JP2008517217A - 燃焼機関のための動力伝達アセンブリ - Google Patents

燃焼機関のための動力伝達アセンブリ Download PDF

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Abstract

燃焼機関（１０１０）内のエネルギーを機関の外部に伝達する動力伝達アセンブリ（２０００）。動力伝達アセンブリは、往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフト（２００６）を含む。動力伝達アセンブリは、クランクシャフトの回転運動を、動力を必要とする外部装置に伝達するよう構成されるアウトドライブ（２００４、２０２０、および／または２０２６）をさらに含む。アウトドライブは、アウトドライブと非堅固に接続しているので、クランクシャフトは運転中に、アウトドライブに対して少なくとも一つの軸（２０１４）の周囲を自由に回転することができ、またアウトドライブに対し少なくとも一つの方向（２０２７）に自由に直線移動することができる。

Description

（発明の分野）
本発明は、概して燃焼機関に関し、より具体的には、燃焼機関内で生成された燃焼エネルギーを、動力を必要とする装置による利用のために、燃焼機関の外部に伝達する動力伝達アセンブリを有する燃焼機関に関する。
（発明の背景）
当該分野で周知のように、内燃機関は熱エネルギーを機械的仕事に変換する機械である。内燃機関内で、燃焼室内に導入された混合気は室内でピストンがスライドすると圧縮される。点火のための高電圧を燃焼室に設置された点火プラグに印加して電気火花を生成し、混合気に点火する。結果として生じる燃焼は、ピストンを室内で押し下げ、それにより、クランクシャフトの使用により回転出力に変換可能な力を発生する。
機関のクランクシャフトは高速で回転する。クランクシャフトに作用する不均一な力により、クランクシャフトはしばしば回転中に振動する。このクランクシャフトに作用する不均一な力に対抗するために、カウンターウエイトがしばしばクランクシャフトに堅固に連結されるか、あるいはさらによくあることであるがクランクシャフトと一体的に形成され、クランクシャフトに作用する不均一な力の均衡を保ち、それによってクランクシャフトの振動を除去／減少させる。
多少効果的ではあるが、上述の以前に開発されたクランクシャフトの均衡を保つ技法は、二つの回転軸を有するために回転と軌道運動の両方を行うクランクシャフトの均衡を保つには効果的ではない。カウンターウエイトを回転と軌道運動の両方を行うクランクシャフトに直接、堅固に取り付けることは、クランクシャフトがそれ自体の軸の周囲で行う回転の均衡を保つためにのみ効果的であり、クランクシャフトの軌道運動動作中に不均衡力を増加させる結果となる。したがって、回転と軌道運動を行う間に均衡が保たれるクランクシャフトを有する動力伝達アセンブリの必要性がある。
さらに、回転と軌道運動の両方を行うクランクシャフトは他の問題も抱える。クランクシャフトの回転と軌道運動両方式の動作は、機関の回転構成部品の不整合問題を拡大する傾向がある。そのため、燃焼機関のクランクシャフトなどの内部の回転構成部品の不整合を軽減あるいは吸収することが可能な動力伝達アセンブリの必要性がある。
（発明の要旨）
本発明により形成される、燃焼機関内のエネルギーを機関の外部に伝達する動力伝達アセンブリの一実施形態を開示する。前記動力伝達アセンブリは、往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトとアウトドライブを含む。前記アウトドライブは、前記クランクシャフトの回転運動を、動力を必要とする外部装置に伝達するよう構成される。前記アウトドライブは、前記クランクシャフトが運転中に、前記アウトドライブに対して少なくとも一つの軸の周囲を自由に回転することができ、また前記アウトドライブに対して少なくとも一つの方向に自由に直線移動することができるように、前記クランクシャフトと非堅固に接続されている。
本発明により形成される、燃焼機関内のエネルギーを機関の外部に伝達する動力伝達アセンブリの別の実施形態を開示する。前記動力伝達アセンブリは、往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトとアウトドライブとを含む。前記アウトドライブは、前記クランクシャフトの回転運動を、動力を必要とする外部装置に伝達するよう構成される。前記動力伝達アセンブリは、前記クランクシャフトと前記アウトドライブとの間の動力伝達を促進するために前記クランクシャフトを前記アウトドライブに非堅固に接続する接続アセンブリをさらに含む。前記接続アセンブリは、前記クランクシャフトが、前記アウトドライブに対し少なくとも一つの線形方向に自由に移動することを可能とする。
本発明により形成される、燃焼機関内のエネルギーを機関の外部に伝達する動力伝達アセンブリの別の実施形態を開示する。前記動力伝達アセンブリは、往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトと、アウトドライブとを含む。前記アウトドライブは、前記クランクシャフトの回転運動を、動力を必要とする外部装置に伝達するよう構成される。前記動力伝達は、前記クランクシャフトと前記アウトドライブとの間の動力伝達を促進するために前記クランクシャフトを前記アウトドライブに非堅固に接続する接続アセンブリをさらに含む。前記接続アセンブリは、前記クランクシャフトから前記アウトドライブに直接トルクを伝達し、同時に前記クランクシャフトから前記アウトドライブへの遠心力の伝達を妨げる。
本発明により形成される、燃焼機関内のエネルギーを機関の外部に伝達する動力伝達アセンブリの別の実施形態を開示する。前記動力伝達アセンブリは、第一の軸の周囲を回転し、また第二の軸の周囲を軌道運動しながら、往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトと、アウトドライブとを含む。前記アウトドライブは、前記クランクシャフトの回転運動を、動力を必要とする外部装置に伝達するよう構成される。前記動力伝達アセンブリは、前記クランクシャフトと前記アウトドライブとの間の動力伝達を促進する接続アセンブリをさらに含む。前記接続アセンブリは、前記クランクシャフトを前記アウトドライブと非堅固に接続し、そのため前記クランクシャフトが第二の軸周囲を軌道運動することにより前記クランクシャフトに存在する遠心力は、前記クランクシャフトの回転中に前記アウトドライブに伝達されない。
本発明により形成される、燃焼機関内のエネルギーを機関の外部に伝達する動力伝達アセンブリの別の実施形態を開示する。前記動力伝達アセンブリは、往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトと、アウトドライブとを含む。前記アウトドライブは、前記クランクシャフトと非堅固に接続していて、前記クランクシャフトの回転運動を、動力を必要とする外部装置に伝達するよう構成される。前記動力伝達アセンブリは、前記クランクシャフトと回転自在に連結され、運転中に前記クランクシャフトの振動を減少させるクランクシャフトカウンターウエイトをさらに含む。前記クランクシャフトカウンターウエイトは、前記アウトドライブの回転軸に対し実質的に半径方向に配向された経路に沿って自由に移動可能である。
本発明により形成される、燃焼機関内のエネルギーを機関の外部に伝達する動力伝達アセンブリの別の実施形態を開示する。前記動力伝達アセンブリは、往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトを含む。前記クランクシャフトは、中心軸の周囲を回転し、そして軌道軸の周囲を軌道運動するよう構成される。前記動力伝達アセンブリは、前記クランクシャフトと接続される直接アウトドライブをさらに含む。前記クランクシャフトの軌道運動動作は、前記クランクシャフトが軌道軸の周囲を軌道運動する速度と実質的に同じ速度で、前記直接アウトドライブの円運動を発生させる。前記動力伝達アセンブリは、前記クランクシャフトと接続される減速アウトドライブをさらに含む。前記クランクシャフトの円動作と前記軌道運動動作が結合し、前記減速アウトドライブを前記直接アウトドライブに対して低い速度で駆動する。
本発明により形成される、燃焼機関内のエネルギーを機関の外部に伝達する動力伝達アセンブリの別の実施形態を開示する。前記動力伝達アセンブリは、往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトを含む。前記クランクシャフトは、中心軸の周囲を回転し、そして軌道軸の周囲を軌道運動するよう構成される。前記動力伝達アセンブリは、前記クランクシャフトの向かい合った両端にそれぞれ接続される第一の直接アウトドライブと第二の直接アウトドライブを含む。前記クランクシャフトの軌道運動動作は、前記クランクシャフトが軌道軸の周囲を軌道運動する速度と実質的に同じ速度で、前記第一の直接アウトドライブと第二の直接アウトドライブの円運動を発生させる。前記動力伝達アセンブリは、前記クランクシャフトと接続される減速アウトドライブをさらに含む。前記クランクシャフトの円動作と前記軌道運動動作が結合し、前記減速アウトドライブを前記第一の直接アウトドライブと第二の直接アウトドライブに対して低い速度で駆動する。
本発明の前述の局面および付随する多くの利点は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することでより良く理解される。
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１〜４５は、本発明により形成される往復内燃機関１０１０の一実施形態を図解する。機関１０１０は従来の往復内燃機関と異なり、機関１０１０が、それぞれ「実質的に固定された」ピストン１０１２ａと１０１２ｂとの間、１０１２ｃと１０１２ｄとの間に互いに対し直角に配向される二つのシリンダライナ１０１４ａと１０１４ｂを往復する。この詳細な説明の中で使用される「実質的に固定された」という語句は、いくらかの動作は可能であり得るが、従来の機関のピストン、カムシャフト、コネクティングロッド、またはバルブとは違い、クランクシャフトあるいは機関の類似構成部品に従って動作しない部分を意味するよう意図する。つまり、実質的に固定された部分の動作は、クランクシャフトあるいは機関の類似構成部品に対し分離していて、独立して作動することができる。従来の往復内燃機関においては、ピストンは固定されたシリンダ内を往復する。
図１〜４５で図解する実施形態において、ピストン１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃ、および１０１２ｄ、また二つのシリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂのそれぞれなどの多くの構成部品は、互いに一致する。そのため、採用される番号付け方法では、同一構造の構成部品には共通の参照数字が割り当てられ、それに選択した文字を続けて一致する相手から識別する。以下の詳細における一致する相手を有する一つの構成部品の要素についての言及は、状況が許せば、一致する相手の対応する要素も言及すると理解されるべきである。
図１〜３を参照して、本発明により形成される図解した一実施形態のエンジンブロック１０１３およびその他の関連の外部構成部品を検討する。エンジンブロック１０１３は、ピストン、シリンダ、および間にあるその他の関連構成部品を収納するための内部空洞を備える、下方平端面１１４８と向かい合う上方平端面１１４６を有する適切な八角ブロック構造体である。エンジンブロック１０１３は、鋼、鋳鉄、またはアルミニウムなどの剛体材料から、機械加工および／または鋳造などの、当該分野において周知の手法で形成される。エンジンブロック１０１３の側壁には、二つの吸気多岐管１１３８と四つの四角取付プレート１１３６が固定される。各取付プレート１１３６には、筐体取付プレート１１４４が連結され、それぞれに制御板筐体１３２０が連結される。
次に図１および４を参照して、筐体取付プレート１１４４について説明する。筐体取付プレート１１４４は断熱材の役割を果たし、エンジンブロック１０１３で生成された熱が圧縮比・動力設定制御システム１３００の様々な構成部品に伝達するのを妨げるが、これは以下の詳細で説明する。熱伝達を妨げるために、筐体取付プレート１１４４は、内部空洞１３２４を含む。内部空洞１３２４は、圧縮比・動力設定制御システム１３００の構成部品と取付プレート１１３６との間の接触を制限することにより熱伝達を妨げる。さらに、筐体取付プレート１１４４は、加熱された空気が外部の冷たい空気と交換されるよう、内部空洞１３２４および外部環境と流体連絡する四つの冷却ポート１３２６を含む。
再度、図１〜３を参照すると、制御板筐体１３２０から突出しているのは、それぞれのピストン１０１２と、圧縮比・動力設定制御システム１３００に関連する上方室導管１３１２との遠位端である。筐体接合プレート１１４４から突出しているのは、圧縮比・動力設定制御システム１３００とまた関連する下方室導管１３１４である。場合によって、排気ポート１１４２は、制御板筐体１３２０の上方あるいは下方に位置する。排気ポート１１４２は、エンジンブロック１０１３の内部に位置する排出ガス路１０３７（図１０参照）と流体連絡し、機関１０１０の燃焼室で生成された燃焼生成物の大気への放出を可能にする。好ましくは、周知の排出ガス収集、処理、および／またはマフラーシステム（図示しない）を流体連絡において排気ポート１１４２に連結する。各吸気多岐管１１３８は、二つの吸気ポート１１４０を含む。好ましくは、気化器および／またはフィルタなどの構成部品を含んでもよい周知の吸気システムを各吸気ポート１１４０に連結させる。
図４を参照し、また今回は主に内燃機関１０１０の内部構成部品に焦点を当てると、機関１０１０は二つのダブルシリンダライナ１０１４ａと１０１４ｂを含み、それぞれが、シリンダライナ１０１４ａと１０１４ｂの反対端で、二つの実質的に固定された対向するピストン１０１２ａと１０１２ｂおよび１０１２ｃと１０１２ｄをそれぞれ収納する。シリンダライナ１０１４ａと１０１４ｂは、エンジンブロック１０１３内で互いに対し垂直に、ずらして取り付けられる。シリンダライナ１０１４ａと１０１４ｂは、第一の伸展位置と第二の伸展位置との間を交互に往復する。さらに具体的には、シリンダライナ１０１４ａを参照すると、シリンダライナ１０１４ａは、図４に示すようにシリンダライナ１０１４ａが第一のピストン１０１２ｂに対して上死点（ＴＤＣ）位置にあり、第二のピストン１０１２ａに対して下死点（ＢＤＣ）位置にある第一の伸展位置と、シリンダライナ１０１４ａが第一のピストン１０１２ｂに対してＢＤＣ位置にあり、第二の対向するピストン１０１２ａに対してＴＤＣ位置にある第二の伸展位置と、の間を往復する。第二のシリンダライナ１０１４ｂも同様に第一の伸展位置と第二の伸展位置との間を往復する。しかし、第二のシリンダライナ１０１４ｂは、第一のシリンダライナ１０１４ａの位相から１８０°ずれて往復するので、第一のシリンダライナ１０１４ａが伸展位置にあるとき、第二のシリンダライナ１０１４ｂは行程中間位置にある。シリンダライナ１０１４は、クランクシャフトによって互いに連結されるが、このクランクシャフトは、この詳細な説明の目的で、クランク・カム１０１６と称される。クランク・カム１０１６は、シリンダライナ１０１４の線形運動を円運動に変換するが、これについては詳細を後述する。
