(57)【要約】【課題】内燃機関に用いられるシール構造のシール性を向上する。【解決手段】第１ピストン部材２４には、第２ピストン部材２８に対向する対向面２４０の一部が窪んだ、環状のロータ溝２４４が形成されている。シールリング４０は、ロータ溝２４４内に一部が収容されており、ロータ溝２４４内において第１ピストン部材２４に接触する環状シール面４２を有している。コーナーシール６０は、第１ピストン部材２４に保持されており、第２ピストン部材２８に接触する摺動シール面６１を有している。コーナーシール６０には、摺動シール面６１の一部が窪んだ、コーナーシール溝６５が形成されている。シールリング４０は、コーナーシール溝６５内に一部が収容されている。環状シール面４２は、コーナーシール溝６５の外周壁面６６と隙間Ｇ１を介して対向している。【選択図】図１０
2020204290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に用いられるシール構造であって、
前記内燃機関は、
円筒形状のハウジングと、
前記ハウジング内に回転中心を中心に一方向に回転可能に支持される第１ピストン部材と、
前記ハウジング内に前記回転中心を中心に前記一方向に回転可能に支持される第２ピストン部材とを含み、
前記ハウジング、前記第１ピストン部材および前記第２ピストン部材は、燃料を燃焼させるための燃焼室を形成し、
前記第１ピストン部材は、前記燃焼室の周方向の壁面を形成する第１壁面部材を有し、
前記第１ピストン部材は、前記燃焼室の径方向内側に、前記第２ピストン部材に対向する環状の対向面を有し、
前記シール構造は、
前記燃焼室の径方向内側に配置された環状のシールリングと、
前記第１壁面部材の径方向内側の端部において前記第１ピストン部材に保持され、前記第２ピストン部材に接触する摺動シール面を有する、コーナーシールとを備え、
前記第１ピストン部材には、前記対向面の一部が窪み前記第２ピストン部材に向かって開口する環状のロータ溝が形成されており、
前記シールリングは、前記ロータ溝内に一部が収容されており、前記ロータ溝内において前記第１ピストン部材に接触する環状シール面を有し、
前記コーナーシールには、前記摺動シール面の一部が窪み前記第２ピストン部材に向かって開口するコーナーシール溝が形成されており、
前記シールリングは、前記コーナーシール溝内に一部が収容されており、前記環状シール面は、前記コーナーシール溝の内面と隙間を介して対向する、シール構造。
【請求項２】
前記シールリングは、拡径方向と縮径方向とのいずれか一方の方向に作用する自己張力を有し、
前記環状シール面は、前記シールリングの自己張力の作用する方向に向き、前記シールリングの自己張力により前記第１ピストン部材に接触する、請求項１に記載のシール構造。
【請求項３】
前記シールリングの自己張力により前記シールリングに接触する前記ロータ溝の壁面と、前記環状シール面との少なくともいずれか一方は、前記第１ピストン部材および前記第２ピストン部材の回転の軸方向に対して傾斜する傾斜面を有し、
前記傾斜面は、前記シールリングの自己張力の作用する方向に向かうにつれて前記第２ピストン部材に近づくように延び、前記傾斜面から前記軸方向の力を受けることで前記シールリングは前記第２ピストン部材に接触し、
前記コーナーシール溝の深さは、前記シールリングの軸方向寸法よりも大きい、請求項２に記載のシール構造。
【請求項４】
前記コーナーシール溝の幅は、前記シールリングの径方向寸法よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシール構造。
【請求項５】
前記第２ピストン部材は、前記燃焼室の周方向の壁面を形成する第２壁面部材を有し、
前記シール構造は、前記第２壁面部材の径方向内側の端部において前記第２ピストン部材に保持され、前記第１ピストン部材に接触する第２摺動シール面を有する、第２コーナーシールをさらに備え、
前記第２コーナーシールには、前記第２摺動シール面の一部が窪み前記第１ピストン部材に向かって開口する第２コーナーシール溝が形成されており、
前記環状シール面は、前記第２コーナーシール溝の内面と隙間を介して対向する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシール構造。
【請求項６】
前記シールリングは、前記対向面から突出して前記ロータ溝外に配置されている溝外部分を有し、
前記第２コーナーシール溝の深さは、前記溝外部分が前記対向面から突出する突出高さよりも大きい、請求項５に記載のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関に用いられるシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーエンジンのコーナーシールは、たとえば、特開平８−１５８８８０号公報（特許文献１）に提案されている。上記文献には、コーナーシールの、サイドシールと接触する部分に溝を設け、この溝にサイドシールを噛み込ませることにより、両シールの接触面積を増やして両シールの接触点からのガス抜けを減少させ、ロータリーエンジンの燃焼室の気密性維持性能を向上させると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１５８８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記文献には、燃焼室をケーシングと１つのロータとにより形成するバンケル型のロータリーエンジンにおいて、対象のコーナーシールとそれに対応したサイドシールとをロータの１頂点に組み込むことで、燃焼室の気密性の維持性能を向上することが開示されている。
【０００５】
複数のピストン部材が独立して回転可能な回転ピストン型のエンジンにおいては、これら複数のピストン部材で燃焼室を構成するため、各々回転する２つのピストン部材間をシールすることが求められる。上記文献に記載のコーナーシールは、回転するロータと非回転のケーシングとの間をシールするために適用されるが、回転ピストン型のエンジンのピストン部材間のシールに適用することはできない。
【０００６】
本開示では、シール性を向上できる、内燃機関に用いられるシール構造が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に従うと、内燃機関に用いられるシール構造が提供される。内燃機関は、円筒形状のハウジングと、ハウジング内に回転中心を中心に一方向に回転可能に支持される第１ピストン部材と、ハウジング内に回転中心を中心に一方向に回転可能に支持される第２ピストン部材とを含んでいる。ハウジング、第１ピストン部材および第２ピストン部材は、燃料を燃焼させるための燃焼室を形成している。第１ピストン部材は、燃焼室の周方向の壁面を形成する第１壁面部材を有している。第１ピストン部材は、燃焼室の径方向内側に、第２ピストン部材に対向する環状の対向面を有している。シール構造は、環状のシールリングと、コーナーシールとを備えている。シールリングは、燃焼室の径方向内側に配置されている。コーナーシールは、第１壁面部材の径方向内側の端部において、第１ピストン部材に保持されている。コーナーシールは、第２ピストン部材に接触する摺動シール面を有している。第１ピストン部材には、環状のロータ溝が形成されている。ロータ溝は、対向面の一部が窪んで形成されており、第２ピストン部材に向かって開口している。シールリングは、ロータ溝内に一部が収容されている。シールリングは、ロータ溝内において第１ピストン部材に接触する環状シール面を有している。コーナーシールには、コーナーシール溝が形成されている。コーナーシール溝は、摺動シール面の一部が窪んで形成されており、第２ピストン部材に向かって開口している。シールリングは、コーナーシール溝内に一部が収容されている。環状シール面は、コーナーシール溝の内面と隙間を介して対向している。
【０００８】
