JPS6140419A - リング状シリンダ−を有する回転桟関と遊星歯車を利用した駆動装置 - 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】 本発明は第１図および第４図に示す如く。本体２、３、
４、によつて構成される中空円筒状内に互いに向いあつ
て接しているローター１Ｌ、１Ｒ、を入れることによつ
てできる空間はリング状をなす、このリング状空間をシ
リンダーＣとして使用し、リング状シリンダーＣ、と同
一断面を有するセグメント状のピストンＡ１、Ａ２、を
ローター１Ｌに半径方向に互いに反対位置に取付ける。

同様にピストンＢ１、Ｂ２、をローター１Ｒ、に取付け
る（ピストンＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、の動きは往復運
動とは異るが便宜上ピストンと呼ぶ事にする）。

各ピストンの半分はそれぞれ相手ローター上を滑動する
。

そしてリング状シリンダーＣ、内をローター１Ｌ、１Ｒ
、が同一方向に回りながら各ピストン間の距離Ａ１Ｂ１
、Ｂ１Ａ２、Ａ２Ｂ２、Ｂ２Ａ１、を交互に広げたり、
縮めたりする、即ち、各ピストン間で交互に膨張、圧縮
を繰り返しながら回る回転機関である。（第１図は、本
体２、３、４、を省いたローター１Ｌ、１Ｒ、とロータ
ー上に取付けたピストンＡ１、Ａ２、とピストンＢ１、
Ｂ２、の斜視図である）。

その駆動方法は内餘擺線（ｈｙｐｏｔｒｏｃｈｏｉｄ）
、を画く機構において定円と動円の半径比が２：１、の
とき動円上の半径またはその延長上の定点は定円の一直
径を中心にして動く事を利用する、以下図によつて説明
する。

第２図において、中心０、なる定円ｄ、に接して回る動
円の中心をＭ、とし定円の半径のａ、動円の半径をｂ、
とする。

動円上の点Ｐ、が画く軌跡ＰＰ′、は内擺線（ｈｙｐｏ
ｃｙｃｌｏｉｄ）、を画く。

いま、定円の中心０、を原点とする直角座標軸を考える
と、動円上の定点の画く曲線の直角座標（ｘ，ｙ）、は となる ｔ、は動円の中心Ｍ、と原点０、を結ぶ線がｘ軸と交わ
つてできる角を孤度法によつて測つた角である。

いま、動円の半径を定円の半径の半分、即ちｂ＝ａ／２ とすれば、 ｘ＝ａｃｏｓｔ ｙ＝０ となるから、動円が１回転するとき動円上の定点は定円
の直径を往復する。

また、この定点と直径を同じくする反対側の動円上の定
点は ｘ＝０ ｙ＝ａｓｉｎｔ となるから、この点も定円の直径を往復する。

即ち、定円と動円の半径比が２：１、のものは動円の直
径の両端において一方の点がｘ軸を往復すれば、いま一
方の点はｙ軸を往復する。

この時、動円の中心Ｎ、が（動円の半径が定円の半径の
半分のときの動円の中心をＮ、とする）、定円の中心０
、の回りを１回転すれば、動円自体は中心Ｎ、の回りを
反対方向に１回転する。

この動きを遊星歯車を用いて現わし。さらに、中心に軸
をおくために第３図に示す機構になつている、即ち 中心に歯車１２、をおきアーム１４、に遊星歯車１３、
を取りつけ、歯車１２、と遊星歯車１３、の歯数比を２
：１、とする。

歯車１２、を時計方向に２回転する間にアーム１４、を
同じく時計方向に１回転させれば、遊星歯車１３、を反
時計方向にＮ、を中心に１回転する。即ち、 本遊星歯車機構は、２０Ｎ、なる半径をもつ定円ｄ、内
を滑らずに接しつつ回るＯＮ、なる半径をもつ動円ｌ、
の動き（半径比が２：１、まる定円と動円の関係）、と
同じである。

