JPH05187251A

JPH05187251A - ロータリピストンエンジン

Info

Publication number: JPH05187251A
Application number: JP4173661A
Authority: JP
Inventors: Masami Sakita; マサミ・サキタ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-06-10
Filing date: 1992-06-09
Publication date: 1993-07-27
Also published as: DE4218885A1; US5133317A

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジン出力期間中、追尾ピストンの移動を
小角度におさえ、ロータリピストンエンジンの効率を向
上させる。【構成】ロータリピストンエンジン（２０）は、吸気
ポート（８８）、排気ポート（８６）を設けた円筒形作
動チャンバを有するハウジング（２２）を含む。上記作
動チャンバには、少なくとも１対の直径方向くさび形ピ
ストン（３０Ａおよび３０Ｂ，ならびに３２Ａおよび３
２Ｂ）を含む、第１および第２ピストン組立（３０およ
び３２）が配置される。このピストン組立は、片方の対
の副チャンバが容積を減らすと、他方の対の副チャンバ
が容積を増すように、周期的に起こる可変速度で同一方
向に回転する。４個の偏心だ円歯車組（６０，６２，６
４および６６），相互連結同軸ピストン軸（３８，３６
Ｂ）が示すようにエンジン出力中、追尾ピストンを少量
回転におさえる大きな有効偏心率の歯車列を用い効率を
上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】この発明は、一般にロータリピストンエ
ンジン、特に回転ピストン組立の相互連結において、偏
心だ円歯車を含むロータリピストンエンジンに関するも
のである。

【０００２】

【発明の背景】従来の往復内燃機関は、熱エネルギーを
ピストンの上下する機械エネルギーに変換し、次いでこ
れが駆動軸を駆動する回転エネルギーに変換されること
により動力を生じるものである。しかし、上下するピス
トン運動は、無益なエネルギー損失、および不釣合いな
ピストン移動を引き起こすものである。現在市販で入手
できるロータリエンジン、すなわちバンケルエンジンは
コンパクト，軽量で，簡単な設計，しかも高トルクの出
力を生じることができる。しかし、これはピストンおよ
びピストンハウジングの形状のような、固有のエンジン
設計の問題のためであり、燃料効率ではない。１対また
２対以上のピストンが配置される、円筒形チャンバで形
成されるハウジングを含むロータリエンジンは公知であ
る。この形式のエンジンは、例えば米国特許番号第４，
９０１，６９４号−サキタ（Ｓａｋｉｔａ）；第４，６
４６，６９４号−フオセット（Ｆａｗｃｅｔｔ）；第
３，３９８，６４３号−シュット（Ｓｃｈｕｄｔ）；第
３，３９６，６３２号−レブラン（Ｌｅｂｌａｎｃ）；
第３，２５６，８６６号−バウエル（Ｂａｕｅｒ）；お
よび第２，８０４，０５９号−ホンジョオ（Ｈｏｎｊｙ
ｏ）等がある。

【０００３】上記記載形式の従来型ロータリエンジンに
関する問題には、次のものが含まれる：１）下記のピス
トンにより消費されたエネルギーは極めて大きいので、
上記エンジンはエネルギー効率が良くない、そして２）
ピストンの構成が複雑で、ピストン相互間、およびピス
トンとシリンダ壁との間の密封が困難である。このよう
な従来技術のロータリエンジンにおいてエネルギー損失
の主な原因は、エンジン作動の出力、すなわち膨張位相
期間中、角度的に前進方向に追尾、すなわち追従するピ
ストンの抵抗に起因するものである。このエネルギー損
失は、先導ピストンの排気量と比較して、出力位相の開
始と終了との間の追従ピストンの排気量を最小限にする
ことにより最小値にされる。上記密封の問題は、異なる
ピストン設計を採用することにより改良することもでき
る。

【０００４】

【発明の摘要と目的】この発明の一目的は、エンジンの
出力位相期間中、追尾ピストンの大角度回転に起因する
非効率的エネルギーの上記記載の問題を避ける、改良さ
れたロータリピストンエンジンの提供にある。この発明
の一目的は、上記エンジンの出力位相期間中、追尾ピス
トンの小角度移動を確保する歯車列の提供にある。この
発明の一目的は、上記歯車のだ円率数値にかかわらず、
かみ合ったままの複合偏心だ円体歯車の組の提供にあ
る。この発明の一目的は、ピストン相互間、およびピス
トンとシリンダ壁との間の密封において、上記記載の問
題および困難を回避する改良されたロータリエンジンの
提供にある。

【０００５】本発明は、シリンダ軸線の周りに回転する
第１および第２ピストン組立がはいる。シリンダ作動チ
ャンバを形成する、円筒形ハウジングを含んでいる。各
ピストン組立は、上記チャンバを複数対の正反対方向の
副チャンバに分割する、１対または２対以上の対の正反
対方向のピストンを含んでいる。各ピストン組立が、正
反対方向の１対のピストンを含むときは、４個の副チャ
ンバが設けられる。上記第１および第２ピストン組立
は、複数対のかみ合い偏心だ円歯車により相互連結さ
れ、それらの対のおのおのは、周期的に起こる可変速度
で、同一方向に上記第１および第２ピストン組立の回転
に対して、事実上同一位相関係で回転する。上組ピスト
ン組立の完全な１回転と同時に、４−ピストンエンジン
に対する、４個の完全なエンジン作動サイクルが完成さ
れ、そして８−ピストンエンジンに対して、８個の完全
な作動サイクルが完成され、各作動サイクルは、出力，
排気，吸気，および圧縮の位相を含んでいる。

