JP2008525699A - 案内型ローラピストン駆動装置を備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

作動流体の展開のためのチャンバーを含み、かつ、ヘッドによって閉鎖された一方端部と、下死点（ＢＤＣ）と上死点（ＴＤＣ）との間を往復直進運動で摺動することのできるピストン（２）によって閉鎖された反対側端部とを有している少なくとも１つの中空状シリンダー（Ｃ）、および、ピストン（２）の往復直進運動をエンジンシャフト（４）の回転運動に変換するための装置（３）を備えてなり、この変換装置が、エンジンシャフト（４）に対して実質的に垂直であって、第１端部（５ａ）がピストン（２）へ連結され、かつ、第２端部（５ｂ）が少なくとも１つのプッシャローラ（７）と少なくとも１つのリターンローラ（８）とを支持するための少なくとも１つのピン（１３）へ連結され、これらのローラが互いに反対方向に回転するプッシュロッド（５）、エンジンシャフト（４）へ固定され、それぞれのローラ（８）が沿って走行する少なくとも１つのプッシャ循環路（１０）と少なくとも１つのリターン循環路（１１）とが設けられた回転輪郭体（９）、一方端部がローラ支持用ピン（１３）に結合され、反対側端部が固定軸（Ｄ）に関して動くことができるように関節接続された少なくとも１つの案内用アーム（１２）を備え、プッシャおよびリターン循環路（１０，１１）は、ピストン（２）が上記上死点に近接しているときにプッシュロッド（５）およびピストン（２）を上記回転輪郭体の回転の所定空間あるいは所定角度にわたって実質的に静止した構成に維持するために適している、プッシャおよびリターンローラ（７，８）の摺動のためのそれぞれの円弧を備えており、上記チャンバーの容積は爆発が起きるまで実質的に一定にとどまっている、改良型往復作動式内燃機関。

Description

本発明は、改良型往復作動式内燃機関に関するものである。

内燃機関が燃料によって作られたエネルギーを燃焼室の内側における作動流体によって機械仕事に変換することができる、ということは知られている。これらの機関（エンジン）には、吸入、圧縮、燃焼あるいは膨脹、および未燃焼ガスの形態にある残留流体の排出の諸行程からなる周期的動作がある。

公知の型の内燃機関における作業サイクルは、２つの変換、すなわち、その第１が一定容積で行われその第２が一定圧力で行われる変換で燃焼行程を理想的に再現するサバテ理想的熱力学サイクルによって近似することができる。第１の２つの理想的熱力学サイクルは、サバテサイクルを簡単にしたもの、すなわち、燃焼が一定容積変換で表されるオットーサイクルと、燃焼が一定圧力変換で表されるディーゼルサイクルとして知られている。

理想的熱力学サイクルの効率に関するエンジンの実際の作業サイクルにおける熱力学的効率の損失の一部は、その燃焼過程の起きる方式とそのプッシャリンク装置の接続とに、すなわち熱力学的効率と機械効率とに左右される、ということは議論の余地がない。

伝統的なエンジンの連結機構は、そのピストンの往復直進運動をそのエンジンシャフトの回転運動に変換することのできるコネクティングロッド・クランク装置によって構成されている。ピストンは、コネクティングロッドによってエンジンシャフトに連結されており、コネクティングロッドの小径端部がピストンピンに枢着され、かつ、大径端部がエンジンのクランクシャフトに連結されている。その小径端部はそれぞれのピストンとともに往復直進運動で動き、一方、その大径端部は回転運動で動く。

往復直進運動で摺動することができるようにピストンが内側に収容された少なくとも１つのシリンダーによって構成された、往復作動式の火花点火型あるいは圧縮点火型の公知の内燃機関もまた存在しており、上記ピストンは、その直進運動をエンジンシャフトの回転運動へ変換するための、コネクティングロッド・クランク機構とは異なった特性を有している装置へ連結されている。

公知の型のものであるが、これまでのところ開示されておらず、また使用されていないこれらの運動変換装置は、プッシュロッドによって、また、エンジンシャフトへ固定されたらせん回転輪郭体によって、基本的に構成されており、この輪郭体の端面には、外側外形によってプッシャトラックが形成されているとともに内側外形によってリターントラックが形成されている縁部が、循環路の全周縁に沿って形成されている。

