JP2008527242A - 周期的に容量可変のドーナツ型のチャンバにおいて作動している流体の圧力変化を回転軸線上の機械的な作業へ変換するための往復運動要素のない運動学的な運動装置、および、前記装置を含むエンジン - Google Patents

Abstract

複数のチャンバの容積変化を軸の回転運動に変換するために設計される追いつ追われつするタイプの装置。ここにおいて、この機能を実行するためのすべてのメカニズムは、駆動軸と同軸の円筒状の空洞において収容され、円筒状の空洞、より小さい直径内側の同軸シリンダおよび軸に対して垂直な２つの円板の間には、ロータリ・ピストンが収容されたドーナツ型空洞が定義され、それぞれ、軸によって長手方向に交差し、前記ロータリ・ピストンは空洞がその間で定められるように回転するように円形の領域の形をした概略的な横断面を有し、また、周期的にそれらの容積を変えるため、本質的に円形の領域形状の横断面を有する。
カム、ピストンおよび最適に配置された連結棒通過する軸を含むメカニズムによって制御されたこの変化は、連結棒および関連があるクランク・システムを含むメカニズムを通じて駆動軸を回転させる流体作業サイクルを提供する。

Description

本発明は、周期的に容量可変のドーナツ型のチャンバにおいて作動している流体の圧力変化を回転軸線上の機械的な作業へ変換するための往復運動要素のない運動学的な運動装置に関する。発明は、このような装置を含むエンジンまたはモータにさらに関連がある。周知のように、初期の蒸気機械における加圧流体の位置エネルギを使用するために従来用いられるシステムは、前記流体をシリンダにおいて膨張させ、連結棒-クランク・システムによって、前記シリンダのピストンを駆動し、順番にいくつかの作動メカニズムまたは装置を制御する主軸または軸を駆動するものである。このシステムは実際には、可変容積チャンバを通じて流体を膨張することによって、位置エネルギまたは流体の力を機械的な作業に変換するために最も頻繁に使われる構造を表す。

本発明の目的は、そのそれぞれの所望の適用において好都合にも置き換えることに適しているこのような運動学的な運動装置またはメカニズム、および、上述したシリンダ、ピストン、連結棒およびクランクを含むメカニズムまたは装置を提供することである。
このような運動学的な運動装置において、回転作動運動は、ドーナツ型ピストンで制御または駆動され、連続的な回転運動により一定の方向においてすべて駆動され、また軸と同軸的に回転し、単純な連結棒アセンブリによって残りの作動要素に連結される周期的に可変のドーナツ型チャンバを区切る要素のアセンブリによって軸に伝達される。
上述した目的の範囲内で、本発明の主な目的は、前記軸に関してわずかに触れる程度に導かれる前記ピストンによって生成される力、動作時損失を最小化するように前記軸に伝達され、このことによりきわめて高い作動効率を達成することが可能であるような運動学的な運動装置を提供することである。
本発明の別の目的は、特に、シリンダの側壁に対してピストンを付勢する傾向があり、このことにより、機械損失および不完全な密閉の問題を引き起こすような往復運動をするピストン・エンジンにおいていかなる作動する力を免かれるような運動学的な運動装置を提供することである。
周知のように、前記力は、ロータリ軸が増加してピストン軸を連結している直線を有して、連結棒によって角度が形成されると増加する。
本発明の別の目的は、分配バルブおよび燃焼ガス純化装置を使用することなく４サイクルを得ることを可能にするような運動学的な運動装置を提供することである。
本発明の一態様では、他の目的と同様に以下において明白になる上述した狙いおよび目的は、周期的に容量可変のドーナツ型チャンバにおいて作動している流体の圧力変化を回転軸線上の機械的な作業に変換するために適応した往復運動要素のない運動学的な運動装置によって達成され、前記装置は、シリンダ、前記シリンダにおけるロータリ・ピストンからなり、前記ロータリ・ピストンは、本質的に円形の領域の形状を有する横断面を有し、前記ロータリ・ピストンはさらに、前記シリンダの内側の壁を区切る放射部、前記ピストンの両方のサイズ上にそれぞれ前記シリンダの軸に垂直に配置される前記第１のシリンダおよび２つの円板の内側の面と同軸である第２の内側のシリンダの外壁、複数の周期的に容量可変のチャンバを有し、前記チャンバのそれぞれは、円形の領域の形において本質的に横断面を有し、前記チャンバのそれぞれはその中に、それが外部の機械的な作業を供給するように前記軸を回転させるため、軸にその位置エネルギを提供するために適応する加圧流体を保つことにおいて特徴付けられる。