【０００６】上記第１ピストン組立のピストンは、回転
できるように一定間隔おき軸線方向に整列した管状ピス
トン軸部分の間に剛性支持される。内部ピストン軸は、
管状軸部分内に同軸配置されて、それらの間に延び出
し、この内部ピストン軸に、第２ピストン組立のピスト
ンが取り付けられる。上記ピストン軸は、２対の円歯車
および２対またはそれ以上の偏心だ円歯車を含む歯車列
を介して相互連結され、上記歯車列は周期的に起こる可
変速度でピストン組立の回転を提供し、これにより周期
的に起こる可変容量の副チャンバが備えられる。円歯車
対の歯車比は、ピストン組立に含まれるピストン数およ
び燃焼ごとの予定回転数により決定される。１：２の歯
車比は、おのおのが１対の正反対方向ピストンを含むピ
ストン組立に用いられ、そして１：４の歯車比は、おの
おのが２対の正反対方向ピストンを含むピストン組立に
用いられる。

【０００７】各出力位相期間中、先導ピストンはピスト
ン組立エンジンごとに、２−ピストンの１／２回転と同
じほどで完成し、またはピストン組立エンジンごとに、
４−ピストンの１／４回転と同じほどで完成し、一方追
従ピストンは比較的小量回転する。先導ピストンと追従
ピストンの相対回転は、ピストン組立を相互連結する歯
車列に含まれる、だ円体歯車により決定される。本発明
の一実施例において、少なくとも４対の偏心だ円歯車が
歯車列に含まれ、そのすべてが事実上同一位相関係で回
転する。上記歯車列内に２対以上の偏心だ円体歯車を用
いることにより、出力位相期間中追従ピストンの小角度
運動が確保される。他の一実施例においては、複合偏心
だ円歯車が用いられ、これは、ほぼ半径方向に延び出る
歯に加え、歯車の少なくとも一面の偏心だ円パターンの
ほぼ軸線方向に延び出る歯も含んでいる。かみ合いだ円
体歯車のほぼ軸線方向に延び出る歯とかみ合うアイドラ
歯車は、上記複合だ円体歯車の不慮のはずれを避けるた
め、それらの間の第２の歯車連結を提供する。

【０００８】エンジン空気入口ポートは、エンジンに空
気／燃料混合気を供給するために用いられる。別法とし
て、作動サイクルの圧縮位相期間中、副チャンバ内に直
接燃料を噴射することもできる。どちらの場合も、燃料
に点火するために、点火プラグが用いられる。この発明
の他の一変型形式では、点火プラグの必要がない圧縮点
火による作動が与えられる。その代わりとして、燃焼部
副チャンバ容積が事実上最小の時には、燃焼部の高温圧
縮空気内に燃料を噴射する、高圧燃料噴射装置が設けら
れる。圧縮点火に対しては、圧縮空気温度を燃料の点火
温度にまで上昇させるために、高圧にまで圧縮する必要
がある。この発明の他の一変型形式において、点火プラ
グがピストンにより支持され、この場合２個の隣接ピス
トンが密接位置となる十分に以前または以後に、点火プ
ラグにより点火が起こりうる。本発明は、その他の目的
および利点と共に、添付図面と下記説明から良く理解さ
れるであろう。この明細書に含まれる本発明の説明実施
例は、単に説明としてだけであって、本発明がそれに限
定されるものでないことが理解されよう。図面に於て種
々の図の同一部品は類似の参照符号で示す。

【０００９】まず図面の図１について説明すると、本発
明のエンジン２０が示され、両端部が、図示していない
ボルトまたは他の適当な手段で取り付けた端板２４およ
び２６で閉鎖される、円筒穴を有する据付ハウジング２
２を含み、円筒形作動チャンバを形成する。図１に示さ
れるエンジンにおいて、上記作動チャンバは、第１およ
び第２のピストン組立３０および３２に含まれたピスト
ンにより、第１および第２の対の正反対方向の副チャン
バに分割される。図２にも示されるように、ピストン組
立３０は、一対の正反対方向ピストン３０Ａと３０Ｂを
含み、かつピストン組立３２は、一対の正反対方向ピス
トン３２Ａと３２Ｂを含む。上記エンジンシリンダおよ
びピストンは、図面の図３および４にも示される。

【００１０】ピストン３０Ａおよび３０Ｂは、管状ピス
トン軸部分３６Ａおよび３６Ｂの対向端部で、それぞれ
ハブ３４Ａおよび３４Ｂに付加される。軸部分３６Ａお
よび３６Ｂは関連するハブ３４Ａおよび３４Ｂと共に、
図示省略の適当な軸受装置を介して、それぞれ端板２４
および２６によりハウジング２２内円筒穴の軸線の周り
に支持される。ハブ３４Ａおよび３４Ｂは、上記端板の
内壁に形成された凹部内に配置される。内部ピストン軸
３８は、上記管状軸部分３６Ａおよび３６Ｂ内に回転で
きるように取り付けられ、かつ両部分の間に延び出てい
る。第２ピストン組立３２のピストン３２Ａおよび３２
Ｂは、正反対方向位置で内部ピストン軸３８に取り付け
られる。ピストン軸３８は、ピストン３２Ａおよび３２
Ｂが取り付けられる内部ピストン軸部分３８Ａを含む、
相互かみあい部分内に形成され、図示されたかみ合い状
態にある時に、軸部分がユニットとして回転する組立て
を容易にしている。ピストン組立３０および３２は、共
通軸線４０の周りに回転できるようになっており、作動
においては矢印４２で示されるように、同一方向に回転
する。

【００１１】作動チャンバは、４個のくさび形ピストン
３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａおよび３２Ｂにより、２対の正
反対方向副チャンバに分割される。明白なように、上記
ピストン組立は周期的に可変速度で作動するので、隣接
ピストン間には周期的に可変容量の副チャンバが設けら
れる。この図示したピストン構成のために、副チャンバ
間のガスの流れを阻止するため、副チャンバの密封は容
易に行なわれる。図２に最も良く示されるように、ピス
トン３０Ａおよび３０Ｂの内部凹面には、内部ピストン
軸部分３８Ａに接触する、直線シール４４が設けられ
る。ほぼＵ形のシール４６が、ピストン３０Ａおよび３
０Ｂの外部凸面に沿い、かつその両端部に沿って延び出
し、ピストンとシリンダ壁との間の密封接触を行なう。
同様に、ほぼＵ形のシール４８が、ピストン３２Ａおよ
び３２Ｂの外部凸面に沿い、かつその両端部に沿って延
び出し、これらのピストンとシリンダ壁との間の密封接
触を行なう。