これらの回転体は、さまざまな設計者によるとともに２つ以上の突出部がある複数の変形例で構想されたが、作られた試作品は、期待された結果をもたらさなかったので、放棄された。

これらの装置では、プッシュロッドは、小径端部がピストンピンに枢着され、かつ、大径端部がエンジンのクランクシャフトに連結されている、コネクティングロッドの小径端部が往復直進運動で動くとともに大径端部がエンジンシャフトについての回転運動で動く公知のコネクティングロッド・クランク装置で生じるものとは異なり、往復運動で鉛直方向にだけ動くので、コネクティングロッドのシャンクは複合的な交互の回転揺動運動を有している。

往復作動する、とりわけコネクティングロッド・クランク機構の備わったこれらの公知の型の内燃機関には、これまでに防止することのできなかった、融通性のない作動方法に起因するいくつかの重大な短所がある。

実際のところ、これらのエンジンは、オットーによって予測された理想的な熱力学的効率よりもきわめて低い熱力学的効率しか有していなくて、定容積燃焼を完全には行うことができず、そのため、限られた量の動力を獲得するためには大量の燃料を使用しなければならない、という短所がある。

吸入された燃料が一部だけ、具体的には最大で３０〜３５％使用されるという事実を考慮に入れると、このことは、未燃焼ガスが吸入ガスのおよそ６５〜７０％に等しい量、大気中へ有害的に放出される結果になる。このことは、定容積燃焼の理想的エンジンとは異なり、低い動力水準を供給するために高い特定消費が行われる結果になる。

公知のエンジンのさらに別の短所は、それぞれのピストンが上死点から下死点まで、また下死点から上死点まで動くときに、横向き推力が、それらのピストンの上へ（かつ、それゆえ全機構の上へ）放出されて、相当量のエネルギーを吸収するとともにシリンダーおよびピストンにおける変形をもたらし、機械的な型の磨耗および騒音（いわゆる「ピストンスラップ」）を引き起こし、上記エンジンの性能および寿命を短縮化するとともに悪化させる。

本発明の目標は、どのような燃料でも作動することができ、高い熱効率および機械効率を有し、等しい変位速度およびｒｐｍ速度に対してより高い特定動力を供給し、さらにエンジンシャフトに関してさえも使用されるシステムの関数としてのピストン（あるいは複数のピストン）のより高い回転速度を達成することのできる改良型往復作動式内燃機関を提供することによって、公知のエンジンの上記短所を最も可能性のある方法で排除することである。

本発明の１つの目的は、ピストンに悪影響を及ぼす応力を回避するために、往復運動および回転運動を実行する集合体が摩擦推力および横向き推力の点で低い値を有しているエンジンを提供することである。

本発明の１つの目的は、実際に、これらの異常な推力を排除し、それによって、公知のエンジンに吸収されたすべてのエネルギー散逸を回収し、供給することのできるすべての動力を利用し、さらにシリンダーおよびピストンの磨耗および楕円化をすべての機械的騒音とともに防止することである。

本発明の別の目的は、特定燃料消費量を減少することと、等しい量の吸入燃料について、等しい変位速度およびｒｐｍ速度に対して少なくとも２倍の動力を産出することとを目標として、定容積での燃焼の過程における継続時間を制御しかつ修正する可能性を常に備えていて、その結果、汚染的放出のかなりの留分（５０％以上）を減少させる、オットーサイクルによって理想的に予測されていてこれまで世界のどこにおいても提供されなかったような、定容積での制御されたかつ調節可能な燃焼を獲得することによって、作業サイクルの熱力学的効率を改善することのできる改良型往復作動式内燃機関を提供することでもある。

本発明の他の諸目的は、動力出力値とエンジン重量との間の、また、動力出力値とエンジン寸法との間の比を増大させることと、エンジンシャフトへ伝達される動力を伝達するための諸要素を簡略化し、エンジン−ギアボックスの連結を促進し、ピストンのｒｐｍ速度に対するエンジンシャフトのｒｐｍ速度を少なくとも半分にし、往復運動する集合体の不均衡およびその結果としての振動の相当な減少をさらに達成し、それによって、低いｒｐｍ速度で特に高い最大トルク値を達成することである。

