JP3706140B2 - アクシャルピストンマシン - Google Patents
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Description
本発明はエンジン、ポンプ、類似の性格の他の機械装置、特にクランクシャフトをもつ装置に関する。
背景技術
クランクシャフトを利用する種々のエンジン/ポンプが現在知られている。そのようなエンジン/ポンプは通常ウォブルエンジン/ポンプ或いはスウォシプレート(回転斜板)エンジン/ポンプとしてよく知られている。ウォブルエンジン/ポンプはアウトプット/インプットシャフトに鋭角に固定されたウォブルプレートに配置されたアクシャルピストンをもつ。エンジンの場合は、ピストンから来る動力は動力行程中にウォブルプレートに伝動され、ウォブルプレートを軸方向に変位し、その結果シャフトを回転する。ウォブルポンプの工程は逆の順序であって、動力がインプットシャフトにかかり、シリンダー内の流体を排する。
ウォブルエンジン/ポンプに関する近代の進歩は、ピストン/シリンダーの構成及び操作及び流体の入口/出口の管接続等における変化である。そのような近代的機械の駆動機構は、にもかかわらず非常に複雑であり、組立が難しく、またそれを維持するのも難しい多くの部品を必要とし、そのようなエンジン/ポンプはまた、高い摩擦力の下に作動する多くのコンポーネントをもっている。
既に公開されたニュージーランド特許No.221366では、円盤の味噌擂り運動をシャフトの回転運動に伝動する、並びにその逆の手段を開示している。そこでは更に、内部シリンダーエンジン或いは油圧/空気モーターにより円盤へ或いは円盤から動力を与える適当な手段を開示している。しかしながら、該説明がコンパクトな単純なユニットとして作動し得るような、シリンダーエンジンが円盤或いはシャフトに連結する、或いは連結し得るいかなる手段の詳細もない。
ニュージーランド特許No.150235は室内をピストンとして作動する連続円盤を記述している。該円盤は非平面で、室内の回転は、回転角度の違いで圧縮並びに膨張するポケットを形成する。
円盤、アウトプット/クランクシャフト、室及び他の付随機構の複雑な性格がそのようなエンジン/ポンプを高価に且つ作成困難にしている。
ニュージーランド特許No.131852は、中心軸の回りに軸方向に配置された曲線のシリンダー内に、弧状に曲げられた円形断面のピストンが位置する、ポンプとしても作動する2行程或いは4行程エンジンを記述している。回転するシリンダーからの動力はアウトプットエンジンブロックに伝動され、この発明のスパイダー(十字軸)は静止している。
近代のウォブル式エンジン/ポンプの多くは効率的作動を確保する為に多くの複雑な部品を必要とする。流体の漏れを防ぐシリンダーの密閉、組立、維持に困難がある。そのようなエンジンは作動中バランスを保つのが難しい。
一般社会に少なくとも有用な選択を提供するエンジン/ポンプを提供することが本発明の一目的である。
発明の開示
よって、本発明は概して以下をもつ内燃エンジンからなるということができるであろう、
シャフトアクシスを持ち、クランクアクシスが該シャフトアクシスに斜めであるが、Xでそれと交差するよう整列しているクランクシャフト、
当該シャフトアクシスに関連し、またそれを中心にアセンブリーとして回転する整列したピストン及び「シリンダー」アセンブリー、各当該アセンブリーはその上死点(強制できる)と下死点(BDC)の間にレシプロカルアクシス(往復軸)を持ち、TDCとBDCの中間でのそのような各レシプロカルアクシスはXから延長する線に垂直であり、各当該「シリンダー」は(そのレシプロカルアクシスに関し)その横断面が適切なものであればいかなる横断面であってもよく、各相補ピストンの該横断面はそのシリンダーの横断面に対し相補的である、
当該クランクアクシスを中心として回転するよう取り付けられたピストンコントロールミーンズ(手段)、
当該ピストンコントロールミーンズよりの各ピストンのコネクションミーンズ、各当該コネクションミーンズと当該ピストンコントロールミーンズの間の該接続及び/或いは各当該コネクションミーンズとそのピストン間の該接続は、シャフトアクシスに関連し、またそれを中心として整列したアセンブリーが回転するにつれ、各関連シリンダー内で当該ピストンの必須往復運動を許すに十分な自由度をもっている、
当該配列にシリンダーを保持、並びに/或いは規定するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ、当該ヘッドプロバイディングミーンズはシリンダー当たり少なくとも一個のポート(管接続口)を含む、
(各ピストンのそのシリンダー内の往復運動、及び各シリンダーの回転位置に時間を合わせて)4行程燃焼エンジンの誘導圧縮、動力及び排気行程が起こるよう、当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズがそれに関連して密閉的に動くポートミーンズ。
並びにそこでは、
少なくとも当該コネクションミーンズのひとつは当該クランクシャフトと当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ間のトルクをその当該ピストンとシリンダーを通して、また当該ピストンコントロールミーンズを通して伝えることができる。
また、
当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ或いはクランクシャフト或いはポートミーンズが各々他に関連して回転するにつれ、直接的或いは間接的に(例、当該クランクシャフトを通して)それらから動力が打ち切られる手段が提供されている。
各当該接続が当該ピストンコントロールミーンズを1対のピストン及びシリンダーアセンブリーに接続することが好ましい。そのような1対の各ピストン及びシリンダーアセンブリーは異なったヘッドプロバイディングミーンズを持ち(それがまたそれ自身の当該ポートミーンズを持つ)、そして、そのような1対の各当該ピストン及びシリンダーアセンブリーはクランクシャフトアクシスのXから垂直にひかれた線の両側に同じ角度でXから引かれた当該線を持つ。
当該クランクシャフトは当該少なくとも一個のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズと直接的或いは間接的に割り出しされているのが好ましい。
当該割り出しは環状ギヤ及び遊星ギヤ装置によるのが好ましい。
該動力打ち切りは当該クランクシャフトからされ、当該ギヤ装置がタイミング機能を果たすのみでなくギヤトルクも伝動することが好ましい。
当該ポートミーンズは、該提示をシリンダーの誘導行程、圧縮/動力行程並びに/或いはその移行、そして排気行程にそれぞれ時間をあわせてあって、誘導ポート(口ないし孔)1個或いは複数、選択によりスパークプラグまた選択により燃料注入器、排気ポート(口)1個或いは複数を順に提示することができることが好ましい。
該環状ギヤはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズに取り付けられ、当該遊星ギヤが当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズとの当該クランクの割り出しを与え、その回転軸は当該ポートミーンズに対し固定されていることが好ましい。
ピストン及びシリンダーアセンブリーの回転に対するクランクシャフトの回転比率は逆回転方向で3:1が好ましい。
3対の対向ピストン及びシリンダーアセンブリーがあり、それぞれの関連ポートミーンズが2個の吸気口及び2個の排気口を提供するのが好ましい。
当該エンジンはジーゼルエンジンとして、或いはジーゼルエンジンであるかのように運転することが好ましい。
当該エンジンはガソリンエンジンとして、或いはガソリンエンジンであるかのように運転することが好ましい。
もう一つ面では、該発明は以下をもつ内燃エンジンからなる、
シャフトアクシスをもち、クランクアクシスが該シャフトアクシスに斜めであるが、Xでそれと交差するように整列しているクランクシャフト、
当該シャフトアクシスに関連し、またそれを中心にアセンブリーとして回転する整列したピストン及び「シリンダー」アセンブリー、各当該アセンブリーはその上死点(TDC)と下死点(BDC)の間にレシプロカルアクシス(往復軸)を持ち、TDCとBDCの中間でのそのような各レシプロカルアクシスはXから延長する線に垂直であり、各当該「シリンダー」は(そのレシプロカルアクシスに関し)その横断面が適切なものであればいかなる横断面であってもよく、各相補ピストンの該横断面はそのシリンダーの横断面に対し相補的である、
当該クランクアクシスを中心として回転するよう取り付けられたピストンコントロールミーンズ、
当該ピストンコントロールミーンズよりの各ピストンのコネクションミーンズ、各当該コネクションミーンズと当該ピストンコントロールミーンズの間の該接続並びに/或いは各当該コネクションミーンズとそのピストン間の該接続は、シャフトアクシスに関連し、またそれを中心として整列したアセンブリーが回転するにつれ、各関連シリンダー内で当該ピストンの必須往復運動を許すに十分な自由度をもっている、
当該配列にシリンダーを保持、並びに/或いは規定するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ、並びに
(もしあるとすれば、その他のポート(口)と共に)(各ピストンのそのシリンダー内の往復運動、及び各シリンダーの回転位置に時間を合わせて)2行程燃焼エンジンの少なくとも空気/燃料の流入、動力と圧縮が起こるよう、当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズがそれに関連して密閉的に動くポートミーンズ。
そこでは
各当該ピストンにより規定される各燃焼室、そのシリンダー及びシリンダーヘッドプロバイディングミーンズが必要に応じて2個のポート(口)にさらされるよう時間を定めることができる。
並びにそこでは
少なくとも当該コネクションミーンズのひとつは当該クランクシャフトと当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ間のトルクをその当該ピストンとシリンダーを通して、また当該ピストンコントロールミーンズを通して伝えることができる。
また、
当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ或いはクランクシャフト或いはポートミーンズが各々相互に関連して回転するにつれ、直接的或いは間接的に(例、当該クランクシャフトを通して)それらから動力が打ち切られる手段が提供されている。
当該ヘッドプロバイディングミーンズはシリンダー当たり少なくとも2個のポート(管接続口)を含むことが好ましい。
各当該接続が当該ピストンコントロールミーンズを1対のピストン及びシリンダーアセンブリーに接続することが好ましい。そのような1対の各ピストン及びシリンダーアセンブリーは異なったヘッドプロバイディングミーンズを持ち(それがまたそれ自身の当該ポートミーンズを持つ)、そして、そのような1対の各当該ピストン及びシリンダーアセンブリーはクランクシャフトアクシスのXから垂直にひかれた線の両側に同じ角度でXから引かれた当該線を持つ。
当該クランクシャフトは当該少なくとも一個のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズと直接的或いは間接的に割り出しされているのが好ましい。
当該割り出しは環状ギヤ及び遊星ギヤ装置によるのが好ましい。
該動力打ち切りは当該クランクシャフトからされ、当該ギヤ装置がタイミング機能を果たすのみでなくギヤトルクも伝動することが好ましい。
排気と誘導が各ピストンの実質上BDCで起こる当該ポートミーンズは、該提示を、シリンダーの圧縮/動力行程並びに/或いはその移行、にそれぞれ時間をあわせてあって、誘導ポート(口)1個或いは複数、選択によりスパークプラグ、また選択により燃料注入器、を順に提示することができることが好ましい。
該環状ギヤはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズに取り付けられ、当該遊星ギヤが当該シリンダーヘッドプロバイディングーンズとの当該クランクの割り出しを与え、その回転軸は当該ポートミーンズに対し固定されていることが好ましい。
ピストン及びシリンダーアセンブリーの回転に対するクランクシャフトの回転比率は逆回転方向で3:1が好ましい。
更にもう一つ面では、該発明は以下をもつ確動排気/排水機械からなる、
該シャフトアクシスを中心として回転するクランクシャフト、或いはシャフトアクシスをもち、クランクアクシスが該シャフトアクシスに斜めであるが、Xでそれと交差するように整列しているクランクシャフト。
当該シャフトアクシスに関連し、またそれを中心にアセンブリーとして回転する整列したピストン及び「シリンダー」アセンブリー、各当該アセンブリーはその上死点(TDC)と下死点(BDC)の間にレシプロカルアクシス(往復軸)を持ち、TDCとBDCの中間でのそのような各レシプロカルアクシスはXから延長する線に垂直であり、各当該「シリンダー」は(そのレシプロカルアクシスに関し)その横断面が適切なものであればいかなる横断面であってもよく、各相補ピストンの該断面はそのシリンダーの横断面に対し相補的である、
当該クランクアクシスを中心として回転するよう取り付けられているピストンコントロールミーンズ。
当該ピストンコントロールミーンズよりの各ピストンのコネクションミーンズ、各当該コネクションミーンズと当該ピストンコントロールミーンズの間の該接続及び/或いは各当該コネクションミーンズとそのピストン間の該接続は、シャフトアクシスに関連し、またそれを中心として整列したアセンブリーが回転するにつれ、当該ピストンコントロールミーンズをして当該ピストンの必須往復運動を各関連シリンダー内で起こさせるに十分な自由度をもっている。
当該配列にシリンダーを保持、並びに/或いは規定するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ、当該ヘッドプロバイディングミーンズはシリンダー当たり少なくとも一個のポート(管接続口)を含み、並びに
