JP3676303B2 - ヒンジ結合ロータ型内燃エンジン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、順応性のあるヒンジ結合されたロータアセンブリを使用するロータリ内燃エンジン（ロータリエンジン）の分野に属する。該ロータアセンブリは、内部輪郭が正確な数学的関係から導出される同軸的ハウジングにより規制される。該エンジンは同期された出力伝達系を使用し、これによりロータがクランクシャフトに直に係合する。
【０００２】
【従来の技術】
関連技術を含む文献は、米国特許第3,139,722号、第3,369,529号、第3,872,852号、第3,918,415号、第4,181,481号、英国特許第1,289,479号、第1,521,960号、ドイツ国特許第2,321,763号、カナダ国特許第2,192,714号及びヨーロッパ特許第0571637号を含む。これらの引用された特許は、同軸的ハウジング内に収納された剛性（例えば、ヴァンケル型）及び順応性ロータアセンブリに基づく内燃エンジン設計に関するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、全回転角において４セグメントの順応性（又はヒンジ結合された）ロータアセンブリを収容するのに要する、ハウジング輪郭の正確な数学的定義を開示する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の新規な数学的関係式は上記ロータアセンブリハウジングの設計及び製造に適用可能である。同期された直接出力伝達系に関する仕様も解説されている。斯様な出力伝達系は、上記のヒンジ結合されたロータアセンブリをクランクシャフトの回転と調和させる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、可変形４セグメント・ヒンジ結合型ロータアセンブリの概念を採用したオットーサイクル（４サイクル）ロータ内燃エンジンの設計に関するものである。基礎となる原理は、４セグメントの等辺のヒンジ結合されたロータを同軸規制ハウジング内に、この回転する等辺平行四辺形の４つの頂点が全ての回転角度で規制曲線（ロータハウジングの内部輪郭）に一致するように、収容することからなる。該基本概念が図１に示されている。動作中において、４セグメントのロータアセンブリ１は変形し、ロータハウジング２の輪郭に連続的に適応する。ヒンジ結合された等辺平行四辺形が回転するにつれて、該四辺形は正方形から菱形へと変化し、次いで正方形に戻り、等々となる。この連続したロータの変形の過程において、該ロータの平板側面カバー３、ロータハウジング２及び個々のロータセグメントの面４の間に囲まれる体積は、最小値から最大値へと巡回的に変化する。該閉鎖体積の順次の膨張及び収縮は、当該装置が、吸気、圧縮、膨張及び排気なるオットーサイクル内燃エンジンの機能を果たすのを可能にする。
【０００６】
ロータハウジングの曲線、即ち内部輪郭は、新規な数学的関係式により定義され、該明細書において詳細に説明される。該曲線は、この数学的関係式を最初に認識したと信じられる本発明者の名前にちなんで、スゾレニ（Szorenyi）曲線として知られるであろう。該ロータハウジング曲線の特徴は、（楕円用語を採用して）ロータハウジングの短内径対長内径の比ｎに依存する。これら直径の１対１の対応の場合は、上記曲線は円となり、該ロータの回転によっては周期的な体積変化が生じない点で実用的な動力的用途はない。短径対長径比ｎが減少するにつれて、上記曲線は益々楕円形を呈し、三次元の場合に関しては、最大閉鎖体積対最小閉鎖体積の比は増加する。ｎが零に近づく限界的な場合は、２つの連結円、即ち分割セルに類似した形状となる。ｎの中間的な比の場合、図２ないし図７に示すように該曲線の特徴に大きな変化がある。約０．６２５なる短径対長径比以下では、該曲線は短径に沿って中央部の内方突出を呈し始める。斯様な“摘まれた”ハウジング形状は、一層大きな吸気／膨張室容積を提供し、２０：１を超えるような圧縮比が必要とされるディーゼルの用途に特に適している。
【０００７】
