葉片型內燃機的氣密構造的製作方法
2023-06-17 00:30:21
專利名稱：葉片型內燃機的氣密構造的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種葉片型內燃機的氣密構造，其目的在於，利用葉片型內燃機的爆炸衝程中產生的高壓燃燒氣體，提高葉片的氣密性和減小摩擦。
背景技術：
當前，在葉片型內燃機中，針對在葉片和插入葉片的槽滑動部、或者相對於殼體內周面滑動的葉片前端部處，相對於通過燃燒階段產生的高溫燃燒氣體而保持氣密性的密封部件，提出了各種提案。在專利文獻1中記載了下述技術，即，利用半圓柱狀的密封部件夾持被稱為分隔板的葉片的兩側面，利用彈簧對該密封部件進行按壓，並且在隔板前端部的槽中插入密封部件，利用彈簧對該密封部件進行按壓。另外，在專利文獻2中記載了下述技術，S卩，在葉片的前端設置前端葉片，利用彈簧將其向殼體內表面壓接。本發明人提出了關於葉片型內燃機的專利文獻3。專利文獻1 日本特開平2001-115849號公報專利文獻2 日本特開平10-68301號公報專利文獻3 日本特開平2008-45513號公報
發明內容
但是，上述專利文獻1、2記載的葉片型內燃機的氣密保持方式構造複雜，而且氣密性能不佳。另外，雖然利用彈簧進行壓接、按壓，但還存在下述課題而難以實現，即，彈簧位於受到通過燃燒階段產生的高溫燃燒氣體影響的部位處，彈簧負載因由熱量引起的永久應變而大幅度降低。另外，期望不使用潤滑油而實現免維護的內燃機。在專利文獻1的旋轉內燃機中，推測每個葉片所使用的彈簧大於或等於3個、每個轉子使用大於或等於15個之多的彈簧，但關於由熱量引起的永久應變卻沒有公開任何內容，並且密封部件的材質也不明確，也沒有考慮與密封部件相關的防止潤滑油洩漏的對策。對於專利文獻2的葉片旋轉式內燃機中的葉片，引導體、插入前端葉片的槽等需要尺寸精度的部位的形狀複雜且要求高加工精度，並且引導體的數量為16個之多，使得成本增加。在該構造中，潤滑單元是絕對必要的，但難以實現。在專利文獻3的葉片型內燃機中，關於密封部件也存在改良的餘地。本發明解決上述課題，其目的在於，提供一種葉片型內燃機的氣密構造，其提高葉片的氣密性，並且摩擦小、構造簡單，不使用潤滑油而免維護。技術方案1記載的發明是一種葉片型內燃機的氣密構造，其具有殼體；可轉動的轉子，其相對於所述殼體的軸心偏心地內置在所述殼體內；多個葉片，其與所述殼體的內周面滑動接觸；以及多個葉片槽，所述葉片在其中滑動，其特徵在於，
在所述轉子內分別配置壓力氣體分配通路，其使爆炸衝程產生的高壓燃燒氣體流入，各所述壓力氣體分配通路在所述轉子的軸心側分別彼此連通而形成，並且與各所述葉片槽連通而形成，在所述轉子的外周面的所述葉片槽彼此之間，分別形成流入口部，其與各所述壓力氣體分配通路連通，使所述高壓燃燒氣體流入，在各所述流入口部處配置止回閥構造，其維持所述壓力氣體分配通路以及所述葉片槽內的壓力，所述高壓燃燒氣體向所述各壓力氣體分配通路流入，並且向與各所述壓力氣體分配通路連通的各所述葉片槽流入，將各所述葉片向所述殼體的內周面按壓。技術方案2記載的發明的特徵在於，所述葉片形成為矩形平板狀，所述殼體的內周面側的端面與所述轉子的徑向正交，位於進行所述爆炸衝程的區域內側的角部，在所述爆炸衝程時與所述殼體的內周面滑動接觸。技術方案3記載的發明的特徵在於，在所述葉片內形成氣體通路，其沿所述轉子的半徑方向，與所述葉片槽連通，使所述高壓燃燒氣體流入，在所述氣體通路的所述殼體內周面側的端部處，嵌入葉片前端密封部件，所述葉片前端密封部件的前端部形成向所述殼體的內周面側凸出的圓弧狀。技術方案4記載的發明的特徵在於，在所述葉片上配置有將所述氣體通路和所述葉片槽連通的通氣孔。