(57)【要約】  ロータリーエンジンが開示される。本発明のロータリーエンジンは，圧縮室１０１，出力室１０５，及び前記圧縮室と前記出力室との間に形成される燃焼室１０９，１１５を有するエンジン本体１００を含む。このロータリーエンジンは，前記圧縮室内に偏心して設けられる圧縮ローター，前記エンジン本体の燃焼室内に設けられる点火装置１２５，１２６，及び前記出力室内に偏心して設けられる出力ローター５００をさらに含む。このロータリーエンジンは，前記燃焼室のそれぞれのボアに設けられるバルブ６００，前記出力ローターの回転とともに前記圧縮ローターを回転させる同期手段，及び前記圧縮室，燃焼室及び出力室をシーリングする軸方向密閉手段をさらに含む。
2008531926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側に混合気又は空気を吸入する吸気孔が形成された円筒状の圧縮室，一側に燃焼ガスを排出する排気孔が形成され，前記圧縮室と平行方向に貫通された円筒状の出力室，及び前記圧縮室と出力室との間に，これらと平行方向に配置され，二つの対称の円筒状ボアに分割され，該各ボアには前記圧縮室と連通する吸入ゲートと前記出力室に連通する排出ゲートが形成された燃焼室，を備えたエンジンボディー；
該エンジンボディーの圧縮室の内部に偏心して備えられ，回転しながら前記吸気孔から混合気又は空気を吸入して圧縮した後，前記吸入ゲートを介して燃焼室に供給する圧縮ローター；
前記エンジンボディーの燃焼室に備えられ，前記圧縮ローターによって圧縮及び供給された混合気又は空気を点火して爆発させる点火装置；
前記エンジンボディーの出力室の内部に偏心して備えられ，前記燃焼室の排出ゲートから排出される燃焼ガスの推力によって回転する出力ローター；
前記燃焼室の各ボアの内部に備えられ，前記圧縮ローター及び出力ローターの回転位置によって圧縮，燃焼及び出力を順次行うように前記吸入ゲート及び排出ゲートを開閉するバルブ；
前記圧縮ローターの回転を前記出力ローターの回転に連動させる同期手段；及び
前記エンジンボディーの圧縮室，燃焼室及び出力室の軸方向密閉手段；を含むことを特徴とするロータリーエンジン。
【請求項２】
前記圧縮ローターは，前記圧縮室の中心から出力室側に偏心して軸承されたローター軸，該ローター軸の中心と交差して放射方向に摺動可能に設けられ，前記圧縮室の内壁に直径方向に密接する幅を持ち，圧縮室の内壁接触面には直径方向の弾発力を有するシーリング部材が備えられたスライディングベーン，前記ローター軸と同心で，前記スライディングベーンの幅より小径の円筒面に沿って軸方向に複数設けられ，放射方向及び軸方向の弾発力を有する吸気孔シーリング片，及び該各吸気孔シーリング片間に備えられ，該各吸気孔シーリング片に一定の間隔を維持させるスペーサ，を含んでなることを特徴とする請求項１記載のロータリーエンジン。
【請求項３】
前記出力ローターは，前記出力室の中心から前記圧縮室側に偏心して軸承されたローター軸，前記ローター軸の中心と交差して放射方向に摺動可能に設けられ，前記円筒状出力室の内壁に直径方向に密接する幅を持ち，出力室の内壁接触面には直径方向の弾発力を有するシーリング部材が備えられたスライディングベーン，前記ローター軸と同心で，前記スライディングベーンの幅より小径の円筒面に沿って軸方向に複数設けられ，放射方向及び軸方向の弾発力を有する排気孔シーリング片，及び該排気孔シーリング片間に備えられ，該排気孔シーリング片に一定の間隔を維持させるスペーサを含んでなることを特徴とする請求項１記載のロータリーエンジン。
【請求項４】
前記バルブは，前記燃焼室の内壁に密接する外径を有するシリンダーの一部に，回転しながら前記吸入ゲート又は排出ゲートと選択的に連通するトンネルが貫設され，該トンネルの対向側には点火装置口が設けられたバルブ本体，該バルブ本体の一側に長手方向に延設されたバルブ軸，該バルブ軸の先端両側に対称に備えられたバルブアーム，及び該各バルブアームの先端に設けたローラーを含んでなり，
前記バルブのローラーに対応する位置で前記出力ローターの対向するローター軸両端には，前記ローラーが乗って，前記出力ローターの毎サイクルごとに前記出力ローターの前記スライディングベーンの回転角に対応する前記バルブ本体の回転を決定する主カムがそれぞれ対称に設けられ，
前記バルブのローラーに対応する位置で前記圧縮ローターの対向する各ローター軸両端には，圧縮ローター側ローラーが出力ローター側ローラーと前記バルブ軸中心で点対称に位置するように案内する補助カムがそれぞれ対称に設けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のロータリーエンジン。
【請求項５】
前記出力ローターの主カム及びこれに対応する前記圧縮ローターの補助カムは，バルブ本体を回転させずに，一定方向に一定時間維持し，圧縮工程区間，爆発工程区間及び出力工程区間を画定するように形成され，前記出力ローター及び圧縮ローターのそれぞれ一端にそれぞれ設けられた前記主カム及び補助カムが，一定時間出力工程区間において，前記出力ローター及び圧縮ローターのそれぞれ他端に備えられた前記主カム及び補助カムは，一定時間，圧縮工程区間及び爆発工程区間を維持するように構成し，一定時間継続する爆発工程区間でエンジンの回転速度によって点火時期を調節可能とし，これにより，燃料の完全燃焼を達成することを特徴とする請求項４記載のロータリーエンジン。
【請求項６】
前記点火装置は，前記圧縮室の吸入孔に混合気を吸入する場合は点火プラグであり，空気を吸入する場合は燃料噴射器であることを特徴とする請求項１記載のロータリーエンジン。
【請求項７】
