JPS5821082B2 - 歯車なしロ−タ案内装置付き回転機関およびポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機関または圧縮機として作動する型式の回転機
構における改良に関するものである。

これまで提案されてきた大変数多くの回転機関のなかで
、現在、実質的に、商業的に成功したものはたった一つ
である。

すなわち、これは例えば米国特許番号２，９８８，０６
５、出願臼１９６１年６月１３日、出願人エン・ニス・
つ・モートレンベルケ・ア・ケトバンケル・ゲ・エム・
べ・バー、およびまた書籍１１ザ・バンケル・エンジン
！１、著者ジャン・ピー・ノルバイ、１９７１年ケルト
ン・ブック・カンパニ出版、米国連邦議会図書館カード
番号７３−１６１６２４に説明されたような１１バンケ
ル＋１回転機関として公知である。

バンケル機関の最も通常の形態はそれぞれを機関ケーシ
ング内の双葉状外転トロコイド断面型の室内に軌道運動
できるように取付けた一つまたは多くの三葉状三角形断
面状回転子から構成される。

回転子は主出力軸の偏心部分上に介在させた軸受によっ
て自由に回転するが、この偏心体は回転子が主軸に必要
なトルクを与えることができるように取付けられる。

他の葉型組合わせも理論的には使用され得るが、しかし
ここに説明するものが一般的に用いられてきたようであ
る。

この偏心体の取付けのために、回転子は回転子の円形運
動と揺動運動との複合運動として見なされ得る軌道運動
として通常説明される運動を室内にて行なう。

軸受上での回転子の回転は回転子と室との相対回転にて
容積が望ましい方法で変化する複数個の作業室を与える
ように室内でのその運動で正確に位相変化されねばなら
ない。

ここでも参考までに説明したバンケル明細書に記述され
たようなバンケル型機関では、現在、ケーシングにしっ
かりと取付けたピニオン反作用歯車にかみ合った回転子
にしっかりと取付けた内部歯環歯車によって必要な位相
変化を与えることができる。

前述した一般的に採用される葉形状において、もし環歯
車が７２歯をもつならば、反作用歯車は４８歯をもち、
両歯車間で３：２の比にならねばならない。

バンケル機関における問題のなかに回転子の冷却問題が
あり、この問題の解決には回転子に油の調整圧力循環を
行なうことによって外部放熱器に熱伝達を与えることが
しばしば採用されてきた。

回転子内部での冷却油の循環装置は米国特許番号３．１
０２，６８３、出願日１９６３年９月３日、出願人エン
・ニス・つ・モートレンベルケ・ア・ゲとバンケル・ゲ
゛・エム・べ・ハにおいて説明され、かつ特許権請求さ
れている。

この装置においては、油は回転子内部の室に供給されて
、この室にて所望の冷却作用を実施するようにされてい
る。

油は遠心力によって油膜形状にてこの室の内部表面のま
わりに分布され、そして油は室から取除かれる一方、こ
の油膜厚さが室に延びた静止円板の設置によって一定の
値に保持されるようにされる。

円板周囲の形状は前記油膜厚さを保持するようにされた
油受は回転子内部室によって掃査される形に一致し、円
板は孔をもつ半径方向に延びる流路をもち、この孔は油
を傍受して、油をこの孔を通って流路に送り、かつ機関
のその他の部分（例えば。

ケーシーングかつ／また冷却器）に送るようにする。

前述した米国特許明細書番号２，９８８，０６５におい
て説明され、かつそこ（１５コラム、１１行目−４６行
目）において検討された型式の回転機関におけるもう一
つの問題は回転子尖端シールと・それが接触する外転ト
ロコイド状本体表面との間の角度は４０°以下でなけれ
ばならないこと、または回転子と表面との間にシールが
挾まってしまう危れがあることである。

ノルバイの書籍によれば、好ましい値は３０°としてい
る。

本発明の新規な案内機構は新しい目的を達成するための
唯一の手段である。

この目的は従来技術では考えられたことがなく、また現
存の歯車案内機構または他の装置によっては達成するこ
とができない。

この新しい目的は、三角形の回転子が案内制御において
最小の力しか必要としない自然調和状態においてサイク
ロイド振り子として作用できる際に実感されるのである
。

必要な関係は、有効ストロークＳｅが旋回半径の揺動軌
道の正確な振幅に等しくなることである。

比Ｓｅ／振幅は３／（Ｋ−２）＝１で与えられ、これか
ら（Ｋ−２）＝３、したがってに＝５である。

ここで、Ｋ＝２ｒ１／ｒ２は通常の通り定義されたもの
である。

従来技術において、歯車案内機構を用いるのが通常であ
り、最小のＫは６であり、比Ｓｅ／振幅は３／４であり
、この比は前記新しい目的として述べた調和運動の必要
条件を満足しない。

