JP5090456B2 - 往復直線運動と回転運動との間での変換機構 - Google Patents

往復直線運動と回転運動との間での変換機構 Download PDF

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Description

本発明は、往復直線運動と回転運動との間での変換機構に関する。
さまざまな機械システムにおいて、往復直線運動と回転運動との間での変換機構が使用されている。そうした機構の一般的な用途は内燃エンジンであり、この場合、ピストンの往復直線運動はクランクシャフトの回転運動に変換される。本発明の図示説明する実施形態は内燃エンジンに関するものであるが、本発明はそうした用途に限定されるものではなく、本明細書に開示する往復直線運動と回転運動との間での変換機構は、さまざまな用途において使用可能である。
本発明は、波形トラックと、この波形トラックをたどる、往復運動すると共に回転する構造体とを具備してなる、往復直線運動と回転運動との間での変換機構に関する。
ピストンの往復直線運動を出力シャフトの回転運動に変換するための機構を具備してなる四シリンダー内燃エンジンの断面図である。 図１のエンジンのピストン、コネクティングロッド、保持ナットおよびワッシャーの側面図である。 概ね図２の３‐３に沿って取った、図２のコネクティングロッドおよびピストンの概略図である。 本発明に基づく交換機ユニットの平面図である。 図４の交換機ユニットの側面図である。 本発明に基づく交換機ユニットのローラーの概略図であり、トラック内での動作を示している。 本発明に基づくピストン、コネクティングロッドおよび交換機ユニットの側面図である。 本発明に基づくコネクティングロッドおよび交換機ユニットの拡大図である。 本発明に基づく交換機ユニットの一部断面図である。 図９のスラストベアリングリテーナおよび付随するネジの平面図である。 本発明に基づく回転キャリアユニットの側面図である。 図１１に示す回転キャリアユニットの上側キャリアベアリングサポートの平面図である。 図１１の回転キャリアの分解図である。 図１１の回転キャリアの平面図である。 本発明に基づく回転キャリアユニットと交換機ユニットの平面図である。 ピストンが上死点位置に対応する状態にて示す、本発明に基づく、ピストン、コネクティングロッド、交換機ユニットおよび回転キャリアユニットの側面図である。 ピストンが下死点位置に対応する状態にて示す、図１６の、ピストン、コネクティングロッド、交換機ユニットおよび回転キャリアユニットの他の側面図である。 本発明に基づく上側および下側波状レースを形成する構造体ならびにスペーサの分解図である。 図１８の上側および下側波状レースを形成する構造体ならびにスペーサの他の分解図である。 図１８の下側波状レースを形成する構造体の平面図である。 図１８の上側波状レースを形成する構造体の底面図である。 本発明に基づく交換機ブロック、波状レースを形成する構造体ならびにスペーサの分解側面図である。 組み立て状態で示す、図２２の交換機ブロック、波状レースを形成する構造体ならびにスペーサの側面図である。 図１８のスペーサの平面図である。 本発明に基づく交換機ユニットおよび下側波状レースの平面図である。 交換機ユニットが波形トラック内に位置させられた状態にて示す、本発明に基づく、ピストン、コネクティングロッドおよび交換機ユニットの側面図である。 さらに本発明に基づく回転キャリアユニットおよびスタビライザーユニットと共に示す、図２６のピストン、コネクティングロッド、交換機ユニットおよび波形トラックの側面図である。 図２７のコネクティングロッドおよびスタビライザーユニットの概略断面図である。 本発明に基づく波形トラックを形成する構造体内に配置された回転キャリアユニットとスタビライザーユニットの側面図である。 本発明に基づく往復運動システムを含む交換機ユニットおよび回転キャリアユニットの側面図である。 ピストンが上死点位置に存在する吸い込みストローク前の状態にて示す、本発明に基づく、エンジンシリンダーおよび復直線運動と回転運動との間での変換機構の概略図である。 ピストンが吸い込みストロークの途中にある状態にて示す、図３１の構造体の概略図である。 ピストンが下死点位置に存在する状態にて示す、図３１の構造体の概略図である。 ピストンが圧縮ストロークの途中にある状態にて示す、図３１の構造体の概略図である。 ピストンが上死点位置に存在する燃焼(すなわち動力ストローク)前の状態にて示す、図３１の構造体の概略図である。 ピストンが燃焼ストロークの途中にある状態にて示す、図３１の構造体の概略図である。 ピストンが下死点位置に存在する排気ストローク前の状態にて示す、図３１の構造体の概略図である。 ピストンが排気ストロークの途中にある状態にて示す、図３１の構造体の概略図である。
