JPH0733774B2 - 回転ピストン式内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、定置された円筒状ケーシング内で等速回転す
るロータと、ロータの円筒状外壁からほぼ半径方向内方
へ向いた少なくとも４個のリブと、ロータの内部でロー
タと同心的に非等速回転するボスと、互いに同じ角度間
隔をおいてボスから半径方向に突出し、それぞれ２個の
リブの間の中間室に係合し、このリブと相対的に揺動運
動を行う少なくとも４個のピストンと、ロータのリブを
軸方向に貫通し、連接棒を用いてピストンの揺動運動に
よって回転させることができるクランク軸と、クランク
軸に相対回転しないように設けられ、ケーシングに弾性
的に連結れた内歯歯車に噛み合う歯車とを備えた回転ピ
ストン式内燃機関に関する。

この種の回転ピストン式内燃機関は公知である（ヨーロ
ッパ特許第00351136号明細書）。この内燃機関の場合、
クランク軸がロータのリブを通って案内されることによ
って、軽くてコンパクトな構造が保証される。不つりあ
いを避けるために、クランク軸はロータの回転軸線に対
して点対称に配置しなければならない。それによって、
４個のピストンを備えた機械の場合にはクランク軸も４
本設けなければならない。その際、クランク軸はロータ
の中を滑り軸受に沿って案内される。従って、連接棒の
製作および組立時の寸法誤差を補償するために、クラン
ク軸には小さな隙間だけが供される。連接棒が１本また
は複数本の場合に、寸法誤差が存在する遊びよりも大き
いと、連接棒が不均一な負荷を受け、かつ歯車の回転が
不円滑となる。これは特に、大きなエンジン出力および
高い回転数の場合に、歯を損傷させる危険をもたらすこ
とになる。これを回避するために、負荷は内歯歯車とケ
ーシング外周壁の間に設けられた弾性部材によって受け
止められる。公知の回転ピストン式内燃機関の場合に
は、内歯歯車の端面側の孔に挿入した。ピンを収容する
ためのスリーブが弾性的な部材としての働きをする。内
歯歯車から突出するピンの端部は、ケーシング蓋の隣接
する孔に係合する。しかし、検査の結果、特に大きなエ
ンジン出力と高い回転数の場合に、弾性的なスリーブが
エンジン運転の負荷に耐えることができないということ
が判った。その際発生するスリーブの損傷は主として、
単位面積当たりの押圧力が過剰に大きいことによる。そ
の原因は、一方では、４個の歯車の回転時に発生する衝
撃的な負荷であり、他方ではケーシング蓋と内歯歯車の
異なる熱膨張である。異なる熱膨張は運転時に、半径方
向へのスリーブの絶え間のない圧縮を生じ、この圧縮は
接線方向の衝撃的な単位面積当たりの押圧力と重なる。

本発明の根底をなす課題は、内歯歯車とケーシング蓋の
間に発生する交番負荷を接続的に受け止めることができ
るように、冒頭に述べた種類の公知の回転ピストン式内
燃機関を次のように改良することである。

この課題を解決するために、本発明の一方の解決手段で
は、ケーシング蓋の盲穴に係合する連結ピンの部分が、
ゴム弾性材料からなるカバーを備え、ケーシング蓋から
突出する連結ピンの部分が、内歯歯車の端面側の孔にプ
レス嵌めされていることが提案される。この手段によ
り、３本以上の連接棒の場合に静力学的な余り材によっ
て生じる負荷が、ゴム弾性的なカバーによって、ケーシ
ング蓋の盲穴に係合する連結ピンの部分に接続的に受け
止められ得る。この観点でのそれ以上の改良は、ケーシ
ング蓋の盲穴に係合する円筒状連結ピンが、内歯歯車の
孔に係合する部分よりも大きな直径を有するときに達成
される。その際、ゴム弾性のカバーは無負荷状態および
運転温度で、当該の盲穴の壁と底に密着している。ゴム
弾性のカバーが連結ピンに取り外し可能に連結され、特
に連結ピンに加硫溶着されていることが有利である。

更に、内歯歯車とケーシング蓋の異なる熱膨張に基づく
単位面積当たりの押圧力によって生じる負荷を低減する
ために、本発明の好ましい実施形では、特に軽合金から
なるケーシング蓋の盲穴のピッチ円が、周囲温度で、焼
き入れされた鋼からなる内歯歯車の孔のピッチ円直径よ
りも小さくなっている。穴のピッチ円の直径は好ましく
は、運転温度でほぼ同じ大きさになるように選択されて
いる。

