(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽金属で製作されたロータハウジング（１）と、軽金属で製作された側面部分（８，９）とを備え、この側面部分に、偏心軸（１０）を受容するための軸受体（１７，１８）が挿入されている、トロコイド型式のロータリーエンジンにおいて、軸受体（１７，１８）が、軸受体（１７，１８）の中心からほぼ放射状に延びる方向に配置された少なくとも２つのテンションロッド（２４，２５）によってそれぞれ保持されており、そのうちの一方はほぼロータハウジング（１）の対称面（５）に配置され、他方は約３０°から約４５°の角度だけ、対称面（５）からエンジンの回転方向にオフセットして配置されており、これらのテンションロッドは、外部から側面部分（８，９）とロータハウジング（３０）に載置された支持部材（２６，２７）と連結されていることを特徴とするロータリーエンジン。
【請求項２】
テンションロッドとして、側面部分（８，９）を貫通して延びるテンションロッドネジ（２４，２５）が設けられている、請求項１に記載のロータリーエンジン。
【請求項３】
軸受体（１７，１８）が部分円筒状の外面（２１）を有するとともに、テンションロッドによって側面部分（８，９）の円筒状の切欠き（２２）に配置されている、請求項１または２に記載のロータリーエンジン。
【請求項４】
軸受体（１７，１８，１７’）の部分円筒状の外面（２１，２１’）が、側面部分（８，９）の円筒状の切欠き（２２）の円周の約３分の１から約半分にわたって延びている、請求項３に記載のロータリーエンジン。
【請求項５】
向き合っている側面部分（８，９）のテンションロッド（２４，２５）のための支持部材（２６，２７）が相互に連結されている、請求項１から４までのいずれか１項に記載のロータリーエンジン。
【請求項６】
すべてのテンションロッドのための支持部材（２６，２７，２６ａ）が一体的な構成部品である、請求項１から５までのいずれか１項に記載のロータリーエンジン。
【請求項７】
支持部材（２６，２７，２６ａ）が軸受体（１７，１７’，１８，３１）を側面部分（８，９）の中心にセンタリングするための基準としての役目をする、請求項６に記載のロータリーエンジン。
【請求項８】
支持部材（２６，２７）が、軸受体（１７，１８）の軸に対して近似的に同心的な面に載置されている、請求項１から７までのいずれか１項に記載のロータリーエンジン。
【請求項９】
支持部材（２６，２７，２６ａ）が、軸受体の軸に対して接線方向の面に載置されている、請求項１から７までのいずれか１項に記載のロータリーエンジン。
【請求項１０】
軸受体（３１）が少なくとも２つの部分から組み合わされている、請求項１から９までのいずれか１項に記載のロータリーエンジン。
【請求項１１】
追加的なテンションロッドが最大約９０°の角度で、ロータハウジング（１）の対称面（５）からエンジンの回転方向にオフセットして配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のロータリーエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽金属で製作されたロータハウジングと、軽金属で製作された側面部分とを備え、この側面部分に、偏心軸を受容するための軸受体が挿入されている、トロコイド型式のロータリーエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
冒頭に述べた種類のロータリーエンジンは多くのバリエーションのものが公知であり、たとえばＤＥ４００３６３３Ｃから公知である。このようなロータリーエンジンは大量生産も行われている。通常、側面部分はねずみ鋳鉄で製造される。側面部分は軸方向のテンションロッドによって、トロコイド形のロータハウジングにつなぎ止められている。側面部分とロータハウジングの間のすべての力は、互いに隣接する面の間で摩擦接合によって伝達される。この摩擦接合は、軸方向のテンションロッドの初期応力によって生成される。偏心軸の軸受のための軸受体は、フランジ状に構成されているのが通例であり、軸方向を向いたネジによって側面部分に取り付けられている。
【０００３】
モータにとってできるだけ好都合な単位出力重量を得るために、さらには、高い出力で優れた熱排出性に配慮するために、側面部分も軽金属、特にアルミニウム合金で製作しようという努力がなされている。しかしながら、この型式の公知のエンジン、特に過給動作と電荷層生成が行われるエンジンでは、大きな機械的問題が生じる。比較的短い走行時間の後に、側面部分に亀裂が生じる。これに加えて、側面部分に対するロータハウジングの半径方向の変位が生じる。高い軸方向の初期応力を適用することは、満足のいく結果にはつながらない。なぜならこのことは、使用するアルミニウムコンポーネントにおける許容されない高い材料応力につながり、そのため、さらに別の問題につながるからである。強度の高い材料を使用しても、満足のいく結果にはつながらない。なぜならその場合、一方では熱排出性が悪くなり、また他方では重量が大きくなるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、高い構造強度と、それに伴う高い動作安全性が実現されるように、冒頭に述べた種類のトロコイド型式のロータリーエンジンを構成することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、軸受体が、最大のガス圧が発生する領域で、軸受体に対してほぼ半径方向を向いた少なくとも１つのテンションロッドによってそれぞれ保持されており、このテンションロッドは、外部から側面部分とロータハウジングに載置された支持部材と連結されていることによって解決される。