前記軸方向密閉手段は，それぞれ前記圧縮ローター及び前記出力ローターのローター軸及び前記バルブのバルブ軸に対応する所定の位置にベアリングシートを備え，前記ローター軸及びバルブ軸を支持すると共に，前記圧縮室，燃焼室及び出力室の開放面を前記エンジンボディーの両側で密閉する二つのカバー，及び前記圧縮ローター及び出力ローターの前記スペーサの両端に軸方向の弾発力を有するように設けられ，前記二つのカバーの内側面に密接するカバー側シーリング片からなることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のロータリーエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロータリーエンジンに関し，より詳しくは，往復ピストン又はプロペラによる運動エネルギーの損失を根本的に解消して熱効率を極大化することができるロータリーエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，一つのシリンダー内で，圧縮，燃焼及び膨張過程がすべて行われるピストン往復エンジンは，ピストンの往復による運動エネルギーの損失が余りに大きく，また，高速回転が不可能であるだけでなく，エンジンの大きさに比べて高出力を出すことができないという欠点がある。このようなピストン往復エンジンの欠点を克服するために開発されたエンジンとして，ガスタービンエンジンとロータリーエンジンの一種であるワンケルエンジン（Wankel Engine）がある。
【０００３】
ガスタービンエンジンは，通常，圧縮機，燃焼室及びタービンの３部分から構成され，吸入された空気を圧縮機で圧縮した後，燃焼室で燃料と圧縮空気を混合してから燃焼させ，膨張エネルギーでタービンを回す作用をするが，高速回転が可能な利点を有するにもかかわらず，燃焼ガスの圧力を直ちに動力に変換することができず，高速気流を形成し，これをタービンに衝突させる構造を有するので，熱効率が低い欠陷がある。
【０００４】
ワンケルエンジンは，繭型又は楕円形のハウジングの内壁に備えられた一つの三角型ローターが偏心状態で回転しながら，吸気，圧縮及び燃焼を一つのハウジングの内部ですべて行うように構成されたエンジンであって，機構的に簡単で軽量化することができ，回転も円滑であるが，完全燃焼が構造的に不可能であり，熱損失が大きく，燃費が非常に悪いという欠点がある。
【発明の開示】
【０００５】
技術的課題
本発明は前述したロータリーエンジンの問題点を解決するためになされたもので，燃料の完全燃焼を実現するだけでなく，燃焼爆発力を何らの損失なしにほぼそのままで出力軸に伝達してエンジン効率を極大化することができる構造のロータリーエンジンを提供することにその目的がある。
【０００６】
本発明の他の目的は，振動及び騷音を最小化することができる構造のロータリーエンジンを提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は，空気汚染の主原因である自動車の煤煙を燃料の完全燃焼によって最小化することができるロータリーエンジンを提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は，圧力漏洩を最小化することのできる構造を備えるロータリーエンジンを提供することにある。
【０００９】
技術的解決手段
前述した目的を達成するために，本発明は，一側に混合気又は空気を吸入する吸気孔が形成された円筒状の圧縮室，一側に燃焼ガスを排出する排気孔が形成され，
前記圧縮室と平行方向に貫通された円筒状の出力室，及び前記圧縮室と出力室との間に，これらと平行方向に配置され，二つの対称の円筒状ボア(bore)に分割され，各ボアには前記圧縮室と連通する吸入ゲートと前記出力室に連通する排出ゲートが形成された燃焼室を備えたエンジンボディー；
該エンジンボディーの圧縮室の内部に偏心して備えられ，回転しながら前記吸気孔から混合気又は空気を吸入して圧縮した後，前記吸入ゲートを介して前記燃焼室に供給する圧縮ローター；
前記エンジンボディーの燃焼室に備えられ，前記圧縮ローターによって圧縮及び供給された混合気又は空気を点火して爆発させる点火装置；
前記エンジンボディーの前記出力室の内部に偏心して備えられ，前記燃焼室の排出ゲートから排出される燃焼ガスの推力によって回転する出力ローター；
前記燃焼室の各ボアの内部に備えられ，前記圧縮ローター及び出力ローターの回転位置によって圧縮，燃焼及び出力を順次行うように前記吸入ゲート及び排出ゲートを開閉するバルブ；
前記圧縮ローターの回転を前記出力ローターの回転に連動させる同期手段；及び前記エンジンボディーの圧縮室，燃焼室及び出力室の軸方向密閉手段；
を含むロータリーエンジンを提供する。
【００１０】
前記圧縮ローターは，前記圧縮室の中心から出力室側に偏心して軸承されたローター軸，該ローター軸の中心と交差して放射方向に摺動可能に設けられ，他端が前記円筒状圧縮室の内壁に直径方向で密接する幅を持ち，前記圧縮室の内壁接触面には直径方向の弾発力を有するシーリング部材が備えられたスライディングベーン，
前記ローター軸と同心で，前記スライディングベーンの幅より小径の円筒面に沿って軸方向に複数設けられ，放射方向及び軸方向の弾発力を有する吸気孔シーリング片，及び前記吸気孔シーリング片間に備えられ，吸気孔シーリング片が一定の間隔を維持させるスペーサ，を含む構成とすることができる。
【００１１】
前記出力ローターは，前記出力室の中心から前記圧縮室側に偏心して軸承されたローター軸，該ローター軸の中心と交差して放射方向に摺動可能に設けられ，前記円筒状出力室の内壁に直径方向に密接する幅を持ち，出力室の内壁接触面には直径方向の弾発力を有するシーリング部材が備えられたスライディングベーン，前記ローター軸と同心で，前記スライディングベーンの幅より直径が小径で，かつ，円筒面に沿って軸方向に複数設けられ，放射方向及び軸方向の弾発力を有する排気孔シーリング片，及び該排気孔シーリング片間に備えられ，排気孔シーリング片が一定の間隔を維持させるスペーサ，を含む構成とすることができる。
【００１２】
