JPS6339773B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は歯車内燃機関に関し、回転運動から直
接動力を取出す全く斬新な内燃機関を提供するこ
とを目的とする。

「従来の技術および発明が解決しようとする問題
点」 従来の往復運動方式の内燃機関ではピストン、
コネクテイングロツド、ブツシユロツド等の往復
運動部分の振動が多く所定以上の高速回転は困難
であり、往復機関ではピストン、ピストンリン
グ、ライナー等燃焼ガスに曝されて高速摺動する
部分が早期に磨耗する。また、従来の内燃機関は
間欠燃焼のため、サイクルごとに着火させ燃焼を
継続さすことが必要で連続燃焼に比して燃料を多
く要し燃料低減に限界があり、その上、燃焼ごと
に爆音を生じ、間欠燃焼であると燃料噴射ポンプ
やノズルを要し点火時期確保のためのマグネツト
やコイル等まで必要となり構造が複雑となる。そ
こで、本発明は上記の問題点を解決すべく、４個
以上の偶数個の作動歯車を環状に配置して噛合せ
噛合部の歯と歯との間で発生する閉じ込み現象を
利用し回転運動から直接動力を取出すようにした
もので、特に、混合気の供給をガバナーで制御さ
れる針弁により行うものである。

４個以上の偶数個の作動歯車を環状に配置して
互いに噛合せた歯車内燃機関としては、特開昭50
−15911号公報に記載された従来技術がある。こ
の歯車内燃機関では、環状に配置された複数個の
作動歯車の中心部（Ｂ点）に混合気を供給し、作
動歯車が外向きに噛合う噛合部（Ａ点）の歯車の
噛合いを浅くして歯車の歯の間に混合気を挾み、
Ａ点のところに運び、Ａ点の箇所にて点火し、Ａ
点の歯車の歯先が離れようと少し隙間ができた
時、火がその歯と歯の中に入つて燃焼し、ガスを
膨張させて歯車を回転させ、一方、作動歯車が内
向きに噛合う噛合部（Ｄ点）の歯車の噛合せは燃
焼ガスの中心Ｂ点への浸入を防ぐため、隙間がな
いようにしてある。この従来技術の歯車内燃機関
では、Ａ点の歯車の噛合いを浅くしてあるため圧
縮が上がらず、また、熱効率の高い機関の提供が
できない。

「実施例」 以下、本発明を添付する図面に示す具体的な実
施例に基いて詳細に説明する。６個の作動歯車
１，２，３，４，５，６の環状に配置して互いに
噛合うようにして作動歯車ケース７にて支持す
る。６個の作動歯車１，２，３，４，５，６は環
状に配置されて互いに噛合うため６箇所に噛合点
があつて、内向きに噛合う噛合点G_Iが３箇所、
外向きに噛合う噛合点G₀が３箇所で、内向き噛
合点G_Iと外向き噛合点G₀とは交互にある。また、
噛合点は作動歯車間の中心Ｏ間を結ぶ直線と基準
ピツチ円PCとの交点である。一つ置きの作動歯
車１，３，５の軸端に小歯車８を刻設し、この小
歯車８を、環状の作動歯車１，２，３，４，５，
６の中心に配置し作動歯車ケース７の中心を挿通
する中心主軸９の後部に固着した大歯車１０と噛
合せる。

作動歯車ケース７は環状に配置された作動歯車
１，２，３，４，５，６の外周および内周に歯部
先端に接触しない範囲で出来るだけ接近して円弧
状壁面１１₀，１１_Iを形成し、各内向き噛合点G_I
の前方を放射状の排気通路１２に形成し排気孔１
３と連通する。

作動歯車ケース７の前方に燃焼ブロツク１４を
配置し、燃焼ブロツク１４の後側面に吸気孔１
５，１６，１７を刻設し各内向き噛合点G_Iの後
方と作動歯車１，２，３，４，５，６の前端面側
から連通する。