図５を参照して、本発明により形成される四つの実質的に固定されたピストン１０１２のうちの一つの物理的構造を説明する。ピストン１０１２は互いに実質的に同一であるので、図５に図解されるピストン１０１２ａへの言及は、状況が許せば、対応する他の３つのピストン１０１２ｂ、１０１２ｃ、および１０１２ｄ（図４参照）も言及することが理解されるべきである。ピストン１０１２ａは、シャフト１０２０に垂直かつ同心に取り付けられたピストンヘッド１０１８を有する中空の円筒型プランジャである。ピストンヘッド１０１８とシャフト１０２０の両方は、ピストン１０１２の中心を通って軸方向に延びる溝１０２２を形成する一列に並ぶ内腔を有する。溝１０２２は、ピストン１０１２の重量を実質的に減少させ、またピストンヘッド１０１８内に配置される点火プラグ１０２４および／または燃料噴射器（図示しない）へのアクセスを可能にする。ピストン１０１２は、その中に点火プラグ１０２４および／または燃料噴射器を取り付けるための点火プラグ／噴射器穴１０２３を含む。
ピストンヘッド１０１８の円周に取り付けられているのは、二つの圧縮リング１０３０である。当該分野で周知のように、圧縮リング１０３０は、主に熱力学サイクルの圧縮部分および膨張部分の最中にピストンヘッド１０１８を通過する燃焼ガスと生成物の吹き抜けを防止する。図示はしないが、ピストンヘッド１０１８は、当該分野で周知のオイルコントロールリングを含んでもよい。圧縮リング１０３０の近隣では、ピストンヘッド１０１８の直径はシリンダライナ１０１４の直径と実質的に等しい。ピストンヘッド１０１８の直径は、その後ピストンヘッド１０１８の長さに沿って先細になり、ピストンヘッド１０１８の一部を、比較的小さい直径の圧縮リングから間隔をあけさせることもできる。
シャフト１０２０の円周に取り付けられているのは、圧縮比制御板１０２６である。圧縮比制御板１０２６は、板１０２６の上方環状面１０２５および下方環状面１０２７上に加圧制御液を受けるよう調整可能である。環状面１０２５と１０２７にわたり圧力差を選択的に与えることにより、機関の動力設定と圧縮比を調整することができるよう、ピストン１０１２ａの軸上の位置をエンジンブロックに関連して調整してもよいが、これについては詳細を後述する。二つのオイルコントロールリング１０２８は、それによってあらゆる制御液の漏出を防止するよう、圧縮比制御板１０２６の円周に取り付けられる。
図６を参照して、上述の実質的に固定されたピストン１０１２のうちの二つと連結して作動する往復するダブルシリンダライナ１０１４ａについて説明する。ダブルシリンダライナ１０１４は互いと実質的に一致するので、図６に図解されるシリンダライナ１０１４ａへの言及は、状況が許せば、他のシリンダライナ１０１４ｂ（図４参照）も言及することが理解されるべきである。ダブルシリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ａの上方遠位端に同心に形成される第一の軸方向に合わせられた内腔を有するほぼ細長円筒形の構造体であり、それによりピストン１０１２ａを往復的に受ける第一のシリンダ１０３２ａを形成する（図４参照）。シリンダライナ１０１４ａにおいて、第二の同心に形成され、軸方向に合わせられた内腔は、シリンダライナ１０１４ａの反対側の下方遠位端に位置し、それにより第二のピストン１０１２ｂを往復的に受ける第二のシリンダ１０３２ｂを形成する（図４参照）。シリンダ１０３２ａおよび１０３２ｂは、当該分野で周知のように、すきまばめの関係においてピストン１０１２ａおよび１０１２ｂを受けるよう成形およびサイズ決定される。
次に図４、６、および７を参照すると、シリンダ１０３２の内端あるいは下端には、排気弁座１０３４がある。排気弁座１０３４は、当該分野で周知の手法で形成され、その中に排気弁を受ける。排気弁座１０３４と流体連絡して、シリンダ１０３２から排出ガスを放出する４つの排出ガス路１０３６がある。シリンダライナ１０１４ａの中央をくりぬくのはバルブステム内腔１０３８である。バルブステム内腔１０３８は、排気弁１０５２のステムを受けるようサイズを決定される。バルブステム内腔１０３８と連絡して、弁ばね筐体１０４０がある。弁ばね筐体１０４０は、排気弁を閉鎖位置に偏向させるばねを収容するようサイズを決定し、構成される。弁ばね筐体１０４０と連絡して、クランク・カム筐体１０４２がある。クランク・カム筐体１０４２は、クランク・カム１０１６を収容し、またその内部におけるクランク・カムの回転が可能となるようサイズを決定し、構成される。
今度は図６および１１を参照すると、クランク・カム筐体１０４２は、シリンダライナの両端から等距離の位置でシリンダライナ１０１４ａを垂直に通る円筒形の内腔１１５０により形成される。内腔１１５０の半径は、クランク・カム１０１６の中心線からクランク・カム１０１６の外面、クランクジャーナル１０７２までを測定した距離と実質的に等しい。この寸法の半径により、運転中にクランク・カム筐体１０４２の内腔１１５０内でクランクジャーナルが自由に回転できる。内腔１１５０の寸法は、内腔１１５０の中心で外向きに急な段をつけられ、ローブ間隙内腔１１５２を形成する。ローブ間隙内腔１１５２の半径は、クランク・カムの中心線からクランク・カム１０１６のローブ１０５４の遠位端または頂点までを測定した距離以上である。この寸法の半径は、ローブ１０５４がクランク・カム筐体１０４２内で自由に回転するのに十分な間隙を提供する。
シリンダライナ１０１４ａの反対側の遠位端に位置するのは、環状予圧プレート１０４４である。環状予圧プレート１０４４は、加圧燃焼ガスを圧縮しシリンダ１０３２に送るために使用されるが、この詳細は後述する。環状予圧プレート１０４４の近隣には、吸気ポート１０４６がある。図解される実施形態において、吸気ポート１０４６は、シリンダ１０３２の周囲を６０°間隔で、円周に間隔をあけて位置するが、他の構成でも適切であることは当業者には明らかである。吸気ポート１０４６により、シリンダ１０３２の掃気および給気運転中に、燃焼ガスがシリンダ１０３２内に入ることができる。環状予圧プレートの内面および外面に位置するのは、内部および外部燃焼ガス／オイルシール１０４８である。シール１０４８は液体の通過を防止するが、詳細は以下に記載する。
図７を参照し、往復するダブルシリンダライナ１０１４および実質的に固定されたピストン１０１２についての上記の説明を踏まえて、熱力学サイクルにおける重大な事象の最中のこれらの構成部品と関連構成部品との互いの関係を説明する。本発明の往復内燃機関１０１０の図解される実施形態は、２行程サイクルで動作する。そのため、クランク・カム１０１６の回動ごとに、各ピストン１０１２は、１行程がシリンダライナ１０１４内に含まれる実質的に固定されたピストン１０１２に対し、ＴＤＣ位置からＢＤＣ位置への（あるいはその逆）シリンダライナ１０１４の動作と定義される、２行程で熱力学サイクルを完了する。そのため、シリンダライナ１０１４の全ての行程は、各ピストン１０１２に対する、膨張行程としても知られる動力行程、あるいは圧縮行程である。これには、吸気および排気機能、つまり掃気が、各動力行程の終了時および後続の圧縮行程前に迅速に実行される必要がある。図解される実施形態において、各ピストン１０１２は、クランク・カム１０１６の回動ごとに一回の動力行程を経験し、その結果、所定ＲＰＭについて、類似設計の４行程サイクルエンジンの二倍の動力行程数となる。
引き続き図７を参照すると、シリンダライナ１０１４は、熱力学サイクルの圧縮部分の開始において描写される。さらに具体的には、シリンダライナのＢＤＣ位置からピストン１０１２に向かって上向きに移動するシリンダライナ１０１４が描写される。シリンダライナ１０１４が上向きに移動すると、ピストン１０１２は吸気ポート１０４６を完全に覆い、そのためシリンダ１０３２を密閉する。描写された位置では、クランク・カム１０１６上の排気ローブ１０５４は、バルブステム１０６６が排気ローブ１０５４からちょうど外れるよう配向されるので、弁ばね１０５６は、排気弁１０５２を閉鎖位置に偏向させることができる。閉鎖位置では、排気弁１０５２は、シリンダライナ１０１４の排気弁座１０３４を密閉してかみ合い、それによりシリンダ１０３２からの燃料ガスの排出を防止する。前述のように構成され、燃焼ガスは、シリンダ１０３２の周囲の側壁および底壁、ならびにピストンヘッド１０１８の端面またはクラウン１０１９により規定される燃焼室１０３３内に封入される。
シリンダライナがピストンに接近し続け、ピストン１０１２に対するＢＤＣ位置から離れそのＴＤＣ位置に接近すると、燃焼室１０３３の容積はそれに応じて減少し、それによりその中に含まれる燃焼ガスを圧縮する。次に図８を参照すると、シリンダライナ１０１４がピストン１０１２に対するそのＴＤＣ位置に達した時あるいはその直前に、周知の手段により高電圧の電気火花１０５８が点火プラグ１０２４（図５参照）から放電されて、それにより燃焼ガスに点火する。燃焼ガスが燃えると、得られる燃焼生成物が膨張し、シリンダライナ１０１４をピストン１０１２から遠ざける。図９を参照すると、排気弁１０５２が排気弁座１０３４から移動させられ、吸気ポート１０４６の覆いが取れ、そのため燃焼室１０３３からの燃焼生成物の掃気を開始する、サイクルにおける点まで、燃焼生成物の膨張がシリンダライナ１０１４を押し下げピストン１０１２から遠ざけ続ける。
しかし、燃焼室１０３３からの燃焼生成物の掃気を行う前に、新しい燃焼ガスが加圧され、燃焼室１０３３の掃気を助ける。本発明の図解される実施形態では、これは環状予圧プレート１０４４が吸気室１０６４を通過することにより達成される。さらに具体的には、シリンダライナ１０１４が図７に示す位置から図８に示す位置まで上向きに進行するとき、環状予圧プレート１０４４は、円筒形の吸気室１０６４を通過せざるを得ない。予圧プレート１０４４が吸気室１０６４を上向きに通過するとき、吸気室１０６４内に生成される真空状態が、新しい燃焼ガスが吸気室１０６４内に引き込む。周知の一方向リード逆止め弁（図示しない）により、燃焼ガスを吸気室１０６４に流れることができ、同時に吸気室１０６４からのあらゆる燃焼ガスまたは燃焼生成物の通過を防止する。
シリンダライナ１０１４が図８に示す位置から図９に示す位置まで下向きに進行するとき、つまりＴＤＣ位置からＢＤＣ位置に移動するとき、吸気ポート１０４６がピストン１０１２により密閉され、また一方向リード逆止め弁が吸気室１０６４からの燃焼ガスの排出を防止するので、吸気室１０６４は密閉された圧力容器となる。予圧プレート１０４４が吸気室１０６４を下向きに通過するとき、吸気室１０６４に含まれる燃焼ガスは、吸気ポート１０４６の覆いが取れ燃焼室１０３３内に放出されるまで圧縮される。
吸気室１０６４は、燃焼室１０３３の最大移動量よりも大きい容積を有することが好ましい。図解される実施形態では、吸気室１０６４は燃焼室の最大移動量の３倍の大きさであるが、１：１のような低さから３：１まであるいはそれ以上など、吸気室の容積対最大燃焼室容積について他の比率を本発明に利用することが適切であることは当業者には明らかである。燃焼室１０３３に対し比較的容積の大きい吸気室１０６４により、燃焼ガスは高圧で供給されることがある。そのため、吸気室１０６４の相対的サイズを選択することにより、従来のスーパーチャージまたはターボチャージの機関で到達したものと類似の高圧の燃焼ガスが達成され得る。通常低ＲＰＭで燃焼ガスの十分な加圧を行うことができず、機関が十分に加圧された燃焼ガスを供給できる高さのＲＰＭに達したときにはエンジン性能の遅延となる、従来のスーパーチャージまたはターボチャージの機関とは違い、燃焼ガスの加圧は、低ＲＰＭでも発生する。
燃焼室１０３３の掃気は、動力行程の終了時に開始する。動力行程の終了は、吸気ポート１０４６および排気弁１０５２の開放により示される。これは図９に描写されるように、シリンダライナ１０１４が、実質的に固定されたピストン１０１２から離れ、吸気ポート１０４６の覆いが最初に取れ、排気弁１０５２が排気弁座１０３４から最初に持ち上げられる点まで下に移動する際に発生する。吸気ポート１０４６の覆いが最初に取れるとき、吸気室１０６４内で予圧プレート１０４４下に含まれる加圧燃焼ガスは、燃焼室１０３３内に放出される。ほぼ同時に、クランク・カム１０１６のローブ１０５４がバルブステム１０６６にかみ合い、それにより排気弁１０５２を実質的に固定されたピストン１０１２に向けて配置すると、排気弁１０５２が弁座１０３４から最初に持ち上げられる。したがって、吸気室１０６４に含まれる加圧燃焼ガスが吸気室１０６４から吸気ポート１０４６を経由し、燃焼室１０３３を経由して放出されるとき、燃焼室１０３３に含まれる燃焼生成物は、燃焼室１０３３から押し出され始める。加圧燃焼ガスが燃焼室１０３３内に入ることで、エンジンブロック１０１３に位置する排出ガス通路１０３７とシリンダライナ１０１４の排出ガス通路１０３６との位置が合うと、燃焼生成物はシリンダライナ１０１４の排出ガス通路１０３６から押し出される。
排出ガス通路１０３７は、エンジンブロック１０１３の中心に位置し、そしてシリンダライナ１０１４の位置に依存して、シリンダライナ１０１４内の第一の排出ガス通路の対１０３６ａおよび第二の排出ガス通路の対１０３６ｂと交互に流体連絡して合わせられる。さらに具体的には、シリンダライナ１０１４が第一のピストン１０１２ａに対してＢＤＣ位置にあるとき、第一のピストン１０１２ａと関連する第一の排出ガス通路の対１０３６ａは、エンジンブロック１０１３の排出ガス通路１０３７と流体連絡する。シリンダライナが第一のピストンに対向する第二のピストンに対するＢＤＣ位置に移動するとき、第二のピストンと関連する第二の排出ガス通路の対１０３６ｂは、エンジンブロック１０１３の排出ガス通路１０３７と流体連絡する。
次に機関の動作に戻るが、シリンダライナ１０１４は、シリンダライナ１０１４がＢＤＣに達するまで、実質的に固定されたピストン１０１２ａから離れる移動を継続する。図１０に描写されるように、ＢＤＣにおいて、吸気ポート１０４６および排気弁１０５２は全開である。この点で、加圧燃焼ガスは燃焼室１０３３に高速で流入し、それにより燃焼室１０３３から燃焼生成物を除去し、燃焼室１０３３に新鮮な燃焼ガスを再給気する。クランク・カム１０１６がＢＤＣ位置を通過して時計回りに回転を継続するあいだに、ローブ１０５４がバルブステム１０６６から離れると、排気弁１０５２は閉鎖位置に待避し、そしてシリンダライナ１０１４が実質的に固定されたピストン１０１２に向かって移動し、それにより吸気ポート１０４６を閉鎖する。そのため、燃焼室１０３３は完全に密閉され、その中に含まれる燃焼ガスが圧縮されはじめるので、サイクルを図７に描写される位置に戻す。
