JPH0742570A

JPH0742570A - ロータリーエンジン

Info

Publication number: JPH0742570A
Application number: JP5229746A
Authority: JP
Inventors: Alessandro Alessandri; アレッサンドロアレッサンドリ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1993-08-05
Publication date: 1995-02-10
Also published as: EP0582555A1; ITFI920165A1; ITFI920165A0; IT1259433B

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ロータリーエンジンに関し、実効率が高く、偏
心体による振動を除去し、燃焼ガスの封止手段の寿命を
延し、各種タイプの熱料を効率良く使用でき、放出され
る有害ガス量を減らし、更に製造容易でコスト的に有効
であつて信頼性の高い装置を供給する。【構成】楕円形断面のシリンダー状ステーター１０と、
ステーターと同軸のローター１部材とを含むエンジンで
あって、ステーターは二つの等しい、直径方向に反対側
のキャビティ８０の境界を定め、そしてローターの回り
を振動する複数個のセクター２を含み、従って、ロータ
ーの回転毎に可変の形状を示す複数個の室を規定し、そ
して直径方向に反対側のセクターにより境界を定められ
る室は互いに等しいが、しかし回転により反対の相の関
係となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロータリー運動をとも
なうエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術および解決すべき課題】往復式の内燃機関
が従来知られている。このようなエンジンでは、分配部
材からの反対力を克服し、そして（ピストンによってシ
リンダー壁に半径方向に付加される推力から発生する摩
擦等の）相対運動中の部材間に発生する摩擦力を克服す
るために、かなりの量の出力が浪費される。従って該機
関の効率の低減は、理論値（すなわち摩擦および他の反
対力の不在において理想的に得られる値）の５０％に低
下し得る。操作的にこのことは、０．６５の理論的効率
と比較して、例えば約０．３０〜０．３５の機関の実効
率に該当する。

【０００３】これらの既知の往復式機関において、駆動
シャフトの回転中に達成される実際の熱力学的サイクル
では、空気／燃料混合物が完全には燃焼不可能である事
実が知られている。そのため、熱効率が非常に低く、そ
して一酸化炭素等の高度に有害な不燃ガスが発生する。

【０００４】またこれらの既知の往復式機関において、
駆動シャフトに動きを伝達するクランク機構におけるピ
ストンの配置は、ピストンの運動中に変化しそして該シ
ャフトの回転スピードに親密に依存する、絶対値および
方向を有する不均衡力を生起することが知られている。
なお該不均衡力は、エンジンを支持するベンチに、すな
わち車輌のフレームに、強度の振動を与える。従って、
該ベンチおよびフレームの両者の金属構造部材の疲労破
損、および駆動状態に関する重大な危険が存在する。従
って、クランクのシャフト等の回転性物体を適当に均衡
させ、残存する振動を減衰させ、そして該フレームを強
化する、適切な系を採用することが求められている。し
かしこの事実は、車輌の全重量の増加、エンジンの特定
な消耗、およびエンジンの高度な加工および運転コスト
に関する欠点をもたらす。

【０００５】ワンケル（Ｗａｎｋｅｌ）エンジン等のロ
ータリー式のキャビュレイション型の内燃機関が知られ
ている。該エンジンは、外転トロコイド形の断面を有す
るシリンダー状ステーターを含有する。該エンジン内に
て、凸状側部を有するプリズム体が偏心状に回転する。
該プリズム体の頂点部は、該ステーターの壁に接しても
たれ掛ることによって、供給混合物が通常のオットーサ
イクルを実施することを可能にする圧縮および膨張の領
域を規定している。しかしこれらの既知のロータリーエ
ンジンにおいて、駆動シャフトに関するローターの偏心
のために、運転中にかなりの大きさの遠心力が発生す
る。これによって強い振動が生起し、そしてその結果と
してガスおよび作用流体用の封止体の急速な消耗、金属
ベアリング構造体中の早期の疲労ストレス、および駆動
状態の重大な低下の原因となる。