【００１２】図１に示された本発明の実施例において、
２対の円歯車組５６および５８、および少なくとも４対
の偏心だ円歯車６０，６２，６４および６６を含む多重
段のだ円体歯車が、ピストン組３０および３２の回転期
間中それらの相対移動の制御のため、外部ピストン軸３
６Ｂおよび内部ピストン軸３８の相互連結に用いられ
る。図示４−ピストンエンジンに対して、円歯車対５６
および５８は歯車比１：２を備え、これにより上記偏心
だ円歯車６０，６２，６４および６６は、ピストン軸３
６Ｂおよび３８の各完全回転に対して、２個の完全回転
を行なう。接尾辞ＡおよびＢは、歯車対内の分離してい
る歯車を確認するのに用いる。

【００１３】図１に示されるように、歯車５６Ｂおよび
６０Ａは管状アイドラ軸７０に付加され、順次回転でき
るエンジン出力軸７２上に回転できるように取り付けら
れる。同軸の軸７０および７２が軸線７４の周りに回転
する。同様に歯車５８Ｂおよび６６Ｂが管状アイドラ軸
７６に付加され、これはまた軸線７４の周りに出力軸７
２上で回転できる。歯車対６０偏心だ円歯車６０Ｂは、
歯車対６２の偏心だ円歯車６２Ａと共に、軸線８０の周
りに回転できるアイドラ軸７８に付加される。同様に、
偏心だ円歯車６６Ａおよび６４Ｂが、軸線８０の周りに
また回転できるアイドラ軸８２に付加される。歯車対６
２および６４の偏心だ円歯車６２Ｂおよび６４Ａは、そ
れらの相互連結と出力軸の駆動作動のため、出力軸７２
に付加される。

【００１４】歯車列内の偏心だ円歯車の全歯車対６０，
６２，６４および６６は、ピストン軸３６Ｂをピストン
軸３８に事実上同一位相関係で連結することは、注意す
べきである。例えば、図１に示された歯車列の位置にお
いて、だ円歯車組が同時に増速歯車として機能するの
で、歯車組５６による軸７０の回転は、１／８回転が軸
７６のはるかに大角度の回転になる。上記だ円体歯車列
の調査により、アイドラ軸７０および７６の相互連結に
おいて、上記偏心だ円歯車組６０，６２，６４および６
６が同相関係にあるので、その回転の連続１／２サイク
ル中、回転は交互に増速および減速することを明らかに
している。

【００１５】図１に示されるように、エンジンハウジン
グ２２には、ピストン走行方向に、吸気ポート８８を従
えて排気ポート８６が設けられる。次に、ピストン走行
方向で、燃料源に連結される燃料噴射ノズル９０が設け
られ、吸気ポート８８を通る空気の取入れ後に、上記ノ
ズルを通って副チャンバ内に燃料が噴射される。最後
に、点火プラグのような点火装置９２が、上記副チャン
バ内に入れられた圧縮空気／燃料混合気の点火のために
設けられる。図示された４−ピストンエンジンについて
は、作動チャンバが４個の副チャンバに分割される。図
５について説明すると、角度的ピストン移動中に生じる
エンジン作動の出力および排気位相が双頭矢印９４で示
され、そして角度的ピストン移動中に生じる吸気および
圧縮の位相が双頭矢印９６で示される。角度的ピストン
移動全体に生じる全エンジン作動位相は、１８０°より
もやや小さいことがわかろう。すなわち、エンジン作動
チャンバの事実上１／２が、吸気および圧縮機能にだけ
用いられ、そして事実上他の１／２が、出力および排気
機能にだけ用いられる。

【００１６】図６〜図９について説明すると、エンジン
ピストンの継続的作動位置が略示され、そして４−エン
ジン副チャンバにおける機能がチャート形式で示され
る。副チャンバは、その間に副チャンバが形成される２
個の隣接ピストンにより、かつ文字Ａ，Ｂ，ＣおよびＤ
によって示される。エンジン略図では、点火プラグがエ
ンジンハウジングの頂部に隣接配置され、そして上記点
火プラグ，吸気ポート，および排気ポートは、図１に示
されるものと同一関係位置に配置される。図示されたエ
ンジン作動において、燃料／空気混合気は吸気ポートを
通り、上記エンジンに供給され、この場合燃料噴射装置
は必要ない。もしも燃料噴射が採用されるならば、その
時には圧縮位相期間中か、圧縮位相の終りの「点火」と
明示した点が用いられる。上記副チャンバ内に、如何に
して、何時燃料が導入され、または如何にして燃料が点
火されるかにかかわらず、図６〜図９は、この発明のエ
ンジンに用いられる歯車列５４に含まれる、偏心だ円歯
車組６０，６２，６４および６６を包含するものであ
り、エンジン作動の利点を説明する。図６〜図９のおの
おのにおいて、ピストン組立は５個の異なる位置で示さ
れ、その位置が１〜５で示される。同時に、図６〜図９
は完全な１回転中に生じる、ピストン組立の角度位置を
示す。ここで図１に示される出力軸７２は、ピストン軸
３６Ｂおよび３８の相互連結内に増速歯車５６および５
８が含まれるので、上記ピストン組立の各回転に対して
２回転を完了することに注意すべきである。

