JPS5951102A - ロ−タリ−ピストンエンジンの潤滑およびシ−リング機構 - 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】 本発明は、円環状のシリンダ内を摺動するトーラス型の
ピストンによるいわゆるキャットアンドマウス勤果を利
用したキャットアンドマウス型のロータリーピストンエ
ンジンに係り、これの主要な運動部分の潤滑およびシー
リング機構に関すイ、。

現在−般に実用化されているエンジンは、クランク機構
とフンロッドにより連結さねｔ：リングを有するピスト
ンを直筒状のシリンダ内で往復摺動させ、このシリンダ
内で１回転（２サイクルエンジン）または２回転（４サ
イクルエンジン）で１回帰発させることによって、ピス
トンの往復運動をクランク機構によって回転運動に変換
して動力源とするいわゆるレシプロエンジンである、こ
のレシプロエンジンは、古来より研究が重ねらね、現在
では各種用途に供されてはいるが、その固有の構造−し
１．慣性力が失なわれて力の損失をきたしたり、スラス
トによるピストンの偏摩耗、振動の発生等のため、気筒
数を増やしたり、各種装置を付加して対処はしているも
のの、依然として機械的損失が大きくエネルギ効率の悪
いものとなっており、さらに構造が複雑になっておる。

このため、ピストンぞのものを回転運動させ、補遺簡易
化、高効率化を図った回転ピストン式機関が従来、１：
　リ種々開発さオ′１ておる。これには偏心ロータリー
エンジン、キャットアンドマウスエノジン、多ロータエ
ンジン、回転ブロックエンジン等がある。こわらのうち
、特に偏心ロータリーエンジンであるバンケルエンジン
は実用化され、直接ピストンに爆発力を与えて回転運動
させうるので、クランク機構、コシロッドさらには動弁
機構を不用とするので、振動が少く、高速回転、高出力
が得られ、構造が簡単になる等の数々の優れた効果を有
するものとなっているが、ピストンを直接偏心運動させ
るために、燃焼室をトロコイド曲線系形状として複雑な
体積変化をさせねばならないので、シール機構、燃料消
費量とりわけ排気ガス対策上数多くの問題点を有してい
る。

さらに、円環状のシリンダ内を互いに１８０°の位相関
係を保ち回転する一対のロータリーピストンを有するロ
ータ２組を配設し、このうちの一方のロータを不等速回
転させ、他方のロータを等速回転させる一方不等速型（
カウエルッ型）、マたは双方不等速型（マイヤ型）等に
より、互いに回転するビスｌ−ン間の相対的間隔を縮め
たり開いたりさせ（キャットアンドマウス効果）、ピス
トン間に形成される燃焼室の容積を変化させ、吸入、圧
縮、膨張、排気の４行程が円滑に進行しうへく形成さオ
］てなるキャ′ノドアンドマウス型のロータリーエンジ
ン（はさみエンジンとも称される）は、試験段階では良
好な結果を得ているものの、高速回転時の慣性力、とり
わけシーリング機構、潤滑機構については問題点を有し
、シーリング機構に関してはラヒリンスパッキンクによ
ってなされているが全く実用化の城には達していない。

こわらに％　ｈ’　％本願出願人は、前記キャットアン
ドマウス型のエンジン（以下甲にロータリービス１〜：
＋−エンジノという）に、従前Ｊ：りのレシプロエンジ
ンの手法や利点等を取り入れて、回転ピストン型の長所
を生かし、動弁枦構をなくし、小型軽屋化を図り、振動
及び燃料消費量を少なくし、エネルギー効率に優れて高
速回転、高出力を得ることのできるロータリーピストン
エンジンを先に特願昭５６−１６２２８１号で提案した
。

本願発明は、これの主にピストンを有するロータとケー
シング、ピストンとシリンダの潤滑性、シーリング性を
高め、より高効率で燃焼効率が高く、かつ排気ガス対策
を図るべく改良したロータリーピストンエンジンの提供
を目的としたものである。