【０００６】
テンションロッドの使用は、比較的少ない重量増加で高い構造強度につながる。さらに、半径方向で形状接合的な結合がロータハウジングと側面部分との間に生成され、この結合では、ハウジングの力と軸受の力が実質的にテンションロッドを介して伝達される。軸方向のネジ止めは、密封機能が確実に果たされる程度に初期応力をかけるだけでよい。
【０００７】
本発明の実施形態では、それぞれの軸受体について２つのテンションロッドが設けられ、そのうちの一方はほぼロータハウジングの対称面に配置され、他方は約３０°から約４５°の角度だけ、回転方向で見て対称面の後方に配置される。それにより、最大のガス圧の領域が完全に十分な形で補強される。
【０００８】
本発明の有利な実施形態では、テンションロッドとして、側面部分を貫通して延びるテンションロッドネジが設けられる。そのために、高強度の鋼製ネジを使用することができる。軸受体と支持部材は、ねずみ鋳鉄または鋼材で製作されているので、アルミニウムよりもはるかに高い構造強度を有している。
【０００９】
本発明の別の実施形態では、軸受体が部分円筒状の外面を有しており、テンションロッドによって側面部分の対抗面に保持されることが意図される。それにより、側面部分の内部で、軸受やロータの冷却オイルを排出するための広い自由空間が得られる。
【００１０】
本発明のその他の構成要件や利点は、図面に描かれている実施例を参照しながらの以下の説明、および各従属請求項から明らかである。
図１はトロコイド型式のロータリーエンジンを、最大のガス圧の推移とともに示す模式図である。
図２は軸受体およびテンションロッドとともに側面部分を示す部分破断図である。
図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
図４は別の実施形態を示す図２に類似した側面図である。
図５は平行なテンションロッドを備える実施形態を示す、図２に類似した側面図である。
図６は分割された軸受体を備える、図２に類似した側面図である。
図７はマルチロータ仕様のロータリーエンジンを示す部分破断図である。
図８は図７に示す実施形態の部分平面図である。
図９はサイズを小さくした軸受体を備える実施形態を示す、図２に類似した図面である。
図１０は軸受体のそばを接線方向に通過して貫通する２つのテンションロッドを備える側面部分を示す部分破断図である。
【発明の実施の形態】
【００１１】
図１に示すロータリーエンジンは、アルミニウムダイカスト鋳物またはアルミニウム重力ダイカスト鋳物として製作された、２つの円弧をもつトロコイド形の外套摺動面２を備えるロータハウジング１を有している。ロータハウジング１には吸気孔３と排気孔４が設けられており、ならびに対称面の領域には、軸に近い領域に点火源６が設けられている。
【００１２】
軸方向のテンションロッドネジ７によって、同じく軽金属および特にダイカスト部品または重力ダイカスト部品としてアルミニウム合金で製作された２つの側面部分８，９が、ロータハウジング１と結合されている。これらの側面部分には偏心軸１０が摺動支承されている。この偏心軸１０は偏心器１１を有しており、この偏心器に、公知のやり方で同期歯車装置を介して位置決めされる三角形のロータ１２が支承されている。
【００１３】
図１では、時計回りに回転するロータ１２は、燃焼室１３の中でほぼ最大のガス圧が発生する位置で図示されている。このときに存在する力の方向が二重矢印１４で図示されている。この力は、偏心軸１０の支承部とロータハウジング１の間で作用する。ロータハウジング１の外部には、ロータ１２および偏心軸１０が上死点の領域でさまざまな位置にいるときの、ガス圧の推移の曲線１５が矢印で図示されている。これらの作用する力の結果、二重矢印１４で図示している力の方向に対して回転方向でほぼ９０°の角度距離で、図示している線１６の領域に側面部分８および９に最大の材料応力が発生し、この材料応力が亀裂を形成する原因となる。
【００１４】
図２および図３に示すように、側面部分８，９には、偏心軸１０のための滑り軸受インサート１９，２０を有する軸受体１７，１８が配置されている。軸受体１７，１８は、滑り軸受インサート１９、２０を受容する内側の閉じたリングと、図１の実施例ではほぼ半円筒状である外側の部分円筒状のリング２１とでそれぞれ構成されている。軸受体１７，１８は、この半円筒状のリング２１が、側面部分８，９の円筒状の切欠き２２に配置されている。切欠き２２は完全に充填されてはおらず、軸受体１７，１８の内側のリングと部分円筒状の外側リング２１との間のウェブは貫通孔を備えているので、側面部分の内部に、軸受やロータの冷却オイルのための広い排出空間が生まれている。外側リング２１の対称線２３は、回転方向で見て、ロータハウジング１の対称面５に対して約１０°から約２０°だけ回転したところに位置している。
【００１５】
軸受体１７，１８は、側面部分８，９を貫通している半径方向外側を向いたテンションロッドネジ２４，２５によって、側面部分の当接面２８，２９に当接してロータハウジング１の当接面３０も上から包囲してこれに当接する支持部材２６，２７と連結されている。互いに向き合う側面部分８，９の支持部材２６，２７は、それぞれウェブを介して相互に連結されている。