【０００６】更にフランス特許８１／０５０２８号によ
って、ロータリー式ピストンを有する機関が知られてい
る。該機関は、実質的に楕円形の内部形状を有するステ
ーターを含有する。該機関において、該ステーターと同
軸でありそして半径方向に滑動性である翼体を有するロ
ーターが回転可能となっている。この集成体は、複数個
の可変容量の室が境界を定めるようになっている。該ロ
ーター、ステーターおよび翼体間にて該ローターの相対
的回転中に、該翼体は半径方向の外端部にセグメントを
有しそして該ローターの内部表面に接触している。関節
連結した多角形そして通常は４個の翼体用の関節連結し
た菱形を形成している関節連結した結合棒体によって、
該翼体はローター軸に近接した他端に連結されている。
該多角形の頂点部に、ローターを案内用カム上に位置す
るように設置することができる。該ローターの回転中
に、該翼体の外端がステーターの内部形状に平行にそし
て該形状に近接してカーブを描くように、該集成体は構
成されている。該ステーターは２個の側部フランジによ
って閉止されており、その中にローターが挿入されてい
る。該ローター内にカムが配置されている。しかしこの
既知の機関は、該多角形体を駆動するためのカムを必要
とする。

【０００７】本発明の主な目的は、上記の欠点を克服
し、そしてローターとステーターとの間の偏心を除いた
ロータリーエンジンを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に従い、楕円形断
面のシリンダー状ステーターと、該ステーターと同軸の
ローター部材とを含むエンジンであって；該ステーター
は、二つの等しい、直径方向に反対側のキャビティの境
界を定め、そして該ローターの回りを振動する複数個の
セクターを含み、従って、可変の形状を示す複数個の室
を規定し、そして直径方向に反対側の該セクターにより
境界を定められる該室が互いに等しいが、しかし回転に
より反対の相の関係となる、上記のエンジンを構成する
概念を採用することにより、上記の結果が達成された。

【０００９】

【効果】本発明により達成される利点は、本質的には、
関連するシリンダー内のピストンの動きから誘導される
摩擦および分配部材の反対力（ｏｐｐｏｓｉｎｇｆｏ
ｒｃｅｓ）の両者を除くことができ、一方約０．６０の
実際効率が達成されること；高速度で偏心回転する物体
（ｍａｓｓｅｓ）によって伝達される振動を除去して、
燃焼したガスと作動流体とを封止する手段の寿命を長く
し、そして軸受メタル構造体の寿命を長くすること；石
油、ガソリン（ｇａｓｏｉｌ）、エルピーガス、メタ
ンおよびアルコールのような種々のタイプの燃料を効率
良く使用できること；空気−燃料混合物の燃焼サイクル
を延ばし、従って、エンジンの熱効率を増大させそして
放出される有害ガスおよび特定の消費物の量を減少させ
ることができること；本発明によるエンジンは、発生す
る動力と関連して制限された寸法であること；製造が容
易であり、コスト的に有効であり、そして長期の使用後
であっても信頼性があること、にある。

【００１０】本発明のこれらのおよびその他の利点およ
び特徴は、本発明の実際の例として挙げた添付の図面と
組合わせた下記の記述を読むことにより、当業者に最も
良く理解されるであろう。但し、該図面は本発明を限定
するものではない。

【００１１】

【実施例】基本的構造に還元しそして添付の図面を参照
すると、本発明によるロータリーエンジンは、楕円形状
断面を有するシリンダー状ステーター（１０）と、該ス
テーター（１０）と同軸のローター部材（１）とを含
み；該ステーター（１０）は、二つの等しい、直径方向
に互いに反対側のキャビティ（８０）の境界を定め；そ
して該ステーター（１０）は該ローター（１）の回りを
振動する複数個のセクター（２）を含み、従って、該ロ
ーターの回転毎に可変の形状を示す複数個の対応する室
（５０）を規定し、そして直径方向に反対側のセクター
（２）により境界を定められる室（５０）は互いに等し
いが、回転により反対の相の関係となる。

【００１２】添付の図１および図２を参照して、第１の
態様によると、該ローター（１）は、並列に且つロータ
ー（１）と同軸に配置された一対以上の正の（リンク形
成性）平行四辺形体（４０）を収容する中空プリズム体
から成り、該平行四辺形は関連する端部で互いに蝶番で
連結された四つの等しい棒（４）から成り、各対の平行
四辺形体（４０）はそれらの相応する側部が平行であ
り、長方形形状の対応するセクター（２）の二つの平行
なシャンク（２０）の足部（２１）は、各対の二つの相
応する頂点（４１）で蝶番で連がれているので、同じ対
の平行四辺形（４０）に関連するセクター（２）は互い
に直交する。該シャンク（２０）は、ローター（１）の
対応する半径方向ガイド（１１）内に滑動性に収納され
ている。

