JPS63266128A - エンジン - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシリンダケース回転型のレシプロエンジンの構
造に関する。

〔従来の技術〕

一般的な４サイクルのレシプロエンジンは、ピストンの
往復運動をコンロッド及びクランクシャフトにより回転
運動に変換して動力を取り出す形式であるが、前記コン
ロッド及びクランクシャフトを省略してピストンの往復
運動を直接にシリンダケースの回転運動に変換するよう
にして、全体の小型化及び軽量化を図ったエンジンが考
えられており、このエンジンの一例が特公昭４７−２６
５２１号公幸ド及び特公昭４８−１０４４号公報に開示
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

開示されている構成は、回転自在な１つのシリンダ内に
シリンダの回転中心を挟んで２組のビストノを対向配置
した構造であり、シリンダの回転に伴い両ピストンが互
いに近づき合う行程が圧縮及び排気行程で、両ピストン
が互いに遠ざかる行程が吸気及び爆発行程となっている
。

従って、前述の構成であると、シリンダの１回転につき
１回の爆発が行われる構成となる為、エンジンの大幅な
出力向上が望めない構成となっていた。

ここで、本発明はピストンの往復運動を直接にシリンダ
ケースの回転運動に変換する形式のエンジンにおいて、
根本的な出力の向上を図れるような構造を得ることを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴は先に述べたようなエンジンを次のように
構成することにある。つまり、本体ケースにシリンダケ
ースを回転自在に支持し、独立した複数のシリンダをシ
リンダケース回転軸芯に対して放射状に前記シリンダケ
ースに設けると共に、シリンダケースの回転に伴い前記
各シリンダごとに設けた吸排気口を、本体ケース側の摺
接面に所定回転位相を隔てて形成された排気口、吸気口
、燃料噴射口又は着火口に順次、連通循環させ、且つ、
本体ケース側に設けたカム板の内周面で前記各シリンダ
内のピストンを進退案内するように構成してあることに
あり、その作用及び効果は次のとおりである。

〔作　用〕

２組の独立したシリンダを備えた形式を一例として説明
する。第７図（イ）に示す状態において第１ピストン（
４ａ）側は排気が終了した直後であり、第２ピストン（
４ｂ）側は圧縮が終了した直後であるとして、この状態
から第７図（２））に示す状態にシリンダケース（２）
が回転すると、第１ピストン（４ａ）側へは前記吸気口
から燃焼用の空気（又は混合気）が吸入されると共に、
第２ピストン（４ｂ）側へは燃料噴射口から燃料が噴射
されて着火（又は着火口からの電気着火により混合気が
着火）され爆発行程に入る。

そして、前記状態から第７図（ハ）に示す状態にシリン
ダケース（２）が回転すると、第１ピストン（４ａ）側
は圧縮行程に移行すると共に、第２ピストン（４ｂ）側
は排気行程に移行し前記排気口から燃焼ガスが排気され
て行く。さらに、第７図に）に示す状態にシリンダケー
ス（２）が回転すると、第１ピストン（４ａ）側が先に
述べたような爆発行程に入り、第２ピストン（４ｂ）側
が吸気行程に入る。

そして、第７図に）に示す状態から第７図（ホ）に示す
状態にシリンダケース（２）が回転すると、第１ピスト
ン（４ａ）側が先に述べたような排気行程に入ると共に
、第２ピストン（４ｂ）側が圧縮行、　　程に入り、第
７図（イ）に示す状態に戻る。このように、シリンダケ
ースの１回転につき２回の爆発が行われることになるの
であり、３組のシリンダを備えた構成とすればシリンダ
ケースの１回転につき３回の爆発が行われることになる
のである。

〔発明の効果〕

以上のように、シリンダケースの１回転につき２回以上
の爆発が行われるように構成できて、シリンダケース回
転型のエンジンの出力の向上を図ることができた。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。