【００１６】
図２に見ることができるように、両方の側面部分８，９のテンションロッドネジ２４は、ロータハウジング１の対称面５で半径方向に延びている。第２のテンションロッドネジ２５は、エンジンの回転方向で約３０°から約４５°だけオフセットされている。当接面２８，２９および３０は、図２および図３の実施例では、軸受体１７，１８の軸に対して少なくとも近似的に接線方向を向いている。
【００１７】
図４に示す実施例では、側方部分８，９のテンションロッドネジ２４，２５について、共通の支持部材２６’が設けられている。側面部分の共通の当接面２８’、ならびに図面には見えないロータハウジング１に対する共通の当接面は、偏心軸の軸に対して完全に同心的に延びるのではなく、ロータハウジング１および側面部分８，９の膨張側（高温の円弧）の方向へ間隔ａだけずれている。側面部分８，９およびロータハウジングに対する支持面２８’の半径ｒは、その他の領域の半径よりも若干大きい。
【００１８】
図５に示す実施形態では、同じく、テンションロッドネジ２４’および２５’について共通の支持部材２６’’が設けられている。この実施形態では、当接面２８’’は、軸受体１７，１８の軸に対して実質的に接線方向に延びている。テンションロッドネジ２４’，２５’は、本実施例では、近似的にしか半径方向に向いておらず、すなわち、互いに平行に延びるのとともに、軸受体１７，１８の外側リングの半径方向の対称線２３に対して平行に延びている。
【００１９】
図６は、一体的な偏心軸をもつマルチロータ型エンジンに特に適しており、特に、その場合に中心に配置されるべき軸受体３１に適している実施形態を示している。軸受体３１は、テンションロッドネジ２４，２５を受容する外側リング２１’を備えている部分と、これに対向する部分３２とに分割されている。軸受体３１の両方の部分はネジによって相互に連結されている。
【００２０】
図７および図８には、両方の外側の側面ディスク８，９と、中央の側面ディスク３４とについて、相応のテンションロッドネジ２４，２５および３５を受容する共通の支持部材２６ａが設けられたマルチロータ型エンジンが図示されている。この支持部材２６ａの個々の部分は、それぞれロータハウジングの外面から間隔をおいて配置された、軸方向に延びるウェブ３３によって相互に連結されている。
【００２１】
図９には、軸受支持体１７’が、側面部分８，９の切欠き２２のほぼ３分の１しか延びていない外側リング２１’を備える実施形態が示されている。
【００２２】
図１０に示す実施形態が上に挙げた各実施形態と異なっているところは、両方のテンションロッドネジ２４’，２５’が軸受支持体１７と直接的に結合されるのではなく、軸受支持体のそばを接線方向に延びているという点である。テンションロッドネジ２４’，２５’は側面部分の穴に挿通されており、ナットとワッシャで止められている。両方のテンションロッドネジ２４’および２５’は、側面部分の穴３６に軸方向に挿入された軸受支持体を、お互いの間に介在している側面ディスクの領域３７を介して保持している。
【００２３】
どの実施形態でも支持部材２６，２７は、その長さに関してハウジング部分の個数に適合化されている。支持部材はその当接面２８，２９を通じて、軸受体１７，１７’，１８，３１を中心にセンタリングするための基準の役目を果たしている。
【００２４】
図示したどの実施形態においても、側面部分についてそれぞれ２つのテンションロッドネジが設けられている。それによって、動作条件に応じて若干変化する可能性がある高いガス圧の領域での、力の導入が維持されるという利点がある。あるいは、軸受支持体と外側の支持部材の間にそれぞれ１つのテンションロッドネジを設けることも可能であり、この場合には、テンションロッドネジはできるだけ正確に主要な力の作用線の方向に配置され、すなわち、図１の二重矢印１４の方向に配置される。
【００２５】
軸受体と支持部材は、鋼材またはねずみ鋳鉄で製造されていてよい。テンションロッドネジについては、強度の高い鋼材ネジを使用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】トロコイド型式のロータリーエンジンを、最大のガス圧の推移とともに示す模式図である。
【図２】軸受体およびテンションロッドとともに側面部分を示す部分破断図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】別の実施形態を示す図２に類似した側面図である。
【図５】平行なテンションロッドを備える実施形態を示す、図２に類似した側面図である。
【図６】分割された軸受体を備える、図２に類似した側面図である。
【図７】マルチロータ仕様のロータリーエンジンを示す部分破断図である。
【図８】図７に示す実施形態の部分平面図である。
【図９】サイズを小さくした軸受体を備える実施形態を示す、図２に類似した図面である。
【図１０】軸受体のそばを接線方向に通過して貫通する２つのテンションロッドを備える側面部分を示す部分破断図である。
【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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