本願発明は第一に、円軌道を有する環状のシリンダ内に
適宜間隔で固設され該シリンダ内を運動する複数のピス
トンを備えた適宜数のロータを一対のケーシング内に配
設し、該ロータを介して前記ピストン部へ潤滑油供給機
構より給油しうべくｔｔ　Ｌ／、かつ該ピストン部に少
くとも２木のコンブレソションリンクヲ、サラに該コン
プレッションリング間に少くとも１本のオイルリングを
それぞれ嵌装し、該オイルリング部でシリンダ壁面を適
切に潤滑しうべくなすと共に、これら−組のリングによ
って燃焼室への気密を保持しうべく形成したものであり
、その第二は、円軌道を有する環状のシリンダ内に適宜
間隔で固設さね、該シリンダ内を運動する複数のピスト
ンを備えた適宜数のロータを一対のケーシング内に配設
し、該ケーシングのシリンダ近傍に一対のリング溝を凹
設して、前記一対のケーシング間に配設されたロータべ
付勢して当接すべく一組のスラストリングを嵌装すると
共に、該ロータの少くとも一方にリング溝を凹設（７０
一タ間に該スラストリングを嵌装して、該ロータへ潤滑
油供給機構より給油してロータ問およびロータとケーシ
ング間を適宜潤滑し、さらに前記ピストンへ給油しつつ
シリンダとケーシング間の気密を保持しうべく形成した
ことを、要旨以下、上記り、　ｔ、：本発明の要旨をさ
らに明白にするため、本発明の一実施例を挙げ、図面を
利用して詳述すると次のと１・りである。

１は本発明によるロータリービス１〜ツエンジンのハウ
ジングであり一対のケーシング本体Ｉ１１、ｌｂよりな
り、円軌道を有する環形状のシリンダ１１を、これに連
通する吸入孔１２及び排気孔１８が形成さオ］、さらに
該ケーシング本体１ａ、１ｂの対設面でシリンダ１１近
傍の内側に、該シリンダ１１と同心のコ字伏のリング溝
］、ｄ、１ｄが対設され、所定位置に点火栓１４が設け
てＪ）る。

さらに前記シリンダ１１の外周に通水空間部１５が形成
してあって、冷却水を注入１−：Ｉ　１５１より入れ排
出口１５２へと通水して循環させるべくなっており、ケ
ーシング本体１ａ、１ｂの中心には主軸受１６１．１６
２が設けである。

２．２′はロータ組合であって、ロータ組合２は円板状
のロータ２１のそれぞれ相対する直径上の外縁に、ピス
トン２ａ１２ｃが固着されており、該ピストン２ａ、２
ｃには、コンプレッションリング２０＆、２０ｂ、２０
Ｃが嵌装シ”’Ｃすり、該コンプレッションリング２０
＆とコンプレッションリング２０ｂには潤滑油を案内す
べく形成されたオイルリンク２０ｄが嵌装してあり、該
詞イルリング２０ｄの内側にはコ字状の油溜内溝２０２
ｄが、さらに外周部には回転前方側を角部２ｏ１′ｄで
面取りしてなる半円状の油溜外溝２０１ｄが、該油溜内
溝２０２ｄと油溜外溝２’ｏ　ｔａ間には外側程小径の
円錐でかつ第３図に示す如く下方より上方（シリツタに
嵌装した際外周方向）が漸次小径となっている油孔２０
０ｄが穿設さｔｌ、回転の前方側には比較的大きく面取
り（７た角部２０３ｄが設けてあり、またピストン部２
ａ、２Ｃさらには後記ピストン部２ｂ、２ｄの内側面に
は頂部より内部へ向りての半円状のえぐりＴを設けて点
火範囲を広げるべく形成さオｌている。

さらにロータ組合２′も前記ロータ組合２と同じく円板
状のロータ２２に、ビストノ２ｂ１２ｄが固着され同じ
く前記−組のリングが嵌装しである。

このように形成されたロータ組合２．２′を前記ケーシ
ング本体１ａ、ｌｂ間に、後記出力軸３上テ回１ＶＩＩ
Ｉ′１べく形成されており、各ピストン２ａ、２ｂ、２
　Ｃ，２ｄ間に燃焼室を形成°４へくムっＣいる。

３は出力軸であり軸芯上に潤滑油通路Ｐ２が設けてあっ
て、ケーシング本体１ａ（Ｊ）’ｌ；部に設けであるオ
イルフィルタＦ等を介して給油されるオイルポー・プＧ
よりの潤滑油を導く潤滑油通路１′１と連辿され、通路
Ｐ３、Ｐ４とも連通されてケーシング本体１ａ、１ｂの
主軸受１６１．１６２に回動自在に軸支さね−（いる。

