JPS6341540Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、旋回円運動を行なうピストンにより
回転するエンジン、即ちロータリピストンエンジ
ン（以下単にロータリエンジンとのみいう。）に
関する。

（従来の技術） 現在実用化されているエンジンは、その大多数
のものが一回転で一回の爆発（４サイクルエンジ
ンでは二回転で一回の爆発）によりピストンを直
線的に往復運動させ、該往復運動をコネクテイン
グロツド及びクランク機構により回転運動に変換
させるレシプロエンジンである。

レシプロエンジンは、ピストンが往復運動する
たびに慣性力が失われて力の損失や振動を生じ、
また、該振動を少なくして滑らかな回転を得るた
めに多気筒形式とすれば重量、容積ともその気筒
数に比例して増加し、さらに、吸入、圧縮、膨
張、排気各工程のガス交換は２サイクルエンジン
では効率が悪く、また、４サイクルエンジンでは
効率良く行なうことができるもののバルブ機構を
有し、前記クランク機構や多気筒にした場合は複
雑な連結やバランス機構と相俟つて機械的損失が
大きくエネルギー効率の非常に悪いものとなつて
いる。

その上、高速回転においてはバルブの確実な開
閉作動は、サージングを起したり、また、焼付き
の恐れもあつて高速回転、高出力を得ることが難
しい。

そのため、上記のような欠点を有しているレシ
プロエンジンについて誰もが満足しているわけで
なく、ピストン自体を回転運動させて該回転力を
そのまま出力として取り出すべく開発されたロー
タリエンジンが古今東西を問わず、従来から数多
く提案されており、その形式も偏心ロータリエン
ジン、キヤツトアンドマウスエンジン、多ロータ
エンジン、回転ブロツクエンジンなどと多種多様
である。

そしてこれらのうち数種のものは実験段階とは
言え成功しており、また、特に偏心ロータリエン
ジンとして有名なWankelエンジンは各方面から
高い評価を受け現在実用化もされていて、ロータ
リエンジン特有のバルブ機構が不要であること、
及び爆発力を直接ピストンの回転運動に伝えると
いつた長所を生かし、部品数を少なくして小型軽
量化が図れ、しかも振動が少なく高速回転、高出
力が得られるといつた優れた効果を発揮してい
る。

しかしながら、直接回転運動を得るために、偏
心運動をするピストンによりトロコイド曲線系燃
焼室の複雑な体積変化を伴なうWankelロータリ
エンジンの歴史は未だ浅いため、長年の実積に培
われたところの円筒状燃焼室が画一的に変化し、
かつ、クランク機構を有したレシプロエンジンの
比ではなく、その技術の差は歴然と表われてシー
ル機構、燃料消費量など数多くの問題を残してい
る。

また、環状シリンダ内を互いに180゜の位相関係
を保ち回転する一対のロタリピストン（以下単に
ピストンセツトという。）を二組備え、一方のピ
ストンセツトのみを不等速回転させ、他方のピス
トンセツトは等速回転させる一方不等速回転動力
伝達機構（Kauerts型）または双方不等速回転動
力伝達機構（Maier型）などにより、あたかも猫
がねずみを追いかけるように互いに回転するピス
トン間の相対的距離を縮めたり開いたりさせて、
ピストン間に形成される燃焼室の容積を変化さ
せ、吸入、圧縮、膨張、排気の四過程が円滑に進
行すべく吸排気孔と点火栓とをそれぞれ適切な位
置に設けてなるキヤツトアンドマウスエンジン
（一名はさみエンジンともいう。）は、試験報告に
よると良好な結果を得ているものの高速回転時に
おける慣性力などについて数多くの問題があり実
用化には至つていない。