技術方案5記載的發明的特徵在於，所述止回閥構造具有閥主體，其形成為，向所述流入口部內嵌入而與所述壓力氣體分配通路連通，可以使所述高壓燃燒氣體流通；閥固定部件，其與所述閥主體相比配置在所述殼體的內周面側，形成為可以使所述高壓燃燒氣體流入或者進行封閉；以及球體，其收容在形成於所述閥主體上的氣體通路內，位於進行所述爆炸衝程的區域的所述球體，在所述爆炸衝程時向所述壓力氣體分配通路側移動，使所述高壓燃燒氣體向各所述壓力氣體分配通路流入，位於其他區域的所述止回閥構造的所述球體，與所述閥固定部件緊密接觸，將所述高壓燃燒氣體封閉。技術方案6記載的發明的特徵在於，對於所述葉片和所述葉片前端密封部件，使用使碳中浸漬金屬的部件。發明的效果在技術方案1記載的發明中，在轉子內分別配置使高壓燃燒氣體流入的壓力氣體分配通路，使各壓力氣體分配通路形成為在轉子的軸心側分別彼此連通，並且與各葉片槽連通。在轉子的外周面的葉片槽彼此之間，分別形成流入口部，其與壓力氣體分配通路連通而使爆炸衝程產生的高壓燃燒氣體流入。由於利用爆炸衝程產生的高壓燃燒氣體將葉片向殼體的內周面按壓，所以可以穩定地保持被分割的各區域的氣密性。另外，在流入口部配置止回閥構造，其維持壓力氣體分配通路以及葉片槽內的壓力。由此，在爆炸衝程時，使高壓燃燒氣體進入各壓力氣體分配通路以及各葉片槽內，在此之外的衝程時，將高壓燃燒氣體封閉在各壓力氣體分配通路以及各葉片槽內而維持壓力， 從而可以總是保持被分割的各區域的氣密性。
在技術方案2記載的發明中，葉片形成為矩形平板狀，殼體的內周面側的端面與轉子的徑向正交，位於進行爆炸衝程的區域的內側的角部，在爆炸衝程時與殼體的內周面滑動接觸。由此，爆炸衝程時產生的高壓燃燒氣體的流動，被與殼體的內周面滑動接觸的葉片的角部阻止，可以防止越過葉片的角部而迂迴，從而不將葉片向轉子中心側壓入。在技術方案3記載的發明中，在葉片內形成氣體通路，其沿轉子的半徑方向與葉片槽連通而使高壓燃燒氣體流入，在氣體通路的殼體的內周面側，嵌入葉片前端密封部件， 葉片前端密封部件的前端部形成為向殼體的內周面側凸出的圓弧狀。由此，與葉片自身的按壓相對應，利用從氣體通路流入的高壓燃燒氣體，將葉片前端密封部件向殼體的內周面按壓，因此，可以更可靠地保持被分割的各室的氣密性。另外， 通過將葉片前端密封部件的前端部形成為圓弧狀，從而可以減小與殼體的內周面之間的摩擦，因此，可以使葉片前端密封部件的前端部和殼體主體部的內周面的滑動接觸順利進行。在技術方案4記載的發明中，在葉片上配置有將氣體通路和葉片槽連通的通氣孔。由此，在葉片和葉片槽的間隙中，使爆炸衝程產生的高壓燃燒氣體流出，利用間隙中的高壓燃燒氣體使葉片懸浮，可以減小葉片和葉片槽之間的摩擦。在技術方案5記載的發明中，止回閥構造由下述部分構成，即閥主體，其嵌入流入口部內，形成為與壓力氣體分配通路連通而可以使高壓燃燒氣體流通；閥固定部件，其與閥主體相比配置在殼體的內周面側，形成為可以使高壓燃燒氣體流入或者進行封閉；以及球體，其收容在形成於閥主體上的氣體通路內。位於進行爆炸衝程的區域內的止回閥構造的球體，在爆炸衝程時向壓力氣體分配通路側移動，使燃燒氣體向各壓力氣體分配通路流入，位於其他區域的止回閥構造的球體， 與閥固定部件緊密接觸而將高壓燃燒氣體封閉。由此，通過球體的移動而對高壓燃燒氣體的流入、封閉進行切換，可以維持各壓力氣體分配通路以及各葉片槽內的壓力，因此可以總是保持被分割的各室的氣密性。在技術方案6記載的發明中，對於葉片和葉片前端密封部件，使用使碳中浸漬金屬的部件。通過使用自身具有潤滑性的碳部件，從而不需要潤滑油，因此可以免維護。
圖1是表示本發明的一個實施方式中的葉片型內燃機的氣密構造的剖面圖。圖2是表示圖1中的發動機的殼體和轉子的分解斜視圖。圖3是表示圖2中的轉子和葉片的分解斜視圖。圖4是圖1中的爆炸衝程室的局部放大剖面圖。圖5是葉片的殼體主體部的內周面側的局部放大剖面圖。圖6(a)是止回閥的局部放大剖面圖，(b)是(a)中的S_S線剖面圖。圖7是表示本實施方式的氣密構造的燃燒氣體G的力的說明圖。
