JPH03202637A - ロータリ式内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、レシプロエンジンよりも軽量且つコンパクト
な構造で大きな出力を得ることができ、現在実用化され
ているバンケル式のロークリエンジンよりも優れた気密
保持性、耐摩耗性を得ることが可能なロータリ式内燃機
関に関するものである。

（背景技術） 自動車のエンジン等の内燃機関のうち、今日、最も普及
しているものは、往復ピストン式のレシプロエンジンで
ある。しかし、このレシプロエンジンは、排気ｉｉ（シ
リンダ容積）の割りに出力が小さ（、また一般に吸、排
気弁とそれらを駆動するためのカム機構等を必要とする
ため、機関全体の構成が複雑、大型化すると共に、その
重量が重くなるといった不具合がある。

一方、まゆ型のケーシング内で三角形のロータを回転さ
せるバンケル式のロータリエンジンも、実用化されてい
る。かかるバンケル式のロータリエンジンでは、ロータ
の１回転について３回の爆発行程があるため、レシプロ
エンジンよりも排気量の割に大きな出力を得ることがで
き、また吸、排気弁やそれらを駆動するためのカム機構
等が不要なため、レシプロエンジンよりも機関全体をよ
り軽量且つコンパクトに構成できる等の利点を有してい
る。

しかし、かかるバンケル式のロークリエンジンは、その
ロータの特異な形状から、ロータで隔てられた作動室間
の気密保持が難しいといった問題を内在しており、また
三角形状のロータの頂部部分がケーシングの内面に線接
触するため、ロータの耐摩耗性に劣り、耐久性に難があ
るといった問題がある。

（解決課題） 本発明は、このような事情を背景として為されたもので
あり、その課題とするところは、従来のレシプロエンジ
ンよりも軽量且つコンパクトな構造で、大きな出力を得
ることができ、しかもバンケル式のロータリエンジンよ
りも気密保持性並びに耐久性を向上させ得るロータリ式
内燃機関を提供することにある。

（解決手段） そして、かかる課題解決のために、本発明に従うローク
リ式内燃機関は、環状のシリンダ室に複数のロータを滑
動可能に嵌設して、シリンダ室内に複数の作動室を形成
すると共に、それらロータの回転に従って、作動室の周
方向で隣接するものの容積が互いに反対方向に周期的に
増減するように、また各作動室の容積がシリンダ室の周
方向の予め設定された位置において順次増減するように
、それらロータを相互に連結せしめ、且つそれらロータ
の回転に従って、吸気、圧縮、爆発、排気の各操作がそ
れら作動室に順次惹起せしめられるように、それら作動
室の容積の増減位置に関連してシリンダ室の周壁に吸気
口、点火手段、排気口を設けて、ロータの回転に同期し
た点火手段の点火による爆発作用にてロータを前記シリ
ンダ室の周方向に回転せしめるように為し、更にシリン
ダ室の中心位置に配した出力シャフトに各ロータを連結
せしめて、それらロータの回転をその出力シャフトにて
取り出すように構成される。

（作用・効果） このような構造のロータリ式内燃機関においては、出力
シャフトが１回転する間に、吸気、圧縮、爆発、排気の
４サイクル動作を各作動室に順次−定の位相差をもって
連続的に惹起させることができる。例えば、作動室を４
室形成すれば、出力シャフトの１回転について４回の爆
発行程を得ることができるのである。従って、従来のバ
ンケル式のロータリエンジンと同様に、更にはそれ以上
に単位排気量当たりの出力を大きくすることができ、し
かも従来のバンケル式のロークリエンジンと同様に、吸
、排気弁やそれらを駆動するためのカム機構等が不要で
あるため、バンケル式のロータリエンジンと同様に、レ
シプロエンジンに比べて機関全体をより軽量且つコンパ
クトに構成することができるのである。

しかも、シリンダ室内壁と各ロータとの間を面接触にで
きるため、従来のバンケル式ロークリエンジンよりも各
作動室の気密性をより良好に確保することができると共
に、シリンダ室との摺接によるロータの摩耗をより良好
に回避して、ロータの耐久性、ひいては内燃機関の寿命
をより向上することができるのである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

先ず、第１図及び第２図には、本発明の一実施例を示す
断面図が概略的に示されている。それらの図において、
１０は、ケーシングであり、中空円筒状の本体部１２と
、その本体部１２の周りに同心的に形成された円環状の
シリンダ部工４とからなっている。本体部１２には、そ
れを同心的に貫通して出力シャフト１６が回転可能に配
設されており、この出力シャフト１６には、本体部工２
の中央部において大径部１日が形成されている。

一方、シリンダ部１４には、円形断面の円環状のシリン
ダ室２０が形成され、このシリンダ室２０に滑動可能に
嵌合されて同一形状の４個のロータ２２が配設されてい
る。２１は、ウォータージャケットである。