第１図及び第２図に示すように、エンジンの本体ケース
（１）は前ケース（１ａ）、中間ケース（１ｂ）、後ケ
ース（１ｃ）の３分割構造であり、本体ケース（１）の
軸芯（ｐ＋）周りにシリンダケース（２）が回転自在に
支持されている。このシリンダケース（２）には前記軸
芯（Ｐ１）を挟んで２組の第１シリンダ（３ａ）及び第
２シリンダ（３ｂ）が対向して配置されると共に、画筆
１．第２シリンダ（３ａ）　、　（３ｂ）内に球状の第
１．第２ピストン（４ａ）　、　（４ｂ）が全方向に回
動自在に内嵌されている。

これに対し、前記前ケース（１ａ）と中間ケース（１ｂ
）との間にはカム板（５）が共締め固定されており、こ
のカム板（５）の中央に形成された長円形内周面に前記
両ピストン（４ａ）　、　（４ｂ）が第６図に示すよう
に内接するように構成され、シリンダケース（２）の１
回転に対して前記両ピストン（４ａ）　、　（４ｂ）が
２回往復運動するようになっている。

前記シリンダケース（２）の端面と中間ケース（１ｂ）
の端面とが摺接するように構成されると共に、両シリン
ダ（３ａ）　、　（３ｂ）の各々に吸排気口（６ａ）　
、　（６ｂ）が設けられている。これに対し、第１．２
．５図に示すように中間ケース（１ｂ）側には排気行程
に対応する部分に円弧状の排気溝（１０）が設けられ、
この排気溝（１０）から排気口（７）が連′　設される
と共に、吸気行程に対応する部分には両ピストン（４ａ
）　、　（４ｂ）底部側と本体ケース（１）内面とで形
成される空間に連通ずる円弧状の吸気溝（１１）が設け
られ、この吸気溝（１１）に連通ずる吸気口（８）が設
けられている。そして、−前記吸気口（８）には逆止弁
式でバックアッププレート（１２ａ）を備えた吸気弁（
１２）が設けられると共に、前記排気口（７）及び吸気
口（８）と約１８０°位相の異なる位置に燃料噴出口（
９）が設けられている。

以上のような構成により、シリンダケース（２）の回転
に伴う両ピストン（４ａ）　、　（４ｂ）の往復運動に
よって、前記本体ケース（１）内の空間には容積変化が
生ずる。つまり、前記吸気弁（１２）により往復動型の
空気ポンプが構成されることになり、この見掛は上の空
気ポンプを利用して一方のシリンダに過給するような構
成となっている。

この過給構成について詳述すると、第２図は第１シリン
ダ（３ａ）側が過給吸気を終了し圧縮行程に移行する直
前であり、第２シリンダ（３ｂ）側が爆発行程を終了し
排気行程に移行する直前である。この状態で第１シリン
ダ（３ａ）側の吸排気口（６ａ）は中間ケース（１ｂ）
の端面で塞がれ、第２シリンダ（３ｂ）側の吸排気口（
６ｂ）が中間ケース（１ｂ）側の排気溝（１０）に連通
し始めている。

前記状態からシリンダケース（２）の回転に伴い両ピス
トン（４ａ）　、　（４ｂ）がカム板（５）内周面に沿
って軸芯（ｐ＋）に近付く方向に運動すると、本体ケー
ス（１）内に負圧が発生し、この負圧により前記吸気口
（８）及び吸気弁（１２）を通って空気が本体ケース（
１）内に流入する。そして、第１シリンダ（３ａ）側の
圧縮行程が終了し、第２シリンダ（３ｂ）側の排気行程
が終了した状態が第１図に示す状態である。この状態で
第１シリンダ（３ａ）側の吸排気口（６ａ）が前記燃料
噴出口（９）に連通し、第２シリンダ（３ｂ）側の吸排
気口（６ｂ）が前記吸気溝（１１）に連通し始めている
。この状態で前記燃料噴出口（９）から第１シリンダ（
３ａ）内に霧化燃料が噴射されて第１シリンダ（３ａ）
が爆発行程に入り、第２シリンダ（３ｂ）は吸気行程に
入る。