本発明の第２の解決策では、対向して互いに隙間を形成
する内歯歯車とケーシング蓋の面の間に、ゴム弾性材料
からなる少なくとも一つの緩衝層が設けられ、この緩衝
層が隙間を架橋し、そして内歯歯車をケーシング蓋に連
結する。互いに対向し、緩衝層によって互いに連結され
た面が内歯歯車とケーシング蓋との間の周方向歯状部ま
たは平面歯状部を形成していると有利である。その際、
緩衝層は互いに間隔をおいて１個ずつ設けられた部材か
らなっているかまたは隙間長さ全体にわたってあるいは
隙間周囲全体にわたってつながっている層として形成可
能である。緩衝層が内歯歯車とケーシング蓋の互いに対
向する面の間で加硫溶着されていると有利である。

本発明の他の有利な実施形では、内歯歯車が周方向に延
びるケーシングの内側溝内に設けられた、特に開放した
ばねリングとして形成された保持リングによって、軸方
向に摺動しないように保持されている。その際、内側溝
は好ましくは保持リングの２倍の幅を有する。

次に、図に略示した実施例に基づいて本発明を詳しく説
明する。

第１図は、第２図の切断線１−１に沿った互いに角度を
なす二つの切断面で回転ピストン式内燃機関を切断した
縦断面図である。

第２図は第１図の切断線２−２に沿った断面図である。

第３図は第１図に対して変形した、回転ピストン式内燃
機関の実施例を示す半分の縦断面図である。

第４図は第３図の切断線４−４に沿った断面図である。

回転ピストン式内燃機関は実質的に、好ましくはアルミ
ニウムからなる定置されたケーシング11と、このケーシ
ング内で等速回転するロータ10と、このロータ10内に軸
受され非等速回転するボス30とからなっている。このボ
スは半径方向外方へ突出する４個の翼状ピストン32を備
えている。入口兼出口91を備えたロータ10の円筒状外壁
15は、外壁15によって連結された２個の端面部材17,19
と供に、燃焼室73,74を画成している。この燃焼室の容
積は、外壁15に連結され内方へ向いている４個のリブ12
の間で、ピストン32の往復揺動（往復振動）によって縮
小および再拡大する。対向する２個の入口80を二つの燃
焼室に同時に噴射された燃料は、揺動運動によって、ピ
ストン32とリブ12の側壁14との間で圧縮され、そしてケ
ーシング外周壁20にねじ込まれた２個の点火プラグ84に
よって点火される。シールリング64またはシール帯片66
はケーシング11に対して燃焼室73,74をシールし、かつ
燃焼室を互いにシールする。膨張した燃焼ガスはピスト
ン32とリブ12を引き離すよう作用し、出口82から出る。
ピストン32とロータ10の間の相対運動は、ボス30のピン
52に枢着された４本の連接棒22によって、リブ12を軸方
向に貫通する４本のクランク軸24のクランクピン46に伝
達され、それによって回転運動に変換される。端面側が
クランク軸24に連結された歯車27は、ケーシング11に連
結された内歯歯車28の歯88に噛み合い、それによってク
ランク軸24の回転運動を、ケーシング11と相対的なロー
タ10の回転運動に変える。ロータの回転は端面部材19に
一体に連結されかつケーシング蓋40,41の軸受42,44に軸
受された被駆動軸34によって、消費部に伝達可能であ
る。

外壁15によっておよび軸方向に設けられたピストン軸72
によって連結された端面部材17,19には、クランク軸24
が滑り軸受56,58を介して軸受されているクランク軸24
のクランクピン46にはそれぞれ、４本の連接棒22の大き
な環48が嵌め込まれている。一方、連接棒22の小さな環
45はボス30に挿入されたそれぞれ１本のピン52に連結さ
れている。ボス30はピストン軸72に滑動支持されてい
る。ピストン軸が連接棒の方へやや円錐形に先細になっ
ているので、範囲79には、範囲75よりも大きな軸受遊び
が存在している。この軸受隙間を吸収できるようにする
ために、端面部材17の孔78は、当該の範囲のボスの外径
に対して内径が対応して過大となっている。ボス30は拡
大した軸受隙間により、連接棒22の枢着平面内で強制的
に位置決めされない。ボスの回転軸線は４本の連接棒22
の３本によって決められ、製作時や組立時に寸法の誤差
が生じたときに、この寸法の誤差の範囲内でロータの中
心軸線からそれる。第４の連接棒によって、ボス30の回
転軸は静力学的に余り材となる。それによって、連接棒
22の寸法誤差は、連接棒22、クランク軸24および歯車27
ひいては内歯歯車28の不均一な負荷をもたらし得る。こ
の負荷を受け止めて緩衝するために、内歯歯車28はケー
シング蓋40に弾性的に連結されている。