その構造を、第４図によつて説明する。

（部品数が多いために、互いに接して回るローター１Ｌ
、に接続する歯車等には数字の後にＬ、をつけ、ロータ
ー１Ｒ、に接続する歯車等には数字の後にＲ、をつける
、なお数字のみにてＬ、Ｒ、を省く場合は両方に共通し
て指示するものとする）。

第４図ではローター１Ｌ、上に取付けた、ピストンＡ１
、Ａ２、が切断面上にあり。その断面がリング状シリン
ダーＣ、の断面と同じであり、その左半分はローター１
Ｒ、に接していることを示している。

ローター１Ｌ、は歯車５Ｌ、に連結しており、歯車５Ｌ
、が回されることによつてローター１Ｌ、も回される。

同称にして、歯車５Ｒ、が回されることによりローター
１Ｒ、も回される。

また、中心軸１１、に取付けた歯車１２、に噛み合つた
遊星歯車１３、は軸１５、によつて外周が歯車になつて
いるアーム１４、に取付けられ歯車１、２、の周りを回
転する。（遊星歯車１３、を対称位置に２個使用してい
る）。

歯車１２　、と遊星歯車１３、との歯数比は２：１、に
なつている。

軸１５、の両端にはフランジ１６Ｌ、１６Ｒ、があり、
フランジ１６Ｌ、１６Ｒ、には軸１５、の中心（遊星歯
車１３、の中心Ｎ）、から反対方向にそれぞれ滑り片１
０Ｌ、１０Ｒ、が取付けられている、滑り片１０Ｌ、１
０Ｒ、の中心をそれぞれＡ０、Ｂ０、とすると Ａ０Ｎ＝Ｂ０Ｎ である そして、滑り片１０Ｌ、１０Ｒ、は歯車８Ｌ、８Ｒ、に
設けられた滑り溝９Ｌ、９Ｒ、にはまり半径方向に滑動
する。

このために遊星歯車１３、とアーム１４、が歯車１２、
の中心Ｏの周りを１回転すれば、歯車８Ｌ、８Ｒ、もま
たＯを中心として不等速ながらも同じ方向に１回転する
。

歯車８Ｌ、８Ｒ、が回れば歯車７Ｌ、７Ｒ、歯車６Ｌ、
６Ｒ、歯車５Ｌ、５Ｒ、を回しローター１Ｌ、１Ｒ、を
回す。

このとき、歯車８Ｌ、８Ｒ、と歯車５Ｌ、５Ｒ、と同一
回転数にしておくと、歯車８Ｌ、８Ｒ、の動きはそのま
まローター１Ｌ、１Ｒ、に伝わりローター１Ｌ、１Ｒ、
上のピストンＡ１、Ａ２、ピストンＢ１、Ｂ２、の動き
となつて現われる。

その動きを第５図によつて説明する。

Ａ０Ｂ０、を２０Ｎ、より少し短かくすると、Ａ０、Ｂ
０、は内餘擺線（ｈｙｐｏｔｒｏｃｈｏｉｄ）、を画く その時Ａ０、の直角座標（ｘ，ｙ）、はｘ＝（ＯＮ＋Ｎ
Ａ０）ｃｏｓｔ ｙ＝（ＯＮ−ＮＡ０）ｓｉｎｔ Ｂ０、の直角座標（ｘ，ｙ）、は ｘ＝（ＯＮ＋ＮＢ０）ｃｏｓｔ ｙ＝（ＯＮ−ＮＢ０）ｓｉｎｔ で表わされる。

即ち、Ａ０、はｘ軸を中心に動くのにＢ０、はｙ軸を中
心に動く。

本発明では、ピストンＡ１、Ａ２、ピストンＢ１、Ｂ２
、ともに同じ軸を中心とした動きでなければならない。

いま、ｘ軸を中心に動かすとすれば、Ｂ０、の動きと同
じ動きをするピストンＢ１、Ｂ２、を９０゜回した位置
え移せば、ピストンＢ１、Ｂ２、の動きをｘ軸を中心と
した動きに変えることができる。