より詳しくは、本発明は、対によって機械的に連結され、大きな軸に関しておよび小さい軸の両方に関して、その運動の原理が対称形のカムによって決定され、前記対称形のカムは屈曲位置がなく、固定された加圧速度を有するような４つのロータリ・ピストンから構成される運動学的な運動装置に関する。
装置の動作の間でさえも前記カムの輪郭（したがってピストン運動、前記可変容積チャンバの加圧および膨張速度を決定する原理）を変える装置もまた、以下に開示される。

上述した図の番号の参照に関して、本発明の運動学的な運動装置は、動作中、ロータリ・ピストンによって生成される遠心力によって、前記ライナの内側の壁に対して付勢される複数のプリズム状の要素を含むその上にピストン・シーリング・メカニズム３が摺動する同軸ライナ２を含むシリンダ１から構成される。
装置が停止または休止状態にあるので、密閉プリズム状の要素は、必要に応じて、特に示されないが波形状の鋼鉄ばねによって、しっかりと連結されることができる。
上述した密閉要素は、ピストン壁の上に形成される適切な空洞に係合され、前記ピストンは、前記ピストン６の軸がそれを通じて通過する長形スロット７を含み、このことにより前記ピストンが互いの方へ相互に駆動され、互いに離れることを可能にするその長さが２つの前部円板要素５によって区切られる円形の領域の形状を有している。すでに明示されたように、特に、この運動によってその中に前記作動液を含む前記チャンバ８の容積変化が引き起こされる。
次に、円板要素５は、対応している密閉する弾力的な円形のリング要素またはバンド３３から構成される。
主題のメカニズムの円筒状本体を通じて複数の作動液入出口が提供され、装置またはメカニズムが内燃機関として使用される場合、前記円筒状本体は、例えば点火プラグ、噴射器または他の必要な操縦装置のような作動要素をその中に係合するための複数の作動孔をさらに含む。
このような場合、図面に示すように、運転サイクルが前記要素を必要とする場合、吸気ポート９、出口１０、点火プラグ孔１１および燃料噴射器孔は、さらに提供される。
前部円板要素５の接触面およびピストン４の正面で、前記要素を遠心力によって生成される前記圧力を受けるように小さいウェッジのようなかたまり１２により壁に対して付勢される複数のプリズム状の要素をまた含んで、密閉要素が提供される。
作動液の圧力に起因するピストン運動は、前記ピストン６の軸から、その連結棒がカム１５の内側の壁で回転する軸受１４を通過する連結棒１３の梃子（てこ）装置まで伝達され、一方で、前記連結棒１３を含む関節でつながれた多角形を変形させ、このことにより、それぞれのピストンの主軸の周りの回転速度を周期的に変化させる。
それぞれの前記軸受１４の軸上に、それぞれがピストンによって受容される運動を２つの小さい連結棒１６、１７に伝達する対応するピン２０が収容される。連結棒１７は次に、所望の作業を提供するため、エンジン１９の軸に固定されたクランク要素１８に枢着される。
それぞれの連結棒の対は、最大から最小値設定値まで変化することができる可変長の端の軸間の接続を提供する。
これに関連して、開示された装置がまた、直接クランク１８に載置される連結要素によって概念的に置き換えられ、枢支ピン２０にまた直接載置されるそれぞれの座金を含むことができることは、明白である。
運動伝達の見地から理論的に同等である２つの上記の開示されたメカニズムは、それぞれの機械的な利点および欠点を有し、このことにより、設計者は、特定の用途次第でそのどちらか一方を使用することができる。
特に、上述したメカニズムのどちらか一方を用いることにより、前記ピストンの各々は、直接エンジンまたはモータ軸に連結される。
したがって、生成された力の最適の伝達に加えて、メカニズム軸および２つの放射状の対称形の片方部分である各前記チャンバ８に分割された理想的な平面の軸の間の適当な接続が保証される。
このような対応は、それぞれの前記チャンバにおける分配ステップまたはストロークの完璧のような対応を提供するために必要とされる。
交互に相互にクランクのそれぞれのピンと軸受１４を連結するため、メカニズムの各々の２つの端面の運動に関して、前記小さい連結棒１６および１７を反対方向に配置することが、好ましい。