（考案が解決しようとする問題点） そこで本考案は、上記事実に鑑み、研究しつく
され今や完成の域に達したとも言えるレシプロエ
ンジンにおける数々の手法及び利点を前記キヤツ
トアンドマウスエンジンに取り入れることにより
ロータリエンジンの長所を生かし、バルブ機構を
無くし小型軽量化を図り、振動及び燃料消費量を
少なくし、さらにエネルギー効率に優れ高速回
転、高出力を得ることのできるロータリエンジン
を提供し、かつ、実用化せんがため各種実験、研
究を重ねた結果遂に完成させて創出したものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するための本考案は、環状の
シリンダを備えたハウジングの中心部へ主軸を回
動自在に枢支し、該シリンダ内を定方向全周にわ
たり旋回運動する一対のピストンを備えたロータ
の二組を回動自在に並設し、該ロータを中間に置
いた位置の主軸に設けた一対の固定アームへそれ
ぞれ一対のリンクを回動可能とした一対のクラン
ク軸を回動自在に支承し、かつ、該一対のリンク
の前記他端を前記それぞれのロータの該クランク
軸公転軌跡外位置を枢支軸として結合し、さら
に、前記ハウジングの中心部に設けた固定歯車と
該クランク軸に固着した遊星歯車とを伝達歯車を
介して歯合せしめ、該固定歯車と遊星歯車との歯
数比を２対１とし、該遊星歯車の回転を出力軸に
伝達すべく構成したロータリピストンエンジンで
ある。

（作用） 上記手段により構成される本考案をさらに明白
にするとともに、本考案によるロータリエンジン
の一実施例をその作動原理の説明とともに図面を
利用してこれを詳述すると次のとおりである。

先ず作動原理をわかりやすく直線的に置き換え
て説明すると、第１図においてシリンダＡ内に水
平に移動しうるピストンＢ及びＣは、リンクＤ及
びＥによつてそれぞれクランク機構Ｆと連結され
ている。

また、クランク機構Ｆは、ピニオン歯車Ｇと同
軸に取りつけられていて、さらに該ピニオン歯車
ＧはラツクＨと歯合している。

シリンダＡ内のピストンＢ，Ｃ間で爆発を起こ
させると、爆発の圧力によつてピストンＢ，Ｃは
互いに離反して移動すべく作動する。

そして、ピストンＢ，Ｃの作動は、それぞれリ
ンクＤ，Ｅを介してクランクＦ及び該クランクＦ
と結合しているピニオン歯車Ｇを回転させようと
する。（第２図参照） しかしながら、ピニオン歯車Ｇは、ラツクＨと
歯合しているために、回転するためには同時に移
動をも行なわなければならず、ピストンＢはリン
クＤの動きにつれ図中左方向へ移動し、一方リン
クＥと連結されているピストンＣはシリンダＡと
相互関係で停止状態に保たれる。（第３図参照） 上記原理を応用すればそれぞれのピストンが前
進、停止をくり返す相互不等速運動によるキヤツ
トアンドマウスエンジンは理論上実現可能ではあ
るが、ラツク及びピニオン歯車を単に遊星歯車に
置き換えるのみでは遊星歯車、即ちクランクの回
転が自転及び公転との総和により高速回転とな
り、前述した如く慣性力による問題が浮び上がつ
て実用化が難しくなるため、本考案のエンジンは
その点を十分考慮してあり、かつ、クランク軸と
連結されるリンクの他側枢支位置を、ロータ平面
上の該クランク軸公転軌跡外方として、第４図の
如くスタート時にはリンクを交差状から、第６図
の如き一対のピストン間が最大の場合はくの字状
となしうべくしたので、上死点が定位置となつ
て、点火時期を一定として安定した作動をしうべ
くなしてある。

（実施例） 以下引き続き本考案の要旨をさらに明確にする
ため、図面を利用して一実施例を説明する。

即ち、１は本考案によるロータリエンジンのハ
ウジングであつて、該ハウジング１は円軌道を有
した環状シリンダ（以下単にシリンダとのみい
う）１１を形成し、該シリンダ１１には吸入孔１
２及び排気孔１３がそれぞれ設けられているとと
もに、点火栓１４を有したものとなつている。

なお、１５は循環する冷却水を注入口１５ａよ
り排出口１５ｂへ通水してウオータージヤケツト
を形成している通水空間部である。

そして、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはピストンで
あつて、このうちピストン２ａ，２ｂの一対は円
板状のロータ２１のそれぞれ相対する外縁に、同
じくピストン２ｂ，２ｃの一対は円板状のロータ
２２のそれぞれ相対する外縁に設けられていて、
ロータ２１，２２の回転と一体になつてピストン
２ａ，２ｂと、ピストン２ｂ，２ｃがそれぞれシ
リンダ１１内を対になつて運動するようになつて
いる。