【００１７】図６の位置１において、チャンバが事実上
最小容積にあるとき、点火はピストン３０Ａと３２Ａと
の間副チャンバＡ内で生じ、圧縮は副チャンバＢ内で開
始、空気／燃料混合気は吸気ポート８８を介して副チャ
ンバＣ内へ吸込み開始、そして使用済ガスの排気は排気
ポート８８を介して副チャンバＤにおいて開始。上記ピ
ストン組立の位置１から位置５まで継続して、各副チャ
ンバＡ，Ｂ，ＣおよびＤで発生する出力，圧縮，吸気お
よび排気の位相は図６に示される。図６の位置１から位
置５までのピストン組立の走行において、４位相作動サ
イクル中の１位相が、副チャンバのおのおのの中で完了
される。さらに、図７に示されるように、副チャンバ
Ａ，Ｂ，ＣおよびＤは、それぞれ、排気，出力，圧縮お
よび吸気の位相を受ける。次に、副チャンバＡ，Ｂ，Ｃ
およびＤは、図８に示されるように、それぞれ吸気，排
気，出力および圧縮の位相を受ける。最後に、図９に示
されるように、副チャンバＡ，Ｂ，ＣおよびＤは、ピス
トン組立３０および３２がおのおの走行の１回転を完了
した時に、圧縮，吸気，排気および出力の位相を受け
る。そこで、上記ピストン組立の回転ごとに全４個の完
全なエンジン作動サイクルに対して、ピストン組立の各
完全な回転と共に、各副チャンバにおいて完全なエンジ
ン作動サイクルの生じることが解るであろう。

【００１８】図示された歯車列に関し、図１の実施例で
少なくとも４対の、同一位相関係に作動する、偏心だ円
歯車６０，６２，６４および６６を含み、エンジン作動
の出力位相（そして吸気位相）に関連する追従ピストン
は、関連する先導ピストンの回転に比較して僅かに小角
度距離を回転する。例えば、図６の位置１と５との間の
追従ピストン３２Ａの回転は、副チャンバＡ内出力位相
期間中、先導ピストン３０Ａの回転のほぼ１／３として
示される。（同一関係が、副チャンバＣで同時に生じる
吸入位相に対し、追従および先導ピストン３２Ｂおよび
３０Ｂの相対的走行に適用される。）本発明に関して、
ピストン組立を連結する歯車列内のだ円歯車装置は、最
小回転で出力位相内に追従ピストンを提供するように構
成することもできる。出力位相中先導ピストンに対し追
従ピストンの走行を最小限にすることにより、追従ピス
トンの上記走行に起因する損失エネルギーは最小化さ
れ、かつエンジン効率が改良される。米国特許第３，３
９８，６４３号に示されるような、従来型装置に関し
て、これはピストン組立の連結に、２対の従来型偏心だ
円歯車を用い、相対ピストンの走行は、上記だ円歯車に
与えられる最大だ円率により限定される。例えば、もし
も歯車が高すぎるだ円率を有すれば、作動中に歯車は注
意深くはずすこともできる。図１に示される本発明の実
施例において、他の偏心だ円歯車に対して回転位相関係
にある偏心だ円歯車の少なくとも２つの付加組を利用
し、高いだ円率を有する個々の歯車組を用いる必要なし
に、大きく有効なだ円率が与えられる。図示された、同
相に一連の連結された偏心だ円歯車に関し、ピストン組
立が相対速度において大差をもって回転するように造る
こともでき、順次出力位相中に追従ピストンの小回転移
動を与える。

【００１９】高い相対的だ円率の歯車列を備える他の一
配列が図１０に示され、この図について説明する。同軸
ピストン軸３６Ｂおよび３８と共に増速円歯車組５６お
よび５８が示され、これは図１に示され上記説明したも
のに対応する。図１０の配列において、歯車５６Ｂと５
８Ｂが軸線１０４の周りに回転できる、内部および外部
同軸アイドラ軸１００および１０２に付加される。軸１
００および１０２は第１および第２の対の複合偏心だ円
歯車組１０６および１０８により相互連結される。歯車
組１０６の歯車１０６Ａはアイドラ軸１０２の端部に付
加され、そしてかみ合い歯車１０６Ｂは、軸線１１２の
周りに回転できる出力軸１１０に取り付けられる。偏心
だ円歯車１０８Ａも上記出力軸１１０に取り付けられ、
かつ内部アイドラ軸１０２に取り付けられた偏心だ円歯
車１０８Ｂとかみ合う。従来型の、歯車組１０６および
１０８のほぼ半径方向に延びでる歯車歯は、公知の従来
様式で、相互かみ合い歯車間の駆動連結を与える。

【００２０】この発明によれば、複合歯車１０６および
１０８には、その一面から軸線方向に延び出し、かつそ
れぞれアイドラ歯車１１４および１１６を介して相互連
結される、第２の組の歯車歯が設けられる。図１１につ
いて説明すると、明白にするため一部を切欠いた複合歯
車組１０８の拡大図を示す。複合歯車組１０６および１
０８の両方とも、同一設計であるので片方の説明で両方
の理解をするのに十分であろう。図１１において、ほぼ
半径方向に延び出る歯車歯は参照番号１１８，１１８で
示され、そしてほぼ軸線方向に延び出る歯車歯は参照番
号１２０，１２０で示される。上記軸線方向に延び出る
歯は、また偏心だ円パターンに配列され、このパターン
のだ円率は、ほぼ半径方向に延び出る歯の組のだ円率に
対応している。

【００２１】アイドラ歯車１１６は、軸１２２に回転で
きるように取り付けられ、その軸線はそれぞれ複合歯車
１０８Ｂおよび１０８Ａの回転軸線１０４および１１２
に直角である。軸１２２の両端部は、この軸１２２の支
持のため、回転できるようになっている軸１０２および
１１０が貫通して延び出る環状軸受部材１２４，１２４
に付加される。図示されない、適当な装置が関連軸に、
軸受部材１２４，１２４を取り付けおよび取り外すため
に設けられる。例えば、その部品が、ボルトにより取り
外しできるように相互結合される、割り軸受を用いるこ
ともできる。とにかく、複合偏心だ円歯車のほぼ軸線方
向に延び出る歯１２０に、アイドラ歯車１１６の歯がか
み合うように、歯車支持軸１２２が配置される。

