JP2002544420A - Drive and rotary displacer for hot air engine - Google Patents

Drive and rotary displacer for hot air engine

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JP2002544420A
JP2002544420A JP2000617305A JP2000617305A JP2002544420A JP 2002544420 A JP2002544420 A JP 2002544420A JP 2000617305 A JP2000617305 A JP 2000617305A JP 2000617305 A JP2000617305 A JP 2000617305A JP 2002544420 A JP2002544420 A JP 2002544420A
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ロールストン、ブライアン
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トライユーン(オーストラリア)ピーティーワイ・リミテッド
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Abstract

(57)【要約】 複数の直線状の往復運動パワー発生部材(14)から回転出力部材(60)へのパワー伝達に使用するための駆動装置(20)である。駆動装置(20)は、カム部材(21)に沿って延びたカム従動部案内外形(30)を有する駆動カム部材(21)を備えていて;駆動カム従動部(31)は、各パワー発生部材(14)に操作的に連結されている。各従動部(31)は、パワー発生部材(14)の各往復運動サイクルによってカム従動部案内外形(30)を係合するのに適していて、前記駆動カム従動部案内外形(30)は、駆動カム部材(21)の表面のほぼ正弦波状輪郭に追従し、この輪郭は、中間領域(27、28)をそれらの間に有するピークとトラフとを形成する一連のローブ(25、26)を備え、駆動カム(21)の表面のカム従動部案内外形(30)の実質的に正弦波状輪郭のピークからピークへの振幅は、往復運動パワー発生部材(14)のストロークのストローク振幅に実質的に対応する。1つのピークから隣接するトラフの外形(30)に沿って離間した少なくとも3つの駆動カム従動部(31)がある。ガンマ形態スターリングエンジン用の回転羽根ディスプレーサもまた開示されている。 (57) Abstract: A drive device (20) for use in transmitting power from a plurality of linear reciprocating power generating members (14) to a rotary output member (60). The drive device (20) comprises a drive cam member (21) having a cam follower guide profile (30) extending along the cam member (21); Operatively connected to the member (14). Each follower (31) is adapted to engage a cam follower guide profile (30) with each reciprocating motion cycle of the power generating member (14), the drive cam follower guide profile (30) comprising: Following a generally sinusoidal profile of the surface of the drive cam member (21), the profile includes a series of lobes (25, 26) forming a trough with peaks having intermediate regions (27, 28) therebetween. The peak-to-peak amplitude of the substantially sinusoidal profile of the cam follower guide profile (30) on the surface of the drive cam (21) is substantially equal to the stroke amplitude of the stroke of the reciprocating power generating member (14). Corresponding to There are at least three drive cam followers (31) spaced from one peak along the contour (30) of the adjacent trough. A rotary vane displacer for a gamma configuration Stirling engine is also disclosed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 本発明は、動力で動かされる往復運動部材と共に使用するための駆動装置に関
する。本発明の1つの特定の応用は、駆動装置をスターリングエンジン(Stirlin
g engine)に使用することに関する。しかしながら、この駆動装置は他の応用を
有していて、動力で動かされる往復運動装置を有する他の多くのタイプの装置に
使用される。
The present invention relates to a drive for use with a powered reciprocating member. One particular application of the present invention is that the drive is a Stirling engine (Stirlin engine).
g engine). However, this drive has other applications and is used in many other types of devices that have a powered reciprocating device.

【0002】 スターリングエンジンは、エネルギーを有用な作業に変換することが可能な熱
風(hot-air)エンジンを提唱した1800年代初めの、ロバートスターリング(Ro
bert Stirling)に敬意を表して命名された。スターリングエンジンは、通常のお
よびよく知られている内燃機関以上の多くの利点を有しているように見られて、
この世紀において多くの分析と開発がなされた。
[0002] The Stirling engine was designed by Robert Stirling in the early 1800s, advocating a hot-air engine capable of converting energy into useful work.
bert Stirling). Stirling engines are seen to have many advantages over normal and well-known internal combustion engines,
Much analysis and development has taken place in this century.

【0003】 スターリングサイクルエンジンは、異なった温度レベルでの作動流体の周期的
な圧縮と膨張とを備えた密閉型再生熱力学サイクルで操作する。これは典型的に
は、次のような構成要素を有している。すなわち、1つまたはそれ以上のシリン
ダ;1つまたはそれ以上のシリンダ内で移動するディスプレーサ(displacer)お
よびパワーピストン(power piston);作動流体制御ループ;再生機または他の熱
交換器/冷却機装置;および駆動装置である。ピストンの直線状の運動を回転運
動に変換するために駆動装置に連結されたスターリングエンジンは、運動エンジ
ンと称されている。スターリング運動エンジンは、アルファ配置、ベータ配置、
およびガンマ配置として知られているものを含んだ種々のピストン/シリンダ配
置を採用できる。アルファ配置においては、膨張および圧縮空間用であって各ピ
ストンを有する別個のシリンダがある。ベータ配置においては、ディスプレーサ
とパワーピストンとは同一のシリンダで作動し、またガンマ配置においては、デ
ィスプレーサとパワーピストンとは各別個のシリンダに収容されている。スター
リングエンジンの他の形状において、往復運動するディスプレーサピストンは回
転式ディスプレーサと置換でき、回転式ディスプレーサエンジンとして知られて
いる。
[0003] Stirling cycle engines operate in a closed regenerative thermodynamic cycle with periodic compression and expansion of the working fluid at different temperature levels. It typically has the following components: One or more cylinders; a displacer and a power piston moving in one or more cylinders; a working fluid control loop; a regenerator or other heat exchanger / chiller device. And a drive device. A Stirling engine connected to a drive to convert the linear motion of the piston into a rotary motion is called a motion engine. The Stirling engine has alpha, beta,
Various piston / cylinder arrangements can be employed, including what is known as a gamma arrangement. In the alpha configuration, there is a separate cylinder for expansion and compression space with each piston. In the beta configuration, the displacer and the power piston operate on the same cylinder, and in the gamma configuration, the displacer and the power piston are housed in separate cylinders. In another form of Stirling engine, the reciprocating displacer piston can be replaced by a rotating displacer, known as a rotating displacer engine.

【0004】 スターリングエンジンは、その基本的な形状において内燃機関よりも以前(pre
date)であり、多くの応用を有しているけれども、パワー出力を含んだ多くの問
題点のために万能な応用能力が見出されていない。そのような問題点が処置され
た場合、スターリングエンジンは多くの応用において広範囲な受け入れを獲得で
きることが一般的に信じられている。これは、どのような発生源からの熱でも採
用できる高い熱効率、わずかかまたは全くない放出、また、静かな操作を含むス
ターリングエンジンの態様が、多くの応用に適するようにするような近代的な時
代において特にそのとおりである。
[0004] Stirling engines, in their basic form, were earlier than internal combustion engines.
date) and has many applications, but no universal application capability has been found due to many issues, including power output. It is generally believed that when such problems are addressed, Stirling engines can gain widespread acceptance in many applications. This is due to the high thermal efficiency that can employ heat from any source, little or no emissions, and modern Stirling engine aspects, including quiet operation, that make it suitable for many applications. This is especially so in the times.

【0005】 多くの駆動装置が、スターリングエンジンに使用するために提案されてきて、
それらには、簡単なクランクシャフト、ひし形(rhombic)装置、ロス(Ross)連結
部、および回転斜板がある。カム駆動部が提案されているが、これは例えば、米
国特許5442913および米国特許5533335を参照してほしい。本発明
において、スターリングサイクルと共に使用するための他の駆動装置は、実現さ
れるべきスターリングサイクルのいくつかの利点が可能であるように開示される
Many drives have been proposed for use in Stirling engines,
They include simple crankshafts, rhombic devices, Ross connections, and rotating swashplates. A cam drive has been proposed, see for example US Pat. No. 5,442,913 and US Pat. No. 5,533,335. In the present invention, another drive for use with a Stirling cycle is disclosed as enabling some of the advantages of a Stirling cycle to be realized.

【0006】 本発明の一態様によれば、複数の直線状(linear)の往復運動パワー発生部材か
ら回転出力部材へのパワー伝達に使用するための駆動装置が提供され、この駆動
装置は、カム部材に沿って延びたカム従動部案内外形を有する駆動カム部材を備
えていて;駆動カム従動部は、各パワー発生部材に操作的に連結されていて、各
従動部は、パワー発生部材の各往復運動サイクルによってカム従動部案内外形を
係合するのに適していて、前記駆動カム従動部案内外形は、駆動カム部材の表面
のほぼ正弦波状の(sinusoidal)輪郭に追従し、この輪郭は、中間領域をそれらの
間に有するピークとトラフとを形成する一連のローブ(lobe)を備え、駆動カムの
表面のカム従動部案内外形の実質的に正弦波状の輪郭のピークからピークへの振
幅は、往復運動パワー発生部材のストロークのストローク振幅に実質的に対応し
、1つのピーク(peak)から隣接するトラ(trough)フの外形に沿って離間した少な
くとも3つの駆動カム従動部を備えている。
According to one aspect of the present invention, there is provided a drive for use in transmitting power from a plurality of linear reciprocating power generating members to a rotary output member, the drive comprising a cam. A drive cam member having a cam follower guide profile extending along the member; the drive cam follower is operatively connected to each power generating member, and each follower is coupled to each of the power generating members. Suitable for engaging a cam follower guide profile by a reciprocating cycle, said drive cam follower guide profile following a substantially sinusoidal profile of the surface of the drive cam member, With a series of lobes forming a trough with a peak having an intermediate region between them, the peak-to-peak amplitude of the substantially sinusoidal profile of the cam follower guide profile on the surface of the drive cam is , Reciprocating motion Substantially corresponds to the stroke amplitude of the stroke of the over generating member comprises at least three drive cam follower spaced along the contour of the adjacent Tiger (trough) off from one peak (peak).

【0007】 「正弦波状の(sinusoidal)」による用語は、中間領域によって結合された一連
のピークとトラフを有するあらゆる適切な輪郭を意味することが理解され、すな
わち、輪郭は、厳密な幾何学的感覚での正弦波である必要性は必ずしもない。 本発明の1つの形態において、駆動カム部材は、中心軸線の周りで回転可能な
ほぼ円筒状のボディを有し、カム従動部案内外形は円筒状のボディの表面に沿っ
て延びている。ある配置において、カム従動部案内外形は、カムボディの外面に
あってもよい。他の配置において、カム従動部案内外形は、それらの内面にある
。カム従動部案内外形は、例えば、カムボディの表面に直立した部材または溝を
有していてもよい。
The term “sinusoidal” is understood to mean any suitable contour having a series of peaks and troughs joined by an intermediate region, ie, the contour is a strict geometric It is not always necessary to be a sine wave with a sense. In one form of the invention, the drive cam member has a substantially cylindrical body rotatable about a central axis, and the cam follower guide profile extends along a surface of the cylindrical body. In some arrangements, the cam follower guide profile may be on an outer surface of the cam body. In another arrangement, the cam follower guide profiles are on their inner surfaces. The cam follower guide profile may include, for example, an upright member or groove on the surface of the cam body.