Ｋが５の円滑なカムは仕様を正確に満足する。

本発明の目的は外転トロコイド断面の双葉状室内で作動
する三角形断面の三葉状回転子を包含する型式の新しい
回転機構を与えることである。

より詳しい目的は前述に明記した型式の新しい回転機構
が回転子を室内に正しく位相変化する複合運動を行なう
ように保持する新しい装置を包含する新しい回転機構を
与えることである。

本発明のもう一つの目的はに値が約５である内部室をも
つ新しい回転機関を与えることである。

本発明の更にもう一つの目的は回転機関またはポンプに
おいて使用される新しい回転子尖端シールを与えること
である。

本発明によれば、回転機構がケーシングと、相応する軸
心のまわりにて回転するようにケーシングにより取付け
られた主軸とを包含し、内部室を作る前記ケーシングが
前記主軸の軸心に対して垂直かつ対称な双葉外転トロコ
イド断面の内部周囲表面と、前記主軸の軸心から平行に
離隔した軸心のまわりで回転するように室内に取付けた
三角形断面の三葉状回転子と、主軸と回転子とをそれら
の間で回転伝動するように連結する偏心装置とを持ち、
前記回転子がその回転子軸心のまわりで対称であってか
つ回転子外周囲表面と室表面との間にて回転子と室との
相対回転に応じて容積が変化する三つの作業室を形成す
るように前記室内周囲表面とシール係合する五つの内周
面にて離隔する尖端部分と、ケーシングに対して所望相
対運動するように回転子を案内する案内装置とを包含し
、前記案内装置が回転子軸心のまわりにて対称かつ平行
で、回転子に固定された第一のほぼ三角形状案内表面と
、主軸の軸心のまわりにて対称かつ平行で、ケーシング
に固定された第二案内表面とを包含し、前記案内面は互
いに相対すべり係合するようにされ、第二案内面はそれ
らの所望相対運動にて前記第一表面により生じるカム形
状にされてかつケーシングの内部表面の短軸および長軸
にそれぞれ平行な第二案内面の長軸および短軸をもつ回
転機構を与える。

好ましくは、回転機関においては、前記内部室はに値が
５である。

それぞれの尖端部分と室内表面との間に介在させたシー
ルは尖端部分におけるそれぞれ軸方向に延びる溝に取付
けた二つの軸方向に延びる接触シール部材を包含する。

本発明による回転機関は次のような利点を有する。

（１）回転と揺動を組み合わせた回転子の複合運動を生
じさせる案内機構は最小の仕事量しか必要としない。

（２）ケーシングの内部室の全容積に対する動作室の容
積の比が最大である。

（３）回転子が内部で調和モードで作動する回転機構は
カムと回転子の案内表面に最小の摩耗しか生じさせない
。

（４）内部室の対向した壁に固定された同一のカムによ
る対称的な制御作用の結果として、回転子が従来の回転
子と比較して自由に運動し、かつ回転内面に保持され、
回転子の動揺が阻止される。