【００２２】この発明の現在の複合偏心だ円歯車は、不
注意による歯車のはずれに起因する、運転性の損失なし
に、非常に大きい偏心率で形成することもできる。上記
だ円体歯車のかみ合い接触の不注意による損失は、その
歯車のだ円率にかかわらず、常に軸線方向に延び出る歯
１２０とかみ合ったままであるアイドラ歯車１１６の使
用により避けられる。大だ円率を有する偏心だ円歯車の
組を用いることにより、エンジン作動の出力および吸気
位相期間中、先導ピストンに対する追従ピストンの回転
は、非常に少なくすることもできる。出力位相期間中、
追従および先導ピストンの回転の相対速度における差を
大きくすることにより、エンジンのエネルギー効率は事
実上増加される。

【００２３】従来型装置にまさっている本発明エンジン
構成の利点は、図面の図１２〜図１５に示され、ここで
ピストン組立角速度対出力軸角度位置のプロットは、ピ
ストン組立の相互連結における、異なる偏心歯車配列を
有するエンジンに対して示されるもので、すべてのプロ
ットは同一出力軸回転速度におけるエンジン作動に基づ
いている。図１２には、１９８３年５月１３日付日本特
願昭５８−７９６２３号に示される形式のエンジンの作
動が示される。一方のピストン組立は、偏心歯車１３０
の組を介して出力軸１３４に連結され、これに対する他
方のピストン組立は、円歯車組１３２を介して出力軸に
連結される。一方のピストン組立３２−１の回転角速度
は一定であるが、他方のピストン組立３０−１は可変速
度である。図１２のグラフに示されるように、２個のピ
ストン組立の回転角速度には僅かな変化しかない。従っ
て、膨張位相期間中、上記追従ピストンは、先導ピスト
ンとほぼ同一回転速度で回転し、非常に非効率的エンジ
ン作動となる。

【００２４】米国特許第３，３９８，６４３号−シユッ
トに示される形式のエンジンの作動は図１３に示され、
この図について説明する。この従来型エンジンに用いら
れる歯車列は、図１０に示されたものと事実上同一形式
であるが、図１０に示される複合偏心だ円歯車の代わり
に、平だ円歯車が用いられることに大きな差がある。図
１３において、外部および内部エンジン軸１０２−１お
よび１０４−１は、それぞれ偏心だ円歯車の組１０６−
１および１０８−１により、出力軸１１０−１に連結さ
れる。両方のピストン組立３０−２および３２−２の回
転の角速度は異なるけれども、角速度の差は歯車組１０
６−１および１０８−１に設けられることもできる偏心
率により限定される。

【００２５】図１４は、ロータリピストンエンジンの角
速度対出力軸角度のプロットを示し、上記エンジンは図
４に示される形式であるが、図１０および１１に示され
る形式の複合偏心歯車を含む。そこで、歯車組１０６−
１および１０８−１に対して歯車組１０６および１０８
の大きい偏心率のために、図１３に示されるピストン３
０−２および３２−２よりも広い角速度範囲にわたって
ピストン３０および３２が作動する。明らかに、歯車組
１０６および１０８の偏心率は、図１３に見られる歯車
組１０６−１および１０８−１の偏心率よりも大きく、
この増加した偏心率は、歯車組の関連歯車間のアイドラ
歯車の包含により可能なものにされる。図１４配列のピ
ストン組立３０および３２の最低角速度は、図１３配列
のピストン組立３０−２および３２−２の最低角速度よ
りも小さいことがわかろう。図１５には、図１に示した
エンジンの作動が示される。上記のように、このエンジ
ンは４対の偏心だ円歯車６０，６２，６４および６６を
含む。ピストン組立の角速度における最大差は図１５配
列の方が、図１４配列よりも若干大きくなっており、そ
して上記作動サイクルの大部分を通して角速度における
差は大きい。

【００２６】図１６においては、４個の複合歯車組６０
−１，６２−２，６４−１，および６６−１が示され
る。また、不慮のはずれを防止するため、歯車組はアイ
ドラ歯車を含むので、図１５配列に含まれる歯車組６
０，６２，６４および６６におけるものよりも大きい偏
心率を有する歯車を用いることもできる。ピストン組立
３０および３２に対する、角速度対出力軸角度のプロッ
トは、低い角速度に達し、かつ上記作動サイクルの大部
分を通して角速度の差が大きいことを除外すると、図１
５に示されるものに類似している。ここで、関連するピ
ストン組立角速度のプロットの間の領域は、エンジン作
動効率に関連し；領域が大なればなるほど、効率も大き
くなることに注意されよう。

【００２７】ピストン組立構成が図１および２に示され
るものに限定されないことは明白であろう。ピストン組
立の変型形式が図１７に示され、この図について説明す
る。ピストン組立１２０および１２２の分解図が示され
ている。一ピストン組立１２２は、ハブ１２６に取り付
けられた１対のくさび形ピストン１２４Ａおよび１２４
Ｂを含み、次に軸線１３０の周りに回転できるようにな
っている内部軸１２８に付加される。構成および組立を
容易にするため、第２ピストン組立１２０は、一方部分
の開口を通り延び出し、かつ他方部分のねじ込み開口に
ねじ嵌合するボルト１２０−３の使用により相互連結さ
れる２部分１２０−１および１２０−２で作られる。部
分１２０−１は、管状外部軸部分１３４Ａに取り付けら
れた、１対の正反対方向のくさび形ピストン部分１３２
−１Ａおよび１３２−１Ｂを含む。部分１２０−２は、
管状外部軸部分１３４Ｂに取り付けられた、同様な１対
のピストン部分１３２−２Ａおよび１３２−２Ｂを含
む。軸部分１３４Ａおよび１３４Ｂは、その周りに内部
軸１２８が回転する同一軸線１３０の周りに回転でき
る。図１の配列におけるように、円歯車５６Ａおよび５
８Ａは、それぞれ外部軸１３４Ｂおよび内部軸１２８に
取り付けられ、そして図示されない、偏心だ円歯車が、
上記様式で歯車５６Ａおよび５８Ａの相互連結内に包ま
れる。上記ピストン組立１２０および１２２には、図示
されない適当な密封装置が設けられ、エンジンハウジン
グの円筒形作動チャンバおよびピストン組立の複数部品
に密封接触する。