これに関連して、開示されたメカニズムまたは装置は、内部燃焼４サイクルエンジンとして作動するように使用され、それから、前記運転サイクルは、エンジン・シャフトの単一の回転においてそれぞれのチャンバのために実行されるということが指摘されるべきである。
開示されたメカニズムまたは装置において前記チャンバの数は４であるので、生成された力の見地から、前記装置の動作は、それぞれの前記チャンバの最大容積の合計に等しい全体のピストンの置換量を有する４サイクルおよび４シリンダ・エンジンのそれと同等である。
バルブの不在、関連がある小サイズのポート、（燃焼していない材料に起因する損失が必然的に急激に減少した）入口および出口の小さい距離、主なメカニズムおよび補助メカニズムの両方における機械損失の不在は、高い動作効率およびわずかな汚れを保証する。
さらに、回転している質量の完璧な釣合い、および、力の釣合いおよび分配により、きわめて高い回転数の達成が可能になり、その結果、特定の力を増加させる。
その下で、往復ピストン・メカニズムにおける力の分配、および、上記の開示されたメカニズムに対応するロータリ・ピストン・メカニズムにおける力の分配間の比較は、実行される。
このような比較を実行するため、図１１および１２においてそれぞれ概略的に示された２つの厳密に類似したメカニズムが、選ばれた。
いずれの場合においても、２つのメカニズムのピストンの作動中の表面に作用している圧力によって生成される力は、Ｆｔによって示される５０ｍｍの長さおよび従来的に５０Ｋｇと同等であると考慮された重さを有しているベクトルによって、概略的に示されるとみなされる。
最初に、図１１を考慮する。
ピストンの軸およびメカニズムの軸を結合している線によるとベクトルＦｔは直接いかなる作業も生成しないが、それを２つの力ＦａおよびＦｌに分解することによって、シリンダ側壁に対して摩擦を生成するように第１のものは連結棒に沿って作動し、第２のものはピストン側壁上で作動し、このことにより、弾力的なピストン・リング密閉に否定的に影響を及ぼす。
力ＦｒおよびＦｍに次に分解される力Ｆａに関して、前記力Ｆａは軸に連結されるクランクを回転可能に駆動し、一方で、力Ｆｍはいかなる有用な作業も生成しない。
したがって、開示された装置またはメカニズムにおいて、最大トルクは積Ｆｒ×ｒに対応する；考慮されたケースにおいて、図表の計算は、約１００Ｋｇ／ｃｍのトルクを提供する。
次に、図１２を参照する。
この場合、移動可能な表面は、２つの移動可能な表面から構成される。
上記の考慮された従来の力は、２つのピストンに等しく放出され、その壁は、関連があるピストンの軸によって続く外周に関して接線の方向にチャンバを形成する。
したがって、他のものと結合することによって、前記力は、その力がＦｒによって示される位置０１で適用される合力を提供し、いかなる回転運動も生じずにメカニズムの軸を通過する。
ピストン軸に枢着され、それらの遠方端部でカムに接触する軸受を支える連結棒は、位置０２で前記カムの壁上にこの力を放出し、そこで、前記力は、垂直にそれに対して放出されるカムの表面に接して力Ｆａおよび力Ｆｌに分解される。
それから、ピストン集成体は、連結棒１６および１７を通じて軸に連結されるクランクに伝達される力Ｆａの効果の下で回転可能に駆動され、このことにより、接線方向においてクランク１８のアームに導かれる力Ｆｍを提供し、軸を回転可能に駆動させる。
したがって、この場合、駆動トルクはＦｍ×ｒに対応し、ここで、ｒはクランク半径である。
上記の示された図表の計算によれば、この場合でさえも、上記の指示値のための最大駆動トルクは、約１００Ｋｇ／ｃｍである。
したがって、おおよその検査および生成された最大駆動トルクの見地から、２つの開示されたメカニズムは、力およびアームに関連があるパラメータが、２つの場合において著しく異なる値を有する場合、および、本発明による平均的なメカニズムまたは装置の駆動トルク値が著しく大きい場合であっても、実際的には同等である。
密閉システム：
類似した特性の従来の往復ピストン・メカニズムに関して、主題の回転メカニズムまたは装置に影響を及ぼしている最も重大な問題のうちの１つは、２つの考慮された場合におけるより大きい長さの密閉線、および、回転メカニズムにおける全面座および角の存在である。
ワンケルのエンジンで実行された試験は、部分的に上述した欠点を克服するが、回転メカニズムが上述した特性を有するということは実際に正しいので、同程度それらがまだ存在する；例えば、本願明細書において開示されるそれのようなメカニズムまたは装置において、密閉要素の直線の拡張部分は、予め設定された構造上のパラメータにしたがって、対応している往復ピストン・エンジンのそれの２倍から３倍の値まで変化することができる。
