３２及び３５
等のピストンシール３９に付着する。すなわち、
補室９０内に潤滑気体が吸入されて潤滑油膜が形
成されるのは第１１図に示すようにインナハウジ
ング９の右下寄りの部分のみであるにも拘らず、
この時形成された潤滑油膜によつてハウジング９
内の主に右半分が潤滑されることとなるのであ
り、これによつて摺接部（ハウジング９内周面及
びピストンシール３９外周面）の摩擦が小さくな
り、ピストンシール３９の摩耗が減少し、燃焼室
８３及び補室９０の気密性が向上する。

しかも、ハウジング９については補室９０に潤
滑気体が吸い込まれる部分においては燃焼室８３
では吸入工程が行なわれ、爆発工程が行なわれる
のはもつと反時計方向に回動した部分であるため
（第８図及び第９図参照）、インナハウジング９の
この部分に付着した潤滑油が燃焼室８３における
燃料ガスの燃焼時に一諸に燃焼してしまうような
こともない。従つて、少量の潤滑油で十分な潤滑
効果が得られるとともに、ロータリエンジンから
の燃焼排ガス中に潤滑油の燃焼物や未燃物が混入
することによつて燃焼排ガスが汚されることがな
い。

また、潤滑気体を構成する空気を温度の低い外
気とすることによつて、潤滑気体の温度自体がロ
ータリエンジン内部の温度上昇を防止する冷却効
果が得られ、特に補室８７，……，９０は燃焼室
８３，……，８６に隣接して形成されているの
で、爆発によつて温度上昇の激しい燃焼室８３，
……，８６が通過した直後のハウジング内壁面を
効率よく冷却し、ロータリエンジンの冷却水と相
まつてエンジン内部が極めて有効に冷却されるの
である。

このように本実施例においては、ハウジング
９、等速ピストン３５等及び不等速ピストン３２
等によつて形成される８個の室を交互に４個ずつ
の燃焼室８３等と補室９０等とにした上で、補室
９０等に潤滑気体を吸入、排出させるようにした
ために上述のことが可能となつたのである。

さらに付言するならば、吸入口４５及び排出口
４３を通して補室９０内に流入出させられる空気
を上述の潤滑気体を構成する空気と同様に温度の
低い外気とすれば、これが冷却気体となつてエン
ジン内部の温度上昇を防止する。補室９０内にこ
の空気が吸入されるハウジング９上の位置は、燃
焼室８３において爆発工程が行なわれる位置と同
じである（第９図参照）。従つて、上述の潤滑気
体の場合と同じく爆発によつて温度の上昇し易い
部分が特に良く冷却されるようになつているので
あり、冷却水室１３内を流通する冷却水と相俟つ
て、エンジン内部が有効に冷却されることとな
る。

なお、上述したのはあくまで本発明の一実施例
であり、本発明は決してこれに限定して解釈され
るべきでないことは勿論である。例えば、前記混
合ガスを繰り返し爆発させる手段は、燃焼室には
空気のみを吸入し、これを圧縮して高温とした
後、その中へ燃料噴射ポンプで燃料を噴射して自
然発火させるようになつていても良い。またハウ
ジングについても種々の形状が考えられるが要す
るに、等速ピストン及び不等速ピストンが回動す
る環状空間が形成されて回転可能になつていれば
十分である。燃焼室の数についても、四室に限ら
れるものではなく、三室以下若しくは五室以上と
することも可能であることは言うまでもない。さ
らに、不等速回動機構としては、何れも図示は省
略するが、間欠送り歯車、変速四角歯車さらには
ピン車と放射溝との組合せ等が採用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面断面図、
第２図は第１図におけるＸ−Ｘ断面図、第３図は
第１図におけるＹ−Ｙ断面図である。第４図は第
１図に示した装置におけるエンジン本体部要部の
一部切欠斜視図、第５図は同じく等速ロータと不
等速ロータとの組合せ前の状態を示す正面図、第
６図は第１図に示した装置の本体部における潤滑
油の潤滑系統を示した説明図である。第７図乃至
第１１図は第１図乃至第６図に示した実施例の作
動状況を示す説明図である。 １：主回転軸、２：副回転軸、３：ギヤ、４：
ピニオン、５：ゼネバストツプ機構の原動車、
６：ゼネバストツプ機構の従動車、７：鞘軸、
９：インナハウジング、１０：サイドハウジン
グ、１１：アウタハウジング、１３：冷却水室、
３０：等速ロータ、３１，３２，３３，３４：不
等速ピストン、３５，３６，３７，３８：等速ピ
ストン、４０：不等速ロータ、４１：燃料ガス吸
入口、４２：点火プラグ、４３：燃焼排ガス排出
口、４４：潤滑気体排出口、４５：空気吸入口、
４６：潤滑気体吸入口、８３，８４，８５，８
６：燃焼室、８７，８８，８９，９０：補室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力軸と出力軸とを備え、該入力軸が等速回
   転させられるとき該出力軸が不等速回転する不等
   速回転機構と、 前記入力軸に固定された等速ロータに固設さ
   れ、環状空間内をほぼ等速で回動する等速ピスト
   ンと、 前記出力軸に固定された不等速ロータに前記等
   速ピストンと同数だけ固設され、該等速ピストン
   が一定回動位相にある間は該等速ピストンより低
   速で回動しまたは静止し、該等速ピストンが他の
   回動位相にある間は該等速ピストンより高速で回
   動して、該等速ピストンに対して接近・離間を繰
   返しつつ該等速ピストンと同一の環状空間を回動
   する不等速ピストンと、 前記環状空間をほぼ気密に覆蓋する環状のハウ
   ジングと、 該ハウジング内において前記等速ピストンと不
   等速ピストンとに挾まれた燃焼室の容積がほぼ最
   小となつた時期に燃料と空気との混合ガスを繰返
   し爆発させる手段と、 前記等速ピストンと不等速ピストンとに挾まれ
   るとともに該等速ピストンを境にして前記燃焼室
   の反対側に該燃焼室に隣接して形成され、且つ前
   記混合ガスが供給されない補室とを、備えたロー
   タリエンジンにおいて、 前記ハウジングに、前記補室の容量増大時に該
   補室と連通し、該補室内に霧化された潤滑油と空
   気との混合気体である潤滑気体を供給する潤滑気
   体吸入口と、該補室の容量減少時に該補室と連通
   し、該補室内の潤滑気体を排出する潤滑気体排出
   口とを設けるとともに、該潤滑気体吸入口が該補
   室に連通した時期に該潤滑気体吸入口を開く吸入
   弁と、該潤滑気体排出口が該補室に連通した時期
   に該潤滑気体排出口を開く排出弁とを設け、もつ
   て、前記ハウジング内部の潤滑が行なわれるよう
   にしたことを特徴とするロータリエンジン。