JPH11515072A - ロータリー内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 トロイダルエンジン(20)は、対向配置されたローターアッセンブリ(45)を有し、該アッセンブリは、各々のローターアッセンブリ(45)上に配列したピストン(47)を支持する。トロイダル作動室の一部が、ピストン(47)間に形成され、該室内で、空気と燃料の可燃性混合物が圧縮され、最小の作動室容積で着火され、加速するように、作動ピストン(47)及びローターアッセンブリ(45)を作動させる。前記ローターアッセンブリは、遊星部材(50)をその軸回りに摺動ピン接続を介して駆動する。前記又は各遊星部材(50)は、クランクシャフト(40)のクランクピン(51)上に支持され、且つ、太陽／環状歯車(53)と噛合しクランクシャフト軸を中心とする遊星歯車と一体とされる。クランクシャフト(49)は、遊星部材の歯車(52)を環状歯車(53)と噛合させることによってローターアッセンブリ(45)に対して逆回転し、太陽歯車と噛合することによって同方向に回転するように、配置される。

Description

【発明の詳細な説明】 “ロータリー内燃機関” 本発明は、ロータリー式内燃機関に関する。本発明は、また、作動室（workin g chamber）のためのトロイダルシリンダーを利用する液体ポンプ及びエンジン のようなロータリー式容積形機関に関する。 そのような内燃機関、液体駆動モータ，液体ポンプ及び外燃エンジンは、これ 以下においてトロイダルエンジンとして、総括的に言及される。しかしながら、 図示目的のために、本発明は、これ以降、内燃機関の適用形態例を参照すること によって、説明される。 ロータリーエンジンの多くの形態が、研究され製造されてきている。それらは 、たいてい、従来の往復ピストンエンジンの持つ固有の欠点を削減する手段とし て、及び／又は製造効率及び燃料効率が経済的、コンパクト、又は軽量のエンジ ンを提供する観点で、提案されてきた。今日までこれらは商品化されていない。 大量に製造された唯一の内燃機関は、バンケル（Wankel）ロータリーエンジンと 従来の往復ピストンエンジンである。 従来の往復ポンプ及び往復エンジンは、ピストンの往復 運動をクランクシャフトを介して回転運動に変換するのに一般的に利用されてき た。しかしながら、従来の往復内燃機関は、多数の移動部材による摩擦によって 強いられる燃料消費制限を有している。これらの移動部材は、一般的には、ベア リングの回転速度及び個数とともに摩擦が増加するベアリングジャーナル、各ピ ストン上の複数のリングによって摩擦を生じさせるピストンリング、および、多 数の部材が結合システムとして働き、エンジン全体として重大な摩擦を引き起こ すバルブ列を、含んでいる。 加えて、往復内燃機関の熱効率は、機械的設計、使用される材料、操作方法、 及び全てのサイクル段階に共通のシリンダー部分を使用していることによって、 低下させられる。このような複雑さが、製造及び組立てのコストを上昇させる。 前記バンケルエンジンは、その高いパフォーマンスポテンシャルのために自動 車に適用された。しかしながら、様々な理由のために、通勤用自動車用エンジン や大量生産された小型工業用エンジンのような従来のピストンエンジンに置き換 わるものとして一般的使用に利用されるには至らなかった。 ロータリーエンジンの他の形態も提案されている。これらは、ドライブシャフ トアッセンブリ回りのシリンダーハ ウジング内に形成されたトロイダルシリンダーと、前記ドライブシャフト回りの 回転のために支持され、且つ、前記トロイダル形シリンダー内のピストンに連結 されたローター手段とを有し、それによって、前記ピストンが互いに接近離反し て前記トロイダルシリンダー内でそれらの間に膨張及び収縮のための作動室を形 成している。更に、前記作動室から又は該室へ、流体の注入及び排出のために前 記シリンダーハウジングアッセンブリを介して延びるインレットポート及びアウ トレットポートを有している。 トロイダルエンジンの典型的な従来技術は、チルトンブックカンパニーによっ て発行されたジャン ピー ノルバイによる“バンケル エンジン デザイン デベロップメント アブリケィション（THE WANKEL ENGINE DESIGN DEVELOPMENT APPLICATIONS）”に略述されている。