しかしながら、考慮されなければならないことは、密封装置の異なる品質である。
すでに言及されたように、往復運動するピストン・エンジンにおいて、シリンダおよびピストン間の接触は、ロータリ・ピストン・メカニズムにおいては実際不在である反対する性質の傾斜した付勢力に影響を受ける。
言及された付勢力は、よく連結された円筒状表面間でシリンダおよび往復ピストン間の接触、および、並列の母線との接触を発生させないようにするが、その代わりに、ピストン・リング角およびシリンダ表面において接触させる。
さらに、前述のメカニズムにおける接触圧は、それは、ピストンリンのグ弾力によって供給されるだけであり、このような弾力は比較的高い運転温度でさらに減る傾向がある周知であるので、きわめて低い。
反対もまた同じであり、回転メカニズムまたは装置において、遠心力は、シリンダの内側の表面に対して垂直な方向において、常に導かれる。
さらに、密閉プリズム状の要素の表面は、前記シリンダの内側の表面と完全に連結または嵌合される。
加えて、前記表面の接触を保証する遠心力は、回転する速度によって増加し、このことにより、最大動力に対応する高い回転範囲で密閉効果を提供する。
さらに、前述の平坦表面において、遠心力を受ける前記ウェッジ要素は、これらの特に重要な表面にきわめて満足な密閉効果を提供する。
この場合、プリズム状の密閉要素は、適当な作動位置からそれらをずらすような遠心力を妨げるため、移動止め突出部３２から構成される。
内燃機関として作動するように設計されたメカニズムにおいて、点火プラグ電極上を通過するピストン領域で密閉用のプリズム状の要素の特に設計された配置は、火花の前進を実行し、運動パターン変化としてそれを変更することを可能にする。
ライナ２において形成されるチャネルは、所望の時間に燃料混合物に火をつけることができる炎のチャネルとして作動することによって、燃焼室の拡張部分を提供する。
ライナの出口で形成される同類のチャネル２２は、燃焼ガスの燃えがらを燃焼室から完全に放出することができる。
潤滑および冷却：
運動学的な運動装置またはメカニズムが加圧流体の位置エネルギを機械的な作業に変換するために使われる場合、これらの２つの機能に関連した固有の問題は存在しない。
この場合、このメカニズムを構成している要素の潤滑は、単純なおよび周知の手段によって、保証されることができ、同じことは、任意の冷却にも言うことができる。
これに反して、内燃機関のためにメカニズムが使用される場合は、それから、後者において、比較的大きい熱の発生は、前記メカニズムにおいて起こる。
このような場合、シリンダの外面に生成される熱の特定の分配に関して潤滑および冷却、および、エンジンの最も内部の部分から熱を除去する難しさは正確に考慮されなければならない。
上述した第１の問題に関して、それはワンケルのエンジンで実行される試験の間にすでに解決され、新規な問題を構成しない。
これに関連して、シリンダの狭い領域で破裂が発生し、したがって、シリンダを楕円形にする傾向があり、起こりうる動作変質を生じさせる熱的な膨張応力を受けることが、指摘されるべきである。
この欠点、および、このメカニズムによって得られる高い比出力に起因する生成された高い量の熱は、冷却液体を最適に分配することにより、または、不確定の要求に次第で特に設計される熱交換表面を提供することにより、取り除くことができる。
エンジンを作成するために使われる材料の強度に負うエンジンの内側の部分の温度が可能な限界を上回るのを妨げる上述した第２の問題に関して、２つの路に従う、すなわち、潤滑油の適切な強制的循環によって、生成された熱を除去する、または、例えばセラミック材料のような高作動温度を阻止するために適応する材料を使用することが可能である。
これは、第１の推定において理論的に検討されることができ、プロトタイプの検査の間、検出されたパラメータを実際に考慮することによってさらに改善される。
図面は、冷蔵または冷却流体を循環させるために理想的に提供される燃焼室２３を概略的に示す。
この運動学的な運動装置またはメカニズムは、「定積燃焼タービン」と呼ぶことができる機械を実際的に作成することをさらに可能にする。