前記バルブは，前記燃焼室の内壁に密接する外径を有するシリンダーの一部に，回転しながら前記吸入ゲート又は排出ゲートと選択的に連通するトンネルが貫設され，当該トンネルの対向側には点火装置口が設けられたバルブ本体，該バルブ本体の一側に長手方向に延設されたバルブ軸，該バルブ軸の先端両側に対称に備えられたバルブアーム，及び該各バルブアームの先端に一つずつ設けられたローラーを含んでなり，該ローラーに対応する位置で前記出力ローターの対向するローター軸両端には，前記ローラーが乗って，前記出力ローターの毎サイクルごとに前記出力ローターのスライディングベーンの回転角に対応する前記バルブ本体の回転を決定する主カムがそれぞれ一つずつ対称に設けられ，前記バルブのローラーに対応する位置で前記圧縮ローターの対向するローター軸両端の地点には，圧縮ローター側ローラーが出力ローター側ローラーとバルブ軸中心で点対称の地点に位置するように案内する補助カムがそれぞれ一つずつ対称に設けた構成とすることができる。
【００１３】
前記出力ローターの主カム及びこれに対応する前記圧縮ローターの補助カムは，バルブ本体を回転せずに，一定方向に一定時間維持し，圧縮工程区間，爆発工程区間及び出力工程区間を画定するように形成され，前記出力ローター及び圧縮ローターのそれぞれ一端に設けられた前記主カム及び補助カムが一定時間出力工程区間において，前記出力ローター及び前記圧縮ローターのそれぞれ他端に設けた前記主カム及び補助カムは，一定時間，圧縮工程区間及び爆発工程区間を維持するように構成し，一定時間継続する爆発工程区間でエンジンの回転速度によって点火時期を調節可能に構成することにより，燃料の完全燃焼を達成することができる。
【００１４】
前記点火装置は，前記圧縮室の吸入孔に混合気を吸入する場合は点火プラグであり，空気を吸入する場合は燃料噴射器（fuel injector）であることができる。
【００１５】
前記同期手段は，前記出力ローターのローター軸の一端に備えられた出力ローターギア，前記圧縮ローターのローター軸の一端に備えられた圧縮ローターギア及び前記出力ローターギア及び圧縮ローターギアが同一方向及び一対一の回転比で回転するように連結する中継ギアからなることができる。
【００１６】
前記軸方向密閉手段は，前記圧縮ローター及び出力ローターのローター軸及び前記バルブのバルブ軸に対応する地点にベアリングシートを備えてローター軸及びバルブ軸を支持するとともに，前記圧縮室，燃焼室及び出力室の開放面をエンジンボディーの両側で密閉する二つのカバー，及び前記圧縮ローター及び出力ローターのスペーサの両端に軸方向の弾発力を有するように設けられ，前記二つのカバーの内側面に密接するカバー側シーリング片からなることができる。
【００１７】
発明の効果
本発明のロータリーエンジンでは，燃料の完全燃焼が実現され，爆発燃焼力が力の損失なしに出力軸に伝達されるので，エンジンの効率が最大化される。また，本発明のロータリーエンジンは，振動，騒音及び圧力漏洩を最小化する。また，完全燃焼が実現されるので，大気汚染の主要因である自動車排気ガスが最小化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下，添付図面に基づいて，本発明によるロータリーエンジンの好ましい実施例を詳細に説明する。
【００１９】
図１は，本発明によるロータリーエンジンの一実施例の分解斜視図，図２は，本発明によるロータリーエンジンのエンジンボディーの斜視図，図３は，図２のＡ及びＡ’断面線についての断面図，図４は，図２のＢ及びＢ’断面線についての断面図，図５は，本発明によるロータリーエンジンの圧縮ローターの斜視図，図６は，本発明によるロータリーエンジンの出力ローターの斜視図，図７は，本発明によるロータリーエンジンのバルブの斜視図，図８は，本発明によるロータリーエンジンのバルブの正面図，図９は，図１０のバルブ本体のみを分離して示す部分切開斜視図，図１０は，本発明によるロータリーエンジンの主軸（動力伝達軸）方向に見た組立斜視図，図１１は，図１０に示すロータリーエンジンの正面図，図１２は，図１０と反対側から見た組立斜視図，図１３〜図３３は，本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【００２０】
図１を参照すると，本発明によるロータリーエンジンは，エンジンボディー１００，圧縮ローター４００，主軸５２１が連結される出力ローター５００，一対のバルブ６００，７００，二つのカバー２００，３００，及び中継ギア４９０から構成される。前記エンジンボディー１００と二つのカバー２００，３００との間にはシーリングプレート１６０，１８０をさらに備え，カバー２００，３００による軸方向シーリング（sealing）を補うことが望ましい。
【００２１】
図２〜図４を参照すると，前記エンジンボディー１００には，圧縮室１０１，出力室１０５及び第１，第２燃焼室１０９，１１５が設けられる。前記燃焼室１０９，１１５は，エンジンボディーの中央面に対して対称に二つ形成され，各燃焼室１０９，１１５ごとに点火装置１２１，１２３が備えられる。
【００２２】
前記圧縮室１０１，出力室１０５及び第１，第２燃焼室１０９，１１５には，圧縮ローター４００，出力ローター５００及びバルブ６００，７００が挿入され，各室の内壁と気密を維持したままで回転可能にエンジン本体１００に並列的に形成される。
【００２３】
前記圧縮室１０１と出力室１０５は，圧縮ローター４００及び出力ローター５００が偏心した状態でスライディングベーン４０３，５０３が回転し続けるようにするために，偏心反対側半径は水平に行くほど次第に小さくなり，偏心側半径は次第に大きくなって，全体として楕円形に歪んだ円筒状を有するように形成する。歪みの程度は，ローター軸の偏心程度によって異なるが，その程度が小さく，添付図面にはほぼ真円の円筒状に近似して図示されている。
【００２４】
燃焼室１０９，１１５は，真円の円筒状に形成される。また，圧縮室１０１の下部一側には，空気又は混合気を吸入することができる吸気孔１０３がエンジンボディー１００の前後面を貫いて形成され，その両端部は圧縮室１０１に向かって開放されている。また，出力室１０５の下部地点のうち，前記吸気孔１０３に対応する地点には，排気孔１０７がエンジンボディー１００の前後面を貫通して形成され，その両端部は出力室１０５に向かって開放されている。
