JPS6345482B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、機関の両側部に、回転可能に装着
した回転軸受の偏心した穴に、クランクシヤフト
を回転可能に装着し、クランクシヤフトの偏心部
に多角形のピストンを回転可能に装着して、クラ
ンクシヤフトの回転につれて、回転軸受がクラン
クシヤフトと逆方向に回転し、クランクシヤフト
の偏心部に装着したピストンの中心が、近似楕円
形の軌跡をたどつて移動すると共に、ピストンが
回転して、ピストンの各頂点が常時ボデーの内側
面に沿つて滑動する回転ピストン機関である。

この機関の基本的な原理は、昭和52年特許願第
102845号により既に公知である。

しかし、昭和52年特許願第102845号による構造
では、ピストンの中心の軌跡を近似楕円形にする
回転軸受が、ピストンの内部に装着されているた
めに、クランクシヤフトの直径に制御があり、機
関の強度が不足する欠点があつた。

本発明は、上述の欠点を解決したものである。
本発明の原理を、図面について説明すると、第１
図の２はボデーの内側面、１１は機関の両側面に
回転可能に装着した回転軸受のうちの後回転軸受
（発明の詳細な説明では、説明の便宜上、図面第
６図の縦断面図の向かつて右側を機関の前、左側
を機関の後とする）、１４は後回転軸受の偏心し
た穴に回転可能に装着したクランクシヤフト、１
５はクランクシヤフトの偏心部、１７はピスト
ン、Ｍはクランクシヤフト及び後回転軸受の偏心
した穴の中心、Ｎはクランクシヤフトの偏心部及
びピストンの中心、Ａはクランクシヤフトの回転
可能に装着したピストンの位置ぎめ外歯車１６の
ピツチ円、Ｂはピストンに固定した内歯車１８の
ピツチ円とする。

また、第５図（それぞれの歯車の位置について
は縦断面図第６図を参照）のＦはクランクシヤフ
トに固定した外歯車２０のピツチ円、Ｇ及びＨは
クランクシヤフトの回転を取り出す歯車２１の内
歯車部分２２及び外歯車部分２３のそれぞれピツ
チ円、Ｉは出力軸２４に固定した外歯車２５ｂ及
び２５Ｃのピツチ円、Ｊは出力軸２４の回転を後
回転軸受１１につたえる外歯車２６Ｃのピツチ
円、Ｋは後回転軸受１１の外歯車部分１２のピツ
チ円とする。

ピツチ円Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ及びＫの各歯車
は、クランクシヤフト１４が時計方向に１回転す
ると後回転軸受１１が逆方向に１回転するように
組み合わせ、また、クランクシヤフトに装着した
ピストンの位置ぎめ外歯車１６とピストン１７に
固定した内歯車１８を噛み合わせ、ピストンの回
転をクランクシヤフトの回転の３分の１にたもつ
ようにする。

クランクシヤフト１４が第１図の位置から、時
計方向に回転すると、クランクシヤフト１４の回
転は、第５図の１番から２番のごとく、ピツチ円
Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋの歯車を介してつたえら
れ、後回転軸受１１はクランクシヤフトの回転の
逆方向に回転する。

したがつて、図面第１図から第４図のごとく、
後回転軸受１１の偏心した穴に、回転可能に装着
したクランクシヤフト１４の中心Ｍは、円Ｘの軌
跡をえがいて移動し、クランクシヤフトの偏心部
１５及びピストン１７の中心Ｎは、近似楕円形Ｙ
の軌跡をえがいて移動し、ピストンはクランクシ
ヤフトの３分の１の割合でクランクシヤフトの回
転方向に回転し、ピストンの各頂点Ｐ，Ｑ，Ｒは
ボデーの内側面２に沿つて滑動する。

図面第６図、第７図、第８図、第９図は、この
発明の第１実施例を示している。

その構造は、後支持板７の軸受部分８の内側
に、後回転軸受１１を回転可能に装着し、後回転
軸受１１の偏心した穴に、外歯車２０を固定した
クランクシヤフト１４を回転可能に装着し、後支
持板７の軸受部分８の外側に、クランクシヤフト
１４の回転を取り出す歯車２１を回転可能に装着
し、歯車２１の内歯車部分２２を外歯車２０と噛
み合わせる。