航空機エンジン開発製造公社のフランス 特許第２４９８２４８号公報、及びゲブハルト ハウザーのドイツ特許第３５２ １５９３号公報にも、従来技術のトロイダルエンジンが図説されている。これら のエンジンの中には、シリンダー内を移動するピストンを周期移動させるために 、外部メカニズムを使用するものであるが、他のエンジンは、駆動部材の所要の 機構的結合を得るために動力系において斜板やカムやその類の部材を使用する。 大量生産の目的のためには、この全ての従来技術は、作動に関して非効率な形 態である点において、或いは、最適な動力配分が維持されるような通常の駆動負 荷の下で十分に機能する能力に関して、不都合があると考えられる。従来の提案 の多くは、要求される精巧な製造工程又は組立て工程を必要とするか、密閉が困 難であるか、あまりに複雑であるか、或いは、非効率な方法で操作される。 本発明の目的は、上記不都合の少なくとも一つを解決するトロイダルエンジン を提供することにある。 前述で見たように、本発明の一形態は、トロイダル形シリンダーと同軸のドラ イブシャフト回りのシリンダーハウジングアッセンブリ内に形成され、且つ、前 記トロイダル形シリンダー内で並設されたピストン付きのローター部材と結合さ れ、それによって、それらの回転中にピストンを周期的に互いに接近離反移動さ せる仕様で、前記ドライブシャフトの回転が前記ローターを回転させ、該トロイ ダルシリンダー内で両者間に膨張作動室及び収縮作動室を形成するトロイダルシ リンダーと、該作動室への又は該作動室からの流体の吸入と排出のためのシリン ダーハウジングアッセンブリを通って延びるインレットポート手段及びアウトレ ットポート手段とを有し、前記トロイダル形シリンダー内のピストンを前記ドラ イブシャフトに結合する結合手 段が、： 一つのローターアッセンブリを前記ドライブシャフトに結合するための駆動手 段と、； 前記ドライブシャフトから偏心したクランクピンと、； 前記ドライブシャフトに対して予め決められた回転スピードで、前記クランク ピン回りに回転するために駆動させられる遊星部材であって、それによって該遊 星部材が前記ドライブシャフト回りの遊星移動の為に前記クランクピン上に支持 されている、前記遊星部材と、 他のローターアッセンブリとそれらの各々の軸から偏心した前記遊星部材との 間の直接駆動接続部であって、それによって、その回りの遊星運動から生じる前 記ドライブシャフト軸回りの前記直接駆動接続部の差動角速度が、他のローター アッセンブリのピストンを、前記ドライブシャフト回りに回転するように、その 一つのローター措置のピストンに接近及び離反移動を周期的にさせる、前記直接 駆動接続部と、 を有するタイプの回転式容積形機関に広く属する。 前記ドライブシャフトは、前記ローターアッセンブリと同じ方向に回転するこ とができるが、内燃機関の殆どの適用例においては、前記ドライブシャフトが、 前記ローターアッセンブリに対して強制的に逆回転させ、それによって 前記ローターアッセンブリの回転速度が前記ドライブシャフトの速度に対して減 少させられエルことが好ましい。 その旋回軸回りに前記遊星部材を回転させるための駆動手段は、前記旋回軸と 同軸であって、前記遊星部材上に載置された駆動スプロケット／プーリから延び 、前記シリンダーハウジングアッセンブリ上に載置された駆動スプロケット／プ ーリ回りのチェーン又は歯付きベルトを有する。また、前記駆動手段は、前記遊 星部材上に載置され、内部、外部、又は間接的に、歯車列を介して、前記シリン ダーハウジングアッセンブリに固定された太陽歯車／環状歯車と噛合する歯車を 有している。こうして、前記遊星部材は、前記ローターアッセンブリと同じ方向 に回転するために、前記ドライブシャフトと同軸の固定された太陽歯車から駆動 される遊星歯車とともに回転し得る。 好ましい形態では、前記遊星部材は、前記ドライブシャフトと同軸の環状歯車 から駆動された遊星歯車と共に回転し、それによって、前記ドライブシャフトが 前記ローターアッセンブリに対して逆回転する。 前記遊星部材は、前記ドライブシャフトに対する遊星運動のために拘束され、 前記シリンダーハウジングアッセンブリに一体とされた補助突出部材と直接に協 働する突出部材の形態とされ得る。例えば、８気筒では、前記遊星部材 は、外側で８個の突出したハウジング部分と噛合する６個の突出部材でされ得る 。 