JPH065034B2 - エンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシリンダケース回転型のレシプロエンジンの冷
却構造に関する。

〔従来の技術〕

一般的な４サイクルのレシプロエンジンは、ピストンの
往復運動をコンロッド及びクランクシャフトにより回転
運動に変換して動力を取り出す形式であるが、前記コン
ロッド及びクランクシャフトを省略してピストンの往復
運動を直接にシリンダケースの回転運動に変換するよう
にして、全体の小型化及び軽量化を図ったエンジンが例
えば特公昭47-26521号公報に開示されているように提案
されており、この開示されているエンジンの冷却構成は
空冷式で、エンジン本体内を冷却風が流れていくように
構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のエンジンでは本体ケース内で回転するシリンダの
外周面に放熱フィンを備え、本体ケースの冷却風通路出
口部に本体ケース内の空気を吸引するファンを設けてい
るが、本体ケースの外部からの起風作用では本体ケース
内の空気を十分に排出することができずに、オーバーヒ
ートを招くおそれがあった。

ここで本発明は前述の問題に着目して、シリンダケース
回転型エンジンにおいて十分な空気冷却が行われるよう
に構成することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴は先に述べたようなエンジンを次のように
構成していることにある。つまり、本体ケースにシリン
ダケースを回転自在に支持し、回転軸芯を通る冷却風通
路を前記シリンダケースに設け、独立した複数のシリン
ダを前記冷却風通路の周囲に放射状に形成し、且つ、前
記冷却風通路におけるシリンダ近傍の内面部位に起風用
のファンを設けると共に、本体ケース側に設けたカム板
の内周面でピストンを進退案内してシリンダ内での爆発
力をシリンダケースの回転力に変換して動力を取出すよ
うに構成してあることにあり、その作用及び効果は次の
とおりである。

〔作 用〕

前記のような冷却風通路及びファンを設けるとシリンダ
ケース内部のシリンダヘッド近傍から起風されることに
なり、滞留し易い内部の空気が前記起風作用により冷却
風通路から直接に排出されて行くのである。そして、前
記ファンはシリンダ近傍に配置されているので、このフ
ァンはシリンダの放熱フィンにも成りシリンダの放熱が
より促進されるのである。

〔発明の効果〕

以上のように、起風用のファンを放熱用のフィンに兼用
させシリンダケース内に設けることにより、シリンダか
らの放熱を促進しながら冷却用の空気を十分に取り入れ
排出できるようになって、シリンダケース回転型エンジ
ンのオーバーヒートを未然に防止できるようになった。

又、前記ファンをシリンダケースに一体成形したり、冷
却風通路内でブリッジ状に架設すれば、シリンダケース
補強用のリブとしての効果も期待できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明す
る。

第１図及び第２図に示すように、エンジンの本体ケース
(1)は前ケース(1a)、中間ケース(1b)、後ケース(1c)の
３分割構造であり、本体ケース(1)の軸芯(P₁)周りにシ
リンダケース(2)が回転自在に支持されている。このシ
リンダケース(2)には前記軸芯(P₁)を挟んで２組の第１
シリンダ(3a)及び第２シリンダ(3b)が対向して配置され
ると共に、両第１，第２シリンダ(3a),(3b)内に球状の
第１，第２ピストン(4a),(4b)が全方向に回動自在に内
嵌されている。

これに対し、前記前ケース(1a)と中間ケース(1b)との間
にはカム板(5)が共締め固定されており、このカム板(5)
の中央に形成された長円形内周面に前記両ピストン(4
a),(4b)が第６図に示すように内接するように構成さ
れ、シリンダケース(2)の１回転に対して前記両ピスト
ン(4a),(4b)が２回往復運動するようになっている。

前記シリンダケース(2)の端面と中間ケース(1b)の端面
とが摺接するように構成されると共に、両シリンダ(3
a),(3b)の各々に吸排気口(6a),(6b)が設けられている。
これに対し、第1,2,5図に示すように中間ケース(1b)側
には排気行程に対応する部分に円弧状の排気溝(10)が設
けられ、この排気溝(10)から排気口(7)が連設されると
共に、吸気行程に対応する部分には両ピストン(4a),(4
b)底部側と本体ケース(1)内面とで形成される空間に連
通する円弧状の吸気溝(11)が設けられ、この吸気溝(11)
に連通する吸気口(8)が設けられている。そして、前記
吸気口(8)には逆止弁式でバックアッププレート(12a)を
備えた吸気弁(12)が設けられると共に、前記排気口(7)
及び吸気口(8)と約180°位相の異なる位置に燃料噴出口
(9)が設けられている。