この目標およびこれらの諸目的は、作動流体の展開のためのチャンバーを含み、かつ、ヘッドによって閉鎖された一方端部と、上記チャンバーの中において上記ヘッドから最大距離をもたらす下死点と上記ヘッドから最小距離をもたらす上死点との間を往復直進運動で摺動することのできるピストンによって閉鎖された反対側端部とを有している少なくとも１つの中空状シリンダー、および、上記ピストンの往復直進運動をエンジンシャフトの回転運動に変換するための装置を備えてなり、上記変換装置が、
− 上記エンジンシャフトに対して実質的に垂直であって、第１端部が上記ピストンへ連結され、かつ、第２端部が少なくとも１つのプッシャローラと少なくとも１つのリターンローラとを支持するための少なくとも１つのピンへ連結され、これらのローラは、互いに反対方向に回転し、かつ、それらの軸が上記エンジンシャフトに対して実質的に平行であるように配置されているプッシュロッド、
− 上記エンジンシャフトへ固定され、かつ、上記プッシャローラが沿って走行する少なくとも１つのプッシャ循環路と上記リターンローラが沿って走行する少なくとも１つのリターン循環路とが設けられ、上記エンジンシャフトに対して垂直である平面に配置された回転輪郭体であって、上記プッシャ循環路が上記リターン循環路に対して実質的に同心であるとともに類似しており、かつ、両方の循環路がこの回転輪郭体の内側あるいは外側にある２つの相異なる平面に配置されている回転輪郭体、
− 一方端部が上記両ローラを支持するための上記ピンに結合され、反対側端部がエンジンの構造体へ取り付けられかつ一体に連結されているとともに上記エンジンシャフトに対して実質的に平行である軸に関して動くことができるように関節接続された少なくとも１つの案内用アーム
を備え、
− 上記プッシャ循環路および上記リターン循環路は、ピストンが上記上死点に近接しているときにプッシュロッドおよびピストンを上記回転輪郭体の回転の所定空間あるいは所定角度にわたって実質的に静止した構成に維持するために適している、上記プッシャローラおよび上記リターンローラの摺動のためのそれぞれの円弧を備えており、上記チャンバーの容積は、爆発が起きるまで実質的に一定にとどまっている、
ことを特徴とする、この改良型往復作動式内燃機関によって達成される。

本発明のさらに別の特性と利点とは、添付図面において非限定的な例として図示された、改良型往復作動式内燃機関の、好適であるが限定的でないいくつかの実施形態についての次の詳細な説明から、いっそう明らかになるであろう。

図面を参照すると、符号１は、改良型往復作動式内燃機関（エンジン）を全体として表している。エンジン１には、少なくとも１つの、好ましくは複数の中空状シリンダーが備わっており、同シリンダーには、それぞれのバルブによって制御される、流体を供給するためと未燃焼ガスを排出するための出入口がその中にあり、ヘッドＴによって閉鎖された一方端部と、このシリンダーの内部において往復直進運動で摺動することのできるピストンによって閉鎖された反対側端部とが備わっている。

作動流体は、同シリンダーの壁面とピストン２とヘッドＴとによって形成されたチャンバーの内側で熱力学的に展開する。

ピストン２は、従来のエンジンのように、シリンダーのヘッドから最小距離をもたらす上死点（ＴＤＣ）と、シリンダーのヘッドから最大距離をもたらす下死点（ＢＤＣ）との間で動く。

公知のエンジンとは異なり、本発明によれば、上記ピストンの往復直進運動を長手軸Ａのあるエンジンシャフト４の回転運動に変換するための装置３が、それぞれのピストン２へ結合されている。

この装置３にはプッシュロッド５が備わっており、プッシュロッド５は、軸Ａに対して実質的に垂直であり、また、ピン６によってピストン２へ結合された第１端部５ａと、回転継手で少なくとも１つの支持用ピン１３へ連結された第２端部５ｂとを有している。少なくとも１つのプッシャローラ７と少なくとも１つのリターンローラ８とが、ピン１３に通されており、これらは、実質的に互いに同軸であり、また、軸Ａに対して実質的に平行である軸Ｂを有している。