第５図において、歯車１２、の中心０、遊星歯車１３、
の中心Ｎ、滑り片１０Ｌ、の中心Ａ０、滑り片１０Ｒ、
の中心Ｂ０、が一直線をなしてｙ軸上にあるとき、ピス
トンＡ１、をｙ軸上におき、ピストンＢ１、を９０゜回
つた位置、即ち、ｘ軸上におくとピストンＡ１、ピスト
ンＢ１、はともにｘ軸を中心とした動きをする。

いま、遊星歯車１３、の中心Ｎ、が、Ｎ′、まで回つた
ときＡ０、がＡ０′、にＢ０、がＢＯ′、まで回つたと
すれば、ＯＡ０、上（ｙ軸上）に位置していたピストン
Ａ１、はＯＡ０′、上の位置まで回り、ＯＢ０、より９
０゜回した位置（ｘ軸上）にあつたピストンＢ０、はＯ
Ｂ０′、より９０゜回した位置まで回る。

即ち、ＯＡ０、の動きはそのままピストンＡ１、Ａ２、
の動きとなり、ＯＢ０、より９０゜回した位置の動きは
ピストンＢ１、Ｂ２、の動きとなる。

第６図は中心０、の周りを遊星歯車１３、の中心Ｎ、が
１回転するのを１６等分しその時々のＯＡ０、ＯＢ０、
の位置を現わしたものでＯＢ。

は９０゜回した位置から記入している。

ＯＡ０、の位置を　ａ０ａ１ａ２……ａ１５ＯＢ０、の
位置を　ｂ０ｂ１ｂ２……ｂ１５と表わせば（ａ０ｂ０
）、（ａ１ｂ１）、…………（ａ１５ｂ１５）、それぞ
れの組が同じ時点でのＯＡ０、ＯＢ０、の位置を示す、
これは同時にピストンＡ１、Ａ２、ピストンＢ１、Ｂ２
、の位置を示す。

第７図は中心０、の周りを遊星歯車１３、の中心Ｎ、が
１回転するのを８等分し１／８回転ごとの歯車１２、の
中心０、遊星歯車１３、の中心Ｎ、滑り片１０Ｌ、の中
心Ａ０、滑り片１０Ｒ、の中心Ｂ０、の動きを示したも
ので矢印方向に進行する。

このとき歯車１２、の内側に円周を４等分して１から４
までの数字を記入し、数字の動きによつて歯車の回転を
表現し、歯車１３、とアーム１４、が１回転するとき歯
車１２、は２回転することを示している。

第８図は第７図で示したそれぞれの時点に対応するピス
トンＡ１、Ａ２、ピストンＢ１、Ｂ２、の位置を示した
ものである 図には第６図で示した１６等分したときのＯＡ０、ＯＢ
０、の位置の記号を記入している。

以上の説明および図示する如く、 歯車１２、の中心０、遊星歯車１３、の中心Ｎ、滑り片
１０Ｌ、１０Ｒ、の中心Ａ０、Ｂ０、が一直線上にある
とき、ピストンＡ１とＡ２、ピストンＢ１とＢ２、を結
ぶ線が直角をなすときは各ピストンが１回転する間に各
ピストン間の距離は交互に広がつたり縮まつたり４回線
り返しながら回ることが判る。

これを吸排機関として利用する場合は、第９図の如く、
リング状シリンダーＣ、に開口部を４個設けることによ
り右回りの場合は矢印方向に、吸入、排出が行われる。

内燃機関として使用する場合は、第１０図の如く、リン
グ状シリンダーＣ、に開口部を２個設ける、右回りにピ
ストンを回す場合は図では■上半分が吸入、圧縮、を行
い、下半分が爆発（膨張）、排気を行う。

このとき、歯車１２、の中心０、と遊星歯車１３、の中
心Ｎを結ぶ線ＯＮ、が滑り片１０Ｌ、１０Ｒ、の中心Ａ
０とＢ０を結ぶ線Ａ０Ｂ０、となす角が直角をなすとき
よりも少し回つた位置２０、にすれば、より円滑に、よ
り大きなトルクを得ることができる。このことを第７図
と第８図の上段左より２番目の図で説明する。