（５）案内装置は歯車式案内装置に特有の過度な機械的
力を受けにくい。

このような力から、物理的な損傷が定格運転を越えた中
程度の回転速度で生じやすい。

（６）主軸の直径は等価な歯車型回転機関のそれと。

同じである。

（７）圧縮比は１３／ｌまで上り、これはオツトー・サ
イクル機関の機能としては十分であり、また多回転子型
圧縮機の効率的な内部冷却にとって都合がよい。

（８）軸受は、回転子の動揺が除去されているので摩擦
係数が低く、それによりケーシングの内部室の側壁のひ
つかきの問題を回避する。

側壁と内周面は回転子の側部と頂点シールのみとの摩擦
接触にさらされる。

（９）対になる頂点シールは協同して作業室内からガス
圧を外にもらさないようにし、また破損の際に溝から脱
出することがない。

頂点シールが； 単一の溝に収容されている場合には、
破損の際に溝から脱出する可能性がある。

（１０）頂点シールを直接に潤滑することは、ガス圧の
保持のためになり、また吸入空気の流れに含まれる潤滑
油を供給されない燃焼室の表面の潤滑を改善する。

圓 回転子の冷却油はカムの端部に隣接した壁の出口通
路を通って回転子の凹所の末端から回収される。

（１２）回転機関の振動は、回転子の揺動が安定した１
調和モードで生じるため最小になる。

この調和モードは、各旋回が２サイクルの揺動により創
成される閉じた軌道を有するので、回転速度により影響
されることはない。

２サイクルの揺動は外転トロコイド状の葉状出張り部の
個数と対応する。

（１３）運転中の機械の抵抗係数を相当に減少させるこ
とによる機械効率の増大が高効率の回転機関と圧縮機を
提供する。

０４）熱エネルギ損失の少ないコンパクトな動力装置
置の熱力学的効率を利用する範囲が設計者に広く与えら
れる。

上述したように、特に好ましい実施形態として図にてこ
こに説明した回転機構は機関または圧縮機として使用さ
れ、そして特異な使用に対してはある付加装置（気化器
、油冷却器などのようなもの）を必要とするが、これに
対する説明は本発明の説明および理解にとっては本質的
なものでないので削除する。

このような所望付加装置の特性および特命はその分野で
の熟達者にとっては明白であろう。

機構は全体的に参照番号１０にて示したケーシングから
構成され、そして周囲部分１２と、適当な方法、例えば
貫通ポルト１７によってそれに固定した二つの端板１４
および１６によって構成される。

ケーシングは内部室１８を与えるが、内部室の内周面２
０は中央縦方向軸心２２のまわりにて対称であり、軸心
２２に対して垂直な双葉状外転トロコイド断面である。

端板に設けた軸受２４は軸心２２に一致する軸心のまわ
りにて回転するように主軸２６を支持する。

主軸にはそれと一体成形し、または主軸にしっかりと取
付けた偏心装置、即ち偏心部分２８を設け、この偏心部
分は縦方向軸心３０に対して垂直な円形断面形状であり
縦方向軸心は軸心２２に対して距離ｒｅ（第６図）だけ
平行に離隔する。

この距離ｒｅは機構に対して有効な偏心性を与える。

全体的に参照番号３２で示した三葉状回転子は軸受部材
３４によって軸偏心部分２８に自由回転できるように取
付けられて、主軸が回転するにつれて回転子が室１８内
にていわゆる＋１軌道１＋または１１惑星１１運動を行
なうことができるようにされる。

回転子３２はそれぞれの尖端が全体的に参照番号４０に
て示したそれぞれ相応する頂点部分、即ち尖端シールを
持つ三つのそれぞれ相応する尖端３８に適合する三つの
側壁３６によって構成される外周面をもつ内転トロコイ
ド断面形状である。

これらのシールは第２図から第６図までにおいては説明
を簡単にするために省略した。

回転子の外周面はその軸心３０に対して垂直かつその軸
心のまわりにて対称な一般的な等ｍ＝角形断面形状であ
り、しかしながら、側壁３６は半径方向にて外方向に真
直ぐではなく、少し弓形に曲がっている。

作業流体は端板１４の入口４２を通って回転子で占有さ
れていない室１８の部分内に流入し、そして部材１４の
出口４３を通って排出される。

機構はそれぞれ相応する孔４５に取付けた点火装置４４
を包含するものとして説明するが、また他の形態の装置
または他の点火装置（例えば機構がディーゼル機関の時
）も使用され得る。

このような装置はもちろん機構がポンプである時には必
要でない。

今まで説明した構造はまた１１バンケル１１回転機関の
基本構造である。

回転子が軌道運動にて動くにつれて、複数個の作業室が
壁２０と壁３６との間にて形成され、この室は容積が周
期的に変化する。

機関または王縮機のいずれかとしての装置の操作は公知
であるので、これ以上の説明はしない。

＋１バンケル１１機関においては、しかしながら、回転
子と主軸には互いにかみ合う内側歯つき項歯車と外側歯
つきピニオン歯車がそれぞれ設けられ、ピニオン歯車は
主軸のまわりに主軸と共軸にて端板に固定され、そして
このことによって回転子が軌道運動を行なうにつれて内
周表面２０に関して回転子の位置に対して位相づけまた
は一致するようになる。