この装置３には回転輪郭体９がさらに備わっており、回転輪郭体９は、エンジンシャフト４へ取り付けられ、また、内側には、プッシャローラ７が沿って走行する少なくとも１つのプッシャ循環路１０と、リターンローラ８が沿って走行する少なくとも１つのリターン循環路１１とがある。

図１および図６に示された特定の実施形態では、シリンダーは２つであって互いに反対側にあるが、代わりの実施形態では、シリンダーの変位の点とシリンダーの数の点との双方で高出力を備えたモジュール式エンジンを獲得するために、同じエンジンアセンブリに複数のシリンダーを設けることができるように同数のシリンダーを有している複数の回転体を並べて配置する可能性と、同じ回転輪郭体に、１つの、３つの、４つの（図１０）、８つの（図１１）、あるいはそれよりも多いシリンダーの備わったものとは、排除されていない。

エンジンシャフト４に対して垂直である平面に投影されたように、プッシャ循環路１０は、リターン循環路１１に対して、実質的に同心であり、また、類似しているとともに内側にある。プッシャ循環路１０とリターン循環路１１とは、互いに平行であるが、相異なる平面に存在していてもよい。

装置３には、少なくとも１つの、好ましくは２つの案内用アーム１２がさらに備わっており、アーム１２の第１端部が、プッシュロッド５の第２端部５ｂとプッシャローラ７・リターンローラ８とを支持するピン１３に結合され、アーム１２の反対側端部が、エンジンの構造体Ｓへ取り付けられているとともに軸Ａに対して実質的に平行である軸Ｄに関して動くことができるように関節接続されて、揺動する剛性構造体が形成されている。

プッシャローラ７とリターンローラ８とは、これらが軸Ｂを形成する単一の支持用ピン１３に関して回転するように、取り付けられている。しかしながら、代わりの実施形態では、リターンローラとプッシャローラとは、互いに離された相異なるそれぞれのピンに取り付けることもまた可能である。

都合のよいことに、ローラ７・８は、スリーブベアリング、摺動用ブロック、ロールベアリングのような技術的に等価な構成要素で置き換えることができる。

重要な細目は、これらのローラが互いに反対方向に自由に回転することができるように発明が考案されていて、それぞれのローラが、それ自体の専用循環路を走行し、この機構の物理的作用により輪郭体の回転の反転が起きたときに当接を排除し、それによって、これらのローラの回転における突然の反転を排除することである。

プッシャローラ７は回転輪郭体９の回転を進行させるとともに制御する。この輪郭体におけるある回転角で、プッシャローラは対応する循環路１０にもはや当接しなくなり、また同時に、リターンローラはそれぞれの循環路１１に当接するようになる。

本発明によれば、このシステムは、それが受ける推力に左右される動きに等しく追従することができる。実際に、プッシャローラ７は、当接を達成する必要があるときに個々のローラの回転方向によってあらかじめ設定された回転の部分においてだけプッシャローラとリターンローラとに当接したままでいる上記循環路の外形のために、プッシャローラとリターンローラとが対応する循環路に同時に当接することはないので、摩擦現象および滑り現象を防止するように、リターンローラ８に対して反対方向に回転する。

上で説明されたことが、循環路の幾何学的形態によって、また、空間におけるそれらの相対的配置によって保証される、ことに留意すべきである。

図１〜図５に示された実施形態では、プッシュロッド５の第２端部５ｂは、２つのプッシャローラ７と２つのリターンローラ８とが取り付けられてそれらが回転することのできる単一の支持用ピン１３を支持する目穴によって、構成されている。

これらのプッシャローラ７は、プッシュロッド５の第２端部５ｂの両側に対称的に配置されていて、単一のプッシャ循環路１０に追従する。

リターンローラ８は、第２端部５ｂに対向して存在するプッシャローラ７の側部に近接して対称的に配置されており、回転輪郭体９は、２つのリターンローラ８の１つが沿って走行する２つのリターン循環路１１を備えている。

