JP3809837B2 - ロータリー機関 - Google Patents
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Description
<技術分野>
本発明は、内燃機関のうちのロータリー機関に関する。
【0002】
<背景技術>
既存のロータリー機関は、ハウジング内で偏心回転する三角形のローターによって機関の4行程が行われるようにしたものであり、そのハウジングとローターは幾何学的な構造のため製作し難い。また、作動時にはローターの回転摩擦が激しく、これによりローターの摩耗度が極めて高いものであり、独立の潤滑機能がないため燃料に潤滑油が混合することから燃焼の際に煤煙が多量に発生する。これらの問題点から、同出力の往復用機関に比べて小型で軽量であるにも関わらず現実の実施がされていない実状にある。
【0003】
<発明の説明>
本発明は、上述した従来のロータリー機関における問題点を解決するために、円筒形ハウジング内で回転軸を中心に回転する回転体のピストンが、ハウジングから回転体中央部に突出形成された楕円形案内台に外接して滑り移動しながら、作動室を圧縮および拡張する作用によって、機関の4行程が行われるようにした。
【0004】
また、回転体のピストンについては、その軸棒に案内ローラを有する誘導棒を設けて、案内ローラがハウジングの楕円形の案内面に内接されるようにすることにより、遠心力の作用時にも各行程ごとに要求される作動室の圧縮または拡張が円滑に行われるようにした。
【0005】
このような4行程の進行時、回転軸に形成された潤滑油供給路及び供給用穴から機関内部へと潤滑油が供給されるようにし、供給された潤滑油が、排出用穴と潤滑油排出路から排出されて循環されるようにした。また、燃料を吸入する吸入口と排ガスを排出する排気口、および作動室などについては、オイルシールで密閉して、潤滑作用に際して作動室内への潤滑油流入が遮断されるようにした。
【0006】
したがって、本発明は、構成が比較的簡単で製作し易いことは勿論、回転体とピストンの作動が柔軟で円滑に行われるため、その分だけ振動騒音とピストンの摩耗率を下げることができ、また、独立した潤滑機能を持たせて煤煙発生を低減できる。
【0007】
<発明の実施のための最良の形態及び発明の実施の形態>
本発明は、図1および図2に示すように、円筒形のハウジングAと、ハウジングA内で回転軸2を中心に回転し、また1個以上のピストンBが設置される回転体Cと、ハウジングAの内壁から突出して回転体Cの中央部に位置する楕円形の案内台Dと、ピストンBを連結する軸棒4に延長形成され、ハウジングAの案内面6によって案内される誘導棒8と、から構成される。
【0008】
ハウジングAは、本体16と、本体16にボルトで結合される蓋18からなる。本体16には、燃料吸入用吸入口10とガス排出用排気口12が両側に形成され、それらの間には構成しようとする機関(ガソリン機関またはディーゼル機関)に応じて点火プラグ14と燃料供給装置が選択的に設置される。本体16の内側空間部には、内壁から楕円形の案内台Dが突出形成される。また、本体16の案内台Dと蓋18には回転軸2が貫通する軸穴20、22が形成される。
【0009】
ハウジングAを構成する本体16及び蓋18には、冷却室24,26を形成して冷却用液体を充填し、本体16の底部には燃料流入管28を有するカバー30をボルトで結合し、カバー30内には回転軸2に結合固定されるタービン型燃料加圧機32を設置する。
【0010】
ハウジングAの本体16に形成されるガス排出用排気口12には、図3に示すように、回転体Cの回転方向にやや傾くように多数の傾斜板34を密に形成して排気の際に推進力を増大させる。
【0011】
本体16の内側壁から突出形成される楕円形の案内台Dは、軸穴22の中心点から最も短い下死点D−1と最も遠い上死点D−2を有する形であって、回転体Cの中央に位置する。
【0012】