ロータ２２は湾曲円柱形状を威しており、その両端部に
は、それぞれ、ロータ２２，２２間に形成された作動室
２３の気密性を保持するためのピストンリング２５が配
されている（第１図では省略されている）。そして、か
かるロータ２２の出力シャフト１６を挾んで相対向する
ものが、相互に１８０°の位相差をもって、連結部２４
．２６で固定的に連結されている。これら連結部２４゜
２６は、第３図及び第４図に示されているように、略円
筒状を成しており、それらの円筒部２８，３０において
、それぞれ回転自在な状態で、出力シャフト１６の大径
部１８に軸心方向の互いに反対側から嵌挿されて配され
ている。そして、各対応する一対のロータ２２，２２は
、それぞれの内周側面において、それら円筒部２８．３
０の突き合わせ端から突設された外向きフランジ部３２
，３４の先端部に取り付けられており、且つ非連結側の
外向きフランジ部３２．３４の先端面に対してピストン
リング２５を介して摺接せしめられている。

なお、第１図から明らかなように、シリンダ部１４の内
周側の周壁には一定幅の切欠き３６が周方向に環状に形
成されており、各連結部２４．２６の外向きフランジ部
３２．３４はかかるシリンダ部１４の内周壁の切欠き３
６を通じて各対応するロータ２２，２２に連結されてい
る。そして、各連結部２４．２６の外向きフランジ部３
２．３４間、及びそれら外向きフランジ部３２．３４と
シリンダ部１４の切欠き３６の壁面との間にパツキン３
８が配設されて、シリンダ室２０、つまり作動室２３が
外部に対して気密に保持されている。

また、第２図から明らかなように、前記ピストンリング
２５は、ここでは、連結部２４．２６の外向きフランジ
部３２．３４の部位が切り欠かれた円環形状を成してい
る。

ところで、出力シャフト１６の大径部１８には、軸心を
挟んで対称的な部位に位置して、一対のクランクシャフ
ト４０．４１が回転可能に保持されている。クランクシ
ャフト４０．４１は、それぞれ、位相が互いに１８０°
異なる一対のクランク部４２．４４を有しており、それ
らクランク部４２．４４を連結する中央のジャーナル４
６において、互いに同一位相関係をもって出力シャフト
１６の大径部１８に回転自在に保持されている。また、
各クランクシャフト４０．４１は、両端のジャーナル４
８．４８において、それぞれ出力シャフト１６から延び
出させられた保持パー５０，５０で回転可能に保持され
ている。

更に、これらクランクシャフト４０．４１は、前記連結
部２４に臨む側のクランク部４２．４２のクランクピン
５２，５２において、それぞれコンロッド５４．５４を
介して、１８０°位相が異なる連結部２４の連結ピン５
６．５６に連結されており、また前記連結部２６に比む
側のクランク部４４．４４のクランクピン５２，５２に
おいて、それぞれコンロッド５４．５４を介して、１８
０°位相が異なる連結部２６の連結ピン５６．５６に連
結されている。

そして、ここでは、これにより、クランクシャフト４０
．４１の回転に伴って、連結部２４と２６とが、ひいて
は連結部２４で連結されたロータ２２．２２と連結部２
６で連結されたロータ２２゜２２とが、周方向において
一定のストロークで周期的に相対移動させられて、周方
向で隣接する作動室２３の容積が互いに反対方向に周期
的に増減させられるようになっている。

一方、各クランクシャフト４０．４１の両端のジャーナ
ル４８．４８には、同一形状の遊星ギヤ６０．６０がそ
れぞれ固設されており、ケーシング１２には、それら遊
星ギヤ６０．６０とそれぞれ噛み合う状態で、その２倍
のギヤ比のギヤ６２゜６２が固設されている。そして、
ここでは、これにより、ロータ２２の１回転、つまり出
力シャフト１６の１回転について、クランクシャフト４
０４１がそれぞれ２回自転し、各作動室２３の容積がシ
リンダ室２０の周方向の互いに同じ位置において１回転
当たり２回、同様の容積変化形態をもって周期的に増減
させられるようになっている。

ここで、第２図に示されているように、シリンダ部１４
には、ロータ２２の回転によって各作動室２３の容積が
増大する第一の容積膨張領域部位に対応して吸気口６４
が形成され、この第一の容積膨張部位に続く第一の容積
収縮限部位に対応して、点火手段としての点火プラグ６
６が設けられている。そして、この第一の容積収縮限部
位のロータ回転方向下流側の第二の容積収縮領域部位に
対応して排気口６８が設けられ、各作動室２３に、ロー
タ２２の回転に同期した点火プラグ６６の点火作用によ
って、吸気、圧縮、爆発、排気の各操作が相互に一定の
位相差をもって順次連続的に惹起され得るようになって
いる。

