JPS62502274A - 出力軸を駆動するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ピストンと中間駆動歯車によって回転子を駆動するための装置に関 するものである。

いわゆるオツトー・エンジンは周知のものである。このエンジンにおいては、ク ランクシャフトまたはカムシャフトが、シャフトの軸線に対して半径方向に動く 数個のピストンを介して駆動される。このエンジンは、一定の機関性能を達成す るために、シリンダ、入口、出口および点火装置を有するピストンを、複数個設 けなければならないという欠点があった。他方、カムシャフトへの半径方向の伝 動は、通常、満足いくものではない、オツトー・エンジンは、往復機関またはロ ータリーエンジンの形態であり、４行程または２行程の原理に基づいて作動する 。４行程の原理は、吸込み、圧縮、点火と爆発、および、排気とから成る。

ロータリーエンジンは周知であり、そのピストンは連続回転運動を行う、この− 例としてはワンケル（Ｗａｎｋｅｌ）のエンジンがあり、トロコイドハウジング 内に偏心して設けられている正三角形の回転ピストンが、中心点の回りを公転す ることにより回転し、中心点それ自体が同時に回転運動を行う、この作動過程は ４行程の原理に基づき、作動室内で行われる０作動室は、回転ピストンとハウジ ングの壁面との間に配置され、容積が変化し、且つ、回転ピストンにより制御さ れるハウジングの入口スロットと出口スロットと共同してガス交換、即ち、吸込 み、圧縮、膨張および排気を行う、ロータリーエンジンの往復機関よりも優れて いる点は、構成部材の数が少なく、所々に移動する物が省かれ、弁装置が省かれ 、寸法が小さくされ、重量が軽減されている点である。しかしながら、他方、こ のロータリーエンジンは、製造費が高く、シールが不完全であるという問題点が あり、また、熱損失の高い好ましくない燃焼室を具備し、特に、排気ガスに多量 の不完全燃焼による炭化水素と）ＩＣを含有している。

この発明の目的は、少数の構成部材であるが、効率が良く、軽量小型で、カムシ ャフトやクランクシャフトなしで作動する新規な駆動ユニットを開発することに ある。

特に、ピストンの面摩擦を減じるが、発動行程を数倍に増加させることを目的と している。

この目的は、ピストンが、燃焼室を共同して形成する２つのピストン部材から成 る場合に達成される。この２つのピストン部材は共通の軸線の回りを回転し、燃 焼室の広さは可変である。

扇形部分の形態の第２のピストン部材が挿入される切欠き肩部を具備する円柱部 分の形態を、第１のピストン部材が呈し、且つ、切欠き肩部の角度が扇形部分の 角度よりも大きいことが、上記目的に対して最も効果的であることが確認されて いる。角度の違いは燃焼室の広さを決定し、これによって、勿論、モータの出方 を変化させることができる。同様に、２つのピストン部材の３６０度の回転が、 ４行程サイクル、即ち、吸込み、圧縮、点火および排気を実行するようになって いる。この４行程サイクルは、３６０度回転毎に少なくとも２回観察されるのが 好適であるが、更に増やすことは可能であり、この発明の範囲内にある。

ピストン部材は、少なくとも１つの円柱部分と１つの扇形部分とを連続して有す るような形にされるのが好ましい、この配列は、勿論、数倍に再現されてもよい 、そして、各円柱部分または扇形部分は、他のピストン部材の円柱部分または扇 形部分に割り当てられる。この結果、ピストンはプリズムのような外観を呈する 。

伝動のために、各ピストン部材は遊星歯車に連結され、この遊星歯車は、回転子 に連結された太陽歯車と摩擦結。

合を形成する。このようにすると、従来のカムシャフトが不要となるので、これ はこの発明の別の重要な面を含んでいる。遊星歯車は、それ自体、１段の歯車で ある。

これによって、駆動ユニット全体を非常に小型に構成することができる。

構造部材は非常に単純で、その大部分は円筒形である。

このエンジンは、タービンのように作動し、殆ど振動を発生せず、ピストンの速 度は比較的低速で、シールの問題がない、全体的に、このエンジンは、寿命が長 く、費用効果が良いと思われる。