第１図と第２図に示した実施例の場合には、弾性的な連
結が約40本の鋼製の円筒状連結ピン（連結ボルト）36に
よって行われる。この連結ピンはその一端33がアルミニ
ウム製のケーシング蓋40の盲穴38に係合し、他端35が鋼
製の内歯歯車28の軸方向孔29に係合している。ケーシン
グ蓋40の盲穴38に係合するピン36の部分33は、内歯歯車
28の孔29に嵌め込まれた部分35よりも大きな直径を有す
る。部分33は更に、ゴム弾性のカバー31を備えている。
このカバーは負荷されていない状態で、盲穴38の壁と底
に密着し、そして材料強さとショア硬度が発生する負荷
に適合している。ケーシング蓋40の盲穴38の穴ピッチ円
は、周囲温度では内歯歯車28の孔29の穴ピッチ円よりも
少しだけ小さくなっている。それによって、エンジンが
冷えた状態でのみ弾性カバー31の圧縮が発生し、この圧
縮は運転状態ではケーシング蓋40と内歯歯車28の異なる
熱膨張に基づいて相殺され、従って運転中回転に依存し
て生じる交番負荷と重なり合うことがない。

第３図と第４図に示した実施例の場合には、内歯歯車28
は半径方向外方へ向いたスプライン歯90を備えている。
このスプライン歯は、通しの隙間を残して、ケーシング
蓋40の内歯92に噛み合っている。両歯90,92の間の隙間
には、エラストマー材料からなる緩衝層94が設けられて
いる。このエラストマー材料は内歯歯車２とケーシング
蓋40との間の弾性的な連結を保証する。第４図に示した
実施例の場合には、周方向につながっている緩衝層94が
設けられている。負荷を受けた場合、収縮性材料が特に
軸方向に膨張する。しかし、原理的には、緩衝層94を中
断し、空いた中間室を形成することができる。それによ
って、負荷を受けたときに、押しのけられた材料がこの
中空室に侵入することができる。その際、緩衝層は特に
歯面の範囲に、充分な壁厚を有する。それによって、衝
撃負荷を受けたときに発生する剪断力を受け止めること
ができる。

原理的には、第３図と第４図に示した周方向の歯の代わ
りに、表面歯状部は緩衝層によって架橋された、内歯歯
車28とケーシング蓋40との間の図示していない表面歯状
部を設けてもよい。ゴム弾性の緩衝層を隙間に加硫溶着
して充分な付着連結部を形成する場合には、内歯歯車28
とケーシング蓋40との間の歯状部を省略してもよい。

ケーシング20の２倍の幅の内側溝98に挿入され、内歯歯
車28の内側肩部100に支持されたばね弾性のリング96に
より、内歯歯車28は軸方向に摺動不能に固定保持され、
固定された内歯歯車28とロータ10の端面部材19との間に
軸方向の隙間102が形成される。

両実施例の場合には、エンジンを軸方向に貫通する管47
が冷却油と潤滑油を供給する働きをする。この管から、
油がロータ軸受42,44とクランク軸受56,58に直接供給さ
れる。油は軸方向管47を取り巻く環状通路49を通ってピ
ストン32内に設けられ冷却蛇管57に達し、そしてロータ
10の外壁15内に設けた冷却通路61に達する。その際、油
は三日月形ポンプとして形成された歯車ポンプ55によっ
て循環させられる。

次に、本発明の有利な構成を列記しておく。

（１）特に軽合金からなるケーシング蓋（40）の盲穴
（38）の穴ピッチ円が、周囲温度で、鋼製の内歯歯車
（28）の孔（29）の穴ピッチ円直径よりも小さいことを
特徴とする回転ピストン式内燃機関。

（２）ケーシング蓋（40）の盲穴（38）に係合する円筒
状の連結ピン（36）の部分（33）が、内歯歯車（28）の
穴（29）に係合する部分（35）よりも大きな直径を有す
ることを特徴とする、上記第１項に記載の回転ピストン
式内燃機関。

（３）ゴム弾性のカバー（31）が無負荷状態及び運転温
度で、盲穴（38）の壁及び底に密着していることを特徴
とする、上記第１項または第２項に記載の回転ピストン
式内燃機関。

（４）運転温度で、盲穴（38）のピッチ円が内歯歯車
（28）の孔（29）のピッチ円とほぼ同じ直径であること
を特徴とする、上記第１項から第３項までのいずれか一
つに記載の回転ピストン式内燃機関。

（５）互いに同じ角度間隔をおいて配置された少なくと
も30個、特に少なくとも40個の連結ピン（36）が設けら
れていることを特徴とする、上記第１項から第４項まで
のいずれか一つに記載の回転ピストン式内燃機関。

（６）ゴム弾性のカバー（31）が連結ピン（36）に取り
外し不可能に連結され、特に連結ピンに加硫溶着されて
いることを特徴とする、上記第１項から第５項までのい
ずれか一つに記載の回転ピストン式内燃機関。