図１２〜１５を参照し、図解される実施形態のクランク・カム１０１６についてさらに詳細を説明する。クランク・カム１０１６は、従来の往復内燃機関におけるクランクシャフトとカムシャフトの両機能を果たす。クランク・カム１０１６は、３つの円状クランクウェブ１０７０、２つのクランクジャーナル１０７２ａおよび１０７２ｂ、ならびに２つのクランク・カムローブ１０５４を備える。クランク・カム１０１６は、鋼またはその他の適切な剛体材料であり得、一体に鍛造されても、または別個に鍛造したクランクジャーナル１０７２を鋳造クランクウェブ１０７０に収縮ばめなどによって組み立てられてもよい。クランクウェブ１０７０は、互いに対し同心に位置合わせされているが、クランクジャーナル１０７２は互いに対して行程の長さの２分の１に等しい距離だけずれていて、またクランクウェブ１０７０の中心線１０７４に対してもずれている。
図４および１２〜１５を参照すると、クランクジャーナル１０７２ａおよび１０７２ｂは、第一のシリンダライナ１０１４ａが１つのピストン１０１２ｂに対してＴＤＣ関係にあり、かつ第二の対向するピストン１０１２ａに対してＢＤＣ関係にあるとき、第二のシリンダライナ１０１４ｂが、その対向するピストン１０１２ｃおよび１０１２ｄから等距離となるように、互いに対して配置される。同様に、各クランクジャーナル１０７２それぞれのクランク・カムローブ１０５４は、反対の方向を向いているので、第一のクランク・カムローブ１０５４ａが排気弁１０５２をピストン１０１２ａに対しその全開位置に配置したとき、他方のクランク・カムローブ１０５４ｂは、対向する実質的に固定されたピストン１０１２ｃおよび１０１２ｄから等距離となり、そのためいずれの排気弁のバルブステムにもかみ合わず、それによりそれぞれの排気弁を閉鎖位置に配置する。
当業者には明らかであるように、第一のピストン１０１２ａに関連する燃焼ガスを圧縮する力は、対向するピストン１０１２ｂに関連するガスの膨張によって供給される。したがって、当業者には明らかであるように、クランクジャーナル１０７２ａに付加される力は、燃焼ガスの膨張によって生成される膨張力から、対向するピストンに関連する燃焼ガスを圧縮するために必要な圧縮力を引いた結果の力である。さらに、圧縮力と膨張力は同一線上にあるので、膨張力および圧縮力を同時に適用することによって、クランク・カム１０１６にモーメントは生成されない。したがって、本発明のクランク・カム１０１６は、同一線上の圧縮力で膨張力を打ち消さない従来の機関のクランクシャフトに対し、サイズを小さくしてもよい。
図１２〜１５および１６〜３１を参照し、運転中のシリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂと、クランク・カム１０１６との関係を説明する。図１６および図１６に描写される構成部品の側面図である図１７を参照すると、第一のシリンダライナ１０１４ａは、第一のクランクジャーナル１０７２ａに垂直に取り付けられている。第二のシリンダライナ１０１４ｂは、第一のシリンダライナ１０１４ａに対して垂直に、したがって水平に、第二のクランクジャーナル１０７２ｂに取り付けられる。第一のシリンダライナ１０１４ａは、エンジンブロックによって、進行を参照数字１１００によって識別されるラインで表される垂直往復経路に限定される。同様に、第二のシリンダライナ１０１４ｂは、エンジンブロックによって、進行を参照数字１０９８によって識別されるラインで表される水平往復経路に限定される。
シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂの往復線形運動は、クランク・カム１０１６を介して、円運動に変換される。さらに具体的には、クランク・カム１０１６は二つの回転軸を中心に回転する。第一の回転軸１０７４は、クランク・カム１０１６の中心線の周囲である。さらに具体的には、第一の回転軸１０７４は、クランクジャーナル１０７２ａおよび１０７２ｂそれぞれの中心線１０７６ａおよび１０７６ｂと同一平面上にあり、これらの中心線１０７６ａおよび１０７６ｂに対して平行であり、かつこれらの中心線１０７６ａおよび１０７６ｂから等距離のラインによって規定される。運転中、クランク・カム１０１６は第一の回転軸１０７４の周囲を回転し、同時に第一の回転軸１０７４は、第二の回転軸１０７８を中心に円軌道１０８０をさらに回転させられる。第二の回転軸１０７８は、各シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂの行程の中間点と交差する第一のシリンダライナ１０１４ａおよび第二のシリンダライナ１０１４ｂの両中心線に対して垂直な線と規定される。円軌道１０８０の第二の回転軸１０７８からの半径は、行程の長さの４分の１に等しい。
図１６および１７を続けて参照すると、シリンダライナ１０１４ａは伸展位置で描写され、この伸展位置において、シリンダライナ１０１４ａはその二つの対向するピストンに対してＴＤＣ位置およびＢＤＣ位置にあり、一方シリンダライナ１０１４ｂは中間点位置で描写され、この中間点位置において、シリンダライナ１０１４ｂはそれぞれの対向するピストンから等距離となっている。この形態において、第二の回転軸１０７８は、クランクジャーナル１０７２ｂの中心線と同一線上にあり、またシリンダライナ１０１４ｂの行程の長さの中間点と交差する。クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を時計回りに回転し、同時に第一の回転軸１０７４が第二の回転軸１０７８を中心とする円軌道１０８０に沿って反時計回りに回転するとき、クランクジャーナル１０７２ｂおよびその関連するシリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの水平進行経路１０９８に沿って直線的に左に移動する。同様に、クランクジャーナル１０７２ａおよびその関連するシリンダライナ１０１４ａは、その関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直進行経路１１００に沿って直線的に下方に、図１８および１９に示される形態まで移動する。
図１８および１９を参照すると、クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を３０°回転した後の、クランク・カムと付属のシリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂが示される。したがって、シリンダライナ１０１４ａは、直線的に下向きに、図１６および１７に描写されるその伸展位置から離れるように進行するところが描写され、シリンダライナ１０１４ｂは、図１８および１９に描写される中間点位置から左に進行するところが描写される。クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を時計回りに回転し、同時に第一の回転軸１０７４が第二の回転軸１０７８を中心とする円軌道１０８０に沿って反時計回りに回転するとき、クランクジャーナル１０７２ｂおよびその関連するシリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って直線的に左に移動する。同様に、クランクジャーナル１０７２ａおよびその関連するシリンダライナ１０１４ａは、その関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１１００に沿って直線的に下方に、図２０および２１に示される形態まで移動する。
次に図２０および２１を参照すると、クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を９０°回転した後の、クランク・カムと付属のシリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂが示される。したがって、シリンダライナ１０１４ｂは、二つの対向するピストンに対して伸展位置で描写され、一方シリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ａがそれぞれの対向するピストンから等距離である中間点位置で描写される。この形態では、第二の回転軸１０７８は、クランクジャーナル１０７２ａの中心線１０７６ａと同一線上にあり、またシリンダライナ１０１４ａの行程の長さの中間点と交差する。クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を時計回りに回転し続け、同時に第一の回転軸１０７４が第二の回転軸１０７８を中心とする円軌道１０８０に沿って反時計回りに回転するとき、クランクジャーナル１０７２ｂおよびその関連するシリンダライナ１０１４ｂは、方向を変更し、今度はシリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って直線的に右に移動する。クランクジャーナル１０７２ａおよびその関連するシリンダライナ１０１４ａは、その関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１１００に沿って直線的に下方に、図２２および２３に示される形態まで移動し続ける。
次に図２２および２３を参照すると、クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を１５０°回転した後の、クランク・カムと付属のシリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂが示される。したがって、シリンダライナ１０１４ａは、図２０および２１に描写される途中位置から直線的に下方に移動するところが描写され、シリンダライナ１０１４ｂは、図２０および２１に描写される伸展位置から右に進行するところが示される。クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を時計回りに回転し、同時に第一の回転軸１０７４が第二の回転軸１０７８を中心とする円軌道１０８０に沿って反時計回りに回転するとき、クランクジャーナル１０７２ｂおよびその関連するシリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って直線的に右に、その中間点位置へと移動する。同様に、クランクジャーナル１０７２ａおよびその関連するシリンダライナ１０１４ａは、その関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１１００に沿って直線的に下方に、図２４および２５に示される形態へと移動する。
次に図２４および２５を参照すると、シリンダライナ１０１４ａは伸展位置で描写され、この伸展位置において、シリンダライナ１０１４ａはその二つの対向するピストンに対してＴＤＣ位置およびＢＤＣ位置にあり、一方シリンダライナ１０１４ｂは中間点位置で描写され、この中間点位置において、シリンダライナ１０１４ｂはそれぞれの対向するピストンから等距離となっている。この形態において、第二の回転軸１０７８は、シリンダライナ１０１４ｂのクランクジャーナルの中心線と同一線上にあり、またシリンダライナ１０１４ｂの行程の長さの中間点と交差する。クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を時計回りに回転し、同時に第一の回転軸１０７４が第二の回転軸１０７８を中心とする円軌道１０８０に沿って反時計回りに回転するとき、クランクジャーナル１０７２ｂおよびその関連するシリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの水平進行経路１０９８に沿って直線的に右に移動する。同様に、クランクジャーナル１０７２ａおよびその関連するシリンダライナ１０１４ａは、その関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直進行経路１１００に沿って直線的に上方に、図２６および２７に示される形態まで移動する。
図２６および２７を参照すると、クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を２１０°回転した後の、クランク・カムと付属のシリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂが示される。したがって、シリンダライナ１０１４ａは、直線的に上向きに、図２４および２５に描写されるその伸展位置から離れるように移動するところが描写され、シリンダライナ１０１４ｂは、図２４および２５に描写される等距離位置から右に進行するところが描写される。クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を時計回りに回転し、同時に第一の回転軸１０７４が第二の回転軸１０７８を中心とする円軌道１０８０に沿って反時計回りに回転するとき、クランクジャーナル１０７２ｂおよびその関連するシリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って直線的に右に移動する。同様に、クランクジャーナル１０７２ａおよびその関連するシリンダライナ１０１４ａは、その関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１１００に沿って直線的に上方に、図２８および２９に示される形態まで移動する。
次に図２８および２９を参照すると、クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を２７０°回転した後の、クランク・カムと付属のシリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂが示される。したがって、シリンダライナ１０１４ｂは、その二つの対向するピストンに対して伸展位置で描写され、一方シリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ｂがそれぞれの対向するピストンから等距離である中間点位置で描写される。この形態では、第二の回転軸１０７８は、クランクジャーナル１０７２ｂの中心線と同一線上にあり、またシリンダライナ１０１４ｂの行程の長さの中間点と交差する。クランク・カムが第一の回転軸１０７４の周囲を時計回りに回転し続け、同時に第一の回転軸１０７４が第二の回転軸１０７８を中心とする円軌道１０８０に沿って反時計回りに回転するとき、クランクジャーナル１０７２ｂおよびその関連するシリンダライナ１０１４ｂは、方向を変更し、今度はシリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って直線的に左に移動する。クランクジャーナル１０７２ａおよびその関連するシリンダライナ１０１４ａは、その関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１１００に沿って直線的に上方に、図３０および３１に示される形態まで移動を継続し、それにより図１６および１７に描写される形態に機関を戻し、各ピストンに対する熱力学サイクルを１回完了する。
