WO2014030196A1 - ロータリーエンジン - Google Patents
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- F01C21/106—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with a radial surface, e.g. cam rings
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04C2250/30—Geometry of the stator
- F04C2250/301—Geometry of the stator compression chamber profile defined by a mathematical expression or by parameters
Definitions
- the present invention relates to a rotary engine for obtaining a rotational driving force from a rotational motion of a rotor.
- a general Wankel-type rotary engine 100 (also referred to as a rotary piston engine) causes intake gas 161 to be sucked, compressed, burned, and exhausted in a rotor housing 110, and the suction gas 161 is burned.
- the rotor 120 is rotated.
- the rotary engine 100 obtains a rotational driving force from the rotational motion of the rotor 120.
- the rotor 120 is formed in a substantially triangular shape. Further, an inner-tooth rotor gear (a pitch circle (rolled circle) is indicated by reference numeral 120A) is provided at the center of the rotor 120. On the other hand, on the rotor housing 110 side (engine body side), an external fixed gear 123 (pitch circle (base circle) is indicated by reference numeral 123A) is provided. The rotor gear rotates in a planetary direction clockwise in FIG. 14 along the pitch circle of the fixed gear 123 while meshing with the fixed gear 123 at a gear ratio of 2: 3. As a result, the rotor 120 swings and rotates about the fixed gear 123.
- the housing inner peripheral surface 111A As described above, by configuring the housing inner peripheral surface 111A with a trochoidal curve, the three vertices of the rotor 120 move so as to come into contact with the housing inner peripheral surface 111A when the rotor 120 swings and rotates. Become.
- three working chambers R1, R2, and R3 are defined by the housing inner peripheral surface 111A and the three sides 120B of the rotor 120. These three working chambers R 1, R 2, R 3 move clockwise around the fixed gear 123 while changing the volume as the rotor 120 swings and rotates.
- rotor recesses 121 that are depressed toward the center of the rotor 120 are formed on the three sides 120B of the rotor 120, respectively.
- the rotor recess 121 functions as a combustion chamber.
- the intake gas 161 drawn from the intake port 141 is most compressed.
- the rotor 120 is given a clockwise rotational force in the drawing.
- the rotor center line which is the rotation center of the rotor, is configured to be rotatable around a parallel second center line away from the rotor center line
- the second center line is defined as the rotor center line and
- the rotor is provided with an internal gear rotatable around the rotor center line, and a first gear rotatable around the second center line is provided, and the internal gear and the first gear are directly connected to each other.
- the rotor center line can be rotated around the second center line by engaging with at least one gear.
- a sun gear fixed to the rotor housing side and having a center line coinciding with the third center line, and a fourth gear rotatable around the center line coinciding with the second center line are provided,
- the sun gear and the fourth gear may be meshed directly or via at least one gear, and the fourth gear may be rotated around the third center line.
- two working chambers defined by the housing gas seal and fixed in position regardless of the rotation of the rotor may be formed.
- FIG. 3 is a perspective view of a state in which the rotary engine of FIG. 2 is assembled, and a part of the front side is cut away for easy explanation.
- FIG. 5 is a front view showing a state where the rotor is further rotated 15 degrees (from FIG. 1 to 30 degrees) from FIG. 4.
- FIG. 6 is a front view showing a state where the rotor is further rotated 30 degrees (from FIG.
- FIG. 7 is a front view showing a state where the rotor is further rotated 30 degrees (from FIG. 1 to 90 degrees) from FIG. 6. It is a front view which shows the state of the gear train located in the back
- FIG. 1 is a front view of a rotary engine 1 according to an embodiment of the present invention, as viewed from the direction in which an output shaft 26 extends.
- FIG. 2 is an exploded perspective view of the rotary engine 1 of FIG. 1, and FIG. 3 shows a state in which each component is assembled from the state of FIG.
- the direction of up and down, right and left, the front side (near side), and the rear side (back side) used in the following description shall be the direction seen on the basis of FIG.
- the rotary engine 1 has a rotor housing 10 that constitutes an outer shape of the rotary engine 1 and a rotor 20 that can swing and rotate within the rotor housing 10.
- a rotor housing portion 11 into which the rotor 20 is assembled is formed at the center of the rotor housing 10.
- the rotor accommodating portion 11 is formed in a state of being recessed from the front side surface 10 ⁇ / b> A of the flat-plate-like rotor housing 10 toward the back side (the lower side in the drawing in FIG. 2).
- the rotor accommodating portion 11 includes a housing inner peripheral surface 11A that constitutes the inner side surface of the rotor accommodating portion 11 and a housing inner side surface 11B that constitutes the inner surface of the rotor accommodating portion 11.
- the shape of the inner peripheral surface 11A of the housing is formed in a shape (hereinafter referred to as football shape F) like a football (American football, rugby football) that is elliptical in the left-right direction.
- the football shape F refers to the shape of the housing inner peripheral surface 111A (see FIG. 14) formed by the trochoidal curve of the conventional Wankel type rotary engine, and is elongated longer in the left-right direction (longitudinal direction) than that. It shall mean the shape of the (expanded). A detailed description of the football shape F will be described later.
- a sun gear 15 is attached to the center of the groove 14.
- the sun gear 15 is fixed to the inner surface of the groove portion 14. Further, as shown in FIG. 2, the center line S1 of the sun gear 15 is provided so as to coincide with a center line S1 (third center line S1) of an output shaft 26 described later in detail.
- the rotor housing 10 has an opening 11 ⁇ / b> C formed on the front side of the rotor housing portion 11.
- the opening 11C is provided for assembling each component of the rotor 20 described later in detail.
- a side housing (or intermediate housing) (not shown) is attached to the front side surface 10A of the rotor housing 10 after the components of the rotor 20 are assembled. This side housing is attached in such a manner as to close the opening 11C described above. Thereby, the rotor accommodating part 11 comes to be sealed by the housing inner peripheral surface 11A, the housing back side surface 11B, and the side housing in an airtight state.
- the output shaft 26 which will be described in detail later, is rotatably supported by a bearing provided in a side housing (not shown). As a result, the output shaft 26 rotates smoothly around the center line S1.
- the outer shape of the rotor housing 10 shown in FIG. 1 to FIG. 3 (and FIG. 4 to FIG. 12) is simply drawn in a rectangular shape, but according to the target structure to which the rotor housing 10 is attached. The outer shape can be changed as appropriate.
- an internal gear 22 pitch circle is indicated by reference numeral 22A
- an inner peripheral sliding surface 22B having no irregularities is formed on the inner side 27 of the inner peripheral surface 27 (the lower side in FIG. 2).
- An outer peripheral sliding surface 30A of the rotary seat portion 30, which will be described in detail later, is disposed opposite to the inner peripheral sliding surface 22B (see FIG. 3).
- a first gear 23, a second gear 24, and a third gear 25 are assembled inside the internal gear 22.
- These gears 22, 23, 24, and 25 can be constituted by, for example, a spur gear, a helical gear, a helical gear, or the like.
- a first gear shaft mounting hole 31, a second gear shaft mounting hole 32, and a third gear shaft mounting hole 33 are formed in the rotary seat portion 30, respectively.
- the gear shaft 23B of the first gear 23 described above is rotatably mounted.
- the gear shaft 24B of the second gear 24 is rotatably mounted in the second gear shaft mounting hole 32, and the gear shaft 25B of the third gear 25 is rotated in the third gear shaft mounting hole 33.
- center lines of these gear shafts 23B, 24B, and 25B are parallel to the center line S2 of the rotary seat portion 30. Further, the center lines of the gear shafts 23B, 24B, and 25B are located away (eccentric) from the center line S2, as shown in FIG.
- the first gear 23 is provided with an output shaft 26 extending toward the front side in FIG.
- the output shaft 26 is rotatably supported via a bearing (not shown) provided on a side housing (not shown).
- the center line S1 of the output shaft 26 coincides with the center line of the sun gear 15 on the rotor housing 10 side as described above. Further, the center line S1 of the output shaft 26 is parallel to the center line S3 (second center line) of the first gear shaft 23B and is provided at a position away (eccentric).
- the sun gear 15 meshes with the planetary gear 41 (a pitch circle is indicated by reference numeral 41A).
- the planetary gear 41 meshes with the sun gear 15 and meshes with the fourth gear 42 (a pitch circle is indicated by reference numeral 42A).
- a planetary gear mounting hole 34 is formed in the rotary seat portion 30.
- the planetary gear shaft 41B (see FIG. 8) of the planetary gear 41 is attached to the planetary gear attachment hole 34.