(各ピストンのそのシリンダー内の往復運動、及び各シリンダーの回転位置に時間を合わせて)各ピストンの誘導及び送り出し行程が起こるよう、当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズがそれに関連して密閉的に動くポートミーンズ。
並びにそこでは、
少なくとも当該コネクションミーンズのひとつは当該クランクシャフトと当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ間のトルクをその当該ピストン及びシリンダーを通して、また当該ピストンコントロールミーンズを通して伝えることができる。
また、
当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ或いはポートミーンズ或いはクランクシャフトに、直接的或いは間接的に(例、当該クランクシャフトを通して)動力をかける手段が提供されている。
各当該接続は当該ピストンコントロールミーンズを1対のピストン及びシリンダーアセンブリーに接続することが好ましい。そのような1対の各ピストン及びシリンダーアセンブリーは異なったヘッドプロバイディングミーンズを持ち(それがまたそれ自身の当該ポートミーンズを持つ)、そして、そのような1対の各当該ピストン及びシリンダーアセンブリーはクランクシャフトアクシスのXから垂直にひかれた線の両側に同じ角度でXから引かれた当該線を持つ。
当該クランクシャフトは当該少なくとも一個のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズと直接的或いは間接的に割り出しされているのが好ましい。
当該割り出しは環状ギヤ及び遊星ギヤ装置によるのが好ましい。
該動力送り出しは当該クランクシャフトへされ、当該ギヤ装置がタイミング機能を果たすのみでなくギヤトルクも伝動することが好ましい。
当該ポートミーンズは、該提示をシリンダーの誘導行程、送り出し/圧縮行程並びに/或いはその移行にそれぞれ時間をあわせてあって、誘導ポート(口)1個或いは複数、及び送り出しポート(口)1個或いは複数を順に提示することができることが好ましい。
該環状ギヤはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズに取り付けられ、当該遊星ギヤが当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズとの当該クランクの割り出しを与え、その回転軸は当該ポートミーンズに対し固定されていることが好ましい。
ピストン及びシリンダーアセンブリーの回転に対するクランクシャフトの回転比率は逆回転方向で3:1が好ましい。
3対の対向ピストン、及びシリンダーアセンブリーがあり、それぞれに2個の吸気口/2個の排気口を提供するポートミーンズのあることが好ましい。
更にもう一つ面では、該発明は以下をもつ燃焼エンジンからなる、
シャフトアクシスをもち、クランクアクシスは該シャフトアクシスに斜めであるが、Xでそれに交差するように整列しているクランクシャフト。
当該シャフトアクシスに関連し、またそれを中心にアセンブリーとして回転する整列したピストン及び「シリンダー」アセンブリー、各当該アセンブリーはその上死点(TDC)と下死点(BDC)の間にレシプロカルアクシス(往復軸)を持ち、TDCとBDCの中間でのそのような各レシプロカルアクシスはXから延長する線に垂直であり、各当該「シリンダー」は(そのレシプロカルアクシスに関し)その横断面が適切なものであればいかなる横断面であってもよく、各相補ピストンの該断面はそのシリンダーの横断面に対し相補的である、
当該クランクアクシスを中心として回転するよう取り付けられたピストンコントロールミーンズ、
当該ピストンコントロールミーンズよりの各ピストンのコネクションミーンズ、各当該コネクションミーンズと当該ピストンコントロールミーンズ間の該接続及び/或いは各当該コネクションミーンズとそのピストン間の該接続は、シャフトアクシスに関連し、またそれを中心として整列したアセンブリーが回転するにつれ、各関連シリンダー内で当該ピストンの必須往復運動を許すに十分な自由度をもっている、
当該整列にシリンダーを保持、並びに/或いは規定するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ、当該ヘッドプロバイディングミーンズはシリンダー当たり少なくとも一熱交換領域を含み、並びに
(各ピストンのそのシリンダー内の往復運動、及び各シリンダーの回転位置に時間を合わせて)各当該シリンダーの作動流体に/から熱移動が起こるよう、当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズがそれに関連して動く熱交換ミーンズ。
並びにそこでは、
少なくとも当該コネクションミーンズのひとつは当該クランクシャフトと当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ間のトルクをその当該ピストンとシリンダーを通して、また当該ピストンコントロールミーンズを通して伝えることができる。
また、
当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ或いはクランクシャフト或いはポートミーンズが各々互に関連して回転するにつれ、直接的或いは間接的に(例、当該クランクシャフトを通して)それらから動力が打ち切られる手段が提供されている。
各当該接続が当該ピストンコントロールミーンズを1対のピストン及びシリンダーアセンブリーに接続することが好ましい。そのような1対の各ピストン及びシリンダーアセンブリーは異なったヘッドプロバイディングミーンズを持ち(それがまたそれ自身の当該ポートミーンズを持つ)、そして、そのような1対の各当該ピストン及びシリンダーアセンブリーはクランクシャフトアクシスのXから垂直にひかれた線の両側に同じ角度でXから引かれた当該線を持つ。
当該クランクシャフトは当該少なくとも一個のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズと直接的或いは間接的に割り出しされているのが好ましい。
当該割り出しは環状ギヤ及び遊星ギヤ装置によるのが好ましい。
該動力打ち切りは当該クランクシャフトからされ、当該ギヤ装置がタイミング機能を果たすのみでなくギヤトルクも伝動することが好ましい。
当該ポートミーンズは、該提示をシリンダーの誘導行程、圧縮/動力行程並びに/或いはその移行、そして排気行程にそれぞれ時間をあわせてあって、誘導ポート(口)1個或いは複数、選択によりスパークプラグ、また選択により燃料注入器、排気ポート(口)1個或いは複数を順に提示することができることが好ましい。
該環状ギヤはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズに取り付けられ、当該遊星ギヤが当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズとの当該クランクの割り出しを与え、その回転軸は当該ポートミーンズに対し固定されていることが好ましい。
ピストン及びシリンダーアセンブリーの回転に対するクランクシャフトの回転比率は逆回転方向で3:1が好ましい。
更にもう一つの面では、本発明は以下のものをもつ内燃エンジンからなる。
シャフトアクシスを持ち、クランクアクシスが該シャフトアクシスに斜めであるが、Xでそれと交差するよう整列しているクランクシャフト。
当該シャフトアクシスに関連し、またそれを中心にアセンブリーとして回転する整列したピストン及び「シリンダー」アセンブリー、各当該アセンブリーはその上死点(TDC)と下死点(BDC)の間にレシプロカルアクシス(往復軸)を持ち、TDCとBDCの中間でのそのような各レシプロカルアクシスはXから延長する線に垂直であり、各当該「シリンダー」は(そのレシプロカルアクシスに関し)その横断面が適切なものであればいかなる横断面であってもよく、各相補ピストンの該断面はそのシリンダーの横断面に対し相補的である、
当該クランクアクシスを中心として回転するよう取り付けられたピストンコントロールミーンズ、
当該ピストンコントロールミーンズよりの各ピストンのコネクションミーンズ、各当該コネクションミーンズと当該ピストンコントロールミーンズ間の該接続及び/或いは各当該コネクションミーンズとそのピストン間の該接続は、シャフトアクシスに関連し、またそれを中心として整列したアセンブリーが回転するにつれ、各関連シリンダー内で当該ピストンの必須往復運動を許すに十分な自由度をもっている、
当該配列にシリンダーを保持、並びに/或いは規定するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ、当該ヘッドプロバイディングミーンズはシリンダー当たり少なくとも2個のポート(管接続口)を含む、並びに
(各ピストンのそのシリンダー内の往復運動、及び各カムの回転位置に時間を合わせて)4行程燃焼エンジンの誘導圧縮、動力及び排気行程が起こるよう、当該クランクシャフトの相対的回転により直接に或いは間接に作動し得るシリンダー当たり少なくとも1個の吸気口及び1排気口バルブ(弁)
並びにそこでは、
当該クランクシャフトが当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズに関連して回転するにつれ、直接的或いは間接的に(例、当該クランクシャフトを通して)動力が当該クランクシャフトから打ち切られる手段が提供されている。
各当該接続が当該ピストンコントロールミーンズを1対のピストン及びシリンダーアセンブリーに接続することが好ましい。そのような1対の各ピストン及びシリンダーアセンブリーは異なったヘッドプロバイディングミーンズを持ち(それがまたそれ自身の当該ポートミーンズを持つ)、そして、そのような1対の各当該ピストン及びシリンダーアセンブリーはクランクシャフトアクシスのXから垂直にひかれた線の両側に同じ角度でXから引かれた当該線を持つ。
カムは各バルブ(弁)の運動を制御できるよう、当該クランクアクシスを中心として回転できることが好ましい。
当該カムは当該クランクシャフトに直接的或いは間接的に割り出しされているのが好ましい。
当該割り出しは環状ギヤ及び遊星ギヤ装置によるのが好ましい。
該動力打ち切りは当該クランクシャフトからされ、当該ギヤ装置がタイミング機能を果たすのみでなくギヤ装置増加トルクも伝動することが好ましい。
該環状ギヤはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズに取り付けられ、当該遊星ギヤが当該シャフトアクシスを中心として旋回することができ、当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズとの当該カムの割り出しを与え、その回転軸は当該カムに対し固定されていることが好ましい。
当該エンジンはジーゼルエンジンとして、或いはジーゼルエンジンであるかのように運転することが好ましい。
当該エンジンはガソリンエンジンとして、或いはガソリンエンジンであるかのように運転することが好ましい。
更にもう一つの面では、本発明は以下をもつ内燃エンジンからなる、
シャフトアクシスを持ち、クランクアクシスが該シャフトアクシスに斜めであるが、Xでそれと交差するよう整列しているクランクシャフト。
当該シャフトアクシスに関連し、またそれを中心にアセンブリーとして回転する整列したピストン及び「シリンダー」アセンブリー、各当該アセンブリーはその上死点(TDC)と下死点(BDC)の間にレシプロカルアクシス(往復軸)を持ち、TDCとBDCの中間でのそのような各レシプロカルアクシスはXから延長する線に垂直であり、各当該「シリンダー」は(そのレシプロカルアクシスに関し)その横断面が適切なであればいかなる横断面であってもよく、各相補ピストンの該断面はそのシリンダーの横断面に対し相補的である、
当該クランクアクシスを中心として回転するよう取り付けられたピストンコントロールミーンズ、
当該ピストンコントロールミーンズよりの各ピストンのコネクションミーンズ、各当該コネクションミーンズと当該ピストンコントロールミーンズの間の該接続及び/或いは各当該コネクションミーンズとそのピストン間の該接続が、シャフトアクシスに関連し、またそれを中心として整列したアセンブリーが回転するにつれ、各関連シリンダー内で当該ピストンの必須往復運動を許すに十分な自由度をもっている、
当該配列にシリンダーを保持、並びに/或いは規定するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ、当該ヘッドプロバイディングミーンズはシリンダー当たり少なくとも2個のポート(管接続口)を含む、
(各ピストンのそのシリンダー内の往復運動、及び各カムの回転位置に時間を合わせて)2行程燃焼エンジンの対応するシリンダーへの空気の誘導、圧縮、動力行程が起こるよう、当該クランクシャフトの相対的回転により直接に或いは間接に作動し得るシリンダー当たり少なくとも1個の吸気口バルブ、
並びにそこでは、
当該クランクシャフトが当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズに関連して回転するにつれ、直接的或いは間接的に(例、当該クランクシャフトを通して)動力が当該クランクシャフトから打ち切られる手段が提供されている。
当該ヘッドプロバイディングミーンズはシリンダー当たり少なくとも2個のポート(管接続口)をもつことが望ましい。
各当該接続が当該ピストンコントロールミーンズを1対のピストン及びシリンダーアセンブリーに接続することが好ましい。そのような1対の各ピストン及びシリンダーアセンブリーは異なったヘッドプロバイディングミーンズを持ち(それがまたそれ自身の当該ポートミーンズを持つ)、そして、そのような1対の各当該ピストン及びシリンダーアセンブリーはクランクシャフトアクシスのXから垂直にひかれた線の両側に同じ角度でXから引かれた当該線を持つ。
カムは各バルブ(弁)の運動を制御できるよう、当該クランクアクシスを中心として回転できることが好ましい。
