JP2001522962A - ラジアルポンプ又はモーター - Google Patents
ラジアルポンプ又はモーターInfo
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-
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- F02B57/08—Engines with star-shaped cylinder arrangements
Landscapes
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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Abstract
Description
作動可能な種類のラジアル回転式流体圧機械に関する。
ークサイクルで作動する内燃機関として、液体用ポンプとして、ガス圧縮器とし
て、もしくは加圧された液体、ガス又は蒸気により作動するモーターとして使用
できる。
ータ上に形成される第1の面と、ローターと、第1の軸回りの回転面としてロー
ターの一部の上に形成される第2の面とを備え、第1と第2の面はその間に相対
的摺動回転ができるように取り付けられたラジアル回転式流体圧機械において、
第1の軸に実質的に直角にローター内に形成された作動シリンダーと、シリンダ
ー内で軸方向に摺動可能でありかつその中に摺動嵌合するピストンと、駆動シャ
フトと、該ピストンと該駆動シャフトを相互連結するカップリング手段と、該駆
動シャフトを回転させるために該シリンダー内のピストンの往復動を起こすか又
は該シリンダー内のピストンの往復動を起こすために該駆動シャフトの回転を起
こすカップリング手段と、前記の第1の面を通って該ステータ内に予め決められ
た位置に形成されるポートであって該シリンダーに又は該シリンダーからこのポ
ートを通って流体が流れてもよいものと、該ローターと該駆動シャフトを相互連
結する駆動手段であって、該駆動手段がローターと該駆動シャフトを回転するよ
うに配置されていて、さらに該駆動シャフトが予め決められた速度と回転方向に
おいてステータに対応していることを特徴とするラジアル回転式流体圧機械を提
供する。
ク、及びピストンとクランクのピンとへ枢着されるコンロッドから構成される。
形(right cylinders co-axial)である。
ートをそれぞれに通って前記シリンダーに流入すること又は該シリンダーから流
出することが可能である。
いて配置された前記ポートの第1と第2のポートを備え、1つのポートは空気又
は混合気をシリンダーへ導入するよう調整され、他のポートはシリンダーからの
排気ポートである。
の位置においてシリンダーの方向に向いている点火プラグ又は燃料インジェクタ
ーを備える。
に、駆動シャフト及びステータに対し逆方向に回転するローターと共に、前記駆
動手段がステータに対するローターの回転速度と等速のステータに対する速度で
駆動シャフトを回転するように配置されている。
テータに対して同じ回転速度だが逆の方向に該駆するように取り付けられた歯付
きギヤ列を含む駆動シャフトとを相互連結する。
テータ内のグルーブの中に配置された一対の周辺シーリング環(circumferentia
l sealing ring)によって提供され、該環がシリンダーの軸方向に対して反対側
にある。
の第1の面内に設けられかつ間隔をおいて設けられた複数のシーリング片(seal
ing strips)であって、それぞれが前記シーリング環の1つから他の環へ張り延
ばされているようなシーリング片によって提供される。
複数の前記共働ピストン(co-acting pistons)を設けてもよい。
れた液体、ガス又は蒸気により駆動されるモーターとして作動するように調整さ
れる。
タ上に形成される第1の面と、ローターと、第1の軸回りの回転面としてロータ
ーの一部の上に形成される第2の面とを備え、第1と第2の面はその間に相対的
摺動回転ができるように取り付けられたラジアル回転式流体圧機械において、第
1の軸に実質的に直角にローター内又はローター上に形成されかつ均一に間隔を
おいて配置された複数の作動シリンダーと、各シリンダー内で軸方向に摺動可能
でありかつその中に摺動嵌合するピストンと、クランクスロー(crank throw) とその上のクランクピンにより形成される駆動シャフトと、同じクランクピンに
各シリンダーを連結しているか又は複数の共軸クランクピンの単独の1つに対し
それぞれを連結しているコネクティングロット、前記の第1の面を通ってそこに
ある各シリンダーのために該ステータ内で予め決められた位置に形成されるポー
トであって該シリンダーに又は該シリンダーからこのポートを通って流体が流れ
てもよいものと、前記シリンダーが回転している間にその一つのみに排出してい
る前記ポートのそれぞれと、該ローターと該駆動シャフトを相互連結する駆動手
段であって、該駆動手段がローターと該駆動シャフトを回転するように配置され