燃焼ブロツク１４の後面の各外向き噛合点G₀
に対向する部位に断熱性の特殊合金の口金１８を
埋設して燃焼ブロツク１４との間に球状の予燃焼
室１９，２０，２１を形成する。また、予熱焼室
１９，２０，２１の燃焼ブロツク１４側内面には
半球形の耐熱材を用いてもよい。吸気孔１５，１
６，１７から取入れられた空気は作動歯車１，
２，３，４，５，６の回転により円弧状壁面１１
_Ｉを経て外向き噛合点G₀の前方に流れ込み作動歯
車１，２，３，４，５，６の噛合う歯と歯との間
に閉じ込められ高圧に圧縮される。この圧縮空気
を予燃焼室１９，２０，２１に導くために外向き
噛合点G₀の前方例えば第３図図示の位置の燃焼
ブロツク１４の後端面に給気口２２を開口し圧縮
混合気通路２３にて連通する。なお、第３図には
給気口２２を２個示しているが、必要に応じて１
個とすることもできる。

燃焼ブロツク１４には中心主軸９の近傍に配置
され中心主軸９により駆動される混合気圧縮ギヤ
ポンプ２４，２５，２６が設けられ、このギヤポ
ンプ２４，２５，２６を燃焼ブロツク１４の側方
に開口した空気取入口２７と連通し、空気通路２
８の途中に針弁２９で開閉される燃料通路３０を
開口する。中心主軸９の先端部に嵌装されたガバ
ナー３１はコイルスプリング３２により常時前方
に付勢され、燃焼ブロツク１４の前方に配置され
てガバナー３１等を覆うガバナーカバー３３に基
端を枢着したレバー３４の中間部に、コイルスプ
リング３５により前方に付勢された針弁２９の頭
部を衝合させ、レバー３４の先端部をガバナー３
１の裏面に当接させる。中心主軸９の回転が速く
なれば回転数の増加に伴なつてガバナー３１は中
心主軸９上を後方へ移動しレバー３４を介して針
弁２９を後方へ移動させ燃料通路３０の空気通路
２８での開口での燃料の流路を狭くし燃料の供給
が少なくなる。このように燃料の空気に対する量
を針弁２９にて調整しつゝギヤポンプ２４，２
５，２６を駆動して空気と燃料との混合気を形成
し、圧縮混合気通路３６を経て前記予燃焼室１
９，２０，２１に供給する。圧縮混合気通路３６
には予燃焼室１９，２０，２１の近傍に燃焼ガス
をギヤポンプ２４，２５，２６側へ逆流させない
ための調整弁３７を設け、ギヤポンプ２４，２
５，２６は調圧弁３７の設定圧に抗して圧送す
る。なお、ギヤポンプ２４，２５，２６は空気を
圧縮しそれで燃料を搬送し、しかも定容量であつ
て供給する燃料の量に針弁２９で調整する。ま
た、予燃焼室１９，２０，２１内に噴入する圧縮
混合気に着火するために圧縮混合気通路３６の開
口の直前に臨むようにしてグロープラグ３８，３
９，４０を配置する。ギヤポンプ２４，２５，２
６で調圧弁３７の設定圧に抗して供給された圧縮
混合気は常時予燃焼室１９，２０，２１内に噴入
し、圧縮空気通路２３より作動歯車１，２，３，
４，５，６の回転に伴なつて噴入する圧縮空気は
予燃焼室１９，２０，２１内で渦流となり、グロ
ープラグ３８，３９，４０により着火され、予燃
焼室１９，２０，２１内は常時燃焼が継続してい
る。噴入圧縮空気は作動歯車１，２，３，４，
５，６の１回転により歯数と同数回予燃焼室１
９，２０，２１内に噴入するが圧縮混合気は常時
予燃焼室１９，２０，２１に噴入しグロープラグ
３８，３９，４０で着火されているため予燃焼室
１９，２０，２１内では燃焼が常時継続する。サ
イクルごとに着火し燃焼を継続するため余分の燃
料を供給する従来の内燃機関より燃焼効率がよ
い。