最小の摩擦面と、重量に対する出力の比とにより、このエンジンは、例えば、レ ース用エンジンや航空機用エンジン等の高速エンジンの領域でも有用であろう。

この構造に基づくディーゼル・エンジンも可能である。

この発明の他の利点、特徴および詳細は、好適な実施例の以下の説明および図面 がら、明らがである。

第１図はこの発明に従った駆動装置の断面図を示している。

第２図はこの発明に従ったピストン部材の側面図を示第３図は第２図に示された ピストン部材の平面図を示している。

第４図は第２図に示されたピストン部材の斜視図を示している。

第５図は２つのピストン部材から成る組み合わされたピストンの断面図を示して いる。

第６図はこの発明に従った駆動装置の作動の態様の該略説明図を示している。

第１図において、駆動ユニットＲのピストン部材１．２は、円筒形のハウジング 部材３によって囲まれており、これは第１図には概略的にしが示されていないが 、第２図〜第６図には詳細に示されている。このハウジング部材３の一端は、締 結要素５によって端板４で閉じられており、この端板４はその中心に軸受７を保 持するための丸穴６を有してい゛る。ねじ１ｏによってピストン部材２に連結さ れた円板９の軸線方向のジャーナル８が、軸受７内で回転する０回転９は他方の ピストン部材１とは接しない、但し、止めビン１１だけが、ピストン部材２に対 するピストン部材１の軸線方向の動きを許容するために、細長い穴１２を貫通し ている。

円板９の反対側には、ピストン部材１が回転円板１４に固定され、この円板１４ はピストン部材２とは接しない０回転円板１４は、財形レバー要素１５を介して ピストン部材１に連結され、レバー要素１５の他端は歯車１６に偏心して取り付 けられている。ピストン部材２もまた、財形レバー要素１７を介して歯車１８に 偏心して連結され、回転円板１４の講１９が財形レバー要素１７を自由に運動さ せる。歯車１６．１８はハウジング部材３に固定されたリング３９の内歯３８と 係合し、同時に、出力軸２１に連結されている太陽歯車２０の回りを移動し、最 終的に、この出力軸２１は、２つの歯車１６．１８から形成された遊星歯車と摩 擦結合を形成するようになっている。歯車１６．１８と太陽歯車２ｏに対する内 歯３８の摩擦結合は、ピストン部材１．２の制御された回転を必然的に生じ、相 対的に、３６０度の回転中に４行程、即ち吸込み、圧縮、点火および排気を制御 する。従って、これら部材の相互関係はまた、設計の観点から非常に重要である 。

出力軸２１は回転円板１４内の軸受２２において軸線回りに回転する。更に、回 転子２１と歯車軸２５のための軸受２３．２４が、主軸受２７に配置された回転 円板２６に設けられ、この主軸受２７はハウジングシェル２８に回転円板２６を 支持している。ハウジングシェル２８の一方はハウジング部３にねし止めされ、 他方は端板３０により閉じられており、この端板３ｏは、更に、出方軸２１のた めのピボット軸受２９を具備している。更にまた、端板３０は別の軸受３２．３ ３内のクランク３１によって貫通され、このクランク３１は歯車３４により駆動 円板３５と係合している。

また゛、点火プラグを挿入するための４つのねし穴３６と、点線で示された２つ の入口と出口スロット３７が、ハウジング部３に設けられている。

第２図〜第４図に示されるように、各ピストン部材１．２は、切欠き爪部（ｃｕ ｔｏｕｔ　ｓｅｇｍｅｎｔ）４１を有する円柱部分４０と、そこに結合されるが 形成された扇形部分４２とから成る。切欠き爪部４１の共通ピストン軸線Ａ回り の角度智は、扇形部分４２の角度Ｖよりも大きい、角度−の角度Ｖに対する比は 、駆動出力を決定する要素の１つである。これは、１つの完全なピストンは、面 対称に配置された２つのピストン部材１．２から成り、これによって、第５図に ２つだけ示されているが、４つの燃焼室４３が形成されるからである。２つの角 度留、Ｖの差が大きいほど、燃焼室４３または開口角２が大きくなる。