当該カムは当該各シリンダーヘッドプロバイディングミーンズと直接的或いは間接的に割り出しされているのが好ましい。
当該割り出しは環状ギヤ及び遊星ギヤ装置によるのが好ましい。
該動力打ち切りは当該クランクシャフトからされ、当該ギヤ装置がタイミング機能を果たすのみでなくギヤ装置増加トルクも伝動することが好ましい。
該環状ギヤはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズに取り付けられ、当該遊星ギヤが当該シャフトアクシスを中心として旋回することができ、当該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズとの当該カムの割り出しを与え、その回転軸は当該カムに対し固定されていることが好ましい。
更にもう一つの面では、本発明は少なくとも以下のものをアセンブリーの一部としてもつ内燃エンジンからなる、
歳差運動するクランクを支えるシャフト、
それぞれ当該シャフトの相対的回転にあるレートで割り出しされ、しかも2或いは4行程周期運転用に管接続されている燃焼室を少なくとも一個、
燃焼室にひとつずつ付く、当該歳差運動クランクの周囲を軌道を描いて回る、当該燃焼室用ピストン或いは他の圧縮/従動歯車タイプの相補部材(以後「ピストン」)を少なくとも一個、
当該2或いは4行程周期運転の必要に応じ、各ピストンをその燃焼室内で動かす接続部材、並びに
直接に或いは間接に軸受けで支えられているかのように、当該歳差運動するクランク(或いはそれに相当するもの)にとりつけられ、該アセンブリーが回転するにつれて各接続部材の機構を動かすピストンを制御する部材或いは複数の部材(以後「ウォブリング(よろめき)部材」)、
その当該接続部材、当該ウォブル部材、当該クランク及び該割り出し駆動或いは当該アウトプットシャフトからの駆動経由の各ピストンの動力行程。
更にもう一つの面では、本発明は少なくとも以下のものから構成される内燃エンジンからなる、
歳差運動するクランクを支えるシャフトを少なくとも1個、該クランクアクシスは当該少なくとも1個の該シャフトのシャフトアクシス1個或いは(一直線に)整列調整した複数に斜めに交差する、
当該少なくとも1シャフトの当該シャフトアクシスに関連して或いはポートプロバイディングミーンズを割り出しレートで旋回する(以後言及する)燃焼室を少なくとも1個、当該燃焼室は当該燃焼室へ及びからの流体の流れを許す流路を少なくとも1個もつ、
相対的に当該クランクアクシスを旋回し、当該燃焼室の圧縮並びに/或いは被駆動軸部材(例.ピストン)として働く、ピストンのような(以後「ピストン」)圧縮部材を少なくとも1個、
当該クランクアクシスに関連し及びそれを中心に回転し、こうして該シャフトアクシスの回りをみそ擦り運動することができるよう、直接に或いは間接に軸受けで支えられているかのように当該歳差運動するクランクにとりつけられ、当該ピストンの運動を制御する部材(以後「ウォブリング(よろめき)部材」)を少なくとも1個、並びに
当該少なくとも1個の開口部がその上を回転して、既知の間隔で以下のものを提供する、少なくとも1個或いは複数のポートプロバイディング部材(以後「ポートプロバイディング部材」)、
(I) 各燃焼室へ並びに/或いは燃焼室から流体が流れる開口部を少なくとも1個、並びに
(ii) 各当該燃焼室の閉鎖。
当該歳差運動するクランクが共通軸に配置された対向(方向において)アウトプットシャフトの一部を成すか或いはそれに固定されている2個の歳差運動クランク支持部材の間にとりつけられ、当該歳差運動クランクの歳差運動の中心軸が当該アウトプットシャフトの当該回転軸と同軸であり、当該クランクアクシスと当該アウトプットシャフトの当該回転軸の交差点が当該歳差運動クランク支持部材の間にあることが好ましい。
当該ウォブリング部材により当該ピストン上に誘導した運動が回転運動のみであるよう、当該ウォブリング部材の軸が当該交差点を通っていることが好ましい。
接続棒が当該ウォブリング部材の遠位末端から当該ピストンの少なくとも1個に延び、当該ピストンがそのそれぞれの当該燃焼室と同軸の運動を維持するよう当該ウォブリング部材に関し回転及び並進することができることが好ましい。
当該燃焼室が燃焼室ケース内に位置し、当該燃焼室ケースが少なくとも1個のカップリングミーンズ(連結手段)で当該アウトプットシャフトに連結されて、そのため当該少なくとも1個のアウトプットシャフトの回転が当該アウトプットシャフトの回転軸を中心とした当該燃焼室ケースの比例的回転を(或いはその逆)、同回転方向或いは反対回転方向に、誘導することが好ましい。
好ましくは61。当該ウォブリング部材の各軸が当該交差点を通り、各ウォブリング部材が反対方向に延びる2個の接続棒をもち、当該接続棒が直接或いは間接にそのそれぞれの当該ウォブリング部材に軸受けで支えられて、それに関して回転また当該ウォブリング部材軸にそって並進することができる、複数のウォブリング部材が当該歳差運動クランクから延びている請求項56にあるようなエンジン。
ピストンの少なくとも1個は実質上円盤の1片(扇形)の形態で、当該少なくとも1個のピストンの円周縁が(当該エンジンの作動中)想像球面の一部を追跡して、当該ウォブリング部材がそこに配置され、当該クランクアクシスに垂直で当該交差点を通る面上に位置することが好ましい、
少なくとも以下により規定される当該燃焼室、
(I) 当該想像球面により規定される外部ケース、
(ii) 少なくとも1個或いは複数ポートプロバイディング部材、
(iii) 当該少なくとも1ピストンのラジアルエッジ(放射状縁)に隣接して位置する放射状に延長する壁、
(iv) 当該ウォブリング部材。
当該ウォブリング部材は少なくとも当該燃焼室を規定する部分において形状が球状であることが好ましい。
更にもう一つの面では、本発明は少なくとも以下のものをアセンブリーの一部としてもつ排気排水/圧縮機からなる、
歳差運動するクランクをもつインプットシャフト、
それぞれ当該インプットシャフトの回転にあるレートで割り出しされ、しかも排気排水/圧縮の為に管接続されている圧縮室を少なくとも一個、
圧縮室にひとつずつ付く、当該歳差運動クランクの周囲を軌道を描いて回る、当該圧縮室用ピストン或いは他の圧縮/従動歯車タイプの相補部材(以後「ピストン」)を少なくとも一個、
当該排気排水/圧縮の為必要に応じ、各ピストンをその圧縮室内で動かす接続部材、並びに
直接に或いは間接に軸受けで支えられているかのように当該歳差運動するクランク(或いはそれに相当するもの)にとりつけられ、該アセンブリーが回転するにつれて各接続部材の機構を動かすピストンを制御するウォブリング部材或いは複数のそのような部材、
その当該接続部材、当該ウォブル(原文通)部材、及び当該アウトプットシャフト駆動のクランクピン経由の各ピストンの排気排水/圧縮行程。
更にもう一つの面では、本発明は少なくとも以下のものから構成される排気排水/圧縮機械からなる、
歳差運動クランクをもつインプットシャフト少なくとも1個、該クランクアクシスは当該少なくとも1個のインプットシャフトの回転軸に斜めに交差する、
当該少なくとも1個のインプットシャフトの当該回転軸或いは当該ポートプロバイディング部材を当該インプットシャフトに関連するレートで旋回する(以後言及する)圧縮室少なくとも1個、当該圧縮室は当該圧縮室へ及びからの流体の流れを許す流路を少なくとも1個もつ、
当該クランクアクシスを旋回し、当該圧縮室の圧縮並びに/或いは被駆動軸部材(例.ピストン)として働く、ピストンのような(以後「ピストン」)圧縮/排気排水部材少なくとも1個、
当該クランクアクシスに関連して回転し、該インプットシャフトの回転軸回りをみそ擦り運動することができるよう、直接に或いは間接に軸受けで支えられているかのように当該歳差運動するクランクにとりつけられ、当該ピストンの運動を制御するウォブリング部材少なくとも1個、並びに
当該開口部少なくとも1個がその上を回転して、既知の間隔で以下のものを提供する、少なくとも1つ或いは複数のポートプロバイディング部材(以後「ポートプロバイディング部材」)
(I) 各圧縮室に並びに/或いは圧縮室から流体が流れる開口部少なくとも1個。
(ii) 各当該圧縮室の閉鎖。
当該歳差運動するクランクが共通軸に配置された対向(方向において)インプットシャフトの一部を成すか或いはそれに固定されている2個の歳差運動クランク支持部材の間にとりつけられ、当該歳差運動クランクの歳差運動の中心軸が当該インプットシャフトの当該回転軸と同軸であり、当該クランクアクシスと当該インプットシャフトの当該回転軸が当該歳差運動クランク支持部材の間にあることが好ましい。
当該ウォブリング部材により当該ピストン上に誘導した運動が回転運動のみであるよう、当該ウォブリング部材の軸が当該交差点を通っていることが好ましい。
接続棒が当該ウォブリング部材の遠位末端から当該ピストンの少なくとも1個に延び、当該ピストンがそのそれぞれの当該燃焼室と同軸の運動を維持するよう当該ウォブリング部材に関し回転及び並進することができることが好ましい。
当該圧縮室が圧縮室ケース内に位置し、当該圧縮室ケースが少なくとも1個のカップリングミーンズ(連結手段)で当該インプットシャフトに連結されて、そのため当該少なくとも1個のインプットシャフトの回転が当該インプットシャフトの回転軸の回りの当該圧縮室ケースの比例的回転を(或いはその逆)、同回転方向或いは反対回転方向に、誘導することが好ましい。
当該ウォブリング部材の各軸が当該交差点を通り、各ウォブリング部材が反対方向に延びる2個の接続棒をもち、当該接続棒が直接或いは間接にそのそれぞれの当該ウォブリング部材に軸受けで支えられて、それに関して回転また当該ウォブリング部材軸にそって並進することができる、複数のウォブリング部材が当該歳差運動クランクから延びていることが好ましい。
ピストンの少なくとも1個は実質上円盤の1片(扇形)の形態で、当該少なくとも1個のピストンの円周縁が(当該エンジンの作動中)想像球面の一部を追跡して、当該ウォブリング部材がそこに配置され、当該クランクアクシスに垂直で当該交差点を通る面上に位置することが好ましい、
少なくとも以下により規定される当該圧縮室、
(I) 当該想像球面により規定される外部ケース、
(ii) 少なくとも1個或いは複数ポートプロバイディング部材、
(iii) 当該少なくとも1個のピストンのラジアルエッジ(放射状縁)に隣接して位置する放射状に延長する壁、並びに
(iv) 当該ウォブリング部材。
当該ウォブリング部材は少なくとも当該圧縮室を規定する部分において形状が球状であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の6シリンダースパークイグニッション(スパーク点火)エンジンの好ましい形態の断面図である;
図2は主たるジオメリー(結合構造)を詳細に示す、図1に図解されたエンジンの一部の部分的断面図及び部分的概要図である;
図3は2個のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ、ピストンコントロールミーンズ、シャフト、及び関連ギヤ(歯車)等の図1のエンジンの内部組立部品の透視図である;
図4は2個のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ、ピストンコントロールミーンズ、及びシャフト等の図1のエンジンの内部組立コンポーネントのいくつかの透視図である;
図5は図2で示されるX点からのクランクアクシス(軸)の経路軌跡である;
図6は図2で示されるX点を通るクランクアクシス(軸)の経路軌跡である;
図7は図1に示される本発明の好ましい形態のエンジンの運転中のピストンコントロールミーンズ、クランクアクシス(軸)、コネクションミーンズ、及びピストンの回転と並進を図解している;
図8は図1に示された本発明の好ましい形態のエンジンのシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ、及び付随シリンダーの平面図である;
図9は図8のAA部分の断面図である;
図10は図1のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの一つの透視図で、これには付随環状ギヤもついている。
図11はシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ、及び付随シリンダーのポート(管接続口)の部分的詳細透視図である;
図12、図13は図1のクランクシャフト(軸)、シャフト、釣り合いマス(塊)の透視図である;
図14図1に示された本発明の好ましい形態のエンジンのピストンコントロールミーンズの透視図である;
図15はクランクシャフト(軸)に取り付けられたピストンコントロールミーンズの透視図である;
図16は図1に示された本発明の好ましい形態のエンジンのコネクションミーンズの末端図で、コネクションミーンズが2つの並進及び一つの回転自由度を持つことが図解されている;
図17は図16のコネクションミーンズの一部の断面図である;
図18はコネクションミーンズをピストンコントロールミーンズへ連結するコネクションミーンズピンの上面図である;
図19は図18のコネクションミーンズピンの側面図である;
図20は図17に示されているコネクションミーンズブッシュの横断面図である;
図21は図1に示された本発明の好ましい形態のエンジンの透視図で、ここでは一方のポートミーンズ及び末端部材が除去されている;
図22は図1に示された本発明の好ましい形態のエンジンの一部の透視図である;
図23は図1に示された本発明の好ましい形態のエンジンの遊星ギヤ及び付随サポートリングの透視図である;
図24は図1に示された本発明の好ましい形態のエンジンの遊星ギヤの環状ギヤとのかみ合いを図解している透視図である;
図25は環状ギヤ、遊星ギヤ、及びシャフトギヤの齒を部分的に図解した平面図である;
図26は図25のAA部分の断面図である;
図27は図1に示された本発明の好ましい形態のエンジンの末端部材の透視図である;
図28は図27に代わるもうひとつの末端部材とポートミーンズの透視図である;
図29は図276の末端部材の平面図である;
図30は図29のAA部分の断面図である;
図31は図29の末端部材の平面図で、ポートミーンズが末端部材にかみ合っており、末端部材上のポートミーンズ冷却の好ましい配置が図示されている。