具體實施例方式基於附圖，說明本發明中的葉片型內燃機的氣密構造的一個實施方式。本發明的葉片型內燃機的氣密構造(以下稱為氣密構造)100，可以防止在旋轉的轉子上安裝有5片葉片的葉片型內燃機的壓力氣體洩漏，並且實現發動機的免維護。實施方式的氣密構造100的葉片型內燃機(以下稱為發動機)1如圖2所示，具有殼體3，該殼體3具有大致圓筒狀的殼體主體部31、以及一對側殼體部32、32，該側殼體部32、32配置在殼體主體部31的兩側面，將殼體主體部31的兩端開口部閉塞；可轉動的轉子5，其內置在殼體3中；以及葉片7，其安裝在轉子5上。在殼體3和轉子5的間隙，如圖 1所示形成中空部60。殼體主體部31如圖1、2所示，從軸線方向觀察具有內周面31a，其以軸心為中心形成正圓形。在殼體主體部31的外周面上形成2處厚壁部(第1厚壁部31b、第2厚壁部 31c)，在2處厚壁部之間形成凸臺部31d。各側殼體部32、32如圖2所示，形成為圓板狀，以從側面將轉子5閉塞的方式安裝在殼體主體部31上。另外，在各側殼體部32、32上形成支撐孔32a、32a，其支撐後述的轉子5的旋轉軸14;以及圓弧孔，其成為後述的進氣口 18、18、排氣口 19、19。轉子5如圖2、3所示，形成為具有與殼體主體部31的寬度(軸線方向的長度)大致相同寬度的圓柱狀，並且如圖1所示，在與殼體主體部31的軸線方向的中心位置偏心的位置處配置有旋轉中心。在轉子5的旋轉中心位置如圖2、3所示，配置作為動力輸出軸的旋轉軸14。在轉子5上如圖1、2、3所示，形成葉片槽51(51a、51b、51c、51d、51e)，其使葉片7 從旋轉軸14向旋轉軸14的徑向外側以放射狀滑動。各葉片槽51在轉子5的寬度方向整體上，以各自之間的角度為相等角度的方式形成5個。在各葉片槽51中如圖1所示，插入葉片 7(7a、7b、7c、7d、7e)。在轉子5的外周面52上如圖1、2、3所示，以之間的角度為相等角度的方式形成5 個凹部53(53a、5;3b、53C、53d、5;3e)。該凹部53是將旋轉前進方向側較深地切削而形成的 (圖1中的箭頭為旋轉方向)，以使得在後述的爆炸衝程中受到爆炸壓力時，容易在旋轉方向上承受壓力。在轉子5內如圖1所示，從轉子5的外周面52側朝向旋轉軸14側而配置壓力氣體分配通路討(5如、5413、5如、54(1、5如)，其使爆炸衝程產生的高壓燃燒氣體(以下稱為燃燒氣體)G流入。各壓力氣體分配通路M配置為在轉子5的旋轉軸14側分別與其他壓力氣體分配通路M連通。在轉子5的旋轉方向上成為前側的各壓力氣體分配通路54、以及在轉子5的旋轉方向上成為後側且與上述各壓力氣體分配通路討相鄰的各葉片槽51，從轉子 5的軸線方向觀察配置為大致Y字狀。相鄰的各壓力氣體分配通路M和各葉片槽51，在各壓力氣體分配通路討的大致中央部且各葉片槽51的轉子5的旋轉軸14側連通而形成。在轉子5的外周面52的各葉片槽51之間如圖1所示，分別形成流入口部55 (5fe、 55b、55c、55d、55e)，其與各壓力氣體分配通路M連通而使燃燒氣體G流入。在各流入口部55處如圖1所示，配置止回閥構造8 (8a、8b、8c、8d、Se)，其使燃燒氣體G流通或進行封閉，從而維持各壓力氣體分配通路M以及各葉片槽51內的壓力。本實施方式中的各止回閥構造8如圖6 (a)所示，構成為具有閥固定部件81，其配置在殼體主體部31的內周面31a側；閥主體82，其嵌入流入口部55中，與閥固定部件81 相比配置在轉子5的旋轉軸14側；以及球體83，其將燃燒氣體G封閉。在以下的各止回閥構造8的結構說明中，省略所對應的a、b、c、d、e的標號。