本発明に基づく復直線運動と回転運動との間での変換機構を含むエンジンの非限定的実例を図１に示す。当該エンジンはブロック１０を有するが、当該ブロックは、シリンダーブロック１２と、交換機(変換器)ブロック１６と、下部ブロック１０４とを有する。本エンジンはさらに、シリンダー２０によって形成された内腔と、シリンダーヘッド２２と、吸気(インテーク)手段２４と、点火手段２８と、排気手段２６と、ピストン３０と、波状レース７０(上側)および波状レース７４(下側)と、交換機(変換器)ユニット６０と、回転キャリア５０と、駆動および被駆動ギア８２および８８と、出力シャフト９０と、潤滑手段１１２と、さまざまな運転およびサポートベアリング５２,５６および１００とを備える。
図示する非限定的実施形態において、図２７に示すような回転アセンブリは、互いに協働する三つの主要な構成要素からなり、交換機ユニット６０は、図４、図５および図７に示すようにトラックローラー６２を有するが、これは、図２３に示すように固定配置された円筒形ユニットの一部である二つの波形レース７０および７４間で支持される。波形レースは波形トラックを形成するものとして説明できる。第３の構成要素は、ベアリング５２および５６上に搭載された回転キャリアユニット５０であって、上端ベアリング５２はサポート５４上に配置されており、これはまた図１１に示すようにキャリアに対して安定性を付与するが、ここで、交換機(変換器)６０は、レース７０および７４上でのトラックローラー６２の正確な配向状態を維持するために、図１３、図１４および図１５に示すように、キャリアトラック５０ｃおよび５０ｄ上に載るセンタリングローラー６６によって交換機６０が中心に置かれた状態を維持するように上下に移動する。キャリア５０はまた、図１１、図１４および図１５に示すようにキャリアトラック５０ａおよび５０ｂに載っている動力伝達ローラー６４によって、交換機６０からの変換された回転動作を、図１、図１１、図１３、図２７、図３１ないし図３８に示すように、ギア８２および８８を介して、出力シャフト(クランクシャフト)９０へと伝達する。図３１ないし図３８を参照すると、吸い込みサイクルが始まろうとしているピストン３０から始まり、続いて圧縮サイクル、燃焼サイクルおよび排気サイクルによる終わりへと続いていく、オットーサイクルあるいはディーゼルサイクルエンジンの始まりから終わりまでの四つのサイクルを通して、エンジンが示されている。図３１ないし図３８は、図１８、図１９、図２０および図２１にも示されているように、波状レース７４および７０のスロープ７４ａ,７４ｂ,７４ｃ,７４ｄおよび７０ａ,７０ｂ,７０ｃ,７０ｃをそれが上下しながら横切るときのトラックローラー６２の動きを示している。
交換機６０は、燃焼サイクル中は往復運動を回転運動に変換し、続いて吸い込み、圧縮および排気サイクル中は回転運動を往復運動に変換するので、そのように呼ばれる。往復運動から回転運動への変換は、ローラー６２が同時に下向きに押しやられ、波状レースの下向き傾斜したスロープが下向きの螺旋動作を生じるときに、燃焼ストローク中に実現される。図示する実施形態のスロープの表面は(上端における僅かな丸みの後)４５度下り勾配であるので、ピストン３０からの下向き圧力は一対一の比率で回転運動に変換される。これは、ピストン３０が僅かに下方に動くたびに、波形トラックと当接状態にある交換機ユニットの一部が僅かだけ回転し、したがってピストン３０の往復運動が、交換機の軸線に対して９０度の角度をなす回転運動に変換され、したがってエネルギーの最適な伝達が実現されることを意味する。回転キャリアは図１２から分かるように続いて、変換された回転運動を、動力伝達ローラー６４および任意の交換センタリングローラー６６が、図６、図７および図８から分かるように、それらがレース７０および７４の輪郭をたどる際に交換機６０によって生じる圧力下において、キャリア５０のレース５０ａ,５０ｂ,５０ｃおよび５０ｄを上下に移動するとき、駆動および被駆動ギア８２および８８を介して、出力シャフト９０に伝達する。
ピストン３０は、シリンダー上端(上死点)へと、燃焼サイクルの残る三つのストロークを通じて、(図１から分かるように)クランクシャフト９０に取り付けられたフライホイール９４からの遠心力、あるいは同じクランクシャフト９０に連結された他のピストンからの動力によって復帰する。スムーズな回転を保証するためにフライホイール９４もまた使用される。
エンジンの性能および耐用年数を保証するのを助けるために、ピストン３０は、図２７および図２８から分かるように、スタビライザーユニット３４によって、シリンダー２０内で回転しないようにすることができる。スタビライザーユニット３４は、図２および図３に示すように、コネクティングロッド３２(これはまた入力シャフトとも呼ばれる)の一つ以上の面と接触したままである一つ以上のローラーによって、ピストンの回転を阻止できる。ピストン３０およびコネクティングロッド３２は回転しないように拘束することが可能であるが、これは、図８および図９から分かるように、それらを、スラストベアリング３５によって、交換機６０に対して取り付け可能であるからである。さらに図２、図８および図９を参照すると、保持ナット４３、ならびにワッシャー４１および４２、スラストベアリングリテーナ３７、ならびにネジ３９はまた、図９および図１０から分かるように、衝撃ダンパー３５ａおよび３５ｂを保持しているが、これは、燃焼によって生じるピストン３０への衝撃から、あるいはレース７０および７４の上端および下端丸みにトラックローラー６２が達するときのエンジンの高速運転中の慣性から、スラストベアリングを保護するのを助ける。