図32は図31のAA部分の断面図である;
図33は図28のポートミーンズと末端部材の部分底面図である;
図34は図1に示された本発明の好ましい形態のエンジンの透視図で、更に気化器、エアィルター、排気管、スターターモーター、コイル、スロットルのような部品が追加的に図示されている;
図35はクランクがシリンダーに対し逆回転している場合における、図1に示された本発明の好ましい形態のエンジンのポートミーンズに対するシリンダーの位置の順序を図示している。
図35Aはクランクがシリンダーと同時回転している場合における図1に示された本発明の好ましい形態のエンジンのポートミーンズに対するシリンダーの位置の順序を図示している。
図36はクランクがシリンダーと同時回転している場合における、5対の対向シリンダーを持つ、図1に示されたものに似たエンジンのシリンダー/ポート構造の作動におけるポートミーンズに対するシリンダーの位置の順序を図示している。
図36Aはクランクがシリンダーに対し逆回転している場合における、5の対向シリンダーを持つ、図1示されたものに似たエンジンのシリンダー/ポート構造の作動におけるポートミーンズに対するシリンダーの位置の順序を図示している。
図37はクランクがシリンダーと同時回転し、7対の対向シリンダーを持つ場合の、図1に示されたものに代わる形態のエンジンのポートミーンズに対するシリンダーの位置の順序を図示している。
図37Aはクランクがシリンダーに対し逆回転し、7対の対向シリンダーを持つ場合の、図1に示されたものに代わる形態のエンジンのポートミーンズに対するシリンダーの位置の順序を図示している。
図38はシリンダーヘッドプロバイディングミーンズとポートミーンズとの間に相対的回転がない、本発明のもう一つの形態のエンジンを図示している;
図39は非連続的シャフトが利用されている、図1に示された本発明の好ましい形態に代わるもう一つのエンジンを図示している;
図40は部分的に球のようなシリンダー構造を利用している、本発明の更にもう一つの形態の断面図である;
図41は図40に示される本発明のエンジンの部分的断面透視図である;
図42は図41及び図40のエンジンのピストンの平面図である;
図43は図41に示される本発明のエンジンの6或いは3シリンダーエンジンの運転中のポートに対するシリンダー室の位置の順序を図示している;
図44は2行程サイクルで動くよう調整した図1の本発明エンジンのもう一つの好ましい形態の断面図である;
図45図44のエンジンに代わる構造の断面図である;
図46潤滑油/冷却流体の流れを図解している、図1のエンジンの断面図である;
図47は図1のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズに関する部分の詳細図である;
図48はポート及びスパークプラグの相対的角度を示している末端部材の平面図である;
図49は図1の環状ギヤに関する部分の詳細図である。
発明の詳細な説明
ここに詳細記述されている本発明の最も望ましい形態は3対の対向ピストンを持つ燃焼エンジンである。図1は本エンジンの断面図で、そのコンポーネント及び運転の各詳細は図2から図33に図解されている。本発明の最も望ましい形態である、図1に示された本エンジンは、実質上エンジンを貫通するシャフト(主軸)1からなり、当該エンジンはクランクアクシス(軸)2Aがシャフトアクシス(軸中心線)1Aに対し斜角のクランクシャフト2をもつ。シャフトアクシス(軸中心線)1Aとクランクアクシス(軸)間の角度はここではクランク角と呼び、記述される。ここでシャフトは該クランクシャフトとは別の部材と記述されているが、クランクシャフト(軸)/シャフト構造が一体であってもよい(例クランクシャフト)。
シャフトアクシス(軸中心線)1Aを中心としたシャフト1の回転はシャフトアクシス(軸中心線)1Aを中心としてクランクシャフト2を回転する。図6はシャフトアクシス(軸中心線)1Aを中心としたクランクアクシス2Aの経路軌跡を図示している。クランクアクシス2Aとシャフトアクシス(軸中心線)1Aが交差するX点において、クランクアクシス2Aのシャフトアクシス(軸中心線)1Aに対する相対的運動はない。
クランクシャフト2により支えられ、クランクアクシス2Aを中心に回転できるのがピストンコントロールミーンズ3である。ピストンコントロールミーンズ3は円錐ローラーベアリング50でクランクシャフト2に回転できるよう取り付けられていることがもっとも好ましい。そのベアリングは、ピストンコントロールミーンズ3がクランクシャフト2に対し軸方向に位置するよう、クランクシャフト2の両端に位置することが好ましい。
該ベアリングは更にピストンコントロールミーンズ3の回転面3Aをクランクアクシス2Aに対し実質上90度に保っている。ピストンコントロールミーンズ3の回転面3Aとクランクアクシス2A角度が90度でなくても本発明が機能することは可能であるが、望ましいものではない。
当該ピストンコントロールミーンズ3は3対の対向ピストン6の往復運動を制御する。本発明のエンジンには何対もの対向ピストンを利用できることが予見され、これに関する簡単な詳細が以下に説明されている。ピストン6はその外辺部にピストンコントロールミーンズ3から配置されているコネクションミーンズ4の遠位末端部にある。本発明の好ましい形態においては、ピストンコントロールミーンズ3で制御される3つのコネクションミーンズ4をその外辺部に120度の間隔に配置する。各コネクションミーンズ4はピストンコントロールミーンズの回転面3Aに対し、対称形で対称的に位置しているが、これは必ずしも必須ではなく、関連のジオメトリー(結合構造)に変更を施した非対称形コネクションミーンズ4を本エンジンに利用することもできる。
該ピストンはその往復軸に対し、その横断面がいかなるものでもよいが、本発明の好ましい形態においては円形横断面をもつとして図解されてきている。
各ピストンは相補シリンダー12内を往復することができる。
該シリンダー12は該シリンダー12を該ピストンに対し補完配列に保持するヘッドプロバイディングミーンズ5に取り付けられている。該シリンダーは例えば鋳造、機械加工により該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の一部である単一部材、或いは好ましい形態におけるように個々の部品として製作してもよい。
最も好ましい形態では、エンジンは対向ピストン各セットに対し1個ずつ、2個のシリンダープロバイディングミーンズをもつ。
各シリンダーヘッドロバイディングミーンズ5とシリンダー12はシャフトアクシス(軸中心線)1Aを中心に回転することができ、図1に示すX点より等距離に位置する。シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5とシャフト1の間にあるシリンダーヘッドプロバイディングミーンズベアリング52の使用がそのような回転を許す適当な手段を提供している。そのようなベアリングにはボールベアリングが好ましいが、他の適当な形態のベアリングを使用することもできる。
2個のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5はそれぞれシャフトアクシス(軸中心線)1Aを中心として、同期的に回転する。好ましい形態においては、そのような同期的回転はシリンダーヘッドロバイディングーンズコネクター53を使用して達成されている。そのようなシリンダーヘッドプロバイディングミーンズコネクター53はボルト或いは機械ネジのような適当な固定手段で各シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の遠位末端に固定する。好ましい形態においては3個のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズコネクター53があるが、該技術に精通した者はそのようなコネクター53が何個でも或いは他の構成でも2個のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の同期的回転は達成できることが理解できるであろう。
各シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5に隣接してポートミーンズ13があり、図1に示される本発明の好ましい形態においては、それが適切な時間にシリンダー12内の燃料点火するスパークプラグ57も容している。
該ポートミーンズ13は末端部材54にそれぞれ位置している。各末端部材54はシャフト1と同軸の回転軸をもつ末端部材ベアリング55でシャフト1を設置している。該ベアリングが末端部材54までのシャフト1の回転を可能にする。該ベアリング55は半径方向力及び軸方向力の双方に耐え得る円錐ローラーベアリングであることが好ましい。
各ポートミーンズは各シリンダーへの燃料の吸気口と各シリンダーからの燃焼ガスの排気口の管接続口を提供する。ポートミーンズ13と末端部材54における管接続口の位置が4行程エンジンの各ピストンの誘導行程中の燃料の流入、並びに排気行程中の排気ガス排出を可能にする。更に、該ポートミーンズはピストンが上死点或いはそれに近接したときに燃料点火用スパークプラグを適切な間隔で出す。ポートミーンズに関連するシャフトアクシス(軸中心線)1Aを中心としたシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの回転でポート(管接続口)をスパークプラグ57が各シリンダーに適切な順序で出てくるようになっている。
該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5と該シャフト1の間の回転関係はギヤの使用で達成される。好ましい形態ではシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの一つが環状ギヤ19を容している。このギヤ19は隣接の末端部材54に関連する遊星ギヤとかみ合っている。これらはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5とシャフトギヤ装置11の回転を割り出しするためその軸を中心として回転できる。
シリンダー12内の燃料燃焼により起こる膨張力はピストン6からコネクションミーンズ4を通じ、ピストンコントロールミーンズ3へ伝えられる。このX点のまわりのモーメントがクランクシャフト2にモーメントを与える。該クランクシャフト2に働くそのようなモーメントはシャフトアクシス1Aを中心としてその回転変位を起こし、その結果該シャフトは相応して回転する。
各ポートミーンズ13はシリンダーへ/からの燃料の吸気口/排気口のポート(管接続口)をもつ。そのようなポート(管接続口)はシャフトアクシス1Aからピッチ円径に配置され、シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の角回転の特定範囲にわたって各シリンダーの開口部と整列している。クランクシャフト2上の力の結果シャフト1が回転すると、回転運動は遊星ギヤ10を経由してシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5へ伝わる。シャフト1が回転すると、シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5はシャフトアクシス1Aの周りを旋回する。シャフトアクシス1Aを中心としたシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の旋回は各シリンダーの開口部を1)各シリンダーの軌道上の位置の一定範囲中に吸気口/排気口と整列させ、2)回転の他の範囲中には封鎖する。4行程エンジンのポートミーンズに対するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの回転位置の故に以下が可能になる;
(a)混合ガスがピストン6の下降或いは膨張行程中に吸気口を通じてシリンダー12内に誘導される(吹き込まれる)、
(b)混合ガスがピストン6の上昇或いは圧縮行程中に圧縮される(また、ジーゼルエンジン用に注入される)、
(c)燃焼混合ガスが動力行程中にシリンダー12内で点火され、膨張してピストン6を押し下げる。
(d)排気流体はからピストン6の上昇或いは排気行程中に排気口を通じてシリンダー12から排出される。
図1に示される好ましい形態のエンジンでは遊星ギヤ10がシャフト1の回転と反対方向にシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の回転を誘導する。
しかしながら、環状ギヤがポートミーンズ13にあり、遊星ギヤがシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5にあるような、遊星ギヤ及び環状ギヤのこれに代わるもう一つの構成においては、シャフト1、シリンダー/シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ、並びにピストンの同時回転が達成されるであろう。
図35はポートミーンズ13'の、吸気口/排気口に関連するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ内のシリンダー開口部12'の整列順序を図解している。これはクランクシャフトの一回転当たり4動力行程であることを証する、3:1の比でクランクシャフトがシリンダーに対し逆回転している、図1のエンジンを図解している。
図35の矢印Cはクランクの回転方向で、矢印TDCはクランクの上死点位置である。
シリンダー開口部12'を追跡すると、上死点でシリンダー12'はポートミーンズ13'にある吸気口15'と排気口8'の両方に部分的にかかっていることがみられる。上死点では、排気流体はすべて実質上シリンダー12'から排出されている。ピストン6が上死点に至ると直ちに混合ガスが吸気口15'からシリンダー12'内に誘導される(吹き込まれる)。ピストンが上死点位置から下方に移動するにつれ、シリンダー12'は吸気口15'と全く整列する。(取入口90度)