以上のような構成により、シリンダケース(2)の回転に
伴う両ピストン(4a),(4b)の往復運動によって、前記本
体ケース(1)内の空間には容積変化が生ずる。つまり、
前記吸気弁(12)により往復動型の空気ポンプが構成され
ることになり、この見掛け上の空気ポンプを利用して一
方のシリンダに過給するような構成となっている。次
に、この過給構成、及びエンジンの作動サイクルを第７
図(イ),(ロ),(ハ),(ニ),(ホ)の作用図に基づいて詳述する
と、第７図(イ)に示す状態は第１ピストン(4a)側が排気
行程を終了した直後であり、第２ピストン(4b)側が圧縮
行程を終了した直後である。第７図(イ)に示す状態から
第７図(ロ)に示す状態にシリンダケース(2)が回転する
と、第１ピストン(4a)側が吸気行程に入り第２ピストン
(4b)側が爆発行程に入るのであるが、両ピストン(4a),
(4b)がシリンダケース(2)の中心から遠ざかる方向に運
動するので、この両ピストン(4a),(4b)の運動により本
体ケース(1)内の空気が圧縮されることになる。

この場合に第１図及び第５図（ただし両ピストン(4a),
(4b)の関係は逆転）に示すように、第１ピストン(4a)側
の吸排気口(6a)が前記吸気溝(11)連通するので、先のよ
うに本体ケース(1)内で圧縮される空気が第１シリンダ
(3a)に過給される。つまり、２組のピストン(4a),(4b)
によって、圧縮された空気が１つのシリンダ(3a)に過給
される構成である。これに対し、第２ピストン(4b)側は
第１図及び第５図（ただし両ピストン(4a),(4b)の関係
は逆転）に示すように、前記燃料噴射口(9)に重複して
第２シリンダ(3b)内に燃料が噴射されるのである。

前記行程が終了すると第７図(ハ)に示すように、第１ピ
ストン(4a)側が圧縮行程に入り、第２ピストン(4b)側が
排気行程に入る。この場合、第２図及び第５図に示すよ
うに第１ピストン(4a)側の吸排気口(6a)が中間ケース(1
b)の端面で塞がれると共に、第２ピストン(4b)側の吸排
気口(6b)が排気溝(10)に連通するのである。この行程に
おいては両ピストン(4a),(4b)がシリンダケース(2)の中
心に近付く方向に運動するので、本体ケース(1)内に負
圧が生じて外気が吸気口(8)及び吸気弁(12)を介して本
体ケース(1)内に吸入される。

そして、前記行程が終了すると、第７図(ニ)に示すよう
に第１ピストン(4a)側が爆発行程に入り、第２ピストン
(4b)側が吸気行程に入る。この状態が第１図及び第５図
に示す状態であり、第２シリンダ(3b)側への過給は先に
述べた場合と同様に行われる。

その後は第７図(ホ)に示すように、第１ピストン(4a)側
が排気行程に入り、第２ピストン(4b)側が圧縮行程に入
って第７図イの状態に戻り、以上述べたようなサイクル
で(シ)リンダケース(2)が回転して、シリンダケース(2)
の１回転につき両シリンダ(3a),(3b)で１回ずつの合計
２回の爆発が行われるのである。

前記シリンダケース(2)の回転力に変換された動力はシ
リンダケース(2)に固定された出力軸(13)から取出され
るか、シリンダケース(2)に連結された円筒軸(14)の出
力プーリ(15)から取出される。又、前ケース(1a)におけ
る出力軸(13)の軸受部にはテーパー状の皿バネ(46)を介
装してスラスト力を発生させ、ベアリング(16)を介しシ
リンダケース(2)を中間ケース(1b)の摺接面に圧接し
て、両シリンダ(3a),(3b)の気密性を高めている。

次に、エンジンの冷却構成について述べると、第１図及
び第６図に示すように、シリンダケース(2)及び、円筒
軸(14)の中央に冷却風通路(17)が形成されると共に、シ
リンダケース(2)の冷却風通路(17)が２方向に分かれて
おり、さらにこの２方向に沿って複数のファン(18)とし
てのリブが設けられている。この構造によって、シリン
ダケース(2)の回転に伴い円筒軸(14)端部の開口から吸
入された冷却空気は、円筒軸(14)内の冷却風通路(17)か
らシリンダケース(2)のリブ(18)間を通って、遠心力に
よって前ケース(1a)の排風口(19)より排出れて行くので
ある。そして、前記出力プーリ(15)の支持リブ(15a)も
フィン状に成形されており、この支持リブ(15a)によっ
て生ずる風によりエンジンの外面を冷却するようにして
いる。