予燃焼室１９，２０，２１内の燃焼ガスを外向
き噛合点G₀の後方の作動歯車１，２，３，４，
５，６の歯面間に形成された燃焼室４１に導く燃
焼ガス通路口４２を外向き噛合点G₀の後方例え
ば第３図に示すように口金１８の端面に開口し燃
焼ガス通路４３にと連通する。第３図では燃焼ガ
ス通路口４２が２個図示されているが必要に応じ
て１個としてもよく、前記給気口２２との位置関
係は第３図に示すように燃焼ガス通路口４２が作
動歯車１，２，３，４，５，６の側面で閉じられ
た後に給気口２２が開くように配置する。たゞ、
若干の間オーバラツプして燃焼ガス通路口４２と
給気口２２が同時に開くように設定することもあ
る。

予燃焼室１９，２０，２１から燃焼ガス通路４
３を経て燃焼室４１に至つた燃焼ガスは膨張して
作動歯車１，２，３，４，５，６を回転させる。
膨張した燃焼ガスは作動歯車１，２，３，４，
５，６と円弧状壁面１１₀との間を経て排気通路
１２に流出するが、円弧状壁面１１₀は作動歯車
１，２，３，４，５，６の歯部先端が接触しない
範囲で接近して形成してなるので、排気通路１２
に至るまで円弧状壁面１１₀とすると膨張した燃
焼ガスは円弧状壁面１１₀と作動歯車１，２，３，
４，５，６の歯との間に閉じ込められた有効なエ
ネルギーとして作動しないため膨張した燃焼ガス
を動エネルギーとして利用すべく作動歯車１，
２，３，４，５，６の歯部先端の外方に排気噴流
路４４を下流側に設ける。

中心主軸９の作動歯車ケース７部に内歯車ポン
プ４５を設ける。内歯車ポンプ４５は中心主軸９
を駆動軸とし中心主軸９にピニオン４６が取付け
られピストン４６と偏心して内歯車４７を噛合せ
ピニオン４６と内歯車４７との間に三日月状の隔
金４８を設け吸油口４９と吐出口５０を形成す
る。作動歯車１，２，３，４，５，６にはそれぞ
れ軸方向に油孔５１が貫通され、中心主軸９の後
端に取付けられたフライホイール５２を覆うフラ
イホイールカバー５３の肉厚内に穿設した油孔５
４、作動歯車カバー７の肉厚内の軸方向の油孔５
５および円周方向の油孔５６を介して油タンク
（図示せず）および前記内歯車ポンプ４５に接続
し、潤滑油を作動歯車１，２，３，４，５，６の
軸方向の油孔５１に供給し軸承面を潤滑すると共
に作動歯車１，２，３，４，５，６を冷却する。

本歯車内燃機関は機能部品を支持したり、構成
したり或は覆う枠体、ケース、カバーを製作容易
にするために作動歯車ケース７、燃焼ブロツク１
４、ガバナーカバー３３およびフライホイールカ
バー５３の４分割とし、ダイキヤスト製とし順に
重合可能なるように中心主軸９を挿通できそれぞ
れの接合面を中心主軸９に垂直な面に形成してあ
る。

作動歯車ケース７の前方には各排気孔１３から
それぞれ単独に燃焼ガスを排出するのでなく１箇
所から排出すべく１個の排出口５７を有する環状
の排気管５８を接続する。また、燃焼ブロツク１
４の前方には混合気通路口１５，１６，１７から
の取入れる空気を１箇所から吸入すべく１個の空
気取入口５９を有する環状の吸気管６０を接続
し、この吸気管６０は中心主軸９の先端に取付け
られたフアン６１を覆うように突出させ、しかも
前記排気管５８の内方に位置するように形成し、
吸入する空気は燃焼ガスにより加熱され燃焼を良
好とする。また、排気管５８は外側に配置されて
いるので放熱上好ましい。さらに、フアン６１は
装置の前端中央に配置されているので装置全体の
冷却が至極容易である。