実質上、下死点においては、シリンダー12'はポートミーンズにより、全く封鎖され、ピストン6が下死点を通って移動するにつれ、シリンダー12'内の混合ガスは圧縮されはじめる。
ピストン6が上死点に向かって移動するにつれ、混合ガスは発火する。燃料としてガソリンを使用するエンジンでは、発火はスパークプラグの火花で点火される。しかし、ジーゼルのような燃料は圧縮により発火するので、発火装置は必要としない。この代替作動方式についてより詳細に以下説明する。
混合ガスの燃焼の結果ピストン6'が上死点から下死点に移動するにつれ、動力はコネクションミーンズ3とクランクシャフト2経由でシャフトに伝えられる。ピストン6'が下死点に至ると、シリンダー室12'はポートミーンズ13にある第二排気口8'と整列する。ピストンが下死点を通過し、上死点に戻ると排気流体は排気口8'を通じて排出される。これ以後、その順序は次の圧縮、爆発動力、排気、誘導行程を繰り返す。ポートミーンズ上の吸気口、排気口、スパークプラグの位置とヘッドプロバイディングミーンズのシャフト1及びポートミーンズ13への割り出しでシリンダー12の開口部が適切なポート(口)及びスパークプラグとシリンダーに関連する各ピストンの適切な軸位置で整合する結果となる。該発明の好ましい形態のエンジンは複動式であるので、二つのポートミーンズのポート(口)とスパークプラグは相互に整列していない。例1対のピストンのひとつがパワーストローク(動力行程)で移動しているとき、該1対のピストンのもうひとつは排気行程であることがもっとも好ましい。でなければ、1対のピストンのひとつが動力行程を通過している間に、該1対のピストンのもうひとつが圧縮行程であってもよい。以下表1は4行程エンジンの1対のピストンが移動している行程に代替する行程を示す。
図35Aはクランクとシリンダーが同時回転している図1のエンジンである。その結果、クランクのシリンダーギヤ装置に対する割合は9:1で、末端部材当たり吸気口4個、排気口4個でクランクの回転当たり2.7動力行程となる。
図2は図1のエンジンの一部を図解し、クランクシャフトアクシス2Aとシャフトアクシス(軸中心線)1A間の斜角(クランク角)を示す。ピストンコントロールミーンズ3の回転面はクランクシャフトアクシス2Aに垂直である平面3Aで規定される。シャフトアクシス1Aを中心としたクランクシャフト2の回転によりピストンコントロールミーンズ3の遠位末端は図心がX点の弧の軌跡を辿ることになる。クランク半径58は上死点及び下死点時における、コネクションミーンズ4をピストン6に接続している、X点からのピストンピン半径である。シリンダー内のピストンの往復運動が直線軸(ピストン軸6A)に沿っているので、上死点と下死点を各ピストンが辿る経路とクランク半径58間にはわずかな相違がある。この相違はコネクションミーンズをピストンコントロールミーンズの回転面3Aに沿ってピストンコントロールミーンズに関連して半径方向に動かすことにより補正されている。該経路差は各ピストンの上死点と下死点の中間におけるピストン軸に対する垂線がクランクシャフトアクシス2Aとシャフトアクシス1Aの交差点(図2に示されるX点)を通過するようにさせることで最小限に止められる。
図3及び図4は図1のエンジンの内部コンポーネントの透視図であり、シリンダー12は示されていない。環状ギヤ19はシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の一つにボルト或いは機械ネジのような適当な固定手段により固定されている。環状ギヤはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の一つのみに配置されている。最も好ましい形態においては、環状ギヤ19は方形の歯を持つが、はす歯歯車或いはやまば歯車も適当である。環状ギヤ19はその中心がシャフトアクシス1Aと一致するようシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5上に取り付られている。
図24は相補カット遊星ギヤ10に付随した環状ギヤの透視図である。遊星ギヤはリング59を使用して相互に固定関係に取り付けられ、遊星ギヤ取り付け盤86は各遊星ギヤの回転軸を固定関係に保っている。
図25は環状ギヤ19、遊星ギヤ10、リング59、及びシャフトギヤ11の平面図である。本発明の好ましい形態では、3個の遊星ギヤ10が使用されているが、当該技術に精通のものには環状ギヤ19とシャフトギヤ11間に何個もの遊星ギヤを使用することが可能であることが理解できよう。遊星ギヤの軸はポートミーンズ13と末端部材54に対し固定している。これは、取り付け盤86をネジ、ボルト、或いは機械ネジ等の固定手段を数個使用して、末端部材54に固定することで達成できる。遊星ギヤ10が固定されている場合、環状ギヤ19の右回り回転はシャフトギヤ装置11の左回り回転を来す。本発明の好ましいギヤ構成をもった形態では末端部材は固定されているが、本発明の代替形態が固定シャフト1或いは固定シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5を持つ可能性があることが予見される。そのような構成におけるシャフト1、末端部材、ポートミーンズ、及びシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの相対的回転が以下表2に示されている。
シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5及びシャフト1が、環状ギヤ及び遊星ギヤの適切な構成により、同時回転している時のシャフト1、末端部材、ポートミーンズ、及びシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの相対的回転は以下表3に示されている。
図49は環状ギヤ及びベアリングに関する図1の部分拡大図である。
図26は図25のAAを通る断面図である。シャフトギヤ11はシャフト1をうまく収めるようスリーブタイプのものがもっとも好ましい。シャフトギヤを回転可能にシャフト1に固定するために、ピン、スプライン(薄板)或いはキー溝タイプのかみ合いが好ましい。しかしながら、該技術に精通したものはシャフトギヤをシャフトに固定する、並びに/或いはシャフトギヤをシャフトに合わせる方法は他に多数あることが理解できよう。例えば、ギヤをシャフトの一部として製造する或いはシャフトに焼きばめすることも可能であるが、硬化したギヤが好ましいので、分離したギヤである。
図12及び図13はシャフト1、シャフトギヤ11、クランクシャフト2、及び釣り合いマス60の透視図である。シャフト1は中引張スチールでできており、シャフト1上にクランクシャフト2、釣り合いマス60、シャフトギヤ装置11、及びシャフトベアリングが滑動可能に配置されるよう、中央部が最大の階段直径をもっていることが最も好ましい。
クランクシャフト2はクランクアクシス(軸)2Aに斜めの穴をもつ円形横断面をもつ。当該穴はクランクシャフト2が配置されるシャフト1の部分に該当する。該穴の中心線はクランクシャフトの重心で交差するのが最も好ましい。
該クランクシャフト2は合わせピンの使用でシャフト1に固定されている。この代わりに、クランクシャフトはスプライン、キー溝或いは焼きばめ、或いはそれに似たいかなる方法を使用し、シャフト1に固定することも可能である。また、該クランクシャフトは機械加工により、シャフト1を形成してもよい。釣り合いマス60はエンジンの作動中、回転及び往復運動する部品マス(塊)の釣り合い失墜力を最小限に止めるよう、シャフト1に固定されている。釣り合いマス60は中引張スチールを使い、合わせピンを使用してシャフト1に固定されているのが最も好ましい。また、前記したごとく、そのようなマスを固定するこれに代わる形態を使用してもよい。
往復運動する部品の運動は正弦曲線を描き、言い換えれば単純調和運動、であるので、一次均衡失墜力のみが生じる。これは2個の釣り合いマスが理論的にはそのような均衡失墜マスと釣り合いを保って、残留均衡失墜力を残さないことを意味する。エンジン作動中のシャフト1にかかる均衡失墜力の単純計算が適当な釣り合いマス60の位置、形状、サイズを決定する。
これに変わって、クランクシャフト及びシャフトは適当な等級のスチールの単一鋼片から鍛造することも可能である。
ピストンコントロールミーンズ3が該クランクシャフト2に取り付けられている。該ピストンコントロールミーンズ3はベアリング50を使用する事でクランクアクシス(軸)2Aを中心に回転できる。図1に図解されているように、ベアリング50は円錐ローラーベアリングである。これに代わって、ボールベアリングも利用できるが、ピストンの往復運動により生ずるモーメントの為、該ベアリングが推力要素に耐え得ることが望ましい。図1に示されているように、2個の円錐ローラーベアリング50がクランクシャフト2の末端に固定されている。図14に示されるように、ピストンコントロールミーンズ3は内部穴をもち、円錐ローラーベアリング50の外レースにかみ合うことができるピストンコントロールミーンズカラー61或いはリングをもつ。
これにより、ピストンコントロールミーンズがクランクシャフトに関連し動くことを軸方向に抑制している。環状スラストプレート(推力受け板)73はベアリングがそれに対し軸方向に位置するよう、機械ネジを使用してクランクシャフト上に取り付けられている。
ピストンコントロールミーンズアーム62はピストンコントロールミーンズカラー61から放射状に伸びている。ピストンコントロールミーンズのアーム62の数はエンジンに使用されているピストンの対の数に一致する。
該ピストンコントロールミーンズはどのような形状であってもよく、図14に示されたアームを必ずしも持つ必要はない。これに代わり、ピストンコントロールミーンズはその円周に、コネクションミーンズが配置されえるようなディスク(円盤)であってもよい。
ピストンコントロールミーンズ3のアーム62の末端にコネクションミーンズが接続されている。図16はコネクションミーンズ4の末端図である。最も好ましい形態では、1個のコネクションミーンズ4が各アーム62の末端に配置され、それぞれ1対の対向ピストンを制御する。しかしながら、このエンジンは各コネクションミーンズが1個のピストンのみを制御する単動式で運転され得ることも予見される。しかしながら、最も好ましい形態では、均衡失墜力及びモーメントがより容易に均衡されることから、エンジンは複動式である。更に、容積が2倍の複動式シリンダー構成に比べ、単動式シリンダー構成のエンジン例を組み立てるのはずっと単純というわけではない。
各ピストンはコネクションミーンズ4にあるピストンピン孔84を貫通する標準ピストンピンタイプの構造でコネクションミーンズ4の末端に接続されている。
該コネクションミーンズ4はコネクションミーンズピン63でピストンコントロールミーンズ3に接続されている。該ピン63はピストンコントロールミーンズにある孔に圧搾はめ込みされているのが好ましいが、代わりにその一部であってもよい。図17に示されるように、該コネクションミーンズピン63はコネクションミーンズ4の孔の内側に位置するブッシュ64内に位置している。シリンダーアクシス(軸)はシャフトアクシス(軸)と整列しているため、シャフトアクシス1Aは図16に示されるコネクションミーンズ4の対称面4Aに一致する。
クランクシャフトアクシス(軸)2Aとシャフトアクシス1Aを中心とした該ピストンの回転の結果、ピストンを支えるコネクションミーンズ4はピストンコントロールミーンズ3に関してピストンコントロールミーンズ回転面3Aを回転可能ででなければならない。図17及び図20に示されるコネクションミーンズブッシュ64はピストンコントロールミーンズ回転面3Aのコネクションミーンズ4のこの回転自由度を与える。コネクションミーンズ4とピストンコントロールミーンズ3の間のこのような相対的回転を達成するこれに代わる多くの方法が予見される。例えば、ピストンコントロールミーンズに配置された、或いはピストンコントロールミーンズアーム62に沿って配置されたローラー或いはボールベアリングである。これに代わって、コネクションミーンズ4への相対的運動を可能にする旋回軸をもつ、蝶番タイプの構造をコネクションミーンズ4の一部に利用することも可能である。
シリンダー内及びシリンダーに関する変位は直線であるが、シャフト1Aを中心としたクランクシャフト2Aの回転でピストンコントロールミーンズの(シリンダーに関する)軌跡はX点(図2に示される)に図心をもつ弧を描くことから、ピストンコントロールミーンズ3に関するコネクションミーンズ4の第二の自由度は必須である。この第二自由度はコネクションミーンズブッシュ4によっても与えられている。該ブッシュはピストンコントロールミーンズ回転面3Aに沿って、コネクションミーンズ4の孔内で前後に滑る事ができる。
シリンダー内の各ピストンの経路とピストンコントロールミーンズの軌跡の相違度は、ピストンコントロールミーンズ回転面3Aからの距離がピストンピンの上死点と下死点の中間点に対する垂線が図2に示されるX点(クランクシャフトアクシス2Aとシャフトアクシス1Aの交差点)を交差するよう、ピストンピンを配置することで最小にされた。最も好ましい形態では、コネクションミーンズ4はピストンコントロールミーンズ回転面3Aに対し対称で、この点でシリンダーヘッドプロバイディングミーンズとシリンダーの本質的形状はシャフトアクシス1Aに垂直の軸について実質上対称である。