閥固定部件81在內部具有直徑比球體83小的氣體通路811，形成為圓筒狀，在其外周面上形成可以與流入口部55螺合的螺紋部812。閥固定部件81在流入口部55的殼體主體部31的內周面31a側螺合而配置，一端向殼體主體部31的內周面31a側開口，另一端向閥主體82開口。在閥固定部件81的閥主體82側的端部形成球座部813，其使球體83 與氣體通路811的周圍緊密接觸。閥主體82具有與閥固定部件81的氣體通路811相比形成為大徑的氣體通路821， 並形成為圓筒狀。閥主體82向流入口部55的壓力氣體分配通路M側嵌入而配置。閥主體82的一端向閥固定部件81開口，另一端向壓力氣體分配通路M開口。氣體通路821的壓力氣體分配通路討側如圖6 (a)、(b)所示，形成錐形部822，其朝向壓力氣體分配通路M 側縮徑。在錐形部822上具有使球體83緊密接觸的球座部823，向閥主體82的徑向內側凸出的凸起部824以等間隔形成4個。錐形部822形成為，在球體83與球座部823緊密接觸時，也可以從凸起部824以外的部分使燃燒氣體G流入。球體83如圖6 (a)所示形成為圓球狀，配置為可以在閥主體82的氣體通路821內移動。球體83形成為，在其與閥固定部件81的球座部813緊密接觸時，可以將氣體通路 811封閉。球體83形成為可以與閥主體82的各球座部823緊密接觸。作為止回閥構造8的其他實施例，也可以使用彈簧部件，在發動機1起動時或停止時輔助性地將球體83向球座部813側預緊，從而使其與球座部813緊密接觸。葉片7如圖1所示插入形成在轉子5上的葉片槽51中。各葉片7配置為，將中空部 60 分割成 5 個室 6 (6A、6B、6C、6D、6E)。上述轉子5的凹部53如圖1所示，形成在各室6(6々、68、6(、60、6幻內，分別形成凹部 53a、53b、53c、53d、53e。各葉片7如圖3、4所示，是使碳中浸漬金屬的部件，形成為矩形平板狀。在以下的各葉片7的結構說明中，省略所對應的a、b、C、d、e的標號。如圖3所示，從殼體主體部31 的軸心側觀察，在旋轉方向的面上形成轉子5與葉片槽51之間的滑動面7m、7m，在軸線方向的面上形成與側殼體部32之間的滑動面7n、7n，在徑向外側形成與殼體主體部31的內周面 31a之間的滑動面7p，在徑向內側形成被燃燒氣體G按壓的按壓面7q。各滑動面7p如圖5所示，與轉子5的徑向正交而形成。滑動面7p形成為，轉子5 的旋轉方向側的前角部711的相反側的后角部712與內周面31a滑動接觸。在滑動面7p 上，在轉子5的軸線方向整體上形成前端密封部件槽部721，其向轉子5的旋轉軸14側凹陷，可以使後述的葉片前端密封部件9嵌入。在各葉片7內，如圖1所示形成氣體通路72(7加、7213、72(3、72(1、7加)，其沿轉子5 的半徑方向與葉片槽51連通，而使燃燒氣體G流入。在以下的各氣體通路72的結構說明中，除了一部分之外，省略所對應的a、b、c、d、 e的標號。各氣體通路72具有如圖5所示的上述前端密封部件槽部721 ；大徑部722，其如圖4、5所示在轉子5的軸心側開口 ；小徑部723，其如圖5所示與前端密封部件槽部721 連通；以及錐形部724，其從大徑部722向小徑部723逐漸變得狹小而形成。在葉片7上參照圖4而配置通氣孔73 (73a、73b、73c、73d、7;3e)，其將氣體通路72和葉片槽51連通。葉片前端密封部件9(9a、9b、9C、9d、9e)如圖3、4所示，是使碳中浸漬金屬的部件， 形成為角柱狀，在各前端密封部件槽部721的整體上具有間隙而使葉片前端密封部件9嵌入。葉片前端密封部件9的內周面31a側的端部如圖5所示，具有滑動面91，其成為向內周面31a側凸出的圓弧狀。在殼體主體部31上如圖1所示配置燃料噴射嘴10，其噴射燃料；閥室4，其對燃燒氣體G的流入和低壓空氣的流入進行切換；以及火花塞12，其對燃料進行點火。燃料噴射嘴10如圖1所示，在第1厚壁部31b上向從殼體主體部31的軸心偏心的方向插入而配置。