６２，６３は中心主軸９の軸受、６４はリング
ギヤ、６５はセルモータである。

上記の歯車内燃機関はセルモータ６５を駆動す
るとリングギヤ６４、フイホイール５２を介して
中心主軸９が回転し、大歯車１０、小歯車８を経
て作動歯車１，２，３，４，５，６が回転し始動
する。作動歯車１，２，３，４，５，６の内向き
噛合点G_Iの前方の排気通路１２、排気孔１３、
排気官５８、排出口５７から燃焼ガスを排出し、
内向き噛合点G_Iの後方の吸気孔１５，１６，１
７に空気取入口５９、吸気管６０を経て空気を取
入れ、作動歯車１，２，３，４，５，６の回転に
より空気は円弧状壁面１１_Iを経て外向き噛合点
G₀の前方に流れ込み作動歯車１，２，３，４，
５，６の噛合う歯と歯との間に閉じ込められ圧縮
されて高圧となり圧縮空気通路２３を経て予燃焼
室１９，２０，２１に噴入し渦流となる。一方、
ギヤポンプ２４により形成された空気と燃料との
混合気は通路３６を経て予燃焼室１９，２０，２
１内に噴入し前記空気渦流と混合しグロープラグ
３８，３９，４０により着火し常時燃焼を継続し
通路４３を経て燃焼ガスは燃焼室４４に噴入し膨
張し作動歯車１，２，３，４，５，６を回転さ
せ、さらに燃焼ガスは流路４４を通過するとき噴
流により作動歯車１，２，３，４，５，６を回転
させ通路１２に至る。作動歯車１，２，３，４，
５，６に発生した動力は小歯車８、大歯車１０を
経て中心主軸９に伝達される。

以上は同径の６個の作動歯車が環状に配置され
互いに噛合う実施例について述べたが、４個以上
の偶数個の作動歯車であればよく、また同径でな
くても本発明は成立し、さらに動力の取出しは中
央に配置した中心主軸だけでなく作動歯車を内接
させる内歯車等から取出すことも可能である。

「発明の効果」 本発明は、叙上のように、往復動部分がなく高
速回転が可能となり軽量化、コンパクト化ができ
低コストの内燃機関の提供が可能となる。また、
従来の往復機関のように排気に曝され摺動する部
分が少く耐久性が向上する。さらに、従来の内燃
機関は間欠燃焼のためサイクルごとに着火させ燃
焼を継続さすことが必要で燃料を多く要し燃料低
減に限界があつたが本発明は連続燃焼のため燃料
供給低減が可能であり、連続燃焼のため排気音も
低くなり、燃料噴射ポンプやノズル、マグネツ
ト、コイル等が不要となり構造が単純となつて低
コストの内燃機関の提供が可能となる。

外向きに噛合う噛合点の前方を予燃焼室に連通
させ予燃焼室を噛合点の後方に連通させているた
め、歯と歯との間に閉じ込められた圧縮気体が噛
合点を通過することがなく、圧縮が上がり、熱効
率の良い機関の提供ができる。また、ガバナーで
制御される針弁を収容しているので、機関がコン
パクトにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的一実施例の正面図、第
２図は第１図の側断面図、第３図は第１図の要部
拡大正面図である。 １，２，３，４，５，６……作動歯車、G_I…
…内向きに噛合う噛合点、１３……排気孔、１
５，１６，１７……吸気孔、G₀……外向きに噛
合う噛合点、１９，２０，２１……予燃焼室、３
８，３９，４０……グロープラグ、３７……調圧
弁、２４，２５，２６……混合気圧縮ポンプ、４
１……燃焼室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ４個以上の偶数個の作動歯車を環状に配置し
   て互いに噛合せ、作動歯車が内向きに噛合う噛合
   点の前方を排気孔に連通させ後方を吸気孔に連通
   させ、外向きの噛合点の前方の適宜位置まで歯部
   先端に接触しない範囲で可及的に接近した封止す
   るための円弧状壁面を形成し、作動歯車が外向き
   に噛合う噛合点の前方を予燃焼室に通路を介し連
   通させ、グロープラグを予燃焼室に臨むようにし
   て配置し、予燃焼室を中心主軸に設けたガバナー
   で制御される針弁を介して空気と燃料との混合気
   圧縮ポンプに連通させると共に作動歯車が外向き
   に噛合う噛合点の後方の作動歯車間に形成された
   燃焼室に連通させて成る歯車内燃機関。