その燃焼室は、吸入および出口弁を備え、したがって、往復機関および放出ガスタービンの組合せとそれを自然と比較するようであるので、この機械は、周知の定圧のタービンとは異なる；実際的な困難性は、前述のバルブの適当な動作の保証を含む実際にそれを作成する際に分かる。
往復機関の代わりに、４サイクルを実行するためにバルブを必要としない上記に開示されたような運動学的な運動装置を使用することにより、この困難性は除去され、このことにより、噴流温度が同じであるこの種の機械を容易に作成することを可能にし、運転サイクルの最大温度の使用を可能にして、これにより、より高い熱効率を提供する。
この機械が、２つの運転モードによって使われることができ、その第１のものでは軸は（例えば、ターボプロップエンジンの中で）推進作業の一部を供給することができ、残りの部分は噴流によって供給され、一方で、第２の作動モードにおいて、推進作業全体は、その軸がサイクル作動空気を圧縮するのに必要な作業だけピストンに伝達する噴流によって供給されることができる。
両方の上述した場合において、ドーナツ型ピストンの回転動作の間、噴流エネルギは、燃料燃焼によって生成される圧力エネルギおよび遠心力から得られる運動エネルギの合計である。
カム外形、および、装置またはメカニズムの動作の間でさえそれを変える可能性：
すでに上記に開示されたように、図面に示される運動学上の運動装置またはメカニズムは、固定され、最大および最小の直径軸に関して二重の対称形の外形または輪郭を有するカム１５から構成される。
実際に、上述した２つの特性は、上記に開示されたもののようにメカニズムの動作と互換性を持つカム要素を提供するためには重要でない。
実際には、以下に開示されるように、カム外形は変わることができ、さらに、任意の内燃機関の放出ストロークに関して、例えば、膨張および吸入ステップまたはストロークのようなピストン作業サイクル作動ステップ継続時間を強化するために非対称に作成される。
カム外形または輪郭を定めるため、運動原理をピストンに、およびそれゆえに、接合ピストンに関して、いかなる所望の時に各々の前記ピストンが呈する角度に割り当てられるように設定した後、次の関係を用いて、それぞれの位置の軸への距離を算出することによってポイントごとのタイプの記録からなるカム外形決定方法を実行することは可能である：
Ｘ＝ｒ ｃｏｓα／２ ± √α^２−ｒ^２ ｓｅｎ^２ α／２
この関係において、ｘはメカニズム軸からのカム位置の距離であり、ｒは、ピストン運動の間、ピストン軸に続く外周の半径であり、ａは、ｘの終点を連結する連結棒の長さであり、ｒおよびαは２つの接合ピストンの軸をメカニズムの主な軸に結合する半径の間に含まれる角度である。
この公式は、提案されたメカニズムまたは装置の適当な動作を保証するために十分に正確である値を供給する。
下記に開示されるのは、作動液を保つチャンバの圧縮および膨張比を変えるため、運動学的な運動メカニズムまたは装置の動作の間、二重の対称形の可変外形カムを作成するための方法である。
これに関連して、前述の比率が実際にカム最大直径および最小直径の比率次第であることは、指摘されるべきである。
図９は、上記の開示されたメカニズムと機械的に互換性を持つ概略的に３つの対称形のカムの作動中の外形または輪郭を示す。
それらは、文字Ａ、ＢおよびＣによって示され；一方で、カムＡは円形の外形を有し、およびしたがってゼロに対応する圧縮速度を有するメカニズムに対応し（チャンバ容積は一定である）、カムＣは無限の圧縮速度を有するメカニズムに対応する（チャンバの最小容積は理論的にゼロに対応する）。
上述した２つの限界値の間で、すべての所望かつ可能な圧縮比を提供するため、最大の中間値のそれぞれの最小限の直径に関連したすべてのカム外形Ｂは含まれる。
曲線のカムは、実行されるサイクルの特性の位置を定めるその接線の集合数の囲包体によって置換できるということは明瞭である。
図１０は、それに接する２０の直線の要素によって、その作動中の表面の全体が十分かつ完全に実現したカムの第４の部分のみを示す。
前記直線の要素の最大および最小の直径２４および２９に対して垂直であるものは、前記直径に沿って半径方向の方向のみにおいて移動するようにシリンダに結合され、一方で、参照番号２５、２６、２７および２８よって示される他の要素は、閉じたループまたはチェーン・パターンを提供するため、ピンを連結することによって、互いに連結され、および、要素２４および２９に連結される。