【００２８】図１の配列におけるように、火花点火が用
いられるときには、無論、点火タイミングは圧縮された
燃料−空気混合気が点火装置９２と連絡する間の時限に
限定される。図１８，１９および２０に略示しているよ
うに、ピストン上に点火装置を配置することにより、点
火タイミングは所定どおりに調整することもできる。こ
こで、ピストン組立１５０および１５２は、それぞれ１
対のピストン１５０Ａおよび１５０Ｂ，および１５２Ａ
および１５２Ｂを含む。ピストン組立１５０は外部軸部
分１５４Ａおよび１５４Ｂに付加され、かつピストン組
立１５２は同軸内部軸１５６に付加される。点火プラグ
のような点火装置１６０は、点火プラグギャップが各副
チャンバに設けられるように、ピストンにより支持さ
れ、かつ配列される。もしもピストンが図１８に示すよ
うに、右回り方向に回転すれば、点火プラグは追従ピス
トン面に配置される。少なくとも１個の点火プラグは、
シリンダチャンバが４個のピストンで分割される、４個
の副チャンバのおのおのに設けられる。

【００２９】図１９に示されように、ピストン組立１５
２により支持される、点火プラグ１６０用点火プラグワ
イヤ１６２は、内部軸１５６上を、点火プラグから環状
導電リング１６４まで延び出る。このリング１６４と電
気的接触をするブラシ１６６は、ワイヤ１６２を図示省
略の点火電流源に電気的に接続するために設けられる。
図２０に示されるように、ピストン組立１５０により支
持される点火プラグ１６０の点火プラグワイヤ１７２
は、外部軸部分１５４Ａ上を、上記点火プラグから環状
導電リング１７４まで延び出し、そしてリング１７４と
電気的接触をするブラシ１７６は、ワイヤ１７２を点火
電流源に電気的に接続するために設けられる。図２０に
はエンジンハウジング１７８も示される。この配列に関
して、点火タイミング制御は、点火プラグ１６０が、常
にそれらの関連する副チャンバと連絡したままであるの
で、ピストン回転の広い範囲にわたって可能である。

【００３０】圧縮点火を用いる新規なエンジンの作動
は、また図２１に示されるように考えられ、図面につい
て説明する。ここで、エンジン部分２０−１は、吸気お
よび排気ポートとしてそれぞれ８８および８６を含む。
空気／燃料混合気ではなく、空気は吸気ポート８８を通
って上記エンジンに供給され、そして点火プラグは全く
含まれていない。代わりに、高圧燃料噴射装置９０−２
が、上記火花点火エンジンにおいて点火プラグ９２が配
置された点に置かれる。ピストン３０Ａと３２Ａとの間
の副チャンバが、図２１に示す状態、事実上最大圧力，
最小容積に到達する時には、燃料噴射装置９０−２から
の燃料が副チャンバ内に噴射され、この燃料は、出力位
相の開始のため圧縮された空気の高温によって点火され
る。火花点火でなく圧縮点火が用いられ、かつ空気／燃
料混合気でなく空気が、吸気位相期間中エンジンに供給
されることを除いて、作動は図６〜９に説明し、かつ上
記に記載した様式で進行する。

【００３１】本発明は、米国特許制定法の要求に従い詳
細に説明したが、当業者にとっては、他の各種変型をそ
れ自体示唆しているであろう。例えば、点火プラグがピ
ストンによって支持実施例に対して、各ピストンに点火
プラグを設ける必要のないことは明白であろう。代わり
に、１つ置きのピストンにその追従および先導の両面に
点火プラグを設けることもできる。例えば、図１８に示
される配列において、ピストン組立１５２のピストン１
５２Ａおよび１５２Ｂには、その反対面に第２の点火プ
ラグを設けることもでき、この場合ピストン組立１５０
によって点火プラグを支持する必要は全くない。また、
歯車６２Ｂおよび６４Ａを付加した出力軸７２は、軸７
０および７６と同軸である必要のないことも明らかであ
ろう。出力軸７２は、図１５に略示された様式で、軸７
８および８２が配置される軸線に平行な軸線に沿い配置
されることもある。上記のおよびその他の変更および変
型は、添付した特許請求の範囲に限定した、本発明の精
神および範囲内にあるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化するロータリエンジンの一部を
断面で示す分解斜視図である。