次に図１１を参照し、クランク・カム１０１６とシリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂとの相互関係を、さらに詳細に説明する。図１１は、本発明により形成される往復内燃機関１０１０の部分断面を描写する。この断面は実質的にクランク・カム１０１６の長手軸方向の長さに沿って取られている。このように取られた断面で、垂直配向シリンダライナ１０１４ａはシリンダライナ１０１４ａの中心線に沿って切断される。シリンダライナ１０１４ｂはシリンダライナ１０１４ａに対して垂直に配向され、したがって水平配向となるので、その断面は、シリンダライナ１０１４ｂの両端間の中間でシリンダライナ１０１４ｂを横方向に通過する。シリンダライナ１０１４ａは、ピストン１０１２ａ（図示しない）に対してＢＤＣの形態、かつピストン１０１２ｂに対してＴＤＣの関係で示される。
シリンダライナ１０１４ｂは、その対向するピストンから等距離で示される。このような状態のクランク・カム１０１６では、クランクジャーナル１０７２ａと関連があるローブ１０５４ａは、ピストン１０１２ａと関連がある排気弁１０５２のバルブステム１０６６ａとかみ合っていて、弁座１０３４から弁１０５２を持ち上げている。シリンダライナ１０１４ｂのクランクジャーナル１０７２ｂと関連があるローブ１０５４ｂは、対向する実質的に固定されたピストンのバルブステム間の等距離で示される。シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂと関連のある対向するピストン間の中間点なので、シリンダライナ１０１４ｂはこのとき掃気が行われていない。したがって、エンジンブロック１０１３の排出ガス通路１０３７は、シリンダライナ１０１４ｂの排出ガス通路１０３６（図６参照）と流体連絡するようにはまだ配置されていない。
次に図３２を参照して、減速アウトドライブシステム１０９４の構成部品について説明する。減速アウトドライブシステム１０９４は、クランク・カム１０１６の往復運動および回転運動を動力取り出しシャフト１０８４の中心線の周囲での回転運動に変換する。減速アウトドライブシステム１０９４は、アウトドライブ減速ギア１０８２およびアウトドライブギア１０８６を含む。アウトドライブ減速ギア１０８２は、アウトドライブギア受け凹所１０９６の円筒壁周囲に沿って配置される内歯車歯１０９０をさらに含む。アウトドライブ減速ギア１０８２は、締め具などの周知の手段で、動力取り出し駆動フランジ１０８０に堅固に連結される。動力取り出しシャフト１０８４は、動力取り出し駆動フランジ１０８０に垂直かつ同心に取り付けられる。動力取り出しシャフト１０８４の中心線は、第二の回転軸１０７８と同一線上にある。アウトドライブギア１０８６は、アウトドライブ減速ギア１０８２の内歯車歯１０９０と連絡するよう成形、寸法決定された外歯車歯１０８８を備える。アウトドライブギア１０８６は、円形のクランクウェブ１０７０を受けるよう成形、寸法決定されたクランクウェブ１０７０受け凹所１０９２を備える。クランクウェブ１０７０は、締め具などの周知の手段で、アウトドライブギア１０８６の受け凹所１０９２に堅固に連結される。
減速アウトドライブシステム１０９４の構成部品についての上記の説明を踏まえ、減速アウトドライブシステム１０９４の運転について説明する。図３３〜３８を参照すると、文字Ａはアウトドライブギア１０８６上の任意に選択された基準点として用いられ、文字Ｂはアウトドライブ減速ギア１０８２上の任意に選択された基準点として用いられる。参照文字Ｃはクランクジャーナル１０７２ｂの中心点、したがってシリンダライナ１０１４ｂ（図示しない）の中心点を示し、参照文字Ｄはクランクジャーナル１０７２ａの中心点、したがってシリンダライナ１０１４ａ（図示しない）の中心点を示す。
次に図３３を参照すると、アウトドライブギア１０８６はアウトドライブ減速ギア１０８２内に配置され、それによりアウトドライブギア１０８６の外歯車歯１０８８はアウトドライブ減速ギア１０８２の内歯車歯１０９０と互いにかみ合う。アウトドライブ減速ギア１０８２およびアウトドライブギア１０８６がかみ合いながら時計回りに回転すると、アウトドライブギア１０８６上の基準点Ｄが水平基準線１０９８に沿って往復する。基準線１０９８は、シリンダライナ１０１４ｂ（図示しない）の線形経路を表し、また図１６〜３１に描写されるものと同じ基準線である。同様に、基準点Ｃは垂直基準線１１００に沿って往復する。垂直基準線１１００は、シリンダライナ１０１４ａ（図示しない）の線形経路を表し、また図１６〜３１に描写されるものと同じ基準線である。アウトドライブ減速ギア１０８２およびアウトドライブギア１０８６が時計回りに回転するとき、それぞれ基準線１０９８および１１００に沿って、基準点Ｄは右に移動し、基準点Ｃは上方に移動する。
次に図３４を参照すると、図３３に描写される形態からアウトドライブ減速ギア１０８２が一回転の１６分の１時計回りに回転する間に、アウトドライブギア１０８６は一回転の８分の１時計回りに回転している。図３４を参照すると明らかなように、基準点ＣおよびＤは、それぞれの基準線１１００および１０９８上に位置したままであり、それによりクランクジャーナル、つまりは付属するシリンダライナの中心が進行する線形経路を維持している。
図３５を参照すると、図３３に描写される形態からアウトドライブ減速ギア１０８２が一回転の８分の１時計回りに回転する間に、アウトドライブギア１０８６が今度は一回転の４分の１時計回りに回転している。図３５を参照すると、図３４に描写される位置からそれぞれ基準点Ｃが線形基準線１１００に沿って垂直に上方に移動し、その間に基準点Ｄが水平基準線１０９８に沿って水平に右に移動したことは明らかである。基準点Ｄはこの時点で「頂点」にあり、したがってそれぞれのシリンダライナは、シリンダライナがシリンダライナと関連する実質的に固定された対向するピストンに対してＴＤＣおよびＢＤＣ位置にある伸展位置にある。アウトドライブギア１０８２が時計回りにさらに回転させられると、基準点Ｄは基準線１０９８に沿っての右向きの進行から左向きの進行に移行する。
次に図３６を参照すると、アウトドライブギア１０８６は一回転の２分の１回転し、アウトドライブ減速ギア１０８２は一回転の４分の１回転している。基準点Ｃはここでは頂点にあり、したがって対応するシリンダライナは、シリンダライナがシリンダライナと関連する実質的に固定された対向する２つのピストンに対してそのＴＤＣおよびＢＤＣ位置にある伸展位置にある。アウトドライブギア１０８２が時計回りにさらに回転させられると、基準点Ｃは基準線１１００に沿っての上向きの進行から下向きの進行に移行する。
次に図３７を参照すると、アウトドライブギア１０８６は一回転の４分の３回転している。アウトドライブ減速ギア１０８２は一回転の８分の３回転している。基準点Ｃはここでは基準経路１１００の中心にある。この中心位置は、基準点Ｃと関連があるシリンダライナが、ここでこのシリンダライナと関連がある実質的に固定されたピストンから等距離であることを示す。同様に、基準点Ｄはここで頂点にある。したがって、基準点Ｄに関連があるシリンダライナは伸展位置にあり、したがってこのシリンダライナと関連がある実質的に固定された対向するピストンに関してはＴＤＣおよびＢＤＣ位置にある。
図３８を参照すると、基準点ＡおよびＢの相対位置によって示されるように、アウトドライブギア１０８６は、アウトドライブ減速ギア１０８２が一回転の２分の１回転する間に完全に一回転している。アウトドライブギア１０８６が完全に一回転する間に、それぞれ個々のピストンは熱力学サイクルを一回完全に終了している。含まれる歯車の歯の直径と可能な数を操作することにより、当業者には明らかなように、エンジンのＲＰＭ対動力取り出しシャフト１０８４のＲＰＭの減速比を変えることが可能である。図３３〜３８に描写される実施形態の図解では、アウトドライブギア１０８６は３０個の歯を有し、アウトドライブ減速ギア１０８２は４０個の歯を有する。アウトドライブギア１０８６が３６０°回転する間に、アウトドライブギア１０８６は、アウトドライブ減速ギア１０８２の６０個の歯とかみ合う。アウトドライブ減速ギア１０８２は、４０個の歯を有し、そのためこの過程で２０個の歯の距離だけ回転し、結果的にアウトドライブ減速ギア１０８２と付属のシャフトが１８０°回転することになる。それにより、ＲＰＭにおける２：１の減速比が達成される。
エンジンと同じＲＰＭ、つまりクランク・カムのＲＰＭで回転する直接アウトドライブシャフトを備えることは多くの場合望ましい。直接アウトドライブシャフトは、分配器などのアクセサリを駆動するために使用され得る。図３９〜４１を参照すると、本発明に従って形成され、また本発明での使用に適した直接アウトドライブシステム１１０２が図解される。直接アウトドライブシステム１１０２は、直接アウトドライブアダプタ１１０４、直接アウトドライブ１１０６、直接アウトドライブシャフト１１０８、およびグライドブロック１１１０を含む。これらの構成部品は共同で稼働し、クランク・カムの回転運動および往復運動を、直接アウトドライブ出力シャフト１１０８の回転動作に変換する。
次に直接アウトドライブアダプタ１１０４の形態について説明する。直接アウトドライブアダプタ１１０４は、内環状面（エンジン側を向く）１１１４および外環状面（エンジンの外側を向く）１１１６を有する円盤型の部材である。内環状面１１１４に近接して形成されるのは、クランクウェブ受け凹所１１１８であり、ここにクランクウェブ１０７０（図１４参照）のうち一つが受けられ、その中に堅固に固定される。外環状面１１１６に対し垂直かつ同心に取り付けられるのは、ドライブシャフト１１１２である。ドライブシャフト１１１２は、グライドブロック１１１０内に位置する内腔１１２０内に受けられる。
グライドブロック１１１０の形態について説明する。グライドブロック１１１０は通常、直接アウトドライブ１１０６の外輪外周に適合するよう形成された弓状端１１２２を有する矩形のブロック構造体である。グライドブロック１１１０の長さと幅は、直接アウトドライブ１１０６に形成される溝１１２４の長さと幅に適合するよう選択され、それによりグライドブロック１１１０が溝１１２４内に受けられる。望ましくは、グライドブロック１１１０と、これが内部に掛かる直接アウトドライブ１１１６の溝１１２４との両方の接触面に磨き仕上げを施し、摩擦と摩耗を軽減する。
直接アウトドライブ１１０６は、内円形平面（エンジン側を向く）１１２６および外円形平面（エンジンの外側を向く）１１２８を有する円盤型の部材である。グライドブロック１１１０を受ける溝１１２４は、内平面１１２６上に形成される。直接駆動出力シャフト１１０８は、外平面１１２８上に垂直かつ同心に取り付けられる。
直接アウトドライブシステム１１０２の運転について、図４２〜４５を参照して説明する。まず図４２を参照すると、直接アウトドライブシステム１１０２の端面平面図が示され、クランク・カムが取り除かれた直接アウトドライブアダプタ１１０４の内平面１１１４と、直接アウトドライブ１１０６の内円形平面１１２６が描写される。アダプタ１１０４のドライブシャフト１１１２は想像で示される。グライドブロック１１１０は示されているが、グライドブロック１１１０の大部分はアダプタ１１０４に覆い隠されている。文字Ａは、直接アウトドライブ１１０６の外周上の任意に選択された基準点で、文字Ｂは、直接アウトドライブアダプタ１１０４上の任意に選択された基準点である。
さらに図４２を参照すると、直接アウトドライブアダプタ１１０４の中心は、参照数字１１３０で示される。直接アウトドライブ１１０６の中心は、参照数字１１３２で示される。直接アウトドライブアダプタ１１０４は、その中心１１３０の周囲を回転し、その間直接アウトドライブ１１０６の中心１１３２を中心に円軌道１１３４に沿っても回転する。円軌道１１３４は、行程の長さの１／４に等しい半径を有する。
図４３は、図４２に描写される位置から一回転の１／４反時計回りに回転した直接アウトドライブシステム１１０２を示す。図４４は、図４２に描写される位置から一回転の１／２反時計回りに回転した直接アウトドライブシステム１１０２を示す。図４５は、図４２に描写される位置から一回転の３／４反時計回りに回転した直接アウトドライブシステム１１０２を示す。参照文字ＡおよびＢは、図４２〜４５に示すように、直接アウトドライブアダプタ１１０４および直接アウトドライブ１１０６の回転中、半径方向に並んだままなので、アダプタ１１０４と直接アウトドライブ１１０６との両方が同速度で回転することは当業者には明らかである。したがって、直接アウトドライブ出力シャフト１１０８（図４１参照）をエンジンのＲＰＭで回転する回転入力を必要とする構成部品を駆動するために使用し得る。
図４２〜４５を考察すると、スライドブロック１１１０は運転中に移動しないことがわかる。エンジンの部品が全く公差なしに組み立てられた場合、つまり全ての部品が規格どおりに完璧に作られた場合、これは事実である。しかし、通常の場合はそうであるように、部品が特定の選択された公差内（すなわち、選択された寸法から±１００００分の１インチ）で組み立てられる場合、あるいは磨耗によりその範囲内となる場合、スライドブロック１１１０は、溝１１２４内でわずかな動作を受け、それにより部品の公差を「吸収」し、振動を軽減し、部品の拘束の可能性を減少させる。
全ての内燃機関と同様に、図解される往復内燃機関１０１０は、運転中に膨大な熱を発生するが、そのほとんどは燃焼過程の結果であり、シリンダライナ内でのガスの圧縮と機関１０１０の動作する部品間の摩擦によりさらなる熱が生成される。機関１０１０内の温度は、過剰熱を除去し、加熱により発生する応力を均一にするために、冷却剤をエンジンブロックの通路を通じて、また重要部品の周辺を循環させる冷却システムにより制御下に維持される。内燃機関冷却システムの設計と構成部品は本技術分野で周知であるので、機関の冷却通路および冷却システム構成部品は、明確化のため図示しない。
図４６〜５３を参照すると、本発明により形成され、内燃機関で生成された動力を利用するために機関外部に伝達するのに使用するために適する、動力伝達アセンブリ２０００の一実施形態が示される。図解される実施形態は、図１〜４５に関連して描写および記述される燃焼機関とともに使用するために図解および説明されているが、全ての種類の燃焼機関において使用することもできる。これには米国特許第６，５９８，５６７号および同第６，０３２，６２２号に開示されるような固定ピストンを有するものが含まれ、これらの開示は明確に本明細書中に参考として援用される。さらに、当業者には明らかであるが、固定されたシリンダと可動ピストンを備える従来の機関設計も含まれる。
図４６を参照し、概説すると、動力伝達アセンブリ２０００は、シリンダ（またはさらに従来設計による燃焼機関のピストン）の線形運動を円運動に変換し、機関において燃料の燃焼により生成された動力を車両の車輪を駆動する動力を供給するなどに利用するために、機関外部に伝達することを可能にする。