ロータ溝に対するコーナーシール溝の位置ずれが発生した場合においても、環状シール面とコーナーシール溝の内面との間の隙間で位置ずれを吸収できるので、シールリングをコーナーシールに対して非接触に維持することができる。コーナーシールがシールリングに応力を作用することが抑制され、ロータ溝の内面に環状シール面を密着させることができるので、環状シール面とロータ溝の内面との間に隙間が形成されない構成とすることができる。したがって、シール構造のシール性を向上することができる。
【０００９】
上記のシール構造において、シールリングは、拡径方向と縮径方向とのいずれか一方の方向に作用する自己張力を有している。環状シール面は、シールリングの自己張力の作用する方向に向き、シールリングの自己張力により第１ピストン部材に接触している。これにより、ロータ溝の内面への環状シール面の密着を確保することができる。
【００１０】
上記のシール構造において、シールリングの自己張力によりシールリングに接触するロータ溝の壁面と、環状シール面との少なくともいずれか一方は、第１ピストン部材および第２ピストン部材の回転の軸方向に対して傾斜する傾斜面を有している。傾斜面は、シールリングの自己張力の作用する方向に向かうにつれて第２ピストン部材に近づくように延びている。傾斜面から軸方向の力を受けることで、シールリングは第２ピストン部材に接触している。コーナーシール溝の深さは、シールリングの軸方向寸法よりも大きい。シールリングとコーナーシールとの干渉を回避することにより、シールリングを確実に第１ピストン部材に接触させてシール性を確保することができ、かつ、コーナーシールを確実に第２ピストン部材に接触させてシール性を確保することができる。
【００１１】
上記のシール構造において、コーナーシール溝の幅は、シールリングの径方向寸法よりも大きい。このように寸法を規定することにより、環状シール面とコーナーシール溝の内面との間に隙間を確実に形成することができる。
【００１２】
上記のシール構造において、第２ピストン部材は、燃焼室の周方向の壁面を形成する第２壁面部材を有している。シール構造は、第２コーナーシールをさらに備えている。第２コーナーシールは、第２壁面部材の径方向内側の端部において第２ピストン部材に保持されている。第２コーナーシールは、第１ピストン部材に接触する第２摺動シール面を有している。第２コーナーシールには、第２コーナーシール溝が形成されている。第２コーナーシール溝は、第２摺動シール面の一部が窪んで形成されており、第１ピストン部材に向かって開口している。環状シール面は、第２コーナーシール溝の内面と隙間を介して対向している。ロータ溝に対する第２コーナーシール溝の位置ずれが発生した場合においても、環状シール面と第２コーナーシール溝の内面との間の隙間で位置ずれを吸収できるので、シールリングを第２コーナーシールに対して非接触に維持することができる。第２コーナーシールがシールリングに応力を作用することが抑制されるので、環状シール面の、ロータ溝の内面への密着を確保することができる。
【００１３】
上記のシール構造において、シールリングは、対向面から突出してロータ溝外に配置されている溝外部分を有している。第２コーナーシール溝の深さは、溝外部分が対向面から突出する突出高さよりも大きい。シールリングと第２コーナーシールとの干渉を回避することにより、シールリングを確実に第２ピストン部材に接触させてシール性を確保することができ、かつ、第２コーナーシールを確実に第１ピストン部材に接触させてシール性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示に係るシール構造に従えば、シール性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の内燃機関の構成を示す斜視図である。
【図２】エンジン内部に設けられるピストン部材の構成の一例を示す図である。
【図３】燃焼室Ａで燃料が燃焼する場合における各構成部材の動作の一例を説明するための図である。
【図４】燃焼室Ｄで燃料が燃焼する場合における各構成部材の動作の一例を説明するための図である。
【図５】第１ピストン部材および第２ピストン部材の断面図である。
【図６】第１ピストン部材およびシール構造の斜視図である。
【図７】図６に示す領域ＶＩＩの拡大図である。
【図８】第１コーナーシールの斜視図である。
【図９】第２コーナーシールの斜視図である。
【図１０】ロータ溝と第１コーナーシールとの比較を示す模式図である。
【図１１】ロータ溝と第２コーナーシールとの比較を示す模式図である。
【図１２】第二実施形態における、ロータ溝と第１コーナーシールとの比較を示す模式図である。
【図１３】第二実施形態における、ロータ溝と第２コーナーシールとの比較を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１７】
［第一実施形態］
＜エンジン２の概略構成＞
図１は、実施形態の内燃機関の構成を示す斜視図である。実施形態の内燃機関は、回転ピストン型のエンジン２である。エンジン２の燃料には、たとえば、ガスやガソリンや軽油等が用いられる。エンジン２は、ハウジング４と、吸気管６と、排気管８と、インジェクタ１０と、スロットルモータ１４と、第１出力軸１６と、第２出力軸１８とを含む。
【００１８】
吸気管６の一方端は、ハウジング４の吸気ポート（図示せず）に接続される。吸気管６の他方端には、たとえば、エアクリーナ（図示せず）が接続される。エアクリーナは、エンジン２の外部から吸入される空気から異物を除去する。エンジン２の作動中において、吸気管６には、エアクリーナから吸入された空気が流通する。吸気管６を流通する空気は、ハウジング４の吸気ポートに流通する。
【００１９】
吸気管６には、吸気管６を流通する空気の流量を制限するスロットルバルブが設けられている。スロットルモータ１４は、スロットルバルブの開度を調整する。
【００２０】
インジェクタ１０は、吸気管６のスロットルバルブよりも上流側に設けられ、燃料（たとえば、ガス）を吸気管６内に噴射する。噴射された燃料は、吸気管６内で空気と混合されてハウジング４の吸気ポートに流通する。
【００２１】
ハウジング４の外周部分は、図１に示すように円筒形状によって形成されており、その内周部分も円筒形状に形成されている。ハウジング４は、その内部に、第１出力軸１６に接続される第１ピストン部材と、第２出力軸１８に接続される第２ピストン部材とを収納する。
【００２２】
排気管８の一方端は、ハウジング４の排気ポート（図示せず）に接続される。排気管８の他方端には、たとえば、排気処理装置（図示せず）が接続される。エンジン２の作動中において、ハウジング４内での燃焼により生じた排気は、ハウジング４の排気ポートから排気管８に流通する。排気管に流通する排気は、排気処理装置によって浄化されて、エンジン２の外部に排出される。
【００２３】
第１出力軸１６および第２出力軸１８は、いずれもハウジング４内での燃料の燃焼によって回転する。第１出力軸１６および第２出力軸１８は、たとえば、モータジェネレータ（図示せず）の回転軸に接続される。このモータジェネレータは、たとえば、三相交流回転電機である。
【００２４】
＜エンジン２の内部構造＞
図２は、エンジン２内部に設けられるピストン部材の構成の一例を示す図である。図２を参照して、エンジン２の内部構造の一例について説明する。
【００２５】
図２に示すように、ハウジング４内には、第１ピストン部材２４と、第２ピストン部材２８とが組み合わされて収納される。第１ピストン部材２４は、第１回転体２４ａと、第１壁面部材２４ｂとを含む。第２ピストン部材２８は、第２回転体２８ａと、第２壁面部材２８ｂとを含む。
【００２６】
第１ピストン部材２４と、第２ピストン部材２８とは、ハウジング４によって回転可能に支持されている。第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとは、図２中に一点鎖線で図示される回転中心ＡＸが一致している。第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとは、回転中心ＡＸを中心に回転可能である。第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとは、第１回転体２４ａの一方の端面と第２回転体２８ａの一方の端面とが軸方向に対向するように設けられる。