さらに、前記油通路Ｐ２は、図示しない一連の油通路で
後記固定アーム３１．３２と、クランク軸５の回転摺動
部や、該固定アーム３１より突設された摺動軸（図示せ
ず）と、伝達歯車４１との回転槽動部等潤滑を要する各
部・・、給油可能に連通されている。

なお、潤滑を終ってケーシング内へ排出された潤滑油は
、ケーシングＩａ、１ｂの内底部の集油部Ｓ１．８２等
に集められ、該集油部を介して前記オイルフィルタＦへ
給油され、再びオイルポンプＧを介して各部へ循環して
給油しうへく通路が形成されている。

４はケーシング本体１ｂと一体に形成されている固定歯
車であり、これの外周を遊星運動する伝達歯車４１、さ
らにこれと係合して前記固定歯車４の周囲を遊星運動す
る遊星歯車４２とが、出力軸８より延設さＩ’１ている
固定アーム８１を介し直線−例で各歯車４．４１．４２
を歯合させて並設しである。

さらに、該遊星歯車４２は、クランク軸５に固ロータ本
体２１．２２面上におき、該ロータ本体２１．２２の透
孔２１１．２２１内において、該クランクアームが回転
しうるようになっていて、かつ前記クランク軸５は前記
固定アーム３１とその他端を出力軸８より延設した固定
アーム３２とにまり回動自在とし、またフライホイール
６を固設しである。

また、クランクアームの両端部はそれぞれロータ組合２
．２′のピストン２ａ１２ｃ及び２ｂ、２ｄの位置嘲る
□直線上の任意点とリンク７ａ、ｌｂによって連結され
、ロータ組合２．２′はクランクアームの運動と互に連
動して回転しうべくなっており、これにより、ビニ’ｌ
　ｌ−：／　２ａ、２１）、２ｃ、２ｄはキャットアン
ドマウス効果を奏する。

なお、前記した遊星歯車機構及びクランク軸５、クラン
クアーム等はこれらと対称位置にも設けられてなり、同
様の作用を行なうものとなっているさらに前記ケーシン
グ本体１ａ、１ｂのリング溝１ｄ、１ｄには、断面口字
状の直方形リング８２と、これを外、・、付勢すべくな
したバネ状の波形リング８１とからなるスラストリング
組合８が、対設状に嵌装してあり、かつこのスラストリ
ング組合８と対峙すべく一対のロータ本体２１．２２の
対設面に断面口字状で円形のリング溝２１ｄ、２２ｄが
凹設され、ここに断面口字状のスラスト中間リング９が
嵌装置７てあり、また該ロータ本体２１．２２内には前
記出力軸８からの油通路Ｐ８、Ｐ４と連通して前記スラ
ストリング組合８．８、中間リング９、ロータ本体２１
５．２２間及びその他の潤滑面に導油すると共に、前記
ピストン２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのオイルリング２０ｄ
の溝の軸芯側より、このリング２０ｄに導油すべき油通
路Ｐ６、Ｐ７が穿設されており、この油通路Ｐ６、Ｐ７
は、第２図に示１−ロータ２１に例をとり示せば、破線
で示す油通路Ｐ６がピストン２ａのオイルリング２Ｏｄ
用溝底部へ、これの中心側よす給油しうべく延設されて
おるうなおロータ２２も同様な油通路Ｐ７が形成さねて
わる。

なお、前記油通路Ｐ６、Ｐ７は、ピストン部分のみなら
ずスラストリング組合８、スラスト中間リング９迄任意
数穿設して、全周均等に給油できるように形成されてい
る。

なお、スラスト中間リング９を、断面口字状のもののみ
配設した場合につき前記したが、これとリング溝２１ｄ
、２２ｄのいずれかとの間にバネ状の波形リングを配設
したり、該中間リング９を口字状と、口字状のニラ割と
して嵌装し、これらの間にバネ状の波形リングを嵌装置
ｚ　−ｒ：　、いずれも外方へ付勢すればよりシーリン
グ性の向上が図れ、これ、を用いることも本発明に包含
することは申すまでもない。

次に、以上のように形成したロータリーピストンエンジ
ンの作用について説明する。

図示（７ないセルモータにより出力軸３を反時計方向に
回転さセると共に、点火栓１４の着火（こよって燃焼室
内で爆発が起こり、該爆発瘉こよるｆｉ彫り長で両ピス
トン２ａ、２ｄは互円こ反対方向へ移重すしようとする
。