図６を参照すると、トラックローラーは、それらを互いに接触状態で維持するような様式で配設可能である。この接触は、それらがレース７０および７４上を進むときに、それらが常に正確な速度および方向で回転するのを維持することが目的である。スペーサ７２は、図２３および図２４から分かるように、トラックローラー６２に対する近接公差を維持するために、レース７０および７４を互いに正確な距離で維持するが、トラックローラー６２がレース７０および７４の輪郭をたどるとき、トラックローラー６２がレース上で滑らないようにするため、あるいは回転方向を変えなければならなくなるのを抑止するために、接触はレース間で絶えず変化してもよく、それらは、他のローラーと常に接触状態にあることによって、正確な方向および速度での回転を常に維持可能である。常時互いに接触状態にある一対のトラックローラー６２はまた、一つのローラーに加えられる荷重を両者に分配することを可能とし、これによって一つのローラーがそれ自身で支持しなければならない荷重が低減され、これによって両ローラーの耐用年数が延びる。トラックローラー６２、ならびにレース７０および７４は、ギア、磁石、油圧、加圧空気、あるいは同じ結果を生じる同様の種類の作動関係を促進するそれ以外の手段などの、同じ機能を実現するその他の手段によって置き換えることができる。ギアが使用される例では、ラック・ピニオン構造と同様に、歯付きローラーと噛み合うためにレースにも同様に歯が付けられる。回転アセンブリはまた、交換機およびキャリアが、その周りを回転するレースあるいは同じ結果を生じるその他の構造を用いて定常的に配置されるように構成可能である。
図２９を参照すると、衝撃吸収ダンパー１３２上にマウントされた状態でレース７０および７４が示されている。こうしたダンパーは、ピストン３０上での燃焼によって生じる衝撃を、あるいはトラックローラー６２が(波形トラックの頂上あるいは底としても説明する)レース７０および７４の上端および下端の丸みに達するときのエンジンの高速運転中の慣性を吸収しかつ逃すために組み込むことができる。ダンパー１３２は、エンジンの内部に存在するオイルおよび化学物質に対して、より耐久性のあるラバーよりも優れた耐荷重性能を有する高密度ラバーあるいはポリウレタン型素材から形成できる。この同一のラバーまたはポリウレタン型素材はまた、図８から分かるように、衝撃ダンパー３５ａおよび３５ｂにおいても使用可能である。ラバーあるいはポリウレタンダンパー３５ａ,３５ｂおよび１３２の代わりに、スプリング、円錐ワッシャー、流体、空気あるいはその他の手段を用いることができる。
図３０を参照すると、キャリア５０に組み込まれたオプションとしての往復運動システムが示されているが、これは遠心力によって動作させられる。エンジンの速度(ＲＰＭ)が増大するとき、傾斜した遠心重り１４０は遠心重りスプリング１４２の抵抗に打ち勝ち、キャリア５０の中心から外側に重りが移動することが可能となる。結果として生じる動作は、それゆえ、往復運動体スプリング斜面１４４を上向きに動かして往復運動体スプリング１４６にさらなる圧力を生じさせ、したがって、エンジンの速度(ＲＰＭ)が増大するとき慣性によって生じる各ストロークの終端における増大するエネルギー量を吸収する速度感応型機械式手段を創出し、その後、レース７０および７４の上側および下側丸みをトラックローラー６２が通過した後に、このエネルギーを再解放し、したがって、トラックローラー６２、交換機ユニット６０、ならびにレース７０および７４に対するストレスを低減することによって、エンジンの性能、耐用年数および信頼性を増大させるために、ピストン３０、コネクティングロッド３２および交換機ユニット６０の往復運動を促進するのを助ける。この機械的な往復運動システムは、加圧流体、圧縮空気、磁石あるいは同速度感知エネルギー吸収・解放プロセスを実現するための、その他の好適な手段を使用する、異なる種類のシステムによって置き換えることができる。
エンジンの全体構造に関して使用可能な素材としては、アルミニウム、スチール、ラバー、プラスチック、自動車用のガスケットおよびエンジンの製造に関して一般的に使用されるほとんどのその他の素材が挙げられる。セラミックあるいは特殊金属などの、一般的でない素材は、燃焼室、回転アセンブリなどのような主要な領域において使用可能である。回転アセンブリにおいて使用されることになる素材は、一般に、高級スチールあるいは類似の素材であるが、これは、それらが高い圧力および衝撃にさらされるからである。トラックローラー６２に対する衝撃荷重を低減するのを助けるために、高密度ラバーあるいはポリウレタン型素材などのような、より柔軟な表面をトラック７０および７４に対して付与することができる。