【００２５】
本発明の特徴の一つは，一つのエンジンボディー１００に第１燃焼室１０９及び第２燃焼室１１５の二つの燃焼室を設けたことにある。これは，後述するように，出力ローター５００の回転が出力トルクの変動なしに連続してなされるようにするために必要であるだけでなく，出力ローターの１回転に対し，各燃焼室で交互に１回ずつ合計２回の燃焼が行われるようにして，騷音及び振動を最小化し，出力を極大化するために必要なものである。
【００２６】
本発明の他の特徴は，前記第１燃焼室１０９と圧縮室１０１を連結する第１吸入ゲート１１１と，前記第２燃焼室１１５と圧縮室１０１を連結する第２吸入ゲート１１７と，前記第１燃焼室１０９と出力室１０５を連結する第１排出ゲート１１３と，前記第２燃焼室１１５と出力室１０５を連結する第２排出ゲート１１９とを備えた点にある。図１３及び図１５に示すように，前記燃焼室１０９，１１５が圧縮室１０１及び出力室１０５の中間上部に備えられれば，前記吸入ゲート１１１，１１７及び排出ゲート１１３，１１９は，燃焼室１０９，１１５の下半部で圧縮室１０１及び出力室１０５に向かって斜めに形成されることが望ましい。
【００２７】
圧縮室で圧縮された空気又は混合気が前記第１吸入ゲート１１１及び第２吸入ゲート１１７を介して各燃焼室１０９，１１５に供給され，各燃焼室１０９，１１５で点火されて発生した高圧の燃焼ガスは前記第１排出ゲート１１３及び第２排出ゲート１１９を介して出力室１０５に排出される。
【００２８】
前記第１燃焼室１０９及び第２燃焼室１１５にはそれぞれ一つずつのバルブ６００，７００が挿設され，前記吸入ゲート１１１，１１７及び排出ゲート１１３，１１９を交互に開閉する。また，前記二つのバルブ６００，７００は，構造と機能が同一である。よって，図７〜図９には，二つのバルブのなかで第１バルブ６００のみを示すが，第１バルブ６００に対する図及び説明はすべて第２バルブ７００にもそのまま適用される。
【００２９】
図７〜図９を参照すると，前記第１バルブ６００は，前記第１燃焼室１０９内壁に密接する外径を有するシリンダーの下部に，回転しながら前記第１吸入ゲート１１１及び第１排出ゲート１１３と交互に連通するトンネル６１１ａ，６１１ｂ，６１１ｃが貫設され，そのトンネル６１１ａ，６１１ｂ，６１１ｃの対向側には，点火装置を挿入する点火装置孔６０９が形成されたバルブ本体６０１を備える。
【００３０】
また，前記バルブ本体６０１の一側には，ベアリング６０３を備えたバルブ軸６１５が長手方向に延設され，バルブ軸６１５のベアリング６０３の外側には，バルブ軸６１５と直交して両側に対称に延設されたバルブアーム６０５ａ，６０５ｂが備えられる。
【００３１】
前記各バルブアーム６０５ａ，６０５ｂの先端にはローラー６０７ａ，６０７ｂが一つずつ備えられ，後述するように，出力ローター５００に備えられた主カム５１７，及び圧縮ローター４００に備えられた補助カム４１７に乗り，第１燃焼室１０９の内部で前記バルブ本体６０１が一定の角度範囲内で往復回動するようにする。
【００３２】
図１３及び図２７を参照すると，前記燃焼室の吸入ゲート１１１，１１７と排出ゲート１１３，１１９間の距離は，前記バルブ本体のトンネル端に形成された吸入トンネル６１１ｂ，７１１ｂが吸入ゲート１１１，１１７と連通するとき，排出ゲート１１３，１１９が排出閉塞部６１３ａ，７１３ａによって閉塞され，反対に前記バルブ本体のトンネル端に形成された排出トンネル６１１ａ，７１１ａが排出ゲート１１３，１１９と連通するとき，吸入ゲート１１１，１１７が吸入閉塞部６１３ｂ，７１３ｂによって閉塞される距離にする。
【００３３】
図６を参照すると，前記出力ローター５００は，前記エンジンボディー１００の出力室１０５の内部に挿入され，前記燃焼室１０９，１１５から排出ゲート１１３，１１９を介して高圧の燃焼ガスが排出されると，その圧力によって出力室１０５内壁と気密を維持しながら回転するスライディングベーン５０３を備える。
【００３４】
このために，前記出力ローター５００の軸５０１は前記出力室１０５の中心から圧縮室１０１側又は排出ゲート１１３，１１９側に偏心して軸承され，前記スライディングベーン５０３は，ローター軸５０１の中間部に軸５０１の中心と交差して放射方向に摺動するように設けられる。前述したように，出力室１０５は，前記出力ローター５００の偏心に対応し，偏心反対側半径は水平に行くほど次第に小さくなり，偏心側半径は次第に大きくなり，全体として楕円形の円筒状に形成する。
【００３５】
前記スライディングベーン５０３の出力室１０５の内壁接触面には，直径方向への弾発力を有するように，シーリング部材５０５，５０７が備えられる。図１３を参照すると，出力ローター５００の回転の際，前記スライディングベーン５０３のシーリング部材５０５，５０７による気密だけでなく，前記排出ゲート１１３，１１９と出力室１０５の排気孔１０７間の気密も常に維持しなければならない。
【００３６】
このために，前記ローター軸５０１と同心で，前記スライディングベーン５０３より直径の小さな円筒面に沿って軸方向に長く配置される排気孔シーリング片５１１を複数備える。前記排気孔シーリング片５１１は，内部から直径方向に弾発力を有するように設けられるだけでなく，中心部に弾力連結部５２９を備えて軸方向にも弾発力を有するように設けられる。
【００３７】
前記排気孔シーリング片５１１間には，前記各排気孔シーリング片５１１の間隔を一定に維持させるためのスペーサ５０９が備えられ，前記スペーサ５０９には前記排気孔シーリング片５１１の下部に連結されるシーリング片圧縮孔５２７を形成することで，圧縮ガスが排気孔シーリング片５１１の下部に供給されるようにすることが望ましい。
【００３８】
