JP2541577B2

JP2541577B2 - ロ−タリ−機関

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Publication number: JP2541577B2
Application number: JP62209009A
Authority: JP
Inventors: 節男木下
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-22
Filing date: 1987-08-22
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: JPS6453019A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、内燃機関として用いられるロータリー機関
に関する。

（従来の技術）近年、単位重量当たりの出力の大きさ（機械効率の高
さ）、静粛性、回転の滑らかさ等の点において優れた、
ペリトロコイド曲線から構成される所謂バンケル形ロー
タリー機関が発明され、現在自動車、ボート等のエンジ
ンとして実用化がなされている。

しかし、上記バンケル形ロータリー機関は、レシプロ
型のものに対して上記利点を有するものの、ロータの公
転軸線（出力軸の中心軸）と自転軸線（ロータの内歯車
の中心軸）が一致していないため、その偏心による機械
損失、及びそれに伴う振動により電動モータのような回
転の完全な円滑さが得られず、ロータリー機関として完
全の域に達するものではなかった。

このような状況に鑑み、本発明人は、第３図に図示す
るような、ロータリー機関を提供した（特願昭60−4155
7号）。即ち、このロータリー機関は、真円を基礎外形
線とする第１、第２、第３ロータ2A,2B,2Cを、第１ロー
タ2Aの基礎外形線C1上の異なる二箇所において第２、第
３ロータ2B,2Cの基礎外形線C2,C3が外接するよう配置
し、第１ロータ2Aの基礎外形線C1外側に等間隔に突起シ
ール部分４を形成するとともに、第２ロータ2Bの基礎外
形線C2内側に上記突起シール部分４に略合致する凹部５
を形成し、第３ロータ2Cの基礎外形線C3内側に上記突起
シール部分４に合致する凹部６及びこの凹部６に連通す
る燃焼室７を形成し、上記配置した三個のロータ2A,2B,
2Cを内装するケーシング１のロータ室Ｒ（R1,R2,R3）を
上記各ロータの回転外形軌跡に合致するよう形成してい
る。さらに、ケーシング１の上記第１ロータ2Aを内装す
るロータ室部分R1の、該ロータ室と突起シール部分４を
除く第１ロータ2Aとで形成される環状空間を、第１ロー
タ2Aと第２ロータ2Bの接触部分11、および第１ロータ2A
と第３ロータ2Cの接触部分12により二分割した空間部分
13,14であって、上記各ロータの回転に伴い吸入作用を
する部分に吸入口９を、排気作用をする部分に排気口10
を形成するとともに、上記各ロータを支持する回転軸３
を第１ロータ2Aの回転に対して第２、第３ロータ2B,2C
が逆回転するよう歯車（図示せず）で連結することによ
り、第１ロータ2Aの突起シール部分４が第２ロータ2B及
び第３ロータ2Cの凹部5,6に嵌り込むよう回転し、上記
分割された空間内13,14で、上記各ロータの回転に伴い
吸入、圧縮、爆発、排気の各工程を行わしめるよう構成
している。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記構成のロータリー機関は、内燃機
関としての運転状態、特にそのアイドリング状態の安定
性の点において問題を有していた。本発明は、上記現況
に鑑みなされたもので、従来のロータリー機関に比べ、
さらに機械効率、静粛性、回転の滑らかさ等の点におい
てすぐれたロータリー機関を提供することを目的にす
る。

（問題点を解決するための手段）本発明の要旨とするところは、上記構成を有するロー
タリー機関において、第１ロータと第３ロータの接触位
置の排気工程側境界部分のケーシング壁部を、上記第１
ロータと第３ロータに略接触する位置から遠ざかった位
置まで進退可能に構成したことを特徴とする。

（作用）しかして、上記構成よりなる本ロータリー機関を内燃
機関として使用した場合には、上記第１ロータと第３ロ
ータの接触位置の排気工程側境界部分のケーシング壁部
を、上記第１ロータと第３ロータに略接触する位置から
遠ざかった位置まで進退可能に構成しているため、第１
ロータと第２ロータとの間で爆発が生じて気体の容積が
膨張すると、上記ケーシング壁部が後退して、第３ロー
タの凹部と分割された環状空間の排気口が形成されてい
る側の空間とが大きな連通空間によって従来のロータリ
ー機関に比べて長い間（時間）連通され、それ以外のと
きにはケーシング壁部が第１ロータと第３ロータに略接
触するため、排気効率が向上してエンジンのアイドリン
グ運転時の安定性が向上する。