ていて、さらに該駆動シャフトが予め決められた速度と回転方向においてステー
タに対応していることを特徴とするラジアル回転式内燃機関を提供する。
lanes)が駆動シャフトに沿って間隔をおいて設けられており、シリンダー毎に 、必要に応じて、別個の吸気ポート、排気ポート、別個の点火プラグ及び/又は
燃料インジェクターがある。
に一例に過ぎない。
するステータ10を備える。ステータ10には、直円筒形の形態の平滑面12及
び平坦なラジアル面13、14が形成される。ローター15が、面12、13、
及び14により仕切られる空間内に内蔵される。ローター15には外面16が設
けられ、その外面は、一般に直円筒形の形態であり、かつステータ10の面12
内に平滑に摺動嵌合する。ローター15は、面16と共軸である、内側と外側に
突き出るスリーブ17を有する。スリーブ17はステータ10の軸受18におい
て回転自在であるので、ローター15がステータ10内で回転できる。
ジアルシリンダー19が実質的に形成される。ピストン20は、コンロッド21
によりクランクシャフト24のスロー22へ接合され、クランクシャフト24が
ローター15のスリーブ17内の軸受(図示されない)内で回転する。図2の右
側においてクランクシャフト24及びスリーブ17の1つは、ステータ10の外
側へ突き出し、またそれぞれは、ステータ10の突き出し部29の上に担持され
るピン28へ枢着されるアイドラベベルギヤ27により、相互連結されるベベル
ギヤ25及び26をその上に装着している。エンジンの大部分の態様において、
ギヤ25及び26は同一のサイズのものである。
端部から取り出されるが、ベベルギヤ27の1つからも取り出すことができる。
この目的のために、ベベルギヤ27は、ピン28の1つの上で自由に回転するか
わりに、適切な動力出力シャフトへ装着される。クランクシャフト24がステー
タ10内で一方向に回転するときに、ベベルギヤ25、26及び27により、ロ
ーター15は、クランクシャフトと同一の角度に回転するが、ステータ10内部
においては反対方向に回転する。
2との間に形成される燃焼空間31中にステータ10の壁を通して締め付けられ
る点火プラグ30が示される。
16へ向けて延びる排気ポート32と吸気ポート33が示される。
対応する。
が点火可能な混合気の圧縮された給気を含み、ついでその混合気が点火プラグ3
0により点火されて出力行程を開始するものと先ず仮定できる。
が時計方向に回転した図3bは、両方が図3aから45度回転したときの状態を
示し、そのときピストン20はその出力行程のほぼ半分に下降している。
て90度回転しているので、ピストン20は出力行程の最後で「下死点」位置に
ある。その時点でシリンダー19の開放端部が排気ポート32へ排気するように
なるので、作動シリンダー内の燃焼生成物はそのポートから漏出する。
クシャフト24とローター15を示し、そのときピストン20はシリンダー19
を再びほぼ半分上昇している。
場合、シリンダー19の開放端部は排気ポート32と吸気ポート33へ同時に露
出されて、4ストロークサイクルエンジンに使用される通常のバルブオーバラッ
プを形成する。
ンダー19の半分まで下降し、またシリンダー19が吸気ポート33に対して完
全に露出している。
。
らに45度回転して、エンジンに先に吸引された混合気を圧縮するローター15
とクランクシャフト24を示す。両方の構成部材が再び反対方向にさらに45度
回転すると、ピストン20はその通常の「上死点」位置になり、点火及び4スト
ロークサイクルの反復ができるようになる。
2つの周辺シーリング環(circumferential sealing ring)34及び35の形成
においてローター15とステータ10との間に、好ましくはステータ10の面1
2の面内の溝に設けられかつシリンダー19の両側にシーリングがなされる。別
のシーリングがシーリング片36により形成され、その片は、リング34と35
との間に少なくとも張り延びて、かつ、例えば吸気ポート33、排気ポート32
、点火プラグ30と並んだときにシリンダー19の両側のようなステータ10の
面12の周辺に一定間隔を置いた重要な位置に、及び必要に応じて他の位置に設
けられる。
が形成されるのではなく、この4ストロークサイクルエンジンはクランクシャフ
ト24の回転毎に1つの出力行程が形成されることが分かる。
2に示されるものと直径方向の反対側に他の点火プラグ30を設けることが必要
になる。
、内燃機関の技術に精通した者にとり周知のものである。点火プラグ30の代わ
りに燃料インジェクターを使用することにより、エンジンはディーゼルサイクル
で作動できるであろう。
て2つ以上のシリンダー19を設けることができる。各シリンダー19は、それ
と共働するピストン20とコンロッド21を有し、コンロッド21の全てがクラ
ンクピン22へ効果的に枢着される。これは、非回転式ラジアルエンジンにおい
て周知のように、他のコンロッド全てを枢着する1つの「マスターコンロッド(