また、第５図はピストンの変形例を示し、円柱部分４０の切欠き肩部４１の底部 に溝４４が形成され、その中に扇形部分４２がビードストリップ４５によって支 持されている。クラウン溝４６がビードストリップ４５に形成され、このクラウ ン？１Ｉ４６は、従来のピストンリングと同様な機能を有するシールストリップ （図示しない）を保持している。

第６図は４燃焼室型回転子のピストンの作動態様を示しており、円柱部分４０と 扇形部分４２との間の相互作用だけが示されている。ピストン全体を考えるなら ば、以下に述べる各要素は重複して存在する。３６０度の回転中に、各燃焼室に 対して２つの作勤行程（圧縮・膨張行程）が予定され、点火装置は符号４８で示 される。しかしながら、この発明はまた、切欠き肩部４１の内面上、即ち燃焼室 ４３内に点火プラグを配設することを予定しており、これによって、点火プラグ への容易な接近を犠牲にするが、燃焼が改善される。

更に、出口４９と入口５０が、夫々、互いに反対側にに設けられている。

第６図の位置Ｉは、燃料が一方の燃料室４３ｍに吸い込まれ、他方の燃焼室４３ ｂ内で丁度点火されたところを示している。この結果、燃焼室４３ｂが拡げられ 、燃焼室４３ａが圧縮され、軸線Ａの回りのピストンの回転運動が加速される。

２つの燃焼室は位置■となる。燃焼ガスが燃焼室４３ｂから出口４９に排出でき 、同時に、燃焼室４３ａで点火される。位置■に示されるように、この点火によ るガスが、再度、燃焼室４３ａから次の出口を通って排出され、燃焼室４３ａ内 に新しい燃料が吸い込まれる。位置■において、燃焼室４３ｂは再び点火され、 燃焼室４３ａは入口５０と通じる０位置Ｖにおいて、燃焼室４３ａ内で点火され 、燃焼室４３ｂは出口４９に通じる。最後に、燃焼室４３ｂが再度吸込みサイク ルとなると、燃焼室４３ｆｉは出口４９に位置する０次の位置は再び位置■であ る。３６０度の回転はこのようにして完成し、燃焼室４３ａ、４３ｂに必要とさ れる適切な変化は、特に、点火と、歯車１６．１８の動きによって行われる。

全体で、１回転毎に３２行程が行われ、その８行程が作勤行程である。これは、 従来のオツトーまたはワンケルのエンジンの場合においてよりも６作動行程多く 、面摩擦は、対応するオツトーまたはワンケルのエンジンが約４０％〜５０％大 きなピストン領域を有しなければならないので、実質的に小さい、ピストンの速 度は、今日知られているエンジンよりも実質的に遅く、詳細には約２０％〜３０ ％遅くなる。必要とされるピストンの速度は速くとも８〜１０ａ＋／ｓである。

吸込みと排気は、高吸込みおよび高排気効率をもって、回転子の回転から必然的 に生じる。これらの点で、修理を要する弁のような可動部材はない。

駆動ユニット全体は、適当な凹所で、水や油で冷却されることができる。

Ｆｉｇ、５ 国際調査報告 Ａｌ０ＪＥＸ　Ｔｏ　Ｔ）ＥＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴ工０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＦ、 　ＲＥ？Ｏ！’ＬＴ　０ＮｒＮＴＥＲＩＪＡＴＩＯＮＡＬ　ｋＰＰＬＩｃＡＴ工 ＯＮ　Ｎｏ、　ＰＣＴ／ＣＨ８６１０００２９（ＳＡ　１２３６４）−−−−自 −―＋９−拳一―−―−一一一一−−一・−暑−−一−＋−―−＋＋・−−曙− −―−−嗜一−−＋＋−一一一―