- the fourth gear attachment shaft 42B (see FIG. 8) of the fourth gear 42 is attached to the first gear attachment shaft 23B of the first gear 23 as shown in FIG.
- the center line of the fourth gear mounting shaft 42B coincides with the center line S3 of the first gear 23.
- FIG. 9 is a view showing the second gear train GR, and is a front view showing a state in which the rotor is rotated 30 degrees from the state of FIG.
- the phase of the rotor 20 corresponds to the state of FIG.
- FIG. 10 shows a state in which the rotor has further rotated 30 degrees (from FIG. 8 to 60 degrees) from the state of FIG. 9, and the phase of the rotor 20 corresponds to the state of FIG.
- the rotor 20 and the first gear 23 are shown with black dots and thick lines at the reference position in order to explain the rotation angle of the rotor 20 and the rotation angle of the first gear 23. These black dots and thick lines are for explanation, and are irrelevant to the structure of the rotor 20 and the first gear 23.
- the operation of the second gear train GR located on the back side of the rotary seat 30 will be described with reference to FIGS.
- the vertex T1 of the rotor 20 is directed to the left (the direction of 9 o'clock).
- the planetary gear 41 located on the back side of the rotary seat 30 has a center line S ⁇ b> 1 along the circumferential direction of the sun gear 15. Roll clockwise in the center.
- the fourth gear 42 that meshes with the planetary gear 41 also rotates clockwise around the center line S ⁇ b> 1 along the circumferential direction of the sun gear 15.
- the gear ratio between the sun gear 15 and the fourth gear 42 is 1: 1.
- the first gear 23 is similar to the fourth gear 42 in the sun gear 15. It rotates around the center line S1 (center line S1 of the output shaft 26). Further, since the first gear 23 meshes with the second gear 24 and rotates, the center line S2 of the internal gear 22 and the rotary seat portion 30 rotates counterclockwise around the center line S3 of the first gear 23. It becomes like this. This rotation is realized by a structure in which the inner peripheral sliding surface 22B of the cylindrical portion 21B and the outer peripheral sliding surface 30A of the rotary seat portion 30 can slide and rotate relatively smoothly. Note that the gear ratio between the internal gear 22 and the first gear 23 is 3: 2.
- the rotation angle of the first gear 23 and the rotor 20 is such that when the rotor 20 rotates 15 degrees clockwise, the first gear 23 rotates 45 degrees clockwise. It becomes like this.
- the rotor 20 rotates about the rotor center line S2, and the rotor center line S2 rotates counterclockwise about the center line S3 of the first gear 23.
- the center line S3 rotates clockwise around the sun gear 15 and the center line S1 of the output shaft 26.
- the meshing operation of the first gear train GF and the second gear train GR causes the rotor 20 to move up and down as compared with the rotor of the conventional Wankel engine as shown in FIGS. 1 and 4 to 7. Without being greatly decentered in the direction, it is swung and rotated while being largely decentered in the left-right direction.
- the output shaft 26 is supported by a side housing (not shown) via a bearing and always rotates at a fixed position. Therefore, the output shaft (not shown) connected to the output shaft 26 uses an eccentric eccentric shaft as used in a conventional Wankel engine or an eccentric crankshaft as used in a reciprocating engine. There is no need to do. Therefore, the power transmission mechanism connected to the output shaft 26 can be configured with a simple structure.
- the working chambers Z1 and Z2 are provided with two housing chambers Z1 and Z2 on the left and right by providing two housing gas seals 50 located above and below the center of the football shape F.
- the working chambers Z1 and Z2 do not move in the rotational direction due to the swinging rotation of the rotor 20, and are always left and right positions. It is fixed with.
- the external shape of the automobile can be innovatively changed by laying out the rotary engine 1 according to the present embodiment below the rear seat of the automobile or the rear of the vehicle body.
- a layout in which a vertically openable / closable door is provided on the front side of the automobile becomes possible.