後支持板７に、回転可能に装着した出力軸２４
に外歯車２５ｂ及び２５Ｃを固定し、外歯車２５
ｂを歯車２１の外歯車部分２３に噛み合わせ、後
支持板７の外側に、出力軸２４の回転を後部回転
軸受１１につたえる外歯車２６Ｃを回転可能に装
着し、外歯車２６Ｃを外歯車２５Ｃ及び後回転軸
受１１の外歯車部分１２に噛み合わせる。

後支持板７に後カバー３５及びボデーの後側板
４を装着する。

気密片３７及び側気密片３８を装着し、内歯車
１８を固定したピストン１７をクランクシヤフト
の偏心部１５に回転可能に装着し、ボデーの後側
板４にボデー１を装着し、ボデー１にボデーの前
側板３を装着する。

前回転軸受９の偏心した穴に回転可能に貫通し
たピストンの位置ぎめ外歯車１６を、クランクシ
ヤフト１４に回転可能に装着するとともに、ピス
トンに固定した内歯車１８に噛み合わせる。

出力軸２４に外歯車２５ａを固定し、ボデーの
前側板３に出力軸２４の回転を前回転軸受９につ
たえる外歯車２６ａを回転可能に装着し、外歯車
２６ａを、外歯車２５ａ及び前回転軸受の外歯車
部分１０に噛み合わせる。

ピストンの位置ぎめ外歯車１６に、スライダー
３０を固定し、スライダー３０の側面に縦方向ス
ライダー３１を摺動可能に装着し、縦方向スライ
ダー３１が上下に摺動可能な内側面６をもうけた
前支持板５をボデーの前側板３に装着し、ボデー
の前支持板に前カバー３４を装着したものであ
る。なお、２はボデーの内側面、１９はピストン
の内側面、４０は吸気口、４１は排気口、４３は
副燃焼室、４４は燃料噴射ノズル、４５，４６及
び４７は空隙とする。

クランクシヤフト１４に、回転可能に装着した
ピストンの位置ぎめ外歯車１６は、クランクシヤ
フトが時計方向に回転し、前回転軸受９が逆方向
に回転すると、それにつれて、クランクシヤフト
１４とともに移動するが、外歯車１６に固定した
スライダー３０及び、縦方向スライダー３１を介
して、前支持板の内側面６によつて、回転が防止
されているので、ピストンに固定した内歯車１８
とピストンの位置ぎめ外歯車１６の歯数比を３対
２にすることにより、ピストン１７は、クランク
シヤフト１４の回転方向に、クランクシヤフト３
回転につき、ピストン１回転の割合で回転する。
図面第１０図、第１１図および第１２図は、この
発明の第２実施例を示している。

第２実施例では、第１実施例における、ピスト
ンの位置ぎめ外歯車１６に固定した、スライダー
３０にかえて、ピストンの位置ぎめ外歯車１６に
外歯車３２を固定し、前支持板５に内歯車３３を
固定し、外歯車３２と内歯車３３を噛み合わせた
ものである。

第２実施例の構造にすると、クランクシヤフト
１４が時計方向に回転し、前および後回転軸受９
及び１１が逆方向に回転すると、ピストンの位置
ぎめ外歯車１６に固定した外歯車３２は、クラン
クシヤフト１４の移動にともなつて、前支持板５
に固定した内歯車３３と噛み合つて時計方向に回
転し、したがつて、外歯車３２を固定したピスト
ンの位置ぎめ外歯車１６は、クランクシヤフト１
４と同方向、すなわちピストン１７と同方向に回
転するので、ピストンに固定した内歯車１８とピ
ストンの位置ぎめ外歯車１６との歯数の比は、
３：２より小さくすることができる。