この歯車は回転子の質量中心を半径ｒｅの円形路にて、
かつ回転子尖端の平均角速度の２倍にて）回転させて、
回転子の慣性力に対して反作用を与え、そしてこれによ
って回転子の尖端部分に別の方法で加えられるであろう
１１位置決め１１荷重を取るようになる機能をもってい
る。

本発明による機構において、回転子とケーシング１０と
の間の必要な１“案内連結１′は、回転子がケーシング
に対して所望相対運動にて案内されることを確実にする
ために、案内装置、即ちそれぞれケーシングと回転子上
に設けた二つの連続自由相対すべり軸受案内表面４６お
よび４８によって生じる。

この特異な実施形態においては、回転子の第１の案内面
４８は回転子の一つの側壁に設けた凹所５０の内周面に
よって構成される一方、ケーシングの第２の案内面４６
は端板１４に固定されて凹所５０内に突出する心材案内
部材５２の外周面により作られる。

表面４６および４８はそれらのそれぞれの軸心のまわり
にて対称であり、そしてそれらの一つはケーシング内の
回転子の所望軌道運動にて他方により描かれる最小境界
図形状でなければならない。

また、表面の一つはその表面に対して双葉状楕円形状を
生じる特殊な数学的曲線に一致する形状になって、二つ
の共作動案内表面が相対的に動く部材間に必要な拘束と
案内を与えるように作動するようになることが本質的な
条件である。

回転子内部案内表面４８は回転子の外周面の形状内に含
まれる等辺三角形の形状である。

従って、心材案内部材のそれぞれ相応するケーシング第
二楕円案内表面４６がケーシング外転トロコイド表面１
２の短軸と長軸にそれぞれ平行な犬軸心と短軸とを持ち
、そして下記においてより一層詳しく説明するように、
カムとして機能する。

側方シール（不図示）が設けられて、このシールは可変
容積作業室を互いに、かつ室１８の残り部分からシール
するように尖端シールと共作動する。

このような側方シールの構造はこの分野での熟達者には
公知であろう。

凹所５０に類似する凹所５１が平衡化のために他の回転
子側壁に設けられるが、しかしこれに代って、またはこ
れに付加して案内連結表面を設けることもできる。

第２図と第５図は室１８内で回転子が占有する相異なる
ある相対位置（葉材の一つは点線にて示したので、その
運動は容易に理解できるであろう）と回転子案内表面４
８に係合した心材案内表面４６により占められるそれぞ
れ相応した相対位置とを示す。

この縮図にて、案内表面４６と４８の正確な相対関係を
可視画に説明することは、図において得られる間隔が大
変小さいので、困難である。

実際の発生事象順序の説明を容易にするために、表面４
８上の三つの点が表面４６に接触していることを指示す
るために用語１′インデキシング＋１を用いる一方、こ
のような接触点は二つのみしかない場合を意味して用語
“ガイディング１１を用いる。

回転子面上に示される小さい円は接触点位置の指示記号
である。

しかして、第２図および第５図にて説明した相対位置に
おいては、三つの接触点があり、回転子は″インデキシ
ング″によって調整される一方、他の全ての位置におい
ては接触点は二つしかなく、そして回転子はその動的運
動において１１ガイデイング１１によって調整される。

この両方の調整様式においては、回転子の安定性が得ら
れる。

連続表面４６の形状は所望運動における連続表面４８の
運動により生じるものであるので、回転子はその運動に
のみ従うように拘束されて、二つの係合した表面間にて
、機関または圧縮機の作動中に上りなしまたはある後退
が起り得るような相対上り運動を順序正しく生じさせる
。

本発明が適用する型式の回転機構に対して考えられる実
質的な媒介変数の一つはに因子であり、これは２ｒ、が
回転子または固定子の最大半径であり、かつｒｅが回転
子または固定子の偏心度である時に、比２ｒ１／ｒｅで
示される。

以前に提案した回転機関は室のに値が６より大きく、通
常約７であるに値で作動しているが、本発明ではに値が
５であって、設計において実質的に特長をもつ好ましい
ものである。