ところが両ピストン２ａ、２ｄはそｔ’Ｌぞねロータ組
合２．２′を介してクランク軸５と９ンク７ａ、７ｂと
連結されており、かつクランクΦ出５ｉ：ｉｌ司定歯車
４のまわりを伝達歯車４１、遊星歯車４２を介して公転
方向とは逆方向１ｉｃ自転を行なうものとなっているた
め、セルモータによって賦与さｔＬｊこ回転に誘導され
て、クランク軸５番よ時」１゛方向Ｇこ自転しながら反
時計方向に公転【１、前述しｔコ原理蚤こ従−１てピス
トン２ａは反時計方向をこ移重りし、一方ピストン２ｄ
はシリンダｌｌ内で停止状態を保つこととなる。

さらに、ビヌトン２ａ７Ｊびクランクｌ１ｌｌ　５１ま
回転をつづ（Ｊて、ピストン２Ｂ、２ｄ間力５最大とな
るとともに、この両ピストン２ａ１２ｄ間はクランク軸
５の慣性力、燃焼室内のＤ圧、後続の爆発などといった
他のピストン２Ｃ１２ｂとの相互関係と相まってスムー
ズに回転して接近し、燃焼ガスは排気孔１３から排出さ
れる。

一方、前記ピストン２ａ、２ｄと対称の仏を置に備えら
れでいるピストン２））、２Ｃは、それぞれロータ組合
２．２′とともに該ピストン２ａ、２ｄと同一の回転運
動が行なわれて、吸入孔１２から燃料の吸入を行なって
、圧縮行程が終了する。

さト）に、ピストン２ａ、２（１間番こおいて行なわれ
たと同様に膨張、排気の各行程が行なわれる。

ますこ、ピストン２ｄ、２０間、及びピストン２ａ、２
ｂ間等においても同様に各行程が行なｆｉｙ　ｆするの
で、出力軸８の１回転に対し４回の爆発カニ行なわれる
こととｌＣる。

以上のような一連の行程の際、」イル）０１ターＦを介
しオイル１インプＧより供給さ第１る潤滑ｉｈは、先ず
油通路１’ｌ、Ｐ２を経て主輔受１６１．１６２や固定
アーム８１．８２．！：クランク軸５間とか、伝達歯車
４１の回転摺動部等を潤滑すると共に、油通路Ｐ３、Ｐ
４　　ロータ本体の油通路Ｐ６、Ｐ７を経て、ロータ２
１．２２問およびこれらとケーシング本体１ａ、ｌｂ間
を、また一対のスラストリング組合８．８及びスラスト
中間リング９の部分を潤滑（ッ、さらにピストン２　ａ
　、　２　ｂｓ２ｃ、２ｄのオイルリング２０ｄか嵌装
する溝底部側より、該オイルリンク２０ｄの油溜内溝２
０２ｄ、油孔２００ｄを経て油溜外溝２０１ｄ人導油し
、ここを油溜部と］７つつ、またシリンダ１１との気密
゛を保持し７、かつ、前記油孔２００ｄは、オイ・シリ
ンダ２０ｄをシリンダ１１内へ嵌装した際の外周になる
部分程、漸次小径に形成（）てＪ）るので、ピストンの
回転による遠心力にも均等にシリツタ１１内へ給油しう
べくなっているので、シリンダ１１へ適切に油膜を形成
して、各ピストンがシリンダ１１内を摺動回転すること
となるので、コンブレノシーｉンリング２０ａ、２０ｂ
、２０ｃより燃焼室内・＼余分な潤滑油を送油すること
がなく、まＩこスラストリンク組合８．８及びスラスト
中間リンク９によってシリンダとケーシング内を確実に
シーリングするので、未燃焼の燃料がケーシング内へ入
るのを確実に防止することとなる１、以上詳細に説明し
たように、本発明は回転ピストンエンジンにより達成し
ようとする高速回転化、高出力化、振動を少くする、部
品点数を少くし、小型、軽量化の効果に加え、次のよう
な優れた効果を備えたものと゛なる。

（１）油ポンプ、油通路等の潤滑供給機構を適切に配設
し、主要運動部分であるピストン及びロータへ積極゛確
実に給油でき、とりわけ適、切に潤滑油を案内すべく形
成したオイルリンクをビス１−ンへ嵌装しｊコので、全
周に油膜を効率よく形成でき、かつ、高速回転、高負荷
としても焼イ」＜ことなく、さらに前記オイルリングと
コンプレッションリングの有機的な配設によって、燃焼
室内へ余分な潤滑油が混、入しないので、未燃焼カスを
生せしめること１（＜有効な燃焼をなさしめて効率的と
なる。