ＯＮ、とＡ０Ｂ０、が直角をなす位置にあり、このとき
ピストンＡ２、Ｂ２、間で爆発が起これば、 ピストンＡ２、には左へ回そうとする力が働くピストン
Ｂ２、には右へ回そうとする力が働くこれは滑り片１０
Ｌ、１０Ｒ、の中心Ａ０、Ｂ０、にも同じことがいえる
。

Ａ０、には左え回そうとする力が働く Ｂ０、には右え回そうとする力が働く この相反する力をともに遊星歯車１３、を同じ向きに回
す（Ｎの周りを反時計方向）、ためにはＯＮとＡ０Ｂ０
が直角をなすときより少し回つた位置２０、にすればよ
いことが判る。

以上述べたことから判るように 本発明は、リング状シリンダーという平面と円筒で構成
された単純を構造である。

小さい断面積でありながら大容量のものが得られる。

ピストンの長さ、吸排出口の位置、大きさを適当に選ぶ
ことによりバルブ類は一切使用しないで運転できる。

内燃機関として使用する場合、爆発によつて生じたエネ
ルギーは前後のピストンに吸収され、この異つた方向の
力が、ともに同じ方向に回す力となつて働くために効率
の良い内燃機関を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、リング状シリンダー内のローターとピストン
の斜視図 第２図は、内擺線の説明図 第３図は、内擺線と遊星歯車の関係説明図第４図は、本
発明の軸方向の断面図、左はリング状シリンダー、右は
遊星歯車装置 第５図は、内餘擺線を画く遊星歯車機構とピストンの動
き方説明図。 第６図は、ピストンが１回軸転するときピストンの中心
とローターの中心を結んだピストンの動き方説明図 第７図は、遊星歯車が１回転するときの説明図第８図は
、第７図のそれぞれの場合におけるピストンの位置説明
図。 第９図は、吸入、排出機関の場合の吸入口、排出口の位
置説明図 第１０図は、内燃機関としての吸入口、排出口および点
火位置説明図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、本体２、３、４、内に向いあって接しているロ
   ーター１Ｌ、１Ｒを入れることにより形成されたリング
   状シリンダーＣ、内にリング状シリンダーＣ、と同一断
   面を有するピストンＡ１、Ａ２、をローター１Ｌ、に半
   径方向に互いに反対位置に取付ける。同称にピストンＢ
   １、Ｂ２、をローター１Ｒ、に取付ける。 各ピストンの半分はそれぞれ相手ローター上を滑動する
   。 そして、ローター１Ｌ、１Ｒ、が共に同一方向に回りな
   がら各ピストン間の距離＠Ａ１Ｂ１＠、＠Ｂ１Ａ２＠、
   ＠Ａ２Ｂ２＠、＠Ｂ２Ａ１＠、を交互に広げたり、縮め
   たりしながら回る構造を有する回転機関（２）、動円が
   定円の中にあって滑らずに接しつつ転るとき定円と動円
   の半径比が２：１、のとき動円上の半径又はその延長上
   の定点は定円の一直径を中心とした内餘擺線（ｈｙｐｏ
   ｔｒｏｃｈｏｉｄ）、を画く事を利用した遊星歯車装置
   において中心歯車１２、の中心０、遊星歯車１３、の中
   心Ｎ、と遊星歯車１３、の軸１５、の両端から半径方向
   に互いに反対位置にある滑り片１０Ｌ、１０Ｒ、のそれ
   ぞれの中心Ａ０、Ｂ０、が一平面上にあるとき、ロータ
   ー１Ｌ、１Ｒ、上に取付けたピストンＡ１とＡ２、ピス
   トンＢ１とＢ２、を結ぶ線が直角をなす如く配置すれば
   ローター１Ｌ、１Ｒ、が共に同一方向に回りながら各ピ
   ストン間の距離＠Ａ１Ｂ１＠、＠Ｂ１Ａ２＠、＠Ａ２Ｂ
   ２＠、＠Ｂ２Ａ１＠、を交互に広げたり、縮めたりしな
   がら回る機構。