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Abstract
従来のバンケル型ロータリーエンジンと比較して、圧縮比を高くすることができるロータリーエンジンを提供することを課題とする。 その解決手段としては、ローターハウジング１０と、このローターハウジング１０内で揺動回転可能に構成されたローター２０とを有し、ローターハウジング１０内で燃料を燃焼させることでローター２０を揺動回転させて回転駆動力を得るロータリーエンジンにおいて、揺動回転するローター２０と対向するハウジングハウジング内周面１１Ａの形状を、繭型のトロコイド曲線によって形成されるバンケル型ロータリーエンジン１００のハウジングハウジング内周面１１１Ａの形状よりも長手方向に広げたフットボール形状Ｆに形成し、長手方向に広げたことによって構成される拡張領域を通過するようにローター２０を揺動回転させた。
Description
本発明は、ローターの回転運動から回転駆動力を得るためのロータリーエンジンに関する。
図１４に示すように、一般的なバンケル型のロータリーエンジン１００（ロータリーピストンエンジンともいう）は、ローターハウジング１１０内で吸入ガス１６１を吸気・圧縮・燃焼・排気させ、その吸入ガス１６１の燃焼によってローター１２０を回転運動させる。ロータリーエンジン１００は、このローター１２０の回転運動から、回転駆動力を得るものである。
ローター１２０は、略３角形状のおむすび型に形成されている。また、ローター１２０の中心には、内歯のローターギヤ（ピッチ円（転円）を符号１２０Ａで示す）が設けられている。一方、ローターハウジング１１０側（エンジン本体側）には、外歯の固定ギヤ１２３（ピッチ円（基円）を符号１２３Ａで示す）が設けられている。このローターギヤは、固定ギヤ１２３と２：３のギヤ比で噛み合いながら、固定ギヤ１２３のピッチ円に沿って図１４の時計回りに遊星回転運動する。これにより、ローター１２０は、固定ギヤ１２３を中心に揺動回転するようになる。
このローター１２０を揺動回転させたとき、ローター１２０の３つの頂点の軌跡は、トロコイド定数が７の繭型のトロコイド曲線を描く。ローターハウジング１１０のハウジング内周面１１１Ａの外形状は、このトロコイド曲線によって形成されている。このトロコイド曲線の形状は、図１４に示すように、紙面上下方向の長さと比較して、紙面左右方向の長さが長くなる（紙面左右方向に長手方向を有する）。
上述したように、ハウジング内周面１１１Ａをトロコイド曲線で構成することにより、ローター１２０の３つの頂点は、ローター１２０が揺動回転する際に、ハウジング内周面１１１Ａとそれぞれ接しながら移動するようになる。これにより、ローター収容部１１１内には、ハウジング内周面１１１Ａとローター１２０の３辺１２０Ｂとによって３つの作動室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が画成される。これらの３つの作動室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、ローター１２０の揺動回転に伴って容積を変えながら、固定ギヤ１２３を中心に時計回りに移動する。
なお、ローター１２０の３つの頂点には、ローター１２０の厚み方向（図１４の紙面奥行き方向）の全長に亘ってアペックスシール１５０がそれぞれ設けられている。このアペックスシール１５０は、ローター１２０が揺動回転する際にハウジング内周面１１１Ａと摺動する。このアペックスシール１５０によって、３つの作動室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、移動する全行程において互いに独立した室として気密性が確保される。
また、ローター１２０の３つの辺１２０Ｂには、ローター１２０の中心方向に向かって窪んだローターリセス１２１がそれぞれ形成されている。このローターリセス１２１は、燃焼室として機能する。このローターリセス１２１が下側の２つのスパークプラグ１３１の位置に移動したときに、吸気ポート１４１から吸入された吸入ガス１６１が最も圧縮されるようになる。このとき、２つのスパークプラグ１３１、１３１をスパークさせて、吸入ガス１６１を燃焼させることで、ローター１２０に図中の時計回りの回転力を与える。
また、燃焼後の排気ガス１６２は、ローター１２０が回転して作動室Ｒ１（或いは、Ｒ２，Ｒ３）が上側の排気ポート１４２の位置まで移動したときに排出される。このように、ローター１２０が１回転する間に、３つの作動室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で１回づつ（合計３回）の燃焼が行われる（例えば、特許文献１、２参照）。
一般的なバンケル型のロータリーエンジンでは、上述したローターリセス（燃焼室）の構造上、レシプロエンジンと比較して、吸入ガスの圧縮比を高くできないという問題を有している。また、アペックスシールのシール性に起因して、各作動室での高い気密性を確保できないことも、上述した圧縮比を高くできない要因になっている。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、従来のバンケル型のロータリーエンジンと比較して、高い圧縮比を確保することができるロータリーエンジンを提供することにある。
上述課題を解決するため、本発明は、ローターハウジングと、このローターハウジング内で揺動回転可能に構成されたローターとを有し、前記ローターハウジング内で燃料を燃焼させることで前記ローターを揺動回転させて回転駆動力を得るロータリーエンジンにおいて、揺動回転する前記ローターと対向するハウジング内周面の形状を、繭型のトロコイド曲線によって形成されるバンケル型ロータリーエンジンのハウジング内周面の形状よりも長手方向に広げたフットボール形状に形成し、長手方向に広げたことによって構成される拡張領域を通過するように前記ローターを揺動回転させたことを特徴とする。
また、前記ローターの回転中心であるローター中心線を、前記ローター中心線から離れた平行な第２の中心線回りに回転可能に構成すると共に、前記第２の中心線を、前記ローター中心線および第２の中心線から離れた平行な第３の中心線回りに回転可能に構成することで、前記ローターを前記第３の中心線回りに揺動回転させて前記ローターが前記拡張領域を通過するようにしてもよい。
さらに、前記ローターに前記ローター中心線を中心として回転可能な内歯車を設ける共に、前記第２の中心線を中心として回転可能な第１歯車を設け、前記内歯車と前記第１歯車とを直接或いは少なくとも１つ以上の歯車を介して噛合させることで、前記ローター中心線を前記第２の中心線回りに回転させることもできる。
また、回転駆動力を得るために回転可能に軸支された出力軸を有し、前記出力軸中心線が前記第３の中心線の中心線と一致しており、かつ、前記出力軸が前記第１歯車上に設けられていてもよい。
さらに、ローターハウジング側に固定され、前記第３の中心線と一致する中心線を有する太陽歯車と、前記２の中心線と一致する中心線を中心として回転可能な第４歯車とを設け、前記太陽歯車と前記第４歯車とを直接或いは少なくとも１つ以上の歯車を介して噛合させて、前記第４歯車を前記第３の中心線回りに回転移動させることもできる。
他方、前記フットボール形状は、前記ハウジング内周面と、揺動回転する前記ローターのローター外周面との間に隙間が生じるように形成されており、前記ローターハウジング側には、前記ハウジング内周面よりも内方へ突出し、揺動回転する前記ローターの前記ローター外周面と常に当接するように追従するハウジングガスシールが設けられていてもよい。
また、前記ローターハウジング内には、前記ハウジングガスシールによって画成され、ローターの回転によらずに位置が固定される２つの作動室が形成されるようにすることもできる。
本発明に係るロータリーエンジンでは、揺動回転するローターと対向するハウジング内周面の形状を、繭型のトロコイド曲線によって形成されるバンケル型ロータリーエンジンのハウジング内周面の形状よりも長手方向に広げたフットボール形状に形成し、長手方向に広げたことによって構成される拡張領域を通過するように前記ローターを揺動回転させているので、この拡張領域も作動室として使用することができるようになる。そのため、従来のバンケル型エンジンと比較して、作動室の圧縮／膨張による容積変化量を大きくすることができる。そのため、より大きな圧縮比を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態に係るロータリーエンジンについて、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るロータリーエンジン１の正面図であって、出力軸２６が延在する方向から見たものである。また、図２は、図１のロータリーエンジン１の分解斜視図、図３は図２の状態から各部品を組み立てた状態を示している。
なお、以下の説明で使用する、上下、左右、前側（手前側）、後側（奥側）の方向は、図１を基準にして見た方向をいうものとする。
図１は、本発明の実施の形態に係るロータリーエンジン１の正面図であって、出力軸２６が延在する方向から見たものである。また、図２は、図１のロータリーエンジン１の分解斜視図、図３は図２の状態から各部品を組み立てた状態を示している。
なお、以下の説明で使用する、上下、左右、前側（手前側）、後側（奥側）の方向は、図１を基準にして見た方向をいうものとする。
図１～図３に示すように、ロータリーエンジン１は、その外郭を構成するローターハウジング１０と、このローターハウジング１０内で揺動回転可能なローター２０とを有している。
ローターハウジング１０の中央部には、ローター２０が組み付けられるローター収容部１１が形成されている。このローター収容部１１は、図２に示すように、平板状のローターハウジング１０の前側面１０Ａから奥側（図２における紙面下側）に向かって窪ませた態様で形成されている。このローター収容部１１は、ローター収容部１１の内側の側面を構成するハウジング内周面１１Ａと、ローター収容部１１の奥側の面を構成するハウジング奥側面１１Ｂとで構成されている。