このエンジンおよび全構成の多くのその他の部品および機能については、本明細書では詳しく説明しておらず、あるいは極めて僅かな説明しかしていないが、これは、こうしたエンジンの多くの部品、設計、機能および構造の本質は、既によく知られかつ長年にわたって使用されてきた設計および技術と異なっていなくてもよく、あるいは極めて僅かしか異なっていなくてもよく、したがって往復式エンジンの分野では共通の知識でありかつ標準的な慣例であると見なされるからである。こうした機能のいくつかとしては、これに限定されるものではないが、燃料供給システム、潤滑手段、点火システム、冷却システム、圧縮比、燃焼室シール、高性能変更、過給、ターボ過給、事前設計、製品の素材、製品の素材、メンテナンス、エンジンを機械あるいはトランスミッションに取り付けるための手段などが挙げられる。現在のエンジン構造との近似性を残すことで、現在の製品の素材および製造方法によって、このエンジンをより容易に複製することが可能となり、そしてさらに、彼らが既に見慣れたエンジンとほとんど同じものとしておくことによって、消費者にとって理解し、維持し、操作するのが極めて容易なものとなる。
本発明の図示説明した実施形態は内燃エンジンに関するものであるが、本発明はそうした用途に限定されるものではなく、本明細書で開示した往復直線運動と回転運動との間での変換機構は、さまざまな用途において使用可能である。
以下の番号を付した項は、本発明に係る機構の非限定的実例の説明である。
１．往復直線運動と回転運動との間の変換を促進するための機構であって、第１のレースおよび、この第１のレースに対向すると共にそれから離間させられた第２のレースとによって画定された連続した波形トラックであって、円形プロフィルの境界を定めると共に、概して、中心軸線を有する円筒形容積を画定している波形トラックと、上記円筒形容積内に少なくとも部分的に配置され、かつ上記中心軸線を中心として回転するよう構成されたキャリアユニットと、上記キャリアユニットを少なくとも部分的に貫通し、かつ、上記キャリアユニットと接触状態で延在し、かつ、上記キャリアユニットと共に上記円筒形容積内で往復運動するよう構成された交換機ユニットと、を具備してなり、上記交換機ユニットは、この交換機ユニットの第１の端部に近接して、かつ、上記波形トラックの上記第１のレースと回転接触状態で配置された第１のローラーと、上記第１のローラーに隣接し、かつ、上記波形トラックの上記第２のレースと回転接触状態にある第２のローラーと、を具備してなる機構。
２．上記項１に記載の機構であって、上記第１および第２のローラーは互いに回転接触状態にある機構。
３．上記項１に記載の機構であって、上記波形トラックは略直線部分を含む機構。
４．上記項１に記載の機構であって、上記キャリアユニットは、上記中心軸線に対して略縦方向に延在する第３のレースを具備してなり、かつ、上記交換機ユニットはさらに、上記第１および第２のローラーから半径方向内側に、かつ、上記第３のレースと回転接触状態で配置された第３のローラーを具備してなる機構。
５．上記項４に記載の機構であって、上記キャリアユニットはさらに、上記第３のレースに対向すると共にそれから離間させられた第４のレースを具備してなり、上記交換機ユニットはさらに、上記第１および第２のローラーから半径方向内側に、かつ、上記第４のレースと回転接触状態で配置された第４のローラーを具備してなる機構。
６．上記項５に記載の機構であって、上記第３および第４のローラーは互いに回転接触状態にある機構。
７．上記項１に記載の機構であって、上記交換機ユニットはさらに、上記交換機ユニットの第２の端部に近接して配置された第３のローラーであって、上記第１のレースと回転接触状態にある第３のローラーと、上記第３のローラーに隣接し、かつ、上記第２のレースと回転接触状態にある第４のローラーと、を具備してなる機構。
８．上記項７に記載の機構であって、上記第１および第２のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、上記第３および第４のローラーは互いに回転接触状態にある機構。
９．上記項７に記載の機構であって、上記キャリアユニットは、第３のレースおよびこの第３のレースに対向すると共にそれから離間させられた第４のレースであって、上記中心軸線に対して略縦方向に延在する第３および第４のレースと、第５のレースおよびこの第５のレースに対向すると共にそれから離間させられた第６のレースであって、上記中心軸線に対して略縦方向に延在する第５および第６のレースと、を具備してなり、上記交換機ユニットはさらに、上記第１および第２のローラーから半径方向内側に、かつ、上記第３のレースと回転接触状態で配置された第５のローラーと、上記第１および第２のローラーから半径方向内側に、かつ、上記第４のレースと回転接触状態で配置された第６のローラーと、上記第３および第４のローラーから半径方向内側に、かつ、上記第５のレースと回転接触状態で配置された第７のローラーと、上記第３および第４のローラーから半径方向内側に、かつ、上記第６のレースと回転接触状態で配置された第８のローラーと、を具備してなる機構。