（７）互いに対向する面が、内歯歯車（28）とケーシン
グ蓋（40）の間の、特にスプライン歯状部として形成さ
れた半径方向歯または平面歯状部（90,92）を形成する
ことを特徴とする回転ピストン式内燃機関。

（８）緩衝層（94）が隙間長さ全体にわたって、あるい
は隙間外周全体にわたって延びてつながっていることを
特徴とする、上記第７項に記載の回転ピストン式内燃機
関。

（９）緩衝層（94）が内歯歯車（28）とケーシング蓋
（40）の互いに対向する面（90,92）の間に加硫溶着さ
れていることを特徴とする、上記第７項または第８項に
記載の回転ピストン式内燃機関。

（10）ケーシング（11）全体がアルミニウムから成って
いることを特徴とする、上記第１項から第９項までのい
ずれか一つに記載の回転ピストン式内燃機関。

（11）ボス（30）が連接棒側で連接棒（22）の寸法誤差
を補償する隙間をもってローラ（10）に軸受されている
ことを特徴とする、上記第１項から第10項までのいずれ
か一つに記載の回転ピストン式内燃機関。

（12）ボス（30）がロータ（10）内に軸方向に設けられ
たピストン軸（72）に軸受され、このピストン軸が連接
棒の方へ向かってやや円錐形に先細になっていることを
特徴とする、上記第１項から第11項までのいずれか一つ
に記載の回転ピストン式内燃機関。

（13）内歯歯車（28）がケーシング（11）の回転する内
側溝（98）内に形成された保持リング（96）によって軸
方向に摺動しないように保持されていることを特徴とす
る、上記第１項から第12項までのいずれか一つに記載の
回転ピストン式内燃機関。

（14）内側溝（98）が保持リング（96）の２倍の幅を有
することを特徴とする、上記第13項に記載の回転ピスト
ン式内燃機関。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定置された円筒状ケーシング（11）内で等
   速回転するロータ（10）と、ロータ（10）の円筒状外壁
   からほぼ半径方向内方へ向いた少なくとも４個のリブ
   （12）と、ロータ（10）の内部でロータ（10）と同心的
   に非等速回転するボス（30）と、互いに同じ角度間隔を
   おいてボス（30）から半径方向に突出し、それぞれ２個
   のリブ（12）の間の中間室に係合し、このリブと相対的
   に揺動運動を行なう少なくとも４個のピストン（32）
   と、ロータ（10）のリブ（12）を軸方向に貫通し、連接
   棒（22）を用いてピストンの揺動運動によって回転させ
   ることができるクランク軸（24）と、クランク軸（24）
   に相対回転しないように設けられ、内歯歯車（28）に噛
   み合う歯車（27）と、互いに角度間隔をおいて設けら
   れ、内歯歯車（28）の端面側の孔（29）とケーシング蓋
   （40）の盲穴（38）に係合し、内歯歯車（28）とケーシ
   ング（40）の間の弾性連結を行なう多数の連結ピンとを
   備えた回転ピストン式内燃機関において、ケーシング蓋
   （40）の盲穴（38）に係合する連結ピン（36）の部分
   （33）が、ゴム弾性材料から成るカバー（31）を備え、
   ケーシング蓋（40）から突出する連結ピン（36）の部分
   （35）が、内歯歯車（28）の端面側の孔（29）にプレス
   嵌めされていることを特徴とする回転ピストン式内燃機
   関。
2. 【請求項２】定置された円筒状ケーシング（11）内で等
   速回転するロータ（10）と、ロータ（10）の円筒状外壁
   からほぼ半径方向内方へ向いた少なくとも４個のリブ
   （12）と、ロータ（10）の内部でロータ（10）と同心的
   に非等速回転するボス（30）と、互いに同じ角度間隔を
   おいてボス（30）から半径方向に突出し、それぞれ２個
   のリブ（12）の間の中間室に係合し、このリブと相対的
   に揺動運動を行なう少なくとも４個のピストン（32）
   と、ロータ（10）のリブ（12）を軸方向に貫通し、連接
   棒（22）を用いてピストンの揺動運動によって回転させ
   られるクランク軸（24）と、クランク軸（24）に相対回
   転しないように設けられ、ケーシング（40）に弾性的に
   連結された内歯歯車（28）に噛み合う歯車（27）とを備
   えた回転ピストン式内燃機関において、ゴム弾性材料か
   ら成る少なくとも一つの緩衝層（94）設けられ、この緩
   衝層が、対向して互いに隙間を形成する内歯歯車（28）
   とケーシング蓋（40）の面（90,92）の間に配置され、
   隙間を架橋し、そして内歯歯車（28）をケーシング蓋
   （40）に連結することを特徴とする回転ピストン式内燃
   機関。