前記チェーンのそれぞれの要素は、説明を簡単にするため特に図面において示されないばねシステムによって外側に付勢される。それらの外側への移動は、しかしながら、レバーまたはギアの連結によって、特に示されない運動学的に互いに連結された複数の偏心要素３１に対する当接によって制限される。
したがって、外側の制御要素によって制御されて、それぞれの前記ギアがその軸の周りを回転すると、構造Ａから構造Ｃまで徐々に通過することによって、それは、カムが連続的にその形状を変えることを可能にし、その逆も同じである。
図において、各々の前記偏心要素がその軸の周りでの９０°の回転運動を実行するように、この変形物は完全に実行される。
好ましくは、前記偏心要素の形状または輪郭は、ピストンに提供されたように、前記偏心要素がこの位置に対応する理想的なカム形状に接するそれらの位置のアセンブリを適当であり、運動原理のうちの１つと適合するように、回転させるために設計される。
例えば、オレオ式、電気的なまたは混合されたシステムのような他のタイプのメカニズムによって、カムに接する表面のパターンまたは形状の変形物も得ることができることは明白である。
したがって、上述した機械系は、発明の概念を明らかにし、その可能な実施例を示すためのみに開示されたことは明白である。
その可能な用途として、一例において、実行のために設計されたメカニズムに関連して、その動作の間でさえ、圧縮および膨張速度を変えることができる内燃機関の機能を示す。
往復ピストン・メカニズムによってほとんど得られることができないこの可能性は、同時に作動する単純な手段によって他の方法で、および、従来の往復機関のそれぞれのシリンダ-ピストン・メカニズムの同程度において得ることができない大きな作動適応性をエンジンに提供する。
上述した可能性は、多くの異なる燃料に基づいて作動することのために設計されるエンジンにおいてきわめて重要である。
さらに重要な態様は、それらの容積/表面比率および火炎面のそれに伴う伝播を改善するため、混合物の流動を通じてチャンバにおいて作成されることができる可能な形状の変形物によって表わされる。
実際には、一方で、ワンケルのエンジンにおいては、チャンバ形状は、運動学的な運動装置の形状に完全に結合し、主題のメカニズムにおいて、良好な燃焼を提供し、生成される力を伝達し、このことによりエンジンの作動中の機械的な部分に伝達することにおける両方にきわめて不都合である。これに反して、前記チャンバの幾何学的なパラメータに影響を及ぼす多くの実現性を活用することは可能であり、これはシリンダ直径/長さ比率を変化させ、ピストン半径方向の壁の構造を変える。
実際には、本願明細書において、きわめて改善された状態の下で、特に、この点について、最も重要なものであるチャンバの最小容積パターンにおいて、火炎面が拡大できるように、適切な（例えば半球状の）形状の空洞を形成することは可能である。
上述した利点に加えて、往復運動する質量速度の変化によって生じるすべての慣性力の減少、その軸に沿った力の周期的反転に起因する往復運動要素によって誘発される機械疲労の減少、および、主題のメカニズム・アセンブリを含むシリンダの軸に対して垂直な面に対称的に配置される２つのメカニズムの効果の分割を得ることはさらに可能である。
このように、往復ピストンを備えたメカニズムによって以前には決して得られなかったコンパクトさおよび強度のユニットを構成することが可能であり、かつ、都合のよい機械的な理由の全容が存在する。
メカニズム構造に関して、それは可変の数のピストンおよびチャンバのから構成される。
概念上の見地から、この数は、得られる性能次第で偶数または奇数であってもよい。
たとえ、上記の開示されたメカニズムが、非弾性および弾性の両方の流体の圧力位置エネルギを作業に変換し、機械的な作業を流体圧変化に変換するのに適切であっても、以下に弾力的なまたは弾性流体でのその使用のみにおいて参照は作成され、メカニズムの外ですでに圧縮されるそれらの流体および前記メカニズムにおいて圧縮される流体の両方に特別な参照は作成され、これは、特に内燃機関を作成するための使用に関連する。
本発明は、意図された狙いおよび目的を完全に達成することがわかった。
実際には、本発明は、ピストン・エンジンに往復運動させる力が、シリンダ側壁に対してピストンを付勢する傾向があり、このことにより、機械損失および不完全な密閉が完全になくなる運動学的な運動装置またはメカニズムを提供する。
上記の示された例において、４つの容量可変のドーナツ型チャンバ、および、対による堅固な４つのピストンからなるメカニズムまたは装置が開示される。