在第1厚壁部31b上配置噴出口 10a，以可以從燃料噴射嘴10向旋轉的葉片7噴出混合氣體。由於噴出的燃料被旋轉的葉片7向近止點側運送，所以在利用火花塞12點火時，混合氣體在被壓縮的狀態下點火。火花塞12如圖1所示，在凸臺部31d上向殼體主體部31的軸心插入而配置。在凸臺部31d上配置點火口 12a，以可以使火花塞12對混合氣體進行點火。火花塞12的點火定時，是在轉子5旋轉而使構成各室6的1對葉片7中的一個 (相對於旋轉方向配置在後方側的葉片7)到達火花塞12附近時進行的。閥室4如圖1所示，形成在第2厚壁部31c內。在閥室4內配置過供氣通路用閥 (簡稱為閥)11。閥11進行開閉，以控制是否使位於與後述的閥入口 15相對的位置的某一個室6內的空氣或者燃燒氣體G流入，其配置在閥室4內，利用彈簧部件13向後述的氣體導入通路20側預緊並可以移動。在第2厚壁部31c上如圖1所示，形成將閥室4和室6連通的閥入口 15，並且形成經由閥室4與閥入口 15連接的過供氣通路入口 16。過供氣通路17與過供氣通路入口 16 連接，該過供氣通路17與形成在側殼體部32上的進氣口 18連接。進氣口 18如圖1、2所示形成為，從側殼體部32與外部連通，從而可以從大氣進行進氣。在轉子5的旋轉方向上的進氣口 18的後側，形成從側殼體部32與外部連通的排氣 Π 19。在第2厚壁部31c的轉子5的旋轉方向上的後側，形成氣體導入通路20，其與閥入口 15相鄰，將室6和閥室4連接。如果利用氣體導入通路20將室6內的燃燒氣體G向閥室4導入，則燃燒氣體G的壓力克服彈簧部件13的預緊力，使閥11向彈簧部件13側移動，從而將閥入口 15以及過供氣通路入口 16閉塞。進氣口 18和排氣口 19形成長孔狀，與形成在轉子5上的凹部53的旋轉前進方向對應。如果凹部53與進氣口 18對齊，則對齊後的凹部53與過供氣通路17連接，成為過供氣的進氣開口部21，如果凹部53與排氣口 19對齊，則對齊後的凹部53成為將排氣氣體向外部放出的排氣開口部22。在實施方式中，排氣口 19相對於轉子5的旋轉方向而配置在進氣口 18的後側。即，配置為在使轉子5的凹部53通過排氣口 19後，朝向進氣口 18。在如上述所示構成的實施方式的發動機1中，如圖1所示，在由葉片7劃分的各室 6中，利用轉子5的旋轉進行各個衝程。在此情況下，在各室6中，轉子5旋轉2圈而進行1 次爆炸，在此期間，進行膨脹、排氣、空氣進氣、空氣壓縮、過供給、掃氣、混合氣體進氣、混合氣體壓縮的各個衝程。發動機1是對本發明人此前提出的日本特願2006-223338號(日本特開平 2008-45513號公報)的葉片型內燃機進行改良後得到的。由於上述發動機1的各衝程在本發明中也相同，所以省略詳細說明。
下面，說明氣密構造100的作用。在圖1的狀態下，室6A處於爆炸衝程，室6A內爆炸的混合氣體為燃燒氣體G，如圖4所示，向設置在流入口部5 處的止回閥構造8a內流入燃燒氣體G。利用燃燒氣體G而移動的球體83如圖6 (a)、(b)所示，與設置在閥主體82 上的凸起部824的球座部823緊密接觸。如圖4所示，從閥主體82的凸起部824以外的間隙部分，即，沿錐形部822的部分，燃燒氣體G向壓力氣體分配通路5 流入。向壓力氣體分配通路Ma內流入的燃燒氣體G，向相鄰的葉片槽51a流入，並且向連通的各壓力氣體分配通路54內流入。向葉片槽51a內流入的燃燒氣體G如圖4所示，與葉片7a的按壓面7aq接觸，將葉片7a向內周面31a側按壓，並且向葉片7a內的氣體通路7 流入。向氣體通路7 流入的燃燒氣體G，從通氣孔73a向葉片7a的滑動面7am與相對的葉片槽51a的面之間的間隙流出，成為使葉片7a懸浮而容易滑動的狀態，並且參照圖5，該燃燒氣體G向葉片7a的大徑部72 、錐形部72 、小徑部723a、前端密封部件槽部721a依次流入，對葉片前端密封部件9a進行按壓，並將其滑動面91a向內周面31a按壓。