よつて、第２実施例の機関は、第１実施例の機
関に比較し、クランクシヤフト１４の直径をより
大きくすることができ、機関の強度を増すことが
できる長所がある。

図面第１３図は、この発明の第３実施例を示し
ている。

第３実施例の構造は、第１実施例におけるクラ
ンクシヤフト１４にかえて、軸５１を前回転軸受
９及び後回転軸受１１に固定し、軸５１に、第１
実施例におけるクランクシヤフトに相当する作用
をおこなう偏心部５３をもうけた筒５２を回転可
能に装着し、筒５２に外歯車２０を固定し、前回
転軸受９は、前支持板６に固定した軸受５４の内
側に、回転可能に装着し、第２実施例におけるピ
ストンの位置ぎめ外歯車１６に固定した外歯車３
２は、ボデーの前側板３に固定した内歯車５５に
噛みあわせる。

なお、第３実施例の構造では、前回転軸受９
は、出力軸として使用可能であるとともに、軸５
１を介して後回転軸受１１に固定されているの
で、第１実施例における出力軸２４は、第３実施
例におけるクランクシヤフト１４に相当する作用
をおこなう筒５２の回転を、後回転軸受１１に、
他の歯車を介してつたえる軸５６におきかえるも
のとする。

第３実施例の機関は、第１実施例および第２実
施例の機関に比較して、機関全体がより小型化で
きる長所がある。

本発明の回転ピストン機関の動作状態を、図面
で説明すると、第１４図の１番の図のようなピス
トン１７の位置から、クランクシヤフト１４が時
計方向に回転すると、歯車２０，２１，２５ｂ，
２５ａ，２５Ｃ，２６ａ，２６Ｃ，１０及び１２
を介して、前回転軸受９及び後回転軸受１１が逆
方向に回転し、ピストン１７は、ピストンの位置
ぎめ外歯車１６を太陽歯車とみなし、ピストンに
固定した内歯車１８を内歯遊星歯車とみなして、
時計方向に回転し、２番の図のように移動する。
３番の図は、クランクシヤフト１４が２分の１回
転した状態を示す。

次にピストン１７は、４番の図の状態をとおつ
て、１番の図の状態にもどる。

また、出力軸２４は、クランクシヤフトの回転
を、出力軸に固定した外歯車２５ｂを介して取り
出し、クランクシヤフトの逆方向に回転する。

上述の動作を繰り返して、クランクシヤフトが
回転し、ピストンが回転する。

なお、空隙４５，４６及び４７は、たがいに独
立して、クランクシヤフトが１回転するうちに、
吸入、圧縮、膨張、排気の各行程をおこなう。

この発明の目的は、バンケル機関の改良に関す
るものである。なお以降の説明では、ピストンの
位置ぎめ外歯車１６を外歯車１６という。

バンケル機関は、図面第１５図に示すごとく、
クランクシヤフトの偏心部１５で、正三角形の各
頂点を頂点とするピストン１７を支持し、クラン
クシヤフト１４で外歯車１６を支持し、内歯車１
８をピストン１７に装着し、内歯車１８と外歯車
１６を噛合せ、内歯車１８と外歯車１６の歯数比
を３：２とした機関である。

バンケル機関は、クランクシヤフト１４が１回
転すると、ピストン１７は外歯車１６のまわりを
１回転クランクシヤフトと同方向に公転し、ピス
トン１７はクランクシヤフトと同方向に三分の一
回転自転する。

バンケル機関のボデーの内側面２は、クランク
シヤフトの回転にともない、ピストンの各頂点が
たどる軌跡すなわち次の式のエピトロコイド曲線
で作成されている。

ｘ＝ｓ・sinr＋ｔ・sin（ｒ／３） ｙ＝ｓ・cosr＋ｔ・cos（ｒ／３） ｓ：クランクシヤフトの偏心部１５とクランクシ
ヤフト１４の中心間距離。

ｔ：ピストン１７の中心からピストンの頂点まで
の距離。

ｒ：クランクシヤフト１４の回転角度。

なお、Ｍはクランクシヤフト１４の中心、Ｎは
クランクシヤフトの偏心部１５とピストン１７の
中心である。

バンケル機関は、距離ｓと距離ｔによつて、ボ
デーの内側面の形状すなわちエピトロコイド曲線
が決定し、内燃機関として使用する場合の燃焼効
率に関する、圧縮完了時における空隙部の形状を
変更する設計の自由度が低い。