当該エンジンは、特有の同期された直接出力取り出し系を採用し、これにより上記ロータはクランクシャフトに直接係合する。この同期された直接出力伝達系は、上記のヒンジ結合されたロータアセンブリの回転を上記クランクシャフトの回転と調和させる。該装置の構成は、回転が上記ロータアセンブリの頂点と同期されるような一体クランクシャフトを有している。出力伝達は、ロータセグメントが直接的且つ常にクランクシャフトのクランクピンに係合することにより実行される。該クランクシャフトは、ロータセグメントとは滑動的にのみ接触し、かくして軸方向では減結合されている。
【０００８】
ここで述べる閉鎖体積変化の原理は、最大から最小への作動室容積の巡回的変化が利用されるポンプ、油圧モータ及び他の機構にも適用可能である。吸気／圧縮及び膨張／排気行程の各々が上記の４セグメント・ヒンジ結合ロータアセンブリの四分の一（９０度）回転内で完了するならば、２ストロークエンジン変形例も可能である。オットーサイクル変形例においては、吸気／圧縮及び膨張／排気行程の各々は上記４セグメント・ロータアセンブリの半（１８０度）回転内で完了する。
スゾレニ曲線の発生に関する説明
スゾレニ曲線は、平行移動し且つ同時に回転する二等辺直角三角形の底辺端（点Ａ及びＢ）の軌道により発生される。図８は、実寸で、一般構築方法のグラフィックス的表現を示している。この例において、端半径ＯＡ対長半径ＯＢの比は０．７５（即ち、ｎ＝０．７５）である。スゾレニ曲線は、下記条件が満たされるような平行移動し且つ回転する三角形ＡＢＣにより発生される全ての点Ａ’及びＢ’の軌跡として定義される。
・二等辺直角発生三角形ＡＢＣの底辺長ｃは、スゾレニ曲線輪郭を持つロータハウジングの制限内に連続的に収容される等辺平行四辺形の１辺（又は４個の同一のロータセグメントの１つの長さ）に等しい；
・二等辺直角発生三角形ＡＢＣの底辺ＡＢ（長さｃ）の中点Ｐは、常に、半径がｃ／２で中心が点Ｐの内接円上に位置されなければならない；
・上記発生三角形の頂点（Ｃ）は、常に、一般形：
ａ＝sin（２α）
（ロータハウジングの中心点Ｏに原点を、軸に沿って零（null）を有する“四つ葉のバラ”曲線）
の曲線の４つのローブ（葉）の１つ上に位置しなければならない。
【０００９】
図８を参照すると、該曲線の特異形は：
｜ｒ｜＝sin[2(θ+45゜)]
となり、ここで、角度θ（０゜≦θ≦３６０゜のような）は、直線ＯＡと正の垂直（ｙ）軸との間、及び直線ＯＢと正の水平（ｘ）軸との間の角度である。
【００１０】
上記条件が遵守されて、角度θが変化されると、点の対がスゾレニ曲線上に発生される。例えば、直線ＯＡ及びＯＢの角度θの０度から４５度にわたる時計方向の回転の結果、上記発生三角形の頂点は、点Ａから点Ａ’及び点Ｂから点Ｂ’へと上記曲線に沿って移動すると共に、点Ｃから点Ｃ’（ここでは、原点Ｏに一致する）へと上記“四葉のバラ”のローブの１つに沿って移動する。この過程において、極“四葉のバラ”曲線のパラメータｒの絶対値、又は長さ｜ｒ｜は、ｒの最大値｛θ＝０°及びsin[2(θ+45°)]＝１の場合｝から零｛θ＝４５°及びsin[2(θ+45°)]＝０の場合｝へと変化する。ここで、ｒは直線ＯＣ（又は、当該発生三角形が平行移動／回転するにつれてのＯＣ’）の長さに等しいことに注意すべきである。該発生三角形の底辺ＡＢの中点Ｐも、中心がＯにある半径ｃ／２の前記内接円に沿って点Ｐ’に移動する。
【００１１】
スゾレニ曲線は、更に、直線ＯＡが直線ＯＢとは垂直であり、同様に、全ての直線ＯＡ’が対応する対の直線ＯＢ’と垂直であるという特性により特徴付けられる。
【００１２】
ＡがＡ’に移動し、ＢがＢ’に移動する間に、図８に特別に太い線により示された、スゾレニ曲線の区間が描かれる。対称により、これらの２つの区間ＡＡ’及びＢＢ’は全閉曲線を規定し、この場合、該閉曲線は区間ＡＡ’及びＢＢ’のｘ及びｙ軸に対する多重鏡像変換により完成することができる。従って、該完全閉曲線を規定するために、実際にはθを全範囲の残りの４５°から３６０°にわたり変化させる必要はない。
【００１３】