【００２７】
なお本明細書中の説明では、回転中心ＡＸと平行な方向を軸方向と称し、回転中心ＡＸを中心とする円周に沿う方向を周方向と称し、回転中心ＡＸと直交する方向を径方向と称する。径方向において、回転中心ＡＸに近い側を内側と称し、回転中心ＡＸから離れる側を外側と称する。
【００２８】
第１回転体２４ａは、その回転中心ＡＸを含む断面に斜面部分２４ｃを有するように形成される。第２回転体２８ａは、その回転中心ＡＸを含む断面に斜面部分２８ｃを有するように形成される。これにより、第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとが組み合わされた状態において、第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとの間には、Ｖ字形状の断面を有する凹部が周方向に形成される。
【００２９】
第１壁面部材２４ｂは、第１回転体２４ａの斜面部分２４ｃから、径方向外側に向けて延在し、第２回転体２８ａの斜面部分２８ｃに向けて軸方向に延在するように、設けられている。第１壁面部材２４ｂは、２つの三角形の板状部材によって構成される。第１壁面部材２４ｂの２つの三角形の板状部材は、回転中心ＡＸについて互いに対称となる位置に配置されている。図２には、第１壁面部材２４ｂの２つの板状部材のうちの一方のみが図示されている。
【００３０】
第２壁面部材２８ｂは、第２回転体２８ａの斜面部分２８ｃから、径方向外側に向けて延在し、第１回転体２４ａの斜面部分２４ｃに向けて軸方向に延在するように、設けられている。第２壁面部材２８ｂは、上述の第１壁面部材２４ｂを構成する板状部材と同形状となる、２つの三角形の板状部材によって構成される。第２壁面部材２８ｂの２つの三角形の板状部材は、回転中心ＡＸについて互いに対称となる位置に配置されている。
【００３１】
第１壁面部材２４ｂおよび第２壁面部材２８ｂの三角形の板状部材は、いずれも、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８がハウジング４に収納されている状態において第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとの間のＶ字形状の凹部とハウジング４の内周面とによって形成される三角形の断面形状に合致するように、形成される。
【００３２】
第１壁面部材２４ｂは、三角形の一辺において、第１回転体２４ａの斜面部分２４ｃに固定されている。第１壁面部材２４ｂの三角形の一辺は、ハウジング４の内周面に対向している。第１壁面部材２４ｂの三角形の一辺は、第２回転体２８ａの斜面部分２８ｃに対向している。
【００３３】
第２壁面部材２８ｂは、三角形の一辺において、第２回転体２８ａの斜面部分２８ｃに固定されている。第２壁面部材２８ｂの三角形の一辺は、ハウジング４の内周面に対向している。第２壁面部材２８ｂの三角形の一辺は、第１回転体２４ａの斜面部分２４ｃに対向している。
【００３４】
第１回転体２４ａには、回転中心ＡＸが一致するように第１出力軸１６が接続される。第１回転体２４ａとハウジング４との間には、ワンウェイクラッチ２２が設けられる。ワンウェイクラッチ２２は、第１回転体２４ａのハウジング４内における予め定められた回転方向へのみ回転を許容し、予め定められた回転方向とは逆方向への回転を抑制する。
【００３５】
第２回転体２８ａには、回転中心ＡＸが一致するように第２出力軸１８が接続される。第２回転体２８ａとハウジング４との間には、ワンウェイクラッチ２６が設けられる。ワンウェイクラッチ２６は、第２回転体２８ａのハウジング４内における予め定められた回転方向へのみ回転を許容し、予め定められた回転方向とは逆方向への回転を抑制する。
【００３６】
第１壁面部材２４ｂおよび第２壁面部材２８ｂは、三角形の板状形状に限られず、たとえば円板形状など、任意の形状を有してもよい。
【００３７】
＜燃焼室＞
図３は、燃焼室Ａで燃料が燃焼する場合における各構成部材の動作の一例を説明するための図である。図３には、ハウジング４の中央部分（たとえば、第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとの当接部分）における、回転中心ＡＸに直交する断面が示される。
【００３８】
図３に示すように、ハウジング４内には、ハウジング４の内周面４ｍと、第１ピストン部材２４と、第２ピストン部材２８とによって、燃料を燃焼させるための４つの燃焼室Ａ〜Ｄが形成される。第１壁面部材２４ｂおよび第２壁面部材２８ｂは、燃焼室Ａ〜Ｄの周方向の壁面を構成している。周方向に隣り合う２つの燃焼室は、第１壁面部材２４ｂおよび第２壁面部材２８ｂによって仕切られている。
【００３９】
燃焼室Ａおよび燃焼室Ｃは、ハウジング４の内周面４ｍ、第１ピストン部材２４の回転方向の前方面２４ｍ、および第２ピストン部材２８の回転方向の後方面２８ｎによって、規定されている。燃焼室Ｂおよび燃焼室Ｄは、ハウジング４の内周面４ｍ、第１ピストン部材２４の回転方向の後方面２４ｎ、および第２ピストン部材２８の回転方向の前方面２８ｍによって、規定されている。
【００４０】
図２に示されるワンウェイクラッチ２２，２６は、図３においては、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８の反時計回りの回転を抑制し、時計回りの回転を許容する。図３中の時計回り方向は、実施形態における一方向に相当する。燃焼室Ａ、燃焼室Ｂ、燃焼室Ｃおよび燃焼室Ｄは、この一方向においてこの順に並んでいる。
【００４１】
図３に示される燃焼室Ａでは、圧縮された空気と燃料との混合気が自着火によって着火する。燃焼室Ａで燃料が燃焼すると、第１ピストン部材２４の反時計回りの移動がワンウェイクラッチ２２によって抑制されるため、第１ピストン部材２４の回転位置が維持されつつ、第２ピストン部材２８のみが破線矢印の方向に図中の時計回り方向に回転する。燃焼室Ａでは、燃焼室Ａ内の気体が膨張するともに燃焼室Ａの容積が増加する、膨張行程となる。
【００４２】
燃焼室Ａでの燃料の燃焼によって、第２ピストン部材２８が破線矢印の方向に図中の時計回り方向に回転すると、第１ピストン部材２４の回転位置が維持されるため、燃焼室Ｂの容積が減少する。このとき、燃焼室Ｂは、排気管８と連通している。そのため、燃焼室Ｂ内の排気は、燃焼室Ｂの容積の減少とともに、排気管８に排出されていく。燃焼室Ｂでは、膨張した排気が排気管８から排出される排気行程となる。
【００４３】
一方、図３に示される燃焼室Ｄは、吸気管６と連通している。そのため、吸気管６から空気と燃料との混合気が燃焼室Ｄ内に吸入される。燃焼室Ｄでは、吸気管６から混合気が吸入される吸気行程となる。
【００４４】
燃焼室Ａでの燃料の燃焼によって第２ピストン部材２８が破線矢印の方向に図中の時計回り方向に回転する途中で、燃焼室Ｄは吸気管６と非連通になる。第２ピストン部材２８がさらに回転すると、第１ピストン部材２４の回転位置が維持されるため、燃焼室Ｄの容積が減少する。このとき燃焼室Ｄは、吸気管６および排気管８のいずれにも連通していないため、燃焼室Ｄの容積の減少によって燃焼室Ｄ内の混合気が圧縮される。燃焼室Ｄでは、吸気管６から吸入された混合気が圧縮される圧縮行程となる。
【００４５】
図３に示される燃焼室Ｃでは、燃焼室Ａでの燃料の燃焼によって、第２ピストン部材２８が破線矢印の方向に図中の時計回り方向に回転すると、第１ピストン部材２４の回転位置が維持されるため、容積が増加する。燃焼室Ｃは、第２ピストン部材２８が回転する途中で、吸気管６と連通する。そのため、燃焼室Ｃの容積の増加とともに、吸気管６から混合気が燃焼室Ｃ内に吸入される。燃焼室Ｃでは、吸気管６から混合気が吸入される吸気行程となる。
【００４６】