ハウジング内周面１１Ａの形状は、左右方向に楕円形状に長いフットボール（アメリカン・フットボール、ラグビー・フットボール）のような形状（以下、フットボール形状Ｆという）に形成されている。ここで、フットボール形状Ｆとは、従来のバンケル型ロータリーエンジンのトロコイド曲線によって形成されたハウジング内周面１１１Ａ（図１４参照）の形状を基準として、それよりも左右方向（長手方向）に長く引き延ばした（広げた）形状をいうものとする。なお、このフットボール形状Ｆについての詳細な説明は、後述する。
ローターハウジング１０の外側の後側面１０Ｂには、図２および図３に示すように、この後側面１０Ｂからさらに外側へ向けて突出する円柱状の突部１２が設けられている。一方、ローター収容部１１のハウジング奥側面１１Ｂには、突部１２と対応する位置に、ハウジング奥側面１１Ｂからさらに奥側に向かって凹んだ溝部１４が形成されている。すなわち、この溝部１４は、図２に示すように、突部１２の内部を円柱状にくり抜く態様で形成されている。
この溝部１４の中央の位置には、太陽歯車１５が取り付けられている。この太陽歯車１５は、溝部１４の奥側の面に固定されている。また、この太陽歯車１５の中心線Ｓ１は、図２に示すように、詳細は後述する出力軸２６の中心線Ｓ１（第３の中心線Ｓ１）と一致するように設けられている。
また、ローターハウジング１０には、ローター収容部１１の手前側に開口１１Ｃが形成されている。この開口１１Ｃは、詳細は後述するローター２０の各構成部品を組み付けるために設けられている。また、このローターハウジング１０の前側面１０Ａには、ローター２０の各構成部品が組み付けられた後に、図示しないサイドハウジング（或いは、インターミディエイトハウジング）が取り付けられる。このサイドハウジングは、上述した開口１１Ｃを閉塞する態様で取り付けられる。これにより、ローター収容部１１は、ハウジング内周面１１Ａ、ハウジング奥側面１１Ｂ、およびサイドハウジングによって、その内部が気密な状態で密閉されるようになる。
なお、詳細は後述する出力軸２６は、図示しないサイドハウジングに設けられた軸受によって回転可能に支持されている。これにより、出力軸２６は、中心線Ｓ１を中心にスムーズに回転するようになる。
また、図１～図３（さらには、図４～図１２）で示すローターハウジング１０の外側形状は、簡易的に矩形状に描かれているが、ローターハウジング１０が取り付けられる対象構造に合わせてその外側形状を適宜変更して形成することができる。
また、図１～図３（さらには、図４～図１２）で示すローターハウジング１０の外側形状は、簡易的に矩形状に描かれているが、ローターハウジング１０が取り付けられる対象構造に合わせてその外側形状を適宜変更して形成することができる。
ローター２０は、図１～図３に示すように、略３角形のおむすび形状をしたローター部２１Ａを備えている。また、ローター２０は、ローター部２１Ａから手前側に向かって延在する円筒部２１Ｂを備えている。図１に示すように、このローター部２１Ａの中心線と円筒部２１Ｂの中心線とは一致している（図１において、ローター中心線Ｓ２（第１の中心線Ｓ２）で示す）。また、ローター部２１Ａと円筒部２１Ｂは一体に形成されており、円筒部２１Ｂの中空部分は、ローター２０の手前側から奥側まで貫通する態様で形成されている。
ローター部２１Ａのおむすび型の形状は、図１に示すように、３つの頂点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と、この頂点を緩やかな湾曲した線で結ぶ３つの辺Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３とによって形作られている。これらの３つの頂点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３および３つの辺Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３（以下、ローター外周面２１Ａ１という）は、中心線Ｓ２を中心に１２０度回転させたときに、それぞれが重なる回転対称（３回対称）な形状に形成されている。すなわち、頂点Ｔ２および辺Ｈ２は、中心線Ｓ２を中心に頂点Ｔ１および辺Ｈ１を時計回りに１２０度回転させた形状と一致し、頂点Ｔ３および辺Ｈ３は、中心線Ｓ２を中心に頂点Ｔ１および辺Ｈ１を時計回りに２４０度回転させた形状と一致する。
円筒部２１Ｂの内周面２７（図２参照）には、その手前側部分（図２の紙面上側部分）に内歯車２２（ピッチ円を符号２２Ａで示す）が形成されている。また、内周面２７の奥側部分（図２の紙面下側）には、凹凸のない内周摺動面２２Ｂが形成されている。この内周摺動面２２Ｂには、詳細は後述する回転座部３０の外周摺動面３０Ａが対向配置される（図３参照）。
内歯車２２の内側には、図１に示すように、第１歯車２３、第２歯車２４、第３歯車２５がそれぞれ組み付けられている。これらの歯車２２、２３、２４、２５は、例えば、平歯車、はすば歯車、やまば歯車などで構成することができる。
第１歯車２３（ピッチ円を符号２３Ａで示す）は、図１に示すように、第２歯車２４（ピッチ円を符号２４Ａで示す）と噛合する。また、第２歯車２４は、第１歯車２３と噛合すると共に、第３歯車２５（ピッチ円を符号２５Ａで示す）と噛合している。さらに、第３歯車２５は、第２歯車２４と噛合すると共に、内歯車２２と噛合している。このように、歯車２２、２３、２４、２５の各々が噛合することで、ローター２０の手前側に位置する第１歯車列ＧＦが構成される。
この第１歯車列ＧＦの奥側（図２の紙面下側）には、平たい円柱形状の回転座部３０が取り付けられている。この回転座部３０の直径は、上述した円筒部２１Ｂの内周摺動面２２Ｂの内径と同一或いは少し小さく形成されている。また、回転座部３０を円筒部２１Ｂ内に組み付けたときに、回転座部３０の中心線は、円筒部２１Ｂの中心線Ｓ２と一致するようになる。
また、回転座部３０の外周摺動面３０Ａは、凹凸のない滑らかな面（以下、外周摺動面３０Ａという）に形成されている。この外周摺動面３０Ａは、回転座部３０が円筒部２１Ｂの内部に組み付けられた状態で、上述した内周摺動面２２Ｂと対向し、外周摺動面３０Ａが内周摺動面２２Ｂに対してスムーズに摺動しながら自由に回転するようになる。
一方、この回転座部３０には、図２に示すように、第１歯車軸取付穴３１、第２歯車軸取付穴３２、第３歯車軸取付穴３３がそれぞれ形成されている。この第１歯車軸取付穴３１には、上述した第１歯車２３の歯車軸２３Ｂが回動自在に取り付けられる。同様に、第２歯車軸取付穴３２には、第２歯車２４の歯車軸２４Ｂが回動自在に取り付けられ、第３歯車軸取付穴３３には、第３歯車２５の歯車軸２５Ｂが回動自在に取り付けられる。
これらの歯車軸２３Ｂ、２４Ｂ、２５Ｂの中心線は、回転座部３０の中心線Ｓ２と平行である。また、これらの歯車軸２３Ｂ、２４Ｂ、２５Ｂの中心線は、図１に示すように、中心線Ｓ２に対して離れた（偏心した）位置にある。
また、第１歯車２３には、図１の手前側に向かって延びる出力軸２６が設けられている。この出力軸２６は、図示しないサイドハウジングに設けられた軸受（図示せず）を介して回転自在に軸支されている。この出力軸２６の中心線Ｓ１は、上述したようにローターハウジング１０側の太陽歯車１５の中心線と一致している。また、出力軸２６の中心線Ｓ１は、第１歯車軸２３Ｂの中心線Ｓ３（第２の中心線）と平行であり、かつ、離れた（偏心した）位置に設けられている。
他方、回転座部３０よりも奥側には、上述した太陽歯車１５（図２参照）を含んで構成された第２歯車列ＧＲが設けられている。図８は、回転座部３０よりも奥側に位置する第２歯車列ＧＲの状態を示す正面図である。なお、図８におけるローター２０の位置（位相）は、図１におけるローター２０の位置（位相）と同じになっている。
図８に示すように、回転座部３０の奥側には、ローターハウジング１０側に固定された太陽歯車１５と、回転座部３０に回転自在に取り付けられた遊星歯車４１および第４歯車４２とがそれぞれ配置されている。これらの歯車１５、４１、４２によって、第２歯車列ＧＲが構成されている。なお、これらの歯車１５、４１，４２は、平歯車、はすば歯車、やまば歯車などで構成することができる。
太陽歯車１５は、遊星歯車４１（ピッチ円を符号４１Ａで示す）と噛合する。また、遊星歯車４１は、太陽歯車１５噛合すると共に、第４歯車４２（ピッチ円を符号４２Ａで示す）と噛合している。
また、回転座部３０には、図２に示すように、遊星歯車取付穴３４が形成されている。この遊星歯車取付穴３４には、遊星歯車４１の遊星歯車軸４１Ｂ（図８参照）が取り付けられる。また、第４歯車４２の第４歯車取付軸４２Ｂ（図８参照）は、図２に示すように、第１歯車２３の第１歯車取付軸２３Ｂに取り付けられている。この第４歯車取付軸４２Ｂの中心線は、第１歯車２３の中心線Ｓ３と一致している。
このような構成を有するローター２０が揺動回転するときの動作について、図１、図４～図７、および図８～図１０を用いて説明する。
図４は、第１歯車列ＧＦを示す図であって、図１の状態から、ローターが１５度回転した状態を示す正面図である。また、図５は、図４の状態から、ローターがさらに１５度（図１から３０度）回転した状態を示す正面図である。さらに、図６は、図５の状態から、ローターがさらに３０度（図１から６０度）回転した状態を示し、図７は、図６の状態から、ローターがさらに３０度（図１から９０度）回転した状態を示す正面図である。
図４は、第１歯車列ＧＦを示す図であって、図１の状態から、ローターが１５度回転した状態を示す正面図である。また、図５は、図４の状態から、ローターがさらに１５度（図１から３０度）回転した状態を示す正面図である。さらに、図６は、図５の状態から、ローターがさらに３０度（図１から６０度）回転した状態を示し、図７は、図６の状態から、ローターがさらに３０度（図１から９０度）回転した状態を示す正面図である。