排気孔シーリング片５１１の下部に供給された圧縮ガスは，排気孔シーリング片５１１を直径方向に浮揚して，出力室の圧力に比例する気密を可能にする。前記スペーサ５０９の両端には，前記カバー２００，３００又はシーリングプレート１６０，１８０の内面と密接しながら軸方向の圧力漏洩を遮断することができるカバー側シーリング片５１３が軸方向の弾発力を有するように設けられ，そのカバー側シーリング片５１３の下部には前記シーリング片圧縮孔５２７が連結されて，圧縮ガスが供給できるようにすることが望ましい。
【００３９】
前記出力ローター５００のローター軸５０１の両端には，前記バルブ６００，７００のローラーが乗ってバルブ本体を燃焼室内部で回動させることができる第１主カム５１７及び第２主カム５１９が備えられ，前記第２主カムの内側には出力ローターギア５１５が備えられる。前記第１主カム５１７及び出力ローターギア５１５の内側ローター軸５０１の外周面にはベアリング５２３，５２５が備えられる。
【００４０】
本発明のさらに他の特徴は，前記エンジンボディー１００に備えられた二つの燃焼室１０９，１１５に対応し，前記出力ローター５００にも二つの主カム５１７，５１９を備え，前記二つの主カム５１７，５１９をローター軸５０１の中心線に対して互いに対称になるように設けたことにある。
【００４１】
これにより，第１バルブ６００の本体に形成されたトンネルと第２バルブ本体に形成されたトンネルは常に対称地点に位置することになり，結果として，第１燃焼室１０９と第２燃焼室１１５で，出力ローターの毎回転時ごとに交互に１回ずつ爆発が起こることになるものである。
【００４２】
図５に示す圧縮ローター４００は，カム４１７，４１５が前記出力ローター５００のカム５１７，５１９とバルブ軸６１５，７１５を基準として垂直方向の補完関係をなすように形成されたことを除き，出力ローター５００と同様な構造を有する。
【００４３】
したがって，図５に示すように，前記圧縮ローター４００は，前記エンジンボディー１００の圧縮室１０１の内部に挿入され，圧縮室１０１の内壁と気密を維持しながら回転するスライディングベーン４０３によって，前記吸気孔１０３から混合気又は空気を吸入して圧縮した後，前記第１吸入ゲート１１１及び第２吸入ゲート１１７を介して第１燃焼室１０９及び第２燃焼室１１５に交互に供給する。
【００４４】
このために，前記圧縮ローター４００のローター軸４０１は，前記圧縮室１０１の中心から出力室１０５側又は吸入ゲート１１１，１１７側に偏心して軸承され，前記軸４０１の中心部には，軸４０１の中心と交差して放射方向に摺動可能に設けられ，前記円筒状圧縮室１０１の内壁に直径方向に密接する幅を有するスライディングベーン４０３が設けられる。
【００４５】
前記スライディングベーン４０３の圧縮室１０１の内壁接触面には，直径方向の弾発力を有するように，シーリング部材４０５，４０７が備えられる。図１３を参照すると，圧縮ローター４００の回転の際，前記スライディングベーン４０３のシーリング部材４０５，４０７による気密だけでなく，圧縮室１０１の吸入ゲート１１１，１１７と吸入孔１０４との間の気密も常に維持しなければならない。
【００４６】
このために，前記ローター軸４０１と同心で，前記スライディングベーン４０３より直径の小さな円筒面に沿って軸方向に長く配置される吸気孔シーリング片４１１を複数備える。前記吸気孔シーリング片４１１は，内部から直径方向に弾発力を有するように設けられるだけでなく，中心部に弾力連結部４２９を備えて，軸方向にも弾発力を有するように設けられる。
【００４７】
前記吸気孔シーリング片４１１間には，前記各吸気孔シーリング片４１１の間隔を一定に維持させるためのスペーサ４０９が備えられ，前記スペーサ４０９には，前記吸気孔シーリング片４１１の下部に連結されるシーリング片圧縮孔４２７が形成されることにより，圧縮ガスがシーリング片４１１の下部に供給されるようにすることが望ましい。
【００４８】
吸気孔シーリング片４１１の下部に供給された圧縮ガスは，シーリング片４１１を直径方向に浮揚させて圧縮室の圧力に比例する気密が得られるようにする。前記スペーサ４０９の両端には，前記カバー２００，３００又はシーリングプレート１６０，１８０の内面と密接しながら軸方向の圧力漏洩を遮断するカバー側シーリング片４１３が軸方向の弾発力を有するように設けられ，そのカバー側シーリング片４１３の下部には前記シーリング片圧縮孔４２７が連結されて，圧縮ガスが供給されるようにすることが望ましい。
【００４９】
前記出力ローター５００のローター軸５０１の両端には，前記バルブ６００，７００のローラーが乗ってバルブ本体を燃焼室内部で回動させる第１主カム５１７及び第２主カム５１９が備えられ，前記第２主カムの内側には出力ローターギア５１５が備えられる。前記第１主カム５１７及び出力ローターギア５１５の内側ローター軸５０１の外周面にはベアリング５２３，５２５が備えられる。
【００５０】
圧縮ローター４００のローター軸の両端にも，前記バルブ６００，７００の圧縮ローター側ローラー６０７ｂ，７０７ｂが，出力ローター側ローラー６０７ａ，７０７ａとバルブ軸中心点を基準として，点対称の地点に位置するように案内する第１補助カム４１７及び第２補助カム４１９が備えられる。前記第２補助カムの内側には圧縮ローターギア４１５が備えられ，前記第１補助カム４１７及び圧縮ローターギア４１５の内側ローター軸４０１の外周面にはベアリング４２３，４２５が備えられる。
【００５１】
図１０を参照すると，本発明によるロータリーエンジンは，圧縮ローター４００及び出力ローター５００を共用する二つの燃焼室１０９，１１５にそれぞれ一つずつのバルブ６００，７００が組み立てられる。また，前記出力ローター５００には，エンジンで発生する回転力を外部に伝達するための主軸５２１が結合される。
【００５２】
図１１及び図１２を参照すると，前記圧縮ローター４００に備えられたギア４１５と出力ローター５００に備えられたギア５１５は同一のピッチ及び歯数を持ち，その中間にはこれら二つのギア４１５，５１５の回転方向を同方向とする中継ギア４９０がアイドルギアとして設けられ，圧縮ローター４００の回転を出力ローター５００の回転に連動させる。