好ましくは、前記ドライブシャフトは、前記ローターアッセンブリから延び、 前記ローターアッセンブリの反対側で、前記ハウジング装置内のベアリングに回 動可能に設けられる。前記遊星部材は、前記支持装置内に形成され且つ前記ドラ イブシャフト回りに延びる軌道上に、或いは、前記ドライブシャフト軸回りに回 動可能なクランク形の装着部上に、支持されることによって、前記ドライブシャ フト回りの回転のために拘束され得る。しかしながら、前記ドライブシャフトは 、前記シリンダーハウジングアッセンブリ内にその装着箇所の中間にクランクピ ンを形成したクランクシャフトの形態であり、前記遊星アッセンブリは、前記オ フセットクランクピン上に支持されていることが好ましい。さらに、前記クラン クシャフトは、前記ローターアッセンブリが装着された浮動ジャーナルを介して 形成されていることが好ましい。 前記直接駆動接続部は、前記遊星部材または他のローターアッセンブリ内の何 れか一方に固定的に配置され、且つ、前記遊星部材の遊星運動を許容するために 前記他のローター部材内で摺動可能とされたドライブピンであり、それによって 、前記固定配置されたドライブピンと、前記遊星部 材又は各ローター部材の何れかとの間の負荷伝達が、そこに摺動可能な接続を介 して実質的に直接の負荷経路内で負荷を伝達することによって実行されることが 好ましい。即ち、負荷伝達は、介挿されたリンク機構や機械装置を必要とせずに 為され、従って、より頑丈で、単純で、コンパクトで、しかも信頼できるものと なり得る。更に、前記直接駆動接続部は、全ての機械的仕事を、前記トロイダル シリンダーの内側に拘束することができ、その直径は、強度及び耐久性を犠牲に することなく、現実的な均衡とエンジン容量によって制限される。 より好ましい形態においては、前記遊星部材は、前記クランクピン回りに回動 可能なドライブヨークの形態をなし、その上に前記クランクピンから延び且つ前 記ドライブピンと直接係合された低摩擦スライド手段を有し、それによって、前 記ドライブピンと遊星部材との間の負荷伝達が、実質的に真っ直ぐな負荷経路に 沿って、その前記遊星部材と摺動可能な係合を介して、伝達される。 前記スライド手段は、もし必要なら、非線形スライド経路を付与し得るが、好 ましくは、前記スライド手段は、前記クランクピンから半径方向に延びる。前記 スライド手段は、好適には、前記ドライブヨーク内に半径方向に延びるスロット と、該スロットに沿って自由に摺動することがで き且つ前記他のローターアッセンブリと係合する軸方向に延びるドライブピンを 搬送するスライドブロックとを有する。好ましくは、前記スライドブロックは、 一部が環状の外径を持つスロットに挿入され、それによって、前記スロット内に 保持され、より好ましい形態では、前記スライドブロックは、セラミック材料の ような低摩擦材料から形成される。必要なら、前記ドライブピンは、矩形断面の スロット又は溝内で直接係合することができる。加えて、前記ドライブピンは、 前記スライドブロック及び／又は前記ローターアッセンブリと一体とすることが できるが、好適には、前記ドライブピンは、前記スライドブロック及びローター アッセンブリに回動可能に受け入れられた別体とされたピンである。 前記ローターアッセンブリの一方は、変化する作動室を形成するために、他方 のローターアッセンブリだけが、前記一方のローターアッセンブリに対して振動 するような、一定の相対角速度での回転のために、前記ドライブシャフトと結合 することができる。 本発明に係る内燃機関では、前記各ローターアッセンブリ上のピストンが、択 一的に、作動（アクティブ）ピストン及び反応（リアクティブ）ピストンとして 作動する。これらのアクティブまたはリアクティブ段階にある時に、各 ローターアッセンブリに対して同じ動荷重を達成するためには、各ドライブヨー クは、前記クランクピンの対角線上の反対側から半径方向に延びるスライド手段 の各々で形成され、そのドライブピンの各々が、各ローターアッセンブリと係合 することが好ましい。このことにより、牽引サイクル又は膨張サイクルの間、前 記リアクティブピストンから前記アクティブピストンを周期的に離反動させ、同 様の周期で、圧縮又は排出サイクルの間、リアクティブピストンの方へ向けて移 動させるために、前記アクティブピストンを前記反対側のドライブピンの動作角 速度が生じるだろう。 