一方、図９は、第２歯車列ＧＲを示す図であって、図８の状態から、ローターが３０度回転した状態を示す正面図である。なお、図９は、ローター２０の位相が図５の状態と対応している。また、図１０は、図９の状態から、ローターがさらに３０度（図８から６０度）回転した状態であって、ローター２０の位相が図６の状態と対応している。
なお、図４～図１０において、ローター２０および第１歯車２３には、ローター２０の回転角度、および第１歯車２３の回転角度を説明するために、基準位置に黒点および太線を示してある。これらの黒点および太線は説明用であり、ロータ－２０および第１歯車２３の構造とは無関係である。
まず、回転座部３０の奥側に位置する第２歯車列ＧＲの動作について、図８～図１０を用いて説明する。
ローター２０の回転前の状態（図１および図８の状態。この状態を初期状態とする）では、ローター２０の頂点Ｔ１が左方向（時計の９時の方向）に向いている。この初期状態からローター２０を時計回りに回転させると、図９に示すように、回転座部３０の奥側に位置する遊星歯車４１は、太陽歯車１５の周方向に沿って、中心線Ｓ１を中心に時計回りに転動する。また、遊星歯車４１と噛合する第４歯車４２も一緒に太陽歯車１５の周方向に沿って、中心線Ｓ１を中心に時計回りに回転する。なお、太陽歯車１５と第４歯車４２のギヤ比は１：１で構成されている。
ローター２０の回転前の状態（図１および図８の状態。この状態を初期状態とする）では、ローター２０の頂点Ｔ１が左方向（時計の９時の方向）に向いている。この初期状態からローター２０を時計回りに回転させると、図９に示すように、回転座部３０の奥側に位置する遊星歯車４１は、太陽歯車１５の周方向に沿って、中心線Ｓ１を中心に時計回りに転動する。また、遊星歯車４１と噛合する第４歯車４２も一緒に太陽歯車１５の周方向に沿って、中心線Ｓ１を中心に時計回りに回転する。なお、太陽歯車１５と第４歯車４２のギヤ比は１：１で構成されている。
また、遊星歯車４１および第４歯車４２が太陽歯車１５に対して転動（回転）する角度は、図８および図９に示すように、ローター２０が時計回りに３０度回転すると、遊星歯車４１および第４歯車４２が時計回りに９０度回転するようになる。このローター２０と遊星歯車４１および第４歯車４２の相対的な回転角度は、９０度－３０度＝６０度となる（内歯車２２と第１歯車２３のギヤ比によって決定される。詳細は後述する）。
同様に、図８および図１０に示すように、ローター２０が時計回りに６０度回転すると、遊星歯車４１および第４歯車４２が時計回りに１８０度回転するようになる。このローター２０と遊星歯車４１および第４歯車４２の相対的な回転角度の差（位相差）は、１８０度－６０度＝１２０度となる。
同様に、図８および図１０に示すように、ローター２０が時計回りに６０度回転すると、遊星歯車４１および第４歯車４２が時計回りに１８０度回転するようになる。このローター２０と遊星歯車４１および第４歯車４２の相対的な回転角度の差（位相差）は、１８０度－６０度＝１２０度となる。
上述したように、回転座部３０の前側に位置する第１歯車列ＧＦは、図１、図４～図７に示すように、ローター２０の時計回りへの回転に伴って、全体的に反時計回りに回転する。一方、後側に位置する第２歯車列ＧＲは、図８～図１０に示すように、第１歯車列ＧＦとは反対側の回転であって、時計回りに回転するようにしている。これは、歯車列に使用される各歯車の直径（歯数）を選定することで、互いに逆方向に回転するように構成されている。
次に、回転座部３０の手前側に位置する第１歯車列ＧＦの動作について、図１、図４～図７を用いて説明する。
ローター２０が時計回りに回転すると、図４～図７に示すように、円筒部２１Ｂの内歯車２２も時計回りに回転する。このとき、内歯車２２と噛合する第３歯車２５は、自ら時計回りに回転しながら、内歯車２２に沿って、内歯車２２および回転座部３０の中心線Ｓ２を中心に、反時計回りに転動する。
また、第２歯車２４は、自ら反時計回り（第３歯車２５と逆回り）に回転しながら、内歯車２２および回転座部３０の中心線Ｓ２を中心に反時計回りに回転する。
ローター２０が時計回りに回転すると、図４～図７に示すように、円筒部２１Ｂの内歯車２２も時計回りに回転する。このとき、内歯車２２と噛合する第３歯車２５は、自ら時計回りに回転しながら、内歯車２２に沿って、内歯車２２および回転座部３０の中心線Ｓ２を中心に、反時計回りに転動する。
また、第２歯車２４は、自ら反時計回り（第３歯車２５と逆回り）に回転しながら、内歯車２２および回転座部３０の中心線Ｓ２を中心に反時計回りに回転する。
一方、第１歯車２３の中心線は、第２歯車列ＧＲの第４歯車４２の中心線Ｓ３と一致しているので、第１歯車２３は、第４歯車４２と同様に、太陽歯車１５の中心線Ｓ１（出力軸２６の中心線Ｓ１）を中心に回転する。
また、第１歯車２３は第２歯車２４と噛合して回転するので、内歯車２２および回転座部３０の中心線Ｓ２は、第１歯車２３の中心線Ｓ３を中心に反時計回りに回転するようになる。この回転は、円筒部２１Ｂの内周摺動面２２Ｂと、回転座部３０の外周摺動面３０Ａとが相対的にスムーズに摺動回転できる構造によって実現されている。
なお、内歯車２２と第１歯車２３とのギヤ比は、３：２で構成されている。
また、第１歯車２３は第２歯車２４と噛合して回転するので、内歯車２２および回転座部３０の中心線Ｓ２は、第１歯車２３の中心線Ｓ３を中心に反時計回りに回転するようになる。この回転は、円筒部２１Ｂの内周摺動面２２Ｂと、回転座部３０の外周摺動面３０Ａとが相対的にスムーズに摺動回転できる構造によって実現されている。
なお、内歯車２２と第１歯車２３とのギヤ比は、３：２で構成されている。
ここで、第１歯車２３とローター２０（内歯車２２）の回転角度は、図４に示すように、ローター２０が時計回りに１５度回転すると、第１歯車２３が時計回りに４５度回転するようになる。このローター２０と第１歯車２３の相対的な回転角度の差（位相差）は、４５度－１５度＝３０度となる。
同様に、図５～図７に示すように、ローター２０がそれぞれ３０度、６０度、９０度回転すると、第１歯車２３が、９０度（位相差は９０度－３０度＝６０度）、１８０度（位相差は１２０度）、２７０度（位相差は１８０度）回転するようになる。
同様に、図５～図７に示すように、ローター２０がそれぞれ３０度、６０度、９０度回転すると、第１歯車２３が、９０度（位相差は９０度－３０度＝６０度）、１８０度（位相差は１２０度）、２７０度（位相差は１８０度）回転するようになる。
すなわち、ローター２０が実際に３６０度（１回転）回転すると、第１歯車２３が１０８０度（位相差は７２０度）回転する。出力軸２６は、第１歯車２３の回転角度と等しいため、出力軸２６の実際の回転数は、ローター２０の１回の回転に対し、３６０度（ローターの回転角度）＋７２０度（出力軸２６の相対的な回転数）＝３回転することになる。
このように、ローター２０は、そのローター中心線Ｓ２を中心に回転すると共に、このローター中心線Ｓ２は、第１歯車２３の中心線Ｓ３を中心に反時計回りに回転する。また、この中心線Ｓ３は、太陽歯車１５および出力軸２６の中心線Ｓ１を中心に時計回りに回転する。このように、第１歯車列ＧＦおよび第２歯車列ＧＲの噛み合い動作によって、ローター２０は、図１および図４～図７に示すように、従来のバンケル型エンジンのローターと比較して、上下方向に大きく偏心することなく、左右方向に大きく偏心しながら揺動回転するようになる。
また、出力軸２６は、上述したように図示しないサイドハウジングに軸受を介して支持されており、常に一定の位置で回転する。そのため、出力軸２６に接続される出力シャフト（図示せず）は、従来のバンケル型エンジンで使用されているような偏心したエキセントリックシャフト、或いはレシプロエンジンで使用されるような偏心したクランクシャフトを使用する必要がない。そのため、出力軸２６に連結される動力伝達機構を簡単な構造で構成することができる。
次に、ハウジング内周面１１Ａによって形成されるフットボール形状Ｆについて、図１、図４～図７を用いて詳細に説明する。
ローター２０は、上述した第１歯車列ＧＦおよび第２歯車列ＧＲの作用によって、左右方向に大きく偏心しながら揺動回転する。このとき、ローター２０の略３角形状の３つの頂点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、出力軸２６（中心線Ｓ１）を中心に所定の軌跡を描くように移動する。この軌跡は、従来のバンケル型ロータリーエンジンの繭型のトロコイド曲線と比較して、左右に引き延ばされた態様の軌跡になる。ハウジング内周面１１Ａによって形成されるフットボール形状Ｆは、この３つの頂点が描く軌跡よりも外側であって、この軌跡に対して隙間を空けて形成されている。
ローター２０は、上述した第１歯車列ＧＦおよび第２歯車列ＧＲの作用によって、左右方向に大きく偏心しながら揺動回転する。このとき、ローター２０の略３角形状の３つの頂点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、出力軸２６（中心線Ｓ１）を中心に所定の軌跡を描くように移動する。この軌跡は、従来のバンケル型ロータリーエンジンの繭型のトロコイド曲線と比較して、左右に引き延ばされた態様の軌跡になる。ハウジング内周面１１Ａによって形成されるフットボール形状Ｆは、この３つの頂点が描く軌跡よりも外側であって、この軌跡に対して隙間を空けて形成されている。