【0008】 駆動カム部材は、カム部材の回転が駆動シャフトの回転を生ずるように駆動シ
ャフトに操作的に連結されている。1つの実施例において、往復運動部材は、各
シリンダアセンブリ(assembly)がその各隣接する往復運動部材から円周的に均等
に離間してほぼ環状の配置に設けられている。1つの形態において、往復運動部
材は、その中で往復運動作動をするために各シリンダ内に設けられたピストンを
有する。 駆動装置は、主ボディ部を有し、駆動カム部材はそれと関連する回転用に設け
られている。装置はさらに、各駆動カム従動部に関連するキャリッジを有し、各
カム従動部はその関連するキャリッジに操作的に連結されている。トラック(tra
ck)は、主ボディに設けられていて、各キャリッジは、トラックに沿った直線状
の移動用に設けられている。1つに形態において、トラックは、ロッドの複数の
グループを有していて、各グループは、各キャリッジと関連されていて、各キャ
リッジは、それに沿って摺動移動するためのロッドに受容可能な案内部材を有す
る。他の形態において、トラックは、主ボディに複数の溝を有していて、各溝は
各キャリッジと関連されていて、各キャリッジはそれに沿って移動するために各
溝内に受容可能である。
[0008] The drive cam member is operatively connected to the drive shaft such that rotation of the cam member results in rotation of the drive shaft. In one embodiment, the reciprocating members are provided in a generally annular arrangement, with each cylinder assembly being equally spaced circumferentially from its respective adjacent reciprocating member. In one form, the reciprocating member has a piston provided within each cylinder for reciprocating operation therein. The drive has a main body portion and a drive cam member is provided for rotation associated therewith. The apparatus further has a carriage associated with each drive cam follower, each cam follower being operatively connected to its associated carriage. Truck
ck) is provided on the main body, and each carriage is provided for linear movement along a track. In one form, the truck has a plurality of groups of rods, each group associated with a respective carriage, each carriage being receivable on a rod for sliding movement therewith. It has a guide member. In another form, the track has a plurality of grooves in the main body, each groove being associated with a respective carriage, each carriage being receivable in each groove for movement therewith.

【0009】 1つの応用において、装置はスターリングエンジンに使用するのに適している
。スターリングエンジンは複数の隣接するシリンダアセンブリを有していて、各
シリンダアセンブリは、パワーピストンとディスプレーサと関連されていて、ピ
ストン連結ロッドは、各パワーピストンから延びていて、パワーピストン連結ロ
ッドは、操作的にそれらに連結された駆動カム従動部を有する。各従動部は、パ
ワーピストンの各往復運動サイクル中にカム従動部案内外形を係合するのに適し
ている。各アセンブリ用のディスプレーサとパワーピストンとが互いに関して選
択された位相であるように操作可能な制御手段をさらに備えている。有利には、
正弦波状の外形は、選択されたエンジンパラメータの要求に合うように変更でき
る。例えば、ディスプレーサおよびパワーピストンのドエル(dwell)時間を変更
するために「平坦にする(flattening)」ことによって、エンジンパワー出力は、
ローブを調波(harmonic)すなわち一連の波形に等しく維持して増加できる。 好ましくは、シリンダアセンブリは、各シリンダアセンブリがその各隣接する
シリンダアセンブリから円周的に均等に離間してほぼ環状の配置に設けられてい
る。
[0009] In one application, the device is suitable for use in a Stirling engine. The Stirling engine has a plurality of adjacent cylinder assemblies, each cylinder assembly being associated with a power piston and a displacer, a piston connecting rod extending from each power piston, and a power piston connecting rod being operated. A drive cam follower connected to them. Each follower is suitable for engaging a cam follower guide profile during each reciprocating cycle of the power piston. There is further provided control means operable such that the displacer and power piston for each assembly are in a selected phase with respect to each other. Advantageously,
The sinusoidal profile can be modified to meet the requirements of the selected engine parameters. For example, by "flattening" to change the dwell time of the displacer and power piston, the engine power output is
The lobes can be increased while maintaining the harmonics equal to a harmonic, ie, a series of waveforms. Preferably, the cylinder assemblies are provided in a generally annular arrangement, with each cylinder assembly being circumferentially equally spaced from its respective adjacent cylinder assembly.

【0010】 1つの形態において、各シリンダアセンブリは、ディスプレーサとパワーピス
トンとをその中に有するシリンダを備えていて、ディスプレーサは、往復運動作
動を受けるように配置されている。この形態において、ディスプレーサは、ピス
トン連結ロッド内に集中的なディスプレーサ連結ロッドを有し、ディスプレーサ
連結ロッドは、ピストンを通って延びていてピストン連結ロッド内に設けられて
いてもよい。本発明のこの形態において、制御手段は、アセンブリの往復運動サ
イクルと各アセンブリのディスプレーサおよびパワーピストンが選択された位相
にあるような連結手段を有する。1つの形態において、パワーピストン連結ロッ
ドは、ディスプレーサ連結ロッドの先端部がその中に延びる少なくとも部分的に
管状の部材から形成されている。
[0010] In one form, each cylinder assembly includes a cylinder having a displacer and a power piston therein, the displacer being arranged to undergo a reciprocating operation. In this configuration, the displacer may have a central displacer connecting rod in the piston connecting rod, which may extend through the piston and be provided in the piston connecting rod. In this form of the invention, the control means comprises coupling means such that the reciprocating cycles of the assemblies and the displacer and power piston of each assembly are in a selected phase. In one form, the power piston connecting rod is formed from an at least partially tubular member into which the tip of the displacer connecting rod extends.

【0011】 他の形態において、各ディスプレーサは、離間されたディスプレーサシリンダ
内に設けられていて、各パワーピストンはパワーピストンシリンダ内に設けられ
ていて、各関連されたディスプレーサとパワーピストンのシリンダは、ガス搬送
通路によって連結されている。これは典型的なガンマ配置タイプのエンジンであ
る。 パワー出力を制御するために、電気的に操作可能なボールバルブを各ガス搬送
通路にさらに備えてもよい。
In another form, each displacer is provided in a spaced displacer cylinder, each power piston is provided in a power piston cylinder, and each associated displacer and power piston cylinder is They are connected by a gas conveying passage. This is a typical gamma configuration type engine. In order to control the power output, an electrically operable ball valve may be further provided in each gas transfer passage.

【0012】 本発明の1つの態様によれば、ディスプレーサは、往復運動の移動をその中で
するために関連するディスプレーサシリンダ内に設けられている。本発明のこの
特定の形態において、制御手段は、それらに沿って延びたディスプレーサカム従
動部外形を有するディスプレーサカム部材を有している。ディスプレーサ連結ロ
ッドは、各ディスプレーサから延びていて、ディスプレーサカム従動部外形を係
合するのに適していてそれらと操作的に連結されたディスプレーサカム従動部を
有する。駆動カム部材とディスプレーサカム部材とは、アセンブリの往復運動サ
イクルが選択された位相にあるように設けられている。
According to one aspect of the present invention, a displacer is provided in an associated displacer cylinder for effecting reciprocating movement therein. In this particular form of the invention, the control means comprises a displacer cam member having a displacer cam follower profile extending therealong. A displacer connecting rod has a displacer cam follower extending from each displacer and adapted to engage the displacer cam follower profile and operatively connected thereto. The drive cam member and the displacer cam member are provided such that the reciprocating cycle of the assembly is in a selected phase.

【0013】 本発明の上述した形態において、各カム部材は、出力シャフトに操作的に連結
されている。駆動カム部材の回転は、出力シャフトの回転を生ずるのに適してい
て、これは次いで、ディスプレーサカム部材の回転を生ずる。好ましくは、ディ
スプレーサカム部材は、例えば、ディスプレーサカム部材に複数の遊星ギヤ(pla
netary gear)とリングギヤ(ring gear)とを有するようなギヤ列によって、出力
シャフトに操作的に連結されている。本発明の他の形態によれば、各ディスプレ
ーサは、その中での個々の回転運動用にそれらに関連するシリンダ内に設けられ
ている。本発明のこの回転ディスプレーサにおいて、ディスプレーサは、断面が
ほぼ半球状の形状で、シリンダに沿って延びていて、それらの長手方向軸線に沿
って回転可能な羽根(vane)の形状である。好ましくは、羽根の前面は窪んでいる
。本発明のこの回転羽根ディスプレーサ形態において、制御手段は、駆動シャフ
トに操作的に連結したリングギヤと各ディスプレーサと各関連された一連のピニ
オンギヤを有するギヤ列を有し、ピニオンギヤの回転は選択された位相に従って
羽根の回転を生ずる。
In the above aspect of the invention, each cam member is operatively connected to an output shaft. Rotation of the drive cam member is suitable to cause rotation of the output shaft, which in turn results in rotation of the displacer cam member. Preferably, the displaced sac member has, for example, a plurality of planet gears (pla
It is operatively connected to the output shaft by a gear train having a netary gear and a ring gear. According to another aspect of the invention, each displacer is provided in a cylinder associated therewith for individual rotational movement therein. In this rotating displacer of the present invention, the displacer is substantially hemispherical in cross section, extends along a cylinder, and is in the form of a vane rotatable along their longitudinal axis. Preferably, the front surface of the blade is concave. In this rotary vane displacer configuration of the invention, the control means comprises a gear train having a ring gear operatively connected to the drive shaft and a series of pinion gears associated with each displacer, the rotation of the pinion gear being selected phase. Causes rotation of the blades.

【0014】 上述のディスプレーサ羽根は、それら自身で別個の発明を形成する。このよう
に、本発明の他の態様によれば、スターリングエンジン用のディスプレーサが提
供され、ディスプレーサは使用の際シリンダ内で回転するために設けられた細長
い羽根を有し、羽根は、それが関連するシリンダと実質的に同様な湾曲である前
面と後面とを有する断面で見た場合ほぼ半円形の形状のボディを有している。好
ましくは、シリンダ壁は、作動流体の作用を増加するために、隆起部のリングと
溝で節をつけられている。 好ましくは、各羽根の前面は、羽根の回転軸線の対向する側に設けられ、内方
へ形成された凹部を有する。
The displacer blades described above form a separate invention on their own. Thus, according to another aspect of the present invention, there is provided a displacer for a Stirling engine, the displacer having elongated vanes provided for rotation in a cylinder in use, the vanes being associated therewith. It has a body that is substantially semi-circular when viewed in cross-section having a front surface and a rear surface that are substantially similar to a curved cylinder. Preferably, the cylinder wall is articulated with ridge rings and grooves to increase the effect of the working fluid. Preferably, the front face of each blade is provided on the opposite side of the rotation axis of the blade and has a recess formed inward.

【0015】 後で述べる本発明の2つの形態において、制御手段は、ディスプレーサをそれ
が関連するパワーピストンのタイミングに調整することによって駆動出力シャフ
トの回転方向を制御するために操作可能な調整装置をさらに有する。調整装置は
、駆動シャフトに連結されてこれと一緒に回転するための遊星ギヤ支持スリーブ
を有していてもよい。このスリーブはその上に遊星ギヤを支持する。遊星ギヤ支
持スリーブは、リングギヤを保持するリングギヤ支持スリーブ内に設けられてい
る。各スリーブは、連携するスロットをその中に有していて、スロットはその中
にピンを収容していて、ピンはスリーブ内で直線運動用に設けられたプラグに設
けられている。ピンの運動は、制御アクチュエータによって操作されるねじ部材
によって制御される。
In two embodiments of the invention described below, the control means comprises an operable adjusting device for controlling the rotation direction of the drive output shaft by adjusting the displacer to the timing of the power piston with which it is associated. Have more. The adjusting device may have a planetary gear support sleeve coupled to the drive shaft for rotation therewith. This sleeve supports the planet gears thereon. The planet gear support sleeve is provided in the ring gear support sleeve that holds the ring gear. Each sleeve has an associated slot therein, the slot containing a pin therein, the pin being provided on a plug provided for linear movement within the sleeve. The movement of the pin is controlled by a screw member operated by a control actuator.