【００５３】
また，前記バルブ６００，７００のバルブアーム６０５ａ，６０５ｂ，７０５ａ，７０５ｂは，前記圧縮ローター４００及び出力ローター５００の中心軸上部まで伸びるように形成され，バルブアーム先端のローラー６０７ａ，６０７ｂ，７０７ａ，７０７ｂは，出力ローター５００に備えられた主カム５１７，５１９及び圧縮ローター４００に備えられた補助カム４１７，４１９に乗って，出力ローター５００と圧縮ローター４００の回転角に対応するバルブの回転を得る。
【００５４】
さらに，図１を参照すると，前記二つのカバー２００，３００のうち，第１カバー２００には，前記エンジンボディー１００に形成された吸気孔１０３に連結される吸気孔２０７が形成され，その吸気孔２０７はエンジン外側の吸気口２１１に連通する。
【００５５】
また，吸気孔２０７が形成された第１カバー２００には，前記エンジンボディー１００に形成された排気孔１０７に連結される排気孔２０９が形成され，その排気孔２０９はエンジン外側の排気口２１３に連通する。
【００５６】
前述した構造を有する本発明によるロータリーエンジンの動作を図１３〜図３３に基づいて説明すると次のとおりである。
【００５７】
図１３〜図３３は，燃焼室１０９，１１５に設けられたバルブ６００，７００，出力ローター５００の主カム５１７，５１９，圧縮ローター４００の補助カム４１７，４１９，出力ローター５００のスライディングベーン５０３，及び圧縮ローター４００のスライディングベーン４０３の相互動作関係を示すために，一部構成要素を省き簡略に示す断面図である。
【００５８】
図１３及び図１４は，第１燃焼室１０９に設けられた第１バルブ６００，出力ローター５００の第１主カム５１７，圧縮ローター４００の第１補助カム４１７，出力ローター５００のスライディングベーン５０３，及び圧縮ローター４００のスライディングベーン４０３の相互動作関係を示し，図１５は，同一時点での第２燃焼室１１５に設けられた第２バルブ７００（点線で表示），出力ローターの第２主カム５１９（点線で表示），圧縮ローター４００の第２補助カム４１９（点線で表示），出力ローター５００のスライディングベーン５０３，及び圧縮ローター４００のスライディングベーン４０３の相互動作関係を示す。図１６，図１９，図２２，図２５，図２８及び図３１は，図１３と対応する図であり，図１８，図２１，図２４，図２７，図３０及び図３３は，図１５と対応する図である。図１３〜図３３で，符号１２５及び符号１２６は点火装置である。前記点火装置１２５，１２６としては，圧縮室１０１に吸入する気体が混合気の場合は，点火プラグを使用し，圧縮室１０１に吸入する気体が空気の場合は，燃料噴射器を使用する。点火装置孔６０９，７０９は，バルブ本体が回転するのに差し支えがない広さに形成する。
【００５９】
まず，図１３を参照すると，第１主カム５１７と第１補助カム４１７は中心軸からの高さが６区間に区画されることが分かる。すなわち，バルブ本体が回転しないで一定方向を維持するＡ及びａ，Ｃ及びｃ，Ｅ及びｅ区間，及びバルブ本体が回転しながら方向を変えているＢ及びｂ，Ｄ及びｄ，Ｆ及びｆ区間に分けられるものである。
【００６０】
後述するように，Ａ及びａ区間は圧縮工程を，Ｃ及びｃ区間は爆発工程を，Ｅ及びｅ区間は出力工程を意味することが分かることになる。ここで，特に注目すべきことは，連続的になされるＡ及びａ区間（圧縮工程），Ｂ及びｂ区間（バルブ回転工程）及びＣ及びｃ区間（爆発工程）の持続時間がＥ及びｅ区間（出力工程）の持続時間と同一であるという点である。
【００６１】
Ａ及びａ，Ｃ及びｃ，Ｅ及びｅ区間では，中心軸からの高さが区間全体にわたって一定であるので，バルブ本体が回転しないが，Ｂ及びｂ，Ｄ及びｄ，Ｆ及びｆ区間では，中心軸からの高さが区間全体にわたって変わるので，バルブ本体が回転することになる。
【００６２】
第１主カム５１７のＡ区間は，中心軸からの高さが最低の状態で一定に維持される区間であり，これに対応する第１補助カム４１７のａ区間は中心軸からの高さが最高の状態で一定に維持される区間であり，この区間でローラー６０７ａ，６０７ｂが乗るときは，バルブアーム６０５ａ，６０５ｂが第１主カム５１７側に傾き，よって，第１バルブの本体は圧縮室側に回転して，第１バルブ本体の吸入トンネル６１１ｂを第１吸入ゲート１１１に連通させ，第１バルブ本体の排出閉塞部６１３ａが第１排出ゲート１１３を閉塞するようになる。
【００６３】
図１４は第１主カム５１７及び第１補助カム４１７のＡ及びａ区間が始まる時点で出力ローター５００のスライディングベーン５０３及び圧縮ローター４００のスライディングベーン４０３の位置を示す。図１４に示すように，圧縮ローター４００のスライディングベーン４０３の下端は吸気孔１０４を通過する前に位置し，第１主カム５１７及び第１補助カムのＡ及びａ区間が進むうち，吸気孔１０４から混合気又は空気を吸入して圧縮した後，第１吸入ゲート１１１及び第１バルブの吸入トンネル６１１ｂを介して第１燃焼室１０９に供給する。したがって，Ａ及びａ区間は圧縮工程に相当するものである。
【００６４】
圧縮工程Ａ及びａ区間では，圧縮室の圧縮ローター４００によって第１燃焼室に混合気又は空気が圧縮されて供給されるが，第１燃焼室から出力室に出力される燃焼ガスはない。よって，第１燃焼室で圧縮工程がなされるときは，第２燃焼室で出力工程がなされなければならない。
【００６５】
図１５は，第１燃焼室で圧縮工程が始まる時点で第２燃焼室で出力工程が始まることを示す。図１５を参照すると，第２主カム５１９のＥ区間は中心軸からの高さが最高の状態で一定に維持される区間で，これに対応する第２補助カム４１９のｅ区間は中心軸からの高さが最低の状態で一定に維持される区間であり，この区間をローラー７０７ａ，７０７ｂが乗るときは，バルブアーム７０５ａ，７０５ｂが第２補助カム４１９側に傾き，よって第２バルブの本体は出力室側に回転して，第２バルブ本体の排出トンネル７１１ａを第２排出ゲート１１９に連通させ，第２バルブ本体の吸入閉塞部７１３ｂが第２吸入ゲート１１７を閉塞するようにする。したがって，第２燃焼室では出力工程が行われるものである。