すなわち、３つの頂点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３および３つの辺Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、ローター２０の回転によっていずれの位置に移動したとしても、ハウジング内周面１１Ａと接触しないようになっている。このように、ローター部２１の略３角形状の各頂点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３がハウジング内周面１１Ａと接触しないようにすることで、各頂点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３には、従来のバンケル型エンジンで必要なアペックスシール（図１４の符号１５０参照）が設けられていない。
また、フットボール形状Ｆは、ハウジング内周面１１Ａを機械加工で形成し易いように、トロコイド曲線などと比較して、できるだけ簡単な曲線で形成できるようにしている。本実施の形態におけるフットボール形状Ｆは、左右の両端部に収束点を配置した２つの２次曲線を左右対称に組み合わせた形状に形成してある。
さらに、フットボール形状Ｆは、上述した条件を全て満たし、かつ、ロータリーエンジン１の圧縮比（詳細は後述する。図１１、図１２参照）がより大きくなるような２次曲線を選定して形成されている。なお、この圧縮比については、詳細な説明を後述する。
次に、本発明のロータリーエンジン１で使用されているハウジングガスシール５０について説明する。
上述したようにローター２０の各頂点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３にアペックスシールが設けられていない代わりに、ローターハウジング１０には、図１１および図１２に示すように、ハウジングガスシール５０がそれぞれ設けられている。このハウジングガスシール５０は、ローター収容部１１の左右方向における中央部の上下にそれぞれ配置されている。このハウジングガスシール５０は、略Ｌ字形状に形成されたＬ字アーム部５１を備えている。このＬ字アーム部５１のＬ字状の一端部は、回動軸５２によって回動可能に軸支されている。また、Ｌ字状の他端部５１Ａには、図１３に示すように、ほぼ平坦な接触面が形成された接触部５１Ｂが形成されている。この接触部５１Ｂは、例えば、従来のアペックスシールと同じ材料を用いて形成されている。
上述したようにローター２０の各頂点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３にアペックスシールが設けられていない代わりに、ローターハウジング１０には、図１１および図１２に示すように、ハウジングガスシール５０がそれぞれ設けられている。このハウジングガスシール５０は、ローター収容部１１の左右方向における中央部の上下にそれぞれ配置されている。このハウジングガスシール５０は、略Ｌ字形状に形成されたＬ字アーム部５１を備えている。このＬ字アーム部５１のＬ字状の一端部は、回動軸５２によって回動可能に軸支されている。また、Ｌ字状の他端部５１Ａには、図１３に示すように、ほぼ平坦な接触面が形成された接触部５１Ｂが形成されている。この接触部５１Ｂは、例えば、従来のアペックスシールと同じ材料を用いて形成されている。
回動軸５２には、図示しないばね部材が取り付けられている。このばね部材は、回動軸５２を中心にＬ字アーム部５１の接触部５１Ｂを回動させるように作用して、接触部５１Ｂをローター２０側に向けて付勢している。これにより、接触部５１Ｂは、ローター２０が如何なる回転姿勢になろうとも、ローター２０の３つの頂点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３或いは各辺Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３のいずれかの部分に押圧され、常に当接するようになる。また、接触部５１Ｂは、平坦な接触面を有しているので、この平坦面のいずれかの位置がローター２０と当接していればよくなり、Ｌ字アーム部５１のローター２０への追従性が良い。
また、接触部５１Ｂのローター２０と接触する反対側の面には、図１３に示すように、作動室Ｚ１、Ｚ２（詳細は後述する）のガス圧力Ｇがローター２０側に向けて作用するようにしている。このガス圧力Ｇは、上述したばね部材の付勢力を助勢する。これにより、Ｌ字アーム部５１のローター２０への追従性がさらに良好になる。
このようなハウジングガスシール５０を設けることで、ローター２０の略３角形の頂部にアペックスシール（図１４のアペックスシール１５０を参照）を設ける必要がなくなる。そのため、ローター２０の構造を単純化することができる。
また、このハウジングガスシール５０は、ローターハウジング１０側に取り付けることができるので、ローター２０の回転による遠心力を受けても、Ｌ字アーム部５１が回動軸５２を中心に回動して遠心力の作用する方向へと逃げる（移動する）ように構成することができる。そのため、ハウジングガスシール５０の接触部５１Ｂには常に一定の摩擦力しか作用せず、偏摩耗が発生し難くい。さらには、従来のアペックスシールは、吸気ポート１４１、排気ポート１４２およびスパークプラグ１３１（図１４参照）の開口の上を通過するため、偏摩耗が発生するおそれがある。しかしながら、ハウジングガスシール５０の接触部５１Ｂは、凹凸のない滑らかな面で形成されたローター外周面２１Ａ１上を摺動するので、偏摩耗が発生し難い。
これらのことから、アペックスシールと比較して、より信頼性の高いガスシールを構成することができる。
これらのことから、アペックスシールと比較して、より信頼性の高いガスシールを構成することができる。
次に、本実施の形態に係るロータリーエンジン１の圧縮比について、図１１および図１２を用いて説明する。
フットボール形状Ｆは、上述したように、従来のバンケル型エンジンの繭型のトロコイド曲線よりも左右に長く引き延ばされた形状を有しており、従来と比較してハウジング内周面１１Ａで囲まれた領域が拡張されている。この拡張領域を通過するようにローター２０を大きく揺動回転させることで、作動室Ｚ１、Ｚ２を大きく圧縮・膨張させ、大きな圧縮比が確保できるようにしている。
フットボール形状Ｆは、上述したように、従来のバンケル型エンジンの繭型のトロコイド曲線よりも左右に長く引き延ばされた形状を有しており、従来と比較してハウジング内周面１１Ａで囲まれた領域が拡張されている。この拡張領域を通過するようにローター２０を大きく揺動回転させることで、作動室Ｚ１、Ｚ２を大きく圧縮・膨張させ、大きな圧縮比が確保できるようにしている。
また、作動室Ｚ１、Ｚ２は、フットボール形状Ｆの中央の上下に位置する２つのハウジングガスシール５０を設けることによって、左右に２つの作動室Ｚ１、Ｚ２が構成される。この作動室Ｚ１、Ｚ２は、従来のバンケル型ロータリーエンジンの作動室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３（図１４参照）と異なり、ローター２０の揺動回転によって回転方向に移動せず、常に左側と右側の位置で固定される。
従来のバンケル型のロータリーエンジン（図１４参照）では、ローターリセス（燃焼室）がローターの回転と共に移動する。そのため、燃焼室で燃焼したときの熱がローターが回転することでローター収容部の低温部で吸収されてしまい、熱的なロスが発生する。一方、作動室Ｚ１、Ｚ２を固定することで、燃焼室は移動しないので、熱的なロスを小さくすることができる。
図１１および図１２で左側の作動室Ｚ１について着目すると、ローター２０の頂点Ｔ１（或いは、頂点Ｔ２、Ｔ３）が左側に向いている状態（レシプロエンジンのピストンが上死点の位置にある状態に相当）のときに、作動室Ｚ１の容積が最小になる（図１１参照）。一方、ローターの頂点Ｔ１（或いは、Ｔ２、Ｔ３）が右側に向いている状態（レシプロエンジンのピストンが下死点の位置にある状態に相当）のときに、作動室Ｚ１の容積が最大となる（図１２参照）。この容積比によって構造上の圧縮比を算出すると、理論値で約１１．５の値を確保することができる。この値は、バンケル型ロータリーエンジンの構造上の圧縮比を十分に上回る。
なお、この圧縮比は、ローター外周面２１Ａ１の形状、および、ローター収容部１１のハウジング内周面１１Ａの曲線形状（フットボール形状Ｆ）によって変化する。また、ローター外周面２１Ａ１の形状は、ハウジングガスシール５０の追従性などから最適な形状が決定される。そのため、これらの最適な形状を研究することで、上述した１１．５以上の圧縮比が得られることも期待される。
また、この左右の作動室Ｚ１、Ｚ２では、ローター２０が２４０度回転する間に、それぞれ１回ずつ（合計２回）の燃焼が交互に行われる。
なお、本実施の形態におけるロータリーエンジン１では、吸入ポート６１は、図１１および図１２に示すように、左側の作動室Ｚ１では、左斜め下側の位置に設けられている。また、右側の作動室Ｚ２では、右斜め上側の位置に設けられている。一方、排気ポート７１は、左側の作動室Ｚ１では、左斜め上側の位置に設けられ、右側の作動室Ｚ２では、右斜め下側の位置に設けられている。これらの吸入ポート６１および排気ポート７１には、レシプロエンジンのような吸排気弁を設けて、吸排気のタイミングを調整するようにしてもよい。
また、スパークプラグ８０は、図１１および図１２に示すように、左側の作動室Ｚ１では、左斜め下側の位置であって吸入ポート６１の上側近傍に設けられている。また、右側の作動室Ｚ２では、右斜め上側の位置出会って吸入ポート６１の下側近傍に設けられている。
これらの位置については、燃焼効率やローター２０の回転効率等を検討することで、より最適な位置を決定することができる。
また、スパークプラグ８０は、図１１および図１２に示すように、左側の作動室Ｚ１では、左斜め下側の位置であって吸入ポート６１の上側近傍に設けられている。また、右側の作動室Ｚ２では、右斜め上側の位置出会って吸入ポート６１の下側近傍に設けられている。
これらの位置については、燃焼効率やローター２０の回転効率等を検討することで、より最適な位置を決定することができる。