（実施例）以下、本発明を内燃機関として使用した場合の実施例
を図面を参照しながら説明する。第１図は本発明にかか
るロータリー機関の構造を示す正断面図、第２図は第１
図のＸ−Ｘ矢視での平断面図である。

図において、１はケーシング、Ｒはケーシング内に形
成されたロータ室、2Aは第１ロータ、2Bは第２ロータ、
2Cは第３ロータ、３は回転軸、４は第１ロータに形成さ
れた突起シール部分、５は第２ロータに形成された凹
部、６は第３ロータに形成された凹部、７は凹部６と一
体に形成された燃焼室、８は上記各ロータ間を連結する
歯車、９は吸入口、10は排気口、20は第２ロータの凹部
が負圧になるのを防止する連通口、Ｓは先端が尖頭状を
有しバネで突出自在にロータ周面に挿着されたシールプ
レートである。

そして、本発明にかかるロータリー機関を第１図に基
づいて説明すると、真円を基礎外形線とする第１、第
２、第３の三個のロータ2A、2B、2Cが、第１ロータの基
礎外形線上の異なる二点、本実施例の場合第１ロータの
直径線上の二点で第２、第３ロータの基礎外形線が外接
するよう、即ち各ロータの回転軸３（3a、3b、3c）の中
心が一直線上に位置して各々の基礎外形線C1、C2、C3
（第１図において、一点鎖線で示す）が外接するよう配
置されている。そして、第１ロータ2Aの基礎外形線外側
に等間隔に突起シール部分４が複数、本実施例の場合三
個（第１突起シール部分4a、第２突起シール部分4b、第
３突起シール部分4c）形成され、第２ロータにはその基
礎外形線内側に上記突起シール部分４に略合致する凹
部、正確には第１ロータが回転する際にその突起シール
部分が第２ロータとの干渉をさけるような形状の凹部５
が形成されて、第３ロータにはその基礎外形線内側に上
記突起シール部分４に合致する凹部６及びそれに連通し
て燃焼室７が形成されている。そして、上記突起シール
部分の形状は、第１ロータ2Aと第２ロータ2Bあるいは第
１ロータ2Aと第３ロータ2Cとの交点を中心に円を描き、
該円と第１ロータ2Aの中心3aよりロータ室Ｒの第１ロー
タ2Aを内装する部分の内径に略等しい（正確には僅かに
小さい）半径の円を描いてこの円より突出する部分を削
除して残った部分で構成されるものである。また、従来
のロータリー機関（特願昭60−41557号）の燃焼室７が
上記削除した部分に等しい形状に形成されているのに対
し、本実施例の場合、圧縮比を上げて単位容積当たりの
馬力を向上させるため、第３ロータの2Cの凹部の外形線
の曲率が大きくなるよう形成して、圧縮時の容積が小さ
くなるよう構成されている。

また、ケーシング１には、上記一直線上に配置された
三個のロータ2A、2B、2Cを内装するよう、その形状に合
致したロータ室Ｒが形成されている。ケーシング１に各
ロータ2A、2B、2Cを組み立てた際、上記ロータ室Ｒの第
１ロータ2Aを内装する部分には、第１図に図示するよう
に、ロータ室Ｒ、突起シール部分を除く第１ロータ2Aと
で形成される環状空間を、第１ロータ2Aと第２ロータ2B
の接触部分11、および第１ロータ2Aと第３ロータ2Cの接
触部分12により、二分割した空間部分（第１空間13、第
２空間14）が形成される。そして、かかる環状空間部分
の上記第１ロータ2Aの回転により開閉作用をするロータ
室側面の、上記第１空間13内には吸入口９が、第２空間
14内には排気口10が、また第２ロータの回転により開閉
作用をするロータ室側面で上記第２空間14と連通する空
間に他の排気口10′が形成されている。さらに、第２ロ
ータの回転により開閉作用をするロータ室側面で上記第
１空間13と連通する空間に、第２ロータと第１ロータあ
るいは第２ロータとロータ室壁面で形成する空間が負圧
になるのを防止するための連通口20が形成されている。