燃焼室Ｄ内の圧力が上昇することによって第１ピストン部材２４に時計回りの力が作用すると、第１ピストン部材２４が回転し、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との位置関係が図４に示す位置関係となる。
【００４７】
図４は、燃焼室Ｄで燃料が燃焼する場合における各構成部材の動作の一例を説明するための図である。図４には、図３と同様に、ハウジング４の中央部分における回転中心ＡＸに直交する断面が示される。図４に示されるエンジン２の構成は、図３に示されるエンジン２の構成と比較して、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との位置関係ならびに燃焼室Ａ〜Ｄの位置および容積が異なる点以外は同様である。
【００４８】
図４に示される燃焼室Ｄでは、圧縮行程の後の膨張行程となる。すなわち、燃焼室Ｄでは、圧縮された空気と燃料との混合気が自着火によって着火する。燃焼室Ｄで燃料が燃焼すると、第２ピストン部材２８の反時計回りの移動がワンウェイクラッチ２６によって抑制されるため、第２ピストン部材２８の回転位置が維持されつつ、第１ピストン部材２４のみが時計回りに回転し、燃焼室Ｄ内の気体の膨張とともに燃焼室Ｄの容積が増加する。
【００４９】
図４に示される燃焼室Ａでは、膨張行程の後の排気行程となる。すなわち、燃焼室Ｄでの燃料の燃焼によって、第１ピストン部材２４が時計回りに回転すると、第２ピストン部材２８の回転位置が維持されるため、燃焼室Ａの容積が減少する。このとき、燃焼室Ａは、排気管８と連通している。そのため、燃焼室Ａ内の排気は、燃焼室Ａの容積の減少とともに、排気管８に排出されていく。
【００５０】
図４に示される燃焼室Ｂでは、排気行程の後の吸気行程となる。すなわち、燃焼室Ｄでの燃料の燃焼によって、第１ピストン部材２４が時計回りに回転すると、第２ピストン部材２８の回転位置が維持されるため、燃焼室Ｂの容積が増加する。このとき、燃焼室Ｂは、第１ピストン部材２４が回転する途中で、吸気管６と連通する。そのため、燃焼室Ｂの容積の増加とともに、吸気管６から混合気が燃焼室Ｂ内に吸入される。
【００５１】
図４に示される燃焼室Ｃでは、吸気行程の後の圧縮行程となる。すなわち、燃焼室Ｄでの燃料の燃焼によって、第１ピストン部材２４が時計回りに回転すると、第２ピストン部材２８の回転位置が維持されるため、燃焼室Ｃの容積が減少する。このとき、燃焼室Ｃは、吸気管６および排気管８のいずれにも連通していないため、燃焼室Ｃの容積の減少によって燃焼室Ｃ内の混合気が圧縮される。
【００５２】
そして、燃焼室Ｃ内の圧力が上昇することによって第２ピストン部材２８に時計回りの力が作用すると、第２ピストン部材２８が回転し、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との位置関係が図３に示す位置関係となる。
【００５３】
このようにして、燃焼室Ａ〜Ｄのうちのいずれかで燃焼する毎に、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８とが交互に回転することによって、エンジン２が動作する。燃焼室Ａ、燃焼室Ｂ、燃焼室Ｃおよび燃焼室Ｄ内において、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなるサイクルが繰り返される。
【００５４】
＜シール構造の概略構成＞
以下、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との対向面間をシールするシール構造について説明する。図５は、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８の断面図である。図５には、図２に示す回転中心ＡＸを含み第１ピストン部材２４の第１壁面部材２４ｂを通る、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８の断面が図示されている。図５においては、図中の左右方向が軸方向である。
【００５５】
第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８とは、軸方向に並んで配置されている。第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８とは、軸受１００を介して連結されており、互いに相対回転可能に構成されている。第１ピストン部材２４には、潤滑油路２１０が形成されている。第２ピストン部材２８には、潤滑油路２１２が形成されている。潤滑油路２１０と潤滑油路２１２とは連通している。
【００５６】
第１ピストン部材２４は、燃焼室Ａ〜Ｄの径方向内側に、第２ピストン部材２８に対向する環状の対向面２４０を有している。第２ピストン部材２８は、燃焼室Ａ〜Ｄの径方向内側に、第１ピストン部材２４に対向する環状の対向面を有している。
【００５７】
図６は、第１ピストン部材２４およびシール構造の斜視図である。図６には、図５に含まれる構成のうち、第２ピストン部材２８を除く構成の斜視図が示されている。図７は、図６に示す領域ＶＩＩの拡大図である。図５〜７に示されるように、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との間の気密性を保つシール構造は、シールリング４０と、ピストンシール５０，１５０と、コーナーシール６０，１６０とを含んでいる。
【００５８】
シールリング４０は、環状の形状を有している。シールリング４０は、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８と同心に配置されている。シールリング４０は、斜面部分２４ｃよりも径方向の内側に配置されている。シールリング４０は、第１壁面部材２４ｂよりも径方向の内側に配置されている。したがってシールリング４０は、燃焼室Ａ〜Ｄよりも径方向の内側に配置されており、燃焼室Ａ〜Ｄの内周部をシールしている。シールリング４０は、燃焼室Ａ〜Ｄから内周側へのガスの漏れを抑制するガスシールである。
【００５９】
シールリング４０は、第１ピストン部材２４に保持されている。第１ピストン部材２４の、第２ピストン部材２８に対向する対向面２４０には、環状のロータ溝２４４が形成されている。ロータ溝２４４は、対向面２４０の一部が環状に窪んで形成されており、第２ピストン部材２８に向かって開口している。ロータ溝２４４内に、シールリング４０の一部が収容されている。
【００６０】
シールリング４０は、周方向の１箇所に合口部を有する略Ｃ字形状に形成されている。シールリング４０は、拡径方向に作用する自己張力を有している。ロータ溝２４４にシールリング４０を収容する際に、シールリング４０の合口部を閉じてシールリング４０の径を縮小させた状態にする。これにより、シールリング４０には、径方向外側への付勢力が作用する。この付勢力が、拡径方向の自己張力としてシールリング４０に付与される。
【００６１】
シールリング４０は、矩形状の断面形状を有している。シールリング４０は、第２ピストン部材２８に接触する摺動シール面４１を有している。第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との相対回転に伴い、摺動シール面４１は第２ピストン部材２８に対して摺動する。
【００６２】
シールリング４０は、環状シール面４２を有している。環状シール面４２は、シールリング４０の径方向外側の表面を構成している。環状シール面４２は、ロータ溝２４４内において第１ピストン部材２４に接触する面である。環状シール面４２は、ロータ溝２４４の内面に接触している。環状シール面４２は、ロータ溝２４４の径方向外側の側壁面に接触している。シールリング４０は、拡径方向の自己張力の作用によって、ロータ溝２４４内で径方向外側へと動き、シールリング４０の環状シール面４２がロータ溝２４４の内面に接触する。これにより、シールリング４０の第１ピストン部材２４への密着性が確保されている。
【００６３】