次に、エンジンの燃料噴射構造について詳述すると、第
１図に示すように中間ケース(1b)内において前記冷却風
通路(17)に対しプランジャ式のポンプケーシング(20)が
固定され、先端に前記燃料噴出口(9)が開孔されてい
る。このポンプケーシング(20)内にはシリンダケース
(2)の回転力によって直接に進退駆動されるプランジャ
(21)が内嵌してある。この、プランジャ(21)の駆動構成
は同図に示すように、円筒軸(14)の外周面にカム溝(14
a)が設けられ、プランジャ(21)後端に設けられたピン(2
2)を前記カム溝(14a)に係入させた構造である。そし
て、第４図に示すようにピン(22)の支持部(21a)におけ
る円筒軸(14)側面が円筒軸(14)外面と同曲率で構成され
て、円筒軸(14)外面に摺接しており、円筒軸(14)の回転
にかかわらずプランジャ(21)が自身の軸芯周りに回転し
ないように構成している。以上のような構成により、プ
ランジャ(21)のピン(22)が常に円筒軸(14)の回転中心に
向いた状態でプランジャ(21)がカム溝(14a)に沿って円
滑に進退駆動されるのである。

次に、前記ポンプケーシング(20)内のプランジャ室(23)
への燃料供給構造について詳述すると、第１図及び第４
図に示すように、前記ポンプケーシング(20)等が収めら
れた中間ケース(1b)の下面部分に凹部が設けられ空気吸
入口(24)が形成されると共に、この空気吸入口(24)にフ
ィルター(25)としてのスポンジ部材が嵌め込まれ、後述
するフロート室(26)により前記スポンジ部材(25)が凹部
状の空気吸入口(24)とフロート室(26)上面とで挟み込ま
れるような構造となっている。

そして、前記空気吸入口(24)から前記ポンプケーシング
(20)まで続く通路(27)が設けられると共に、ポンプケー
シング(20)にもプランジャ(21)が後退した場合に開口さ
れる複数の小孔(28)が設けられている。これに対し、燃
料はフロート室(26)の入口(29)からフロート室(26)に入
り、通路(30)を通り前記通路(27)内に入るような構成な
のであるが、フロート室(26)内にはニードル部(31a)を
備えたフロート(30)が設けてあり、浮力によるフロート
(30)の上下動でニードル部(31a)が前記入口(29)を開閉
するようになっており、多量の燃料が前記通路(27)に送
り込まれないように構成している。

以上の構成により、一方のシリンダ(3a),(3b)が吸気及
び圧縮行程を終了するまで、つまりシリンダケース(2)
が1/2回転するまでに前記プランジャ(21)が１回だけ後
退及び前進駆動される。その際のプランジャ(21)の後退
によりプランジャ室(23)に通路(27)から空気が急速に吸
入されるのであるが、この時に通路(27)に発生する負圧
によって逆止弁(47)を備えた通路(30)から燃料が霧化し
ながら空気に混入される。このようにして形成された混
合気は小孔(28)を介して更に燃料の霧化が促進されなが
らプランジャ室(23)に流入し、プランジャ(21)の前進に
よりプランジャ室(23)内の混合気は圧縮され高温高圧の
混合気となる。そして、この混合気の圧縮終了後に一方
のシリンダ(3a),(3b)の吸排気口(6a),(6b)が燃料噴射口
(9)に重複し始めて、プランジャ室(23)内の混合気がシ
リンダ(3a),(3b)内の高温圧縮空気中に噴出され、爆発
行程に入るのである。

次に、プランジャ室(23)に対する燃料供給調節の構造
（ガバナ機構）について詳述すると、第１図及び第３図
に示すように、空気用の通路(27)に対する燃料用の通路
(30)の連通開度を調節するニードル式の燃料制御弁(32)
が設けられると共に、後ケース(1c)内の軸芯(P₂)周りに
揺動自在な天秤アーム(33)が設けられ、この天秤アーム
(33)の一端が前記燃料制御弁(32)の後端に接当してい
る。これに対して、前記円筒軸(14)にはテーパー部を有
するリング部材(34)が円筒軸(14)に対し軸芯方向に摺動
自在に外嵌されると共に、このリング部材(34)のテーパ
ー部と円筒軸(14)外面との間にボール(35)が挟み込ま
れ、前記天秤アーム(33)の他端がリング部材(34)に接当
している。