向其他各壓力氣體分配通路M內流入的燃燒氣體G (圖6 (a)中雙點劃線箭頭所示)，向配置在各流入口部陽處的各個止回閥構造8內流入，如圖6(a)的雙點劃線所示， 使球體83與閥固定部件81的球座部813緊密接觸。通過使球體83與球座部813緊密接觸，從而將燃燒氣體G封閉，維持各壓力氣體分配通路M、各葉片槽51以及各氣體通路72 的壓力。在爆炸衝程時，室6的容積變得最小，爆炸的燃燒氣體G使室6內的壓力成為最大，隨著室6從爆炸衝程進入膨脹衝程，室6的容積逐漸變大，室6內的壓力逐漸減小。在各壓力氣體分配通路討、各葉片槽51、各氣體通路72的壓力超過室6內的壓力時，使燃燒氣體G流入的止回閥構造8的球體83與球座部813緊密接觸。進行了爆炸衝程之後的室 6，處於空氣壓縮衝程，但由於此時的壓力比爆炸衝程時低，所以各壓力氣體分配通路M、各葉片槽51、各氣體通路72的壓力維持至下一次爆炸衝程。下面，說明室6內產生的燃燒氣體G與葉片7之間的氣密性的關係。如果在圖1的狀態下將處於室6A內部的混合氣體利用火花塞12點火，則燃燒爆炸後的燃燒氣體G的衝擊壓力，施加在葉片7a、葉片7e以及止回閥構造8a上。此時，如圖 4所示，位於室6A的內側的葉片7a的前角部711a與內周面31a線接觸，葉片7e的后角部 71 與內周面31a線接觸。由此，燃燒氣體G不會向各葉片前端密封部件9側迂迴，不會將葉片7a、葉片7e向轉子5的旋轉軸14側壓入，因此可以保持發動機1的氣密性。另外，在圖1中衝程繼續，使轉子5向箭頭所示的旋轉方向旋轉，在室6E的內部存在燃燒氣體G時，如圖4所示，內周面31a和葉片7e的前角部711e分離。因此，室6E的燃燒氣體G將葉片7e和葉片前端密封部件9向轉子5的旋轉軸14側壓入。此時，燃燒氣體G 施加的每單位面積的壓力，與在止回閥構造8e中向各壓力氣體分配通路M、各葉片槽51、 各氣體通路72施加的每單位面積的壓力相等。即，從內周面31a側由燃燒氣體G將葉片前端密封部件9a的滑動面91壓入的每單位面積的力、和將葉片7的按壓面7q以及葉片前端密封部件9的底面壓出的每單位面積的力相等。在該狀態下，如圖5所示，由於滑動面91以及滑動面7p分別在后角部712側的一半部分對內周面31a進行按壓，所以在圖4所示的按壓面7q的大約二分之一的面積上承受燃燒氣體G的壓力。由於被施加該壓力的面積比為大約1 2，向內周面31a按壓的力更大，所以保持室6A內的氣密性。在圖7中，詳細說明氣密性。由於向葉片7施加的燃燒氣體G的力與其投影面積成正比，所以利用箭頭示意地表示所施加的力的大小及其方向。將每單位面積上施加的燃燒氣體G的力作為1個箭頭，利用該箭頭的數量表示相對於葉片7從室6側向葉片槽51壓入的力、和從葉片槽51向內周面31a按壓的力的對比。此外，在以下的說明中，在作圖時誇大地強調葉片槽51與葉片7之間的間隙、和葉片前端密封部件9與前端密封部件槽部721 之間的間隙。另外，箭頭在附圖上的大小不與力的大小成正比。葉片7和葉片前端密封部件9具有相同的厚度。對於對投影面積標註的數字，為了與其他標號進行區別而改變字體。在葉片7中如圖7所示，燃燒氣體G不會迂迴到轉子5的旋轉後側的葉片前端密封部件9a的滑動面91和后角部712之間。因此，對於矢量23，由於投影面積為2所以箭頭為2個，對於矢量24，由於投影面積為2所以箭頭為2個，合計投影面積為4，箭頭為4個， 與此相對，對於矢量25，由於投影面積為6所以箭頭為6個，其結果，根據2 3的比例，向內周面31a按壓的力變大，葉片7可以作為分隔壁而保持氣密性。在葉片前端密封部件9中，燃燒氣體G不會迂迴到轉子5的旋轉後側的葉片前端密封部件9a的滑動面91。