【0016】 通常の操作において、駆動出力シャフト、スリーブ、遊星ギヤを介したカム部
材およびリングギヤは、一体的に回転する。制御アクチュエータとねじ部材の回
転によって、ピンは、駆動出力シャフトの長手方向軸線に沿って上方または下方
へ移動でき、それによって2つのスリーブ間の相対的回転を生じ、それによって
ディスプレーサの往復運動のタイミングを調整する。その結果、エンジン出力カ
ムは、正常に前方または逆転方向に駆動でき、あるいは中立位置に選択できる。
In normal operation, the cam member and the ring gear via the drive output shaft, the sleeve, the planetary gears rotate integrally. The rotation of the control actuator and the screw member allows the pin to move up or down along the longitudinal axis of the drive output shaft, thereby causing relative rotation between the two sleeves, thereby timing the reciprocation of the displacer. To adjust. As a result, the engine output cam can be driven normally in the forward or reverse direction, or can be selected in the neutral position.

【0017】 実質的に正弦波状のカム従動部案内外形のピークの数は、関連するスターリン
グエンジンのシリンダの好ましい数に設定される。例えば、案内面が4つのピー
クを有しているところ(すなわち、2サイクルの実質的に正弦波状曲線配置)では
、スターリングエンジンは、好ましくは8つのパワーピストンを有していて、各
パワーピストン連結ロッドのカム従動部は、その隣接するカム従動部から均等に
離間されている。その結果、ピストンの各対は、それらの各シリンダ内で往復運
動される場合に実際は90°位相を異にして設けられる。各パワーピストン連結
ロッドの軸線の角度分離(8つのパワー連結ロッドがあるところ)は、45°であ
る(図29参照)。
The number of peaks of the substantially sinusoidal cam follower guide profile is set to the preferred number of cylinders of the associated Stirling engine. For example, where the guide surface has four peaks (ie, a two-cycle substantially sinusoidal configuration), the Stirling engine preferably has eight power pistons and each power piston connection The cam follower of the rod is equally spaced from its adjacent cam follower. As a result, each pair of pistons is actually provided 90 degrees out of phase when reciprocated in their respective cylinder. The angular separation of the axes of each power piston connecting rod (where there are eight power connecting rods) is 45 ° (see FIG. 29).

【0018】 さらに、エンジンが8つのパワーピストンを有しているケースにおいて、各パ
ワーピストンがカムの1回転あたり4ストロークを有しているので、8つのパワ
ーピストンのパワーストロークの総数は、カムの1回転あたり32ストロークで
ある。案内外形のピークの数が増加するにつれて、駆動装置を係合するパワーピ
ストンの数は増加できる。これは次いで、次の表1によって示されているように
、カムの1回転あたりのパワーストロークの数の増加につながる。
Further, in the case where the engine has eight power pistons, since each power piston has four strokes per revolution of the cam, the total number of power strokes of the eight power pistons is 32 strokes per rotation. As the number of peaks in the guide profile increases, the number of power pistons engaging the drive can increase. This in turn leads to an increase in the number of power strokes per revolution of the cam, as shown by Table 1 below.

【表1】 [Table 1]

【0019】 ピークの数が増加するにつれて、駆動装置を駆動するために使用できるパワー
ピストンの数もまた上記で述べた関係を有して直線的に増加することが容易に予
見される。 本発明による駆動装置の特に有利な応用は、電気発生装置の部品としてそれを
使用することとの関連である。この点において、駆動カム部材は、電気の発生用
にステータと共に操作されるのに適したアーマチャを形成するように構成される
。駆動カム部材は、駆動カム部材の表面に沿って設けられた複数の永久磁石を有
していて、永久磁石は、2つの部品間の相対的運動が電気の発生をするように、
ステータと共に操作されるように設けられている。 本発明の好ましい実施例を、添付した図面を参照して行なう。
As the number of peaks increases, it is readily foreseen that the number of power pistons available to drive the drive will also increase linearly with the relationship described above. A particularly advantageous application of the drive according to the invention relates to its use as a component of an electric generator. In this regard, the drive cam member is configured to form an armature suitable for operating with the stator for generating electricity. The drive cam member has a plurality of permanent magnets provided along the surface of the drive cam member, such that the relative movement between the two parts produces electricity.
It is provided to operate with the stator. Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0020】 図面の図1から6を参照すると、本発明による駆動装置を具現化したスターリ
ングエンジンが示されている。図示されたスターリングエンジンは、ベータ(bet
a)配置エンジンの形状である。エンジンは全体的に10で示されていて、その一
端に駆動装置20を有するシリンダブロック18を備えている。駆動装置20は
、駆動シャフト60に操作的に接続された固定ベースプレート22を有する円筒
状の回転ボディ21を備えている。回転カムボディ21は、複数のキャリッジロ
ッド35と36によって互いに固定された端部プレート24を有するフレーム2
3を覆っている。ほぼ円筒状の駆動支持部シェル32は、図2に示されたように
、フレーム23とカムボディ21とを覆っている。エンジン10はさらに、複数
のピストン/シリンダアセンブリを有していて、それらの内の2つが11と13
で示されている。
Referring to FIGS. 1 to 6 of the drawings, there is shown a Stirling engine embodying a drive according to the present invention. The Stirling engine shown is in beta (bet
a) The shape of the placement engine. The engine is indicated generally at 10 and comprises a cylinder block 18 having a drive 20 at one end. The drive device 20 includes a cylindrical rotating body 21 having a fixed base plate 22 operatively connected to a drive shaft 60. The rotating cam body 21 includes a frame 2 having an end plate 24 fixed to each other by a plurality of carriage rods 35 and 36.
3 is covered. The substantially cylindrical drive support shell 32 covers the frame 23 and the cam body 21 as shown in FIG. Engine 10 further includes a plurality of piston / cylinder assemblies, two of which are 11 and 13.
Indicated by

【0021】 各アセンブリは、2つのスペーサまたはゾーンを有するシリンダ12を備えて
いて、各シリンダは、一方の空間においてパワーピストン14と、また、他方の
空間においてディスプレーサ15と関連されている。各パワーピストン14は操
作的に連結ロッド16に接続されていて、各ディスプレーサは操作的に連結ロッ
ド17に接続されている。図1と6に示されたように、ディスプレーサの連結ロ
ッド17は、ピストン連結ロッド16内に設けられていてそれらに関して移動可
能である。各シリンダは、低温ゾーン(cold zone)Cと高温ゾーン(hot zone)H
とを有していて、それらは従来のスターリングサイクルエンジンのように相互結
合されている。エンジンは、異なる温度レベルでの作動ガスの周期的圧縮および
膨張を有する密閉再生サイクルで操作する。ディスプレーサ15は、作動ガスを
高温ゾーンと低温ゾーンとの間で移動するために設けられているので、これは作
動ガス容積が変化するようにパワーピストン14に作用する。
Each assembly comprises a cylinder 12 having two spacers or zones, each cylinder being associated with a power piston 14 in one space and a displacer 15 in the other space. Each power piston 14 is operatively connected to a connecting rod 16 and each displacer is operatively connected to a connecting rod 17. As shown in FIGS. 1 and 6, the connecting rod 17 of the displacer is provided in the piston connecting rod 16 and is movable with respect thereto. Each cylinder has a cold zone C and a hot zone H
And they are interconnected like a conventional Stirling cycle engine. The engine operates in a closed regeneration cycle with periodic compression and expansion of the working gas at different temperature levels. Since the displacer 15 is provided to move the working gas between the hot zone and the cold zone, it acts on the power piston 14 so that the working gas volume changes.

【0022】 従来のように、スターリングエンジンにおいて、各サイクルにおけるディスプ
レーサ15とそれと関連するパワーピストン14とは、図28に示されたように
、互いに関して基本的には90°位相を異にして設けられていて、ディスプレー
サは、図29に示されたように、出力シャフトの回転方向に関してパワーピスト
ンを90°導く。
As in the prior art, in a Stirling engine, the displacer 15 and its associated power piston 14 in each cycle are provided basically 90 ° out of phase with respect to each other, as shown in FIG. The displacer guides the power piston 90 ° with respect to the direction of rotation of the output shaft, as shown in FIG.

【0023】 図に示されたエンジンの特定の形状は、円形の配置に設けられた12のシリン
ダを有している。このアセンブリは、角度θによって等間隔になっている。この
配置において、12のアセンブリとθ=30°である。より多くの、またはより
少ないシリンダを有する他の配置が使用できることを理解してほしい。これは以
下により詳細に議論する。さらに、図示されたように、シリンダ12は円形すな
わち環状の配置に設けられているが、しかしながら、シリンダは、図9に示され
たような並置 (side by side) した直線状の配置のような他の配置に設けること
ができることもまた理解してほしい。
The particular shape of the engine shown in the figure has twelve cylinders arranged in a circular arrangement. The assemblies are equally spaced by an angle θ. In this arrangement, twelve assemblies and θ = 30 °. It should be understood that other arrangements having more or fewer cylinders can be used. This is discussed in more detail below. Further, as shown, the cylinders 12 are provided in a circular or annular arrangement, however, the cylinders may be arranged in a side-by-side linear arrangement as shown in FIG. It should also be understood that other arrangements can be provided.

【0024】 ディスプレーサ15のそれぞれは、隣接するピストン/シリンダアセンブリの
パワーピストンに操作的に連結されている。これは図4に明瞭に示されていて、
一方のピストン/シリンダアセンブリのディスプレーサ15が、他方のピストン
/シリンダアセンブリのパワーピストン14に操作的に連結されている。アセン
ブリ13のパワーピストン14は、アセンブリのディスプレーサ15を出力シャ
フトの回転方向へ導く。 各パワーピストン連結ロッド16は、駆動装置の部分を形成する出力カム部材
21に操作的に連結されていて、次いで出力シャフト60に操作的に連結されて
いる。
Each of the displacers 15 is operatively connected to a power piston of an adjacent piston / cylinder assembly. This is clearly shown in FIG.
Displacer 15 of one piston / cylinder assembly is operatively connected to power piston 14 of the other piston / cylinder assembly. The power piston 14 of the assembly 13 directs the displacer 15 of the assembly in the direction of rotation of the output shaft. Each power piston connecting rod 16 is operatively connected to an output cam member 21 that forms part of the drive and then operatively connected to an output shaft 60.

【0025】 カム部材21は、その上にカム案内部30(図3参照)を有するほぼ円筒状のボ
ディ(図2参照)を備えていて、カムボディ21(図1と3)は、軸線X−Xの周り
に回転する。カム案内部30はボディ21の内面に示されているが、しかしなが
ら、これは円筒状のボディ21の内面か外面のいずれかに設けられる。図示した
ように、カム案内部30は、中間部27と28とをそれらの間に有するガイドの
ピーク(peak)またはトラフ(trough)である一連のローブ25と26を有する連続
的な外形からもわかるように、カム案内部30の外形はほぼ正弦波形状である。
The cam member 21 has a substantially cylindrical body (see FIG. 2) having a cam guide portion 30 (see FIG. 3) thereon, and the cam body 21 (FIGS. 1 and 3) has an axis X- Rotate around X. The cam guide 30 is shown on the inner surface of the body 21, however, it is provided on either the inner or outer surface of the cylindrical body 21. As shown, the cam guide 30 also has a continuous profile with a series of lobes 25 and 26 that are the peaks or troughs of the guide with intermediate portions 27 and 28 between them. As can be seen, the outer shape of the cam guide 30 is substantially sinusoidal.