【００１３】ローター（１）が動いている間、セクター
（２）はそれぞれのガイド（１１）の方向に移動して、
セクター（２）の頭部（２２）をステーター（１０）の
内側表面（１００）上に連続して接触させるので、本発
明に従って、該表面（１００）とローター（１）の外側
表面（１２）との距離“ｄ”は、回転により動く四つの
等しい９０°の円弧の各々に沿ったローター（１）の角
度位置に従って、直線状に（比例して）変化し得るよう
にされる。

【００１４】更に詳しくは、ローター（１）の回転軸
“ａ”に共通の原点を有し、一方は水平で他方は垂直な
一対の直交軸（ｘ，ｙ）を参照し、そして角度をこのよ
うに参照した垂直軸から時計回りの方向に測ると、該距
離“ｄ”は式ｄ＝ｋ・α［ここで“α”はローター
（１）の角度位置の目安であり；そして“ｋ”は第１お
よび第３象限で正の値をとり、そして第２および第４象
限では負の値をとる定数であって、その絶対値は比ｄｍ
ａｘ／９０（即ち、内側ステーター表面（１００）と外
側ステーター表面（１２）との所望の最大距離と、数９
０との比）で与えられる］に従って変化する。

【００１５】従って、例えば該表面（１００）と（１
２）との間の所望の最大距離が１８ｍｍであれば、定数
“ｋ”の絶対値は１８／９０＝０．２ｍｍであり、従っ
てローターの全回転によって距離“ｄ”は以下のように
変化する：

【００１６】有利には、該セクター（２）は頂部に、作
業室（５０）の封止を可能にする縦方向のくぼみ（６）
が設けられている。

【００１７】更に、該セクター（２）のシャンク（２
０）には、明示のための図示はされていないが、最良の
耐潤滑剤封止のためのガスケットが設けられている。

【００１８】別の利点は、二つのセクター（２）は頂点
に、明示のための図示はされていないが、ステーター
（１０）の内側表面（１００）の封止を確実にするため
に、縦方向の弾力性セグメントが設けられている。

【００１９】ローター（１）に固定された二つの反対側
のフランジ（１３）には、圧縮および膨張室（５０）を
側部密閉封止するために、環状ばね環（１６）が設けら
れている。

【００２０】有利には、該フランジ（１３）には、潤滑
油および冷却油を取り込むための導管（１９）にそれぞ
れが連結された内部チャンネル（１７）が設けられてい
る。該潤滑油および冷却油は、平行四辺形（４０）の頂
点（４１）に対応して、関連する軸受（１８０）により
同軸的に駆動シャフト（３０）の内側に遊びをもって取
り付けられた二つの胴部（１８）を介して、ローター
（１）の内側に射出される。

【００２１】本発明によると、ステーター（１０）には
二つの燃料供給口（２５）が設けられている。二つの該
供給口は互いに直径方向に向い合っており、そして該ス
テーター表面（１００）の主半軸（ｍａｊｏｒｓｅｍ
ｉ−ａｘｉｓ）の端部に、即ち、外側ローター表面（１
２）と内側ステーター表面（１００）との距離が最も長
い領域の近傍に、配置されている。

【００２２】或いは、本発明によると、燃料の供給は、
明示のために添付図面に図示されていないが、排気ガス
により駆動されるタービンにより行われる。

【００２３】本発明の更に別の態様によると、油の供給
は、明示用に図示されていないが、複数個の連続したイ
ンジェクターにより行われる。

【００２４】有利には、本発明によると、明示のための
図示はされてないが、連続的に作動する複数個の点火プ
ラグがエンジンの始動のために設けられている。

【００２５】本発明によれば、該ステーター（１０）の
内部表面に複数個の円周状の溝（２３）が設けられてお
り、回転中に最大の圧縮条件下で連続して生起する室
（５０）内の連続的燃焼を開始できる、一そう適応した
炎光（ｆｌａｍｅｌｉｇｈｔｓ）を供給しそして収容
を可能にしている。