また、３は出力軸、そして４はハウジング１と
一体に形成されている固定歯車であり、該固定歯
車４の外縁には該固定歯車４の周囲を遊星運動す
る伝達歯車４１、及び固定歯車４との歯数比を２
対１とし、同じく該固定歯車の周囲を遊星運動す
る遊星歯車４２とが、出力軸３の外周に延設され
ている固定アーム３１を介して直線一列で各歯車
４，４１，４２の歯面を歯合させて並んでいる。

さらに該遊星歯車４２は、クランク軸５と一体
に連結されており、該クランク軸５はクランクア
ーム部５１をロータ２１，２２面上におき、該ロ
ータ２１，２２に設けられた透孔２１ａ，２２ａ
内において該クランクアーム部５１が回転しうる
ようになつていて、前記クランク軸５の一端は前
記したように遊星歯車４２を一体に備えて固定ア
ーム３１により、そして、他端はフライホイール
６を備えて固定アーム３２により回動自在ならし
めて両側を支持されている。

さらにまた、クランクアーム部５１の両端部は
それぞれロータ２１，２２のピストン相互対角線
上の一点とリンク７，７ａによつて連結され、ロ
ータ２１，２２はクランクアーム部５１の運動と
互いに連動して回転するようになつている。

なお、前記した固定歯車４、伝達歯車４１、遊
星歯車４２によつて構成された遊星歯車機構、及
びクランク軸５、クランクアーム部５１を備えた
クランク等は対象位置にも設けられており、相互
に同一の運動を行なうものとなつている。

なおまた、本実施例の説明においては、シール
機構、油の潤滑機構、燃料供給機構等は省略し
た。上記した構造のロータリエンジンは下記の如
き要領で作動する。

第４図において、図示しないセルモータにより
出力軸３が反時計方向に回転され、点火栓１４の
着火によて燃焼室１１ａ内で爆発が起こり、該爆
発の膨張力によつて両ピストン２ａ，２ｂは互い
に反対方向へ移動しようとする。

ところが両ピストン２ａ，２ｂはそれぞれロー
タ２１，２２を介してクランク軸５とリンク７，
７ａによつて結合されており、かつ、クランク軸
５は固定歯車４のまわりを伝達歯車４１及び遊星
歯車４２を介して公転方向とは逆方向に同回転数
の自転を行なうものとなつているため、第５図に
おいてセルモータによつて賦与された回転に誘導
され、クランク軸５は時計方向に自転しながら反
時計方向に公転し、前述した原理に従つてピスト
ン２ａは反時計方向に移動し、一方ピストン２ｂ
はシリンダ内で停止状態を保つている。

ピストン２ａ及びクランク軸５はさらに回転を
続け、第６図においてピストン２ａ，２ｂ間が最
大となるとともに、第７図において両ピストン２
ａ，２ｂ間はクランク軸５の慣性力、燃焼室１１
ａ内の負圧、後続の爆発等といつた他のピストン
２ｃ，２ｄとの相互関係と相俟つてスムーズに回
転して接近し、燃焼ガスは排気孔１３から排出さ
れる。

一方、前記ピストン２ａ，２ｂと対称位置に備
えられているピストン２ｃ，２ｄは、それぞれロ
ータ２１，２２とともにピストン２ａ，２ｂと同
一の回転運動が行なわれ、第４図ないし第５図に
かけて吸入孔１２から燃料の吸入を行ない、第６
図及び第７図を経て圧縮が行なわれる。

そしてさらに、２ａ，２ｂ間において行なわれ
たと同様に膨張、排気の各工程が行なわれる。

また、ピストン２ｂ，２ｃ間、及びピストン２
ｄ，２ａ間においても同様に各工程が行なわれる
ので、出力軸３の一回転に対し四回の爆発が行な
われる。

なお、前記実施例のロータリエンジンは縦型の
ものであるが、これを横置、あるいは車輛などに
搭載する場合に傾斜して用いても良く、またクラ
ンク、遊星歯車等を第１１図の如くロータ及びピ
ストンとは隔離して設け、エンジン全体の形状を
使用目的に応じて適宜変更したりするなど、クラ
ンク軸、遊星歯車、シリンダ、ピストン、ロー
タ、リンク等の形状、構造は実施例に限定される
ものではなく、本考案の上記した目的と作用及び
後記する効果の達成される範囲内において、それ
ぞれ任意定められてよく、これらの変更はいずれ
も本考案の要旨を変更するものではないことは申
すまでもない。