本発明の実施の形態に係るロータリーエンジン１によれば、揺動回転するローター２０のローター外周面２１Ａ１と対向するハウジング内周面１１Ａの形状を、繭型のトロコイド曲線によって形成されるバンケル型ロータリーエンジン１００のハウジング内周面１１１Ａの形状よりも長手方向に広げたフットボール形状Ｆに形成し、左右方向（長手方向）に広げたことによって構成される拡張領域を通過するようにローター２０を揺動回転させているので、拡張領域を設けた分だけ体積の大きな作動室を形成することができる。また、この拡張領域をローター２０が通過するように揺動回転させることで、作動室の圧縮・膨張を大きな体積で行うことができるので、従来型のバンケル型ロータリーエンジン１００と比較して、圧縮比をより高くすることができる。
例えば、従来のバンケル型ロータリーエンジンでは、作動室の体積変化による実際の圧縮比が８．０～９．０（理論値：約１０．０）であるが、本実施の形態に係るロータリーエンジン１では、圧縮比を計算上で、約１１．５に高めることができる。
また、ローター２０の回転中心であるローター中心線Ｓ２を、ローター中心線Ｓ２から離れた平行な第２の中心線Ｓ３回りに回転可能に構成すると共に、第２の中心線Ｓ３を、ローター中心線Ｓ２および第２の中心線Ｓ３から離れた平行な第３の中心線Ｓ１回りに回転可能に構成することで、ローター２０を第３の中心線Ｓ１回りに揺動回転させてローター２０が拡張領域を通過するようにしているので、ローター２０の回転中心を第３の中心線Ｓ１回りに大きく揺動回転させることができる。また、第２の中心線Ｓ２を第３の中心線Ｓ１回りに回転させることで、ローター２０を左右方向へ大きく揺動回転させつつ、ローター２０が上下方向に大きく振れないように揺動回転させることができる。そのため、ロータリーエンジン１の上下方向の外形寸法を従来のバンケル型ロータリーエンジン１００とほぼ同等或いはさらに小さく抑えつつ、ローター２０が左右に大きく揺動回転するように構成することができる。そのため、ロータリーエンジンの特徴である小型軽量を損なうことがない。
特に、ロータリーエンジン１の上下方向の寸法を抑えて小型軽量化することで、例えば、ロータリーエンジン１を自動車に搭載する場合には、車体に対するエンジンの配置を自由に決定することができるというメリットを有する。例えば、本実施の形態に係るロータリーエンジン１を、自動車の後部座席の下側、或いは車体後部にレイアウトすることで、自動車の外形形状を革新的に変えることができる。特に、前側にエンジンルームを設けないようにすることで、自動車の前側に上下開閉式のドアを設けるレイアウトが可能になる。これによれば、前側のドアを開けて、車いすの進行方向（車両の前後方向）に沿って身障者が車いすのまま運転席に着座できるようにすることで、身障者の利便性を向上させることができることなど、自動車の機能面において革新的な変化をもたらすことも可能である。
その他、自動車に限らず、船舶、耕運機、持ち運び可能な加工・切削機械など、小型軽量化したロータリーエンジン１は有用であり、その用途は様々に広がってゆく。
その他、自動車に限らず、船舶、耕運機、持ち運び可能な加工・切削機械など、小型軽量化したロータリーエンジン１は有用であり、その用途は様々に広がってゆく。
さらに、ローター２０にローター中心線Ｓ２を中心として回転可能な内歯車２２を設ける共に、第２の中心線Ｓ３を中心として回転可能な第１歯車２３を設け、内歯車２２と第１歯車２３とを第２歯車２４および第３歯車２５を介して噛合させることで、ローター中心線Ｓ２を第２の中心線Ｓ３回りに回転させているので、より簡単な構造でローター中心線Ｓ２を第２の中心線Ｓ３回りに揺動回転させることができる。特に、内歯車２２と第１歯車２３のギヤ比を自由に設定することで、ローター中心線Ｓ２の回転角度と第２の中心線Ｓ３の位相差を調整することができるので、ローター２０が拡張領域を通過するように大きく揺動回転させる構成を容易に実現させることができる。
また、回転駆動力を得るために回転可能に軸支された出力軸２６を有し、出力軸２６の中心線が第３の中心線Ｓ１の中心線と一致しており、かつ、出力軸２６が第１歯車２３Ａ上に設けられているので、出力軸２６の第３の中心線Ｓ１回りに第２の中心線Ｓ３を回転させることができる。また、出力軸２６が回転可能に軸支されているので、ロータリーエンジン１から回転駆動力を得る構造が複雑にならない。すなわち、レシプロエンジンで使用される偏心したクランクシャフト、或いは、従来のロータリーエンジンで使用される偏心したエキセントリックシャフトのような偏心シャフトを使用する必要がなく、エンジンの振動を大幅に低減させることができる。
さらにまた、ローターハウジング１０側に固定され、第３の中心線Ｓ１と一致する中心線を有する太陽歯車１５と、第２の中心線Ｓ３と一致する中心線を中心として回転可能な第４歯車４２とを設け、太陽歯車１５と第４歯車４２とを遊星歯車４１を介して噛合させて、第４歯車４２を第３の中心線Ｓ１回りに回転移動させているので、第１歯車２３（および第２の中心線Ｓ３）が確実に第３の中心線Ｓ１回りに回転するようになる。特に、エンジン起動時に出力軸２６を回転させて（スターターで出力軸２６を回転させる場合）ローター２０を揺動回転させようとする場合に、第１歯車２３と第２歯車２４との噛み合いによって生じる回転抵抗に起因して、第１歯車２３が第３の中心線Ｓ１回りに回転せずにロックしてしまうことが考えられる。これを防止するために、出力軸２６に回転トルクが作用した場合には、第１歯車２３が確実に第３の中心線Ｓ１回りに回転するようにしている。
また、回転座部３０を挟んで前側に第１歯車列ＧＦを配置すると共に、後側に第２歯車列を配置し、第１歯車列ＧＦと第２歯車列ＧＲとがそれぞれ逆回転するように構成しているので、第１歯車列ＧＦの回転振動を第２歯車列ＧＲの回転で相殺させることができる。これにより、回転振動が少ないロータリーエンジン１を提供することができる。
他方、フットボール形状Ｆは、ハウジング内周面１１Ａと、揺動回転するローター２０のローター外周面との間に隙間が生じるように形成されており、ローターハウジング１０側には、ハウジング内周面１１Ａよりも内方へ突出し、揺動回転するローター２０のローター外周面２１Ａ１と常に当接するように追従するハウジングガスシール５０が設けられているので、従来のバンケル型エンジンで使用されているアペックスシールを設ける必要がなくなる。そのため、アペックスシールの密封性に起因して圧縮比が低下していた要因を解消することができる。また、フットボール形状Ｆの内部に２つの作動室Ｚ１、Ｚ２を形成し、かつ、この２つの作動室Ｚ１、Ｚ２は、ローター２０の回転に伴ってその位置が移動しないようにすることができる。
また、ローターハウジング１０内には、ハウジングガスシール５０によって画成され、ローター２０の回転によらずに位置が固定される２つの作動室Ｚ１、Ｚ２が形成されているので、従来、作動室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３（図１４参照）がローター１２０の回転方向へ移動することによって問題となっていた熱の移動がなくなるため、エンジンの冷却などが有利になる。
以上、本発明の実施の形態に係るロータリーエンジンについて述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、ローター２０がフットボール形状Ｆの左右の拡張領域を通過するように、ローター２０内で内歯車２２、第１歯車２３，第２歯車２４、第３歯車２５を噛合させて、ローター２０の中心線Ｓ２を偏心回転させているが、歯車列で構成する他に、リンク機構で構成することもできる。例えば、出力軸２６の中心Ｓ１と中心線Ｓ３を直線状につなぐ第１リンク部材で回転可能に連結すると共に、ローター２０の中心線Ｓ２と中心線Ｓ３を直線状につなぐ第２リンク部材で回転可能に連結する。第１リンク部材の長さおよび第２リンク部材の長さは、本実施の形態で示す歯車間の軸間距離と等しくする。これらの中心線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は回転座部３０によって位置が決められているので、ローター２０が回転すると、回転座部３０が回転する。これにより、中心線Ｓ２は中心線Ｓ３を中心に回転すると共に、中心線Ｓ３は、中心線Ｓ１を中心に回転するようになる。この構造によっても、フットボール形状Ｆの左右の領域を通過するようにローター２０を揺動回転させることができる。
また、本実施の形態では、ローター２０の回転方向（図１の時計回り）と、出力軸２６の回転方向が同一方向になるように、第１歯車２３と内歯車２２との間に２つの歯車２４、２５を設けているが、出力軸２６が逆回転でも良い場合には、第１歯車２３と内歯車２２との間に１つの歯車を設けるようにしてもよい。また、当然に、３つ以上の歯車を設けるようにしてもよい。
さらに、本実施の形態では、ロータリーエンジン１に使用する燃料を特に指定していないが、ロータリーエンジンの圧縮率を高くすることによって、種々の燃料を使用することができる。例えば、本発明のロータリーエンジン１を通常のガソリンエンジンに適用する他に、ディーゼルエンジンにも適用することができる。この場合、過給機（SUPER CHAGER）を別途取り付けて、過給圧を高めるようにしてもよい。さらには、タクシーなどで使用されているＬＰガスを使用することもできる他、バイオマスエタノール燃料なども使用することができる。
１ ロータリーエンジン
１０ ローターハウジング
１１ ローター収容部
１１Ａ ハウジング内周面
１５ 太陽歯車
１５Ａ 太陽歯車のピッチ円
２０ ローター
２１Ａ ローター部
２１Ａ１ ローター外周面
２１Ｂ 円筒部
２２ 内歯車
２２Ａ 内歯車のピッチ円
２２Ｂ 内周摺動面
２３ 第１歯車
２３Ａ 第１歯車のピッチ円
２３Ｂ 第１歯車軸
２４ 第２歯車
２４Ａ 第２歯車のピッチ円
２４Ｂ 第２歯車軸
２５ 第３歯車
２５Ａ 第３歯車のピッチ円
２５Ｂ 第３歯車軸
２６ 出力軸
２７ 貫通穴
３０ 回転座部
３０Ａ 外周摺動面
４１ 遊星歯車
４１Ａ 遊星歯車のピッチ円