すなわち、ロータ２２の回転に従う容積膨張作用によっ
て吸気口６４から作動室２３内に吸気された燃料ガスが
、第一の容積収縮領域における作動室２３の容積収縮作
用によって圧縮されて第一の容積収縮限位置に至り、そ
こで点火プラグ６６にて点火、爆発された後、その燃焼
ガスが第二の容積収縮領域における作動室２３の容積収
縮作用によって排気口６４から外部に排気されるのであ
る。そして、このように、かかる吸気、圧縮、爆発、排
気の各操作（行程）が各作動室２３に順次一定の位相差
をもって連続的に惹起されることにより、各ロータ２２
が連続的に回転され、ひいては出力シャフト１６がクラ
ンクシャフト４０．４１を介して連続的に回転せしめら
れることとなるのである。

このように、本実施例の内燃機関においては、各作動室
２３が１回転する毎に、各々の作動室２３について吸気
、圧縮、爆発、排気の４サイクル動作がそれぞれ実行さ
れる。つまり、出力シャフト１６の１回転当たり４回の
爆発行程が行なわれるのであり、従って、従来のバンケ
ル式のロークリエンジンと同程度乃至それ以上に単位排
気量当たりの出力を大きく為し得るのである。そして、
本実施例の内燃機関においては、これに加えて、吸、排
気弁やそれらを駆動するためのカム機構等を設けること
なくそのような動作が可能であるため、レシプロエンジ
ンに比べてより簡単且つ軽量コンパクトな構造と為し得
るのである。

また、前述の説明から明らかなように、シリンダ室２０
の内壁と各ロータ２２とが面接触で、それらの間の摺接
がピストンリング２５を介して行なわれるために、各作
動室２３の気密保持性が従来のバンケル式ロークリエン
ジンよりも著しく向上するのであり、またロータ２２の
摩耗が良好に回避されて、その耐久性が向上するのであ
る。

更に、本実施例では、遊星ギヤ６０やコンロ・ノド５４
等の動力伝達機構がそれぞれの連結部２４２６について
各二組設けられて、動力伝達の分散が行なわれているた
めに、連結部２４．２６について単に一組の動力伝達機
構を用いるだけの場合に比べて、動力伝達機構の強度向
上乃至軽量化の面において、更には慣性モーメントの低
減によるエネルギ損失の低減の面において有利であると
いった特長もある。なお、駆動力伝達機構は、各連結部
２４，２６についてそれぞれ三組以上設けることも可能
である。

この外、本実施例の内燃機関は、レシプロエンジンに比
べて、騒音の低減化、吸、排気口の開口度の可変化によ
る最適出力制御の広域化、低圧燃料インジェクション手
法の採用による燃料消費率の向上乃至排気ガスのクリー
ン化等の、吸、排気パルプ機構の不要化やピストン運動
のロータリ化に伴う種々の効果が期待できるといった特
長も併せ有している。

次に、本発明の別の実施例を第５図に基づいて説明する
。なお、前記実施例と同様の機能を成すものについては
同様の符号を付し、必要な場合を除いて詳細な説明は省
略する。

本実施例においては、ケーシング１０は、本体部１２と
シリンダ部１４とが軸心方向において一体に連結された
構造とされており、それら本体部１２とシリンダ部１４
の中心を貫いて出力シャフト１６が配設されている。そ
して、シリンダ室２０は、かかる出力シャフト１６の周
りに、アーチ状の断面形状をもって該シャフト１６と同
心的に形成されている。

ここで、ロータ２２は、シリンダ室２０の外周部の断面
形状に対応したアーチ状の断面形状を有しており、前記
実施例と同様に、相対向するものが１８０°の位相差を
もって連結部２４．２６にて互いに固定的に連結されて
いる。連結部２４゜２６は、それぞれ、円筒部２８．３
０の一端から外向きのフランジ部３２．３４が延び出さ
せられた構造を有しており、円筒部２８．３０において
互いに回転可能に嵌合された状態で、且つ外向きフラン
ジ部３２．３４において相互に且つシリンダ２０の側壁
に回転可能に摺接せしめられた状態で、更に円筒部２８
．３０の他端がケーシング１０の本体部１２内に突入す
る形態で、内側の連結部２４の円筒部２８で出力シャフ
ト１６に回転可能に嵌合される一方、外側の連結部２６
の円筒部３０でケーシング１０の隔壁７０に形成された
通孔７２に回転可能に嵌合されて配設されている。

そして、これら連結部２４．２６は、各々の外向きフラ
ンジ部３２．３４の先端部において各対応するロータ２
２，２２の内側面に連結され、且つ各々の外向きフラン
ジ部３２．３４の先端面において非連結側のロータ２２
，２２の内側面に回転可能に嵌合せしめられている。な
お、図示はしないが、各ロータ２２には、前記実施例と
同様のピストンリング２５が配設されることとなり、ま
た各連結部２４．２６とケーシング１０との間や再連結
部２４．２６間等に、各作動室２３を外部空間から気密
に保持するためのパツキンが適宜配されることとなる。