【0026】 カム案内部30の種々の部品の配置は、エンジンの動作特性を最大にするため
に変更できる。例えば、ピストンのドエル(dwell)(図29参照)時間を引き延ば
すことが望ましいが、これはパワーの重大な利得を生成するからである。そのた
めに、カム案内部のローブ25と26は、それらの先端部がそれほど明白でない
ので平坦にできる。さらに、動作は、それらがほぼ直線状であるので、中間部を
形成することによって促進される。また、制御は、中間部の傾斜を変更すること
によって実行される。
The arrangement of the various components of the cam guide 30 can be varied to maximize the operating characteristics of the engine. For example, it may be desirable to increase the piston dwell (see FIG. 29) time, since this creates a significant gain in power. To that end, the lobes 25 and 26 of the cam guide can be flattened because their tips are less pronounced. In addition, movement is facilitated by forming an intermediate portion, as they are substantially straight. The control is executed by changing the inclination of the intermediate portion.

【0027】 各パワーピストン連結ロッド16は、カム案内部30に沿って追従するのに適
したそれらと関連するカム従動部31を有している。ピークからトラフへの振幅
は、エンジンのパワーピストン14のストロークの振幅に実質的に対応する。図
示したように、カム案内部の各ピークからトラフおよび中間部は、連結ロッド1
6および関連されたカム従動部31とを介してそれらと関連付けられた3つのパ
ワーピストン14を有している。各ディスプレーサ15は、隣接するピストン/
シリンダアセンブリのパワーピストン14に操作的に連結されている。このよう
に、6つのローブの12のディスプレーサとパワーピストン/シリンダアセンブ
リを有するカム案内部が提供され、それらは、パワーピストンがシーケンスに操
作し、回転の各30°ごとに、膨張ストロークが行われている3つのパワーピス
トンと圧縮ストロークが行われている3つのパワーピストンがあるようにするた
めに連結されている。図9は、各アセンブリ用にそれらの位置に示されたピスト
ンとディスプレーサとを有していて、アセンブリが並置式にレイアウトされた図
1に示された配置を線図的に示したものである。 上述の配置におけるカム部材の完全な回転において、エンジンは36回の膨張
ストロークと36回の圧縮ストローク(すなわち、1回転あたり72回のストロ
ーク)を作り出すことを容易に理解してほしい。
Each power piston connecting rod 16 has a cam follower 31 associated therewith suitable for following along a cam guide 30. The amplitude from peak to trough substantially corresponds to the amplitude of the stroke of the power piston 14 of the engine. As shown, the trough and the middle part from each peak of the cam guide are connected to the connecting rod 1.
6 and three associated power followers 31 and three power pistons 14 associated therewith. Each displacer 15 has an adjacent piston /
Operatively connected to the power piston 14 of the cylinder assembly. Thus, there is provided a cam guide having twelve displacers of six lobes and a power piston / cylinder assembly, in which the power piston operates in sequence, and for each 30 ° of rotation, an expansion stroke is performed. There are three power pistons that are connected and three power pistons that are undergoing a compression stroke. FIG. 9 diagrammatically illustrates the arrangement shown in FIG. 1 with the pistons and displacers shown in their positions for each assembly, with the assemblies laid out side-by-side. . It should be readily appreciated that at full rotation of the cam member in the above arrangement, the engine produces 36 expansion strokes and 36 compression strokes (ie, 72 strokes per revolution).

【0028】 先にも述べたように、また図1に最良のものが示されているように、例えばア
センブリ11のディスプレーサ15は、アセンブリ13のピストン14に操作的
に連結されている。これは、例えば結合リンク19によって行なわれる。 開示したように、出力シャフト60は、エンジンの中心を通って延びていて、
ベアリング53を有する駆動支持部32によって支持されている。 先にも述べたように、カム部材21は、その内側の円筒状の面に溝の形状のカ
ム案内部30を有する円筒状のカムボディを備えている。カムボディ21は、固
定されたベースプレート22を介して出力シャフト60に設けられていて、カム
ボディ21の回転が出力シャフト60の回転を生ずるように配置されている。
As previously mentioned, and as best shown in FIG. 1, for example, the displacer 15 of the assembly 11 is operatively connected to the piston 14 of the assembly 13. This is done, for example, by a connecting link 19. As disclosed, the output shaft 60 extends through the center of the engine,
It is supported by the drive support 32 having a bearing 53. As described above, the cam member 21 includes the cylindrical cam body having the groove-shaped cam guide portion 30 on the inner cylindrical surface. The cam body 21 is provided on the output shaft 60 via the fixed base plate 22, and is arranged such that rotation of the cam body 21 causes rotation of the output shaft 60.

【0029】 カム従動部31は、パワーピストン連結ロッド16に操作的に連結されたカム
従動部キャリッジ33に操作的に連結されている。カム従動部キャリッジ33は
、図示された形状においてトラックロッド35と36を有するトラック34に沿
った直線状の運動用に配置されている。結合リンク19は、キャリッジ33に操
作的に連結されている。図7と8は、他のT−スロットシステムのカム従動部キ
ャリッジを示していて、トラック34の必要性がない。図7と8に示されたよう
に、パワーピストン14とパワーピストン連結ロッド16は、カム従動部31を
有する連結ロッド16の一端部にキャリッジ41を有している。摺動子の形状の
キャリッジ41は、機械的ボディの一部分のT−スロット内に収容可能である。
The cam follower 31 is operatively connected to a cam follower carriage 33 operatively connected to the power piston connecting rod 16. The cam follower carriage 33 is arranged for linear movement along a track 34 having track rods 35 and 36 in the configuration shown. The coupling link 19 is operatively connected to the carriage 33. 7 and 8 show a cam follower carriage of another T-slot system, without the need for a track 34. FIG. As shown in FIGS. 7 and 8, the power piston 14 and the power piston connecting rod 16 have a carriage 41 at one end of the connecting rod 16 having a cam follower 31. A carriage 41 in the form of a slider can be accommodated in a T-slot in a part of the mechanical body.

【0030】 図面の図10から17を参照すると、本発明によるデュアルカム駆動装置を組
み込んだスターリングエンジンの第2の形状が示されている。この場合において
、スターリングエンジンはガンマタイプの配置のものである。エンジンは、全体
的に110で示されていて、両方のシリンダ112とシリンダ114とを有する
シリンダブロック118を備えている。デュアルカム駆動装置は、駆動装置支持
部122をその一方の端部に有している。駆動装置支持部122は、駆動出力シ
ャフト160を有するほぼ円筒状のシェル132を備えている。シリンダ112
と114との2つのグループは、シリンダブロック118内に設けられていて、
一方のグループ112はパワーピストン115と関連付けられていて、他方のグ
ループ114はディスプレーサ116と関連付けられている。各シリンダ114
は導管119の形状のガス搬送通路によって各シリンダ112に連結されている
。電気的に操作されるボールバルブ120が作動流体の搬送およびパワー出力の
制御のために各導管119に設けられている。
Referring to FIGS. 10 to 17 of the drawings, there is shown a second configuration of a Stirling engine incorporating a dual cam drive according to the present invention. In this case, the Stirling engine is of the gamma type arrangement. The engine includes a cylinder block 118, indicated generally at 110, having both cylinders 112 and cylinders 114. The dual cam drive has a drive support 122 at one end. The drive support 122 includes a substantially cylindrical shell 132 having a drive output shaft 160. Cylinder 112
And 114 are provided in the cylinder block 118,
One group 112 is associated with a power piston 115 and the other group 114 is associated with a displacer 116. Each cylinder 114
Are connected to each cylinder 112 by a gas conveying passage in the form of a conduit 119. An electrically operated ball valve 120 is provided in each conduit 119 for transport of the working fluid and control of the power output.

【0031】 各シリンダ112はパワーピストン115を収容するのに適していて、各シリ
ンダ114はディスプレーサ116を収容するのに適している。各パワーピスト
ン115は連結ロッド124に操作的に連結されていて、各ディスプレーサ11
6は連結ロッド125に操作的に連結されている。各シリンダ114は、従来の
スターリングサイクルエンジンのように、低温ゾーンCと高温ゾーンHとを有し
ている。エンジンは、異なる温度レベルでの作動ガスの周期的圧縮および膨張を
有する密閉再生サイクルで操作する。ディスプレーサ116は、作動ガスを高温
ゾーンと低温ゾーンとの間で移動するために設けられているので、これは作動ガ
ス容積が変化するようにパワーピストン115に作用する。
Each cylinder 112 is suitable for housing a power piston 115 and each cylinder 114 is suitable for housing a displacer 116. Each power piston 115 is operatively connected to a connecting rod 124 so that each displacer 11
6 is operatively connected to a connecting rod 125. Each cylinder 114 has a low temperature zone C and a high temperature zone H, as in a conventional Stirling cycle engine. The engine operates in a closed regeneration cycle with periodic compression and expansion of the working gas at different temperature levels. Since the displacer 116 is provided to move the working gas between the hot zone and the cold zone, it acts on the power piston 115 so that the working gas volume changes.

【0032】 図面の図10〜17に示されたエンジンの特定の形状において、シリンダのグ
ループは、1つずつ上に円形の配置に設けられている。アセンブリは、互いに円
周的に等間隔である。12のアセンブリがある配置において、それらは互いに3
0°離間している。より多くの、またはより少ないシリンダを有する他の配置が
使用できることを理解してほしい。これは以下においてより詳細に議論する。さ
らに、シリンダ114は円形のまたは環状の配置に設けられているように示され
ているが、並置した直線状の配置のような他の配置に設けることができることも
また理解してほしい。
In the particular configuration of the engine shown in FIGS. 10 to 17 of the drawings, groups of cylinders are provided one above the other in a circular arrangement. The assemblies are circumferentially equally spaced from each other. In an arrangement with 12 assemblies, they are 3
0 ° apart. It should be understood that other arrangements having more or fewer cylinders can be used. This is discussed in more detail below. Further, while cylinders 114 are shown as being arranged in a circular or annular arrangement, it should also be understood that they can be arranged in other arrangements, such as side-by-side linear arrangements.

【0033】 開示したように、駆動装置は、カム案内部134をその上に有するほぼ円筒状
のボディ133を持った駆動カム部材130を備えていて、カム部材は駆動シャ
フト160と共に回転するように設けられている。カム案内部134は、ボディ
133の内面に示されているが、しかしながら、これは円筒状のボディ133の
内面か外面のいずれかに設けられる。開示したように、カム案内部134は、中
間部137と138とをそれらの間に有するガイドのピークまたはトラフである
一連のローブ135と136を有する連続的な外形である。これからもわかるよ
うに、カム案内部134の外形はほぼ正弦波形状である。
As disclosed, the drive includes a drive cam member 130 having a substantially cylindrical body 133 having a cam guide 134 thereon, such that the cam member rotates with the drive shaft 160. Is provided. The cam guide 134 is shown on the inner surface of the body 133, however, it is provided on either the inner or outer surface of the cylindrical body 133. As disclosed, the cam guide 134 is a continuous profile having a series of lobes 135 and 136 that are peaks or troughs of the guide with intermediate portions 137 and 138 therebetween. As can be seen, the outer shape of the cam guide 134 is substantially sinusoidal.