【００６６】
図１６は，第１主カム５１７及び第１補助カム４１７のＡ及びａ区間が終了する時点を示し，図１７はこのときの圧縮ローター４００のスライディングベーン４０３と出力ローター５００のスライディングベーン５０３の位置を示す。図１８を参照すると，第１燃焼室の圧縮工程が終了する時点でも第２燃焼室の出力工程は継続してなされることが分かる。
【００６７】
これは，主カム５１７，５１９と補助カム４１７，４１９のＥ及びｅ区間（出力工程）がＡ及びａ区間（圧縮工程）及びＣ及びｃ区間（爆発工程）より長く形成されているからである。前述したように，第１主カム５１７及び第２主カム５１９で連続してなされるＡ及びａ区間（圧縮工程），Ｂ及びｂ区間（バルブ回転工程）及びＣ及びｃ区間（爆発工程）の持続時間はＥ及びｅ区間（出力工程）の持続時間と同一であるので，第１燃焼室１０９で圧縮工程及び爆発工程が終了する時点まで第２燃焼室１１５による出力工程が持続できるものである。
【００６８】
図１９を参照すると，圧縮工程（Ａ及びａ区間）が終了した後，ローラー６０７ａ，６０７ｂはＢ及びｂ区間でカムに乗ってバルブ本体のトンネルを第１燃焼室の下側に向けて回転させ，その結果，図２０に示すように，第１吸入ゲート１１１と第１排出ゲート１１３は吸入閉塞部６１３ｂ及び排出閉塞部６１３ａによって閉塞される。Ｃ及びｃ区間はこのように第１燃焼室が閉塞した状態で進む工程であり，Ｃ及びｃ区間のある所望の位置で点火装置による点火がなされる。例えば，エンジン始動の際には，Ｃ及びｃ区間が終了する地点で点火がなされることになり，加速されて回転が徐々に速くなれば，点火時期も段階的に早くする。
【００６９】
加速の際，点火時期を段々早くすることは，高圧の燃焼ガスが出力室に排出される前に燃料の完全燃焼のための時間的余裕を与えるためであり，このような方法によって，燃料の完全燃焼及び出力の極大化を達成することができる。
【００７０】
本発明のさらに他の特徴は，このように，各燃焼室ごとに点火時期を調節するための十分な時間的余裕がある爆発工程を確保することで，完全燃焼を達成し，エンジン効率を極大化した点にある。このような余裕のある爆発工程時間の確保は，二つの燃焼室が一つの圧縮室及び一つの出力室に連通して動作するように構成することによってのみ達成可能である。
【００７１】
図１９を参照すると，第１主カム５１７のＣ区間は中心軸からの高さが中間状態で一定に維持される区間であり，これに対応する第１補助カム４１７のｃ区間も中心軸からの高さが中間状態で一定に維持される区間である。従って，この区間でローラー６０７ａ，６０７ｂが，それぞれ第１主カム５１７及び第１補助カム４１７に乗るときは，バルブアーム６０５ａ，６０５ｂがほぼ水平状態を維持する。
【００７２】
よって，第１バルブの本体のトンネル６１１ａ，６１１ｂ，６１１ｃは燃焼室の下部中心に向かい，第１バルブ本体の吸入閉塞部６１３ｂによって第１吸入ゲート１１１を塞ぎ，第１バルブ本体の排出閉塞部６１３ａによって第１排出ゲート１１３を閉塞するようにする。
【００７３】
図２０は，第１主カム５１７及び第１補助カム４１７のＣ及びｃ区間が始まる時点で，出力ローター５００のスライディングベーン５０３及び圧縮ローター４００のスライディングベーン４０３の位置を示す。
【００７４】
第１燃焼室の爆発工程（Ｃ及びｃ区間）でも，第１燃焼室から出力室に出力される燃焼ガスはない。よって，第１燃焼室で爆発工程がなされるときは，第２燃焼室で出力工程がなされなければならない。図２１は，第１燃焼室で爆発工程が始まる時点でも第２燃焼室では出力工程が継続してなされることを示す。
【００７５】
図２２は第１主カム５１７及び第１補助カム４１７のＣ及びｃ区間が終了する時点を示し，図２３はこのときの圧縮ローター４００のスライディングベーン４０３と出力ローター５００のスライディングベーン５０３の位置を示す。図２４を参照すると，第１燃焼室の爆発工程が終了する時点に第２燃焼室の出力工程も終了することが分かる。すなわち，出力ローターの推進が第２燃焼室から第１燃焼室に変わる時点である。
【００７６】
図２５を参照すると，ローラー６０７ａ，６０７ｂが第１主カム５１７のＤ区間及び第１補助カム４１７のｄ区間で乗っている際に，バルブ本体のトンネルは第１排出ゲート１１３側に回転し，第１排出ゲート１１３とバルブ本体の排出トンネル６１１ａが連通し，第１吸入ゲート１１１は吸入閉塞部６１３ｂによって閉塞される。
【００７７】
第１排出ゲート１１３とバルブ本体の排出トンネル６１１ａが連通する瞬間，爆発工程で生成された高圧の燃焼ガスが出力室に強制的に排出されて出力ローターを回転させることになる。
【００７８】
第１主カム５１７のＥ区間は中心軸からの高さが最高の状態で一定に維持される区間であり，これに対応する第１補助カム４１７のｅ区間は中心軸からの高さが最低の状態で一定に維持される区間である。この区間でローラー６０７ａ，６０７ｂが第１主カム５１７及び第１補助カム４１７に乗るときは，バルブアーム６０５ａ，６０５ｂが第１補助カム４１７側に傾いた状態を維持し，よって第１バルブの本体６００は出力室側に回転した状態を維持しながら，第１バルブ本体の排出トンネル６１１ａを第１排出ゲート１１３に連通させ，同時に第１バルブ本体の吸気閉塞部６１３ｂで第１吸入ゲート１１１を閉塞するようにする。
【００７９】
図２６は第１主カム５１７及び第１補助カム４１７のＥ及びｅ区間が始まる時点で出力ローター５００のスライディングベーン５０３及び圧縮ローター４００のスライディングベーン４０３の位置を示す。図２６に示すように，出力ローター５００のスライディングベーン５０３の上端は第１排出ゲート１１３を通過した直後にあり，第１主カム５１７及び第１補助カムのＥ及びｅ区間が進むうち，排気孔１０８と第１排気ゲート１１３との間はスライディングベーン５０３によって遮断される。Ｅ及びｅ区間が終了するまで，第１燃焼室で生成された高圧の圧縮ガスが出力室に排出される。したがって，Ｅ及びｅ区間は出力工程に相当するものである。