シールリング４０は、シールリング４０の径方向内側の表面を構成する環状の内側環状面４３を有している。シールリング４０に拡径方向の自己張力が作用していることにより、内側環状面４３は、ロータ溝２４４の内面から離れて配置されている。内側環状面４３とロータ溝２４４の径方向内側の側壁面との間には、隙間が形成されている。シールリング４０は、摺動シール面４１と反対側の裏側面４４を有している。
【００６４】
シールリング４０は、ばね部４５を有している。ばね部４５はロータ溝２４４の底面とシールリング４０の裏側面４４とに接触しており、シールリング４０をロータ溝２４４の外部へ向けて付勢している。これにより、シールリング４０の摺動シール面４１の第２ピストン部材２８への密着性が確保されている。
【００６５】
ピストンシール５０は、第１ピストン部材２４の第１壁面部材２４ｂに保持されている。第１壁面部材２４ｂには収容溝２５５，２５８が形成されており、収容溝２５５，２５８内にピストンシール５０が収容されている。収容溝２５５は、第１壁面部材２４ｂの、第２ピストン部材２８の斜面部分２８ｃに対向する縁に形成されている。収容溝２５８は、第１壁面部材２４ｂの、ハウジング４の内周面４ｍに対向する外周縁に形成されている。
【００６６】
ピストンシール５０は、第２ピストン部材２８の斜面部分２８ｃに接触するシール面５１を有している。第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との相対回転に伴い、シール面５１は第２ピストン部材２８に対して摺動する。ピストンシール５０は、ハウジング４の内周面４ｍに接触するシール面８１を有している。ハウジング４内で第１ピストン部材２４が回転することに伴い、シール面８１はハウジング４に対して摺動する。
【００６７】
ピストンシール５０は、第１ピストン部材２４の第１壁面部材２４ｂと第２ピストン部材２８の斜面部分２８ｃとの間をシールしており、かつ、第１ピストン部材２４の第１壁面部材２４ｂとハウジング４との間をシールしている。ピストンシール５０は、周方向に隣り合う２つの燃焼室間をシールしており、燃焼室Ａ〜Ｄのうちの１の燃焼室から当該１の燃焼室の隣の燃焼室へのガスの漏れを抑制している。
【００６８】
ピストンシール１５０は、ピストンシール５０と同様の構造を有している。ピストンシール１５０は、図６には図示しない第２ピストン部材２８の第２壁面部材２８ｂに保持されている。ピストンシール１５０は、第１ピストン部材２４の斜面部分２４ｃに接触するシール面と、ハウジングに接触するシール面とを有している。ピストンシール１５０は、第２ピストン部材２８の第２壁面部材２８ｂと第１ピストン部材２４の斜面部分２４ｃとの間、および第２壁面部材２８ｂとハウジング４との間をシールしている。ピストンシール１５０は、周方向に隣り合う２つの燃焼室間をシールしており、燃焼室Ａ〜Ｄのうちの１の燃焼室から当該１の燃焼室の隣の燃焼室へのガスの漏れを抑制している。
【００６９】
コーナーシール６０は、シールリング４０とピストンシール５０との交差部に配置されている。コーナーシール６０は、第１ピストン部材２４に保持されている。第１ピストン部材２４には、対向面２４０の一部が窪んだ収容凹部２６０が形成されており、収容凹部２６０内にコーナーシール６０が収容されている。収容凹部２６０は、第１壁面部材２４ｂの径方向内側の端部に形成されている。したがってコーナーシール６０は、第１壁面部材２４ｂの径方向内側の端部において、第１ピストン部材２４に保持されている。
【００７０】
図８は、第１コーナーシールとしてのコーナーシール６０の斜視図である。コーナーシール６０は、摺動シール面６１を有している。摺動シール面６１は、第２ピストン部材２８に接触する。第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との相対回転に伴い、摺動シール面６１は第２ピストン部材２８に対して摺動する。収容凹部２６０の底面にはばね部材７３が設けられており、ばね部材７３はコーナーシール６０を収容凹部２６０の外部へ向けて付勢している。これにより、摺動シール面６１の第２ピストン部材２８への密着性が確保されている。
【００７１】
コーナーシール６０には、差込部６４が形成されている。ピストンシール５０は、差込部６４に差し込まれて、コーナーシール６０と係合している。コーナーシール６０は、シールリング４０とピストンシール５０とを接続して、シールの切れ目を発生させないようにする。
【００７２】
コーナーシール６０には、コーナーシール溝６５が形成されている。コーナーシール溝６５は、摺動シール面６１の一部が窪んで形成されており、第２ピストン部材２８に向かって開口している。シールリング４０は、その一部がコーナーシール溝６５内に収容されて、コーナーシール６０と係合している。コーナーシール溝６５は、径方向外側の壁面をなす外周壁面６６と、径方向内側の壁面をなす内周壁面６７とを有している。
【００７３】
シールリング４０の環状シール面４２は、外周壁面６６から離れて配置されている。環状シール面４２と外周壁面６６との間には、隙間Ｇ１が形成されている。環状シール面４２は、コーナーシール溝６５の内面の一部をなす外周壁面６６と、隙間Ｇ１を介して対向している。シールリング４０の内側環状面４３は、内周壁面６７から離れて配置されている。内側環状面４３と内周壁面６７との間には、隙間が形成されている。内側環状面４３は、コーナーシール溝６５の内面の一部をなす内周壁面６７と、隙間を介して対向している。
【００７４】
差込部６４の延びる方向とコーナーシール溝６５の延びる方向とは、略直交している。コーナーシール６０が第１ピストン部材２４に保持された状態で、差込部６４は、径方向に延びている。コーナーシール６０が第１ピストン部材２４に保持された状態で、コーナーシール溝６５は、周方向に延びている。
【００７５】
コーナーシール１６０は、シールリング４０とピストンシール１５０との交差部に配置されている。コーナーシール１６０は、第２ピストン部材２８に保持されている。第２ピストン部材２８の第２壁面部材２８ｂの径方向内側の端部には、対向面の一部が窪んだ収容凹部が形成されており、この収容凹部内にコーナーシール１６０が収容されている。したがってコーナーシール１６０は、第２壁面部材２８ｂの径方向内側の端部において、第２ピストン部材２８に保持されている。
【００７６】
図９は、第２コーナーシールとしてのコーナーシール１６０の斜視図である。コーナーシール１６０は、摺動シール面１６１を有している。摺動シール面１６１は、第１ピストン部材２４に接触する。第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との相対回転に伴い、摺動シール面１６１は第１ピストン部材２４に対して摺動する。コーナーシール１６０にはばね部材１７３が設けられており、ばね部材１７３はコーナーシール６０を第１ピストン部材２４へ向けて付勢している。これにより、コーナーシール１６０の第１ピストン部材２４への密着性が確保されている。
【００７７】
コーナーシール１６０には、差込部１６４が形成されている。ピストンシール１５０は、差込部１６４に差し込まれて、コーナーシール１６０と係合している。コーナーシール１６０は、シールリング４０とピストンシール１５０とを接続して、シールの切れ目を発生させないようにする。
【００７８】
コーナーシール１６０には、コーナーシール溝１６５が形成されている。コーナーシール溝１６５は、摺動シール面１６１の一部が窪んで形成されており、第１ピストン部材２４に向かって開口している。シールリング４０は、その一部がコーナーシール溝１６５内に収容されて、コーナーシール１６０と係合している。コーナーシール溝１６５は、径方向外側の壁面をなす外周壁面１６６と、径方向内側の壁面をなす内周壁面１６７とを有している。
【００７９】
シールリング４０の環状シール面４２は、外周壁面１６６から離れて配置されている。環状シール面４２と外周壁面１６６との間には、隙間が形成されている。環状シール面４２は、コーナーシール溝１６５の内面の一部をなす外周壁面１６６と、隙間を介して対向している。シールリング４０の内側環状面４３は、内周壁面１６７から離れて配置されている。内側環状面４３と内周壁面１６７との間には、隙間が形成されている。内側環状面４３は、コーナーシール溝１６５の内面の一部をなす内周壁面１６７と、隙間を介して対向している。