【0034】 カム案内部134の種々の部品の配置は、エンジンの動作特性を最大にするた
めに変更できる。例えば、ピストンのドエル時間を引き延ばすことが望ましいが
、これはパワーの重大な利得を生成するからである。そのために、カム案内部の
ローブ135と136は、それらの先端部がそれほど明白でないので、平坦にで
きる。さらに、動作は、それらがほぼ直線状のであるので、中間部を形成するこ
とによって促進される。また、制御は、中間部の傾斜を変更することによって実
行される。
The arrangement of the various components of the cam guide 134 can be varied to maximize the operating characteristics of the engine. For example, it is desirable to extend the dwell time of the piston, since this creates a significant gain in power. To that end, the lobes 135 and 136 of the cam guide can be flat because their tips are less pronounced. In addition, operation is facilitated by forming an intermediate portion, as they are substantially straight. The control is executed by changing the inclination of the intermediate portion.

【0035】 各パワーピストン連結ロッド124は、カム案内部134に沿って追従するの
に適したそれらと関連するカム従動部141を有している。ピークからトラフへ
の振幅は、エンジンのパワーピストン115のストロークの振幅に実質的に対応
する。図示したように、カム案内部の各ピークからトラフおよび中間部は、連結
ロッド124と関連されたカム従動部141とを介してそれらと関連付けられた
3つのパワーピストン115を有している。 各カム従動部141は、パワーピストン連結ロッド124に操作的に連結され
たカム従動部キャリッジ143に操作的に連結されている。カム従動部キャリッ
ジ143は、トラックロッドを有する形状に示されたトラック144に沿って直
線状の運動をするように配置されている。
Each power piston connecting rod 124 has a cam follower 141 associated therewith suitable for following along a cam guide 134. The peak to trough amplitude substantially corresponds to the amplitude of the stroke of the engine power piston 115. As shown, each peak to trough and intermediate portion of the cam guide has three power pistons 115 associated therewith via a connecting rod 124 and an associated cam follower 141. Each cam follower 141 is operatively connected to a cam follower carriage 143 operatively connected to the power piston connecting rod 124. The cam follower carriage 143 is arranged to make a linear movement along a track 144 shown as having a track rod.

【0036】 デュアルカムガンマスターリングはさらに、駆動シャフト160に操作的に連
結されそれと共に回転するようなディスプレーサ部材152を有する連結制御手
段150を備えている。カム部材152は、その外面にカム案内部155を有す
る円筒状のボディの形状である。カム案内部155は、各ディスプレーサ連結ロ
ッド125に操作的に連結されたカム従動部158を収容するのに適している。
カム従動部158は、駆動カムに関連して先に述べたのと類似するよう、キャリ
ッジとトラックアセンブリに設けられている。図示された特定の実施例において
、駆動出力シャフト160とカム部材152とは、カム部材の内面の一連の遊星
運動ギヤ153とリングギヤ154とを有するギヤ列によって操作的にリンクさ
れている。操作的連結のこの方法の理由は、隣接する機構の以下に述べる説明か
ら明らかになる。しかしながら、カム部材152は駆動出力シャフト160に直
接結合できることを理解してほしい。駆動出力シャフトのこの回転は、カム部材
152の回転を引き起こし、次いでディスプレーサ116の往復運動を引き起こ
す。
The dual cam gun master ring further comprises a connection control means 150 having a displacer member 152 operatively connected to the drive shaft 160 and rotating therewith. The cam member 152 has the shape of a cylindrical body having a cam guide 155 on its outer surface. The cam guide 155 is suitable for receiving a cam follower 158 operatively connected to each displacer connecting rod 125.
A cam follower 158 is provided on the carriage and track assembly, similar to that described above in connection with the drive cam. In the particular embodiment shown, drive output shaft 160 and cam member 152 are operatively linked by a gear train having a series of planetary gears 153 and ring gear 154 on the inner surface of the cam member. The reason for this method of operative connection will become apparent from the following description of the adjacent mechanism. However, it should be understood that cam member 152 can be directly coupled to drive output shaft 160. This rotation of the drive output shaft causes rotation of cam member 152, which in turn causes reciprocation of displacer 116.

【0037】 開示され、また図11と15とに最良のものが示されている特定の実施例にお
いて、連結制御手段150は、調整装置170を有している。この調整装置17
0は、それらと関連するパワーピストン115に関してディスプレーサ116の
タイミングを調整することによって、駆動出力シャフト160の回転方向を制御
するために操作可能である。調整装置170は、駆動シャフト160を取り囲み
遊星ギヤ153をそのフランジ状基部に支持する遊星ギヤ支持スリーブ173を
有している。遊星ギヤ支持スリーブ173は、その基部近傍にリングギヤ156
を保持するリングギヤ支持スリーブ176内に設けられている。各スリーブ17
3と176とは、ピン172をその中に収容する操作スロット174と175と
をその中に有していて、ピン172は、駆動シャフト160の中空部分内での直
線状の移動用に配置されたプラグ179に設けられている。
In the particular embodiment disclosed and best shown in FIGS. 11 and 15, the coupling control means 150 includes an adjustment device 170. This adjusting device 17
0 is operable to control the direction of rotation of the drive output shaft 160 by adjusting the timing of the displacer 116 with respect to the power piston 115 associated therewith. The adjusting device 170 has a planetary gear support sleeve 173 surrounding the drive shaft 160 and supporting the planetary gear 153 on its flange-shaped base. The planet gear support sleeve 173 has a ring gear 156 near its base.
Is provided in a ring gear support sleeve 176 that holds Each sleeve 17
3 and 176 have operating slots 174 and 175 therein for receiving pins 172 therein, the pins 172 being arranged for linear movement within the hollow portion of the drive shaft 160. Plug 179.

【0038】 通常の操作において、駆動出力シャフト160、スリーブ173と176、お
よびカム部材152は、遊星ギヤ153とリングギヤ154、156を介して一
体的に回転する。制御アクチュエータ180とねじ部材171との回転によって
、駆動出力シャフト160の長手方向の軸線に沿って、ピン172は上方または
下方に移動でき、それによって2つのスリーブの相対的回転を生じさせ、それに
よってディスプレーサ116のパワーピストンとの相対的往復運動のタイミング
を調整する。 本発明による駆動装置を組み込んだスターリングエンジンの回転ディスプレー
サガンマ形状は、図18と24とに示されている。図18と19に示された特定
のエンジンの実施例を参照すると、その配置は、図10から17に示されたガン
マ配置にある程度類似している。大きな相違点は、この特定の実施例において、
ディスプレーサは往復運動するよりはむしろ回転し、その結果、結合制御手段が
異なり、エンジンが単一のカム部材を採用することである。
In normal operation, the drive output shaft 160, the sleeves 173 and 176, and the cam member 152 rotate integrally via the planetary gear 153 and the ring gears 154, 156. The rotation of the control actuator 180 and the screw member 171 allows the pin 172 to move up or down along the longitudinal axis of the drive output shaft 160, thereby causing relative rotation of the two sleeves, The timing of the relative reciprocation of the displacer 116 with the power piston is adjusted. The rotating displacer gamma configuration of a Stirling engine incorporating a drive according to the present invention is shown in FIGS. Referring to the specific engine embodiment shown in FIGS. 18 and 19, the arrangement is somewhat similar to the gamma arrangement shown in FIGS. The major difference is that in this particular embodiment,
The displacer rotates rather than reciprocates, so that the coupling control means is different and the engine employs a single cam member.

【0039】 図18と19に示されたように、全体的に210で示されたスターリングエン
ジンがあり、これは、図21に詳細に示されたディスプレーサシリンダブロック
218と、その一端部の駆動装置支持プレート217とを有している。駆動装置
支持プレートは駆動出力シャフト260を支持している。エンジンはさらに、2
つのグループのシリンダ212と214とを有していて、一方のグループ212
はパワーピストン215と関連されていて、他方のグループ214はディスプレ
ーサ216と関連されている。各ディスプレーサシリンダ214は導管219の
形状のガス搬送通路によって各パワーピストンシリンダ212に連結されている
。各導管219は、作動流体の搬送およびパワー出力の制御用に、電気的に操作
されるボールバルブ120を有している。
As shown in FIGS. 18 and 19, there is a Stirling engine, indicated generally at 210, which includes a displacer cylinder block 218, shown in detail in FIG. 21, and a drive at one end thereof. And a support plate 217. The drive support plate supports the drive output shaft 260. The engine is also 2
One group 212 having two groups of cylinders 212 and 214
Is associated with a power piston 215 and the other group 214 is associated with a displacer 216. Each displacer cylinder 214 is connected to each power piston cylinder 212 by a gas carrying passage in the form of a conduit 219. Each conduit 219 has an electrically operated ball valve 120 for delivery of working fluid and control of power output.

【0040】 各シリンダ212はパワーピストン215を収容するのに適していて、各シリ
ンダ214はディスプレーサ216を収容するのに適している。各パワーピスト
ン215は連結ロッド224に操作的に連結されていて、各ディスプレーサ21
6は連結ロッド225に操作的に連結されている。各ディスプレーサシリンダ2
24は、従来のスターリングサイクルエンジンのように、低温ゾーンCと高温ゾ
ーンHとを有している。エンジンは、異なる温度レベルでの作動流体の周期的圧
縮および膨張を有する密閉再生サイクルで操作する。ディスプレーサ216は、
作動ガスを高温ゾーンと低温ゾーンとの間で移動するために設けられているので
、これは作動流体容積が変化するようにパワーピストン215に作用する。
Each cylinder 212 is suitable for housing a power piston 215, and each cylinder 214 is suitable for housing a displacer 216. Each power piston 215 is operatively connected to a connecting rod 224, and each displacer 21
6 is operatively connected to the connecting rod 225. Each displacer cylinder 2
24 has a low temperature zone C and a high temperature zone H like a conventional Stirling cycle engine. The engine operates in a closed regeneration cycle with periodic compression and expansion of the working fluid at different temperature levels. Displacer 216 is
As it is provided to move the working gas between the hot and cold zones, it acts on the power piston 215 so that the working fluid volume changes.

【0041】 この特定の実施例において、ディスプレーサ216は、ディスプレーサの中心
部であるシャフト225のシリンダ214内で回転するために設けられている。
ディスプレーサ216は、図19と22に示された断面で見た場合、ほぼ半円形
の形状である羽根227の形状である。各羽根の前面229は、それらが内方へ
窪むように形成され、後面はその中にそれが設けられるシリンダの湾曲にほぼ一
致する。羽根227は、それがシリンダ214のほぼ全長に沿って延びるように
構成されている。エンジンの回転ディスプレーサパワー出力は増加することを理
解してほしい。
In this particular embodiment, displacer 216 is provided for rotation within cylinder 214 of shaft 225, which is the center of the displacer.
The displacer 216 has the shape of a vane 227 that is substantially semi-circular when viewed in the cross-section shown in FIGS. The front face 229 of each vane is formed so that they are recessed inward, and the rear face approximately matches the curvature of the cylinder in which it is mounted. The blade 227 is configured such that it extends along substantially the entire length of the cylinder 214. It should be understood that the rotational displacer power output of the engine increases.