【００２６】このようにして、エンジンを運転するため
に点火プラグを採用することは必要なく、そしてかなり
希釈した空気−ガソリン混合物でも非常に高い圧縮比を
付与することなく使用できる。

【００２７】セクター（２）の数、そして同様に該ロー
ター（１）およびステーター（１０）の直径および長さ
は、エンジンの所望の容量に従って変化し得る。

【００２８】実用例におけるエンジンの運転を下記に示
す。

【００２９】図１の文字Ａにて示される位置から出発し
そして回転が時計回り方向である場合、供給口（２５）
を経由する相応する室（５０）における燃料の摂取は、
初めの３０度の角度で、すなわちローターの外部表面
（１２）およびステーターの内部表面（１００）間の距
離が最大である角度のセクターに一致して生起する。次
の６０度の回転（円弧Ａ−Ｂ）にて、該混合物の圧縮が
起こり、そしてこのサイクルの終期に点火が起こる。こ
のようにして発生したガスは、燃焼室の境界を定めるセ
クター（２）の側面に推力を与える。これによって、該
ローター（１）を回転駆動させる。次の９０度（円弧Ｂ
−Ｃ）において、燃焼ガスの膨張および排気が行われ
る。上記のサイクルは次の１８０度の回転時に再生起
し、該ローター（１）の回転を完成させる。その結果と
して一回の回転中に、摂取／圧縮／点火／膨張／排気の
二回の完成した熱力学的サイクルが、２個の隣接するセ
クター（２）間に形成された各室（５０）について実行
される。更に、各平行四辺形体（４０）に達する４個の
セクター（２）は互いに直角であるので、回転中に発生
する遠心力は相応する結果として相殺される。その結
果、振動を開始させ得る不均衡性による力学的作用は発
生しない。更に、縦方向の弾力性要素（１１）に作用す
る遠心力は、該要素を伸長させそして該ステーター（１
０）の内部表面（１００）に連続的に接触させる。これ
によって該室（５０）の密閉封止が確実となる。

【００３０】他の態様によれば、添付図面の図３、４お
よび５を参照して、該ローター（１）は円状断面のシリ
ンダー状でありそして３個のモデュラー要素（１５）内
にある。これによって、ステーターの内壁（１００）に
接触する関連する頭部（２２）を有しそして外側に向い
ている関連するくぼみを有する、２個の相応する振動す
る曲ったセクター（２）の集成体が形成される。その結
果、４個の相応する圧縮および膨張室（５０）がそれぞ
れ定められる。該ステーター（１０）には、２個の直径
方向に対向する摂取口（３３）および２個の直径方向に
対向する排気口（３４）が設けられている。該口部（３
３、３４）は、該ステーター（１０）の小半軸（ｍｉｎ
ｏｒｓｅｍｉ−ａｘｉｓ）の端部に近接して配置され
ている。

【００３１】この第２の態様において作動流体が圧縮空
気でありそして更に該ローター（１）が相応する駆動部
材によって作動される場合、通常の運転条件下にて第１
象限で相応する室（５０）中へ空気が摂取され、そして
同室の第２象限で空気が圧縮される。第３象限および第
４象限において、それぞれ同様に操作される。その結
果、該ローターの一回転において摂取／圧縮／排気の二
回の完成サイクルが各作業室（５０）にて行われる。該
作動流体を逆流することによって、該機関は流体操作装
置として作動し得ることが理解される。

【００３２】実用上、本発明の構成の詳細はすべて、本
発明の技術思想の範囲内にて形状、寸法、要素の配置、
使用材料の性質等に関する限り、同等な手段方法にて変
形することが可能である。従ってこれらの変形および修
正は、当然本発明に属することが理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の態様によるエンジンの部分断面
図である。