リターンローラ８の順序とプッシャローラ７の順序とに関しては、前者はエンドローラであり、後者はそれらの間に配置することができる。

再び、エンジン１の第１実施形態によれば、回転輪郭体９（図２）には、プッシャ循環路１０が設けられた外側周縁面における本体１４と、実質的に平行であってその対向面に一体に結合された２つの連結型本体１５とが備わっている。

本体１４へ向けて導かれた連結型本体１５の面には、それぞれのトラック１６が浮き彫り状に形成されており、また、その内部外形はリターン循環路１１を形成している。

図６および図７に示された代わりの実施形態では、プッシュロッド５の第２端部５ｂはフォーク形状であり、それぞれのプロングには、それぞれの支持用シャフト１３を支持するそれぞれの目穴が設けられている。これら２つの支持用シャフト１３は互いに同軸である。

それぞれのプッシャローラ７およびそれぞれのリターンローラ８は、２つのピン１３のそれぞれに取り付けられている。プッシャローラ７の順序とリターンローラ８の順序とに関しては、前者はエンドローラであり、後者はそれらの間に介在されている。この事例では、回転輪郭体９は、それぞれに沿ってそれぞれのプッシャローラ７が走行する２つのプッシャ循環路１０と、それぞれに沿ってそれぞれのリターンローラ８が走行する２つのリターン循環路１１を備えている。

再び、エンジン１の第２実施形態によれば、回転輪郭体９は、例えば構造的要素１７によって構成することができ、そのそれぞれの反対面には２つの循環路トラックが浮き彫り状に存在している。第１の循環路トラック１８および第２の循環路トラック１９は、両方とも内側にあるが、相異なる２つの高さにあり、また互いに同心である。

２つの第１内側循環路トラックの外形によってプッシャ循環路１０が画定されており、２つの第２内側循環路トラックの外形によってリターン循環路１１が画定されている。

しかしながら、プッシャローラ７およびリターンローラ８の数および配置が変動し、従って、プッシャ循環路１０およびリターン循環路１１の数および配置が変動する代わりの実施形態、あるいは、プッシュロッド５、案内用アーム１２および回転輪郭体９の構成が変動し、それぞれが、ことによると一体構造で設けられ、２つ以上の部品で設けられ、あるいは本発明に係るシステムの目標、諸目的および結果を達成することのできる他の任意の形態で設けられている代わりの実施形態は、排除されない。

上で引用された図面に示された特定の実施形態では、プッシャ循環路１０の外形およびリターン循環路１１の外形には２つの突出部２０が備わっており、これらには、互いに異なった円弧２１・２２がそれぞれある。円弧２２によって、流体吸入過程の間にチャンバーの迅速な充填が可能になり、一方、円弧２１によって、爆発が起きるまでの上死点でのピストンの静止構成のための条件が作られる。

図８は、このエンジンのさまざまな過程を提供しかつ制御することのできる回転輪郭体９の理想的実施形態を示している。適切で最適化された円弧２１によれば、定容積での燃焼の過程の間に最大出力を獲得するために、あらかじめ設定された理想的な静止角が作成される。

エンジン１には、それが構想された方法のために、調整の融通性と、求められた性能要件に従って適合することのできる機能性とが、さらに備わっている。

プッシャローラ７およびリターンローラ８の、それぞれの循環路に沿った摺動を調整しかつ変更することで、ピストン２が上死点に近接しているときに、プッシュロッド５をあらかじめ設定された回転角にわたって実質的に静止した状態に維持することができる。

回転輪郭体９の当該幾何学的形態によって、この機構がそのすべての過程において実際に調整されかつ制御される。

ピストン２が燃焼過程に対応するＴＤＣにあるときには、それぞれのシリンダーの内部に形成されたチャンバーは、その大きさが最小値α_MINと最大値α_MAXと（図８を参照）の間で変化することのできる回転角に匹敵し、かつ、ピストン２が静止状態のままである、あらかじめ設定された時間間隔について定容積のままであり、定容積での燃焼についてオットーによって仮説として取り上げられた理想サイクルに近い作業サイクルをもたらすことができるが、その理由は、この作業サイクルが最高の理論的効率の備わった熱力学サイクルであるからである。