【0042】 シリンダの高温ゾーンHと低温ゾーンCとは、図21の平面図に示されたよう
に、シリンダの対向するハーフとして配置されている。そのために、低温ゾーン
Cを規定するシリンダの部分は、冷却フィン222をその上に有している。高温
ゾーンHを規定するシリンダの断面部分は、シリンダ壁が適切な形状の加熱部材
によって加熱されるように構成されている。各ディスプレーサシリンダ214の
内面は、図20と21には示されていないけれども、作動流体の作用を増加する
ために、隆起部のリングと溝で節をつけられた好ましい形状である。
The high temperature zone H and low temperature zone C of the cylinder are arranged as opposing halves of the cylinder as shown in the plan view of FIG. To that end, the part of the cylinder defining the cold zone C has cooling fins 222 thereon. The section of the cylinder defining the high temperature zone H is configured such that the cylinder wall is heated by a suitably shaped heating member. The inner surface of each displacer cylinder 214 is a preferred shape, not shown in FIGS. 20 and 21, articulated with ridge rings and grooves to increase the effect of the working fluid.

【0043】 駆動装置は、カム案内部234をその上に有するほぼ円筒状のボディ232を
有する駆動カム部材230を備えていて、固定されたベースプレート270を有
するカムボディ232は、カムボディの回転が出力シャフト260の回転を生ず
るように配置されている。開示したように、カム案内部234はほぼ正弦波形状
の連続的な輪郭である。 各パワーピストン連結ロッド224は、カム案内部234に沿って追従するの
に適した関連するカム従動部を有している。ピークからトラフへの振幅は、エン
ジンのパワーピストン215のストロークの振幅に実質的に対応する。図19に
示したように、カム案内部の各ピークからトラフおよび中間部は、連結ロッド2
24と関連されたカム従動部241とを介してそれらと関連付けられた3つのパ
ワーピストン215を有している。
The drive includes a drive cam member 230 having a substantially cylindrical body 232 having a cam guide 234 thereon, wherein the cam body 232 having a fixed base plate 270 is adapted to rotate the cam body with an output shaft. It is arranged to produce a rotation of 260. As disclosed, the cam guide 234 is a substantially sinusoidal continuous profile. Each power piston connecting rod 224 has an associated cam follower suitable for following along a cam guide 234. The peak to trough amplitude substantially corresponds to the amplitude of the stroke of the engine power piston 215. As shown in FIG. 19, the trough and the intermediate portion from each peak of the cam guide portion are connected to the connecting rod 2.
It has three power pistons 215 associated therewith via a cam follower 241 associated therewith.

【0044】 パワーピストンのドエル時間を変更するために、正弦波状のカム案内部のピー
クとトラフとを「平坦にする」ことによって、一連のローブ波形を調波(harmoni
c)したままにすることによって、特に回転ディスプレーサが一定のフルパワーま
たはそれに近く独立して操作できるので、エンジンパワー出力は増加できる(図
29参照)。 カム従動部241はパワーピストン連結ロッド224の操作可能に連結された
カム従動部キャリッジ243に操作可能に連結されている。カム従動部キャリッ
ジ243は、トラックロッド245を含む図示された形状のトラック244に沿
った直線状の運動用に設けられている。
To change the dwell time of the power piston, a series of lobe waveforms are harmonically adjusted by “flattening” the peaks and troughs of the sinusoidal cam guide.
c) By leaving the engine power output increased, especially since the rotating displacer can be operated independently at or near constant full power (see FIG. 29). The cam follower 241 is operably connected to a cam follower carriage 243 operably connected to the power piston connecting rod 224. The cam follower carriage 243 is provided for linear movement along a track 244 of the illustrated shape including a track rod 245.

【0045】 特定の実施例において、連結制御手段250は、それらとともに回転するため
に駆動シャフト260に操作的に連結されたリングギヤ253を有している。リ
ングギヤ253は、ディスプレーサ連結シャフト225に設けられたピニオン2
54と噛み合い係合するので、ディスプレーサシャフトに取着されたピニオンの
回転は、リングギヤ253と駆動シャフト260の回転を生ずる。反対に、図2
7の制御におけるような、採用されたギヤ制御機構によれば、リングギヤ253
はピニオン254の回転を生じ、それによってディスプレーサの時限的回転を制
御することを理解してほしい。
In certain embodiments, coupling control means 250 has a ring gear 253 operatively coupled to drive shaft 260 for rotating therewith. The ring gear 253 is provided with a pinion 2 provided on the displacer connecting shaft 225.
As it meshes with 54, rotation of the pinion attached to the displacer shaft causes rotation of ring gear 253 and drive shaft 260. On the contrary, FIG.
7, according to the gear control mechanism employed, the ring gear 253
Causes rotation of pinion 254, thereby controlling the timed rotation of the displacer.

【0046】 一例示的実施例において、エンジンは、一回転毎に100パワーストロークを
与える10のローブカムを駆動する20のパワーピストンを有していて、18度
ごとに5の振動(pulse)であって、一回転毎に5の20振動である。回転羽根デ
ィスプレーサ装置は、主駆動シャフトから5対1の増速ギヤ比でギヤ列によって
駆動される。主ギヤは、20の小さいギヤを駆動し、各1つが回転羽根ディスプ
レーサ装置を制御する。回転羽根ディスプレーサは、カムの一側のピーク間で各
一回転回転しなければならず(5を除いて)、ピーク間でピストンの2ストローク
のように見える。これに関しては図24を参照してほしい。各搬送パイプに沿っ
たディスプレーサとパワーシリンダとの間の電気的に作動されるボールバルブは
、パワー出力を制御する。装置は空冷されていて、シリンダ壁を過熱するバッテ
リー起動で、起動後はカム駆動装置からダイナモで操作する手段によって電気的
に加熱されている。カム駆動装置が、シャフトに同軸的な発電機のアタッチメン
トによって電気を発生している間は、図3のようなカムチューブは、取着された
永久磁石と周囲のステータを有する発電機として作用する。この実施例の特定の
形状は、図25に示されている。熱は、エンジンの中心シャフトに隣接するディ
スプレーサシリンダの捕捉された領域に適用される。
In one exemplary embodiment, the engine has 20 power pistons driving 10 lobe cams that provide 100 power strokes per revolution, with 5 pulses every 18 degrees. Thus, there are 5 20 vibrations per revolution. The rotating blade displacer device is driven by a gear train at a 5: 1 gear ratio from the main drive shaft. The main gear drives twenty small gears, each one controlling a rotary vane displacer device. The rotating vane displacer must rotate one full revolution between the peaks on one side of the cam (except 5), and looks like two strokes of the piston between the peaks. See FIG. 24 in this regard. An electrically operated ball valve between the displacer and the power cylinder along each transport pipe controls the power output. The device is air-cooled and battery activated to overheat the cylinder walls, after which it is electrically heated by means of a dynamo operated cam drive. While the cam drive is generating electricity by means of a generator attachment coaxial with the shaft, the cam tube as in FIG. 3 acts as a generator with an attached permanent magnet and a surrounding stator. . The particular shape of this embodiment is shown in FIG. Heat is applied to a captured area of the displacer cylinder adjacent to the central shaft of the engine.

【0047】 次の表2は、カムローブに対するパワーピストンの数に関する種々の配置とそ
れらのサイクル当たりの活動の関連度合いを示している。
Table 2 below shows the various arrangements for the number of power pistons relative to the cam lobes and the relevance of their activity per cycle.

【表2】 [Table 2]

【0048】 図25に関連して、駆動装置は発電機として使用できる形状に示されている。
駆動カム部材330が示されている。駆動装置は、先に述べた実施例のいずれか
に関連して述べたタイプのものである。 開示されたように、駆動カム部材330は、それに設けられた一連の永久磁石
332を有している。機構の外側ボディ335の部分は、それに設けられた一連
の巻線すなわちステータ337を有している。このように、駆動カム部材330
は発電機のアーマチャを形成し、ボディ335は一連のステータを収容する。
With reference to FIG. 25, the drive is shown in a configuration that can be used as a generator.
The drive cam member 330 is shown. The drive is of the type described in connection with any of the previously described embodiments. As disclosed, the drive cam member 330 has a series of permanent magnets 332 provided thereon. The portion of the outer body 335 of the mechanism has a series of windings or stators 337 provided thereon. Thus, the driving cam member 330
Forms the armature of the generator, and body 335 houses a series of stators.

【0049】 図18から24に関連して述べられたエンジンの他の特定の応用は、冷却され
た飛行機エンジン(aero engine)にそれを使用することに関連していて、それは
図26に示されている。 開示されたエンジンは、図18から24に関連して述べられたエンジンと実質
的に同一であり、類似する参照符号が類似する部品に使用されている。エンジン
はカウリング291内に収容され、プロペラ271は操作的に出力シャフトに連
結されている。
Another specific application of the engine described in connection with FIGS. 18 to 24 relates to its use in a cooled aero engine, which is shown in FIG. ing. The disclosed engine is substantially identical to the engine described in connection with FIGS. 18-24, and like reference numerals have been used for like parts. The engine is housed in cowling 291 and propeller 271 is operatively connected to the output shaft.

【0050】 図18から24に関連して述べられたエンジンのさらに他の特定の応用は、冷
却された大気圏エンジンのシールされたカプセルに関連していて、それは図27
に示されている。 図18から24に関連して述べられたエンジンの部品は、同様の参照符号が付
されている。この応用において、冷蔵要素280はディスプレーサシリンダブロ
ック281を取り囲んでいて、冷気を供給する。
Yet another specific application of the engine described in connection with FIGS. 18 to 24 relates to a sealed capsule of a cooled atmospheric engine, which is FIG.
Is shown in The components of the engine described in connection with FIGS. 18 to 24 are similarly numbered. In this application, the refrigeration element 280 surrounds the displacer cylinder block 281 and supplies cool air.

【0051】 特定の実施例において、タイミング装置282は、駆動シャフト260の回転
方向を制御するために、回転羽根ディスプレーサ216とパワーピストン215
との間のタイミングシーケンスを変更し、また、シーケンスを高速回転で精密調
整する。 装置は、駆動シャフトに平行なスロット内を走行する駆動ピンを持った駆動シ
ャフト260内を走行するスラグ(slug)を制御するステッピングモータウォーム
と車輪283によって制御される。 駆動ピンは、スロットを通って突出していて、主駆動ギヤに接続されたスリー
ブの他のロットをピックアップし、そのスロットは駆動シャフトの8°離れた並
行スロットである。 ピンは、いずれかの方向へ最大値移動し、駆動シャフトの回転方向が要求され
ているかを制御し、またさらに、高速回転用に何らかの進歩を制御する。
In a specific embodiment, the timing device 282 includes a rotary vane displacer 216 and a power piston 215 to control the direction of rotation of the drive shaft 260.
Change the timing sequence between the two, and fine-tune the sequence at high speed. The device is controlled by a stepping motor worm and wheels 283 that control a slug running in a drive shaft 260 with a drive pin running in a slot parallel to the drive shaft. The drive pin protrudes through the slot to pick up another lot of the sleeve connected to the main drive gear, which is an 8 ° parallel slot in the drive shaft. The pin moves a maximum value in either direction to control if a rotational direction of the drive shaft is required, and also to control any progress for high speed rotation.