master connecting rod)」を使用することにより達成できる。
は他の適切な駆動手段により、ローター15とクランクシャフト24との間に逆
駆動手段を設けることができる。本発明は、2ストロークと4ストロークの内燃
機関へ適用するように説明してきたが、適切な吸気及び排気のポート手段が設け
られるならば、液体用ポンプとして、ガス圧縮器として、もしくは加圧した液体
、ガス又は蒸気により作動されるモーターとして使用できる。
ター15上に生成された対抗トルクにより釣り合い、またクランクシャフトとロ
ーターは同一の速度(ただし反対方向)で作動するので、ローター15のスリー
ブ17を通したものと同一の動力がクランクシャフト24を通して出力される。
ター15からの動力は、ベベルギヤ列25、26及び27によりクランクシャフ
ト24に移る。
4においてはピストン20とコンロッド21が省略されるが、ロッド21はクラ
ンクシャフト24のピン22上で作動する。上述のようにロッド21の1つは、
他のロッドを連結するマスターロッドとすることができる。
に3つのシリンダー41が固定されて、ステータ10の面12へ向けて半径方向
に突き出る。3つの点火プラグ30は、中にあるピストンが圧縮行程の最後に上
死点に達するときに各シリンダー41の内部に露出されるように、ステータ10
の周りに間隔をおいて配置される。
を通過する。これらは、点火プラグ30が混合気を点火するときにシリンダー4
1の外側にあるように位置決めされる。こうしてインジェクター42は、シリン
ダー41内で得られる燃焼圧力又は火炎温度を受けにくくなる。一方インジェク
ター42は、シリンダー41内の空気中に燃料を直接噴射できるので、燃料蒸発
が改善されかつピストンと給気の冷却が向上し、また層化給気効果(stratified
charge effects)を任意選択的に利用できる。
いて全てのシリンダー41を順に通過する吸気ポートと排気ポートを有する。1
つのシリンダー41の吸気ポートと排気ポートによる他のシリンダー41の作動
との干渉を避けるために、吸気ポートと排気ポートは短めにしてある。
拡大した尺度において示す。環43の外面44は、面12に対して適合しかつシ
ーリングするように、さらに面12に沿って摺動できるように研磨される。環4
3は、溝45内のピストンリングによりシリンダー41内にシーリングされる。
使用に際して、遠心力により環43が面12へ押し付けられる。他の溝46内の
細い弾性リングにより、環43がシリンダー41内を下方に降下するのを防止し
、その弾性リングは、シリンダー41の端部へ押し付けられ、かつ小さい力をエ
ンジンの半径方向外側に環43上にも加えて、始動中の圧縮を可能にする。
。こうして燃焼室が、環43の中央における空間48により、又は好ましくは空
間48内に部分的に、かつピストンクラウン内に部分的に形成される。これによ
り、所要のコンパクトな燃焼室が形成され、また環43を異なる空間48を有す
る環43へ変更して圧縮比を変えるオプションが提供される。ピストン20の上
端部と面47との間の小さい空間により、燃焼を改善する好適な「傾いた」領域
が形成される。隅部49は、必要に応じて局部的にでも丸みをつけることができ
る。燃焼圧が面47へ作用するので、環43の反対側の端面44の表面積は、必
要に応じて面12の封止を改善するために選択できる。
いて、クランクシャフト24とローター15は同一方向に回転する。クランクシ
ャフト24、ステータ10及びローター15を相互連結するギヤ装置は、クラン
クシャフト24がローター15の各回転毎に3回転するように選択される。
置において、その圧縮行程の最後で上死点に達する。かくして1つの点火プラグ
30と燃料インジェクター42だけが必要である。さらに吸気ポート33と排気
ポート32はそれぞれほぼ90度に延びることができるので、吸気行程中に各シ
リンダー41内に空気を十分に供給できるし、かつ排気行程中にシリンダー41
から燃焼生成物を十分に排気できる。
に隣接して密接摺動嵌合する円筒形バッフル51が示される。バッフル51は、
シリンダー41が排気ポート32を通過し始めるときに、排気ガスが、排気ポー
トからシリンダー41間の空間52へ逃散するのを防止するように機能する。
ながら図7において、3つのシリンダーL、M及びNの縦方向中心軸は、各シリ
ンダー41の内径にほぼ等しい距離だけクランクシャフト24に沿って間隔をお
いて離されて置かれている。こうしてシリンダーL、M及びNのいずれかにより
掃引される内面12の部位は、他のシリンダーにより掃引されない。
動している。ロッド21は、中間スペーサによりピン22に沿って間隔をおいて
置かれている。好ましくは、コンロッド21間に中間主軸受を設けることができ
るし、そのときにクランクシャフト24は3つの共軸のクランクピン22を有す
る。
リンダーに使用される。
無いので、各シリンダーL、M及びNは、必要に応じてステータ10を通して長
い又は短い吸気ポートと排気ポートを有することができる。