スゾレニ曲線は、２つのパラメータのみ、即ち短径及び長径（又は短半径及び長半径）のみにより完全に特徴付けられる。スゾレニ曲線を定義する上記数学的関係を実施化するコンピュータコードを、如何なるユーザ定義のロータハウジング短径対長径比に関しても正確なハウジング輪郭を発生するために適用することができる。
修正スゾレニ曲線
スゾレニ曲線に関する上記説明においては、等辺平行四辺形の辺（ロータハウジングの限界内に連続的に収容される４つのロータセグメントと等価）は４つの点５においてヒンジ結合されている。言い換えると、ヒンジピンの直径は無限に小さく、従って仮想的である。基本概念が図９及び図１０に示されている。ロータセグメントの内側面４は、４つのクランクピン６に常に接触して出力伝達機構を提供するような円柱状輪郭１３を有する２つのローブ（突出部）を含んでいる。
【００１４】
実際の用途に対しては、上記ヒンジピンの直径は有限且つ非零でなければならない。非零のヒンジピン直径の場合に適合させるために、上記曲線は、全点において該スゾレニ曲線の法線に沿い有限ヒンジピン７の半径に等しい量だけ外側方向に拡張することによるような修正を必要とする。結果としての曲線は“修正スゾレニ曲線”として知られるもので、この曲線は実用的実施例の基本を形成するものである。この概念が図１１、１２、１３及び１４に図示されている。
一般的エンジン特徴
オットサイクル構成のヒンジ結合ロータ型内燃ロータリエンジンにおいては、ロータアセンブリ及びクランクシャフトの各完全回転当たり４つの出力ストロークが存在する。この特徴は、各シリンダが当該ロータリエンジン室の最大容量に等しい立方押しのけ容量（排気容量）を持つようなＶ８の通常のピストンエンジンと等価な（同一のＲＰＭにおいて）動力出力を提供する。或る作動室が仕事を発生する膨張サイクルを行う際、後続の室は点火準備完了となるような圧縮フェーズにある。この出力ストロークの連続性は、通常のエンジンとは異なり、比較的一定したトルクを提供する。４セグメント・ヒンジ結合ロータアセンブリ１は全ての回転角度において平衡されると共に、軸対称クランクシャフト８も完全に平衡され、これによりエンジンの回転振動を最小化する。出力及びトルクは低ＲＰＭにおいてさえも比較的高いので、該エンジンは航空機のプロペラを直接駆動するのに理想的に適しており、減速ギアボックスの必要性をなくす。該エンジンの動力車両の駆動列への直接結合も可能である。当該回転する歯車の平衡された性質は、フライホイールを必要としない。結果として、及び潜在的に軽重量のロータリアセンブリ故に、該エンジンは高度に応答的であって、急速な加速を提供することが期待される。
【００１５】
動く部品が殆どなく、該エンジンは加圧油潤滑又は油受皿を必要としない。上記クランクシャフトは密封されたローラ／ボールベアリング又は炭素／黒鉛ジャーナルベアリングにより外部的に支持することができる。これらベアリングの自己潤滑性が、加圧潤滑及び油受皿を冗長なものとさせる。含油焼結鉄、炭素、黒鉛、可適応金属補強炭素複合材及びセラミックス等の進んだ材料を、自己潤滑解決策を提供するために使用することができる。エンジン部品に対するダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）の適用も、潤滑への依存性を低減させる。
【００１６】
ガスシールは、ヴァンケル型ロータリエンジンに使用されるものと同様である。自己潤滑材料が使用される場合は、これらのガスシールは追加の潤滑は必要としないであろう。しかしながら、もし必要なら、シール潤滑は少量の潤滑油を含む吸気混合気から取り出すことができる。
【００１７】
該ヒンジ結合されたロータのエンジンは、バルブ（弁）又は関連するバルブ列を必要とせず、“Ｄ”字状の並置された吸気ポートを、２つのロータ平板側面カバーの各々に切り込み形成することができる。ロータハウジングに配設される外周排気ポートは円形又は卵形断面を有することができる。体積効率を改善するために、外周吸気ポートを側面カバー吸気ポート（又は複数のポート）の代わりに採用することもできる。通常のピストンエンジンにおけるように、該ヒンジ結合ロータ型エンジンの“バルブ”タイミングは、掃気効率のために幾らかの吸気／排気の重なりを可能にする。吸気及び排気ポートの意図しない重なりは必要ではなく、直接燃料噴射、スーパーチャージング及びターボブーストも全て採用することができる。燃焼生成物の急速な膨張は窒素酸化物の生成を低減し、望ましくない放出を低下させる。該エンジンは、天然ガス及び水素を含む種々の燃料で動作することができる。点火系は通常のものであり、単一のスパークプラグで燃焼を開始させる。ディーゼル動作を可能にするような高圧縮比は、ロータセグメントの面の曲率半径及び／又は形状を変化させることにより達成可能である。吸気容量を増加させると共に、球形理想に近い燃焼室形状を設けるために、半球状空洞をロータセグメント面に加工形成することができる。