【００８０】
差込部１６４の延びる方向とコーナーシール溝１６５の延びる方向とは、略直交している。コーナーシール１６０が第２ピストン部材２８に保持された状態で、差込部１６４は、径方向に延びている。コーナーシール１６０が第２ピストン部材２８に保持された状態で、コーナーシール溝１６５は、周方向に延びている。
【００８１】
図５，６に戻って、軸方向においてピストンシール５０に隣り合って、シールリング９０が設けられている。シールリング９０には径方向外側への自己張力が作用している。この自己張力によって、シールリング９０はハウジング４の内周面４ｍに密着している。
【００８２】
＜ロータ溝とコーナーシールとの比較＞
図１０は、ロータ溝２４４と、第１コーナーシール、すなわちコーナーシール６０との比較を示す模式図である。図１０および後続の図面においては、第１ピストン部材２４、第２ピストン部材２８、およびシールリング４０の、周方向に直交する断面（径方向および軸方向を含む断面）の形状が、模式的に実線で示されている。一方、コーナーシール６０，１６０の形状が、二点鎖線で模式的に示されている。図１０および後続の図面においては、図中の左右方向が軸方向であり、図中の上下方向が径方向である。図中の上側が径方向の外側であり、図中の下側が径方向の内側である。
【００８３】
第１ピストン部材２４は、第２ピストン部材２８に対向する対向面２４０を有している。第２ピストン部材２８は、第１ピストン部材２４に対向する対向面２８０を有している。第１ピストン部材２４の対向面２４０には、ロータ溝２４４が形成されている。第２ピストン部材２８の対向面２８０には、溝は形成されておらず、対向面２８０は平坦な形状を有している。
【００８４】
ロータ溝２４４は、ロータ溝２４４の径方向外側の側壁面をなす外周壁面２４６と、径方向内側の側壁面をなす内周壁面２４７とを有している。シールリング４０の環状シール面４２は、外周壁面２４６に接触している。シールリング４０の内側環状面４３は、内周壁面２４７から離れて配置されている。内側環状面４３と内周壁面２４７との間には、隙間が形成されている。内側環状面４３は、内周壁面２４７と隙間を介して対向している。シールリング４０の摺動シール面４１は、第２ピストン部材２８の対向面２８０に接触している。シールリング４０の裏側面４４は、ロータ溝２４４の底面から離れて配置されており、ロータ溝２４４の底面と隙間を介して対向している。
【００８５】
シールリング４０は、その一部がロータ溝２４４内に収容されている。シールリング４０の一部は、ロータ溝２４４の外部に配置されている。シールリング４０は、ロータ溝２４４内に収容されている溝内部分４７と、ロータ溝２４４外に配置されており対向面２４０から突出している溝外部分４８とを有している。
【００８６】
シールリング４０の環状シール面４２は、コーナーシール溝６５の外周壁面６６から離れて配置されており、外周壁面６６と隙間Ｇ１を介して対向している。シールリング４０の内側環状面４３は、コーナーシール溝６５の内周壁面６７から離れて配置されており、内周壁面６７と隙間を介して対向している。シールリング４０の裏側面４４は、コーナーシール溝６５の底面から離れて配置されており、コーナーシール溝６５の底面と隙間を介して対向している。
【００８７】
コーナーシール６０の摺動シール面６１は、第２ピストン部材２８の対向面２８０に接触している。コーナーシール溝６５の外周壁面６６は、ロータ溝２４４の外周壁面２４６よりも、径方向外側に配置されている。コーナーシール溝６５の外周壁面６６は、ロータ溝２４４の外周壁面２４６よりも、シールリング４０の環状シール面４２から離れている。コーナーシール溝６５の内周壁面６７は、ロータ溝２４４の内周壁面２４７よりも、径方向内側に配置されている。コーナーシール溝６５の内周壁面６７は、ロータ溝２４４の内周壁面２４７よりも、シールリング４０の内側環状面４３から離れている。
【００８８】
コーナーシール溝６５の幅は、シールリング４０の径方向寸法よりも、大きくなっている。コーナーシール溝６５の幅は、ロータ溝２４４の幅よりも、大きくなっている。コーナーシール溝６５の深さは、シールリング４０の軸方向寸法よりも、大きくなっている。
【００８９】
図１１は、ロータ溝２４４と、第２コーナーシール、すなわちコーナーシール１６０との比較を示す模式図である。シールリング４０の環状シール面４２は、コーナーシール溝１６５の外周壁面１６６から離れて配置されており、外周壁面１６６と隙間Ｇ２を介して対向している。シールリング４０の内側環状面４３は、コーナーシール溝１６５の内周壁面１６７から離れて配置されており、内周壁面１６７と隙間を介して対向している。シールリング４０の摺動シール面４１は、コーナーシール溝１６５の底面から離れて配置されており、コーナーシール溝１６５の底面と隙間を介して対向している。
【００９０】
コーナーシール１６０の摺動シール面１６１は、第１ピストン部材２４の対向面２４０に接触している。コーナーシール溝１６５の外周壁面１６６は、ロータ溝２４４の外周壁面２４６よりも、径方向外側に配置されている。コーナーシール溝１６５の外周壁面１６６は、ロータ溝２４４の外周壁面２４６よりも、シールリング４０の環状シール面４２から離れている。コーナーシール溝１６５の内周壁面１６７は、ロータ溝２４４の内周壁面２４７よりも、径方向内側に配置されている。コーナーシール溝１６５の内周壁面１６７は、ロータ溝２４４の内周壁面２４７よりも、シールリング４０の内側環状面４３から離れている。
【００９１】
コーナーシール溝１６５の幅は、シールリング４０の径方向寸法よりも、大きくなっている。コーナーシール溝１６５の幅は、ロータ溝２４４の幅よりも、大きくなっている。コーナーシール溝１６５の深さは、シールリング４０の溝外部分４８が対向面２４０から突出する突出高さよりも、大きくなっている。
【００９２】
＜作用および効果＞
次に、上述した実施形態の作用および効果について説明する。
【００９３】
実施形態のシール構造では、図７，１０に示されるように、シールリング４０は、環状シール面４２を有している。環状シール面４２は、ロータ溝２４４内において第１ピストン部材２４の外周壁面２４６に接触している。シールリング４０は、コーナーシール溝６５内に一部が収容されている。環状シール面４２は、コーナーシール溝６５の外周壁面６６と隙間Ｇ１を介して対向している。
【００９４】
第１ピストン部材２４およびコーナーシール６０の製造時の誤差、およびコーナーシール６０を第１ピストン部材２４に組み付ける際の誤差により、コーナーシール溝６５が、ロータ溝２４４に対して径方向に位置ずれする場合がある。
【００９５】
シールリング４０の環状シール面４２とコーナーシール溝６５の外周壁面６６との間に隙間Ｇ１が形成され、この隙間Ｇ１が、ロータ溝２４４に対するコーナーシール溝６５の位置ずれが発生した場合においても位置ずれを吸収できる大きさを有していることで、シールリング４０はコーナーシール６０に対して非接触とされる。コーナーシール６０がシールリング４０に径方向の応力を作用してシールリング４０を変位または変形させることが、抑制されている。これにより、シールリング４０の環状シール面４２の、ロータ溝２４４の外周壁面２４６への密着を確保できる。環状シール面４２と外周壁面２４６との間にガス漏れの原因となる隙間が形成されない構成とすることで、シール構造のシール性を向上することができる。したがって、燃焼室Ａ〜Ｄからのガスの漏れ量を低減することができ、エンジン２の燃焼効率を向上することができる。
【００９６】
図７に示されるように、シールリング４０は、拡径方向に作用する自己張力を有している。環状シール面４２は、シールリング４０の径方向外側の表面を構成している。環状シール面４２は、シールリング４０の自己張力により、ロータ溝２４４の外周壁面２４６に接触する。これにより、環状シール面４２の外周壁面２４６への密着を確保することができる。
【００９７】