【図２】本エンジンに含まれるピストン組立の一部を断
面で示す拡大分解斜視図である。

【図３】図１の事実上線３−３に沿う断面図である。

【図４】図１の事実上線４−４に沿う断面図である。

【図５】エンジンチャンバ内の、機能の分離を示す略図
である。

【図６】本エンジンの作動位置の順序を示す略図であ
る。

【図７】本エンジンの作動位置の順序を示す略図であ
る。

【図８】本エンジンの作動位置の順序を示す略図であ
る。

【図９】本エンジンの作動位置の順序を示す略図であ
る。

【図１０】本発明に用いる、複合偏心だ円体歯車を使用
する別の歯車配列の斜視図である。

【図１１】図１０に示される形式の、１対の偏心だ円歯
車の拡大斜視図である。

【図１２】この中に略示した異なる偏心だ円体歯車列を
使用するエンジンに対する、ピストン組立の角速度対出
力軸角度位置をプロットしたものである。

【図１３】この中に略示した異なる偏心だ円体歯車列を
使用するエンジンに対する、ピストン組立の角速度対出
力軸角度位置をプロットしたものである。

【図１４】この中に略示した異なる偏心だ円体歯車列を
使用するエンジンに対する、ピストン組立の角速度対出
力軸角度位置をプロットしたものである。

【図１５】この中に略示した異なる偏心だ円体歯車列を
使用するエンジンに対する、ピストン組立の角速度対出
力軸角度位置をプロットしたものである。

【図１６】この中に略示した異なる偏心だ円体歯車列を
使用するエンジンに対する、ピストン組立の角速度対出
力軸角度位置をプロットしたものである。

【図１７】本発明エンジンに用いる変型ピストンデザイ
ンの一部を断面で示す分解斜視図である。

【図１８】点火プラグがエンジンピストンにより支持さ
れるエンジンの変型形式を示す略図である。

【図１９】図１８の線１２−１２に沿う略図である。

【図２０】図１８の線１３−１３に沿う略図である。

【図２１】本発明と共に用いる圧縮点火形エンジンの一
部の略図である。

【符号の説明】

２０エンジン２２ハウジング２４，２６端板３０第１ピストン組立３２第２ピストン組立３０Ａ，３０Ｂ，３２Ａおよび３２Ｂくさび形ピス
トン３４Ａ，３４Ｂハブ３６Ａ，３６Ｂ管状ピストン軸部分３８内部ピストン軸４０共通軸線４２矢印４４直線シール４６，４８Ｕ形シール５４歯車列５６，５８増速円歯車組６０，６２，６４および６６偏心だ円歯車７０管状アイドラ軸７２出力軸７４軸線７６管状アイドラ軸７８アイドラ軸８０軸線８２アイドラ軸８６排気ポート８８吸気ポート９０燃料噴射ノズル９０−２高圧燃料噴射装置９２点火装置（点火プラグ）９４，９６双頭矢印１００内部同軸アイドラ軸１０２外部同軸アイドラ軸１０４軸線１０６，１０８複合偏心だ円歯車組１１０出力軸１１２軸線１１４，１１６アイドラ歯車１１８半径方向歯１２４環状軸受部材１２６ハブ１２８内部軸１３２円歯車組１３４出力軸１５０，１５２ピストン組立１５６同軸内部軸１６０点火装置（点火プラグ）１６２点火プラグワイヤ１６４，１７４環状導電リング１６６，１７６ブラシ１７２点火プラグワイヤ１７８エンジンハウジング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関において、吸気および排気ポー
トを有する円筒形作動チャンバを形成するハウジング，
各組立が、シリンダ軸線の周りに回転できるようになっ
ている作動チャンバ内で、少なくとも１対の正反対方向
のピストンを含み、かつ上記チャンバを複数対の正反対
方向の副チャンバに分割する第１および第２ピストン組
立，第１および第２の対のかみ合い偏心だ円歯車を含
む、上記第１および第２ピストン組立を相互連結する歯
車列，上記だ円歯車の各対は、第１および第２ピストン
組立の回転に対し、事実上同一位相関係で、同一方向に
周期的に起こる可変速度で回転し、これにより少なくと
も１対の正反対方向の副チャンバが容積を減じるのに対
し、他方の１対の正反対方向の副チャンバが容積を増
し、上記第１および第２ピストン組立の各完全回転に対
し、複数の作動サイクルが完成され、各作動サイクルは
継続的出力，排気，吸気および圧縮位相を含んでいる、
ものからなる上記内燃機関の改良において：上記第１お
よび第２の対のだ円歯車間で、事実上該第１および第２
の対のだ円歯車と同一位相関係にある、上記歯車列内の
少なくとも２個以上の対の相互連結された偏心だ円歯車
であって、先導ピストンの回転速度に対する出力および
吸気位相期間中、追従ピストンの回転速度を減じる作動
期間中、上記第１および第２ピストン組立の回転の相対
速度の差を増すようになっている、上記少なくとも２個
以上の対の相互連結偏心だ円歯車，および該２個以上の
対の偏心だ円歯車間の相互連結から出力を得る装置、が
含まれるもの。
【請求項２】請求項１に記載の内燃機関において、少
なくとも２対の上記偏心だ円歯車が、複合歯車からなる
ことを特徴とするもの。
【請求項３】請求項２に記載の内燃機関において、上
記複合歯車が、かみ合い歯車の少なくとも一面のだ円パ
ターンのほぼ軸線方向に延び出る歯，およびかみ合い偏
心だ円歯車間の第２歯車連結を提供するため、複合偏心
だ円歯車の上記ほぼ軸線方向に延び出る歯とかみ合うア
イドラ歯車、からなることが特徴であるもの。
【請求項４】請求項１に記載の内燃機関において、少
なくとも１ピストン組立のピストンにより支持され、か
つ上記出力位相開始のため、各副チャンバに連絡する火
花隙間のある電極を有する点火プラグ、の含まれること
が特徴であるもの。
【請求項５】請求項４に記載の内燃機関において、上
記シリンダ軸線の周りに、少なくとも１個のピストン組
立と共に回転できるようになっており、かつ上記点火プ
ラグに電気的に接続される導電リング，および上記点火
プラグに火花発生電圧を印加する電圧源と接続するよう
になっている、上記導電リングに滑り接触するブラシ、
の含まれることが特徴であるもの。
【請求項６】請求項１に記載の内燃機関において、上
記ピストン組立に、おのおのただ１対の正反対方向のピ