更に、前記結合されたローターが同時に且つ異位相で駆動されるように前記結 合手段を配置すれば、構成部材の内部バランスや、全てのサイクルの過程に対す る物理的特性の均等性を維持するのに有利となる。このことは、更に、ローター がほぼ正弦振動作動する結果、助長される。より頑丈なエンジンを提供するため に、前記ドライブピンは、ローターアッセンブリの反対側に装着されたドライブ ヨークに対応する直接結合のために、ローターアッセンブリを介して延びること ができる。 適切には、前記ハウジング部分は、各々、前記トロイダルハウジングの補助的 な側部と、そこへ開口する環状通路 の各々の部分を形成する。しかしながら、この開口する環状通路は、必要なら、 一つのハウジング部分内に形成することができる。 各ロータリー式容積形機関のためのピストンの数は、ローター当たり一つの最 小数から変更することができる。前記エンジンは、ツーストローク／サイクルタ イプのエンジンとして操作し得るし、又はフォーストローク／サイクルタイプの エンジンとして操作することもできる。好ましくは、ローターの各ペアが、ピス トンの数が倍に増えるエンジンのタイプによるサイクルの数に対応する数のピス トンを少なくとも有し、該ピストンの数は、ローターの各ペアに対してエンジン のサイクル数の倍数で増加する。即ち、ツーストローク／サイクルタイプのエン ジンでは、ピストンの総数は、２，４，６，８等である。ところが、フォースト ローク／サイクルタイプのエンジンに対しては、ピストンの総数は、４，８，１ ２，１６等となり得る。前記インレットポート手段及びアウトレットポート手段 は、エンジンタイプ当たりのピストンのそれぞれの最小の好ましい数に対して、 一つのインレットポートと一つのアウトレットポートとを有することが好ましい 。適切には、各ローターアッセンブリ上のピストンは、前記各ローターの外部回 りに等距離で配置される。 更に、前記エンジンは、前記ローターアッセンブリが、クランクシャフトの速 度の３分の１に等しい平均速度で、前記クランクシャフトと反対方向に駆動させ られ、各ローターが前記トロイダルシリンダーの内側開口内に延びこれおを覆う ローター本体と、該ローター本体の外部回りに等距離で配置された４つのピスト ンとを有し、且つ、前記インレットポート手段とアウトレットポート手段とが、 対角上に向かい合うインレットポートとアウトレットポートとを有し、各インレ ットポート及びアウトレットポートが、互いに近接し且つ前記ピストンが互いに 並ぶ時にとる位置に近接してポートの対で配置されていることが望ましい。 好ましい実施形態では、前記通路手段は、前記シリンダーの内壁部の回りの環 状開口部であり、前記ローターは、隣り合って配列され、この開口部を有効に封 止し且つ前記シリンダー内でそれらのピストンの各々を支持するために、前記開 口部内に延びている。前記開口部及びローターは、前記シリンダーのトロイダル 中央線を含む中央面回りに非対称とすることができるが、好ましくは、前記環状 開口部及びローターは、前記中央面について対称的である。前記トロイダルハウ ジングの断面形状は、適切には円環状であるが、四角形、三角形、又はその他の 所望の形状とすることができる。 好ましくは、前記ローターアッセンブリは、実質的に、前記シリンダーハウジ ングアッセンブリ内に配置されており、且つ、離れて配置された遊星アッセンブ リの対を支持するための中央ジャーナルの反対側で一列に並ぶクランクピンを有 するクランクシャフトの中央ジャーナル上に回動可能に支持され、該ローターア ッセンブリは、該ローターアッセンブリの反対側から、該ローターアッセンブリ の近傍を通って、各遊星アッセンブリへ延びる各ドライブピンを支持する。ロー ター当たり４つのピストンを持つ実施形態では、同一だが対向するローターは、 対向するピン間を延びる線から２２．５度偏心したドライブピンが利用される。 該ドライブピンの半径方向配置は、各ローターアッセンブリのピストンの相対移 動における多様性を達成するために変更され得る。 前記インレットポート及びアウトレットポートの開口部は、ポペット弁又は類 似の弁によってタイミングが計られるが、好ましくは、該インレットポート及び アウトレットポートは、前記シリンダー壁内に形成され且つ前記作動室との選択 された連結を備えるそれらの正確な長さによってタイミングが計られる。該ポー トは、一つのハウジング部内に形成することができるが、好ましくは、前記イン レットポートが一方のハウジング部に形成され、アウトレット ポートが他方のハウジング部に形成される。