【0052】 加熱は、電気加熱であり、冷却は冷蔵冷却であって、これは、全体の装置が、
一端が出ている駆動シャフトと、パワー用の電気的に作動されるボールバルブを
制御する装置内にあるか集中している電気的道具(loom)とを有するユニットすな
わちカプセル285としてシールできることを意味し、そしてステッピングモー
タはタイミング装置を制御する。好ましくは、カプセル285の内部は、流体圧
力下に維持される。
The heating is electric heating, and the cooling is refrigeration cooling, which is performed by
Means that it can be sealed as a unit or capsule 285 having a drive shaft with one end protruding and an electrical loom located or concentrated in the device controlling the electrically operated ball valve for power. And the stepper motor controls the timing device. Preferably, the interior of capsule 285 is maintained under fluid pressure.

【0053】 最後に、種々の変更、修正、および/または、追加は、本発明の精神と目的か
ら逸脱しないで部品の種々の配置および配置内に組み込めることが理解できる。
Finally, it can be appreciated that various changes, modifications, and / or additions can be incorporated into the various arrangements and arrangements of the components without departing from the spirit and purpose of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例による一部を切除したスターリングエンジンの概略的斜視図
FIG. 1 is a schematic perspective view of a partially cut Stirling engine according to one embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示されたエンジンの他の部分の部分的切り欠き図。FIG. 2 is a partial cutaway view of another portion of the engine shown in FIG.

【図3】 図1に示されたエンジンのカム部材の概略図。FIG. 3 is a schematic view of a cam member of the engine shown in FIG. 1;

【図4】 図1に示されたエンジンの1つのピストンとディスプレーサの概略図。FIG. 4 is a schematic view of one piston and displacer of the engine shown in FIG. 1;

【図5】 図1に示されたエンジンのシリンダブロックの切り欠き図。FIG. 5 is a cutaway view of a cylinder block of the engine shown in FIG. 1;

【図6】 図1に示されたエンジンの他の部分の切り欠き図。FIG. 6 is a cutaway view of another portion of the engine shown in FIG. 1;

【図7】 カム従動部キャリッジのT−スロット形状の概略図。FIG. 7 is a schematic view of a T-slot shape of a cam follower carriage.

【図8】 窪んだスリーブ内における図7のT−スロットキャリッジの概略図。FIG. 8 is a schematic view of the T-slot carriage of FIG. 7 in a recessed sleeve.

【図9】 開示の目的のために平坦にされたエンジンの概略図。FIG. 9 is a schematic diagram of an engine that has been flattened for purposes of disclosure.

【図10】 本発明の他の実施例によるスターリングエンジンの概略的斜視図。FIG. 10 is a schematic perspective view of a Stirling engine according to another embodiment of the present invention.

【図11】 図10に示された実施例の概略的側部立面図。FIG. 11 is a schematic side elevational view of the embodiment shown in FIG.

【図12】 図10と11に示されたエンジンの部分の概略的平面図。FIG. 12 is a schematic plan view of a portion of the engine shown in FIGS. 10 and 11;

【図13】 図10から12に示されたエンジンの隣接するピストンの配置を示す図。FIG. 13 shows an arrangement of adjacent pistons of the engine shown in FIGS. 10 to 12;

【図14】 開示のために多くの部品を取り除くかまたは切り欠いた図10から12に示さ
れたエンジンの概略図。
FIG. 14 is a schematic diagram of the engine shown in FIGS. 10 to 12 with many components removed or cut away for disclosure.

【図15】 開示のために多くの部品を取り除くかまたは切り欠いた図10から12に示さ
れたエンジンの概略図。
FIG. 15 is a schematic diagram of the engine shown in FIGS. 10 to 12 with many parts removed or cut away for disclosure.

【図16】 開示のために多くの部品を取り除くかまたは切り欠いた図10から12に示さ
れたエンジンの概略図。
FIG. 16 is a schematic view of the engine shown in FIGS. 10 to 12 with many parts removed or cut away for disclosure.

【図17】 開示のために多くの部品を取り除くかまたは切り欠いた図10から12に示さ
れたエンジンの概略図。
FIG. 17 is a schematic view of the engine shown in FIGS. 10 to 12 with many parts removed or cut away for disclosure.

【図18】 本発明の第3の実施例の概略的側部立面図。FIG. 18 is a schematic side elevation view of a third embodiment of the present invention.

【図19】 図18に示されたエンジンの部分的に切り欠いた概略図。FIG. 19 is a partially cutaway schematic view of the engine shown in FIG. 18;

【図20】 図18に示されたタイプのエンジン用の代表的なシリンダブロックの概略図。FIG. 20 is a schematic diagram of an exemplary cylinder block for an engine of the type shown in FIG.

【図21】 高温ゾーンと低温ゾーンを示すシリンダブロックの部分の概略的平面図。FIG. 21 is a schematic plan view of a portion of a cylinder block showing a high temperature zone and a low temperature zone.

【図22】 図18に示されたタイプのエンジンに使用するためのディスプレーサ羽根の概
略図。
FIG. 22 is a schematic view of a displacer blade for use in an engine of the type shown in FIG.

【図23】 図18に示されたタイプのエンジンに使用するためのディスプレーサのタイミ
ングシーケンスを示す平面図。
FIG. 23 is a plan view showing a timing sequence of a displacer for use in an engine of the type shown in FIG.

【図24】 図18に示されたタイプのエンジンに使用するためのディスプレーサのタイミ
ングシーケンスを示す平面図。
FIG. 24 is a plan view showing a timing sequence of a displacer for use in an engine of the type shown in FIG.

【図25】 発電機として使用される特定の応用における駆動装置を示す概略図。FIG. 25 is a schematic diagram showing a drive in a particular application used as a generator.

【図26】 図18に示されたタイプのエンジンの他の特定の応用の概略図。FIG. 26 is a schematic diagram of another particular application of an engine of the type shown in FIG.

【図27】 図18に示されたタイプのエンジンのさらに他の特定の応用の概略図。FIG. 27 is a schematic diagram of yet another specific application of an engine of the type shown in FIG.

【図28】 従来のスターリングエンジンのクランクサイクルを示す図。FIG. 28 is a diagram showing a crank cycle of a conventional Stirling engine.

【図29】 図28におけるクランクサイクルを擬制した本発明による駆動装置用のカムレ
イアウトの線図。
FIG. 29 is a diagram of a cam layout for a drive device according to the present invention, simulating the crank cycle in FIG.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment

【提出日】平成13年5月14日(2001.5.14)[Submission date] May 14, 2001 (2001.5.14)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 PQ3219 (32)優先日 平成11年9月30日(1999.9.30) (33)優先権主張国 オーストラリア(AU) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU ,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,S G,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ ,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW 【要約の続き】 グエンジン用の回転羽根ディスプレーサもまた開示され ている。──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (31) Priority claim number PQ3219 (32) Priority date September 30, 1999 (September 30, 1999) (33) Priority claim country Australia (AU) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG , KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW. It has been disclosed.