本発明のバンケル機関の問題点を解決するため
の手段及び作用。

この発明は、バンケル機関のピストン１７の頂
点P.Q.Rがたどる軌跡であるエピトロコイド曲線
を変更するために、図面第１６図に示すとおり、
中心から偏心した位置に穴を設けた後回転軸受１
１（本発明では、機関の両側部に前回転軸受９と
後回転軸受１１を設けているがこの２個の部品
は、クランクシヤフト１４を機関の両側部で支持
する部品であり、この２個の部品の作用は全く同
じ効果を生ずるので、前回転軸受９の説明は省略
する。）を機関の側部で支持し、クランクシヤフ
ト１４を後回転軸受１１の穴で支持し、クランク
シヤフト１４を時計方向に１回転させると、後回
転軸受１１は反時計方向に１回転し、ピストン１
７は時計方向に１回転外歯車１６のまわりを公転
しながら時計方向に三分の一回転自転する機構を
そなえた機関である。

これによつて、クランクシヤフト１４の中心Ｍ
がたどる軌跡は次の式となる。

ｘ＝ｕ・sin（−ｒ） ｙ＝ｕ・cos（−ｒ） また、クランクシヤフトの偏心部１５の中心Ｎ
がたどる軌跡は次の式となる。

ｘ＝ｓ・sinr＋ｕ・sin（−ｒ） ｙ＝ｓ・cosr＋ｕ・cos（−ｒ） 従つて、ピストンの各頂点がクランクシヤフト
の回転によつてたどる軌跡は次の式となる。

ｘ＝ｓ・sinr＋ｕ・sin（−ｒ） ＋ｔ・sin（ｒ／３） ｙ＝ｓ・cosr＋ｕ・cos（−ｒ） ＋ｔ・cos（ｒ／３） ｕ：後回転軸受の中心Ｖから後回転軸受の穴の中
心Ｍまでの距離。

ｓ：後回転軸受の穴の中心Ｍからクランクシヤフ
トの偏心部の中心Ｎまでの距離。

ｔ：クランクシヤフトの偏心部の中心Ｎからピス
トン１７の頂点までの距離。

ｒ：クランクシヤフトの回転角度。

なおクランクシヤフト１４の中心は後回転軸受
の穴の中心Ｍと同位置にあり、ピストン１７の中
心はクランクシヤフトの偏心部１５の中心Ｎと同
位置にある。

クランクシヤフトの回転によつて、ピストンの
頂点がたどる軌跡（エピトロコイド曲線）を変更
することによつて、ボデーの内側面の形状が変化
し、圧縮完了時の空隙部の形状が変化する。

すなわち、距離ｓ及び距離ｔの距離の比を変え
ることなく、距離ｕ（後回転軸受の中心Ｖから後
回転軸受の穴の中心Ｍまでの距離）の長さを変え
ることによつて、機関の圧縮比を変えることが可
能であり、高い圧縮比を必要とする機関の開発が
可能となる。

また、後回転軸受１１の回転の規制をボデーの
外部でおこなうために、昭和52年特許願第102845
号の機関に必要な、ピストン内部で本発明の後回
転軸受に相当する作用をおこなう回転軸受の回転
を規制する機構をボデー内部に必要としないの
で、昭和52年特許願第102845号の機関と比較して
本発明の機関はボデー内部の強度が増大する。

次に後回転軸受の回転方向及び回転数の規制に
ついて説明する。

クランクシヤフト１４の回転は、歯車群２０，
２２，２３，２５ｂ，２５ｃ，２６ｃ，１２をか
いして後回転軸受１１に伝達される。

クランクシヤフト１４が時計方向に１回転する
と外歯車２０が時計方向に１回転する。

外歯車２０が時計方向に１回転した場合の、内
歯車部分２２の回転方向及び回転数は差動歯車機
構の計算によつて求められるが、外歯車２０と内
歯車部分２２の歯数比の一例をあげると 外歯車２０の歯数＝21枚 内歯車部分２２の歯数＝24枚の場合は、内歯車
部分２２の回転方向は外歯車２０と同方向で、回
転数は四分の三回転となる。