以上のような状態に両シリンダ（３ａ）　、　（３ｂ）
が入ると、両ピストン（４ａ）　、　（４ｂ）は軸芯（
ｐ＋）から遠ざかる方向に運動して行く。従って、両ピ
ストン（４ａ）　、　（４ｂ）により本体ケース（１）
内の空気が圧縮されることになり、圧縮された本体ケ・
−ス（１）内の空気は吸気溝（１１）を通り吸排気口（
６ｂ）から第２シリンダ（３ｂ）内に過給されて行くの
である。つまり、２組のピストン（４ａ）　、　（４ｂ
）によって圧縮された空気が１つのシリンダに過給され
るような構成となっているのである。

そして、第１シリンダ（３ａ）が爆発行程を終了し第２
シリンダ（３ｂ）が吸気行程を終了すると、第１シリン
ダ（３ａ）は排気行程から吸気行程に入り第２シリンダ
（３ｂ）と同様に過給を受けると共に、第２シリンダ（
３ｂ）は圧縮行程に入った後に燃料噴射を受は爆発行程
に入るのであり、このようなサイクルでシリンダケース
（２）が第５図において時計廻りに連続回転して行く。

以上のように、両シリンダ（３ａ）　、　（３ｂ）共に
１回転で１回の爆発が行われ、エンジン全体としてはシ
リンダケース（２）の１回転につき２回の爆発が行われ
ることになるのである。

前記シリンダケース（２）の回転力に変換された動力は
シリンダケース（２）に固定された出力軸（１３）から
取出されるか、シリンダケース（２）に連結された円筒
軸（１４）の出力プーリ（１５）から取出される。又、
前ケース（１ａ）における出力軸（１３）の軸受部には
テーパー状の皿バネ（４６）を介装してスラスト力を発
生させ、ベアリング（１６）を介しシリンダケース（２
）を中間ケース（１ｂ）の摺接面に圧接して、両シリン
ダ（３ａ）　、　（３ｂ）の気密性を高めている。

次に、エンジンの冷却構成について述べると、第１図及
び第６図に示すように、シリンダケース（２）及び、円
筒軸（１４）の中央に冷却風通路（１７）が形成される
と共に、シリンダケース（２）の冷却風道路（１７）が
２方向に分かれており、さらにこの２方向に沿って複数
のファン（１８）としてのリブが設けられている。この
構成によって、シリンダケース（２）の回転に伴い円筒
軸（１４）端部の開口から吸入された冷却空気は、−円
筒軸（１４）内の冷却風通路（１７）からシリンダケー
ス（２）のリブ（１８）間を通って、遠心力によって前
ケース（１ａ）の排風口（１９）より排出されて行くの
である。

そして、前記出力プーリ（１５）の支持リブ（１５ａ）
もフィン状に成形されており、この支持リブ（１５ａ）
によって生ずる風によりエンジンの外面を冷却するよう
にしている。

次に、エンジンの燃料噴射構造について詳述すると、第
１図に示すように中間ケース（１ｂ）内において前記冷
却風通路（１７）に対しプランジャ式のポンプケーシン
グ（２０）が固定され、先端に前記燃料噴出口（９）が
開孔されている。このポンプケーシング（２０）内には
シリンダケース（２）の回転力によって直接に進退駆動
されるプランジャ（２１）が内嵌してある。この、プラ
ンジャ（２１）の駆動構成は同図に示すように、円筒軸
（Ｉ４）の外周面にカム溝（１４ａ）が設けられ、プラ
ンジャ（２１）後端に設けられたビン（２２）を前記カ
ム溝（１４ａ）に係入させた構造である。そして、第４
図に示すようにビン（２２）の支持部（２１ａ）におけ
る円筒軸（１４）側面が円筒軸（１４）外面と同曲率で
構成されて、円筒軸（１４）外面に摺接しており、円筒
軸（１４）の回転にかかわらずプランジャ（２１）が自
身の軸芯周りに回転しないように構成している。以上の
ような構成により、プランジャ（２１）のビン（２２）
が常に円筒軸（１４）の回転中心に向いた状態でプラン
ジャ（２１）がカム溝（１４ａ）に沿って円滑に進退駆
動されるのである。