【００１８】
ロータハウジング（即ち、ステータ）の冷却は、該ハウジングに鋳型形成された又は加工された冷却フィンにより実施することができる。より大きく且つ大出力の実施例においては、ステータは液体冷却することができる。ロータアセンブリは吸気により冷却され、付加的冷却は、ロータセグメントの内側表面に加工形成された冷却フィンにより及び当該エンジンの中心コアを経ての冷却空気の自然又は強制循環により果たすことができる。冷却空気の強制循環は、前記クランクシャフト又はロータセグメントに取り付けられるファンブレードにより達成することができる。当該エンジンの中心コアへの冷却空気の入力及び該コアからの冷却空気の出力は、前記２つの平板側面カバーに切り込み形成された開口及びダクトを介して制御することができる。
【００１９】
エンジン重量を最小化すると共に高い出力対重量比を達成するために、構造にはアルミニウム合金及びセラミック材料を含む軽量材料を採用することができる。これらのエンジンの特徴は、製造材料及びエネルギを保存すると共に、実際の装置において燃料消費を低減させる。より小型の直接空冷のエンジンに対する考えられる用途は、軽量航空機、ＵＡＶ、複合道路用車両、可搬発電機、芝刈り機、手持ち機械及びオートバイである。もっと強力な、多分、液冷のエンジンは、一層大きな車両を推進することができる。より一層大きな動力出力及び冗長度のために、多数のエンジンユニットを共通のクランクシャフトに連結することもできる。
内燃エンジン実施例
より小さく且つ簡単な空冷の実施例においては、エンジン出力の伝達は、４つの等間隔の円周上に配置されたクランクピンを収容する２つの直交する固定アームを有するようなクランクシャフトにより達成される。ロータの回転の間、上記４つのクランクピンの各々は、２つの隣接するロータセグメントの凸円柱状内側輪郭と常に滑動接触状態を維持する。クランクピン及びロータの材料及び／又はコーティングの賢明な選択は、潤滑の必要性をなくすであろう。クランクピンとロータセグメントとの間の滑り摩擦は、転動摩擦に置き換えることができる。斯様な構成においては、上記の４つの等間隔の円周上に配置されたクランクピン上に取り付けられるローラが、２つの隣接するロータセグメントの内側輪郭と常に接触状態を維持する。上記の４つの等間隔の円周上に配置されたクランクピン上に取り付けられる旋回するローラセグメントが、２つの隣接するロータセグメントの内側輪郭に切り込み形成された対応する歯と歯合するような歯を有することもできる。クランクピンは中実である必要はなく、重さを節約するために中空でもよい。更に、クランクピンのロータセグメントとの接触は小さな弧に限定されるので、該クランクピンは完全な中実又は中空円柱である必要はなく、斯かる円柱のセグメント（弓形部）であってもよく、又は個々のクランクピンを２つの一層小径のクランクピンと置換することもできる。
【００２０】
当該エンジンの、もっと大型で一層強固な実施例は、液冷ロータハウジングと、ロータセグメントをクランクシャフトのクランクピンに連結するクランクアームとを使用することができる。これらのクランクアームがロータセグメントとクランクピン取付点との両者の周りで小さな弧においてのみ往復運動する（完全には回転しない）という事実を考えると、事前潤滑処理されたクランクアーム及びクランクシャフトブッシングで充分であろう。他の例として、必要なら、従来の乾式油貯め加圧潤滑を採用することもできる。ロータセグメントに対するクランクカム取付点の位置決めは厳格であり、ロータセグメントの円柱状ローブ（突出部）の長軸に一致しなければならない。このクランクシャフトに対するロータセグメントの取り付け方法が、図１５及び図１６に図示されている。４対の同一のクランクアーム９が、４つの等間隔の円周上に配置されたクランクピンの上側及び下側半部に交互に取り付けられる。