は、下記の表に示される。 クランク回転角 シリンダーL シリンダーM シリンダーN 0 上死点点火 排気行程 吸気行程 30 下死点 60 出力行程 60度上死点 圧縮行程 90 270度下死点 吸気行程 120 排気行程 120度上死点点火 150 330度下死点 出力行程 180 180度上死点 圧縮行程 210 吸気行程 30度下死点 240 240度上死点点火 排気行程 270 90度下死点 300 圧縮行程 出力行程 300度上死点 330 150度下死点 吸気行程 360 0度上死点 排気行程
て、単一のシリンダーと3つのシリンダーの形態でエンジンを説明してきたが、
他のシリンダー数をも使用できる。例えば5つのラジアルシリンダーを有するエ
ンジンは、充分に機能することが判明している。
階を示す。
断平面における線図的断面図である。
ある。
Claims (17)
- 【請求項1】 ステータと、第1の軸回りの回転面としてステータ上に形成
される第1の面と、ローターと、第1の軸回りの回転面としてローターの一部の
上に形成される第2の面とを備え、第1と第2の面はその間に相対的摺動回転が
できるように取り付けられたラジアル回転式流体圧機械において、第1の軸に実
質的に直角にローター内に形成された作動シリンダーと、シリンダー内で軸方向
に摺動可能でありかつその中に摺動嵌合するピストンと、駆動シャフトと、該ピ
ストンと該駆動シャフトを相互連結するカップリング手段と、該駆動シャフトを
回転させるために該シリンダー内のピストンの往復動を起こすか又は該シリンダ
ー内のピストンの往復動を起こすために該駆動シャフトの回転を起こすカップリ
ング手段と、前記の第1の面を通って該ステータ内に予め決められた位置に形成
されるポートであって該シリンダーに又は該シリンダーからこのポートを通って
流体が流れてもよいものと、該ローターと該駆動シャフトを相互連結する駆動手
段であって、該駆動手段がローターと該駆動シャフトを回転するように配置され
ていて、さらに該駆動シャフトが予め決められた速度と回転方向においてステー
タに対応していることを特徴とするラジアル回転式流体圧機械。 - 【請求項2】 請求項1に記載のラジアル回転式流体圧機械において、カッ
プリング手段が、駆動シャフトに回転可能に連結されるクランク、及びピストン
とクランクのピンとへ枢着されるコンロッドから構成されることを特徴とするラ
ジアル回転式流体圧機械。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載のラジアル回転式流体圧機械において
、ステータがローターの外部又は内部に設けられることを特徴とするラジアル回
転式流体圧機械。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載のラジアル回転式流体圧機
械において、第1と第2の面が第1の軸の回りに共軸の直円筒形(right cylind
ers co-axial)であることを特徴とするラジアル回転式流体圧機械。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のラジアル回転式流体圧機
械において、ポートとして第1と第2のポートを備え、流体がそれらのポートを
それぞれに通って前記シリンダーに流入すること又は該シリンダーから流出する
ことが可能であることを特徴とするラジアル回転式流体圧機械。 - 【請求項6】 前記の請求項のいずれかに記載の内燃機関において、ステー
タに間隔をおいて配置された前記ポートの第1と第2のポートを備え、1つのポ
ートは空気又は混合気をシリンダーへ導入するよう調整され、他のポートはシリ
ンダーからの排気ポートであることを特徴とする内燃機関。 - 【請求項7】 請求項6に記載の内燃機関において、ステータ内に保持され
及び予め決められたローターの位置においてシリンダーの方向に向いている点火
プラグ又は燃料インジェクターを備えることを特徴とする内燃機関。 - 【請求項8】 請求項6又は7に記載の内燃機関において、4ストローク又
は2ストロークサイクルで作動し、その場合に、駆動シャフト及びステータに対
し逆方向に回転するローターと共に、前記駆動手段がステータに対するローター
の回転速度と等速のステータに対する速度で駆動シャフトを回転するように配置
されていることを特徴とする内燃機関。 - 【請求項9】 請求項8に記載の内燃機関において、駆動手段が、ローター
と、駆動シャフト及びローターがステータに対して同じ回転速度だが反対方向に
該駆するように取り付けられた歯付きギヤ列を含む駆動シャフトとを相互連結す
ることを特徴とする内燃機関。 - 【請求項10】 請求項6乃至9のいずれかに記載の内燃機関において、ロ
ーターとステータとの間をシーリングすることがローター又はステータ内のグル
ーブの中に配置された一対の周辺シーリング環(circumferential sealing ring
)によって提供され、該環がシリンダーの軸方向に対して反対側にあることを特
徴とする内燃機関。 - 【請求項11】 請求項10に記載の内燃機関において、さらにシーリング