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の直線状の往復運動パワー発生部材から回転出力部材へ
のパワーの伝達に使用するための駆動装置であって、この駆動装置は、カム部材
に沿って延びたカム従動部案内外形を有する駆動カム部材を備えていて;駆動カ
ム従動部は、各パワー発生部材に操作的に連結されていて、各従動部は、パワー
発生部材の各往復運動サイクルによってカム従動部案内外形を係合するのに適し
ていて、前記駆動カム従動部案内外形は、駆動カム部材の表面のほぼ正弦波状輪
郭に追従し、この輪郭は、中間領域をそれらの間に有するピークとトラフとを形
成する一連のローブを備え、駆動カムの表面のカム従動部案内外形の実質的に正
弦波状輪郭のピークからピークへの振幅は、往復運動パワー発生部材のストロー
クのストローク振幅に実質的に対応し、1つのピークから隣接するトラフの外形
に沿って離間した少なくとも3つの駆動カム従動部を備えていることを特徴とす
る駆動装置。
1. A driving device for use in transmitting power from a plurality of linear reciprocating power generating members to a rotary output member, the driving device comprising a cam follower extending along a cam member. A drive cam member having a guide profile; a drive cam follower operatively connected to each power generating member, wherein each follower is driven by each reciprocating cycle of the power generating member. Wherein the drive cam follower guide profile follows a generally sinusoidal profile of the surface of the drive cam member, which profile defines a peak and a trough having an intermediate region therebetween. With a series of lobes forming, the peak-to-peak amplitude of the substantially sinusoidal profile of the cam follower guide profile on the surface of the drive cam being substantially equal to the stroke amplitude of the stroke of the reciprocating power generating member. A drive device comprising at least three drive cam followers spaced from one peak along the contour of an adjacent trough.
【請求項2】 駆動カム部材は、その中心軸線の周りで回転可能なほぼ円筒
状のボディを有し、カム従動部案内外形は円筒状のボディの表面に沿って延びて
いることを特徴とする請求項1記載の駆動装置。
2. The drive cam member has a substantially cylindrical body rotatable about its central axis, and the cam follower guide profile extends along the surface of the cylindrical body. The drive device according to claim 1, wherein
【請求項3】 カム従動部案内外形は、カムボディの外面にあることを特徴
とする請求項2記載の駆動装置。
3. The drive device according to claim 2, wherein the cam follower guide outer shape is provided on an outer surface of the cam body.
【請求項4】 カム従動部案内外形は、それらの内面にあることを特徴とす
る請求項2記載の駆動装置。
4. The drive according to claim 2, wherein the cam follower guide outer shapes are on their inner surfaces.
【請求項5】 カム従動部案内外形は、カムボディの表面に直立した部材ま
たは溝を有することを特徴とする請求項3または4記載の駆動装置。
5. The drive device according to claim 3, wherein the cam follower guide outer shape has an upright member or a groove on the surface of the cam body.
【請求項6】 駆動部材は、各シリンダアセンブリがその各隣接するシリン
ダアセンブリから円周的に均等に離間してほぼ環状の配置に設けられていること
を特徴とする請求項1ないし5いずれか1項に記載の駆動装置。
6. The driving member according to claim 1, wherein each cylinder assembly is provided in a substantially annular arrangement with each cylinder assembly being equally spaced circumferentially from each adjacent cylinder assembly. The driving device according to claim 1.
【請求項7】 駆動カム部材は、カム部材の回転が駆動シャフトの回転を生
ずるように駆動シャフトに操作的に連結されていることを特徴とする請求項1な
いし6いずれか1項に記載の駆動装置。
7. The drive cam member according to claim 1, wherein the drive cam member is operatively connected to the drive shaft such that rotation of the cam member causes rotation of the drive shaft. Drive.
【請求項8】 前記往復運動部材は、それぞれがその各隣接する往復運動部
材から円周的に均等に離間してほぼ環状の配置に設けられていることを特徴とす
る請求項1ないし7いずれか1項に記載の駆動装置。
8. The reciprocating member according to claim 1, wherein each of said reciprocating members is provided in a substantially annular arrangement, each of which is equally spaced circumferentially from each adjacent reciprocating member. The driving device according to claim 1.
【請求項9】 前記往復運動部材は、その中で往復運動作動をするために各
シリンダ内に設けられピストンを有することを特徴とする請求項1ないし8いず
れか1項に記載の駆動装置。
9. The driving device according to claim 1, wherein the reciprocating member has a piston provided in each cylinder for performing a reciprocating operation therein.
【請求項10】 主ボディ部を有し、前記駆動カム部材はそれに関連する回
転用に設けられていて、各駆動カム従動部に関連するキャリッジを有し、各カム
従動部はその関連するキャリッジに操作的に連結されていて、前記主ボディにト
ラックを有し、前記各キャリッジは、前記トラックに沿った直線状の移動用に設
けられていることを特徴とする請求項1ないし9いずれか1項に記載の駆動装置
10. A main body portion, said drive cam member being provided for rotation associated therewith, having a carriage associated with each drive cam follower, each cam follower being associated with its associated carriage. 10. The vehicle of claim 1, further comprising a track on the main body, wherein each of the carriages is provided for linear movement along the track. The driving device according to claim 1.
【請求項11】 前記トラックは、ロッドの複数のグループを有していて、
各グループは、各キャリッジと関連されていて、各キャリッジは、それに沿って
摺動移動するためのロッドに受容可能な案内部材を有することを特徴とする請求
項10記載の駆動装置。
11. The truck has a plurality of groups of rods,
11. A drive according to claim 10, wherein each group is associated with a respective carriage, each carriage having a guide member receivable on a rod for sliding movement therewith.
【請求項12】 前記トラックは、主ボディに複数の溝を有していて、各溝
は各キャリッジと関連されていて、各キャリッジはそれに沿って移動するために
各溝内に受容可能であることを特徴とする請求項10記載の駆動装置。
12. The track has a plurality of grooves in the main body, each groove being associated with a respective carriage, each carriage being receivable in each groove for movement therewith. The drive device according to claim 10, wherein:
【請求項13】 スターリングエンジンに使用するのに適していて、スター
リングエンジンは複数の隣接するシリンダアセンブリを有していて、各シリンダ
アセンブリは、パワーピストンとディスプレーサと関連されていて、ピストン連
結ロッドは、各パワーピストンから延びていて操作的にそれらに連結された前記
駆動カム従動部を有し、各従動部は、パワーピストンの各往復運動サイクル中に
カム従動部案内外形を係合するのに適していて;各アセンブリ用のピストンとデ
ィスプレーサとが互いに関して選択された位相であることを特徴とする請求項1
ないし12いずれか1項に記載の駆動装置。
13. A Stirling engine suitable for use in a Stirling engine, the Stirling engine having a plurality of adjacent cylinder assemblies, each cylinder assembly being associated with a power piston and a displacer, wherein the piston connecting rod is The drive cam followers extending from and operatively connected to each power piston, each follower engaging a cam follower guide profile during each reciprocating cycle of the power piston. 2. The method of claim 1 wherein the piston and displacer for each assembly are in a selected phase with respect to each other.
13. The drive device according to any one of claims 12 to 12.
【請求項14】 シリンダアセンブリは、各シリンダアセンブリがその各隣
接するシリンダアセンブリから円周的に均等に離間してほぼ環状の配置に設けら
れていることを特徴とする請求項13記載の駆動装置。
14. The drive of claim 13, wherein the cylinder assemblies are provided in a substantially annular arrangement with each cylinder assembly being equally spaced circumferentially from each adjacent cylinder assembly. .
【請求項15】 各シリンダアセンブリは、パワーピストンとディスプレー
サとをその中に有するシリンダを備えていて、前記ディスプレーサは、往復運動
作動を受けるように配置されていることを特徴とする請求項13記載の駆動装置
15. The apparatus of claim 13, wherein each cylinder assembly comprises a cylinder having a power piston and a displacer therein, wherein the displacer is arranged to undergo reciprocating motion. Drive.
【請求項16】 ディスプレーサは、ピストン連結ロッド内に集中的なディ
スプレーサ連結ロッドを有し、ディスプレーサ連結ロッドは、ピストンを通って
延びていてピストン連結ロッド内に設けられていることを特徴とする請求項15
記載の駆動装置。
16. The displacer having a central displacer connecting rod within a piston connecting rod, wherein the displacer connecting rod extends through the piston and is provided within the piston connecting rod. Item 15
The driving device as described.
【請求項17】 一方のアセンブリのディスプレーサを他方のアセンブリの
ディスプレーサに操作的に連接する連接部材を有していて、アセンブリの往復運
動サイクルが選択された位相にあるようにすることを特徴とする請求項16記載
の駆動装置。
17. A reciprocating motion cycle of the assembly having a connecting member operatively connecting the displacer of one assembly to the displacer of the other assembly such that the reciprocating cycle of the assembly is in a selected phase. The drive device according to claim 16.
【請求項18】 パワーピストン連結ロッドは、ディスプレーサ連結ロッド
の先端部がその中に延びる少なくとも部分的に管状の部材から形成されているこ
とを特徴とする請求項17記載の駆動装置。
18. The drive device according to claim 17, wherein the power piston connecting rod is formed at least partially from a tubular member into which the tip of the displacer connecting rod extends.
【請求項19】 各パワーピストンはパワーピストンシリンダ内に設けられ
ていて、各関連されたディスプレーサはディスプレーサシリンダ内に設けられて
いて、各関連されたパワーピストンとディスプレーサのシリンダは、ガス搬送通
路によって連結されていることを特徴とする請求項13記載の駆動装置。
19. Each power piston is provided within a power piston cylinder, each associated displacer is provided within a displacer cylinder, and each associated power piston and cylinder of the displacer are connected by a gas carrying passage. 14. The driving device according to claim 13, wherein the driving device is connected.
【請求項20】 駆動カム部材は、カム部材の回転が駆動シャフトの回転を
生ずるように駆動シャフトに連結されていることを特徴とする請求項13記載の
駆動装置。
20. The drive device according to claim 13, wherein the drive cam member is connected to the drive shaft such that rotation of the cam member causes rotation of the drive shaft.
【請求項21】 連結制御手段は、駆動シャフトに操作的に連結されている
ことを特徴とする請求項19記載の駆動装置。
21. The drive device according to claim 19, wherein the connection control means is operatively connected to the drive shaft.
【請求項22】 パワー出力を制御するために、電気的に操作可能なボール
バルブを各ガス搬送通路にさらに備えたことを特徴とする請求項19記載の駆動
装置。
22. The driving device according to claim 19, further comprising an electrically operable ball valve in each of the gas transfer passages for controlling the power output.
【請求項23】 ディスプレーサは、往復運動の移動をその中でするために
関連するディスプレーサシリンダ内に設けられていて、連結制御手段は、それら
に沿って延びたディスプレーサカム従動部外形を有するディスプレーサカム部材
を有し、ディスプレーサ連結ロッドは、各ディスプレーサから延びていて、ディ
スプレーサカム従動部外形を係合するのに適していてそれらと操作的に連結され
たディスプレーサカム従動部を有し、制御手段は、アセンブリの往復運動サイク
ルが選択された位相にあるように各カム部材を操作的に連結することを特徴とす
る請求項19記載の駆動装置。
23. A displacer cam is provided within an associated displacer cylinder for effecting reciprocating movement therein, and the coupling control means includes a displacer cam having a displacer cam follower profile extending therealong. A displacer connecting rod having a member, the displacer connecting rod having a displacer cam follower extending from each displacer, adapted to engage the displacer cam follower profile and operatively connected thereto; 20. The drive of claim 19, wherein each cam member is operatively connected such that a reciprocating cycle of the assembly is in a selected phase.
【請求項24】 ディスプレーサは、回転運動をその中でするために関連す
るシリンダ内に設けられていて、ディスプレーサは、断面がほぼ半球状の形状で
、シリンダに沿って延びていて、それらの長手方向軸線に沿って回転可能な羽根
を有していて、羽根の前面は窪んでいて、連結制御手段は、駆動シャフトに操作
的に連結したリングギヤと各ディスプレーサと各関連された一連のピニオンギヤ
を有するギヤ列を有し、ピニオンギヤの回転が羽根の回転を生ずるようにしたこ
とを特徴とする請求項19記載の駆動装置。
24. A displacer is provided in an associated cylinder for effecting a rotational movement therein, said displacer having a substantially hemispherical cross-section, extending along the cylinder and extending along their length. The blades are rotatable along a directional axis, the front surface of the blades is recessed, and the coupling control means includes a ring gear operatively coupled to the drive shaft and a series of pinion gears each associated with a respective displacer. 20. The drive device according to claim 19, further comprising a gear train, wherein rotation of the pinion gear causes rotation of the blade.
【請求項25】 連結制御手段は、ディスプレーサのタイミングをそれらに
関するピストンに関連することによって駆動出力シャフトの回転方向を制御する
ために操作可能な調整装置を有し、調整装置は、駆動シャフトに連結されそれと
一緒に回転する遊星ギヤ支持スリーブを有することを特徴とする請求項19記載
の駆動装置。
25. A coupling control means having an adjustable device operable to control the direction of rotation of the drive output shaft by relating the timing of the displacer to a piston associated therewith, the adjustable device coupled to the drive shaft. 20. The drive device according to claim 19, further comprising a planetary gear support sleeve which rotates together with the planetary gear support sleeve.
【請求項26】 駆動カム部材は、装置の固定的部分によって規定され電気
を発生するためにステータと関連して設けられたアーマチャを規定する一連の永
久磁石をその上に有することを特徴とする請求項1ないし25いずれか1項に記
載の駆動装置。
26. The drive cam member having a series of permanent magnets defined thereon by a stationary part of the device and defining an armature associated with the stator for generating electricity. The drive device according to any one of claims 1 to 25.
【請求項27】 電気発生装置を備えていて、電気は、エンジンに活性化の
ための熱を提供するための共同的電気のためと、制御アクチュエータの電気のた
めと、および起動バッテリーの充電の電気のために採用されることを特徴とする
請求項26記載の駆動装置。
27. An electricity generating device, wherein electricity is provided for collective electricity to provide heat for activation to the engine, for electricity of the control actuator, and for charging of the starting battery. 27. The driving device according to claim 26, wherein the driving device is used for electricity.
【請求項28】 ディスプレーサは、使用の際にシリンダ内での回転用に設
けられた細長い羽根を有し、羽根は、断面で見た場合、関連するシリンダの湾曲
と実質的に同一な前面と後面を有するほぼ半円形の形状のボディを備えたことを
特徴とするディスプレーサ。
28. A displacer having, in use, elongate vanes provided for rotation in a cylinder, the vanes having a front surface which, when viewed in cross section, is substantially the same as the curvature of the associated cylinder. A displacer comprising a substantially semicircular body having a rear surface.
【請求項29】 シリンダ壁は、作動流体の作用を増加するために、隆起部
のリングと溝で節をつけられていることを特徴とする請求項28記載のディスプ
レーサ。
29. The displacer according to claim 28, wherein the cylinder wall is articulated with ridge rings and grooves to increase the effect of the working fluid.
【請求項30】 各羽根の前面は、羽根の回転軸線の対向する側に設けられ
、内方へ形成された凹部を有することを特徴とする請求項28または29記載の
ディスプレーサ。
30. The displacer according to claim 28, wherein the front surface of each blade has a concave portion formed on an opposite side of the rotation axis of the blade and formed inward.
【請求項31】 出力シャフトとパワーピストン従動部に操作的に連接され
た駆動カムのカム案内部の実質的に正弦波形状の外形は、ドエルを増加するため
に平坦にされたローブのピークとトラフを有していて、ローブを調波すなわち一
連の波形に等しく維持するようにすることを特徴とする請求項1ないし30いず
れか1項に記載のディスプレーサ。
31. The substantially sinusoidal profile of the cam guide of the drive cam operatively connected to the output shaft and the power piston follower has a lobe peak that is flattened to increase dwell. 31. A displacer according to any of the preceding claims, having a trough so as to keep the lobes equal to a harmonic or a series of waveforms.
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