蓋18の内側面には、誘導棒8の作動を自由にさせる作動空間36と、作動空間36から凹み込んだ楕円形の案内面6とを形成している。楕円形の案内面6は、内接する誘導棒8を通じて、ピストンBが案内台Dとの外接状態を保持できるようにする楕円をなすのである。
【0013】
回転体Cは、円筒形の胴体38と、胴体38の上下側にボルトで結合される密閉板40,42とから構成され、その回転軸2は一方の密閉板40と一体に形成する。
【0014】
回転体Cの胴体38内には一つ以上の作動室44を形成し、各作動室44には、燃料が吸入され、また燃焼後のガスを排出するための吸排気穴46を形成している。吸排気穴46は、吸気および排気機能以外に、作動室44の一部として作動室44の機能も行う。
【0015】
回転体Cの他方の密閉板42の外面には、図4に示すように、多数の案内突片48を放射状に形成し、それらの間に潤滑油の排出を促進する潤滑油排出促進用流路50が形成されるようにする。
【0016】
回転体Cの各作動室44内に設置されるピストンBは、図5に示すように、側面から見て円形であるヘッド部52と、ヘッド部52の一側部から、内側へと湾曲して延長形成された胴体54とからなる。また、ピストンBは、ヘッド部52の連結穴56を通じて回転体Cに軸棒4でもって連結されて設置され、胴体38端部の尾部58と前面59が楕円形案内台Dに外接するようにされる。
【0017】
前記ピストンBの尾部58と案内台Dの上死点D−2には回転時の摩擦を少なくするために案内ローラ60をさらに設けるのが好ましい。
【0018】
ピストンBを連結する軸棒4については、回転体Cの一方の密閉板40の外側から連結穴56を貫通してピストンBと一体感を有するようにする。外部に露出された軸棒4の端部には誘導棒8を一体に延長形成する。誘導棒8の端部には案内ローラ62を形成して、該端部が、案内ローラ62を介してハウジングAの案内面6に内接されるようにする。
【0019】
回転体Cの一方のカバー40に一体形成された回転軸2は、内部に潤滑油供給路64と潤滑油排出路66を形成し、潤滑油供給路64は供給用穴64aによって機関内部と連通されるようにし、潤滑油排出路66は排出用穴66aによって機関内部と連通されるようにする。
【0020】
ハウジングAと回転体Cとの間、回転体CとピストンBとの間には、それぞれオイルシール68を形成して、潤滑油が作動室44,吸排気穴46,吸入口10および排気口12に流入するのを防止する。
【0021】
本発明において、点火プラグ14は、ピストンBが案内台Dの上死点D−2を通り過ぎるとき点火されるような位置に設ける。点火プラグ14に代えて燃料供給装置を点火位置に設けるならば、ディーゼル機関としても満足できることになる。
【0022】
このように構成された本発明においては、始動によって回転体Cが回転すると、その尾部58が案内台Dと外接し、また、軸棒4に延長形成された誘導棒8の案内ローラ62はハウジングAの案内面6に内接しているので、ピストンBは楕円形案内台Dの下死点D−1と上死点D−2を通りながら作動室44の容積を縮小または拡張させる。
【0023】
このときピストンBの尾部58は、図6のように作動室44の吸排気穴46が吸入口10と出会う時点からは案内台Dの上死点D−2を通って下死点D−1に移動しながら軸棒4を軸として回転体Cの中心部側に回転することになる。そのため、このように回転するにつれて、最小容積化していた作動室44が漸次拡張される。作動室44の拡張時には、燃料流入管28に噴射されて入った燃料が、タービン型燃料加圧機32によって加圧された状態で、吸入口10を経て作動室44内に強く吸入される。
【0024】
このような吸入作用は、作動室44の吸排気穴46がハウジングAの吸入口10を通る間中、続けて行われる。この吸入行程時、ピストンBには回転体Cの回転によって遠心力が作用するが、軸棒4に連結された誘導棒8が案内ローラ62を介してハウジングAの楕円形案内面6に内接しているので正常な吸入行程が遂行される。
【0025】