図４６〜５３の動力伝達アセンブリ２０００は、クランクシャフトアセンブリ２００２およびアウトドライブアセンブリ２００４の二つのサブアセンブリを含む。クランクシャフトアセンブリ２００２は、以下で詳細を説明する例外二つを除いて、図１２〜１５に描写されるクランク・カム１０１６に実質的に類似している。アウトドライブアセンブリ２００４は、アウトドライブアセンブリ２００４が動力伝達アセンブリ２０００においてより高度に振動の均衡を保つ手段を含み、機関の片側で減速および直接の両動力出力を提供する能力を備える点を除き、図３２〜４５に描写される減速アウトドライブシステム１０９４および直接アウトドライブシステム１１０２に実質的に類似している。図４６〜５３の動力伝達アセンブリ２０００の構成部品と運転は、図１〜４５に関連して記述した実施形態の対応する構成部品と実質的に類似しているので、簡潔にするため、この詳細な説明は、上記の実施形態から逸脱する構造と運転の局面にのみ焦点を置く。
続けて図４６を参照すると、上述のとおり、動力伝達アセンブリ２０００はクランクシャフトアセンブリ２００２を含む。クランクシャフトアセンブリ２００２は、クランクシャフト２００６を含むが、これは図解される実施形態においては、「クランク・カム」の形状で、クランクシャフト２００６が、バルブを上述のように作動させるための、クランクシャフト上に配置されるカム２００８の対を含むため、そのような名称とされる。本実施形態のクランクシャフト２００６は、クランクシャフト２００６が、動力伝達ギア２０１０などの動力伝達装置、およびクランクシャフトカウンターウエイトが回転自在にクランクシャフトに連結できるようにする回転結合アセンブリを含む点を除き、図１〜４５のクランク・カム１０１６と実質的に類似している。図解される実施形態の回転結合アセンブリは、クランクシャフトのカウンターウエイトの対を回転的に受けるスタブシャフト２０１２の対の形状をしている。ギア２０１０およびスタブシャフト２０１２は、クランクシャフト２００６の回転軸２０１４に対し同心に位置する。スタブシャフト２０１２のうち一つは、最も右側のクランクウェブ２０１８から外側に、またギア２０１０の外側に延びる。他方のスタブシャフト２０１２は、最も左側のクランクウェブ２０１６から外側に延びる。スタブシャフト２０１２およびギア２０１０は、クランクシャフト２００６からアウトドライブアセンブリ２００４への動力の伝達を補助するが、これについてはさらに詳細を以下に記載する。
さらに図４６を参照すると、アウトドライブアセンブリ２００４は、直接アウトドライブアセンブリ２０２０と直接および減速アウトドライブアセンブリ２０２２の二つのサブアセンブリを含む。直接アウトドライブアセンブリ２０２０に焦点を置くと、直接アウトドライブアセンブリ２０２０は、クランクシャフト２００６の回転運動および往復運動を直接アウトドライブ出力シャフト２０２４における円運動に変換する。直接アウトドライブ出力シャフト２０２４は、エンジンと同じＲＰＭ、あるいはさらに具体的には、クランクシャフト２００６がアウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８の周囲を軌道運動するのと同じＲＰＭで回転する。直接アウトドライブ出力シャフト２０２４は、適切な一例としては分配器などのアクセサリ等、エンジン外に位置するものを駆動するために使用してよい。直接アウトドライブアセンブリ２０２０は、直接アウトドライブ２０２６、直接アウトドライブシャフト２０２４、および均衡グライドブロック２０２８を含む。
図４６〜４８を参照して、均衡グライドブロック２０２８の形態について説明する。均衡グライドブロック２０２８は、直接アウトドライブ２０２６の外輪外周に適合するよう形成された弓状端２０３０を有するほぼ矩形のブロック構造体の従動部２０２９を含む。従動部２０２９の幅は、直接アウトドライブ２０２６に形成された誘導部または溝２０３２の幅に適合するよう選択され、それにより従動部２０２９は溝２０３２内にスライド自在に受けられる。好ましくは、従動部２０２９と溝２０３２が互いに接触する接触面に磨き仕上げを施し、摩擦と摩耗を軽減する。
従動部２０２９は溝２０３２と一緒に、接続アセンブリ２０３１の一部であるスライドアセンブリを形成する。接続アセンブリ２０３１を使用し、クランクシャフト２００６を出力シャフト２０２４および２０４６の対に非堅固に接続し、クランクシャフト２００６と出力シャフト２０２４および２０４６との間のトルクの直接伝達を促進しながらも、クランクシャフト２００６のいかなるズレも吸収するように、出力シャフト２０２４および２０４６に対してクランクシャフト２００６が移動することを可能とする。さらに、クランクシャフト２００６は直接アウトドライブ２０２６または２０６６に対して、少なくとも一つの軸（つまり、スタブシャフト２０１２を通る軸２０１４）の周囲を回転し得、そして直接アウトドライブ２０２６または２０６６に対して、少なくとも一つの方向で自由に移動し得る。１つの適切な方向は、図４７の軸２０２７に示されるような直接アウトドライブ２０２６の中心軸から外側に直線的にである。注目すべきは、軸２０２７は常にクランクシャフト２００６の中心軸２０１４およびアウトドライブアセンブリ２００４の中心軸２０３８を通るよう配向される。この配置により、クランクシャフト２００６およびカウンタバランスウエイト２０３６が、直接アウトドライブ２０２６に対し半径方向外側に軸２０２７に沿って自由にスライドできるため、クランクシャフト２００６および／またはカウンタバランスウエイト２０３６に存在する遠心力（軌道運動動作による）が、クランクシャフト２００６および／またはカウンタバランスウエイト２０３６から出力シャフト２０２４および２０６６に伝達されることなく、トルクがクランクシャフト２００６から出力シャフト２０２４および２０４６に直接伝達されるのを可能にする。
均衡グライドブロック２０２８は、従動部２０２９を通って垂直に配置される内腔２０３４をさらに備える。内腔２０３４は、クランクシャフト２００６のスタブシャフト２０１２のうち一つを回転的に受けるようサイズを決定し、配置される。均衡グライドブロック２０２８は、カウンタバランスウエイト２０３６をさらに含む。カウンタバランスウエイト２０３６は、クランクシャフト２００６がアウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８の周囲を軌道運動しているときに、クランクシャフト２００６を平衡させるようサイズを決定し、配置されるが、これについてはさらに詳細を後述する。
直接アウトドライブ２０２６は、内円形平面（エンジン側を向く）２０４０および外円形平面（エンジンの外側を向く）２０４２を有する円盤型の部材である。均衡グライドブロック２０２８の従動部２０２９を受けるための溝２０３２は、内平面２０４０上に形成される。直接駆動出力シャフト２０２４は、外平面２０４２上に垂直かつ同心に取り付けられる。
図４９〜５１を参照し、直接および減速アウトドライブアセンブリ２０２２の構成部品について説明する。直接および減速アウトドライブアセンブリ２０２２は、クランクシャフト２００６の回転運動および往復運動を、同心に配置される出力シャフトの対２０４４および２０４６の円運動に変換する。減速出力シャフト２０４４と称される出力シャフトのうち一つは、エンジンと比較して、またはさらに具体的には、クランクシャフト２００６がアウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８の周囲を軌道運動するＲＰＭと比較して、低いＲＰＭで回転する。減速出力シャフト２０４４は、車両の駆動輪など、エンジン外にある物品を駆動するために使用され得る。直接および減速アウトドライブアセンブリ２０２２は、減速出力シャフト２０４４内に同心に位置する直接出力シャフト２０４６も含む。直接出力シャフト２０４６は、エンジンと同じＲＰＭで、またはさらに具体的には、クランクシャフト２００６がアウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８の周囲を軌道運動するのと同じＲＰＭで回転する。そのため、直接および減速アウトドライブアセンブリ２０２２は、エンジンの片側に減速ＲＰＭ出力シャフト２０４４と直接出力シャフト２０４６の両方を備える。注目すべきは、出力シャフト２０４４および２０４６は、互いに対し反対の方向に回転する。
直接および減速アウトドライブアセンブリ２０２２は、アウトドライブ減速ギア２０４８およびアウトドライブギア２０５０を含む。アウトドライブ減速ギア２０４８は、アウトドライブハブ２０５４の円筒壁内周に沿って配置される内歯車歯２０５２をさらに含む。アウトドライブハブ２０５４は、減速出力シャフト２０４４と堅固に連結されるか、あるいは一体的に形成される。減速出力シャフト２０４４は、アウトドライブハブ２０５４および減速ギア２０４８に垂直かつ同心に取り付けられる。アウトドライブハブ２０５４の中心線は、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８と同一線上にある。アウトドライブハブ２０５４は、均衡グライドブロック２０６２および直接アウトドライブ２０６６がその中で自由に回転できるよう成形、サイズ決定された空洞２０６８を含む。
アウトドライブギア２０５０は、アウトドライブ減速ギア２０４８の内歯車歯２０５２と連絡するよう成形、寸法決定された外歯車歯２０５６を備える。アウトドライブギア２０５０は、円形のクランクウェブ２０１８を受けるよう成形、寸法決定されたクランクウェブ２０１８を受ける凹所２０５８を備える。アウトドライブギア２０５０は、ギア２０１０の外歯車歯と連絡するよう成形、寸法決定された内歯車歯２０６０をさらに含むが、ギア２０１０は、クランクシャフト２００６によるその回転軸２０１４周囲のいかなる回転も対応するアウトドライブギア２０５０の回転を発生させるよう、クランクシャフト２００６上に配置される。アウトドライブ減速ギア２０４８およびアウトドライブギア２０５０の歯のサイズと数を選択して、目的の減速幅を決定し得る。図解する実施形態において、歯のサイズと数は、２：１の減速比を得るために選択されている。特定の減速ギア比が図解および記述されているが、上記よりも高いあるいは低いその他の減速ギア比が、本発明の精神と要旨をもって、またその範囲内での使用に適することは、当業者には明らかである。注目すべきは、ギア２０４８および２０５０のバックラッシは、本技術分野で周知の方法で、クランクシャフト２００６のいかなるズレも吸収するよう選択される。
直接および減速アウトドライブアセンブリ２０２２は、均衡グライドブロック２０６２をさらに含むが、これはよりコンパクトにするためにより薄く、またより幅広く作られたカウンタバランスウエイト２０６４の形状を除き、実質的に直接アウトドライブ２０２０の均衡グライドブロック２０２８に関連して上述したとおり形成される（図４６〜４８参照）。
直接および減速アウトドライブアセンブリ２０２２は、図４６〜４８の直接アウトドライブ２０２６と実質的に同一である直接アウトドライブ２０６６をさらに含む。直接アウトドライブ２０６６は、図４６〜４８の直接アウトドライブ２０２６と均衡グライドブロック２０２８が行うのと同じ方法で、均衡グライドブロック２０６２およびクランクシャフト２００６と接続する。
動力伝達アセンブリ２０００の構成部品についての上記の説明を踏まえ、図４６および５２Ａを参照して、動力伝達アセンブリ２０００の運転について説明する。図５２Ａは、図４６の動力伝達アセンブリ２０００の断面図であり、この断面は実質的に図４６の断面５２Ａ−５２Ａを通る。図５２Ａは、均衡グライドブロック２０２８、直接アウトドライブ２０２６、周囲をクランクシャフト２００６が回転するクランクシャフト回転軸２０１４、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８周囲のクランクシャフト回転軸２０１４の軌道経路２０７０、および第一のクランクジャーナル２０７２（平行線模様で示す）と第二のクランクジャーナル２０７４（想像で示す）を示す。
運転中、第一のクランクジャーナル２０７２は、垂直軸２０７６に沿って往復して（まずページの上部に向かって、続いてページの下部に向かって）、それに従ってシリンダ（図示しない）を動かし、その間第二のクランクジャーナル２０７４は、水平軸２０７８に沿って往復して（まずページの右に向かって、続いてページの左に向かって）、それに従って第二のシリンダ（図示しない）を動かす。直接アウトドライブ２０２６および均衡グライドブロック２０２８は、互いと同じ速度で反時計回り方向に回転する。クランクシャフト２００６は、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を時計回り方向に回転し、その間クランクシャフト回転軸２０１４（つまりはクランクシャフト２００６）は、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８の周囲を反時計回りに軌道経路２０７０に沿って軌道運動する。
クランクシャフト２００６スタブシャフト２０１２のうち一つは、スタブシャフト２０１２が均衡グライドブロック２０２８内で自由に回転できるよう、クランクシャフトカウンターウエイトと回転的に接続される。これにより、クランクシャフト２００６は、運転中、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を回転することができる。さらに溝２０３２は、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８から半径方向外側へ位置する線形経路に配向される。これにより、クランクシャフト２００６およびカウンタバランスウエイト３０３６は、運転中、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８から半径方向外側に移動することができる。これにより、クランクシャフト２００６配向または関連構成部品におけるいかなるズレも「吸収」され、機関の拘束が妨げられる。注目すべきは、クランクシャフト２００６およびカウンタバランスウエイト２０３６が、指定の方向に「自由に」移動できるようアウトドライブアセンブリ２００４と接続されている。この指定の方向は、図解される実施形態においては、半径方向外側である。「自由に」と言う表現は、この詳細な説明の目的で、クランクシャフトおよび／またはクランクシャフトカウンターウエイトが、偏らされたり、または指定の方向への移動を制限されたりしないことを意味する。このように、運転中にクランクシャフト２００６が、直接アウトドライブ２０２６に対して少なくとも一つの方向に自由に回転でき、また直接アウトドライブ２０２６に対して少なくとも一つの方向に半径方向に自由に移動できるように、クランクシャフト２００６およびカウンターウエイト２０３６がアウトドライブアセンブリ２００４と非堅固に接続されることが上記からわかる。