尖端シール４０は回転機関において遭遇する極めて苛酷
な条件下で必要なシールを行なうことが必要であり、そ
してこのようなシールの開発は商業的に受は入れられる
機関の製作において決定的なものであった。

許容し得る尖端シール角度で機関を設計する上での問題
は上述したが、この問題は、Ｋ値を７より小さくするこ
とが特に困難であったので、室のに値を減少させる上で
より緊急になっている。

第７図は特に特長のあるシール構造の断面を示すが、こ
こにおいてはブーメラン断面として説明され得る二つの
軸方向に延びるシール部材５４が互いに接する二つの凸
面を持ち、それぞれの外側端部分は回転子から半径方向
に延び、かつそのそれぞれの内側端部分はそれぞれの軸
方向に延びる縦方向溝５６に係合する。

各部材５４の最内端には適当な気体シール５６が設けら
れ、気体搬送通路５８がそれぞれの回転子面３６から“
対向量゛１溝の底に導かれる。

もし、例えば、回転子が第２図に示すように時計方向に
回転するならば、表面３６ａはそれに付・帯するシール
に関して１１先導＋１面となる。

それぞれの作業室内の加圧された気体はそれぞれの通路
５８ａを通って連結した溝５６ａに流れ、そして”傾斜
“′角度（すなわち固定子壁に対するシールの傾斜角度
）を減じるか、または少なくとも予め定めた値に保持す
る方向にてシール部材５４ａをその溝内にて半径方向で
外方向に押しやる。

面３６ａにおける気体が、シールがケーシング外転トロ
コイド内壁の尖端を通過するにつれて、膨張発火気体に
なると仮定すれば、気体は機関の排気；作用によって通
路５８ａから排気される一方、加圧気体はシール上での
気体作用の方向を逆にするように、通路５６ｂを通って
送られる。

上述したように、米国特許明細書番号 ２．９８８，０６５において、パンプルは望ましい尖端
シール角度が４０°よりも小さいと明記しているが、一
方ノルバイは実際の上限は３０°であると述べている。

Ｋ値が５である室の回転機関に対しては単一垂直シール
は最大傾斜角度が約３７°であり、本発明によるシール
は２２°よりも大きく；ない角度で作動し得る。

シールは半径方向孔６２内にて作動する球形弁６０によ
って、かつ接触シール部材面間の隙間６４を回転子の内
部隙間６６に連通ずることによって自動的に潤滑される
。

回転子の部分の運動中、遠心力が効果的に油を通路６２
を通って開放球形弁を経て隙間６４に送り、そしてシー
ル部材５４間に送る。

他の部分の運動中に力が逆になり、球形弁が閉じて油が
隙間６４から排出することを防止する。

本発明による案内装置を既存の装置と比較する妥当な基
礎を確立するには、それぞれを支持する数学的根拠を考
えることが必要である。

案内装置を設計し、かつ回転子の寸法を決定するのに相
異なるに因子を使用する時に生じる誤解を回避すること
ができる。

同じに因子を適用することを仮定した簡単化した条件を
用いることによるその結論の解析はいささかも一般的で
ないことはない。

外転トロコイドの形状はノルバイの書籍において改良さ
れ、そして反作用ピニオン歯車に対する環状環歯車の必
要な比が３：２であるとしたノルバイの陳述は前に述べ
た。

この形状構造によれば、環状歯車の半径はｒｌであり、
そして反作用歯車の半径はｒｌ−ｒｅであるとすると、
これらの必要な相対関係は次の方程式となる。

すなわち、２ｒに３（ｒｌ−ｒｅ） ｒｅ二ｒ１／３ 等ｍ＝角形を基にした三葉状回転子においては、最長半
径の長さは常に最短半径ｒ１の長さの２倍でなければな
らず、そしてに二２ ｒ １ ／ ｒｅであるので、上
記の結果はに＝６となる。

実際において出会うと思われる所要要件は第８図と第９
図に説明した。

第８図と第９図は、ａを犬軸心、ｂを短軸とする時、二
つの相異なるａとｂの比に対して、回転子三角形の一側
辺の中点と交叉する回転子三角形の短半径の点にて、そ
れが描く内側外転トロコイド路を示す。

従来の方式の歯車インデキシング装置では、第７図に示
した運動の逆転は、それが環歯車とかみ合って“ピニオ
ンの後退を意味していたので、起きなかったし、かつ運
動逆転の妨害または取り去りさえ生じた。