１０．上記項９に記載の機構であって、上記第１および第２のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、上記第３および第４のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、上記第５および第６のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、上記第７および第８のローラーは互いに回転接触状態にある機構。
１１．上記項９に記載の機構であって、上記第１および第２のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、上記第３および第４のローラーは互いに回転接触状態にある機構。
１２．上記項９に記載の機構であって、上記第５および第６のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、上記第７および第８のローラーは互いに回転接触状態にある機構。
１３．上記項１に記載の機構であって、上記交換機ユニットに対して連結され、かつ、上記中心軸線と略同軸状に延在し、かつ、上記交換機ユニットと共に往復運動するよう構成された入力シャフトと、上記波形トラックに対して固定され、かつ、上記入力シャフトが往復運動するときに、この入力シャフトを安定させるよう構成されたスタビライザーユニットと、をさらに具備してなる機構。
１４．上記項１３に記載の機構であって、上記交換機ユニットは、上記入力シャフトに対して回転可能に連結されており、かつ、上記スタビライザーユニットは、上記交換機ユニットが回転するときに、上記入力シャフトが回転するのを阻止するよう構成されている機構。
１５．上記項１４に記載の機構であって、上記入力シャフトは第３のレースを画定する少なくとも一つの表面を具備してなり、かつ、上記スタビライザーユニットは、上記第３のレースと回転接触状態にあるローラーを具備してなる機構。
１６．上記項１に記載の機構であって、上記キャリアユニットは、上記第１および第２のローラーが上記波形トラックの頂上あるいは底に達したときに、上記交換機ユニットの往復軸線方向における変化を促進するのを助けるよう構成された往復運動システムを具備してなる機構。
１７．上記項１６に記載の機構であって、上記往復運動システムは、上記第１および第２のローラーが上記波形トラックの頂上あるいは底に達したときに、上記交換機ユニットと係合するための一つ以上のスプリングポジションを備える機構。
１８．上記項１に記載の機構であって、上記交換機ユニットが入力シャフトに対して回転できるよう上記交換機ユニットに対して連結された入力シャフトをさらに具備してなり、上記入力シャフトは、上記中心軸線と略同軸状に延在し、かつ、上記交換機ユニットと共に往復運動するよう構成されている機構。
１９．上記項１８に記載の機構であって、上記交換機ユニットは、その中で上記入力シャフトが回転するよう構成されたベアリング構造体を具備してなる機構。
２０．上記項１に記載の機構であって、上記交換機ユニットに対して連結され、かつ、上記中心軸線と略同軸状に延在し、かつ、上記交換機ユニットと共に往復運動するよう構成された入力シャフトをさらに具備してなり、上記キャリアユニットは略円筒形状であり、かつ、上記入力シャフトが貫通延在するための第１の通路と、上記交換機ユニットが貫通延在するための第２の通路と、を具備してなる機構。
２１．エンジンであって、上記項１に記載の機構と、シリンダー内に配置され、かつ、力に反応してその中で直線的に移動するよう構成されたピストンであって、上記交換機ユニットに対して連結されたピストンと、外部デバイスに対して回転運動を付与するために上記キャリアユニットに対して連結された外部シャフトと、を具備してなるエンジン。
２２．上記項２１に記載のエンジンであって、内燃エンジンであるエンジン。
２３．往復直線運動と回転運動との間の変換を促進するための機構であって、第１の側面および、この第１の側面に対向すると共にそれから離間させられた第２の側面とによって画定された連続した波形トラックであって、円形プロフィルの境界を定めると共に、概して、中心軸線を有する円筒形容積を画定している波形トラックと、上記円筒形容積内に少なくとも部分的に配置され、かつ上記中心軸線を中心として回転するよう構成されたキャリアユニットと、上記キャリアユニットを少なくとも部分的に貫通して、かつ、上記キャリアユニットと接触状態で延在し、かつ、上記キャリアユニットと回転すると共に上記円筒形容積内で往復運動するよう構成された交換機ユニットと、を具備してなり、この交換機ユニットは、上記交換機ユニットの第１の端部に近接して、かつ、上記波形トラックの上記第１の側面と接触状態で配置された第１の回転要素と、上記第１の回転要素に隣接し、かつ、上記波形トラックの上記第２の側面と接触状態にある第２の回転要素と、を具備してなる機構。
２４．上記項２３に記載の機構であって、上記波形トラックの上記第１および第２の側面は歯を具備してなり、上記第１および第２の回転要素は、上記波形トラックの上記第１および第２の側面の歯と係合する歯を具備してなる機構。