また、第１図において、ロータ室Ｒの第１ロータ2Aと
第３ロータ2Cの接触部分12の下方部分（排気側）には、
爆発の際の燃焼ガスのバイパス路である燃焼ガス通路16
（メッシュで表した部分）が形成され、この通路16を形
成するケーシング１側の壁面1aは、第１図の実線で示す
位置から同図二点鎖線で示す位置まで、進退可能に構成
されている。この壁面1aの進退動は、機関の排気工程の
爆発から所定時間のみ後退（第１図二点鎖線参照）し、
その他のときには進出した位置（第１図実線参照）に位
置するよう構成されている。

さらに、吸入・圧縮等の各工程において各ロータ間あ
るいは各ロータとロータ室内壁との気密性を良くするた
め、第１ロータの突起シール部分の両端部及び第１及び
第２ロータの凹部にシールプレートＳが、バネ22により
突出自在に挿着されている。

また、第２図に図示するように、上記各々のロータ2
A、2B、2Cは各々回転軸３により支持され、この回転軸
３は軸受21を介してケーシング１に回転自在に支持され
ている。さらに、上記回転軸３には、互いに噛合する同
じ歯数の歯車8A、8B、8Cが取着され、第１ロータ2Aに対
して、第２、第３ロータ2B、2Cが同一の回転数で逆回転
するよう構成されている。

また、第１図あるいは第２図に図示するように、ロー
タ室Ｒ側壁の第３ロータ2Cが内装される部分の、機関点
火時期近傍位置には点火プラグ18を取着するための取着
口19が形成されている。尚、図示されていないが、上記
吸入口９には、インテークマニホイルドを介して気化器
が接続され、また排気口10および10′にはイグゾースト
マニホイルドを介して消音器が接続される。

しかして、本ロータリー機関は、以下のように作動す
る。即ち、当初、第１ロータ2Aの第１突起シール部分4a
と第２ロータの凹部５が、第１ロータ2Aの第２突起シー
ル部分4bと第２ロータの凹部５が、また第１ロータ2Aの
第３突起シール部分4cと、第２ロータの凹部５が各々合
致する（嵌り合う）ような状態に位置するものとする。
第１ロータ2Aの突起シール部分、例えば第１突起シール
部分4aが第１空間部分13に形成された吸入口９を通過す
ることにより、第１空間部分13の、第１突起シール部分
4a、第１ロータ2Aと第２ロータ2Bの接触部分11で形成さ
れる空間が、ロータの回転に伴って大きくなるため、イ
ンテークマニホイルドを介して気化器より混合気を吸入
する。そして、さらにロータが回転して、第２突起シー
ル部分4bが、ロータ室の間仕切壁R1に達し、さらに吸入
口９を通過すると、上記第１突起シール部分4aと第２突
起シール部分4bで空間即ちシプロエンジンの下死点に相
当する最大容積を形成し（吸入工程を完了し）、その状
態でロータは回転して後、第１突起シール部分4aがロー
タ室の間仕切壁R2を通過すると、第２突起シール部分4
b、第１ロータ2Aと第３ロータ2Cとの接触部分12で形成
される空間が、ロータの回転に伴って小さく、即ち圧縮
されていく。そして、圧縮が最大になった際、即ち上記
空間内の混合気が、第３ロータ2Cの燃焼室７に押し込ま
れた際、点火プラグ18が点火して爆発が生じる。該爆発
により、作用・反作用の法則より第１ロータ2Aは第１突
起シール部分4aおよび第２突起シール部分4bが押圧さ
れ、第１図において時計方向に回転し、第３ロータ2Cは
上記第２突起シール部分4bに対応する凹部が押圧され反
時計方向に回転する。上記爆発による回転が、ロータリ
ー機関の駆動力となる。そして、上記爆発により混合気
は燃焼ガスになり、該燃焼ガスは、一部はこの爆発と略
同時あるいはその直後に進退したケーシング１の壁面1a
によって拡がった通路を経て、一部は直接第２空間内へ
入り、第２突起シール部分4bにより排気口10、10′方向
に押され、排気口10側では、第１ロータ2Aと第２ロータ
2Bとの接触部分11で第１空間とは隔離されているため、
上記排気口10、10′より燃焼ガスはイグゾーストマニホ
イルド側に排出される。尚、かかる際、排気口10′が排
気口10と別の箇所に形成されているのは、第１ロータの
第２突起シール部分4bがロータ室の間仕切壁R3に達し排
気口10を閉鎖した後に、第１ロータと第２ロータとで形
成する空間内を残った燃焼ガスを機関外に排出するため
である。