すなわち、ピストンBは、案内台Dと外接し滑り移動しながら作動室44を縮小または拡張させるが、回転体Cの回転によって常時遠心力が作用するので、とくに外力が全く作用しない吸入区間ではその尾部58が案内台Dとの滑り接触状態を保持できなくなる。
【0026】
しかし、図7のように、ピストンBは、常時、その尾部58が案内台Dに外接しており、また、誘導棒8は、案内ローラ62を介してハウジングAの案内面6に内接することで遠心力の作用するピストンBを支持している。そのため、ピストンBの尾部58は遠心力に影響を受けず、常時、案内台Dと外接して往復作動を行うこととなる。
【0027】
回転体Cの吸排気穴46がハウジングAの吸入口10を通り過ぎたならば、ハウジングAの内壁と、作動室44および吸排気穴46を取り囲んでいるオイルシール68とによって、作動室44及び吸排気穴46が密閉され、吸入行程が完了する。
【0028】
吸入行程が完了すると、ピストンBの尾部58は案内台Dの下死点D−1を通って上死点D−2に移動するので、下死点で最大容積化した作動室44は漸次縮小されながら燃料を圧縮することになる。
【0029】
ピストンBの尾部58が上死点D−2に到達すると、作動室44の容積が最小化し燃料は最大に圧縮され、圧縮行程が完了する。
【0030】
最大圧縮時、点火プラグ14が点火されると、燃料が燃焼しながら膨張行程が始まり、膨張力がピストンBの背面を押すことから、回転体Cが反時計方向に回転する回転動力が得られる。
【0031】
このとき、ピストンBの尾部58が上死点D−2を過ぎ下死点D−1へと移動するので、作動室44が漸次拡張される。回転を続けて作動室44の吸排気穴46が排気口12に出会うと、膨張行程が完了し、排気行程が始まる。
【0032】
排気行程が始まる際には、再びピストンBの尾部58が下死点D−1を過ぎて上死点D−2へと移動するので、これに伴い、最大容積化した作動室44が漸次縮小されながら排気が迅速に進行する。
【0033】
排気行程時、排気口12には図3のように多数の傾斜板34が形成されているので、傾斜板34の作用により推進力が増大する。
【0034】
作動室44の吸排気穴46が排気口12を完全に通り過ぎると、排気行程が完了する。このとき、ピストンBの尾部58は、再び上死点D−2を過ぎて下死点D−1へと移動することとなり、また、最小容積化していた作動室44が、吸入口10を通り過ぎつつ、再び漸次拡張されることとなるので、燃料を吸入する最初の吸入行程が繰り返される。
【0035】
これら4行程が進行される間、回転軸2の潤滑油供給路64から供給された潤滑油は、供給用穴64aを通じてハウジングAと回転体Cとの間、回転体CとピストンBとの間、回転軸2とハウジングAおよび案内台Dとの間など機関内に満遍なく流入されて回転を円滑にする。そして、潤滑油排出用穴66aと潤滑油路66を通じて排出される循環作用を行う。
【0036】
潤滑作用の際、吸入口10,排気口12,作動室44および吸排気穴46には潤滑油が流入しないようにオイルシール68で密閉されているので、潤滑油の燃焼による煤煙発生の恐れがない。
【0037】
潤滑油の排出時には回転体Cの回転によって放射状の案内突片48同士の間に形成される流路50を通じて潤滑油が中央部に迅速に移動し、潤滑作用が円滑になる。
【0038】
<産業上の利用可能性>
本発明は、ハウジングA内で回転体CのピストンBが案内台Dの外面に接して滑り移動しながら機関の4行程が行われるので、三角形ローターが偏心回転しながら機関の4行程が行われる従来のロータリー機関に比べて、構成が比較的簡単であって製作しやすい。また、回転摩擦がずっと少ないため作動が柔軟且つ円滑になり、その分だけ騒音振動やピストンBの摩耗率が低減される。さらに、独立した潤滑機能を持たせることで潤滑油による煤煙発生のおそれを排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の側断面構成図。
【図2】本発明の分解斜視図。