図７，１０に示されるように、コーナーシール溝６５の幅は、シールリング４０の径方向寸法よりも大きい。このように寸法を規定することにより、シールリング４０の環状シール面４２とコーナーシール溝６５の外周壁面６６との間に隙間Ｇ１を確実に形成し、シールリング４０をコーナーシール６０に対して非接触に維持することができる。
【００９８】
図１１に示されるように、コーナーシール１６０にはコーナーシール溝１６５が形成されている。シールリング４０は、コーナーシール溝１６５の外周壁面１６６と隙間Ｇ２を介して対向している。ロータ溝２４４に対するコーナーシール溝１６５の位置ずれが発生した場合においても位置ずれを隙間Ｇ２で吸収できるので、シールリング４０をコーナーシール１６０に対して非接触に維持することができる。コーナーシール１６０がシールリング４０に径方向の応力を作用してコーナーシール６０を変位または変形させることが抑制されるので、シールリング４０の環状シール面４２の、ロータ溝２４４の外周壁面２４６への密着を確保することができる。
【００９９】
図１１に示されるように、シールリング４０は、第１ピストン部材２４の対向面２４０から突出してロータ溝２４４外に配置されている溝外部分４８を有している。コーナーシール溝１６５の深さは、溝外部分４８が対向面２４０から突出する突出高さよりも大きい。軸方向におけるシールリング４０とコーナーシール１６０との干渉を回避することにより、シールリング４０の摺動シール面４１を確実に第２ピストン部材２８の対向面２８０に接触させてシール性を確保することができ、かつ、コーナーシール１６０の摺動シール面１６１を確実に第１ピストン部材２４の対向面２４０に接触させてシール性を確保することができる。
【０１００】
［第二実施形態］
図１２は、第二実施形態における、ロータ溝２４４と、第１コーナーシール、すなわちコーナーシール６０との比較を示す模式図である。第二実施形態のシール構造は、シールリング４０の断面形状、ロータ溝２４４およびコーナーシール溝６５の形状において、第一実施形態とは異なっている。
【０１０１】
具体的には、図１２に示されるように、シールリング４０は、不等辺六角形状の断面形状を有している。シールリング４０は環状シール面４２を有している。環状シール面４２は、外周面４２Ａと、外傾斜面４２Ｂと、第一辺４２Ｃとを有している。外周面４２Ａは軸方向に延びている。外傾斜面４２Ｂは、軸方向および径方向に対して傾斜して延びている。第一辺４２Ｃは、外周面４２Ａと外傾斜面４２Ｂとの境界をなしている。
【０１０２】
シールリング４０は、内側環状面４３を有している。内側環状面４３は、内周面４３Ａと、内傾斜面４３Ｂと、第二辺４３Ｃとを有している。内周面４３Ａは軸方向に延びている。外周面４２Ａと内周面４３Ａとは、互いに平行に延びている。内傾斜面４３Ｂは、軸方向および径方向に対して傾斜して延びている。第二辺４３Ｃは、内周面４３Ａと内傾斜面４３Ｂとの境界をなしている。
【０１０３】
シールリング４０の断面は、矩形がその一方の長辺の両側において面取りされた形状を有している。シールリング４０の表面に、径方向に並ぶ２つの傾斜面が形成されており、外傾斜面４２Ｂは径方向外側の傾斜面であり、内傾斜面４３Ｂは径方向内側の傾斜面である。外傾斜面４２Ｂと内傾斜面４３Ｂとが軸方向に対して傾斜する角度は、たとえば、３０°以上６０°以下、好ましくは４０°以上５０°以下、好ましくは略４５°としてもよい。
【０１０４】
外傾斜面４２Ｂは、シールリング４０の裏側面４４と外周面４２Ａとをつなぐ面であり、外周面４２Ａから裏側面４４に近づくにつれて径方向内側へ延びるように、軸方向および径方向に対して傾斜している。シールリング４０は拡径方向に作用する自己張力を有しており、外傾斜面４２Ｂは、自己張力の作用する方向、すなわち径方向外側に向かうにつれて第２ピストン部材２８に近づくように延びている。
【０１０５】
内傾斜面４３Ｂは、シールリング４０の裏側面４４と内周面４３Ａとをつなぐ面であり、内周面４３Ａから裏側面４４に近づくにつれて径方向外側へ延びるように、軸方向および径方向に対して傾斜している。内傾斜面４３Ｂは、径方向内側に向かうにつれて第２ピストン部材２８に近づくように延びている。
【０１０６】
第１ピストン部材２４の対向面２４０には、ロータ溝２４４が形成されており、シールリング４０は、ロータ溝２４４内に一部が収容されている。図１２に示されるように、シールリング４０のうち、裏側面４４、外傾斜面４２Ｂおよび内傾斜面４３Ｂを含む部分は、ロータ溝２４４内に収容されている溝内部分４７を構成している。シールリング４０のうち、摺動シール面４１を含む部分は、ロータ溝２４４の外部に配置されている溝外部分４８を構成している。
【０１０７】
ロータ溝２４４は、外周壁面２４６を有している。外周壁面２４６は、外周面２４６Ａと、外傾斜面２４６Ｂとを有している。外周面２４６Ａは、軸方向に延びている。外周面２４６Ａは、シールリング４０の外周面４２Ａと向き合っており、外周面２４６Ａと外周面４２Ａとの間には隙間が形成されている。ロータ溝２４４の外周面２４６Ａと、シールリング４０の外周面４２Ａとは、互いに非接触である。外周面２４６Ａと外周面４２Ａとは、平行に配置されている。外傾斜面２４６Ｂは、軸方向および径方向に対して傾斜して延びている。
【０１０８】
ロータ溝２４４は、内周壁面２４７を有している。内周壁面２４７は、内周面２４７Ａと、内傾斜面２４７Ｂとを有している。内周面２４７Ａは、軸方向に延びている。内周面２４７Ａは、シールリング４０の内周面４３Ａと向き合っており、内周面２４７Ａと内周面４３Ａとの間には隙間が形成されている。ロータ溝２４４の内周面２４７Ａと、シールリング４０の内周面４３Ａとは、互いに非接触である。内周面２４７Ａと内周面４３Ａとは、平行に配置されている。内傾斜面２４７Ｂは、軸方向および径方向に対して傾斜して延びている。
【０１０９】
ロータ溝２４４の壁面に、径方向に並ぶ２つの傾斜面が形成されており、外傾斜面２４６Ｂは径方向外側の傾斜面であり、内傾斜面２４７Ｂは径方向内側の傾斜面である。外傾斜面２４６Ｂは、ロータ溝２４４の底面と外周面２４６Ａとをつなぐ面であり、外周面２４６Ａから底面に近づくにつれて径方向内側へ延びるように、軸方向および径方向に対して傾斜している。外傾斜面２４６Ｂは、径方向外側へ向かうにつれて第２ピストン部材２８に近づくように延びている。内傾斜面２４７Ｂは、ロータ溝２４４の底面と内周面２４７Ａとをつなぐ面であり、内周面２４７Ａから底面に近づくにつれて径方向外側へ延びるように、軸方向および径方向に対して傾斜している。内傾斜面２４７Ｂは、径方向内側へ向かうにつれて第２ピストン部材２８に近づくように延びている。
【０１１０】
シールリング４０の外傾斜面４２Ｂと内傾斜面４３Ｂとは、ロータ溝２４４の外傾斜面２４６Ｂおよび内傾斜面２４７Ｂと、異なる角度で傾斜している。シールリング４０は、外周面４２Ａと外傾斜面４２Ｂとの境界をなす第一辺４２Ｃがロータ溝２４４の外傾斜面２４６Ｂに接触するように、構成されている。
【０１１１】
シールリング４０の内側環状面４３は、ロータ溝２４４の内周壁面２４７と向き合っており、内側環状面４３と内周壁面２４７との間には隙間が形成されている。シールリング４０の内側環状面４３と、ロータ溝２４４の内周壁面２４７とは、互いに非接触である。
【０１１２】
シールリング４０の外周面４２Ａは、コーナーシール溝６５の外周壁面６６から離れており、外周壁面６６と隙間Ｇ１を介して対向している。シールリング４０の内周面４３Ａは、コーナーシール溝６５の内周壁面６７から離れており、内周壁面６７と隙間を介して対向している。
【０１１３】
コーナーシール溝６５の外周壁面６６は、ロータ溝２４４の外周壁面２４６よりも、径方向外側に配置されている。コーナーシール溝６５の外周壁面６６は、ロータ溝２４４の外周壁面２４６よりも、シールリング４０の環状シール面４２から離れている。コーナーシール溝６５の内周壁面６７は、ロータ溝２４４の内周壁面２４７よりも、径方向内側に配置されている。コーナーシール溝６５の内周壁面６７は、ロータ溝２４４の内周壁面２４７よりも、シールリング４０の内側環状面４３から離れている。