展開チャンバーの容積は、爆発が起きるまで実質的に一定のままであり、これまでに知られた任意の型のエンジンよりも相当多い動力を発生させ、（吸入された流体の実質的に完全な使用に起因して）大気中への未燃焼ガスの放出を大幅に減少させ、従って、吸入された流体の消費量を減少させ、それによって、吸入された流体の大部分をエネルギーに変換する。

要約すると、本発明に係るエンジンは、任意の型の伝統的エンジンについて以下の利点が備わっているとともに、従って、現在の背景技術について画期的であることを求めるものである。
− 等しい変位速度およびｒｐｍ速度に対して少なくとも２倍の動力を産出すること、
− 等しい産出動力について燃料の消費量を大幅に減少させること、
− 大気中へ放出される未燃焼ガスをほとんど完全に排除すること、
− エンジンシャフトがピストンのｒｐｍ速度の少なくとも半分（３分の１、４分の１）に等しいｒｐｍ速度で回転することを可能にし、従って、エンジンと変速機との連結を促進すること、
− 低いｒｐｍ速度できわめて高いトルクを産出すること。

さらに、静止角に左右されるが、本発明に係るエンジンは動力の点と排気での有害的放出の点との両方で最適化することができる、ことに留意することは重要である。

エンジン１の代わりの実施形態では、回転輪郭体（従って、プッシャ循環路１０およびリターン循環路１１）は、互いに丸みが与えられているとともに互いに対して１２０°ずれている３つの突出部（図１２）、あるいは互いに丸みが与えられているとともに互いに対して９０°ずれている４つの突出部（図１３）からなっていてもよいが、より多くの突出部の備わった回転輪郭体は排除されない。

作動の間、案内用アーム１２によって案内されたプッシュロッド５は、シリンダーの軸に沿った往復直進運動で実質的に動き、伝統的なコネクティングロッド・クランクシステムの動作に近似しているが、まるで無限長さのコネクティングロッドのような動きの利点で、ピストンの反転および運動についての過程において変形、摩耗および騒音を作り出す横向き推力を防止する。

好ましい実施形態では、エンジン１は、ピストン２がＴＤＣとＢＤＣとの間の行程に沿う中間点にあるときに、案内用アーム１２がシリンダーの軸に対して実質的に９０°の角度を形成するように、寸法が決められている。このことによって、プッシュロッド５が、ＴＤＣとＢＤＣとの間におけるピストンの行程の間に想定される任意のピストンに受けるであろう揺動が排除され、従って、上記ピストンにおける横向き推力が排除され、伝統的なエンジンにおいて引き起こされる、さまざまな運動部品の楕円化、摩耗および騒音が排除される。

説明された本発明によって、意図された目標および諸目的を達成することができる、ということは実際にわかる。

公知のエンジンに対して、本発明に係るエンジンによれば、プッシュロッドがその運動のどのような位置においてもまったく傾斜していないことで、すべての摩擦を大幅に減少させるために、実際にすべての楔止めを排除することができ、従って、その結果としてのエネルギー散逸を制限し、それらを供給された動力の点で回収し、さまざまな構成要素の摩耗および損傷を排除することができる。上記発明によればさらに、運動集合体の重量を減少させることができ、従って、機械効率もまた改善され、ピストンがより高い回転速度を達成することができる。

本発明に係る回転輪郭体によれば、２突出部解決法では、エンジンシャフトのｒｐｍ速度は、ピストンのｒｐｍ速度に対して半分にされ、または、３分の１まで減少し（３つの突出部の事例において）、あるいは４分の１まで減少する（４つの突出部の事例において）。

例示として、回転輪郭体の４突出部構成では、ピストンの回転速度を１０，０００ｒｐｍと仮定すると、エンジンシャフトの回転速度は２５００ｒｐｍまで減少し、本発明によれば、伝統的なエンジンに対して、低いｒｐｍ速度で相当高いトルクを有することができる。

本発明に係るエンジンでは、燃焼過程は、オットーによって仮説として取り上げられた理想サイクルによる定容積での理想サイクルによって生じる。ピストンは、燃焼が起きる間に、エンジンシャフトへ取り付けられた回転輪郭体の、その大きさを前もって規定することのできる回転角について、ＴＤＣに近接して静止している。