因此，對於矢量沈，由於投影面積為1所以箭頭為1個，與此相對，對於矢量27，由於投影面積為2所以箭頭為2個，其結果，根據1 2的比例，向內周面 31a按壓的力變大，葉片前端密封部件9可以作為分隔壁而保持氣密性。在葉片前端密封部件9和前端密封部件槽部721之間的間隙中，燃燒氣體G不會迂迴到轉子5的旋轉後側的葉片前端密封部件9a的滑動面91和后角部712之間。因此， 對於矢量觀，由於投影面積為2所以箭頭為2個，在相反側，由於箭頭為0個，所以將浮動的葉片前端密封部件9向前端密封部件槽部721的端面按壓，由此，燃燒氣體G不會從前端密封部件槽部721向相鄰的室6洩漏。葉片7和葉片前端密封部件9的材質使用使碳中浸漬金屬的材料。碳自身具有潤滑性和耐熱性，通過使其浸漬金屬，從而可以增加強度。通過針對葉片7和葉片前端密封部件9使用相同的材質，從而即使暴露在高溫下熱膨脹率也相同，並且潤滑性良好，因此可以使嵌合間隙最小化。在本實施方式的氣密構造100中，爆炸衝程產生的燃燒氣體G向位於進行爆炸衝程的室6處的流入口部55、壓力氣體分配通路M依次流入，並向所連通的其他各壓力氣體分配通路M內流入，並且向與各壓力氣體分配通路M連通的各葉片槽51流入，從而將葉片7向殼體主體部31的內周面31a按壓。由於利用爆炸衝程產生的燃燒氣體G，將葉片7向殼體主體部31的內周面31a按壓，所以因熱量引起的永久應變等的影響消失，可以穩定地保持被分割的各室6的氣密性。另外，在流入口部55處配置有止回閥構造8，其使燃燒氣體G流入或者進行封閉， 從而維持壓力氣體分配通路M以及葉片槽51內的壓力。由此，在爆炸衝程時，使燃燒氣體 G進入各壓力氣體分配通路M以及各葉片槽51內，在此之外的衝程時，將燃燒氣體G封閉在各壓力氣體分配通路討以及各葉片槽51內，從而可以總是保持被分割的各室6的氣密性。另外，葉片7形成為矩形平板狀，並使殼體主體部31的內周面31a側的滑動面7p與轉子5的徑向正交，位於進行爆炸衝程的室6的內側的前角部711、后角部712，在爆炸衝程時與殼體主體部31的內周面31a滑動接觸。由此，爆炸衝程時產生的燃燒氣體G的流動，被與殼體主體部31的內周面31a滑動接觸的葉片7的前角部711、后角部712阻止，可以防止越過葉片的角部71而迂迴，從而不將葉片7向轉子5中心側壓入。另外，在葉片7內形成氣體通路72，其沿轉子5的半徑方向與葉片槽51連通而使燃燒氣體G流入，在氣體通路72的殼體主體部31的內周面31a側，嵌入葉片前端密封部件 9，使葉片前端密封部件9的滑動面91形成為向殼體主體部31的內周面31a側凸出的圓弧狀。由此，與葉片7自身的按壓相對應，利用從氣體通路72流入的燃燒氣體G，將葉片前端密封部件9向殼體主體部31的內周面31a按壓，因此，可以更可靠地保持被分割的各室6的氣密性。另外，通過使葉片前端密封部件9的滑動面91形成為圓弧狀，從而可以減小與殼體主體部31的內周面31a之間的摩擦，因此，可以使葉片前端密封部件9的滑動面 91和殼體主體部31的內周面31a的滑動接觸順利進行。另外，在葉片7上配置有將氣體通路72和葉片槽51連通的通氣孔73。由此，在葉片7和葉片槽51的間隙中，使爆炸衝程產生的燃燒氣體G流出，利用間隙中的燃燒氣體 G使葉片7懸浮，可以減小葉片7和葉片槽51之間的摩擦。另外，止回閥構造8由下述部分構成，即閥主體82，其形成為，嵌入流入口部55 內，與壓力氣體分配通路M連通而可以使燃燒氣體G流通；閥固定部件81，其形成為，與閥主體82相比配置在殼體主體部31的內周面31a側，可以使燃燒氣體G流入或者進行封閉； 以及球體83，其收容在形成於閥主體82上的氣體通路821內。位於爆炸衝程的室6內的球體83，在爆炸衝程時向壓力氣體分配通路M側移動， 使G燃燒氣體向各壓力氣體分配通路M流入，位於其他區域的球體83與閥固定部件81的球座部813緊密接觸，而將燃燒氣體G封閉。由此，通過球體83的移動而對燃燒氣體G的流入、封閉進行切換，可以維持各壓力氣體分配通路M以及各葉片槽51內的壓力，因此可以總是保持被分割的各室6的氣密性。另外，對於葉片7和葉片前端密封部件9，使用使碳中浸漬金屬的部件。通過使用自身具有潤滑性的碳部件，從而不需要潤滑油，因此可以免維護。作為其他實施例，也可以使用彈簧部件，在發動機1起動時或停止時輔助性地將葉片7向殼體主體部31的內周面31a側預緊。