ところで、出力シャフト１６には、ケーシングｌＯの本
体部１２内において、円形リング７４が固設され、一方
ケーシングｌＯの隔壁７０には、本体部１２側の通孔７
２の開口端を形成する円筒状の突出部７６の外周面に回
転可能に嵌合されて、円形リング７８が配設されている
。そして、それら円形リング７４．７８に両端のジャー
ナル４８゜４８において回転可能に保持されてクランク
シャフト４０が配設され、このクランクシャフト４０の
１８０°異なる位相のクランク部４２．４４が、それぞ
れコンロッド５４．５４を介して、連結部２４．２６の
円筒部２８．３０に形成された連結ピン（共に図示せず
）に連結されている。そして、これにより、クランクシ
ャフト４０の回転によって、各ロータ２２，２２間に形
成された作動室２３が、前記実施例と同様に容積変化せ
しめられるようになっている。

また、周円形リング７４．７８には、かかるクランクシ
ャフト４０と平行に、それら円形リング７４．７８を回
転可能に貫通して補強ロッド８０が配設されている。そ
して、この補強ロンド８０の両端と、前記クランクシャ
フト４０の両端のジャーナル４８．４８とにそれぞれ回
転可能に遊星ギヤ６０が配される一方、ケーシング１０
の本体部１２の軸心方向両端部にギヤ６２がそれぞれ形
成されて、それらギヤ６０．６２が相互に噛み合わされ
、前記実施例と同様に、ロータ２２、ひいては出力シャ
フト１６が１回転する毎に、クランクシャフト４０が２
回転させられるようになっている。つまり、前記実施例
と同様に、出力シャフト１６が１回転する毎に各作動室
２３の容積が２回増減せしめられるようになっているの
である。

そして、ここでは、吸気口６４．排気口６８及び点火プ
ラグ６６が、シリンダ室２０における作動室２３の容積
変化領域に対して前記実施例と同様の位置関係をもって
形成されており、これにより、前記実施例と同様に、出
力シャフト１６が１回転する間に、各作動室２３に吸気
、圧縮、爆発、排気の４サイクル動作が順次一定の位相
差をもって連続的に惹起されるようになっている。

このような構造の内燃機関によっても、前記実施例と同
様の効果が得られるのである。

以上、本発明の幾つかの実施例を詳述したが、これらは
文字通りの例示であり、例えばシリンダ室２０とロータ
２２との嵌合断面形状を多角形状としたり、ロータ２２
の配設数を変更したりするなど、本発明が、それらの具
体例に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる変更、修正、改良等を施した態様
で実施できることは、言うまでもないところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う内燃機関の一例を概略的に示す
正面要部断面説明図であり、第２図は、同じくその右側
面断面説明図であり、第３図は、同内燃機関のロータ構
成部材を取り出して示す半裁断面図であり、第４図は、
その右側面図である。 第５図は、本発明の別の実施例を概略的に示す正面断面
説明図である。 Ｉ　Ｏ： １４　： ２０　： ２３　： ４０゜ ４２゜ ６０　： ６４　： ６８　： ８０　： ケーシング　　　１２ シリンダ部　　　１６ シリンダ室　　　２２ 作動室　　　　　２４ ４１：クランクシャフト ４４：クランク部　　５０：保持バー 遊星ギヤ　　　　６２：ギヤ 吸気口　　　　　６６：点火プラグ 排気口　　　　７４．７８：円形リング補強ロンド 二本体部 ：出力シャフト ：ロータ ２６：連結部 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 環状のシリンダ室に複数のロータを滑動可能に嵌設して
   、該シリンダ室内に複数の作動室を形成すると共に、そ
   れらロータの回転に従って、該作動室の周方向で隣接す
   るものの容積が互いに反対方向に周期的に増減するよう
   に、また各作動室の容積が前記シリンダ室の周方向の予
   め設定された位置において順次増減するように、それら
   ロータを相互に連結せしめ、且つそれらロータの回転に
   従って、吸気、圧縮、爆発、排気の各操作がそれら作動
   室に順次惹起せしめられるように、それら作動室の容積
   の増減位置に関連して前記シリンダ室の周壁に吸気口、
   点火手段、排気口を設けて、前記ロータの回転に同期し
   た点火手段の点火による爆発作用にて該ロータを前記シ
   リンダ室の周方向に回転せしめるように為し、更に前記
   シリンダ室の中心位置に配した出力シャフトに各ロータ
   を連結せしめて、該ロータの回転を該出力シャフトにて
   取り出すようにしたことを特徴とするロータリ式内燃機
   関。