第８図に示した運動は、従って Ｉ＋バンケル１１型機
関の限界条件となり、上述したようにｒｅ＝ｒｌ／３の
値を再び用いると、 であるので、この環歯車とピニオンの設計において満足
できる相関関係が得られる。

環状環の周囲上で生じる点の外転トロコイド路は第８図
に説明したが、ここにおいては簡単な端が短軸の各端に
て生じ、そして運動の角変化を示すが、しかし後退運動
は示さない。

しかして、数学的解決は歯車歯のかみ合い点にて生じる
このような後退の物理的不可能性によって確認される。

従来の案内装置に対して実際のに因子を得れば、全ての
提案された設計適用に対して解答を見つけることができ
る。

例えば、今日ある回転機関はに因子が通常外転トロコイ
ド本体に対して約７で作；動しているが、案内機構は有
効に因子を６に等しくする寸法に縮少することができる
。

この問題は、案内部材が第８図の曲線が示すようにある
後退運動を許容し得る辷り係合面によるのであるから、
本発明による案内機構では生じなＧ）。

それ故、それ自体実質的に設計特長をもつ６よりも小さ
いに値で本発明による機構を構成することかできる。

現在商業上利用し得る回転機関を分析すれば、それらの
全ては６よりも大きいに因子の外転トロ□コイド室を持
ち、そして分析の結果今日まで得た数値はに因子の値は
約６．７３から約７．１４までであるようである。

現在、信じ得ることは、これに対して論証しうる理由は
第９図に示したようにに因子の値が６であることが固定
子または回転子の各回転毎の二点における回転子と固定
子との間のほぼ固定子の相対運動を含む一般的に使用さ
れる三葉状回転子と双葉状固定子にとって独特の値を示
すことであるということである。

この理論的考察は、Ｋ因子が値６の方に減少するにつれ
て、回転子がその運動中に極めて不安定性を示す゛振動
“または１１脈動１′を起こす傾向になるという実際の
観察と相関関係がある。

Ｋ値が６である時、安定またはほぼ安定運動の期間は１
０度以上の角度に拡げ得る。

この特異な１１振動１′または１１脈動＋１による不安
定性の実際上の結果、不快な騒音、振動および軸受の起
り得る損傷の外に、潤滑油膜または固定子表面を破壊し
、このためにき裂と重大な損傷を生じさせる。

第８図の例では、各回転毎に二つの後退運動が存在する
けれども、これは中間の不安定な独特な位置を意味する
ものでなく、シかしこの代りに円滑かつ徐々に生じるも
のである。

上述したように、これまで使用されてきた歯車型案内装
置は６以外のに値では作用できず、そしてそれ故このよ
うな機関ではこの極めて高い不安定値を越えてより安定
な値５にすることは決してできなかった。

第２図から第５図までに示した機構は固定子に対してに
値が５であり、そして前述したように、小円がこの値に
おける案内表面の接触位置を示す。

上述に説明したように、回転子のみが運動後退が生じる
二つの位置にてインデキシングされ、そして他の全ての
位置にてガイディングされるけれども、回転子安定性は
各回転の全サイクルを通じて確保される。

もし、Ｋ値が６またはそれよりも大きい値であるならば
、回転子は全ての回転子の位置でインデキシングされる
。

一般的に、本発明による機構は好ましくも明らかに唯一
の不安定値６を避けて、Ｋが５に等しくなる無限のに値
範囲にあるに因子のいかなる値もとる。

実際問題としては、有効な力はＫが８よりも大きくない
限定された範囲に集中する。

また、実際においては、安定したパターンまたは運動の
維持が支持されねばならない。

第２図および第５図を参照して、明らかなように、回転
表面と固定表面との間の接触点は最大三つである。

この回転子の位置では固定案内表面の最極端点ならびに
その短軸心上の一点が同時に回転子上の表面に接触して
いる。

この状態は安定性を維持する必要のある案内システムに
正確なインデキシング作用を与えることが容易に推断で
きる。

本発明による機構に対するＫの限界値は第２図または第
５図の位置にある回転子の時の心材案内表面に対する一
般的な方程式を解くことによって得られる。

公知の関係では、ψ二重の時、Ｘを横座標とすれば、Ｘ
の値はＸ＝Ｏとなる。

方程式はＸ−＝（（Ｋ−４）＋２ｃｏｓ ２ψ〕（ｒｌ
ＣＯ５ψ）（１／にであり、そして０＝に−４−１とな
るからに＝５となる。

このようにして、明記した限界内に、一般的方程式の特
性の観点にて、他の全ての位置に対しても安定性が維持
される。

すなわち、（１）曲線はその長軸の端の間にて連続関数
であり、（２）これらの限界の間には特異点または屈曲
点をもたず、そして（３）その長軸のまわりにて対称と
なる。