【図3】本発明の排気口の部分斜視図。
【図4】本発明の回転体底面に有する潤滑油排出用流路の構成図。
【図5】本発明に使用されるピストンの斜視図。
【図6】本発明の平断面構成図。
【図7】本発明の誘導棒の作動状態を示す平断面構成図。
【符号の説明】
A:ハウジング B:ピストン
C:回転体 D:案内台
D−1:下死点 D−2:上死点
2:回転軸 4:軸棒
6:案内面 8:誘導棒
10:吸入口 12:排気口
14:点火プラグ 16:本体
18:蓋 20、22:軸穴
24、26:冷却室 28:燃料流入管
30:カバー 32:燃料加圧機
34:傾斜板 36:作動空間
38:胴体 40、42:密閉板
44:作動室 46:吸排気穴
48:案内突片 50:流路
52:ヘッド部 54:胴体
56:連結穴 58:尾部
59:前面 60、62:案内ローラ
64:潤滑油供給路 66:潤滑油排出路
64a:供給用穴 66a:排出用穴
68:オイルシール
Claims (4)
- 円筒形のハウジング(A)と、
ハウジング(A)内で回転する回転体(C)と、
ハウジング(A)から突出して回転体(C)の中央に位置する楕円形案内台(D)と、
回転体(C)と一体に形成されハウジング(A)と案内台(D)を貫通する回転軸(2)とからなり、
前記ハウジング(A)には、吸入口(10)及び排気口(12)、並びに、構成しようとする機関に応じて点火プラグ(14)や燃料供給装置を選択的に形成し、
回転体(C)には吸排気穴(46)を有する一つ以上の作動室(44)を形成し、
前記作動室(44)の一方の側には、各ピストン(B)を回転可能に設けて常時、案内台(D)に外接するようにし、
ピストン(B)を連結する軸棒(4)には、案内ローラ(62)を介してハウジング(A)の案内面(6)に内接する誘導棒(8)を形成してなるロータリー機関であって、
ハウジング ( A ) を構成する蓋(18)の内側面には、誘導棒(8)の作動を自由にさせる作動空間(36)と、作動空間(36)から凹み込んだ楕円形の案内面(6)とを形成し、
回転体 ( C ) が、円筒形の胴体(38)と、胴体(38)の両側にボルトで結合される密閉板(40,42)とから構成され、その回転軸(2)は一方の密閉板(40)と一体に形成され、
軸棒 ( 4 ) は、回転体 ( C ) の一方の密閉板(40)の外側から、ピストン ( B ) のヘッド部(52)の連結穴(56)を貫通してピストン(B)と一体感を有するように連結されており、密閉板(40)の外側の作動空間(36)中へと露出された軸棒(4)の端部には誘導棒(8)を一体に延長形成したことを特徴とするロータリー機関。 - ピストン(B)は、側面から見て円形であるヘッド部(52)と、ヘッド部(52)の一側部から、内側へと湾曲して延長形成された胴体(54)とからなり、該ヘッド部(52)が回転体 ( C ) の胴体(38)に嵌合しており、
楕円形の案内台(D)には、軸穴(22)の中心点から最も遠い箇所に、ピストン(B)との回転時の摩擦を少なくするために案内ローラ(60)をさらに設けたことを特徴とする請求項1に記載のロータリー機関。 - 回転体(C)の回転軸(2)に、潤滑油供給路(64)と供給用穴(64a)と、潤滑油排出路(66)と排出用穴(66a)とを形成し、
ハウジング(A)と回転体(C)の胴体(38)の周面との間、及び、回転体(C)の上下の密閉板(40,42)とピストン(B)との間に、それぞれオイルシール(68)を形成して、潤滑油が作動室 ( 44 ) ,吸排気穴 ( 46 ) ,吸入口 ( 10 ) および排気口 ( 12 ) に流入するのを防止したことを特徴とする請求項1または2に記載のロータリー機関。 - 回転体(C)の他方の密閉板(42)に多数の案内突片(48)を放射状に形成し、それらの間に流路(50)が形成されるように構成したことを特徴とする請求項3に記載のロータリー機関。
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