クランクシャフトアクシス2Aを中心としたピストンの回転とシャフトアクシス1Aを中心とした回転は各シリンダーのピストンコントロールミーンズの相対的変位に更に相違を生じる。該相違は、シャフトアクシス1Aの方向から見た場合にシャフトアクシス1Aを中心としたシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5とクランクシャフトアクシス2Aを中心としたピストンコントロールミーンズ3の非同期的よろめき(味噌擂り運動)のような回転の為である。ピストンがシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5と同期的に回転するので、ピストン6に対するピストンコントロールミーンズ3の非同期的回転はその間どこかで吸収される必要がある。最も好ましい形態では、回転におけるこの相違はコネクションブッシュ64により補正される。該ブッシュはコネクションミーンズにピストンコントロールミーンズ回転面3Aの方向に第三の自由度を与える。しかしながら、コネクションミーンズとシリンダーヘッドプロバイディングミーンズとの間に正の関連があるよう、コネクションミーンズの一つはピストンコントロールミーンズ3に関してこの第三の自由度を持っていない。二つの自由度のみを持つコネクションミーンズ3に伸びているピストンコントロールアームはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズと同期に回転する。これ以外の二つのコネクションミーンズにおける第三の自由度はコネクションミーンズブッシュ64とコネクションミーンズピン63により達成される。図18及び図19はスロット或いはレリーフ65をもつコネクションミーンズピン63を図示している。図20に示されるコネクションミーンズブッシュ64はコネクションミーンズピンスロット65に相補的溝をもつ。図17はコネクションミーンズ4内に配置されたコネクションミーンズピン63とコネクションミーンズブッシュ64の関係を示している。該スロット65はコネクションミーンズがピストンコントロールミーンズ3に関連してシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の回転面に平行な面で並進することを許す。
該第三の自由度は代わりにコネクションミーンズ4のピストンピンで賦与することも可能であるが、最も好ましい形態においては、この第三の自由度がコネクションミーンズピン63で与えられることがより効果的であることが見いだされた。
これに代わって、ピストンコントロールミーンズアームはその遠位末端から離れていて、軸がクランクシャフトアクシスに平行な旋回軸で旋回できてもよい。6シリンダー対向対エンジンでピストンからの動力の伝動を確保する為には、そのようなアームの一つは固定し、非旋回、他の二つのアームは旋回可能であろう。
コネクションミーンズ4は高引張アルミニウム製、鍛造機械加工、或いは機械加工でできているのが最も好ましい。これに代わっては組み立てでもよい。コネクションミーンズブッシュは焼結青銅、或いは青銅で作られているのが最も好ましい。同様にコネクションミーンズピン63は高い表面仕上げのクロミウムスチールが好ましい。
図8は3個のシリンダー12を運ぶシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の平面図である。該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5は各シリンダーを固定配列に配置固定する。図9は図8のAA部分の横断面図である。各シリンダー12がいかにシリンダー12の外辺部に位置するプレートリング或いはカラーにより、シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5に固定されているかを示している。機械ネジ或いはボルト或いはそのようなものの使用で各シリンダーをシリンダーヘッドプロバイディングミーンズにしっかりと固定する。図8及び図9は各2個のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5を互いに接続するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズコネクターズ53を図示している。該コネクターズ53は各シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の孔或いは開口部内に取り付ける。該シリンダーは公知のエンジンシリンダーに通常使用される金属合金でできている。
各シリンダー12はシリンダーに関連するピストンコントロールミーンズアーム62の往復運動を収容するレリーフをもっている。
図10と図11はポートミーンズ13とかみ合うシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の表面を図示している。図1及び図47に示されるリングシール100はシリンダーに対する各開口部周囲にあるシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの隆起部分に対応する位置に開口部を持ち、シリンダーヘッドプロバイディングミーンズと共に回転する。該リングシールはシャフトアクシス1Aに図心があり、各シリンダー開口部を密閉するに十分な内径外径をもっている。該リングシールはノコギリ歯に使用されるような硬鋼製で摩擦減少被膜を施したものが好ましい。
環状シール101及び102は環状溝内、リングシールの下方にあるシリンダー開口部の周りにある。図47はシールの好ましい配置をより詳細に示している。シリンダー内の圧縮流体がシリンダーより漏れようとすると、そのような流体による圧力上昇は空洞103内の圧力を上昇し、リングシールをポートミーンズに向けて押し付けることで、漏れのルートを封ずる。同様に、シール101の内壁上の圧力上昇はシール102を環状溝の外壁に対して圧しつけ、その漏れルートを封ずる。
該技術に精通しているものはポートミーンズへのシリンダー開口部を封ずる方法は他に多数あることを理解するであろう。
本発明の最も好ましい形態では末端部材54がポートミーンズ13を支えている。図28は末端部材54とポートミーンズ13の透視図である。本発明の好ましい形態ではポートミーンズ13と末端部材54は分離した部品であるが、ポートミーンズと末端部材は単一部品でありうる。本発明の好ましい形態では、末端部材54はアルミニウム製、ポートミーンズは耐久性と強度の為表面硬化に適したスチール製である。ポートミーンズ13はシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5に対する相対的回転から起こる摩擦力、また各シリンダー内の燃料からの燃焼熱に晒されるので、表面硬化鋼の使用が望ましい。
本発明の好ましい形態では、各ポートミーンズ13は燃料の誘導及び燃焼ガスの排気の為、それぞれ2個の吸気口15、及び2個の排気口8を持つ。
本発明の最も好ましい形態では、エンジンが標準4行程二重反転順序で運転する場合、シャフトアクシス1Aを中心としたシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの一回転は各ピストンの4行程2周期を来すことになる。シャフトとシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ間のギヤ比率が3:1であるので、エンジンが反転モードで作動しているときには、ポートミーンズに対するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの一回転はシャフトに対しシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの4回転を生ずる。シリンダーヘッドプロバイディングミーンズがシャフトと同方向に回転する、エンジンが同期回転モードで作動しているときには、ポートミーンズに対するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの1回転はシャフトに対するシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの2回転を生ずる。最も好ましい作動順序が図35に図解されている。ピストンがTDC(上死点)に近づくとスパークプラグがシリンダー内の燃料の燃焼を起こす。この点で、ポートミーンズは適切な間隔でスパークプラグをシリンダーに提示するための開口部66を備えている。ピストンが4行程2周期で作動する最も好ましいモードにおいては、各ポートミーンズから2個のスパークプラグが提示されている。
末端部材54は燃料/空気支給、スパークプラグを提供し、ポートミーンズ13にある開口部へ排気ガスを排出する為のポートミーンズ13にある開口部に合致する開口部を持っている。
図29は排気口15、吸気口8、スパークプラグ開口部66の相対位置を図示した末端部材54の平面図である。本発明の好ましい形態では、ポートはすべて同じピッチ円径にある。
末端部材54の外辺部に位置する開口部は図1、図21、図22に示されるように、両末端部材54を固定関係に保つ構造部材68を固定する。
図30は図29のAA部分の断面図で、ポートミーンズ13が配置されるべきポートミーンズレリーフ67を示している。図29及び図30の末端部材54はシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5とシャフト1間のギヤ装置(図26)を収めている末端部材である。末端部材54の一つにあるネジ穴85は図23に示される遊星ギヤ取り付け盤86を末端部材54に固定している機械ネジを入れている。
図32は図31に示される末端部材のAA部分の断面図である。図32では、ポートミーンズ13は末端部材54に関連して図示されている。図30と図32の両方にポートミーンズ13及び末端部材54の両方を通る排気口8とスパークプラグ開口部66が示されている。吸気口及び排気口15,18はエンジンの他方に位置する反対のポートミーンズと末端部材では逆になっている。
ここでは各シリンダーへの開口部が同一のピッチ円径にあるエンジンが記述されているが、これに代わり、開口部のいくつかが異なるピッチ円径にあって、ポートミーンズ13の対応ポート(口)が異なる対応ピッチ円径にあってもよい。このタイプの構成は異なる点火順序並びに結合構造をもつエンジンに利用することができる。
該発明の好ましい形態のエンジンでは、末端部材のひとつの2個のスパークプラグの間に引かれた線が他方の末端部材の2個のスパークプラグの間に引かれた線に対し45度の角度をもつ。この45度のオフセットにより確実に各末端部材のポートとスパークプラグを各対向ピストンに対し正しい位置に配置することができる。クランクがシリンダーヘッドプロバイディングミーンズに対し180度回転するとき、該シリンダーヘッドプロバイディングミーンズはポートミーンズに対し−45度移動し、該クランクはポートミーンズに対し+135度移動する。これは合計180度で、ギヤ装置に一致する3:1の比である。この結果、末端部材のオフセットは45度である必要がある。
図48は図29の末端部材を示す。本発明において、好ましい形態である各末端に3個のピストンがあるエンジンでは、スパークプラグセンターと隣接のポート(口)の角度は67.5度であり、1対のポート(口)の角度は45度である。図33に示される吸気口及び排気口それぞれ15,8はシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の相補面とかみ合うポートミーンズの表面で或いはその方向に横断面積が拡大している。この面積拡大は、シリンダーがポート上を回転するにつれ各シリンダーが対面するポート面積がより大きいものになる点で望ましい。これで液体のシリンダー内外移動がよりよくなり、シリンダーが回転通過するにつれ、必要な吸気及び排気時間を提供する。使用のポート(口)サイズとシリンダー開口部のサイズでは、吸気口はTDC前30度で開き、BDC後30度で閉じ、排気口はBDC前30度で開き、TDC後30度で閉じる。エンジンの他の配置構造も単純な計算で決定できる。
レリーフ69は末端部材及びポートミーンズを効率的に冷却するためその表面積を増加するため末端部材に設けられた。ここに示されている該レリーフ69は特定の形状であるが、これに代わる冷却の適当な手段を提供するいかなる形状のものであってもよい。
図33は末端部材54及びポートミーンズ13の底面図である。示されているように、ポートミーンズは環境或いは平面状が最も好ましい。しかしながら、該ポートミーンズはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の相補面に対し傾斜面であってよい。事実、ポートミーンズ13及びシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の相補面はいかなる外形であってもよいが、製造の容易さからもっとも好ましい形状は平面状である。
末端部材54及びポートミーンズ13の底面図は遊星ギヤ取り付け盤85を末端部材54に固定する機械ネジを受け止める遊星ギヤネジ穴85も図示している。
末端部材54にそのようなネジ穴が3個あることが好ましい。遊星ギヤ取り付け盤86にある細長い穴94で末端部材に対する遊星ギヤの位置をある程度調整できる。この自由度でポートミーンズに対するシリンダーヘッドの相対的回転のタイミングが調整できる。また、遊星ギヤ取り付け盤86には取り付け盤86を末端部材に固定するピンが入るピン穴95がある。細長い孔94を通るネジは取り付け盤を末端部材に回転可能に固定するには不十分であろう。
ここには3対の対向ピストンをもつ燃焼エンジンが種々のコンポーネント(構成要素)及び部品について詳細に説明されているが、本発明は3対以上の対向ピストン或いは単動ピストンの燃焼エンジンに改造することができる。シャフト1及びシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の間のギヤ比(変速比)はエンジンのピストン対数に相関する。4行程周期で作動する図1のエンジンのギヤ比は以下のごとく定められる。
Ws/Wc=-N
ここでWsはシャフト1の回転、Wcはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の回転、Nはシリンダーの対(つい)数である。そこで、3対の対向エンジンでは、シャフトは、必須ではないが、好ましくは、反対方向に、シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の3倍のスピードで回転する。ギヤ比9:1で、各末端部材が4個の吸気口及び排気口をもち、3対の対向ピストンをもつ同時回転エンジンにおいては、Ws/Wc=+N2