この配置は、可変容積チャンバが回転の間、二倍の最大容量および二倍の最小容積となるメカニズムを提供することを可能にする。
したがって、それぞれの回転のため、すでに圧縮された流体を膨張することが要求される場合、および、メカニズムが、内燃機関の４サイクルエンジンの作動サイクルを提供するために使われる場合の最大限の吸入、圧縮、燃焼、膨張および放出サイクルにおいて２つの膨張からなる運転サイクルを提供することは可能である。
このような用途において、採用された配置は、単一の回転においてバルブを使用せずに４サイクルを実行することを可能にする。
このような解決法は、２サイクル往復機関のそれらのような単純なポートは十分であり、これはしかしながら関連がある欠点を有しないので、機械的なおよび構造上の大きな利点を提供する。
掃気ステップもまた、燃焼ガス・チャンバの掃気が装置の機械的な構造によって保証されるので、完全に取り除かれる。
したがって、構造上の見地から、メカニズムは一般に、３つの不連続な部分から構成されるように、考慮されることができる、すなわち：第１の部分は、可変容積チャンバ（本質的にシリンダ、ドーナツ型ピストン、前部円板および密閉要素。）をその中に定め、かつ、保つ機械的な部分によって形成される。
第２のものは、チャンバ容積を周期的に変えるような機械的な部分（連結棒、カムおよび軸受）から構成される。
第３のものは、ピストン運動を軸に伝達するために設計される機械的な部分（例えばエンジンまたは駆動軸に連結される連結棒およびクランク）によって形成される。
発明を実施する際、不確定のサイズおよび形状と同様に、使用された材料は、技術の要求および状態次第でいかなるものであってもよい。

本発明のさらなる特性および利点は、説明的な意図を有するが制限的でない添付の図面の例により図示される以下の好ましいが排他的ではない発明の実施例の詳細な開示から以下に明白になる。ここにおいて：
は、本発明による運動学的な運動装置を本質的に異なる横断面平面に沿って見せた前部の断面図である； は、本発明による運動学的な運動装置を本質的に異なる横断面平面に沿って見せた前部の断面図である； は、本発明による運動学的な運動装置を本質的に異なる横断面平面に沿って見せた前部の断面図である； は、本発明による運動学的な運動装置を本質的に異なる横断面平面に沿って見せた前部の断面図である； は、その同じ運動学的な運動装置の縦の断面の側面図である； は、前記運動学的な運動装置の概略斜視図である； は、運動学的な運動装置ピストンの一部を示す詳細正面図である； は、本質的に図７の断面平面ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿って見られるさらなる断面図である； は、先行する図において示される運動学的な運動装置と機械的に互換性を持つ３つの対称的なカムの作動中の輪郭または外形を示す概略ダイアグラムである； は、カムの第４の部分を示し、その作動中の表面の全体が十分に考慮され、それに接する２０の直線の要素によって完全に実体化される； は、往復運動の運動ピストン装置またはメカニズムにおける力の分配を示している概略ダイアグラムである；および、 は、ロータリ・ピストン・メカニズムまたは装置の力の分配を示すさらなる概略ダイアグラムである。

Claims (11)

1. 周期的に容量可変のドーナツ型チャンバにおいて作動する流体の圧力変化を回転軸線上の機械的な作業に変換するために適応された往復運動要素のない運動学的な運動装置であって、
   前記装置は、シリンダ、
   前記シリンダにおけるロータリ・ピストンであって、本質的に円形の領域の形状を有する横断面を有し、前記シリンダの内側の壁で区切る放射部を有するような前記ロータリ・ピストン、
   前記第１のシリンダと同軸である第２の内側のシリンダの外壁、
   および、前記ピストンの両方の側面のそれぞれの上の前記シリンダの軸に垂直に配置される２つの円板の内側の面、
   複数の周期的に容量可変のチャンバであって、それぞれの前記チャンバは、本質的に円形の領域の形で横断面を有し、それぞれの前記チャンバは、前記軸が外側の機械的な作業を供給させるように回転するため、軸にその位置エネルギを提供するために適応する加圧流体をその中に保つようなチャンバから構成されることにおいて特徴付けられる装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、前記装置において使用される前記流体の前記分配は、前記シリンダ内部でのそれらの回転運動の間、前記ピストンによって開放されるポートで実行されることにおいて特徴付けられる装置。