好ましい実施例の詳細
当該エンジンの好ましい実施例の平面概念図が図１７及び図１８に示される。エンジンの回転は、矢印により示されるように時計方向である。これら図は、ロータハウジング２における外周吸気ポート１０、外周排気ポート１１及びスパークプラグ孔１２も示している。出力伝達はクランクピン６に係合するロータセグメントの凸円柱状内側輪郭１３を介して直接得られ、上記ピンには上記内側輪郭が常に滑動的に接触する。下記の節は、エンジン構成部品の詳細な説明を行う。
ロータセグメント
ロータセグメントの外側面１４は、内燃エンジンモードにおいて動作するために要する最大作動室容積対最小作動室容積の所望の圧縮比を生成するために凸状である。ロータセグメントの内側面は、クランクシャフト８に取り付けられたクランクピン６と連続的に接触することにより動力出力を直接伝達するために凸円柱状輪郭１３を有している。ロータハウジング及びロータアセンブリの寸法、クランク及びクランクピンの半径の全ての組合せに対する所要の上記凸円柱状ロータセグメント輪郭を計算するためにコンピュータアプリケーションプログラムが使用される。典型的なロータセグメントが図１９に示されている。
アンカ・ブロック
各々の隣接する対のロータセグメントの先端は、“アンカブロック”１５により連結され、該アンカブロックの正面及び背面が図２０に示されている。該図は、各アンカブロックが隣接するロータセグメント１６の先端を回動ラビリンス構成で保持し、気密シールを果たす方法も図示している。この取り付け方法は、一方のロータセグメントの他方のものに対する、及びアンカブロックに対する関節運動を可能にする。４つのアンカブロックは、４つのロータセグメントを連結すると共にガスシール用のレセプタクルを設けるための当該ヒンジ結合されたロータアセンブリの必須の構成部品である。
シール
各アンカブロックは、径方向外方に面する軸方向頂部シール／シールバネスロット１７、並びに上側及び下側角部シール／シールバネ空洞１８を含んでいる。各々の完全なロータセグメントは、ロータセグメント本体１９と、強固に取り付けられた上側及び下側閉板２０とを有している。これらの一体の閉板は、上記アンカブロックを閉じ込めると共に、側部シール及び側部シールバネ用の溝を含んでいる。該アンカブロック／ロータセグメントアセンブリにおける通常の頂部シール２１、側部シール２２及び角部シール２３の対応する配置が図２１の展開図に示されている。
クランクシャフト
ロータセグメントからクランクピンに直接出力を伝達する前述した方法は、クランクシャフトの回転がロータアセンブリ頂部（ヒンジ）の回転と同期することを保証する。出力伝達が、クランクシャフトをロータセグメントの中点Ｐ（常に半径ｃ／２の内接円上にある）に連結することにより実行されたとすると、該クランクシャフトの回転は不規則になるであろう。この不規則性は、ロータアセンブリ頂部の一定した回転に対する上記内接円の周りの上記ロータセグメント中点の不均一な回転／平行移動の結果である。
【００２１】
接触表面面積を増加させると共に負荷を低減するために、二重凹部開面ベアリングブロックを凸円柱状ロータセグメント内側輪郭とクランクピンとの間に挿入することができる。これらのベアリングブロックは、自己潤滑材料（炭素-黒鉛のような）から形成することができると共に、摩耗を補償するためにそぎ継ぎされたセグメントからなることができる。この概念が図２２に図示されている。
【００２２】
滑り接触のみであるので、上記クランクシャフトは軸方向的にはロータアセンブリから減結合される。従って、該ロータアセンブリは如何なる横方向（軸方向）の負荷も受けることがない。例えば自動車用途においてクラッチが押圧された結果としての負荷のような、当該部品に作用する如何なる軸方向負荷をも支えるために、クランクシャフトの肩部に装着される簡単なスラストワッシャを採用することができる。
ガイドトラック及びフォロア