ところで、上記説明においては、主として第１ロータ
2Aと第３ロータ2Cを中心に説明したが、第２ロータ2B
は、第１ロータ2A、第３ロータ2Cとともに連動して回転
し、本ロータリー機関において上記第１ロータ2Aとあい
まって、吸入・排気工程に必須の一つのシール部分を形
成している。

尚、上記実施例においては、第１ロータの回転に対し
て、第２、第３ロータの回転を同じ回転数になるよう構
成しているが、第２、第３ロータは第１ロータの突起シ
ール部分と、該第２、第３ロータの凹部（燃焼室も含
む）と係合させられるような構造であればよく、例えば
第１ロータの突起シール部分の数を四個設け、第２、第
３ロータの八個設けて、第１ロータの１回転に対して、
第２、第３ロータが２回転するよう、歯車列により構成
してもよい。また、本実施例では、第１ロータの突起シ
ール部分とこれに対応する第２、第３ロータの凹部が三
個形成されているが、機関の諸形状寸法等が燃焼効率に
及ぼす影響に鑑がみ、より多くのあるいは少ない数の突
起シール部分とこれに対応する凹部が形成されてもよ
い。

（発明の効果）本発明にかかるロータリー機関は、第１ロータと第３
ロータの接触位置の排気工程側境界部分のケーシング壁
部と、上記第１ロータと第３ロータに略接触する位置か
ら遠ざかった位置まで進退可能に構成しているため、排
気効率が大幅に向上し、アイドリング時においても安定
した運転を得ることができ、この形式のロータリー機関
の実用化に大きく寄与する。また、排気効率が向上する
ため、出力が向上するとともに燃料の消費量が減少す
る。

上述のように、従来のバイケル形のロータリー機関に
比べ、振動の少なく燃費の優れた、また構造が簡単で製
造性に優れた、本形式のロータリー機関を実用化に近づ
ける優れた発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるロータリー機関の構造を示す正
断面図、第２図は第１図Ｘ−Ｘ矢示での平断面図、第３
図は従来のロータリー機関の正断面図である。Ｒ……ロータ室、C1、C2、C3……基礎外形線、１……ケ
ーシンク、1a……ケーシングの壁面、２……ロータ、３
……回転軸、４……突起シール部分、5,6……凹部、７
……燃焼室、８……歯車、９……吸入口、10……排気
口、11……第１ロータと第２ロータの接触部分、12……
第２ロータと第３ロータの接触部分、13……第１環状空
間、14……第２環状空間、8A、8B、8C……歯車。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】真円を基礎外形線とする第１、第２、第３
ロータを、第１ロータの外形線上の異なる二箇所におい
て、第２、第３ロータの基礎外形線が外接するよう配置
し、第１ロータの基礎外形線外側に等間隔に突起シール
部分を形成し、第２ロータの基礎外形線内側に上記突起
シール部分に略合致する凹部を形成し、第３ロータの基
礎外形線内側に上記突起シール部分に略合致する凹部及
びこの凹部に連通する燃焼室を形成し、上記配置した三
個のロータを内装するケーシングのロータ室を上記各ロ
ータの回転外形軌跡に略合致するよう形成し、さらにケ
ーシングの上記第１ロータを内装するロータ室部分の、
該ロータ室と突起シール部分を除く第１ロータで形成す
る環状空間部分を、第１ロータと第２ロータの接触部
分、および第１ロータと第３ロータの接触部分によって
二分割し、この二分割して形成される一つの空間部分
の、上記各ロータの回転に伴い吸入作用をする部分に吸
入口を、排気作用をする部分に排気口を形成するととも
に、上記各ロータを支持する回転軸を第１ロータの回転
に対して第２、第３ロータが逆回転するよう歯車で連結
することにより、第１ロータの突起シール部分が第２ロ
ータ及び第３ロータの凹部にはまり込むよう回転し、上
記分割された空間部分で、上記各ロータの回転に伴い吸
入、圧縮、爆発、排気の各工程を行わせるよう構成した
ロータリー機関において、上記第１ロータと第３ロータの接触位置の排気工程側境
界部分のケーシング壁部を、上記第１ロータと第３ロー
タに略接触する位置から遠ざかった位置まで進退可能に
構成したことを特徴とするロータリー機関。