回転子は、回転子の重心の路が数学的正確さで案内する
二つの対装置表面の連続監視のもとて一様な円形運動と
なるので、動的安定性と機械的安定性の相関関連が平衡
化されるようになる。

この可能のに因子の低下の効果は第１０図から第１６図
までに示した。

これらの図においては、Ｋ因子が５から７までの値であ
る四サイクル内燃機関における計算図を示す。

それぞれの場合、直接比較を可能にするために、次の限
界を使用した。

すなわち、 ａ）圧縮比は１０であり、かつ一定である。

ｂ）回転子は側辺２ Ｒ＝ ２ Ｊ７賃の等ｍ＝角形で
ある。

Ｃ）回転子短半径はｒ、である。

ｄ）回転子長半径は２ｒ１である。

ｅ） Ｋを含む偏心半径ｒｅは２ｒ、／にである。

ｆ）回転子の幅は設計者の任意選択であるが、しかしこ
れらの例においてはその特殊値は ３ｒｅ−６ｒ１／にである。

ｇ）変位容積はＶＤｔｏである。

ｈ）室１８の容積は絶対容積がＶＴである。

１）ＶＴに対する方程式はＶｒ＝２４πｒ１３（Ｋ２＋
３）７に３である。

ｊ） ＶＤＩＯに対する方程式はＶＤｔｏ二ｓｏｂ・
ｒ１３／に２である。

第１０図はＫの減少につれて、Ｋの関数である回転子表
面面積と作業行程長さが増加することを示し、その一方
、第１１図は外転トロコイド室１８における利用し得る
全容積の増加に相応する回転子の変位容積ＶＤ１ｏ（ピ
ストン機関におけるピストン変位に等しい）の増加を示
す。

第１２図は第１０図と第１１図の結果を組合わせたもの
であって、Ｋ＝５の三つの回転子かに＝７の４つの回転
子と同じ出力になることを示す。

第１３図から第１６図は同じ大きさであるが、しかしに
因子が異なる機関の期待される性能を示す。

第１３図はこの例では一定であるｖＴの値、摩擦を惹起
する負荷因子（ＶＤｌｏに一致することがわかった）の
値および回転部品の相対半径の値を図示した。

第１５図は総力率を示すもので、圧縮比が一定であるの
で、■Ｄ１ｏの値はこの約数となる。

第１５図は第１１図の因子を用いて計算した摩擦出力損
失と総出力から摩擦出力損失を減じた結果である正味出
力因子Ｎとを示す。

容易にわかるように、Ｋ＝７においてＮは相対値１．０
となる一方、Ｋ−５においてＮは１．６になるので、こ
のことを基にすれば、Ｋ＝５の二つの回転子はに＝７の
三つの回転子の正味出力となるべきである。

機関の効率因子は単位燃料量から得られる出力で示され
、そしてこれは関係式Ｎ／ｖＤ１ｏにより示される。

この因子は第１６図に示した。この因子の増加は、Ｋが
７から５に減少するにつれて、機関の単位大きさ当りに
得られる出力が増加することを示す。

この時に相異なる回転機構の間での比較の標準としての
役目を果すであろう適切な性能定格公式の問題について
検討しようとは思わなかった。

この問題は既に詳細に取扱ってきたピストン型機構に対
する回転機構の比較の主題とは異なる。

回転機構の設計改良の範囲拡大のためには、標準定格公
式が必要であり、これは回転機構の開発への案内となり
、カリ開発の尺度となる。

公式は利用し得る容積が有効仕事にとして利用される効
率を尺度するのに必要である。

本発明によるかつに値が５である機構の注目すべき特徴
は、はぼ全てのその内部容積が、たとえその可動部品が
なくなったとしても、仕事サイクルに利用されるようで
あるということである。