次に、前記ポンプケーシング（２０）内のプランジャ室
（２３）への燃料供給構造について詳述すると、第１′
図及び第４図に示すように、前記ポンプケーシング（２
０）等が収められた中間ケース（ｌｂ）の下面部分に四
部が設けられ空気吸入口（２４）が形成されると共に、
この空気吸入口（２４）にフィルター（２５）としての
スポンジ部材が嵌め込まれ、後述するフロート室（２６
）により前記スポンジ部材（２５）が凹部状の空気吸入
口（２４）とフロート室（２６）上面とで挟み込まれる
ような構造となっている。

そして、前記空気吸入口（２４）から前記ポンプケーシ
ング（２０）まで続く通路（２７）が設けられると共に
、ポンプケーシング（２０）にもプランジャ（２１）が
後退した場合に開口される複数の小孔（２８）が設けら
れている。これに対し、燃料はフロート室（２６）の入
口（２９）からフロート室（２６）に入り、通路（３０
）を通り前記通路（２７）内に入るような構成なのであ
るが、フロート室（２６）内にはニードル部（３１ａ）
を備えたフロート（３ｏ）が設けてあり、浮力によるフ
ロート（３０）の上下動でニードル部（３１ａ）が前記
入口（２９）を開閉するようになっており、多量の燃料
が前記通路（２７）に送り込まれないように構成してい
る。

以上の構成により、一方のシリンダ（３ａ）　、　（３
ｂ）が吸気及び圧縮行程を終了するまで、つまりシリン
ダケース（２）が％回転するまでに前記プランジャ（２
１）が１回だけ後退及び前進駆動される。

その際のプランジャ（２１）の後退によりプランジャ室
（２３）に通路（２７）から空気が急速に吸入されるの
であるが、この時に通路（２７）に発生する負圧によっ
て逆止弁（４７）を備えた通路（３０）から燃料が霧化
しながら空気に混入される。このようにして形成された
混合気は小孔（２８）を介して更に燃料の霧化が促進さ
れながらプランジャ室（２３）に流入し、プランジャ（
２１）の前進によりプランジャ室（２３）内の混合気は
圧縮され高温高圧の混合気となる。そして、この混合気
の圧縮終了後に一方のシリンダ（３ａ）　、　（３ｂ）
の吸排気口（６ａ）　、　（６ｂ）が燃料噴射口（９）
に重複し始めて、プランジャ室（２３）内の混合気がシ
リンダ（３ａ）　、　（３ｂ）内の高温圧縮空気中に噴
出され、爆発行程に入るのである。

次に、プランジ中室（２３）に対する燃料供給調節の構
造（ガバナ機構）について詳述すると、第１図及び第３
図に示すように、空気用の通路（２７）に対する燃料用
の通路（３０）の連通開度を調節するニードル式の燃料
制御弁（３２）が設けられると共に、後ケース（ＩＣ）
内の軸芯（Ｐ２）周りに揺動自在な天秤アーム（３３）
が設けられ、この天秤アーム（３３）の一端が前記燃料
制御弁（３２）の後端に接当している。これに対して、
前記円筒軸（１４）にはテーパ一部を有するリング部材
（３４）が円筒軸（１４）に対し軸芯方向に摺動自在に
外嵌されると共に、このリング部材（３４）のテーパ一
部と円筒軸（１４）外面との間にボール（３５）が挟み
込まれ、前記天秤アーム（３３）の他端がリング部材（
３４）に接当している。

前記燃料制御弁（３２）はガバナスプリング（３６）に
より開側に付勢されているのであるが、回転数が上がっ
てくると前記ボール（３５）が遠心力により半径方向に
移動し、前記リング部材（３４）を出力プーリ（１５）
側に押し出す。そして、天秤アーム（３３）により、ガ
バナスプリング（３６）の付勢力に抗して燃料制御弁（
３２）が閉側に摺動操作されるのである。以上のように
して、エンジンの回転数が設定回転数に保たれるのであ
る。そして、第１図及び第３図に示すように後ケース（
１ｃ）内の軸芯（Ｐ３）周りに回動自在に操作軸（３７
）が支持されると共に、この操作軸（３７）から延出さ
れたアーム（３７ａ）と燃料制御弁（３２）後端とに亘
って前記ガバナスプリング（３６）が架設されている。