静止角の広がりの定義に左右されるが、動力水準を制御しかつ修正することと大気中への未燃焼ガスの放出の水準を修正することとは可能であり、その限界がまだ発見される「本質的に環境にやさしい」エンジンを初めて提供することができる。

等しい変位の公知のエンジンよりも４０〜５０％少なく変化することのできる消費量の 相当な減少を立証することは確実に可能である。新しい発明では、静止角の関数としての定容積のために到達することのできるより高い温度で起きる燃焼（爆発）によって、より多く供給された動力を明らかに有している。

従って、本発明に係る改良型エンジンによれば、公知のエンジンに対して、熱力学的効率および機械効率の両方を増大させ、エンジンシャフトからの出力部における動力を増大させ、燃料消費と未燃焼汚染ガスの大気中への放出との両方を減少させることができる。

回転輪郭体におけるプッシャ循環路とリターン循環路との外形を変更することによって、さまざまな過程でのピストンの動きの規則を変更することができる。

最後に、本発明に係るエンジンは、構造的にコンパクトであって、また、エンジンシャフトの動力、変位速度および回転速度の等しい諸特性について、従来のどのような公知のエンジンよりも重量がきわめて少なく、また寸法がきわめて小さい。

このように構想された本発明は、すべてがこの発明の概念の範囲内にある多数の修正および変形を受けることができる。

すべての細部は、技術的に等価な他のものでさらに置き換えることができる。実際に、使用される材料は、形状および寸法とともに、特許請求の範囲における保護の範囲を放棄することなく諸要件に従う、任意のものであってよい。

この出願が優先権を主張するイタリア特許出願ＭＯ２００４Ａ０００３４５号における開示内容は、引用によってこの明細書に組み入れられる。

図１は、本発明に係るエンジンの一部の模式的斜視図である。 図２は、図１のエンジンにおける回転輪郭体の模式的分解図である。 図３は、図１のエンジンにおけるいくつかの細部の模式的分解図である。 図４は、図１のエンジンにおけるいくつかの細部の模式的断面図である。 図５は、図１のエンジンにおけるいくつかの細部の模式的断面図である。 図６は、本発明に係るエンジンの代わりの実施形態における回転輪郭体およびその対応構成要素の模式的斜視図である。 図７は、本発明に係るエンジンの代わりの実施形態におけるいくつかの細部の模式的断面図である。 図８は、本発明に係るエンジンの回転輪郭体の可能な実施形態における外形の模式的平面図である。 図９は、本発明に係る２シリンダーエンジンの斜視図である。 図１０は、すべてが同じ回転輪郭体と同じエンジンシャフトとで作動する、本発明に係る４シリンダーエンジンの斜視図である。 図１１は、本発明に係る８シリンダー以上のエンジンの不等角投影図である。 図１２は、本発明に係るエンジンの回転輪郭体の可能な第２の実施形態における外形の模式的平面図である。 図１３は、本発明に係るエンジンの回転輪郭体の可能な第３の実施形態における外形の模式的平面図である。

Claims (14)