運転中、カウンタバランスウエイト２０３６は常にクランクシャフト回転軸２０１４の正反対に配置され、クランクシャフト２００６が軌道経路２０７０に沿って軌道運動している際に、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８からずれたクランクシャフト２００６の質量により発生する遠心力を平衡させる。図５２Ｂを参照すると、カウンタバランスウエイト２０３６の重量とカウンタバランスウエイト２０３６の質量中心２０１５の位置は、クランクシャフトが回転させられているとき、カウンタバランスウエイト２０３６に付随する遠心力がクランクシャフト２００６の軌道遠心力の均衡を保たせるように、クランクシャフト回転軸２０１４に関連して配向される。さらに具体的には、運転中、カウンタバランスウエイト２０３６の質量中心２０１５は、周囲をクランクシャフト２００６が回転する中心軸２０１４と周囲をクランクシャフト２００６が軌道運動する軸２０３８の両方を通るよう配向される軸２０２７に沿って配向されることが好ましい。この形態では、カウンタバランスウエイト２０３６の質量は、軸２０３８の周囲をクランクシャフト２００６が軌道運動することによって生成される遠心力の均衡を保たせることができる。
動力伝達アセンブリ２０００、またさらに具体的には直接アウトドライブアセンブリ２０２０の部品の相互関係は、図５２Ａ〜５２Ｈを考察することにより、最もよく理解される。図５２Ａ〜５２Ｈは、直接アウトドライブ２０２６が一サイクルを通じて回転するときの直接アウトドライブアセンブリ２０２０を示す。さらに具体的には、図５２Ｂは、直接アウトドライブ２０２６が図５２Ａに示される直接アウトドライブ２０２６の位置から反時計回りに４５度回転するときの直接アウトドライブアセンブリ２０２０を描写する。図５２Ｃは、直接アウトドライブ２０２６が図５２Ｂに示される直接アウトドライブ２０２６の位置から反時計回りに４５度回転するときの直接アウトドライブアセンブリ２０２０を描写する。図５２Ｄは、直接アウトドライブ２０２６が図５２Ｃに示される直接アウトドライブ２０２６の位置から反時計回りに４５度回転するときの直接アウトドライブアセンブリ２０２０を描写する。図５２Ｅは、直接アウトドライブ２０２６が図５２Ｄに示される直接アウトドライブ２０２６の位置から反時計回りに４５度回転するときの直接アウトドライブアセンブリ２０２０を描写する。図５２Ｆは、直接アウトドライブ２０２６が図５２Ｅに示される直接アウトドライブ２０２６の位置から反時計回りに４５度回転するときの直接アウトドライブアセンブリ２０２０を描写する。図５２Ｇは、直接アウトドライブ２０２６が図５２Ｆに示される直接アウトドライブ２０２６の位置から反時計回りに４５度回転するときの直接アウトドライブアセンブリ２０２０を描写する。図５２Ｈは、直接アウトドライブ２０２６が図５２Ｇに示される直接アウトドライブ２０２６の位置から反時計回りに４５度回転するときの直接アウトドライブアセンブリ２０２０を描写する。直接アウトドライブ２０２６が、図５２Ｈに示す位置から反時計回りに４５度回転してしまうと、直接アウトドライブ２０２６は一回転全てを完了し、図５２Ａに示す位置に戻る。
図５２Ａ〜５２Ｈを参照すると、動力伝達アセンブリ２０００の一サイクル間に、特に以下のことが起こることがわかる。１）直接アウトドライブ２０２６は、反時計回り方向に一度回転する。２）クランクシャフト２００６は、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を時計回り方向に一度回転する。３）クランクシャフト２００６は、軌道経路２０７０周囲で、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８の周囲を反時計回り方向に一度軌道運動する。４）クランクジャーナル２０７２および２０７４は、互いに垂直に線形経路２０７６および２０７８に沿って移動する。５）シリンダの行程の長さは、「垂直」クランクジャーナル２０７２がページの下部からページの上部に移動した場合の移動距離によって、あるいは「水平」クランクジャーナル２０７４がページの最も右の位置からクランクジャーナル２０７４の最も左の位置に移動した場合の移動距離によって規定される。６）カウンタバランスウエイト２０３６は、クランクシャフト２００６に回転的に連結される。７）カウンタバランスウエイト２０３６は、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８に対して半径方向に配向される経路（直接アウトドライブ２０２６の溝２０３２によって規定される）に沿ってスライド可能である。８）クランクシャフト２００６の軌道回転方向は、直接アウトドライブ２０２６の回転方向と同様である。９）クランクシャフト２００６は、堅固にあるいは偏って直接アウトドライブ２０２６に取り付けられていない。１０）クランクシャフト２００６の中心線は、直接アウトドライブ２０２６の中心線から行程の長さの１／４外側に位置する。１１）クランクシャフト２００６のそれ自体の軸周囲での毎分回転数（ＲＰＭ）は、クランクシャフト２００６の軌道運動動作のＲＰＭと同様である。１２）カウンタバランスウエイト２０３６は、クランクシャフト２００６のそれ自体の中心線周囲でのＲＰＭおよび直接アウトドライブ２０２６の中心線周囲でのクランクシャフト２００６の軌道運動動作のＲＰＭ両方と同様のＲＰＭで回転する。１３）カウンタバランスウエイト２０３６は、直接アウトドライブ２０２６の中心線周囲でのクランクシャフト２００６の軌道運動動作と同じ回転方向に回転する。１４）カウンタバランスウエイト２０３６は、クランクシャフト２００６のそれ自体の中心線周囲での円動作に対し反対の回転方向に回転する。
図５３Ａは、図４６の動力伝達アセンブリ２０００の断面図であり、この断面は実質的に図４６の断面５３Ａ−５３Ａを通る。図５３Ａは、均衡グライドブロック２０６２、クランクウェブ２０１８、アウトドライブギア２０５０、直接アウトドライブ２０６６、周囲をクランクシャフト２００６が回転するクランクシャフト回転軸２０１４、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８周囲のクランクシャフト回転軸２０１４の軌道経路２０７０、および第一のクランクジャーナル２０７２（想像で示す）と第二のクランクジャーナル２０７４（平行線模様で示す）を示す。
運転中、第一のクランクジャーナル２０７２は、垂直軸２０７６に沿って往復して（まずページの上部に向かって、続いてページの下部に向かって）、それに従ってシリンダ（図示しない）を動かし、その間第二のクランクジャーナル２０７４は、水平軸２０７８に沿って往復して（まずページの左に向かって、続いてページの右に向かって）、それに従って第二のシリンダ（図示しない）を動かす。直接アウトドライブ２０６６（図４６参照）および均衡グライドブロック２０６２は、互いと同じ速度で時計回り方向に回転する。クランクシャフト２００６は、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を反時計回り方向に回転し、その間クランクシャフト回転軸２０１４（つまりはクランクシャフト２００６）は、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８の周囲を時計回りに軌道経路２０７０に沿って軌道運動する。運転中、カウンタバランスウエイト２０６４は常にクランクシャフト回転軸２０１４の正反対に配置され、アウトドライブアセンブリ２００４について上述したのと同様の方法で、クランクシャフト２００６が軌道経路２０７０に沿って軌道運動しているときに、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８からずれたクランクシャフト２００６の質量により発生する遠心力を平衡させる。
動力伝達アセンブリ２０００の部品の相互関係は、図５３Ａ〜５３Ｈを考察することにより、最もよく理解される。図５３Ａ〜５３Ｈは、直接および減速アウトドライブアセンブリ２０２２の直接アウトドライブ２０６６が一サイクルを通じて回転するときの動力伝達アセンブリ２０００を示す。さらに具体的には、図５３Ｂは、直接アウトドライブ２０６６が、図５３Ａに示す直接アウトドライブ２０６６の位置から時計回りに４５度回転するときの動力伝達アセンブリ２０００を描写するが、これは直接アウトドライブ２０６６上に記す基準点「Ｃ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。直接アウトドライブ２０６６が時計回りに４５度回転する間に、動力伝達ギア２０１０は、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を反時計回りに４５度回転する。クランクシャフト２００６上で動力伝達ギア２０１０が４５度回転することにより、アウトドライブ減速ギア２０４８は、反時計回りに２２．５度回転する。当業者には明らかなように、ギア２０１０と２０４８との互いに対する相対運動、つまり減速比は、ギア２０１０および２０４８の歯の数を調節することにより調整することができる。動力伝達ギア２０１０のアウトドライブ減速ギア２０４８に対する相対運動は、図５３Ａ〜５３Ｈにおいてギア２０１０および２０４８上に記される基準点「Ａ」および「Ｂ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。
図５３Ｃは、直接アウトドライブ２０６６が、図５３Ｂに示す直接アウトドライブ２０６６の位置から時計回りに４５度回転するときの動力伝達アセンブリ２０００を描写するが、これは直接アウトドライブ２０６６上に記す基準点「Ｃ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。直接アウトドライブ２０６６が時計回りに４５度回転する間に、動力伝達ギア２０１０は、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を反時計回りに４５度回転する。動力伝達ギア２０１０が４５度回転することにより、アウトドライブ減速ギア２０４８は、反時計回りに２２．５度回転するが、これはギア２０１０および２０４８上に記される基準点「Ａ」および「Ｂ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。
図５３Ｄは、直接アウトドライブ２０６６が、図５３Ｃに示す直接アウトドライブ２０６６の位置から時計回りに４５度回転するときの動力伝達アセンブリ２０００を描写するが、これは直接アウトドライブ２０６６上に記す基準点「Ｃ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。直接アウトドライブ２０６６が時計回りに４５度回転する間に、動力伝達ギア２０１０は、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を反時計回りに４５度回転する。動力伝達ギア２０１０が４５度回転することにより、アウトドライブ減速ギア２０４８は、反時計回りに２２．５度回転するが、これはギア２０１０および２０４８上に記される基準点「Ａ」および「Ｂ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。
図５３Ｅは、直接アウトドライブ２０６６が、図５３Ｄに示す直接アウトドライブ２０６６の位置から時計回りに４５度回転するときの動力伝達アセンブリ２０００を描写するが、これは直接アウトドライブ２０６６上に記す基準点「Ｃ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。直接アウトドライブ２０６６が時計回りに４５度回転する間に、動力伝達ギア２０１０は、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を反時計回りに４５度回転する。動力伝達ギア２０１０が４５度回転することにより、アウトドライブ減速ギア２０４８は、反時計回りに２２．５度回転するが、これはギア２０１０および２０４８上に記される基準点「Ａ」および「Ｂ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。
図５３Ｆは、直接アウトドライブ２０６６が、図５３Ｅに示す直接アウトドライブ２０６６の位置から時計回りに４５度回転するときの動力伝達アセンブリ２０００を描写するが、これは直接アウトドライブ２０６６上に記す基準点「Ｃ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。直接アウトドライブ２０６６が時計回りに４５度回転する間に、動力伝達ギア２０１０は、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を反時計回りに４５度回転する。動力伝達ギア２０１０が４５度回転することにより、アウトドライブ減速ギア２０４８は、反時計回りに２２．５度回転するが、これはギア２０１０および２０４８上に記される基準点「Ａ」および「Ｂ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。
図５３Ｇは、直接アウトドライブ２０６６が、図５３Ｆに示す直接アウトドライブ２０６６の位置から時計回りに４５度回転するときの動力伝達アセンブリ２０００を描写するが、これは直接アウトドライブ２０６６上に記す基準点「Ｃ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。直接アウトドライブ２０６６が時計回りに４５度回転する間に、動力伝達ギア２０１０は、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を反時計回りに４５度回転する。動力伝達ギア２０１０が４５度回転することにより、アウトドライブ減速ギア２０４８は、反時計回りに２２．５度回転するが、これはギア２０１０および２０４８上に記される基準点「Ａ」および「Ｂ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。
図５３Ｈは、直接アウトドライブ２０６６が、図５３Ｇに示す直接アウトドライブ２０６６の位置から時計回りに４５度回転するときの動力伝達アセンブリ２０００を描写するが、これは直接アウトドライブ２０６６上に記す基準点「Ｃ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。直接アウトドライブ２０６６が時計回りに４５度回転する間に、動力伝達ギア２０１０は、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を反時計回りに４５度回転する。動力伝達ギア２０１０が４５度回転することにより、アウトドライブ減速ギア２０４８は、反時計回りに２２．５度回転するが、これはギア２０１０および２０４８上に記される基準点「Ａ」および「Ｂ」の位置の変化を考察することにより最もよく示される。直接アウトドライブ２０６６が、図５３Ｈに示す位置から時計回りに４５度回転してしまうと、直接アウトドライブ２０６６は時計回り方向の一回転全てを完了し、図５３Ａに示す位置に戻る。アウトドライブ減速ギア２０４８は、反時計回り方向に一軌道運動の半分だけ回転する。