【図２】図１のエンジンの部分縦断面図である。

【図３】本発明の別の態様による部分断面図である。

【図４】図３のエンジンの部分縦断面図である。

【図５】図３のエンジン用のローターの断面図である。

【符号の説明】

１ローター２セクター４棒６くぼみ１０ステーター１１ガイド１２外側ステーター表面１３フランジ１７チャンネル１９導管２５燃料供給口３０駆動シャフト４０平行四辺形体５０室８０キャビティ１００内側ステーター表面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】楕円形断面を有するシリンダー状ステー
ターと、該ステーターと同軸のローター部材とを含むロ
ータリーエンジンであって、該ステーターは等しい、互
いに直径方向に反対側の二つのキャビティの境界を定
め；複数個のセクターは該ローターの回りを振動して、
該ローターの回転毎に変化する形状を示す対応する室を
規定し、そして直径方向に反対側の該セクターにより境
界を定められる該室は互いに等しいが、回転により反対
の相の関係となり；該ローターは、一対以上の正の［リ
ンク形成性］平行四辺形体の内側に収容される部材によ
り形成され、該平行四辺形体は該ローターと並列に且つ
同軸に配置され、各平行四辺形体はその関連する端部で
互いに蝶番で連結された四つの等しい棒から成り、各対
の該平行四辺形体はその相応する側部が互いに平行であ
り、そして長方形の外形を有する対応するセクターの二
つの平行なシュランクの足部は各対の相応する二つの頂
点で蝶番により連結されているので、同じ対の平行な平
行四辺形体に関連する該セクターは互いに直交し、該シ
ュランクは該ローターの対応する半径方向ガイド内に滑
動性に収容されている、上記のロータリーエンジン。
【請求項２】上記のローターには二つの反対側のフラ
ンジが設けられており、該フランジの両方には、潤滑用
および冷却用の油を摂取するための対応する導管に連結
された複数個の内部チャンネルが設けられており、該油
は、該平行四辺形体の頂点に対応して、関連する軸受を
介して、駆動シャフト内に遊びをもって且つ同軸で設け
られた二つの胴部により、該ローター内に射出される、
請求項１記載のエンジン。
【請求項３】上記のステーターは、直径方向に反対側
の燃料供給口が設けられており、該供給口はステーター
表面の主半軸の端部と一致して、即ち、該ローターの外
側表面と該ステーターの内側表面との距離が最も長い領
域の近傍に、配置されている、請求項１記載のエンジ
ン。
【請求項４】燃料が、排気ガスによって作動されるタ
ービンによって供給される、請求項１記載のエンジン。
【請求項５】燃料が複数個のインジェクターによって
供給される、請求項１記載のエンジン。
【請求項６】上記のエンジンには、その始動のため
に、連続的に作動する複数個の点火プラグが設けられて
いる、請求項１記載のエンジン。
【請求項７】上記のステーターの内側表面には、複数
個の円周状の溝が設けられており、回転中に最大の圧縮
条件下で連続して生起する室内の連続的燃焼を開始でき
る対応する炎光を供給しそして収容するのを可能にす
る、請求項１記載のエンジン。
【請求項８】上記のセクターの数、上記のローターお
よびステーターの直径および長さは、所望の立方体の容
量に従って変化する、請求項１記載のエンジン。
【請求項９】楕円形断面を有するシリンダー状ステー
ターと、該ステーターと同軸のローターとを含むロータ
リーエンジンであって；該ステーターは等しい、互いに
直径方向に反対側の二つのキャビティの境界を定め；該
ローターは円形断面を有する円筒状でありそして三つの
モジュラー要素内にあり、従って、二つの対応する、振
動するカーブしたセクターの集成体であって、該セクタ
ーの関連する頭部が該ステーターの内側壁および外側に
向いた関連するくぼみと接触した状態の該集成体を可能
にし、従って四つの対応する圧縮および膨張室を規定
し；該ステーターには二つの直径方向に反対側の摂取口
および二つの直径方向に反対側の排気口が設けられてお
り；該排気口は該ステーターの小半軸の端部に近接して
配置されている、上記のロータリーエンジン。
【請求項１０】該ステーターの内側表面と該ローター
の外側表面との距離“ｄ”が、四つの等しい９０°の各
円弧に沿った回転によって該ローターの角度位置に比例
して変化し、そして該距離“ｄ”は式ｄ＝ｋ・α（ここ
で、“α”は該ローターの角度位置の尺度であり；そし
て“ｋ”は、第１および第３象限で正の値をとり、そし
て第２および第４象限で負の値をとる定数であり、その
絶対値は比ｄｍａｘ／９０、即ち、内側ステーター表面
と外側ステーター表面との間の所望の最大値と、数９０
との比、によって定義される）に従って変化する、請求
項１ないし９のいずれか１項に記載のエンジン。