効率的に機能させるために、バネ付勢されたシール（頂部、角部及び側部）のみが、ロータハウジング及び平板側面カバーに滑り接触されるべきである。ヒンジ結合されたロータアセンブリの形状がロータハウジングに接触すること無しに該ロータハウジング内側輪郭に連続的に適応するのを保証するために、ロータセグメントの円柱状内側輪郭はガイドトラックに追従し（沿って滑動し）、かくして所要の径方向及び横方向（即ち軸方向）の間隙を設ける。２つの凸状ガイドトラック２４が平板側面カバーの内側面に取り付けられる。このロータアセンブリの径方向及び軸方向の拘束方法が、図２３に示されている。
【００２３】
当該エンジンの好ましい実施例においては、トラックローラ２５と関連するトラック２６とのシステムが採用される。両方の側に１つずつ、２つのトラックローラが図２４に示すように各ロータセグメントに装着される。ローラ軸は、ロータセグメント本体における対応する軸方向の孔内に挿入される。トラックローラの位置及び直径は、対応するトラック輪郭が徐々に変化する凸状の湾曲を有すると共にトラックローラの回転速度が過度とならないことを保証するように最適化される。トラックプレートは、図２５に示す２つの平板側面カバー３の各々に対して内側に取り付けられる。上記トラックは同一ではない。即ち、第２トラックの輪郭は、第１のものをｘ軸又はｙ軸の何れかの廻りに１８０°にわたり回転することにより得られる。ガイドトラック間の対称関係が図２６に示されている。トラックの周部に切り込み形成された対応する歯と歯合するピニオンギアを、トラックローラ及び滑らかなトラックと置換することができる。
【００２４】
上記トラックローラは、前記ロータハウジング及び平板側面カバーに対する当該ロータアセンブリの横方向（軸方向）位置決めも提供する。この機能は、ロータセグメントに取り付けられたトラックローラ２５のリム２７がトラック２６の延長された基部プラットホーム２８上に乗って移動するのを可能にすることにより達成される。他の例として、トラック２６の内側輪郭縁部３０上に乗って移動する鍔付ローラ２９を使用することもできる。図２７に示す、これらの構成は、ロータ側部と平板側面カバーとの間の所要の間隙が維持されるのを保証する。
【００２５】
アンカブロック、ロータセグメント、クランクピン（ロータセグメントの内側輪郭と常に接触している）及び対応するトラック上に乗って移動するトラックローラの上記組合せは、常時ロータとロータハウジング内壁との間に間隙を設けるために必須であるような、当該ロータアセンブリの安定した径方向位置を提供する。トラックローラ２５が取り付けられ、上側及び下側閉板２０が固定され、アンカブロック１５が結合された完全なロータセグメントの構成が図２８に示されている。
好ましい実施例の組み立てられた図
当該エンジンの平面図が図２９及び図３０に見られ、トラックローラ及び関連するトラックを含む組み立てられた部品を示している。最後に、主要なエンジン構成部品の斜視図が図３１に示されている。ロータセグメントの１つが上死点にあるような該図は、組み立てられたエンジン構成部品の間の関係を図示している。平板側面カバー及び取り付けられたトラックは、明瞭化のために取り除かれている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ロータリ内燃エンジンの基本概念図である。
【図２】 図２は、或る短径対長径比ｎにおけるロータハウジングの曲線を示す図である。
【図３】 図３も、或る短径対長径比ｎにおけるロータハウジングの曲線を示す図である。
【図４】 図４も、或る短径対長径比ｎにおけるロータハウジングの曲線を示す図である。
【図５】 図５も、或る短径対長径比ｎにおけるロータハウジングの曲線を示す図である。
【図６】 図６も、或る短径対長径比ｎにおけるロータハウジングの曲線を示す図である。
【図７】 図７も、或る短径対長径比ｎにおけるロータハウジングの曲線を示す図である。
【図８】 図８は、スゾレニ曲線を構築する方法を示す概念図である。
【図９】 図９は、スゾレニ曲線を用いた装置の基本概念図である。
【図１０】 図１０は、スゾレニ曲線を用いた装置の基本概念図である。
【図１１】 図１１は、修正スゾレニ曲線を示す概念図である。