内歯車部分２２の回転すなわち歯車２１の回転
は、歯車２１の外歯車部分２３、外歯車２５ｂ，
２５ｃ，２６ｃ、後回転軸受１１の外歯車部分１
２の順に伝達され、後回転軸受１１が回転する。

したがつて、一例として 外歯車２０の歯数＝21枚 内歯車部分２２の歯数＝24枚 外歯車部分２３の歯数＝48枚 外歯車２５ｂ及び２５ｃの歯数＝52枚 外歯車６ｃの歯数＝30枚 とした場合は、外歯車部分１２の歯数を外歯車部
分２３の四分の三すなわち36枚にすると、後回転
軸受１１は、クランクシヤフト１４と逆方向に同
回転数回転する。

なお、ピストン１７の回転方向及び回転数の規
制について説明すると、 第１実施例においては、外歯車１６の回転はス
タイダー３０及び縦方向スライダー３１によつ
て、防止されているために、内歯車１８と外歯車
１６の歯数比を３：２とすることによつてピスト
ン１７の回転を規制する。

第２実施例における外歯車１６の回転方向及び
回転数は、外歯車１６の端部に装着した外歯車３
２と前支持板５に装着した内歯車３３の関係を差
動歯車機構の計算によつて求め、次に、外歯車１
６と内歯車１８の回転方向と回転数を差動歯車機
構の計算によつて求めることによつて、歯車群１
８，１６，３２，３３の歯数比を決定し、クラン
クシヤフト１４が１回転する場合に、ピストン１
７を外歯車１６のまわりをクランクシヤフトと同
方向に１回転公転させ、三分の一回転自転させ
る。

一例をあげると、 内歯車１８の歯数＝36枚 外歯車１６の歯数＝26枚 外歯車３２の歯数＝39枚 内歯車３３の歯数＝42枚の場合は、 クランクシヤフト１４が時計方向に１回転する
と、後回転軸受１１は反時計方向に１回転するの
で、外歯車３２は時計方向に3/39回転する。外歯
車１６の歯数26枚に36/39を乗ずると24枚となり、
結果的には内歯車１８は、歯数24枚の回転しない
外歯車１６のまわりを、歯数36枚の内歯車１８が
公転すると同様に、時計方向に１回転公転し三分
の一回転同方向に自転する。