図36は5対の対向ピストンをもつスパーク点火燃焼エンジンのシリンダーの半回転の順序を図解している。この配置では、シリンダーはクランクと同時回転する。クランクのシリンダーギヤ装置比は5:1である。各ポートミーンズは、クランクの回転当たり4動力行程であることを証す2個の吸気口と2個の排気口を持っている。図36Aはクランクがシリンダーに対し逆同時回転する5対対向シリンダーエンジンを示している。ギヤ装置比は−5:1で、ポートミーンズ当たり6個の(吸気/排気)口では、クランクの回転当たり6動力行程の結果となっている。
同様に、図37は7対の対向ピストンをもつスパーク点火燃焼エンジンのシリンダーの3分の1回転での順序を図解している。図37のシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ13'の単一回転では、単一ピストンが4行程周期の3周期を通して動く。図37はシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ13とポートミーンズの3分の1回転中、言い換えれば4行程の1周期、の相対的回転を示している。図37Aは7対の対向シリンダーエンジンの逆回転版である。シリンダーに対するクランクのギヤ比は−7:1でポートミーンズ当たり8つの(吸気/排気)口では、クランクの回転当たり8動力行程の結果となる。
図1に示されるように、本発明の最も好ましい形態では、燃料は必要なときに吸気口15を通って自然吸引によりシリンダーに供給される。燃料と空気の混合ガスは図34に示される各吸気口に配置された気化器70の使用で混合される。気化器は28mmの内径、フラットサイドベンチュリタイプが最も好ましい。該技術に精通したものはこれに代わる気化器の使用が可能であり、シリンダーの容量がここに説明されたものと異なる場合は他の適当な気化器が要求されることが理解できよう。空気はエアフィルター71を通って気化器70に吸引される。スロットルコントローラー72は気化器70への燃料を制御するスロットルケーブルに接続し、各シリンダーに吸引される燃料の分量を制御する。該スロットルコントローラーは図1のエンジンの4個の気化器をすべて同時に制御する。各シリンダー内の燃焼燃料の膨張力が実質上相似であるよう、同時作動が望ましい。
最も好ましい形態では、図34にその一部が示されているスターターモーター(始動電動機)73が始動時にベルトドライブにより交流発電機滑車74を駆動する。引き続いて、始動時中ベルトドライブによりシャフト1の滑車に接続する小型の交流発電機滑車を駆動する。エンジンが一度作動し始めれば、シャフト1とスターターモーター間のクラッチ入れ/外しの適当な方法が必要である。スターターモーター内にスプラグクラッチを入れることもその一つである。該技術に精通しているものにはこれに代わる多数の始動方法があると理解できよう。ここでは最も好ましい形態として、スターターモーターはベルトを使用して間接的にシャフト1に接続しているが、他の多くの直接/間接駆動方法が使用できる。一例として、別のスターターモーターがシャフト1を直接駆動してエンジンを始動し得る。これに代わって、エンジンは圧縮空気或いは他の流体をシリンダー内に圧入し、運動を引起する、気体力学的に始動することもできる。本エンジン始動方法は大型トラックや船舶エンジンに通常使用されている。これに代わって、シリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5に摩擦駆動或いは直接駆動カップリングを使用して力をかけることによりエンジン回転の始動を達成することもできる。
更に、エンジンは図34に示されるようにその電気回路の一部としてコイル75及びエレクトロニック点火モジュール76、及び交流発電機78を含む。該発明の好ましい形態のエンジンにおいては、エンジンのスパークプラグの点火はシャフト1に取り付けられたホール効果センサーにより点火される。磁石をもつ円盤がシャフトに取り付けられており、該シャフトは回転してホール効果センサーを通過、そこを通るトリガーの相対的回転を探知して、適切な時期に各スパークプラグの点火を引起する。そのようなスパークプラグの火花を発する、通常使用されるポイント(ケッタリング)、及びレラクターメカニズム等のこれに代わる多くの方法が知られている。これら部品の構造についてはこれに代わる同等のものを含め、自動車産業ではよく知られている。排気管79は有害な排気ガスを導管で送り出す為の排気口に接続されているのが最も好ましい。
シリンダーへの燃料供給に代わり、エンジンはその操作が公知の排気ガスターボ、或いは直接駆動ターボ、或いはスーパーチャージャーを使用することもできる。
更にこれに代わり、気化器内で空気と燃料を混合する代わりに、エンジンはシリンダー内にシリンダーヘッドプロバイディングミーンズおよびピストンの適切な回転角度で燃料を注入する燃料注入器を使用することができる。そのような注入方法は自動車産業において公知であり、これ以上の説明を要しない。
図1に説明されたエンジンに代わる実施例として、図38はシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5"とポートミーンズ13"の間に相対的回転のないエンジンの断面図を図解している。このエンジン構成において、シャフト1"は各末端で、シャフトアクシス1Aの回りを旋回し、自身の軸を中心に回転することのできる遊星ギヤ10"により環状ギヤ19"に連動されている。遊星ギヤ10"の回転はカム80"と連結している。そのような連結は遊星ギヤのアクシル(軸)を該カムにとりつけることで達成できる。該カム80"はプッシュロッド81"を作動し、プッシュロッドは続いてロッカーアーム82"に接続、ロッカーアームは燃料と空気をシリンダーに吸引する吸気弁83"とそこから排気ガスを排出するための排気弁87"を作動する。
図38のエンジンはピストンコントロールミーンズ3"の外辺部から相互に180度に配置された2対の対向ピストンを持っている。図示されているエンジンはまたピストン及びシリンダーを何個持っていてもよく、また複動式或いは単動式であってもよい。
図38はシリンダー当たり1個のバルブ(弁)を図示しているが、断面図面外に少なくともシリンダー当たり1個のバルブ(弁)があり、各シリンダーが少なくとも空気/燃料の吸気に一個、排気ガスの排気に一個持っている。ポートミーンズ13"とシャフト1'間の伝動装置及びカム80"の形状により、カム80"からのバルブ作動でシリンダーに対し(吸気/排気)口を適切なときに開閉することができる。本エンジンは圧縮点火エンジンとして運転されてもよいし、注入器がシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ内にあってもよい。本エンジンは排気ガスターボ或いは直接駆動ターボを使用してもよい。図38のエンジンの内部部品の潤滑油保持の為ピストン、クランクシャフト、ピストンコントロールミーンズその他の関連部品を囲むクランクシャフトケーシング89"が用意されている。このケーシングは該エンジンに更に剛性を与えている。
バルブ87"/83"はバルブスプリングを使用して各シリンダーへの(吸気/排気)口を閉じる方にバイアスしている。開口部はプッシュロッドロッカーアームとカムフォロワーで達成される。該技術に精通したものはカム80"の適切な形状を決定し、ピストン往復運動中適切な間隔でバルブを作動することができよう。また、クランクシャフト及びポート(吸気/排気口)は環状ギヤ19"、遊星ギヤ10"、シャフト伝動装置により互いに割り出されているので、使用されるべき適切なギヤ比が要求され、これはもちろんカムシャフトの形状に依存する。
該エンジンを運転する図38に図示されていない他のコンポーネントが必要である。そのようなコンポーネントとしては気化器、スパーク点火式エンジン用スパークプラグ、関連電気回路等である。
図39は図1に示されているエンジンに似た2対の対向ピストンのあるエンジンの断面図である。図1のエンジンと図39のエンジンの構成で主要な相違はクランクシャフト2"'とシャフト1"'の構造である。該シャフト1"'は不連続でその間にクランクシャフト2"'が位置する。クランクシャフト2"からベアリングで支持しているのがピストンコントロールミーンズ3"'である。釣り合いマス14"'はシャフト1"'の各部分についている。ここでも釣り合いマスはエンジン内の回転、往復する物体の釣り合いをとっている。
図39のエンジンのポートミーンズ13"'は図1のごとく末端部材内に位置していない。しかし、該技術に精通したものは、これがそのような部品の構成の選択肢のほんの一例に過ぎないことが理解できよう。
シャフト1"'とシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5"'間の伝動装置は、シャフトの反対側の末端部に同装置が繰り返されている以外は、図1のエンジンで記述されたものに実質的に相似である。
本発明のもう一つの好ましい形態では、図1のエンジンの実施例とは異なったエンジンからなっている。図40にそのような実施例の部分断面透視図が示されている。図40に示される該エンジンの部分断面図と共に図40をみると、該エンジンはクランクシャフト'2をその間に抱えたシャフト'1からなっている。該クランクシャフト'2は各シャフト'1に固定されたクランクシャフトキャリング部材'14に支えられている。ここでも、この形態のエンジンは運転時に、図6或いは図5にある円錐軌跡をもつくクランクシャフト'2をもつ。クランクシャフト'2はシャフト'1の軸中心線'1Aに斜めにクランクシャフトキャリング部材'14により支えられている。該クランクシャフトアクシス'2Aはキャリング部材14間の実質上中間X点で'1A軸を交差する。該クランクシャフト'2は最も好ましくはベアリング'29を使用してピストンコントロールミーンズ'21を支える。該ベアリングによりピストンコントロールミーンズ'21'はクランクシャフトアクシス'2Aを中心に回転する事が可能になる。
3個のピストン'20がピストンコントロールミーンズの外辺部にある。図42はピストン'20及びピストンコントロールミーンズ'21の平面図である。該ピストンは円盤の部分である。該エンジンが組み立てられると、各ピストン'20の間に楔形ブロック'22が配置される。該楔形ブロック'22は外部ケーシング'27によりピストン'20の間に支えられ、各ピストンの半径(放射)縁間に挟み込まれている。シリンダー'12はピストン'20の上面及び下面、外部ケーシング'27の内面、ピストン'20の両側に位置する楔形ブロック'22の半径面、ポートミーンズ'13、ピストンコントロールミーンズ'21で規定される。該ピストンコントロールミーンズ'21は少なくともシリンダー'12の一部を形成する部分では実質上球状をしており、その図心をX点にもっている。ピストンコントロールミーンズの該形状が、エンジンの運転中、各シリンダーの一部をなす面が図心に対して並進せず、回転のみするようにする。これはピストンコントロールミーンズ'21とポートミーンズ間の密閉維持が確保されるために望ましい。ポートミーンズ'13にあるシール'25がピストンコントロールミーンズ'21とポートミーンズ'13の間のシリンダーを密閉する。各ピストン'20の周辺及び外部ケーシング'27の間を密閉するため各ピストン'20の周辺にシールが施されている。各ピストン'20の半径(放射)縁と楔形ブロック'22の半径面の間にシール'26が施され、このようなシールは各シリンダーから流体が漏れるのを防ぐ。
シリンダーは各ピストン'20の両側に位置する。シリンダー内の燃料の膨張による各ピストンの動きで該ピストンが往復する。そのような運動がシャフト'1を中心としたクランクシャフト'2の回転運動を誘導し、シャフト(軸)の回転運動を誘導する。該ピストン'20とピストンコントロールミーンズ'21はカップリンミーンズ'23によりポートミーンズ'13に連結している。カップリングミーンズ'23はベベルギヤ(かさ歯車)が最も好ましい。ピストンコントロールミーンズにあるベベルギヤはポートミーンズ'13にある大きい直径のベベルギヤとかみ合う。そのような連結により、ポートミーンズ'13に対するピストンコントロールミーンズ'21、ピストン'20、及び楔形ブロック'22の回転が起こる。
図40及び図41のエンジンは2個のシリンダー室がウォブルピストンの各側に配置された本発明のもう一つの好ましい実施例である。しかしながら、該技術に精通したものには、本エンジンはピストン'20の片面により規定された片面シリンダーを使用することができることが理解できよう。
図40のエンジンのポートミーンズ'13に位置する吸気口及び排気口に関連したシリンダーの回転を示す順が図43に図解されている。該順序は3単動或いは6複動ピストンエンジンの運転ステップを図解している。
シリンダー"12及びピストン"20を追って回転し、上死点で吸気口"15及び排気口"8の両方が流体の経路を開く。上死点で、排気流体は実質上すべてシリンダー'12より排出され、混合ガスが吸引されようとしている。シリンダー"12及びピストン"20が上死点より下死点に回転するにつれ、吸気口"15が混合ガスを吸引する。下死点に近づくと、シリンダー"12がポートミーンズ'13上を通過するときには、どの口もシリンダー"12と一列に並ばない。吸気口"15は楔形ブロック"22がその上を回転することで閉鎖される。
下死点から上死点まで、ピストン"20はシリンダー"12内の混合ガスを圧縮する。その後、混合ガスはパワーストローク中に燃焼して、ピストンは下死点に戻る。実質上、下死点において、ピストン"20の上死点への移動中、排気流体がシリンダー"12から第二排気口を通じ排出される。ピストンが上死点に至ると、第二吸入口"15がシリンダー室に会うことで、混合ガスが取り入れ口からシリンダー内に吸入され次回の順序過程が始まる。
この形態のエンジンは必要に応じ適切なシーケンス(順序)をもつ燃料注入及び圧縮点火等の異なるモードで容易に操作できる。本エンジンをジーゼル燃料を使用して運転する場合は、燃料注入器を挿入し、グロープラグをスパークプラグと取り替える事ができる。