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ピストンと中間駆動歯車とにより出力軸を駆動するための装置であって、 ピストンは、燃焼室（４３）を共同して形成する２つのピストン部材（１，２） から成ることを特徴とする装置。 ２．両ピストン部材（１，２）は軸線（Ａ）の回りを回転し、燃焼室（４３）の 広さは可変であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。 ３．一方のピストン部材（１）は、第２のピストン部材（２）が扇形部分（４２ ）として挿入される切欠き扇部（４１）を具備する円柱部分（４０）を有し、切 欠き扇部（４１）の角度（ｗ）は扇形部分（４２）の角度（ｖ）よりも大きいこ とを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の装置。 ４．溝（４４）が切欠き扇部（４１）の底部に形成され、扇形部分（４２）がビ ードストリッブ（４５）により前記溝内に支持されていることを特徴とする請求 の範囲第３項記載の装置。 ５．ビードストリッブ（４５）はシールストリップを収容するクラウン溝（４６ ）を有していることを特徴とする請求の範囲第４項記載の装置。 ６．ビストンは、燃焼ガスのための出口（４９）を少なくとも１つ有すると共に 燃料のための入口（５０）を少なくとも１つ有するハウジング（３）内で回転す ることを特徴とする請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の装置。 ７．点火装置は、角度（２）で互いに燃焼室（４３）を形成している切欠き扇部 （４１）の内面と扇形部分（４２）の外面のいずれかに設けられていることを特 徴とする請求の範囲第６項記載の装置。 ８．少なくとも１つの点火装置（４８）がハウジング部材（３）に配置されてい ることを特徴とする請求の範囲第６項記載の装置。 ９．２つの出口（４９）と２つの入口（５０）は、２つの点火装置（４８）毎に 相対していることを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。 １０．１つの燃焼室（４３ｂ）が点火される時に他方が入口（５０）と連通され 、次の位置において、燃焼室（４３ｂ）が出口（４９）と連通されている時に他 方の燃焼室（４３ａ）が点火され、更に次の位置において、燃焼室（４３ｂ）が 入口（５０）に位置して他方の燃焼室（４３ａ）が出口に位置するように、角度 （ｗ，ｖ）、および、点火装置（４８）と出口（４９）と入口（５０）の配置が 選択されることを特徴とする請求の範囲第７〜９項のいずれか１項に記載の装置 。 １１．上記の位置は、３６０度のピストンの回転中に少なくとも２度達成される ことを特徴とする請求の範囲第１０項記載の装置。 １２．各円柱部分（４０）は少なくとも１つの扇形部分（４２）と連結され、従 って、その各々に、少なくとも１つの扇形部分（４２）と円柱部分（４０）を有 するピストン部材が割り当てられていることを特徴とする請求の範囲第３〜１１ 項のいずれか１項に記載の装置。 １３．各ピストン部材（１，２）は遊星歯車（１６，１８）に連結され、遊星歯 車（１６，１８）はハウジングのリング（３９）の内歯（３８）、および、出力 軸（２１）に連結された太陽歯車（２０）と摩擦連結を形成していることを特徴 とする請求の範囲第１〜１２項のいずれか１項に記載の装置。 １４．ピストン部材（１，２）は肘形レバー要素（１５，１７）を介して遊星歯 車に連結されていることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の装置。 １５．歯車は軸受（２４）内の歯車軸（２５）で支持され、軸受（２４）は回転 円板（２６）の一部であり、回転円板（２６）は該回転円板（２６）とハウジン グシェル（２８）との間の主軸受（２７）内で回転すると共に別の軸受（２３） 内の出力軸（２１）により貫通されていることを特徴とする請求の範囲第１３項 または第１４項記載の装置。 １６．少なくとも始動のために、出力軸（２１）はクランク（３１）と回転円板 （３５）に連結する歯車（３４）とによって回転され得ることを特徴とする請求 の範囲第１３〜１５項のいずれか１項に記載の装置。 １７．各ピストン部材（１，２）の端面は、一方のピストン部材に固定されるが 他方のピストン部材とは接触せず、２つのピストン部材（１，２）が互いに対し て動けるように細長い穴（１２）または溝（１９）を有している円板（９，１４ ）によって閉じられていることを特徴とする請求の範囲第１〜１６項のいずれか １項に記載の装置。