前記燃料制御弁(32)はガバナスプリング(36)により開側
に付勢されているのであるが、回転数が上がってくると
前記ボール(35)が遠心力により半径方向に移動し、前記
リング部材(34)を出力プーリ(15)側に押し出す。そし
て、天秤アーム(33)により、ガバナスプリング(36)の付
勢力に抗して燃料制御弁(32)が閉側に摺動操作されるの
である。以上のようにして、エンジンの回転数が設定回
転数に保たれるのである。そして、第１図及び第３図に
示すように後ケース(1c)内の軸芯(P₃)周りに回動自在に
操作軸(37)が支持されると共に、この操作軸(37)から延
出されたアーム(37a)と燃料制御弁(32)後端とに亘って
前記ガバナスプリング(36)が架設されている。これによ
り、外部の操作アーム(38)により前記操作軸(37)及びア
ーム(37a)を揺動操作することによってエンジンの前記
設定回転数を変更操作することができるのである。

シリンダケース(2)と前ケース(1a)との摺接部には漏れ
た燃焼ガスや燃料等を回収する構造が採用されており、
その構造について、詳述すると、第１図に示すように前
ケース(1a)内周面に摺接するシリンダケース(2)の外周
面に複数の環状溝(39)が設けられると共に、前ケース(1
a)内周面にも同様な環状溝(40)がシリンダケース(2)側
の各環状溝(39)に対向するように設けてある。そして、
外側の環状溝(40)に吸引口(41)が設けられ、この吸引口
(41)と前記通路(27)とがパイプ(42)を介して接続されて
いる。

以上のような構成により、シリンダ(3a),(3b)内から漏
れ出た燃焼ガスや、ピストン(4a),(4b)により圧縮され
る本体ケース(1)内の空気等がシリンダケース(2)と前ケ
ース(1a)の摺接部から漏れ出て両環状溝(39),(40)で形
成された空間に入ると膨張作用により燃焼ガスや空気が
減圧される。そして、次の環状溝(39),(40)で形成され
た空間に入ることによりさらに減圧されることになっ
て、シリンダケース(2)と前ケース(1a)との最終的な摺
接部から漏れ出ることができないような圧力にまで前記
燃焼ガスや空気が減圧されることになるのである。そし
て、最後の環状溝(39),(40)で形成された空間に入った
燃焼ガスや空気は、プランジャ(21)の後退時に生ずる負
圧により吸引口(41)、パイプ(42)、通路(27)を通ってプ
ランジャ室(23)内に吸引され、第１，第２シリンダ(3
a),(3b)内に再び送り込まれて行くのである。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るエンジンの実施例を示し、第１図は
エンジン全体の縦断側面図、第２図は回転位相が90°異
なる場合におけるシリンダケース付近の横断平面図、第
３図はガバナ用のボール付近の縦断正面図、第４図はプ
ランジャ及びフロート室付近の縦断正面図、第５図はシ
リンダケースが摺接する本体ケース側摺接面の正面図、
第６図はシリンダケース付近の縦断正面図、第７図(イ),
(ロ),(ハ),(ニ),(ホ)はエンジンの作動サイクルを示す図で
ある。 (1)……本体ケース、(2)……シリンダケース、(3a),(3
b)……シリンダ、(4a),(4b)……ピストン、(5)……カム
板、(17)……冷却風通路、(18)……ファン、(P₁)……回
転軸芯。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体ケース(1)にシリンダケース(2)を回転
   自在に支持し、回転軸芯(P₁)を通る冷却風通路(17)を前
   記シリンダケース(2)に設け、独立した複数のシリンダ
   (3a),(3b)を前記冷却風通路(17)の周囲に放射状に形成
   し、且つ、前記冷却風通路(17)におけるシリンダ(3a),
   (3b)近傍の内面部位に起風用のファン(18)を設けると共
   に、本体ケース(1)側に設けたカム板(5)の内周面でピス
   トン(4a),(4b)を進退案内してシリンダ(3a),(3b)内での
   爆発力をシリンダケース(2)の回転力に変換して動力を
   取出すように構成してあるエンジン。
2. 【請求項２】前記起風用のファン(18)がシリンダケース
   (2)に対して一体成形してある特許請求の範囲第１項に
   記載のエンジン。
3. 【請求項３】前記起風用のファン(18)が冷却風通路(17)
   における一方の内面部から他方の内面部に亘ってブリッ
   ジ状に架設してある特許請求の範囲第１項又は第２項に
   記載のエンジン。