が前記の第2の面に対して押しつけるために前記の第1の面内に設けられかつ間
隔をおいて設けられた複数のシーリング片(sealing strips)であって、それぞ
れが前記シーリング環の1つから他の環へ張り延ばされているようなシーリング
片によって提供されることを特徴とする内燃機関。 - 【請求項12】 請求項6乃至11のいずれかに記載の内燃機関において、
ローターの周辺に配設される複数の前記シリンダーと複数の前記共働ピストン(
co-acting pistons)を特徴とする内燃機関。 - 【請求項13】 請求項1乃至5のいずれかに記載の内燃機関において、液
体用のポンプとして、ガス圧縮器として、もしくは加圧された液体、ガス又は蒸
気により駆動されるモーターとして作動するように調整されることを特徴とした
内燃機関。 - 【請求項14】 ステータと、第1の軸回りの回転面としてステータ上に形
成される第1の面と、ローターと、第1の軸回りの回転面としてローターの一部
の上に形成される第2の面とを備え、第1と第2の面はその間に相対的摺動回転
ができるように取り付けられたラジアル回転式流体圧機械において、第1の軸に
実質的に直角にローター内又はローター上に形成されかつ均一に間隔をおいて配
置された複数の作動シリンダーと、各シリンダー内で軸方向に摺動可能でありか
つその中に摺動嵌合するピストンと、クランクスロー(crank throw)とその上 のクランクピンにより形成される駆動シャフトと、同じクランクピンに各シリン
ダーを連結しているか又は複数の共軸クランクピンの単独の1つに対しそれぞれ
を連結しているコネクティングロット、前記の第1の面を通ってそこにある各シ
リンダーのために該ステータ内に予め決められた位置に形成されるポートであっ
て該シリンダーに又は該シリンダーからこのポートを通って流体が流れてもよい
ものと、前記シリンダーが回転している間にその一つのみに排出している前記ポ
ートのそれぞれと、該ローターと該駆動シャフトを相互連結する駆動手段であっ
て、該駆動手段がローターと該駆動シャフトを回転するように配置されていて、
さらに該駆動シャフトが予め決められた速度と回転方向においてステータに対応
していることを特徴とするラジアル回転式内燃機関。 - 【請求項15】 請求項14に記載の内燃機関において、シリンダー軸の回
転平面(rotation planes)が駆動シャフトに沿って間隔をおいて設けられてい る内燃機関。 - 【請求項16】 請求項14又は15に記載の内燃機関において、シリンダ
ー毎に、必要に応じて、別個の吸気ポート、排気ポート、別個の点火プラグ及び
/又は燃料インジェクターがあることを特徴とする内燃機関。 - 【請求項17】 実質的に、添付図面に示されていて、かつこの明細書に記
載されているラジアル回転式内燃機関。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NZ329166 | 1997-11-12 | ||
NZ329166A NZ329166A (en) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | Radial rotary fluid pressure machine,typically internal combustion engine, arranged so that rotor and drive shaft rotate in mutually opposite directions |
PCT/NZ1998/000159 WO1999024696A1 (en) | 1997-11-12 | 1998-11-05 | Radial motor/pump |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001522962A true JP2001522962A (ja) | 2001-11-20 |
JP2001522962A5 JP2001522962A5 (ja) | 2008-05-08 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000519674A Pending JP2001522962A (ja) | 1997-11-12 | 1998-11-05 | ラジアルポンプ又はモーター |
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KR (1) | KR20010031930A (ja) |
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NZ (1) | NZ329166A (ja) |
TW (1) | TW390935B (ja) |
WO (1) | WO1999024696A1 (ja) |
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