ストンの含まれることが特徴であるもの。
【請求項７】請求項１に記載の内燃機関において、１
対の一定間隔おき軸線方向に整列した、回転できる管状
軸部分で、それらの間に上記第１ピストン組立に含まれ
るピストンが正反対方向位置で支持される、上記管状軸
部分，および該管状軸部分に同軸で、該管状軸部分の間
および上記第１ピストン組立の正反対方向のピストンの
間に延び出し、上記第２ピストン組立に含まれる、内部
軸ピストンが取り付けられる内部回転軸、の含まれるこ
とが特徴であるもの。
【請求項８】請求項７に記載の内燃機関において、上
記内部軸と上記管状軸線部分により支持されるピストン
との間を、軸線方向に延び出る密封装置、の含まれるこ
とが特徴であるもの。
【請求項９】請求項１に記載の内燃機関において、点
火時には、出力位相を開始する各圧縮位相期間中、上記
副チャンバに燃料を供給する燃料噴射装置、の含まれる
ことが特徴であるもの。
【請求項１０】請求項９に記載の内燃機関において、
上記副チャンバ内燃料点火のため、該副チャンバ容積が
事実上最小となる点で、上記ハウジングにより支持され
る点火プラグ、の含まれることが特徴であるもの。
【請求項１１】請求項９に記載の内燃機関において、
燃料の圧縮点火のための圧縮位相の事実上末期に、上記
燃料噴射装置が、上記副チャンバに燃料を供給すること
が特徴であるもの。
【請求項１２】内燃機関における改良であって：吸気
および排気ポートを有する円筒形作動チャンバを形成す
るハウジング，おのおのが、シリンダ軸線の周りに回転
できるようになっている作動チャンバ内で、少なくとも
１対の正反対方向のピストンを含み、かつ上記チャンバ
を複数対の正反対方向の副チャンバに分割する、第１お
よび第２ピストン組立，第１および第２の対のかみ合い
複合偏心だ円歯車を含む、上記第１および第２ピストン
組立を相互連結する歯車列，複合歯車の第１および第２
の対の少なくとも一面の偏心だ円パターンのほぼ軸線方
向に延び出る歯，かみ合い偏心だ円歯車間の第２歯車連
結を提供するため、それぞれ第１および第２の対の複合
歯車のほぼ軸線方向に延び出る歯とかみ合う、第１およ
び第２アイドラ歯車，複合だ円歯車の各対は、上記第１
および第２ピストン組立の回転に対し、事実上同一位相
関係で、同一方向に周期的に起こる可変速度で回転し、
これにより一方の対向副チャンバが容積を減じるのに対
し、他方の対向副チャンバが容積を増し、上記第１およ
び第２ピストン組立の各完全回転に対し、複数の作動サ
イクルがピストンの全数に等しい回数完成され、各作動
サイクルには継続的出力，排気，吸気および圧縮位相が
含まれている、の組合わされたことが特徴であるもの。
【請求項１３】請求項１２に記載の内燃機関におい
て、上記複合偏心だ円歯車と事実上同一位相関係で回転す
る、上記歯車列内の少なくとも２個以上の対の偏心だ円
歯車、の含まれることが特徴であるもの。
【請求項１４】請求項１２に記載の内燃機関におい
て、少なくとも１ピストン組立のピストンにより支持さ
れ、かつ上記出力位相開始のため、各副チャンバに連絡
する火花隙間のある電極を有する点火プラグ、の含まれ
ることが特徴であるもの。
【請求項１５】請求項１４に記載の内燃機関におい
て、上記シリンダ軸線の周りに、少なくとも１個のピス
トン組立と共に回転できるようになっており、かつ上記
点火プラグに電気的に接続される導電リング、および上記点火プラグに火花発生電圧を印加する電圧源と接続
するようになっている、上記導電リングに滑り接触する
ブラシ、の含まれることが特徴であるもの。
【請求項１６】請求項１２に記載の内燃機関におい
て、上記各ピストン組立に、おのおのただ１対の正反対
方向のピストンの含まれることが特徴であるもの。
【請求項１７】請求項１２に記載の内燃機関におい
て、１対の一定間隔おき軸線方向に整列した、回転でき
る管状軸部分で、それらの間に上記第１ピストン組立の
ピストンが正反対方向位置で支持される、上記管状軸部
分，および該管状軸部分に同軸で、該管状軸部分の間お
よび上記第１ピストン組立の正反対方向のピストンの間
に延び出し、上記第２ピストン組立の内部軸ピストンが
取り付けられる内部回転軸、の含まれることが特徴であ
るもの。
【請求項１８】請求項１７に記載の内燃機関におい
て、上記内部軸と上記第１ピストン組立のピストンとの
間を、軸線方向に延び出る密封装置、の含まれることが
特徴であるもの。
【請求項１９】請求項１２に記載の内燃機関におい
て、点火時には、出力位相を開始する各圧縮位相期間
中、上記副チャンバに燃料を供給する燃料噴射装置、の
含まれることが特徴であるもの。
【請求項２０】請求項１９に記載の内燃期間におい
て、上記副チャンバ内燃料点火のため、該副チャンバ容
積が事実上最小となる点で、上記ハウジングにより支持
される点火プラグ、の含まれることが特徴であるもの。
【請求項２１】請求項１９に記載の内燃機関におい
て、燃料の圧縮点火のための圧縮位相の事実上末期に、
上記燃料噴射装置が、上記副チャンバに燃料を供給する
ことが特徴であるもの。
【請求項２２】平行に延び出る軸線を有する第１およ
び第２軸を結合する歯車組であって：上記第１および第
２軸の軸線の周りに回転するようになっている、第１お
よび第２複合偏心だ円歯車，上記歯車の１つの回転時、
上記第１および第２歯車間の運動を伝達する上記歯車の
ほぼ半径方向に延び出るかみ合い歯，上記第１および第
２歯車の少なくとも一面の偏心だ円パターンのほぼ軸線
方向に延び出る歯，および上記第１および第２軸の軸線
の交差する軸線の周りに回転できるアイドラ歯車であっ
て、該アイドラ歯車を介して、上記第１および第２歯車
の相互連結のため、上記第１および第２歯車の軸線方向
に延び出る歯とかみ合うアイドラ歯車、からなる歯車
組。
【請求項２３】請求項２２に記載の歯車組であって、
アイドラ歯車の回転できるように支持するアイドラ歯車
支持軸，および上記第１および第２軸で支持する上記ア
イドラ歯車支持軸の両端部の軸受部材、の含まれる歯車
組。