適切には、前記ポートは、前記トロ イダルシリンダーの反対側の側壁から出ているが、必要なら、そのような装置の バンクが、共通のクランクシャフトアッセンブリ回りに配列された複数のトロイ ダルシリンダーを有するエンジンを形成するために、互いに両側に積み重ねられ るように、シリンダーハウジングアッセンブリの一方又は双方の何れかから任意 の角度で又は半径方向に出ることができる。 定期走行自動車（commuting vehicle）の動力の為のように低速高トルク装置 に適したエンジンでは、エンジンは、口径／ストローク比率が３分の１か４分の １の次元であり、その結果、燃焼／膨張行程は、動力抽出が増強され、エネルギ ー損失が最小化されることが好ましい。好適には、これは、トロイダル半径の４ 分の１から３分の１の範囲のシリンダー口径を持つエンジンで達成される。好適 には、トロイダル半径は、クランクピンの行程距離の６倍から１０倍の間であり 、前記ドライブピンは、クランクピンの行程の３倍から５倍の間で、前記クラン クシャフトの軸からずれている。ローター当たり４つのピストンを持つ好ましい 実施形態では、前記ドライブピンは、クランクピンからの空間の４倍、クランク シャフトの軸から離されており、前記トロイダル軸は、クランクシャフト軸から 、クランクピ ンからの空間の８倍、離されている。 更に、ローターの各ペアに対して１２又は１６のピストンを持つ高速性能装置 のためのエンジンは、例えば、１分の１又は２分の１の範囲の開口／ストローク 比率で形成される。 他の形態では、本発明は、トロイダルシリンダーの軸と同軸回りの回転の為に 支持されたドライブシャフトアッセンブリ回りのシリンダーハウジングアッセン ブリ内に形成され、且つ、結合手段によって前記トロイダルシリンダー内でピス トンを支持し、それによって、ドライブシャフトの回転が、前記ピストンを互い に周期的に接近離反動させ、それらの間で、該トロイダルシリンダー内に膨張作 動室及び収縮作動室、及び前記シリンダーハウジングアッセンブリを介して前記 作動室に流体を吸入し又は排出するためのインレットポート手段およびアウトレ ットポート手段を形成する、軸方向に対向したローターアッセンブリに結合され たトロイダルシリンダーを有するタイプの内燃トロイダルエンジンに広く属し、 そこでは： 前記ドライブシャフトは、前記ローターアッセンブリに関して逆回転のために 拘束され、それによって、前記ローターアッセンブリの回転速度が、前記ドライ ブシャフトの回転速度に対して減速される。 快適なハイウェイクルージングのための中型車を駆動するのに適した内燃トロ イダルエンジンにおいては、１００kph（km／時間）で、平均ピストンスピード が１１００fpm（フィート／分）の範囲内に維持され、その結果、１５０mmと２ ００mmとの間のトロイダル中心線半径を持つエンジンに対しては、ローターアッ センブリの回転速度は約３００RPMになることが好ましい。 これは前記エンジンを形成することによって、好適に達成され、それによって 、前記ドライブシャフトは、前記ローターアッセンブリの３倍早く、即ち、約９ ００RPMで回転する。この出力シャフト速度は、１：１の最終駆動比率の使用に 適応させられる。より小さい自動車に対しては、より小さい比率が存在するだろ う。即ち、より小さいホイール径は、ローターアッセンブリが、同じピストン速 度を得るために高速度で回転するより小さいトロイダルシリンダーに関連する。 また、他の形態では、本発明は、トロイダルシリンダーを有し、該トロイダル シリンダーは、トロイダルシリンダーと同軸回りに回転するように支持されたド ライブシャフト回りのシリンダーハウジングアッセンブリ内に形成され、且つ、 結合手段によって前記トロイダルシリンダー内にピストンを支持しつつ軸方向に 対向して配置されたローター アッセンブリに結合されており、それによって、前記ドライブシャフトの回転が 、ピストンを、互いに接近離反動及びその逆に移動させて、それらの間に膨張作 動室及び収縮作動室を前記トロイダルシリンダー内で形成し、更に、前記作動室 への流体の吸入及び排出のために前記シリンダーハウジングアッセンブリを介し て延びるインレットポート及びアウトレットポートを有し、前記トロイダル形シ リンダー内で前記ピストンを前記ドライブシャフトに結合する前記結合手段は、 ：− 