【図１２】 図１２も、修正スゾレニ曲線を示す概念図である。
【図１３】 図１３も、修正スゾレニ曲線を示す概念図である。
【図１４】 図１４も、修正スゾレニ曲線を示す概念図である。
【図１５】 図１５は、クランクアームによりロータセグメントをクランクシャフトに取り付ける方法を示す概念図である。
【図１６】 図１６も、クランクアームによりロータセグメントをクランクシャフトに取り付ける方法を示す概念図である。
【図１７】 図１７は、本発明によるエンジンの好ましい実施例の平面図である。
【図１８】 図１８も、本発明によるエンジンの好ましい実施例の平面図である。
【図１９】 図１９は、典型的なロータセグメントを示す斜視図である。
【図２０】 図２０は、アンカブロックの正面及び背面、並びに該アンカブロックにより先端を保持された隣接するロータセグメントを示す斜視図である。
【図２１】 図２１は、アンカブロック／ロータセグメントのアセンブリにおける頂部、側部及び角部のシールの配置を示す展開斜視図である。
【図２２】 図２２は、ロータセグメントの内側輪郭とクランクピンとの間にベアリングブロックが挿入される実施例の概念図である。
【図２３】 図２３は、ロータアセンブリを半径方向及び軸方向に拘束する方法を示す斜視図である。
【図２４】 図２４は、２つのトラックローラが装着されたロータセグメントの斜視図である。
【図２５】 図２５は、トラック板が内側に取り付けられた２つの平板側面カバーを示す斜視図である。
【図２６】 図２６は、ガイドトラック間の対称関係を示す図である。
【図２７】 図２７は、軸方向位置決めも行うトラックローラの２つの例を示す斜視図である。
【図２８】 図２８は、トラックローラ、上部及び下部閉板並びにアンカブロックを備える完全なロータセグメントの種々の斜視図である。
【図２９】 図２９は、本発明によるエンジンの平面図である。
【図３０】 図３０も、本発明によるエンジンの平面図である。
【図３１】 図３１は、本発明によるエンジンの主要な部品を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１：４セグメント型ヒンジ結合ロータアセンブリ
２：ロータハウジング
３：平板側面カバー
４：ロータセグメントの内側面
５：ヒンジ結合点
６：クランクピン
８：クランクシャフト
１０：吸気ポート
１１：排気ポート
１２：スパークプラグ孔
１３：ロータセグメントの凸円柱状内側輪郭
１５：アンカブロック
１６：ロータセグメント

Claims (19)

1. 複数のロータセグメントを有し、各々の前記ロータセグメントは対向する先端を有する、ヒンジ結合されたロータアセンブリと、
   前記ヒンジ結合されたロータが回転するために収容され、２つの平板側面カバーおよび内側輪郭を備える同軸ロータハウジングと、
   を備え、
   前記対向する先端は、
   点Ａならびに点Ｂ、およびＡＢの中間点Ｐと、
   点Ａおよび点Ｂを有し、前記ヒンジ結合されたロータ内部に頂点Ｃを有する直角二等辺三角形と、
   を規定し、
   前記内側輪郭は、
   およそ卵形であり、原点Ｏにおいて交わる長軸Ｘおよび短軸Ｙを規定し、
   各ロータセグメントの点Ｐが、原点Ｏを中心とし、点Ａおよび点Ｂの間の距離の半分を半径とする円に沿って動くことにより規定され、
   頂点Ｃが常に、r=sin[2(θ+45°)]の曲線の４つのローブの内の１つの上に位置するようにすることにより規定され、
   ただし、
   角度θは、点Ｏと点Ａとを結ぶ線と、軸Ｙの正の部分との間の角度であり、
   角度θは、点Ｏと点Ｂとを結ぶ線と、軸Ｘの正の部分との間の角度でもあり、
   ｒは、点Ｏと点Ｃとを結ぶ線の長さに等しい、
   ロータリ装置。
2. 請求項１に記載の原理に基づく内燃エンジンにおいて、各ロータセグメントが二つの凸円柱状のローブを含む内側輪郭を有することを特徴とする内燃エンジン。
3. 請求項２に記載の内燃エンジンにおいて、クランクシャフトおよび関連するクランクピンを有し、隣接する前記ロータセグメントの関連する凸円柱状のローブに対して各々の前記クランクピンが常にすべり接触状態を維持するような直接出力伝達系を備えることを特徴とする内燃エンジン。