２５．往復直線運動と回転運動との間での変換機構であって、円筒形領域の周りで周方向に延在する第１の表面であって、上記円筒形領域は中心軸線を有すると共に、上記第１の表面は、それが上記円筒形領域の周りで延在するとき、軸方向に起伏している第１の表面と、上記円筒形領域の周りで周方向に延在する第２の表面であって、この第２の表面は上記第１の表面に対向すると共に、それが上記円筒形領域の周りで延在するとき、軸方向に起伏している第２の表面と、上記円筒形領域内で軸方向に動作するよう構成された往復運動要素であって、この往復運動要素は、この往復運動要素が上記円筒形領域内で軸方向に動作するとき、それぞれ上記第１および第２の表面に沿って回転するよう構成された第１および第２のローラーを具備してなり、かつ、上記往復運動要素は、上記第１および第２のローラーが上記第１および第２の表面に沿って回転するとき、上記軸線を中心として回転するよう構成されている往復運動要素と、上記円筒形領域の上記軸線を中心として回転するよう構成された回転ユニットであって、この回転ユニットは上記往復運動ユニットと係合しており、かつ、上記回転ユニットはさらに、上記往復運動ユニットが上記軸線を中心として回転するとき、上記軸線を中心として回転するよう構成されている回転ユニットと、を具備してなる機構。
上記説明は、独自の有用性を備えた多数の別個の発明を包含する。こうした発明のそれぞれを好ましい形態あるいは方法で説明してきたが、本明細書中で開示し説明したような、その特定の代替例、実施形態および／または方法は、限定的な意味で解釈すべきではない。なぜなら、さまざまな変形例が実施可能であるからである。本発明は、本明細書に開示された、さまざまな要素、特徴、機能、特性、方法および／またはステップの全ての新規でかつ非自明な組み合わせおよび部分組み合わせを含む。同様に、本明細書あるいは特許請求の範囲において「一つの」あるいは「第１の」要素、方法のステップとの記載、あるいはそれに類する記載がある場合、そうした記載は、一つ以上のそうした要素あるいはステップを包含し、二つ以上のそうした要素またはステップを要求するわけでも、それを除外するわけでもないことを理解されたい。
特徴、機能、要素、特性、ステップおよび／または方法の、さまざまな組み合わせまたは部分組み合わせにおいて具現化された発明は、関連出願における新請求項の提示によって特許請求可能である。そうした新請求項もまた、異なる発明を対象とするにせよ、同じ発明を対象とするにせよ、原請求項とは範囲が異なるにせよ、広いにせよ、狭いにせよ、等しいにせよ、本開示の対象事項に包含されると見なされる。
１０ ブロック
１２ シリンダーブロック
１６ 交換機ブロック
２０ シリンダー
２２ シリンダーヘッド
２４ 吸気手段
２６ 排気手段
２８ 点火手段
３０ ピストン
３２ コネクティングロッド
３４ スタビライザーユニット
３５ スラストベアリング
３５ａ,３５ｂ 衝撃ダンパー
３７ スラストベアリングリテーナ
３９ ネジ
４１,４２ ワッシャー
４３ 保持ナット
５０ 回転キャリア
５０ａ,５０ｂ,５０ｃ,５０ｄ キャリアトラック
５２,５６ ベアリング
５４ サポート
６０ 交換機
６２ トラックローラー
６４ 動力伝達ローラー
６６ センタリングローラー
７０ 波状レース
７０ａ,７０ｂ,７０ｃ,７０ｄ スロープ
７２ スペーサ
７４ 波状レース
７４ａ,７４ｂ,７４ｃ,７４ｄ スロープ
８２,８８ ギア
９０ 出力シャフト(クランクシャフト)
９４ フライホイール
１００ ベアリング
１０４ 下部ブロック
１１２ 潤滑手段
１３２ 衝撃吸収ダンパー
１４０ 遠心重り
１４２ 遠心重りスプリング
１４４ 往復運動体スプリング斜面
１４６ 往復運動体スプリング

Claims (24)

  1. 往復直線運動と回転運動との間の変換を促進するための機構であって、
    第１のレースおよび、この第１のレースに対向すると共にそれから離間させられた第２のレースとによって画定された連続した波形トラックであって、円形プロフィルの境界を定めると共に、概して、中心軸線を有する円筒形容積を画定している波形トラックと、
    前記円筒形容積内に少なくとも部分的に配置され、かつ、前記中心軸線を中心として回転するよう構成されたキャリアユニットと、
    前記キャリアユニットを少なくとも部分的に貫通して、かつ、前記キャリアユニットと接触状態で延在し、かつ、前記キャリアユニットと共に前記円筒形容積内で往復運動するよう構成された交換機ユニットと、を具備してなり、
    前記交換機ユニットは、
    前記交換機ユニットの第１の端部に近接して、かつ、前記波形トラックの前記第１のレースと回転接触状態で配置された第１のローラーと、
    前記第１のローラーに隣接し、かつ、前記波形トラックの前記第２のレースと回転接触状態にある第２のローラーと、を具備してなり、
    前記第１および第２のローラーは互いに回転接触状態にあることを特徴とする機構。