【０１１４】
コーナーシール溝６５の幅は、シールリング４０の径方向寸法よりも、大きくなっている。コーナーシール溝６５の幅は、ロータ溝２４４の幅よりも、大きくなっている。コーナーシール溝６５の深さは、シールリング４０の軸方向寸法よりも、大きくなっている。
【０１１５】
図１３は、第二実施形態における、ロータ溝２４４と、第２コーナーシール、即ちコーナーシール１６０との比較を示す模式図である。シールリング４０の外周面４２Ａは、コーナーシール溝１６５の外周壁面１６６から離れて配置されており、外周壁面１６６と隙間Ｇ２を介して対向している。シールリング４０の内周面４３Ａは、コーナーシール溝１６５の内周壁面１６７から離れて配置されており、内周壁面１６７と隙間を介して対向している。
【０１１６】
コーナーシール１６０の摺動シール面１６１は、第１ピストン部材２４の対向面２４０に接触している。コーナーシール溝１６５の外周壁面１６６は、ロータ溝２４４の外周壁面２４６よりも、径方向外側に配置されている。コーナーシール溝１６５の外周壁面１６６は、ロータ溝２４４の外周壁面２４６よりも、シールリング４０の環状シール面４２から離れている。コーナーシール溝１６５の内周壁面１６７は、ロータ溝２４４の内周壁面２４７よりも、径方向内側に配置されている。コーナーシール溝１６５の内周壁面１６７は、ロータ溝２４４の内周壁面２４７よりも、シールリング４０の内側環状面４３から離れている。
【０１１７】
コーナーシール溝１６５の幅は、シールリング４０の径方向寸法よりも、大きくなっている。コーナーシール溝１６５の幅は、ロータ溝２４４の幅よりも、大きくなっている。コーナーシール溝１６５の深さは、シールリング４０の溝外部分４８が対向面２４０から突出する突出高さよりも、大きくなっている。
【０１１８】
以上説明した第二実施形態のシール構造では、シールリング４０は、拡径方向に作用する自己張力を有している。ロータ溝２４４の外周壁面２４６は、外傾斜面２４６Ｂを有している。シールリング４０は、拡径方向の自己張力によって、ロータ溝２４４内で径方向外側へと動き、シールリング４０の環状シール面４２の第一辺４２Ｃが外傾斜面２４６Ｂに接触する。これにより、ロータ溝２４４の内面へのシールリング４０の密着性が確保されている。
【０１１９】
シールリング４０がさらに拡径しようとする付勢力が、シールリング４０の環状シール面４２からロータ溝２４４の外傾斜面２４６Ｂに作用する。外傾斜面２４６Ｂから、シールリング４０に対して、ロータ溝２４４の外部へ向かう軸方向の力が働く。この軸方向の力を受けることで、シールリング４０は第２ピストン部材２８に近づき、シールリング４０の摺動シール面４１が第２ピストン部材２８の対向面２８０に接触する。これにより、シールリング４０の対向面２８０への密着性が確保されている。
【０１２０】
したがって、シールリング４０を第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との両方に確実に密着できる構成を実現でき、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との合わせ面のシール性を向上することができる。
【０１２１】
図１２に示されるように、コーナーシール溝６５の深さは、シールリング４０の軸方向寸法よりも大きい。軸方向におけるシールリング４０とコーナーシール６０との干渉を回避することにより、シールリング４０の第一辺４２Ｃを確実に第１ピストン部材２４の外傾斜面２４６Ｂに接触させてシール性を確保することができ、かつ、コーナーシール６０の摺動シール面６１を確実に第２ピストン部材２８の対向面２８０に接触させてシール性を確保することができる。
【０１２２】
なお、これまでの実施形態の説明においては、シールリング４０が拡径方向に作用する自己張力を有している例について説明した。この例に限られず、シールリング４０は、縮径方向に作用する自己張力を有していてもよい。合口部を有するシールリング４０をロータ溝２４４内に収容する際に、合口部を広げてシールリング４０の径を拡大させた状態にする。これにより、シールリング４０には、径方向内側への付勢力が作用する。この付勢力が、縮径方向の自己張力としてシールリング４０に付与される。
【０１２３】
シールリング４０は、縮径方向の自己張力の作用によって、ロータ溝２４４内で径方向内側へと動く。自己張力の作用する方向であるシールリング４０の径方向内側の表面が、ロータ溝２４４内において第１ピストン部材２４に接触する環状シール面として機能する。この場合においては、シールリング４０の径方向内側の表面が、コーナーシール溝６５の内周壁面６７と隙間を介して対向する構成とする。このようにすれば、上述した実施形態と同様に、シールリング４０をコーナーシール６０に対して非接触にできるので、シールリング４０の環状シール面をロータ溝２４４の内周壁面２４７に確実に密着させることができる。
【０１２４】
または、周方向に合口部を有さず、したがって自己張力を有しないシールリング４０が用いられてもよい。このような円環状のシールリング４０は、摺動シール面４１が第２ピストン部材２８の対向面２８０に接触し、裏側面４４がロータ溝２４４の底面に接触することで、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との両方に密着してシール性能を発揮する。この場合においては、シールリング４０の裏側面４４が、コーナーシール溝６５の底面と隙間を介して対向する構成とすれば、上述した実施形態と同様に、シールリング４０をコーナーシール６０に対して非接触にでき、シールリング４０をロータ溝２４４の底面に確実に密着させることが可能になる。
【０１２５】
実施形態の説明においては、コーナーシール溝６５の幅がロータ溝２４４の幅よりも大きい例について説明した。実施形態の説明の通り、シールリング４０が拡径方向の自己張力を有する場合、シールリング４０の内側環状面４３は、ロータ溝２４４の内周壁面２４７と隙間を介して対向し、かつコーナーシール溝６５の内周壁面６７と隙間を介して対向する。内側環状面４３とコーナーシール溝６５の内周壁面６７との間の隙間が、内側環状面４３とロータ溝２４４の内周壁面２４７との間の隙間よりも小さくてもよい。この隙間寸法の差分が、ロータ溝２４４の外周壁面２４６の径方向位置とコーナーシール溝６５の外周壁面６６の径方向位置との差分よりも大きい場合には、コーナーシール溝６５の幅がロータ溝２４４の幅よりも小さくなる。したがって、コーナーシール溝６５の幅は、ロータ溝２４４の幅よりも必ずしも大きくなくてもよい。
【０１２６】
以上のように実施形態について説明を行なったが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２７】
２  エンジン、４  ハウジング、４ｍ，４３Ａ，２４７Ａ  内周面、２４  第１ピストン部材、２４ａ  第１回転体、２４ｂ  第１壁面部材、２８  第２ピストン部材、２８ａ  第２回転体、２８ｂ  第２壁面部材、４０  シールリング、４１，６１，１６１  摺動シール面、４２  環状シール面、４２Ａ，２４６Ａ  外周面、４２Ｂ，２４６Ｂ  外傾斜面、４２Ｃ  第一辺、４３  内側環状面、４３Ｂ，２４７Ｂ  内傾斜面、４３Ｃ  第二辺、４４  裏側面、４５  ばね部、４７  溝内部分、４８  溝外部分、６０，１６０  コーナーシール、６４，１６４  差込部、６５，１６５  コーナーシール溝、６６，１６６，２４６  外周壁面、６７，１６７，２４７  内周壁面、７３，１７３  ばね部材、２４０，２８０  対向面、２４４  ロータ溝、２６０  収容凹部、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ  燃焼室、ＡＸ  回転中心、Ｇ１，Ｇ２  隙間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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