3. 先行する請求項に記載の装置であって、それぞれのピストンは、その１つが前記チャンバ容積の前記周期的な変化を提供し、もう一方が前記エンジンの前記主軸にそれぞれのピストンの前記回転運動をクランク要素を通じて直接伝達するそれぞれのピストン２つの不連続なメカニズムの前記運動を伝達するよう設計される軸によって、前記回転軸線方向に並列して交差することにおいて特徴付けられる装置。
4. 先行する請求項の１つまたはそれ以上に記載の装置であって、前記チャンバの前記容積を周期的に変化させる前記メカニズムは、本質的に連結棒の閉じたてこ装置から構成され、前記てこ装置のそれぞれの連結棒は、前記回転運動の間、前記ピストンによってそれに対して伝達する前記シリンダに固定された最適に輪郭をつけられたカムの前記内側の表面に続くように固定されたそれぞれのピストンを通過する前記軸、および、前記軸受の両方に枢着されることにおいて特徴付けられる装置。
5. 先行する請求項の１つまたはそれ以上に記載の装置であって、それぞれの前記軸受にはまた、それぞれのピストンに作動している前記力が前記エンジン軸に固定されたクランクに伝達することができるように、副連結棒システムの前記第１の連結棒が枢着されることにおいて特徴付けられる装置。
6. 先行する請求項の１つまたはそれ以上に記載の装置であって、前記装置は、前記作動液の密閉要素から構成され、前記密閉要素は、低い回転数での粘着を保証し、前記シリンダの前記内側の壁の前記母線、および、前記シリンダの前記軸に垂直である前記円板の前記表面の両方で配置された弾力的なばね要素の補助の有無にかかわらず、前記遠心力によって対向する表面に対して付勢される並列表層的な要素から構成され、その場合には、ウェッジ要素は、適切な方向における遠心力を前記プリズム状の要素へ移動することにおいて特徴付けられる装置。
7. 先行する請求項の１つまたはそれ以上に記載の装置であって、前記ピストンの前記運動原理を決定する前記カムは、連続的に可変の作動カム外形を有し、このことにより、前記装置の前記動作を中断せずに前記外部から制御されるメカニズムにより最適に定められるように前記カム作動中の表面をその正接の囲包体と置き換えることによって、異なるメカニズムに担持される実行される前記作動サイクルの前記要求に前記装置の前記運動学的な特性を適合させるため、前記ピストン運動原理が予め設定された変更パターンによって変わることを可能にすることにおいて特徴付けられる装置。
8. 周期的に容量可変のドーナツ型チャンバにおいて作動している流体の前記圧力変化を回転軸線上の機械的な作業に変換するために適応された往復運動の部分がない運動学的な運動装置からなるエンジンであって、前記エンジンが、複数のピストンが回転するシリンダからなり、前記ピストンは、円形の領域として本質的に成形される横断面を有し、それらの半径方向の面との間に、前記シリンダの前記内側の壁および第２の内側のシリンダの前記外壁を区切り；後者は、第１のおよび２つの円板要素に同軸であり、それぞれ前記ピストンの両方の側面上の前記シリンダの前記軸に複数の周期的に容量可変のチャンバが垂直に配置され、前記チャンバの各々は本質的に円形の領域構造を有する横断面を有し、その内側において、加圧流体がその潜在性エネルギを軸へ移動するために適応し、このことにより、外部に対する機械的な作業を供給するため、前記軸を回転させることにおいて特徴つけられるエンジン。
9. 先行する請求項の１つまたはそれ以上に記載の往復運動する部分のない運動学的な運動装置からなるエンジンであって、概略的な円形の領域の形で横断面を有する前記ロータリ・ピストンは、それらの半径方向の面で、例えば、前記流体の動力または前記燃焼工程の前記効率に好都合である平坦表面と異なる構成的な構造をとることができるエンジン。
10. 先行する請求項の１つまたはそれ以上に記載の装置であって、前記装置は、１つまたはそれ以上の前記開示されたおよび／または図示された特性から構成されることにおいて特徴付けられる装置。
11. 先行する請求項の１つまたはそれ以上に記載のエンジンであって、前記エンジンは、１つまたはそれ以上の前記開示されたおよび／または図示された特性から構成されることにおいて特徴付けられるエンジン。

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