  2. 前記波形トラックは、略直線部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の機構。
  3. 前記キャリアユニットは、前記中心軸線に対して略縦方向に延在する第３のレースを具備してなり、
    前記交換機ユニットはさらに、前記第１および第２のローラーから半径方向内側に、かつ、前記第３のレースと回転接触状態で配置された第３のローラーを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の機構。
  4. 前記キャリアユニットはさらに、前記第３のレースに対向すると共にそれから離間させられた第４のレースを具備してなり、
    前記交換機ユニットはさらに、前記第１および第２のローラーから半径方向内側に、かつ、前記第４のレースと回転接触状態で配置された第４のローラーを具備してなることを特徴とする請求項３に記載の機構。
  5. 前記第３および第４のローラーは互いに回転接触状態にあることを特徴とする請求項４に記載の機構。
  6. 前記交換機ユニットはさらに、
    前記交換機ユニットの第２の端部に近接して配置された第３のローラーであって、前記第１のレースと回転接触状態にある第３のローラーと、
    前記第３のローラーに隣接し、かつ、前記第２のレースと回転接触状態にある第４のローラーと、を具備してなることを特徴とする請求項１に記載の機構。
  7. 前記第１および第２のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、前記第３および第４のローラーは互いに回転接触状態にあることを特徴とする請求項６に記載の機構。
  8. 前記キャリアユニットは、
    第３のレースおよびこの第３のレースに対向すると共にそれから離間させられた第４のレースであって、前記中心軸線に対して略縦方向に延在する第３および第４のレースと、
    第５のレースおよびこの第５のレースに対向すると共にそれから離間させられた第６のレースであって、前記中心軸線に対して略縦方向に延在する第５および第６のレースと、を具備してなり、
    前記交換機ユニットはさらに、
    前記第１および第２のローラーから半径方向内側に、かつ、前記第３のレースと回転接触状態で配置された第５のローラーと、
    前記第１および第２のローラーから半径方向内側に、かつ、前記第４のレースと回転接触状態で配置された第６のローラーと、
    前記第３および第４のローラーから半径方向内側に、かつ、前記第５のレースと回転接触状態で配置された第７のローラーと、
    前記第３および第４のローラーから半径方向内側に、かつ、前記第６のレースと回転接触状態で配置された第８のローラーと、を具備してなることを特徴とする請求項６に記載の機構。
  9. 前記第１および第２のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、前記第３および第４のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、前記第５および第６のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、前記第７および第８のローラーは互いに回転接触状態にあることを特徴とする請求項８に記載の機構。
  10. 前記第１および第２のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、前記第３および第４のローラーは互いに回転接触状態にあることを特徴とする請求項８に記載の機構。
  11. 前記第５および第６のローラーは互いに回転接触状態にあり、かつ、前記第７および第８のローラーは互いに回転接触状態にあることを特徴とする請求項８に記載の機構。
  12. 前記交換機ユニットに対して連結され、かつ、前記中心軸線と略同軸状に延在し、かつ、前記交換機ユニットと共に往復運動するよう構成された入力シャフトと、
    前記波形トラックに対して固定され、かつ、前記入力シャフトが往復運動するときに、この入力シャフトを安定させるよう構成されたスタビライザーユニットと、をさらに具備してなることを特徴とする請求項１に記載の機構。
  13. 前記交換機ユニットは、前記入力シャフトに対して回転可能に連結されており、かつ、
    前記スタビライザーユニットは、前記交換機ユニットが回転するときに、前記入力シャフトが回転するのを阻止するよう構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の機構。
  14. 前記入力シャフトは第３のレースを画定する少なくとも一つの表面を具備してなり、かつ、
    前記スタビライザーユニットは、前記第３のレースと回転接触状態にあるローラーを具備してなることを特徴とする請求項１３に記載の機構。