図５３Ａ〜５３Ｈを参照すると、動力伝達アセンブリ２０００の一サイクル間に、特に以下のことが起こることがわかる。１）直接アウトドライブ２０２６は、時計回り方向に一度回転する。２）クランクシャフト２００６は、クランクシャフト回転軸２０１４の周囲を反時計回り方向に一度回転する。３）クランクシャフト２００６は、軌道経路２０７０周囲で、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８の周囲を時計回り方向に一度軌道運動する。４）クランクジャーナル２０７２および２０７４は、互いに垂直に線形経路２０７６および２０７８に沿って移動する。５）シリンダの行程の長さは、「垂直」クランクジャーナル２０７２がページの下部からページの上部に移動した場合の移動距離によって、あるいは「水平」クランクジャーナル２０７４がページの最も左の位置からクランクジャーナル２０７４の最も右の位置に移動した場合の移動距離によって規定される。６）カウンタバランスウエイト２０３６は、クランクシャフト２００６に回転的に連結される。７）カウンタバランスウエイト２０３６は、アウトドライブアセンブリ２００４の回転軸２０３８に対して半径方向に配向される経路（直接アウトドライブ２０２６の溝２０３２によって規定される）に沿ってスライド可能である。８）クランクシャフト２００６の軌道回転方向は、直接アウトドライブ２０６６の回転方向と同様である。９）クランクシャフト２００６は、堅固にあるいは偏って直接アウトドライブ２０６６に取り付けられていない。１０）クランクシャフト２００６の中心線は、直接アウトドライブ２０６６の中心線から行程の長さの１／４外側に位置する。１１）クランクシャフト２００６のそれ自体の軸周囲での毎分回転数（ＲＰＭ）は、クランクシャフト２００６の軌道運動動作のＲＰＭと同様である。１２）カウンタバランスウエイト２０６４は、クランクシャフト２００６のそれ自体の中心線周囲でのＲＰＭおよび直接アウトドライブ２０６６の中心線周囲でのクランクシャフト２００６の軌道運動動作のＲＰＭ両方と同じＲＰＭで回転する。１３）カウンタバランスウエイト２０６４は、直接アウトドライブ２０６６の中心線周囲でのクランクシャフト２００６の軌道運動動作と同じ回転方向に回転する。１４）カウンタバランスウエイト２０６４は、クランクシャフト２００６のそれ自体の中心線周囲での円動作に対し反対の回転方向に回転する。１５）減速出力シャフト２０３８がクランクシャフト２００６の軌道運動動作と反対に回転し、またクランクシャフト２００６のそれ自体の中心線周囲での回転と同方向に回転して、出力シャフト２０３８は、互い反対に回転する。１６）クランクシャフト２００６の円動作および軌道運動動作は一緒になって、直接出力シャフト２０４６に対して低いＲＰＭで減速出力シャフト２０３８を駆動する。
図５４を参照すると、本発明により形成される動力伝達アセンブリ３０００の別の実施形態が示される。図５４の動力伝達アセンブリ３０００は、図４６〜５３の動力伝達アセンブリ２０００に構造および運転が実質的に類似している。したがって、簡潔にするため、この詳細な説明は、この別の実施形態について上記で図解し記述した実施形態と異なる局面にのみ焦点を置く。
それによると、動力伝達アセンブリ３０００は、図４６に最もよく示されるが、前述の動力伝達アセンブリ２０００の直接アウトドライブ２０２６および２０６６の直径が縮小されている点で上述のものと異なる。図５４の動力伝達アセンブリ３０００の直接アウトドライブ３０２６および３０６６の直径の減少により、カウンタバランスウエイト３０３６および３０６４が、直接アウトドライブ３０２６および３０６６の外縁３００４に重なるように、直接アウトドライブ３０２６および３０６６の半径方向外側に伸長することでサイズを増加することが可能とされる。
図５５および５６を参照すると、本発明により形成される直接アウトドライブアセンブリ４０２０の別の実施形態が示される。直接アウトドライブアセンブリ４０２０は、図４７および４８の直接アウトドライブアセンブリ２０２０に構造および運転が実質的に類似している。したがって、簡潔にするため、この詳細な説明は、この別の実施形態について上記で図解し記述した実施形態と異なる局面にのみ焦点を置く。
それによると、直接アウトドライブアセンブリ４０２０は、接続アセンブリ４０３１の従動部４０２９がここでは直接アウトドライブ４０２６上に位置し、また従動部４０２９をスライド可能に受ける溝４０３２がここでは均衡グライドブロック４０２８上に位置する点で上述のものと異なる。したがって、従動部４０２９と溝４０３２との位置が交換されている。従動部と溝との位置交換が、図４６、５０、および５１に最もよく示される、直接および減速アウトドライブアセンブリ２０２２の直接アウトドライブ構成部品にも適することは、当業者には明らかである。
図４６を参照すると、上述の実施形態はクランクシャフト２００６に連結される一対のスタブシャフト２０１２を備えるよう図解および説明されているが、スタブシャフト２０１２が任意の構成部品であり、また本発明により形成される機関は一つ以上のスタブシャフト２０１２を使用せずに運転してもよいことは当業者には明らかである。例えば、図３２に描写される実施形態において、クランクシャフトはスタブシャフトを使用しない。さらに、図４１を参照すると、スタブシャフト１１１２が必要とされる場合、スタブシャフトを備えるためにアダプタ１１０２をクランクシャフトに連結してもよい。したがって、一つのスタブシャフトを有するクランクシャフト、またはスタブシャフトを有しないクランクシャフト、あるいは一つ以上のスタブシャフトを備えるためにアダプタを使用するクランクシャフトも本発明の精神と要旨の範囲内にあることは当業者には明らかである。
本発明の好ましい実施形態を図解し記述してきたが、本発明の精神と要旨から逸脱することなく、これらの実施形態に様々な変更を行うことが可能であることが理解される。
独占的な財産と権利を主張する本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲のとおりに定義される。
図１は、本発明により形成される往復内燃機関の一実施形態の斜視図であり、エンジンブロックおよびそこに取り付けられる制御板筐体や吸気多岐管などの関連構成部品を示す。 図２は、図１に描写される内燃機関の上部平面図である。 図３は、図１に描写される内燃機関の側部平面図である。 図４は、図１に描写される内燃機関の上部平面図で、エンジンブロックの一部が切り取られており、実質的に固定されたピストンの対向する対を受ける往復シリンダライナの断面図を示す。 図５は、図４に示す実質的に固定されたピストンのうち一つの一実施形態の立面図である。 図６は、図４に示す往復シリンダライナの一実施形態の断面図である。 図７は、図４に示す往復シリンダライナと関連構成部品の一部の部分断面図であり、熱力学サイクルの圧縮部分が開始するときの往復シリンダライナを図解する。 図８は、図４に示す往復シリンダライナと関連構成部品の一部の部分断面図であり、往復シリンダライナが熱力学サイクルの膨張部分に移行するときの、示された実質的に固定されたピストンに対する上死点（ＴＤＣ）位置における往復シリンダライナを図解する。 図９は、図４に示す往復シリンダライナと関連構成部品の一部の部分断面図であり、往復シリンダライナが、実質的に固定されたピストンのクラウン近くにある複数の吸気ポートの開放および排気弁の開放により特徴付けられる、熱力学サイクルの掃気部分に移行するときの往復シリンダライナを図解する。 図１０は、図４に示す往復シリンダライナと関連構成部品の一部の部分断面図であり、往復シリンダライナに吸気ポート全開かつ排気弁全開の状態で掃気が行われるときの、示された実質的に固定されたピストンに対する下死点（ＢＤＣ）位置における往復シリンダライナを図解する。 図１１は、図１の往復内燃機関の部分断面図であり、断面は実質的にクランク・カムの中心線に沿って取られているので、第一のシリンダライナの中心線と同一面上となり、また第一のシリンダライナの法線方向に配向された第二のシリンダライナの中心線を垂直に通る。 図１２は、本発明により形成される図１１に示すクランク・カムの一実施形態の斜視図である。 図１３は、図１２に示すクランク・カムの底面図である。 図１４は、図１２に示すクランク・カムの立面図である。 図１５は、図１４に示すクランク・カムの側面図である。 図１６は、クランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの線形運動および円運動を示す立面線図であり、完全伸展位置における第一の垂直配向シリンダライナと行程中間位置における第二の水平配向シリンダライナを示す。ここでは、シリンダライナの動作がよくわかるように二つのクランクジャーナル間の距離を誇張している。 図１７は、図１６に描写されるクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの側面線図である。 図１８は、図１７のクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの立面線図であり、クランク・カムは、図１７に描写される位置から第一の回転軸の周囲を３０°回転していて、ライナが直線的に下方向に移動するときの第一の垂直配向シリンダライナと直線的に左方向に移動するときの第二の水平配向シリンダライナを示す。 図１９は、図１８に描写されるクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの側面線図である。 図２０は、図１６のクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの立面線図であり、クランク・カムは図１６に描写され位置から第一の回転軸の周囲を９０°回転していて、行程中間位置における第一の垂直配向シリンダライナと完全伸展位置における第二の水平配向シリンダライナを示す。 図２１は、図２０に描写されるクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの側面線図である。 図２２は、図１６のクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの立面線図であり、クランク・カムは図１６に描写される位置から第一の回転軸の周囲を１５０°回転していて、ライナが直線的に下方向に移動するときの第一の垂直配向シリンダライナと直線的に右方向に移動するときの第二の水平配向シリンダライナを示す。 図２３は、図２２に描写されるクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの側面線図である。 図２４は、クランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの線形および円運動を示す立面線図であり、クランク・カムは図１６に描写される位置から第一の回転軸の周囲を１８０°回転していて、完全伸展位置における第一の垂直配向シリンダと行程中間位置における第二の水平配向シリンダライナを示す。 図２５は、図２４に描写されるクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの側面線図である。 図２６は、図１６のクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの立面線図であり、クランク・カムは図１６に描写される位置から第一の回転軸の周囲を２１０°回転していて、ライナが直線的に上方向に移動するときの第一の垂直配向シリンダライナと直線的に右方向に移動するときの第二の水平配向シリンダライナを示す。 図２７は、図２６に描写されるクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの側面線図である。 図２８は、図１６のクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの立面線図であり、クランク・カムは図１６に描写される位置から第一の回転軸の周囲を２７０°回転していて、行程中間位置における第一の垂直配向シリンダと完全伸展位置における第二の水平配向シリンダライナを示す。 図２９は、図２８に描写されるクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの側面線図である。 図３０は、図１６のクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの立面線図であり、クランク・カムは図１６に描写される位置から第一の回転軸の周囲を３６０°回転していて、完全伸展位置における第一の垂直配向シリンダと行程中間位置における第二の水平配向シリンダライナを示す。 図３１は、図３０に描写されるクランク・カムと付属の第一および第二のシリンダライナの側面線図である。 図３２は、クランク・カム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および動力取り出しフランジの分解図であり、本発明の例示した実施形態との併用に適する。ここではアウトドライブギアは断面で示し、アウトドライブ減速ギアは部分切断図で示す。 図３３は、図３２に示すアウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、動力取り出しフランジ、およびクランク・カムの端面平断面図であり、実質的に図３２の断面３３−３３を通る。 図３４は、図３２に示すクランク・カム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および動力取り出しフランジの端面平面図であり、アウトドライブ減速ギアは図３２に描写される位置から一回転の１／１６回転している。 図３５は、図３２に示すクランク・カム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および動力取り出しフランジの端面平面図であり、アウトドライブ減速ギアは図３２に描写される位置から一回転の１／８回転している。 図３６は、図３２に示すクランク・カム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および動力取り出しフランジの端面平面図であり、アウトドライブ減速ギアは図３２に描写される位置から一回転の１／４回転している。 図３７は、図３２に示すクランク・カム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および動力取り出しフランジの端面平面図であり、アウトドライブ減速ギアは図３２に描写される位置から一回転の３／８回転している。 図３８は、図３２に示すクランク・カム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および動力取り出しフランジの端面平面図であり、アウトドライブ減速ギアは図３２に描写される位置から１／２回転している。 