權利要求
1.一種葉片型內燃機的氣密構造，其具有殼體；可轉動的轉子，其相對於所述殼體的軸心偏心地內置在所述殼體內；多個葉片，其與所述殼體的內周面滑動接觸；以及多個葉片槽，所述葉片在其中滑動，其特徵在於，在所述轉子內分別配置壓力氣體分配通路，其使爆炸衝程產生的高壓燃燒氣體流入，各所述壓力氣體分配通路在所述轉子的軸心側分別彼此連通而形成，並且與各所述葉片槽連通而形成，在所述轉子的外周面的所述葉片槽彼此之間，分別形成流入口部，其與各所述壓力氣體分配通路連通，使所述高壓燃燒氣體流入，在各所述流入口部處配置止回閥構造，其維持所述壓力氣體分配通路以及所述葉片槽內的壓力，所述高壓燃燒氣體向所述各壓力氣體分配通路流入，並且向與各所述壓力氣體分配通路連通的各所述葉片槽流入，將各所述葉片向所述殼體的內周面按壓。
2.根據權利要求1所述的葉片型內燃機的氣密構造，其特徵在於，所述葉片形成為矩形平板狀，所述殼體的內周面側的端面與所述轉子的徑向正交，位於進行所述爆炸衝程的區域內側的角部，在所述爆炸衝程時與所述殼體的內周面滑動接觸。
3.根據權利要求2所述的葉片型內燃機的氣密構造，其特徵在於，在所述葉片內形成氣體通路，其沿所述轉子的半徑方向，與所述葉片槽連通，使所述高壓燃燒氣體流入，在所述氣體通路的所述殼體內周面側的端部處，嵌入葉片前端密封部件，所述葉片前端密封部件的前端部形成向所述殼體的內周面側凸出的圓弧狀。
4.根據權利要求3所述的葉片型內燃機的氣密構造，其特徵在於，在所述葉片上配置有將所述氣體通路和所述葉片槽連通的通氣孔。
5.根據權利要求1所述的葉片型內燃機的氣密構造，其特徵在於，所述止回閥構造具有閥主體，其形成為，向所述流入口部內嵌入而與所述壓力氣體分配通路連通，可以使所述高壓燃燒氣體流通；閥固定部件，其與所述閥主體相比配置在所述殼體的內周面側，形成為可以使所述高壓燃燒氣體流入或者進行封閉；以及球體，其收容在形成於所述閥主體上的氣體通路內，位於進行所述爆炸衝程的區域的所述球體，在所述爆炸衝程時向所述壓力氣體分配通路側移動，使所述高壓燃燒氣體向各所述壓力氣體分配通路流入，位於其他區域的所述止回閥構造的所述球體，與所述閥固定部件緊密接觸，將所述高壓燃燒氣體封閉。
6.根據權利要求4所述的葉片型內燃機的氣密構造，其特徵在於，對於所述葉片和所述葉片前端密封部件，使用使碳中浸漬金屬的部件。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種葉片型內燃機，其提高葉片的氣密性，並且摩擦小、構造簡單，不使用潤滑油而免維護。在葉片型內燃機的氣密構造(100)中，發動機(1)具有殼體(3)；以及轉子(5)，其在與殼體主體部(31)的內周面(31a)的中心位置偏心的位置處轉動。在轉子(5)內分別連通地配置壓力氣體分配通路(54)，其使爆炸衝程產生的燃燒氣體(G)流入。在轉子的外周面(52)的葉片槽(51)之間，分別形成使燃燒氣體流入的壓力氣體分配通路的流入口部(55)。在流入口部處配置止回閥構造(8)。將壓力氣體分配通路和葉片槽連通，並且利用燃燒氣體將葉片(7)向殼體主體部的內周面按壓。
文檔編號F02B55/02GK102297017SQ20111017570
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月24日 優先權日2010年6月24日
發明者中川宗司 申請人:中川宗司