【００８０】
図２７を参照すると，第１燃焼室で出力工程（Ｅ及びｅ区間）が開始される時点で第２燃焼室では吸入工程が始まる。よって，第１燃焼室で出力工程（Ｅ及びｅ区間）が進む際に，第２燃焼室から出力室に出力される燃焼ガスはない。
【００８１】
図３０は，第２燃焼室で爆発工程が開始される時点を示す。図２８及び図２９はこのときの第１燃焼室の工程を示すもので，第２燃焼室で爆発工程が開始される時点においても第１燃焼室では出力工程（Ｅ及びｅ区間）が継続する。
【００８２】
図３１及び図３２は，第１燃焼室で出力工程（Ｅ及びｅ区間）が終了する時点を示すものであり，図３３は，このときの第２燃焼室の状態を示すものである。
【００８３】
図３１〜図３３に示すように，第１燃焼室で出力工程（Ｅ及びｅ区間）が終了する時点に，第２燃焼室では爆発工程の終了でさらに新しい出力工程の開始が準備されることになるものである。
【００８４】
その後，再び図１３〜図１５の工程に復帰し，すべての工程を繰り返すことにより，出力ローターの回転力を得ることになる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
上述したように，本発明によれば，燃料の完全燃焼を実現するとともに，燃焼爆発力を何らの損失なしにほぼそのまま出力軸に伝達してエンジン効率を極大化することができるだけでなく，振動，騷音及び圧力漏洩を最小化することができるロータリーエンジンを提供することができる利点がある。
【００８６】
また，完全燃焼を実現して空気汚染の主因となる自動車の煤煙を最小化することができる効果がある。
【００８７】
以上，本発明を添付図面に基づいて好ましい実施例を説明したが，本発明の保護範囲をこれに限定しようとするものではなく，よって本発明の保護範囲は特許請求の範囲に記載した事項とそれと同等な範囲に及ぶものと解釈しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明によるロータリーエンジンの一実施例の分解斜視図である。
【図２】本発明によるロータリーエンジンのエンジンボディーの斜視図である。
【図３】図２のＡ及びＡ’断面線についての断面図である。
【図４】図２のＢ及びＢ’断面線についての断面図である。
【図５】本発明によるロータリーエンジンの圧縮ローターの斜視図である。
【図６】本発明によるロータリーエンジンの出力ローターの斜視図である。
【図７】本発明によるロータリーエンジンのバルブの斜視図である。
【図８】本発明によるロータリーエンジンのバルブの正面図である。
【図９】図１０のバルブ本体のみを分離して示す部分切開斜視図である。
【図１０】本発明によるロータリーエンジンの主軸（動力伝達軸）方向に見た組立斜視図である。
【図１１】図１０に示すロータリーエンジンの正面図である。
【図１２】図１０と反対側から見た組立斜視図である。
【図１３】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図１４】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図１５】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図１６】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図１７】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図１８】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図１９】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図２０】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図２１】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図２２】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図２３】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図２４】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図２５】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図２６】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図２７】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図２８】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図２９】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図３０】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図３１】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図３２】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【図３３】本発明によるロータリーエンジンの動作を段階別に示す概略断面図である。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
2008531926.tif 000036
2008531926.tif 000037