図1のエンジン及び図38、図39、図40に図解されている代わりの構造は圧縮着火エンジンとして操作するよう改造できる。本発明のエンジンを例えばジーゼルを燃料として使う圧縮着火エンジンとして操作するにあたり、図1、図39、図40に示されているスパークプラグ57は必要なくなる。圧縮着火エンジンの混合ガス点火は、混合ガスを圧縮し、該ガスが自動的に着火する温度にすることで達成される。本発明のエンジンは圧縮比を16:−23:1に変えることでジーゼルタイプエンジンとして運転できるよう改変できる。これは、クランク角を大きく、或いは燃焼室容量を小さくすることで達成できる。各シリンダー内の圧縮比はクランク角に比例する。スパーク点火エンジンとして作動する図1のエンジンでは、クランク角は10度である。
更に、燃料注入器は各ピストンが上死点或いはその直前で燃料がシリンダーに注入されるようポートミーンズ15内に配置しなければならない。圧縮着火エンジンの燃料注入は多く文献があって、これ以上記述する必要はない。最新のジーゼルエンジンは始動に使用されるグロープラグをもっている。放出される熱はエンジンが冷たい場合燃焼過程を起こす助けとなる。グロープラグはポートミーンズ13に配置するのが最も好ましいと予見されるが、図1、図39、図40のエンジンにおいては始動時にこれらグロープラグがシリンダーに必ずしもだされていないことは注目される。
この点で、各シリンダーの開口部がポートミーンズ13に取り付けられたグロープラグに出会うようシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5の回転が始動前に調節できることが望ましい。それに代わって、該グロープラグをシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5内においてもよい。
本発明のエンジンが燃料の燃焼室を規定するシリンダーをもつとここに記述してあるが、該ポートミーンズは穴或いは開口部といったものを通じ、主要燃焼室と通じる前室システムを追加にもつことも可能である。そのような室は通常燃料が注入されるエンジンにおいて使用される。前室システムを使用するエンジンは空気利用率が非常によいのが特徴で、高速エンジンにも適当である。
シリンダー内の燃料燃焼は多く文献があり、多くの形状のピストンヘッド、注入角度、特性が知られている。それらは皆本発明のエンジンに利用できる。
以上4行程周期で作動する本発明のエンジンを記述したが、それらすべて2行程周期で作動するよう改変できる。図45は2行程周期で作動するようわずかな変更をした実質上図1のエンジンの断面図である。図41のエンジンと比較して、図45の実施例の実質上の相違はポートミーンズ13Tとシリンダー12Tである。図45の2行程エンジンのピストンはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの一回転中に図1のエンジンのピストンの2倍の動力行程をもつ。この点で、図1のそれに似た外形のエンジンのポートミーンズ13T内に2倍の数の吸気口15Tがある。好ましい形態の2行程エンジンにおいては、シリンダー12Tの外辺に位置する排気口8T(各シリンダーが少なくとも1個もつ)を通じ、シリンダー12Tから排気ガスを排出する。そのような排気口はピストン6Tが下死点に至る直前にシリンダー12Tに対し開く。同時に、新しい混合ガスがポートミーンズ13Tにある吸気口15Tを通じ、シリンダー12T内に入る。該ピストン60が上死点に戻ると排気口8Tはピストンにより密閉され、吸気口15Tはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの回転により密閉されて、シリンダー内の混合ガスが圧縮され、上死点、或いはその直前に点火する。
図45は、点火がスパークプラグ57Tで起こされる2行程エンジンを図解している。しかしながら、ここで記述したごとく、そのような点火は、混合ガスの圧縮によっても達成できる。
2行程プロセスは吸気/排気行程が別々にないので、シリンダーは充填/排出を同時にしなけれがならない。
シリンダー12Tの外辺にある排気口8Tは各シリンダーの単一排気口に接続する。燃焼ガスは周囲の環境に各排気口を通じて排出されるか、代わりにシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの回転で各シリンダーの排気口が一定間隔で開口部に出会い、排気ガスがシリンダー12Tから排気されるようシャフトアクシスに図心をもつ排気口の近くに周辺排気口プロバイディングミーンズを配置してもよい。好ましくは、そのような周辺排気口プロバイディングミーンズはそのポート(管接続口)を有害ガスの放出のため単一排気口に接続するのが好ましい。そのような排気口プロバイディングミーンズは相対的回転作用においてポートミーンズ13Tに類似している。図44は図45の2行程エンジンのシリンダーからのガス放出に代わる構成を図解している。ピストンが下死点にくると、各シリンダーから排気ガスが排気口8Tを通じて放出されるような間隔に、排気口8Tがヘッドプロバイディングミーンズ13Tに配置されている。図44では排気口8Tが吸気口15Tに対し、より大きなピッチ円径に位置しているが、これに代わって排気口8Tが吸気口15Tに対し、より小さなピッチ円径に位置してもよい。
該2行程サイクルエンジンは圧縮着火エンジンとして運転し、シリンダーへのこれに代わる燃料噴射形態をもつ事もできる。ここでもまた、シャフト1Tはシリンダーヘッドプロバイディングミーンズ5T及びポートミーンズ13Tに対し割り出しされている。本発明の2行程エンジンの始動方法は4行程エンジンで記述されたものに似たものでよく、或いは該技術に精通したものによく知られたいかなる方法でもよい。2行程エンジンの冷却法はここに十分記述する。
2行程エンジンで、適切な軌道位置により以下が可能である;
(a) 燃焼混合ガスがシリンダー12T内で膨張し、動力行程中ピストン6Tを押し下げる。
(b) 排気流体は放出され、ピストンが実質上、下死点に至ると混合ガスがシリンダー室に置換される。
(c) ピストン6Tの上昇或いは圧縮行程中、混合ガスが圧縮される。
本発明はポンプ或いは流体駆動モーターのような排水/圧縮機としても運転できる。ポンプ或いは圧縮機として運転する時は、動力インプットが、例えば電気モーターからシャフトへ供給される。シャフトの回転がクランクシャフトの回転を誘導し、ピストンコントロールミーンズ及びシリンダー内のピストン往復運動を誘導する。シャフトアクシスを中心としたシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの回転はギヤ装置によるシャフトの回転から誘導される。そのような回転はシリンダーヘッドプロバイディングミーンズとポートミーンズ間の相対回転を生じ、ポート(管接続口)がシリンダーと適切な間隔で整列、不整列を起こす。この結果、流体の誘導、それに続く圧縮/放出が起こる。(モーターの場合その反対。)
図46はエンジンの注油及び冷却システムの詳細を示す、図1の断面図である。エンジンよりの熱も冷却する、適当な潤滑油がシャフト1から作動するポンプ装置により循環する。該油がシャフト1の導管を通りポンプ装置96からシリンダーヘッドプロバイディングミーンズベアリング52に循環する。該油はベアリング52からシリンダーヘッドプロバイディングミーンズの穴を通り、各シリンダーを包む外装に送り出される。油は外装を通り、導管を通ってクランクシャフトケーシング98へ、そしてケーシングの最下部にある油溜めに入る。油はシャフト導管を通りピストンコントロールミーンズへ、更にピストンコントロールミーンズアームから各シリンダーの裏面にも回される。この油も油溜めに排出される。油溜めの油は導管を通じ、ポンプ装置96に再循環される。
本発明のエンジンを注油する方法は多数ある。ベアリングの注油には高圧少量の、エンジンの冷却には低圧多量の循環が望ましいと考えられる。熱はエンジンから外部体(例空気)に末端部材54を経由して放出される。エンジン内の熱の移動には直接伝動(例ポートミーンズ13)及び潤滑油から放熱する末端部材54内の熱交換機の組み合わせが考えられる。この熱は直接(図31のレリーフ69で)或いは冷却媒体(ラジエーター液)を経由して外部流体/空気熱交換機(ラジエーター)から周囲の空気、或いは上記の組み合わせで。
Claims (12)
- 2または4行程ストローク内燃機関であって、
一連の吸気口および排気口を設けるポートミーンズで、これら吸気口および排気口が該ポートミーンズに対して固定され、各々がそれぞれ(i)空気取り入れ口または空燃混合源と(ii)排気システムとに接続されたポートミーンズと、
前記ポートミーンズに対して回転可能なシャフトで、このシャフトの軸線に対して傾いたクランク軸線をもつクランク軸を担持するシャフトと、
シャフト軸線を中心として回転可能な少なくとも一つの燃焼室で、各前記燃焼室が前記シャフトの回転速度に対して少ない回転率に割り出され、各前記燃焼室が少なくとも一つのポートを含み、このポートが運転中に必要な範囲で各前記一連の吸気口および排気口と作動連通され、或いは作動連通から外されることができる燃焼室と、
各前記燃焼室のピストンと、
前記クランク軸から軸支されるピストンコントロールミーンズで、前記シャフトが前記燃焼室に対して回転して、該シャフトおよび前記燃焼室の各々が前記ポートミーンズに対して回転する際に各燃焼室内におけるピストンの移動運動を制御するピストンコントロールミーンズとを有し、
各燃焼室の前記少なくとも一つのポートと、前記一連の吸気口および排気口の各々との作動連通が、この機関の4または2行程サイクルのための前記燃焼室内の各ピストンの適切なストローク中に生ずる内燃機関において、
a) リングシールがすべての前記少なくとも一つの燃焼室に組み合わされて前記シャフト軸線の周りを該燃焼室とともに回転可能であって、該燃焼室と前記ポートミーンズの間に置かれ、各前記燃焼室ポートのために、その燃焼室ポートに対応して配置した開口を備えており、
b) 各燃焼室の各前記少なくとも一つのポートにはその周りに環状シールが設けられ、この環状シールは各燃焼室の前記少なくとも一つのポートの周りの環状溝内に配置され、該リングシールより下では、前記環状シールと環状溝は、該溝内にすき間があり、前記燃焼室から該すき間内に向けられた燃焼流体圧力が偏倚力で該環状シールを前記ポートミーンズへ向けて移動させて前記リングシールを該ポートミーンズに押し付ける形状であることを特徴とする内燃機関。 - 請求項1に記載の内燃機関において、前記すき間が前記環状溝の底面と前記環状シールの間の空洞である、内燃機関。
- 請求項1に記載の内燃機関において、燃焼室ハウジングが少なくとも三つの前記燃焼室を組立体として形成し、この燃焼室ハウジングは前記シャフト軸線の周りを組立体として回転し、前記燃焼室の各々の各前記ピストンは各前記燃焼室内で往復状に移動可能であり、前記シャフト軸線の周りを該燃焼室とともに回転可能である、内燃機関。
- 請求項1に記載の内燃機関において、前記燃焼室はシリンダであり、該シリンダ内で、各前記ピストンが、前記クランク軸線と前記シャフト軸線の間の角度で定まる上死点と下死点の限度間を移動可能である、内燃機関。
- 請求項1に記載の内燃機関において、コネクション部材が各前記ピストンと各ピストンコントロールミーンズの間に設けられて、シリンダ内の上死点と下死点の間の各ピストンの往復移動を制御する、内燃機関。
- 請求項2に記載の内燃機関において、前記ポートミーンズは、前記燃焼室ハウジングが該ポートミーンズに対して回転する際に各前記燃焼室の少なくとも一つのポートが所定の回転範囲にわたって前記吸気口および排気口と作動連通するように、前記ポートミーンズの実質的に平坦な表面のピッチ円径上に適切な間隔と順序で前記一連の吸気口および排気口を提供する、内燃機関。
- 請求項6に記載の内燃機関において、各前記燃焼室の少なくとも一つのポートが前記実質的に平坦な表面上を密封状に回転して、所々で、
(i) 前記ピストンの吸入行程時に前記燃焼室への空気または空燃混合気の取り入れのために前記吸気口と、そして
(ii) 前記ピストンの排気行程時に前記燃焼室からの排気ガスの移動のために前記排気口と気体連通し、
各前記燃焼室の少なくとも一つのポートの密封係合が前記4行程サイクルの圧縮および爆発行程のために前記吸気口および排気口の間で行われる、内燃機関。 - 請求項6に記載の内燃機関において、各前記燃焼室は二つのポートを備え、これらポートが圧縮および爆発行程中に前記実質的に平坦な表面上を密封状に回転可能であって、所々で2行程サイクルの吸入/掃気行程中に空気または空燃混合気を取り入れて前記燃焼室から排気移動させるために前記吸気口および排気口と気体連通する、内燃機関。
- 請求項1に記載の内燃機関において、各コネクション部材が前記ピストンコントロールミーンズの周囲上の点から関連したピストンまで延在し、各前記コネクション部材は、各前記燃焼室内で上死点と下死点の間の各前記ピストンの実質的に直線状の移動を見込んで、前記ピストンコントロールミーンズに対して十分な自由度をもっている、内燃機関。
- 請求項1に記載の内燃機関において、一つのピストンについて2自由度が、関連した前記コネクション部材と前記ピストンコントロールミーンズとの係合部に設けられ、第1の自由度が前記クランク軸線からの前記コネクション部材の半径方向平行移動を与え、第2の自由度が前記ピストンコントロールミーンズと関連した前記コネクション部材との間の相対回転を与え、
3自由度が残りのピストンについて設けられ、前記第1および第2の自由度そして第3の自由度が、前記ピストンコントロールミーンズによって画定される回転面に正接状となる方向である、内燃機関。 - 請求項1に記載の内燃機関において、前記燃焼室ハウジングは、前記アウトプットシャフトの回転が、前記シャフト軸線を中心として、該燃焼室ハウジングの回転とは反対方向で該回転に比例し、或いはその逆であるように、インデックスミーンズによって該アウトプットシャフトに対して割り出される、内燃機関。
- 請求項5に記載の内燃機関において、二つの燃焼室組立体が設けられ、各組立体が実質的に対向したピストン対を提供し、各二つの組立体がシャフト軸線を中心として回転可能であり、各組立体が前記一連の吸気口および排気口を提供する対応した前記ポートミーンズに隣接して配置され、各対の対向したピストンのコネクション部材がその末端の中間で前記ピストンコントロールミーンズに係合する、内燃機関。
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