本発明の機関は、構造が簡単で、小型軽量とな
る利点があり、またきわめて高い圧縮をおこなう
ことができるので、エンジン、コンプレツサー等
として有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図は、この
発明の原理図、第５図は、この発明の原理を補足
説明するための歯車の組合わせ図、第６図は第１
実施例の縦断面図、第７図は第１実施例のピスト
ン部分の断面図、第８図は第１実施例の前支持板
部分の断面図、第９図は第１実施例の後支持板部
分の断面図、第１０図は第２実施例の縦断面図、
第１１図は第２実施例のピストン部分の断面図、
第１２図は第２実施例の前支持板部分の断面図、
第１３図は第３実施例の縦断面図、第１４図は各
行程の動作分解図、第１５図はバンケル機関の説
明図、第１６図は本発明の機関の機構の説明図。 １……ボデー、２……ボデーの内側面、３……
ボデーの前側板、４……ボデーの後側板、５……
前支持板、６……前支持板の内側面、７……後支
持板、８……後支持板の軸受部分、９……前回転
軸受、１０……前回転軸受の外歯車部分、１１…
…後回転軸受、１２……後回転軸受の外歯車部
分、１４……クランクシヤフト、１５……クラン
クシヤフトの偏心部、１６……ピストンの位置ぎ
め外歯車、１７……ピストン、１８……ピストン
に固定した内歯車、１９……ピストンの内側面、
２０……外歯車、２１……クランクシヤフトの回
転を取り出す歯車、２２……歯車２１の内歯車部
分、２３……歯車２１の外歯車部分、２４……出
力軸、２５ａ，２５ｂ，２５Ｃ……出力軸に固定
した外歯車、２６ａ及び２６Ｃ……出力軸の回転
を前及び後回転軸受につたえる外歯車、３０……
スライダー、３１……縦方向スライダー、３２…
…外歯車、３３……内歯車、３４……前カバー、
３５……後カバー、３７……気密片、３８……側
気密片、４０……吸気口、４１……排気口、４３
……副燃焼室、４４……燃料噴射ノズル、４５，
４６，４７……空隙、５１……第３実施例におけ
る軸、５２，５３……それぞれ第３実施例におけ
る筒及び筒の偏心部、５４……軸受、５５……第
３実施例におけるボデーの前側板に固定した内歯
車、５６……軸、Ｍ……クランクシヤフト１４、
前回転軸受９の穴及び後回転軸受１１の穴の中
心、Ｖ……前回転軸受９及び後回転軸受１１の中
心、Ｎ……クランクシヤフトの偏心部及びピスト
ンの中心、Ｘ……クランクシヤフトの中心の軌
跡、Ｙ……クランクシヤフトの偏心部及びピスト
ンの中心の軌跡、Ａ……ピストンの位置ぎめ外歯
車１６のピツチ円、Ｂ……ピストンに固定した内
歯車１８のピツチ円、Ｆ……外歯車２０のピツチ
円、Ｇ及びＨ……クランクシヤフトの回転をとり
出す歯車２１の内歯車部分２２及び外歯車部分２
３のピツチ円、Ｉ……出力軸２４に固定した外歯
車２５ａ，２５ｂ，２５Ｃのピツチ円、Ｊ……出
力軸２４の回転を前及び後回転軸受につたえる外
歯車２６ａ及び２６Ｃのピツチ円、Ｋ……前及び
後回転軸受の外歯車部分の１０及び１２のピツチ
円、Ｐ，Ｑ，Ｒ……ピストン１７の各頂点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボデー１の両側面に板を装着し、前回転軸受
   ９及び後回転軸受１１をボデー１の両側面に装着
   した板で支持し、 ピストンの位置ぎめ外歯車１６をクランクシヤ
   フト１４又は軸５１で支持し、 軸５１に回転可能に装着した筒５２の偏心部５
   ３又はクランクシヤフトの偏心部１５で、正三角
   形の各頂点を頂点とするピストン１７を支持し、 ピストン１７に装着した内歯車１８にピストン
   の位置ぎめ外歯車１６を噛合せ、 前回転軸受９の中心から偏心した位置に穴を設
   け、 後回転軸受１１の中心から偏心した位置に穴を
   設け、 前回転軸受９の穴及び後回転軸受１１の穴で、
   クランクシヤフト１４又は軸５１を支持し、 クランクシヤフト１４又は筒５２に外歯車２０
   を装着し、 外歯車２５ｂ及び外歯車２５ｃを装着した出力
   軸２４又は軸５６をボデー１の外部に回転可能に
   装着し、 ボデー１の側面に装着した板に、歯車２１を回
   転可能に装着し、 歯車２１の内歯車部分２２に、外歯車２０を噛
   合せ、 歯車２１の外歯車部分２３に、外歯車２５ｂを
   噛合せ、 ボデー１の側面に装着した板に、外歯車２６ｃ
   を回転可能に装着し、 外歯車２６ｃに外歯車２５ｃを噛合せ、 後回転軸受１１の外歯車部分１２に外歯車２６
   ｃを噛合せ、 ピストンの位置ぎめ外歯車１６にスライダー３
   ０を装着し、スライダー３０に縦方向スライダー
   ３１を摺動可能に装着し、縦方向スライダー３１
   をボデー１の側面に装着した板に摺動可能に装着
   してピストンの位置ぎめ外歯車１６の回転を防止
   し、 又は、ピストンの位置ぎめ外歯車１６に外歯車
   ３２を装着し、外歯車３２に噛合う内歯車をボデ
   ー１の側面に装着した板に装着して、ピストンの
   位置ぎめ外歯車１６の回転を規制し、 ボデー１の内側面２を、クランクシヤフト１４
   又は筒５２が１回転した場合に、ピストンの各頂
   点Ｐ，Ｑ，Ｒがたどる曲線であらまし作成したこ
   とを特徴とする回転ピストン機関。