これにより、外部の操作アーム（３８）により前記操作
軸（３７）及びアーム（３７ａ）を揺動操作することに
よってエンジンの前記設定回転数を変更操作することが
できるのである。

シリンダケース（２）と前ケース（１ａ）との摺接部に
は漏れた燃焼ガスや燃料等を回収する構造が採用されて
おり、その構造について、詳述すると、第１図に示すよ
うに前ケース（１ａ）内周面に摺接するシリンダケース
（２）の外周面に複数の環状溝（３９）が設けられると
共に、前ケース（ｌａ）内周面にも同様な環状溝（４０
）がシリンダケース（２）側の各環状溝（３９）に対向
するように設けである。そして、外側の環状溝（４ｏ）
に吸引口（４１）が設けられ、この吸引口（４１）と前
記通路（２７）とがパイプ（４２）を介して接続されて
いる。

以上のような構成により、シリンダ（３ａ）　、　（３
ｂ）内から漏れ出た燃焼ガスや、ピストン（４ａ）　、
　（４ｂ）により圧縮される本体ケース（１）内の空気
等がシリンダケース（２）と前ケース（１ａ）の摺接部
から漏れ出て両頂状溝（３９）　、　（４０）で形成さ
′れた空間に入ると膨張作用により燃焼ガスや空気が減
圧される。そして、次の環状溝（３９）　、　（４０）
で形成された空間に入ることによりさらに減圧されるこ
とになって、シリンダケース（２）と前ケース（ｌａ）
との最終的な摺接部から漏れ出ることができないような
圧力にまで前記燃焼ガスや空気が減圧されることになる
のである。そして、最後の環状溝（３９）　、　（４０
）で形成された空間に入った燃焼ガスや空気は、プラン
ジャ（２１）の後退時に生ずる負圧により吸引口（４１
）、パイプ（４２）、通路（２７）を通ってプランジャ
室（２３）内に吸引され、第１．第２シリンダ（３ａ）
　、　（３ｂ）内に再び送り込まれて行（のである。

尚、本発明エンジンは混合気を吸入圧縮して着火口より
電気着火する形式で実施することも可能である。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るエンジンの実施例を示し、第１図は
エンジン全体の縦断側面図、第２図は回転位相が９０″
異なる場合におけるシリンダケース付近の横断平面図、
第３図はガバナ用のボール付近の縦断正面図、第４図は
プランジャ及びフロート室付近の縦断正面図、第５図は
シリンダケースが摺接する本体ケース側摺接面の正面図
、第６図はシリンダケース付近の縦断正面図、第７図（
イ）、（ロ））、（ハ）、に）、（ホ）はエンジンの作
動サイクルを示す図である。 （１）・・・・・・本体ケース、（２）・・・・・・シ
リンダケース、（３ａ）　、　（３ｂ）・・・・・・シ
リンダ、（４ａ）　、　（４ｂ）・・・・・・ピストン
、（５）・・・・・・カム板、（６ａ）　、　（６ｂ）
・・・・・・吸排気口、（７）・・・・・・排気口、（
８）・・・・・・吸気口、（９）・・・・・・燃料噴射
口、（Ｐ、）・・・・・・シリンダケース回転中心。 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 本体ケース（１）にシリンダケース（２）を回転自在に
   支持し、独立した複数のシリンダ（３ａ）、（３ｂ）を
   シリンダケース回転軸芯（Ｐ＿１）に対して放射状に前
   記シリンダケース（２）に設けると共に、シリンダケー
   ス（２）の回転に伴い前記各シリンダ（３ａ）、（３ｂ
   ）ごとに設けた吸排気口（６ａ）、（６ｂ）を、本体ケ
   ース（１）側の摺接面に所定回転位相を隔てて形成され
   た排気口（７）、吸気口（８）、燃料噴射口（９）又は
   着火口に順次、連通循環させ、且つ、本体ケース（１）
   側に設けたカム板（５）の内周面で前記各シリンダ（３
   ａ）、（３ｂ）内のピストン（４ａ）、（４ｂ）を進退
   案内するように構成してあるエンジン。