図３９は、本発明により形成される直接アウトドライブとグライドブロックの端面平面図である。 図４０は、図３９に示す直接アウトドライブとグライドブロックの分解上面図である。 図４１は、図３９に示す直接アウトドライブとグライドブロックの分解側面図であり、さらに直接アウトドライブアダプタも示す。 図４２は、図４１に示す直接アウトドライブ、グライドブロック、および直接アウトドライブアダプタの端面平面図である。 図４３は、図４２に示す直接アウトドライブ、グライドブロック、およびアウトドライブアダプタの端面平面図であり、直接アウトドライブは図４２に描写される位置から９０°回転している。 図４４は、図４２に示す直接アウトドライブ、グライドブロック、およびアウトドライブアダプタの端面平面図であり、直接アウトドライブは図４２に描写される位置から１８０°回転している。 図４５は、図４２に示す直接アウトドライブ、グライドブロック、およびアウトドライブアダプタの端面平面図であり、直接アウトドライブは図４２に描写される位置から２７０°回転している。 図４６は、本発明により形成され、図１〜４５の往復内燃機関での使用に適する動力伝達アセンブリの代替の実施形態の部分断面図である。 図４７は、図４６に示す直接アウトドライブアセンブリの端面図である。 図４８は、図４７に示す直接アウトドライブアセンブリの分解立面図である。 図４９は、図４６に描写される動力伝達アセンブリの一部の分解図である。 図５０は、図４６に示す直接および減速アウトドライブアセンブリの直接アウトドライブアセンブリ部分の端面図である。 図５１は、図５０に示す直接アウトドライブアセンブリ部分の分解立面図である。 図５２Ａ〜５２Ｈは、実質的に図４６の断面５２Ａ−５２Ａを通る断面図であり、クランクシャフトアセンブリと直接アウトドライブアセンブリが一サイクル間に回転するときのクランクシャフトアセンブリと直接アウトドライブアセンブリを順次的に描写する。 図５３Ａ〜５３Ｈは、実質的に図４６の断面５３Ａ−５３Ａを通る断面図であり、クランクシャフトアセンブリと直接および減速アウトドライブアセンブリが一サイクル間に回転するときの直接および減速アウトドライブアセンブリを順次的に描写する。 図５４は、図４６に描写される動力伝達アセンブリの代替の実施形態であり、一対のカウンタバランスウエイトを拡大できるように、一対の直接アウトドライブのサイズが縮小される。 図５５は、図５０および５１に示す直接アウトドライブアセンブリの代替の実施形態である。 図５６は、実質的に図５５の断面５６−５６を通る、図５５の直接アウトドライブアセンブリの断面図である。

Claims (32)

  1. 燃焼機関内のエネルギーを前記機関外部に伝達する動力伝達アセンブリであって、
    （ａ）往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトと、
    （ｂ）前記クランクシャフトの前記回転運動を、動力を必要とする外部装置に伝達するよう構成されるアウトドライブであって、前記クランクシャフトが運転中に、少なくとも一つの軸の周囲を前記アウトドライブに対し自由に回転することができ、また前記アウトドライブに対して少なくとも一つの方向に自由に直線移動することができるように、前記クランクシャフトと非堅固に接続されているアウトドライブと、
    を備える動力伝達アセンブリ。
  2. 前記クランクシャフトと回転的に連結されるカウンターウエイトをさらに含む、請求項１に記載の動力伝達アセンブリ。
  3. 誘導部および従動部を有するスライド機構をさらに含み、前記誘導部は、前記クランクシャフトの動作を少なくとも一つの方向に誘導するように少なくとも一つの方向に配向され、前記誘導部または前記従動部は前記カウンターウエイトに連結され、前記誘導部または前記従動部のうちの他方は前記アウトドライブに連結される、請求項２に記載の動力伝達アセンブリ。
  4. 前記クランクシャフトは、前記クランクシャフトの中心軸の周囲を回転し、また軌道軸の周囲を軌道運動するよう構成され、そのため前記クランクシャフトは運転中に前記アウトドライブの回転を補助することなく前記中心軸の周囲を前記アウトドライブに対して自由に回転し、前記クランクシャフトの前記軌道軸周囲の軌道運動動作は前記アウトドライブの回転をもたらす、請求項１に記載の動力伝達アセンブリ。
  5. 燃焼機関内のエネルギーを前記機関外部に伝達する動力伝達アセンブリであって、
    （ａ）往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトと、
    （ｂ）前記クランクシャフトの前記回転運動を、動力を必要とする外部装置に伝達するよう構成されるアウトドライブと、
    （ｃ）前記クランクシャフトと前記アウトドライブとの間の前記動力伝達を促進するよう、前記クランクシャフトを前記アウトドライブに非堅固に接続する接続アセンブリであって、前記クランクシャフトが、少なくとも一つの線形方向に、前記アウトドライブに対し自由に移動することを可能とする接続アセンブリと、
    を備える動力伝達アセンブリ。
  6. 前記クランクシャフトを回転的に連結されるカウンターウエイトをさらに含む、請求項５に記載の動力伝達アセンブリ。
  7. 誘導部および従動部を有するスライド機構をさらに含み、前記誘導部は前記少なくとも一つの線形方向に配向されて、前記クランクシャフトの動作を前記少なくとも一つの線形方向に誘導し、前記誘導部または前記従動部は前記カウンターウエイトと連結され、前記誘導部または前記従動部のうちの他方は前記アウトドライブと連結される、請求項６に記載の動力伝達アセンブリ。
  8. 前記接続アセンブリはスライド機構をさらに含み、前記スライド機構は誘導部および前記誘導部と接続するよう構成された従動部を有し、前記誘導部は前記少なくとも一つの線形方向に配向されて、前記クランクシャフトの動作を前記少なくとも一つの線形方向に誘導する、請求項５に記載の動力伝達アセンブリ。
  9. 前記少なくとも一つの線形方向は、前記アウトドライブの中心線から半径方向外側に配向される、請求項８に記載の動力伝達アセンブリ。
  10. 前記クランクシャフトは、前記スライド機構と回転自在に接続され、そのため前記クランクシャフトは運転中に、前記スライド機構に対し回転することができる、請求項８に記載の動力伝達アセンブリ。
  11. 燃焼機関内のエネルギーを前記機関外部に伝達する動力伝達アセンブリであって、
    （ａ）往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトと、
    （ｂ）前記クランクシャフトの前記回転運動を、動力を必要とする外部装置に伝達するよう構成されるアウトドライブと、
    （ｃ）前記クランクシャフトと前記アウトドライブとの間の前記動力伝達を促進するよう前記クランクシャフトを前記アウトドライブに非堅固に接続するための接続アセンブリであって、前記クランクシャフトから前記アウトドライブに直接トルクを伝達し、同時に前記クランクシャフトから前記アウトドライブへの遠心力の伝達を妨げる接続アセンブリと、
    を備える動力伝達アセンブリ。
  12. 前記クランクシャフトに回転的に連結されるカウンターウエイトをさらに含む、請求項１１に記載の動力伝達アセンブリ。
  13. 所定の経路に沿って、従動部の動作を誘導する誘導部を有するスライド機構をさらに含み、前記誘導部または前記従動部は、前記カウンターウエイトに連結され、前記誘導部または前記従動部のうちの他方は前記アウトドライブに連結される、請求項１２に記載の動力伝達アセンブリ。
  14. 前記接続アセンブリはスライド機構をさらに含み、前記スライド機構は誘導部と接続される従動部を有し、前記誘導部は所定の経路に沿って前記従動部を誘導するよう構成される、請求項１１に記載の動力伝達アセンブリ。
  15. 前記所定の経路は、前記アウトドライブの中心線から実質的に半径方向外側に配向される、請求項１４に記載の動力伝達アセンブリ。
  16. 前記クランクシャフトは、前記クランクシャフトが運転中に、前記スライド機構に対して少なくとも一つの軸の周囲を回転することができるように、前記スライド機構に回転自在に取り付けられる、請求項１４に記載の動力伝達アセンブリ。
  17. 燃焼機関内のエネルギーを前記機関外部に伝達する動力伝達アセンブリであって、
    （ａ）第一の軸の周囲を回転し、また第二の軸の周囲を軌道運動しながら、往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトと、
    （ｂ）前記クランクシャフトの前記回転運動を、動力を必要とする外部装置に伝達するよう構成されるアウトドライブと、
    （ｃ）前記クランクシャフトと前記アウトドライブとの間の前記動力伝達を促進する接続アセンブリであって、前記クランクシャフトの第二の軸周囲の軌道運動により前記クランクシャフトに存在する遠心力が、前記クランクシャフトの回転中に前記アウトドライブに伝達されないように、前記クランクシャフトを前記アウトドライブに非堅固に接続する接続アセンブリと、
    を備える動力伝達アセンブリ。
  18. 前記クランクシャフトに回転的に連結されるカウンターウエイトをさらに含む、請求項１７に記載の動力伝達アセンブリ。
  19. 所定の経路に沿って、従動部を誘導する誘導部を有するスライド機構をさらに含み、前記誘導部または前記従動部は、前記カウンターウエイトに連結され、前記誘導部または前記従動部のうちの他方は前記アウトドライブに連結される、請求項１８に記載の動力伝達アセンブリ。
  20. 前記接続アセンブリはスライド機構をさらに含み、前記スライド機構は誘導部および前記誘導部と接続するよう構成された従動部を有し、前記誘導部は実質的に線形である方向に配向されて、前記クランクシャフトの動作を前記実質的に線形である方向に誘導する、請求項１７に記載の動力伝達アセンブリ。
  21. 前記実質的に線形である方向は、前記アウトドライブの中心線から半径方向外側に配向される、請求項２０に記載の動力伝達アセンブリ。
  22. 前記クランクシャフトは、前記クランクシャフトが前記スライド機構に対し、前記クランクシャフトの中心軸周囲を回転することができるよう、前記スライド機構に回転自在に取り付けられる、請求項２０に記載の動力伝達アセンブリ。
  23. 燃焼機関内のエネルギーを前記機関外部に伝達する動力伝達アセンブリであって、
    （ａ）往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトと、
    （ｂ）前記クランクシャフトと非堅固に接続されるアウトドライブであって、動力を必要とする外部装置に前記クランクシャフトの前記回転運動を伝達するよう構成されるアウトドライブと、
    （ｃ）前記クランクシャフトと回転自在に連結され、運転中に前記クランクシャフトの振動を減少させるクランクシャフトカウンターウエイトであって、前記アウトドライブの回転軸に対して実質的に半径方向外側に配向される経路に沿って自由に移動可能なクランクシャフトカウンターウエイトと、
    を備える、動力伝達アセンブリ。
  24. 前記クランクシャフトカウンターウエイトは、前記アウトドライブに対してスライド可能である、請求項２３に記載の動力伝達アセンブリ。
  25. 前記クランクシャフトカウンターウエイトは、前記アウトドライブに対して少なくとも一つの方向に回転することを妨げられ、一方同時に前記アウトドライブに対しスライドすることが可能である、請求項２３に記載の動力伝達アセンブリ。
  26. 前記クランクシャフトカウンターウエイトは、前記アウトドライブの中心軸に合わせられた第一の軸の周囲を回転し、また前記クランクシャフトは前記クランクシャフトの中心軸に合わせられた第二の軸の周囲を回転し、前記第二の回転軸は運転中に前記第一の回転軸の周囲を軌道運動する、請求項２５に記載の動力伝達アセンブリ。
  27. 前記クランクシャフトカウンターウエイトは所定の質量であって、前記所定の質量は、前記クランクシャフトカウンターウエイトが運転中に回転される際、前記クランクシャフトカウンターウエイトと関連付けられた遠心力が前記第一の軸の周囲を軌道運動する前記クランクシャフトによって生成される前記クランクシャフトの軌道遠心力と実質的に釣り合うよう選択される、請求項２６に記載の動力伝達アセンブリ。
  28. 燃焼機関内で放出されたエネルギーを前記機関外部に伝達する動力伝達アセンブリであって、
    （ａ）往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトであって、中心軸の周囲を回転し、そして軌道軸の周囲を軌道運動するよう構成される前記クランクシャフトと、
    （ｂ）前記クランクシャフトと接続される直接アウトドライブであって、前記クランクシャフトの軌道運動動作は、前記クランクシャフトが軌道軸の周囲を軌道運動する速度と実質的に同じ速度で、前記直接アウトドライブの円運動を発生させる直接アウトドライブと、
    （ｃ）前記クランクシャフトと接続される減速アウトドライブであって、前記クランクシャフトの円動作と前記軌道運動動作が結合し、前記減速アウトドライブを前記直接アウトドライブに対して低下した速度で駆動する減速アウトドライブと、
    を備える、動力伝達アセンブリ。
  29. 前記直接アウトドライブは、前記減速アウトドライブのドライブシャフト内で回転するドライブシャフトを含む、請求項２８に記載の動力伝達アセンブリ。
  30. 前記直接アウトドライブは第一の方向に回転し、前記減速アウトドライブは前記第一の方向と反対の第二の方向に回転する、請求項２８に記載の動力伝達アセンブリ。
  31. ギアは前記減速アウトドライブを駆動するよう前記クランクシャフトと連結され、前記直接アウトドライブは、ギアを利用せずに前記クランクシャフトによって駆動される、請求項２８に記載の動力伝達アセンブリ。
  32. 燃焼機関内で放出されたエネルギーを前記機関外部に伝達する動力伝達アセンブリであって、
    （ａ）往復運動を回転運動に変換するよう構成されるクランクシャフトであって、中心軸の周囲を回転し、そして軌道軸の周囲を軌道運動するよう構成される前記クランクシャフトと、
    （ｂ）前記クランクシャフトの向かい合った両端にそれぞれ接続される第一の直接アウトドライブと第二の直接アウトドライブであって、前記クランクシャフトの軌道運動動作は、前記クランクシャフトが前記軌道軸の周囲を軌道運動する速度と実質的に同じ速度で、前記第一の直接アウトドライブと第二の直接アウトドライブの円運動を発生させる、第一の直接アウトドライブと第二の直接アウトドライブと、
    （ｃ）前記クランクシャフトと接続される減速アウトドライブであって、前記クランクシャフトの円動作と前記軌道運動動作が結合し、前記第一の直接アウトドライブと第二の直接アウトドライブに対して低い速度で前記減速アウトドライブを駆動する減速アウトドライブと、
    を備える、動力伝達アセンブリ。
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