  15. 前記キャリアユニットは、前記第１および第２のローラーが前記波形トラックの頂上あるいは底に達したときに、前記交換機ユニットの往復軸線方向における変化を促進するのを助けるよう構成された往復運動システムを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の機構。
  16. 前記往復運動システムは、前記第１および第２のローラーが前記波形トラックの頂上あるいは底に達したときに、前記交換機ユニットと係合するための一つ以上のスプリングポジションを備えることを特徴とする請求項１５に記載の機構。
  17. 前記交換機ユニットが入力シャフトに対して回転できるよう前記交換機ユニットに対して連結された入力シャフトをさらに具備してなり、前記入力シャフトは、前記中心軸線と略同軸状に延在し、かつ、前記交換機ユニットと共に往復運動するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の機構。
  18. 前記交換機ユニットは、その中で前記入力シャフトが回転するよう構成されたベアリング構造体を具備してなることを特徴とする請求項１７に記載の機構。
  19. 前記交換機ユニットに対して連結され、かつ、前記中心軸線と略同軸状に延在し、かつ、前記交換機ユニットと共に往復運動するよう構成された入力シャフトをさらに具備してなり、
    前記キャリアユニットは略円筒形状であり、かつ、前記入力シャフトが貫通延在するための第１の通路と、前記交換機ユニットが貫通延在するための第２の通路と、を具備してなることを特徴とする請求項１に記載の機構。
  20. エンジンであって、
    請求項１に記載の機構と、
    シリンダー内に配置され、かつ、力に反応してその中で直線的に移動するよう構成されたピストンであって、前記交換機ユニットに対して連結されたピストンと、
    外部デバイスに対して回転運動を付与するために前記キャリアユニットに対して連結された外部シャフトと、を具備してなることを特徴とするエンジン。
  21. 内燃エンジンであることを特徴とする請求項２０に記載のエンジン。
  22. 往復直線運動と回転運動との間の変換を促進するための機構であって、
    第１の側面および、この第１の側面に対向すると共にそれから離間させられた第２の側面によって画定された連続した波形トラックであって、円形プロフィルの境界を定めると共に、概して、中心軸線を有する円筒形容積を画定している波形トラックと、
    前記円筒形容積内に少なくとも部分的に配置され、かつ、前記中心軸線を中心として回転するよう構成されたキャリアユニットと、
    前記キャリアユニットを少なくとも部分的に貫通して、かつ、前記キャリアユニットと接触状態で延在し、かつ、前記キャリアユニットと回転すると共に前記円筒形容積内で往復運動するよう構成された交換機ユニットと、を具備してなり、
    前記交換機ユニットは、
    前記交換機ユニットの第１の端部に近接して、かつ、前記波形トラックの前記第１の側面と接触状態で配置された第１の回転要素と、
    前記第１の回転要素に隣接し、かつ、前記波形トラックの前記第２の側面と接触状態にある第２の回転要素と、を具備してなり、
    前記第１および第２のローラーは互いに回転接触状態にあることを特徴とする機構。
  23. 前記波形トラックの前記第１および第２の側面は歯を具備してなり、かつ、
    前記第１および第２の回転要素は、前記波形トラックの前記第１および第２の側面の歯と係合する歯を具備してなることを特徴とする請求項２２に記載の機構。
  24. 往復直線運動と回転運動との間での変換機構であって、
    円筒形領域の周りで周方向に延在する第１の表面であって、前記円筒形領域は中心軸線を有すると共に、前記第１の表面は、それが前記円筒形領域の周りで延在するとき、軸方向に起伏している第１の表面と、
    前記円筒形領域の周りで周方向に延在する第２の表面であって、この第２の表面は前記第１の表面に対向すると共に、それが前記円筒形領域の周りで延在するとき、軸方向に起伏している第２の表面と、
    前記円筒形領域内で軸方向に動作するよう構成された往復運動要素であって、この往復運動要素は、この往復運動要素が前記円筒形領域内で軸方向に動作するとき、それぞれ前記第１および第２の表面に沿って回転するよう構成された第１および第２のローラーを具備してなり、かつ、前記往復運動要素は、前記第１および第２のローラーが前記第１および第２の表面に沿って回転するとき、前記軸線を中心として回転するよう構成されている往復運動要素と、
    前記円筒形領域の前記軸線を中心として回転するよう構成された回転ユニットであって、この回転ユニットは前記往復運動ユニットと係合しており、かつ、前記回転ユニットはさらに、前記往復運動ユニットが前記軸線を中心として回転するとき、前記軸線を中心として回転するよう構成されている回転ユニットと、を具備してなり、
    前記第１および第２のローラーは互いに回転接触状態にあることを特徴とする機構。
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