1. 作動流体の展開のためのチャンバーを含み、かつ、ヘッドによって閉鎖された一方端部と、前記チャンバーの中において前記ヘッドから最大距離をもたらす下死点と前記ヘッドから最小距離をもたらす上死点との間を往復直進運動で摺動することのできるピストンによって閉鎖された反対側端部とを有している少なくとも１つの中空状シリンダー、および、前記ピストンの往復直進運動をエンジンシャフトの回転運動に変換するための装置を備えてなり、前記変換装置が、
   − 前記エンジンシャフトに対して実質的に垂直であって、第１端部が前記ピストンへ連結され、かつ、第２端部が少なくとも１つのプッシャローラと少なくとも１つのリターンローラとを支持するための少なくとも１つのピンへ連結され、これらのローラは、互いに反対方向に回転し、かつ、それらの軸が前記エンジンシャフトに対して実質的に平行であるように配置されているプッシュロッド、
   − 前記エンジンシャフトへ固定され、かつ、前記プッシャローラが沿って走行する少なくとも１つのプッシャ循環路と前記リターンローラが沿って走行する少なくとも１つのリターン循環路とが設けられ、前記エンジンシャフトに対して垂直である平面に配置された回転輪郭体であって、前記プッシャ循環路が前記リターン循環路に対して実質的に同心であるとともに類似しており、かつ、両方の循環路がこの回転輪郭体の内側あるいは外側にある２つの相異なる平面に配置されている回転輪郭体、
   − 一方端部が前記両ローラを支持するための前記ピンに結合され、反対側端部がエンジンの構造体へ取り付けられかつ一体に連結されているとともに前記エンジンシャフトに対して実質的に平行である軸に関して動くことができるように関節接続された少なくとも１つの案内用アーム
   を備え、
   − 前記プッシャ循環路および前記リターン循環路は、ピストンが前記上死点に近接しているときにプッシュロッドおよびピストンを前記回転輪郭体の回転の所定空間あるいは所定角度にわたって実質的に静止した構成に維持するために適している、前記プッシャローラおよび前記リターンローラの摺動のためのそれぞれの円弧を備えており、前記チャンバーの容積は、爆発が起きるまで実質的に一定にとどまっている、
   ことを特徴とする、改良型往復作動式内燃機関。
2. 前記のプッシャローラおよびリターンローラは、実質的に互いに同軸である、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記リターンローラは、２つであって、前記少なくとも１つのプッシャローラの両側に近接して配置されており、前記リターン循環路は、２つであり、前記２つのリターンローラの一方は、前記循環路のそれぞれに沿って走行する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
4. 前記プッシャローラは、２つであって、前記少なくとも１つのリターンローラの両側に近接して配置されており、前記プッシャ循環路は、２つであり、前記２つのプッシャローラの一方は、前記循環路のそれぞれに沿って走行する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
5. 前記リターンローラは、２つであり、前記リターン循環路は、２つであり、前記２つのリターンローラの一方は、前記循環路のそれぞれに沿って走行する、ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
6. 前記支持用ピンは、回転することができるように取り付けられた前記のプッシャローラおよびリターンローラの支持軸を形成し、かつ、前記プッシュロッドの第２端部を支持する一種の剛性揺動構造体を形成するように前記案内用アームに結合されている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関。
7. 前記固定軸を規定するとともに、前記構造体へ取り付けられて一体に連結された支持体に結合されており、かつ、前記案内用アームの反対側端部へそれが揺動することができるように関節接続された関節ピンを備えている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関。
8. 前記回転輪郭体は、前記プッシャ循環路が設けられた摺動面のある第１本体と、この第１本体へ一体に取り付けられ、かつ、実質的に平行であるようにされ、循環路の縁部が浮き彫り状に形成された２つの第２本体とを備え、前記循環路の内側外形がそれぞれのリターン循環路を形成している、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関。
9. 前記回転輪郭体は、互いに反対側にある２つの面が形成された構造的要素を備え、この構造的要素には、その上に２つの循環路トラックが浮き彫り状に形成され、これら両トラックは内側にあり、それらの外形はそれぞれのプッシャ循環路およびリターン循環路を形成している、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の内燃機関。
10. 前記のプッシャ循環路およびリターン循環路は、１８０°で配置された少なくとも２つの突出部を備えている、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の内燃機関。
11. 前記ピストンは、上死点で、要求された性能に依存して最小値α_MINと最大値α_MAXとの間に構成された前記回転輪郭体の曲率半径のためと回転角のために、実質的に静止している、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関。
12. 前記回転輪郭体における２つの突出部の一方は、他方とは異なる平均半径を有しており、前記回転輪郭体は、実質的に中心の平面に対して非対称である、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の内燃機関。
13. 前記のプッシャ循環路およびリターン循環路は、互いに１２０°ずれた３つの突出部を備えており、前記チャンバーの中における作動流体の展開は、前記回転輪郭体の２４０°の回転によって起きる、ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の内燃機関。
14. 前記のプッシャ循環路およびリターン循環路は、互いに９０°ずれた４つの突出部を備えており、前記チャンバーの中における作動流体の展開は、前記回転輪郭体の１８０°の回転によって起きる、ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の内燃機関。

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