4. 請求項３に記載の内燃エンジンにおいて、隣接する前記ロータセグメントの先端がアンカブロックにより連結され、該アンカブロックが一方のロータセグメントの他方のロータセグメントに対する及び前記アンカブロックに対する関節運動を可能にすることを特徴とする内燃エンジン。
5. 請求項２に記載の内燃エンジンにおいて、クランクピン上に取り付けられたローラ（又は回転可能なブロック）が隣接する前記ロータセグメントの内側輪郭に対して常に接触状態を維持するような出力伝達系を備えることを特徴とする内燃エンジン。
6. 請求項５に記載の内燃エンジンにおいて、前記クランクピン上に取り付けられたローラ（又は回転可能なブロック）が隣接する前記ロータセグメントの内側輪郭に切り込み形成された対応する歯と歯合する歯を有しているような出力伝達系を備えることを特徴とする内燃エンジン。
7. 請求項２に記載の内燃エンジンにおいて、各々が同一である複数のクランクアームを使用する出力伝達系を備え、該クランクアームはクランクピンを前記ロータセグメントに取付点において接続し、これら取付点は前記ロータセグメントの内側円柱状ローブの長軸に一致することを特徴とする内燃エンジン。
8. 請求項７に記載の内燃エンジンにおいて、前記クランクアームが前記クランクピンの上側半部及び下側半部に交互に取り付けられることを特徴とする内燃エンジン。
9. 請求項３又は７に記載の内燃エンジンにおいて、前記ヒンジ結合されたロータアセンブリは、前記ロータセグメントの内側の円柱状ローブを前記平板側面カバーに内側で固定されたガイドトラックに直に追従させることにより半径方向及び軸方向に拘束されることを特徴とする内燃エンジン。
10. 請求項３又は７に記載の内燃エンジンにおいて、前記ヒンジ結合されたロータアセンブリは、前記ロータセグメントの円柱状ローブ上に取り付けられたトラックローラと前記平板側面カバーに内側で固定されたガイドトラックとのシステムにより半径方向及び軸方向に拘束されることを特徴とする内燃エンジン。
11. 請求項３又は７に記載の内燃エンジンにおいて、前記ヒンジ結合されたロータアセンブリは、前記ロータセグメントの円柱状ローブ上に取り付けられたピニオンと前記平板側面カバーに内側で固定された歯付ガイドトラックとのシステムにより半径方向及び軸方向に拘束されることを特徴とする内燃エンジン。
12. 請求項３又は７に記載の内燃エンジンにおいて、概ね三角形状又は“Ｄ”字状の吸気及び排気ポートが前記ロータハウジングの平板側面カバーの一方又は両方に切り込み形成されていることを特徴とする内燃エンジン。
13. 請求項３又は７に記載の内燃エンジンにおいて、概ね三角形状又は“Ｄ”字状の吸気ポート（又は複数の吸気ポート）が前記ロータハウジングの平板側面カバーの一方又は両方に切り込み形成されると共に、外周排気ポートが前記ロータハウジングに切り込み形成されていることを特徴とする内燃エンジン。
14. 請求項３又は７に記載の内燃エンジンにおいて、外周吸気ポート及び外周排気ポートが前記ロータハウジングに切り込み形成されていることを特徴とする内燃エンジン。
15. 請求項３に記載の内燃エンジンにおいて、前記ロータセグメントがバネ鋼条片又は単一の連続したバネ鋼帯体の何れかにより連結され、これにより個別ヒンジの必要性を除去すると共に、作動室の封止を補助することを特徴とする内燃エンジン。
16. 請求項１に記載のロータリ装置に基づくと共に、請求項３又は７に記載の内燃エンジンにおける前記出力伝達系を使用することを特徴とする蒸気エンジン。
17. 請求項１に記載のロータリ装置に基づくと共に、請求項３又は７に記載の内燃エンジンにおける前記出力伝達系を使用することを特徴とするポンプ。
18. 請求項１に記載のロータリ装置に基づくと共に、請求項３又は７に記載の内燃エンジンにおける前記出力伝達系を使用することを特徴とする圧縮機。
19. 請求項１に記載のロータリ装置に基づくと共に、請求項３又は７に記載の内燃エンジンにおける前記出力伝達系を使用することを特徴とする油圧又は空気圧モータ。

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