この全内部容積はこのために１１絶対容積１′と呼ばれ
、そしてＶＴとして表示される。

変位容積は圧縮比を考慮せねばならず、（文字ｎで示さ
れて） Ｖ Ｄ（ｎ）で示した。

出力インパルスの数は回転子回転当り３つである。

この時、絶対容積効率比は で与えられる。

上述した式にＩＩ ｎ＝＝ １０１＋を用いれば、その
比を百分率で表示すると次のようになる。

すなわちに＝７ Ｋ＝６ Ｋ＝５ε
Ａニア４．０係 ８４．８係 ９８．５係に因
子が５である時に、圧縮比８−８を用いれば、εＡ二１
００係となり、このような比は理論的には実際の機構に
おいて得られることを示している。

本発明は機関またはポンプ（圧縮機はポンプの一つの形
態である）である機構に適用しうる。

この機関というのは複合サイクルまたは過給の有無に拘
らず２から４サイクルのような公知のサイクルのもので
ある。

一つ以上の回転子は単一軸に取付けできるし、かつ装置
も多く用いることもできる。

機関は内燃または外燃型式のものである。本発明による
案内機構は回転子の運動を安定にするまために上述した
公知の歯車型１１バンケル＋１機構のような他の機構に
付加した機関またはポンプに使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は機構の主軸の回転軸心に沿゛って分解図示した
原動機またはポンプとして作動する一つの回転機構の分
解図であり、第２図から第５図までは室内に位置する回
転子の室に対する相異なる回転子の相対位置および案内
装置を構成する部材に対するそれぞれの相対位置を示す
ための第１図の線２−２による断面図であり、第６図は
第２図の線６−６による断面図であって組合わせた状態
における機構を示す図であり、第７図は回転子に用いた
尖端シールの詳細な構造を示すための回転子の回転軸心
に垂直な方向における一つの回転子尖端の断面図であり
、第８図および第９図は使用される路の形状におけるあ
る限界を示すための内側外転トロコイド路の図であり、
そして第１０図から第１６図までは本発明を用いたとき
に生じる特性と公知の回転機関の特性の比較図である。 １０・・・・・・ケーシング、１８・・・・・・内部室
、２０・・・・・・内側周囲表面、２２・・・・・・主
軸の軸心、２６・・・・・・主軸、２８・・・・・・偏
心装置、３０・・・・・・回転子の軸心、３２・・・・
・・三葉状回転子、４０・・・・・・シール、５４ａ。 ５４ｂ・・・・・・シール部材、５６ａ、５６ｂ・・・
・・・溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １′７″−シング１０と、対応の軸心２２のまわりに回
   転するように該ケーシングにより取り付けられた主軸２
   ６とを含み、該ケーシングが内周面２０を有する内部室
   １８を提供し、前記内部室は前記主軸２６の軸心２２に
   対し垂直で、かつ該軸心に関し対称であり、かつ２葉の
   外転トロコイド断面を有し、さらに前記主軸の軸心から
   平行にずれた軸心３０のまわりに回転するように前記内
   部室内に設置されたやや三角形の断面の３葉の回転子３
   ２と、該回転子と該主軸を関連させて、その間に回転を
   伝動する偏心装置２８とを含み、該回転子はそれ自身の
   軸心３０に関し対称であり、かつ３個の周方向に離隔し
   た頂点部分４０を前記内部室の内周面２０と密封係合さ
   せて、該回転子の外周面３６と該内部室の内周面２０と
   の間に３個の動作室を形成し、該動作室は該内部室１８
   における該回転子３２の回転の際に容積が変動し、さら
   に該ケーシング１０に関し必要な運動において該回転子
   を案内する案内装置を含み、該案内装置は該回転子に固
   定され、かつ該回転子の軸心３０に関し対称であり、か
   つ該回転子の軸心に対し平行な第１の概ね三角形の案内
   表面４８と、該ケーシングに固定され、かつ該主軸の軸
   心２２に関し対称であり、かつ該主軸の軸心に対し平行
   な第２の案内表面４６とを有し、これらの案内表面は相
   互に相対的に摺動係合し、前記第２の案内表面は必要な
   相対運動において前記第１の案内表面により創成された
   ２葉のカム形状を有し、かつその長軸と短軸を前記ケー
   シングの内周面２０の短軸と長軸に対しそれぞれ平行に
   させていることを特徴とする回転機構。