（２）また前記もしナコ如く潤滑油供給機構より出力軸
を介してピストン部へ給油するに静し、ロータ内を導油
しつつ、ロータ間、ロータとケーシング間を適切に潤滑
すると共に、一連のスラストリンクで気ｍを十分保持し
うるので、もしシリンダからの未燃焼カスが流入しても
、適切にジ−ソングをなし、大気中へのブローバイカス
の発生に対しても十分防【Ｌでき、高速回転が得られ、
排気カス対策を十分図っｔこものとｔ、ｃっで、専ヤッ
トアンドマウス型のロータリーエンジンにおけるビス）
・ン等主要運動部分に理想の運動を与えて円滑に作動し
て極めて効率のよいものとｔ、τる。

なお、ピストンへの給油構造、ビス１〜ンリンクの形状
、ロータとスラストリングの構造、潤滑油と作用効果の
達成される範囲内におい′Ｃ任意に定められてよく、こ
れらの変更はいずれも本発明の要旨をなＡ７ら変更する
ものでないことは申すまでもない。

上述の説明によって明白なように、本発明はロータリー
ピストンエンジンにおいて出現が希求されている適切な
潤滑と、シーリングを簡易、効果的に達成したものであ
って、本発明によってもたらさね、る実益は絶大なるも
ａであると申さねばならない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示したもので、第１図は該ロ
ータリーピストンエンジンの一方のケーシング本体側を
除去して示した要部正面図、第２図はローフ組合の正面
図、第３図（イ）はオイルリングの側面図、（ロ）はオ
イルリングの要部断面図、（ハ）はコンブレッジロンリ
ングの側面図、ｉ４図はロータリーピストンエンジンの
縦断面図、第５図はロータリーピストンエンジン上部の
シリンダ部近傍を分解して゛示オ要部拡大縦断面図であ
る。 １ａ、１ｂ−−ケーシング本体、 １１−−−−−シリンダ、　　２．２’−ｍ−ロータ組
合、２　ａ、　　２ｂ、　　２Ｃ，２ｄ−−−ピストン
、２０　＆　、　　２０　ｂ　、　　２０　ｃ　−−−
コンブｌ／　ッシｇンリング、　　２０ｄ−−一一オイ
ルリング、２１．２２−ｍ−ロータ本体、 ８−ｍ−スラストリンク組合、 ９−ｍ−スラスト中間リング。 特許出願人　　　黒　　木　　祥　敬 第１図 ２ｂ　　　　　　　　　　２ｃ 第２図 第　３図 （イ）　　　　　（ロ）　　　　（ハ）第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円軌道を有する環状のシリンダ内に適宜間隔で固
   設され該シリンダ内を運動する複数のピストンを備えた
   適宜数のロータを一対′のケーシング内に配設し、該ロ
   ータを介して前記ピストン部へ潤滑油供給機構より給油
   しうべくなし、かつ該ピスト、ン部に少くとも２本のコ
   ンブレノシコンリングを、さらに該コンプレッションリ
   ング間に少くとも１本のオイルリングをそれぞれ嵌装し
   、該オイルリング部でシリンダ壁面を適切に潤滑しうべ
   くなすと共に、これら−組のリングによって燃焼室への
   気密を保持しうべく形成したことを特徴とするロータリ
   ーピストンエンジンの潤滑およびシーリング機構。
2. （２）円軌道を有する環状のシリンダ内に適宜間隔で固
   設され、該シリンダ内を運動する複数のピストンを備え
   た適宜数のロータを一対のケーシング内に配設し、該ケ
   ーシングのシリンダ近傍に一対のリング溝を凹設して、
   前記一対のケーシング間に配設されたロータへ付勢して
   当接すべく一組のスラストリングを嵌装すると共に、該
   ロータの少くとも一方に゛リング溝を凹設しロータ間に
   該スラストリングを嵌装して、該ロータへ潤滑油供給機
   構より給油してロータ間およびロータとケーシング間を
   適宜潤滑し、さらに前記ピストンへ給油しつつシリンタ
   とケーシング間の気密を保持しうべく形成した゛ことを
   特徴きするロータリーピストンエンジンの潤滑およびシ
   ーリンク機構。