４１Ｂ 遊星歯車軸
４２ 第４歯車
４２Ａ 第４歯車のピッチ円
４２Ｂ 第４歯車軸
５０ ハウジングガスシール
１００ バンケル型ロータリーエンジン
１１０ ローターハウジング
１１１ ローター収容部
１１１Ａ ハウジング内周面
１２０ ローター
１２０Ｂ ローターの３辺
１２１ ローターリセス（燃焼室）
１２３ 固定ギヤ
１５０ アペックスシール
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ ローターの頂点
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ ローターの辺
Ｓ１ 出力軸中心線（第３の中心線）
Ｓ２ ローター中心線（第１の中心線）
Ｓ３ 第１歯車中心線（第２の中心線）
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｚ１、Ｚ２ 作動室
ＧＦ 第１歯車列
ＧＲ 第２歯車列
１０ ローターハウジング
１１ ローター収容部
１１Ａ ハウジング内周面
１５ 太陽歯車
１５Ａ 太陽歯車のピッチ円
２０ ローター
２１Ａ ローター部
２１Ａ１ ローター外周面
２１Ｂ 円筒部
２２ 内歯車
２２Ａ 内歯車のピッチ円
２２Ｂ 内周摺動面
２３ 第１歯車
２３Ａ 第１歯車のピッチ円
２３Ｂ 第１歯車軸
２４ 第２歯車
２４Ａ 第２歯車のピッチ円
２４Ｂ 第２歯車軸
２５ 第３歯車
２５Ａ 第３歯車のピッチ円
２５Ｂ 第３歯車軸
２６ 出力軸
２７ 貫通穴
３０ 回転座部
３０Ａ 外周摺動面
４１ 遊星歯車
４１Ａ 遊星歯車のピッチ円
４１Ｂ 遊星歯車軸
４２ 第４歯車
４２Ａ 第４歯車のピッチ円
４２Ｂ 第４歯車軸
５０ ハウジングガスシール
１００ バンケル型ロータリーエンジン
１１０ ローターハウジング
１１１ ローター収容部
１１１Ａ ハウジング内周面
１２０ ローター
１２０Ｂ ローターの３辺
１２１ ローターリセス（燃焼室）
１２３ 固定ギヤ
１５０ アペックスシール
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ ローターの頂点
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ ローターの辺
Ｓ１ 出力軸中心線（第３の中心線）
Ｓ２ ローター中心線（第１の中心線）
Ｓ３ 第１歯車中心線（第２の中心線）
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｚ１、Ｚ２ 作動室
ＧＦ 第１歯車列
ＧＲ 第２歯車列
Claims (7)
- ローターハウジングと、このローターハウジング内で揺動回転可能に構成されたローターとを有し、前記ローターハウジング内で燃料を燃焼させることで前記ローターを揺動回転させて回転駆動力を得るロータリーエンジンにおいて、
揺動回転する前記ローターと対向するハウジング内周面の形状を、繭型のトロコイド曲線によって形成されるバンケル型ロータリーエンジンのハウジング内周面の形状よりも長手方向に広げたフットボール形状に形成し、長手方向に広げたことによって構成される拡張領域を通過するように前記ローターを揺動回転させたことを特徴とするロータリーエンジン。 - 前記ローターの回転中心であるローター中心線を、前記ローター中心線から離れた平行な第２の中心線回りに回転可能に構成すると共に、前記第２の中心線を、前記ローター中心線および第２の中心線から離れた平行な第３の中心線回りに回転可能に構成することで、前記ローターを前記第３の中心線回りに揺動回転させて前記ローターが前記拡張領域を通過するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のロータリーエンジン。
- 前記ローターに前記ローター中心線を中心として回転可能な内歯車を設ける共に、前記第２の中心線を中心として回転可能な第１歯車を設け、前記内歯車と前記第１歯車とを直接或いは少なくとも１つ以上の歯車を介して噛合させることで、前記ローター中心線を前記第２の中心線回りに回転させることを特徴とする請求項２に記載のロータリーエンジン。
- 回転駆動力を得るために回転可能に軸支された出力軸を有し、前記出力軸中心線が前記第３の中心線の中心線と一致しており、かつ、前記出力軸が前記第１歯車上に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のロータリーエンジン。
- ローターハウジング側に固定され、前記第３の中心線と一致する中心線を有する太陽歯車と、前記第２の中心線と一致する中心線を中心として回転可能な第４歯車とを設け、前記太陽歯車と前記第４歯車とを直接或いは少なくとも１つ以上の歯車を介して噛合させて、前記第４歯車を前記第３の中心線回りに回転移動させたことを特徴とする請求項４に記載のロータリーエンジン。
- 前記フットボール形状は、前記ハウジング内周面と、揺動回転する前記ローターのローター外周面との間に隙間が生じるように形成されており、
前記ローターハウジング側には、前記ハウジング内周面よりも内方へ突出し、揺動回転する前記ローターの前記ローター外周面と常に当接するように追従するハウジングガスシールが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のロータリーエンジン。 - 前記ローターハウジング内には、前記ハウジングガスシールによって画成され、ローターの回転によらずに位置が固定される２つの作動室が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のロータリーエンジン。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012547389A JP5198691B1 (ja) | 2012-08-18 | 2012-08-18 | ロータリーエンジン |
| PCT/JP2012/070939 WO2014030196A1 (ja) | 2012-08-18 | 2012-08-18 | ロータリーエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2012/070939 WO2014030196A1 (ja) | 2012-08-18 | 2012-08-18 | ロータリーエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2014030196A1 true WO2014030196A1 (ja) | 2014-02-27 |
Family
ID=48534052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2012/070939 WO2014030196A1 (ja) | 2012-08-18 | 2012-08-18 | ロータリーエンジン |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5198691B1 (ja) |
| WO (1) | WO2014030196A1 (ja) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5328810A (en) * | 1976-08-28 | 1978-03-17 | Hachirou Michioka | Rotary piston engines |
| JPH0487337U (ja) * | 1990-10-25 | 1992-07-29 | ||
| JPH07109930A (ja) * | 1991-02-21 | 1995-04-25 | Yasuo Kuramasu | 遊星運動型エンジン |
| JPH07224673A (ja) * | 1994-02-14 | 1995-08-22 | Hiroshi Nakamura | ロータリーエンジン |
| US20050017053A1 (en) * | 2003-07-23 | 2005-01-27 | Sbarounis Joaseph A. | Rotary machine housing with radially mounted sliding vanes |
| JP2006519330A (ja) * | 2003-02-27 | 2006-08-24 | エル・カー・エム・ロタツィオーンスコルベンマシーネン・ゲゼルシャフト・ビュルガーリッヒェン・レヒツ | 楕円のチャンバで案内される楕円の回転ピストンを有する回転ピストン装置 |
| JP2011520060A (ja) * | 2008-05-07 | 2011-07-14 | 峰 ▲華▼ | オリーブ形ロータリエンジン |
-
2012
- 2012-08-18 JP JP2012547389A patent/JP5198691B1/ja active Active
- 2012-08-18 WO PCT/JP2012/070939 patent/WO2014030196A1/ja active Application Filing
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| JP2011520060A (ja) * | 2008-05-07 | 2011-07-14 | 峰 ▲華▼ | オリーブ形ロータリエンジン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2014030196A1 (ja) | 2016-07-28 |
| JP5198691B1 (ja) | 2013-05-15 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
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