（考案の効果） 以上、詳細に説明したように本考案は、二組の
ロータをそれぞれの対称位置にピストンを設け、
該ロータの平面上におけるピストン中心上の相対
位置で、かつ、クランク軸公転軌跡外の位置を該
ロータの枢支軸とし、他側をクランク軸とし、こ
れらの間をリンクにより連結して、とわけリンク
を交差状からくの字として作動しうべくなしたの
で、上死点が定位置となつて、点火時期を一定と
なしえて、さらに、前記ピストンが円軌道としう
べき環状シリンダ内を定方向全周にわたり旋回運
動をして運転をなしうるので、極めて安定したロ
ータリエンジンとなしえて、よつて、機械的に簡
単でありながらキヤツトアンドマウスエンジンに
おけるピストンに理想の運動を与えて円滑に作動
し、レシプロエンジンとは比較にならない程優れ
たロータリエンジンの特徴であるところの小型、
軽量、高速回転、高出力そして振動が少ないこ
と、バルブ機構の撤廃によつて部品数を減らし、
安価にて提供することができるなど数々の利点に
加え、次のような優れた作用・効果を備えたもの
となる。

先ず、遊星歯車の回転が伝達歯車の採用及び適
切な歯数比の選択によつて、出力軸と同数の回転
数に調節され、慣性力によりクランク軸にかかる
応力を軽減させて、耐久力に富んだものとなる。

また、シリンダ及びピストンがレシプロエンジ
ンと類似したものとなつているので、クランク機
構とともに手慣れたレシプロエンジンの技術を投
入して容易に現実化を図ることができる。

さらに、クランク軸が、両端に遊星歯車とフラ
イホイールをそれぞれ設け、両側を固定アームに
よつて支持し、かつ、クランクアームの回転がそ
の中間にあたるロータ面において行なわれるの
で、バランスが非常に良く、また、一回の回転で
四回の爆発、すなわち、４サイクルレシプロエン
ジンに換算すれば実に８気筒に相当するなど極め
て安定性が高く高性能のものとなり、さらに、第
１０図に示す如く同一シリンダ内に６ピストンを
設けるなどして同一シリンダ容積での性能向上も
図れ、電気モータの如く低回転においても実に滑
らかな回転を得ることができる。

上述の説明によつて明白となるように、本考案
はエンジン業界においてこれまで長年の夢とされ
ていた高性能のロータリエンジンが実現可能とな
る画期的なものであつて、本考案によつてもたら
される実益は絶大なるものであると申さねばなら
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案ロータロエンジン
の作動原理についての説明図、第４図ないし第７
図は本考案の一実施例を工程順にそれぞれその要
部を示す断面図、第８図は第５図におけるＸ−Ｘ
線による断面の要部を示す説明図、第９図は同じ
く第５図におけるＹ−Ｙ線による断面の要部を示
す説明図、第１０図及び第１１図は他の実施例で
あつて、第１０図は６ピストンを同一シリンダ内
に配設した場合を示す断面図、第１１図はクラン
ク、遊星歯車機構等をロータ、ピストン等とは隔
離して設けた場合を示した断面図である。 ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ……ピストン、３……
出力軸、４……固定歯車、５……クランク軸、
７，７ａ……リンク、１１……シリンダ、２１，
２２……ロータ、４１……伝達歯車、４２……遊
星歯車、５１……クランクアーム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 環状のシリンダを備えたハウジングの中心部へ
   主軸を回動自在に枢支し、該シリンダ内を定方向
   全周にわたり旋回運動する一対のピストンを備え
   たロータの二組を回動自在に並設し、該ロータを
   中間に置いた位置の主軸に設けた一対の固定アー
   ムへそれぞれ一対のリンクを回動可能とした一対
   のクランク軸を回動自在に支承し、かつ、該一対
   のリンクの前記他端を前記それぞれのロータの該
   クランク軸公転軌跡外位置を枢支軸として結合
   し、さらに、前記ハウジングの中心部に設けた固
   定歯車と該クランク軸に固着した遊星歯車とを伝
   達歯車を介して歯合せしめ、該固定歯車と遊星歯
   車との歯数比を２対１とし、該遊星歯車の回転を
   出力軸に伝達すべく構成したことを特徴とするロ
   ータリピストンエンジン。