前記ドライブシャフトに一つのローターアッセンブリを結合するための駆動手 段と、； 前記ドライブシャフトから偏心したクランクピンと、； 前記ドライブシャフトに対して予め決められた回転速度で前記クランクピン回 りに回転するために駆動される遊星部材であって、それによって、該遊星部材が 、前記ドライブシャフト回りに遊星運動するために前記クランクピン上に支持さ れ、且つ、前記ドライブシャフトが、前記シリンダーハウジングアッセンブリを 貫通して延び、且つ前記シリンダーハウジングアッセンブリ内の装着位置の途中 に前記クランクピンを形成するクランクシャフトの形態とされ、前記遊星部材は 、前記オフセットクランクピン上に支持されている、 形式の内燃トロイダルエンジンに広く属する。 他の形態では、本発明は、ロータリー式内燃機関であって、トロイダルシリン ダーを有し、該トロイダルシリンダーは、トロイダル形シリンダーと同軸回りに 回転するために支持されたドライブシャフト回りのシリンダーハウジングアッセ ンブリ内に形成され、且つ、結合手段によって前記トロイダルシリンダー内にピ ストンを支持しつつ軸方向に対向されたローターアッセンブリに結合されており 、それによって、前記ドライブシャフトの回転が、ピストンを、互いに接近離反 動させて、それらの間に膨張作動室及び収縮作動室を前記トロイダルシリンダー 内に形成し、更に、前記作動室への流体の吸入及び排出のために前記シリンダー ハウジングアッセンブリを貫通して延びるインレットポート及びアウトレットポ ートを有し、そこでは、：− 前記シリンダーハウジングアッセンブリは、前記トロイダルシリンダの中央面 に沿って向かい合うよう各々が対向配置されたハウジング部を有し、； 前記ドライブシャフトアッセンブリは、前記ハウジング部間を延び、且つ、前 記各対向配置されたハウジング部の内側から該ハウジング部に、前記ドライブシ ャフトの反対側の端に軸方向に負荷をかけることによって、前記各対向配置され たハウジング部と回動可能に係合し、； 前記結合手段は、軸線方向に構成部品を内部結合させることによって、前記ド ライブシャフトの一端又は各対向端から該ドライブシャフトを越えて作動可能に 組み立てられる前記構成部品を備え、それによって、前記ロータリー式容積形機 関は、軸方向の構成部品を互いの機能的係合に連続的に付加することによって容 易に組み立てられ得る、ロータリー式内燃機関に属する。 好ましくは、前記ドライブシャフトは、クランクシャフトとして形成され、そ こでは、前記結合手段は、遊星歯車が前記ドライブシャフト軸と同軸で近接のハ ウジング部に固定された内部環状歯車と噛合した状態で、前記クランクシャフト のクランクピン装置回りの遊星歯車とともに回転可能なドライブヨークを有して いる。該ドライブヨークは、半径方向に延びるスロットを有し、該スロット内で は、前記ドライブシャフト上に前記ドライブヨークを組み立てる前に、スライド ブロックが嵌入されている。そのような装置においては、前記スライドブロック は、ローターアッセンブリと係合する組立て方向に延びるドライブピンと好適に 結合される。 また、組立て方向に構成部品を押し込むことによって組立てを容易にするため に、前記ドライブヨークは、該ドライブヨークに固定された遊星歯車によって駆 動され、該遊 星歯車と共に回転し、前記ドライブシャフトと同軸の前記ハウジングに固定され た環状歯車と噛合されることが好ましい。 更に別の形態では、本発明は、内燃機関であって、：− トロイダル形シリンダーと該シリンダーに開口する環状通路とを有するシリン ダーハウジングアッセンブリと、； 前記トロイダル形シリンダーの軸と同軸のクランクシャフト軸回りの回転のた めに前記シリンダーハウジング内に支持されたクランクシャフトアッセンブリと 、； 前記クランクピン装置回りの回転のために前記クランクピン装置上に支持され た遊星アッセンブリと、； 一対のローターアッセンブリであって、前記遊星アッセンブリを並置し、前記 トロイダル形シリンダーの軸と同軸回りの回転のために支持され、各ローターア ッセンブリが、ピストンを支持する本体部分を有し、ローターの各ペアのための ピストンの全数が４の倍数であり、該ピストンは、前記各ローターの本体部分ま わりに等距離で配置されており、且つ前記シリンダーと封止可能に係合され、そ の回りに可動とされ、各本体部分が前記トロイダルシリンダーを有効に閉じるた めに前記通路開口に延びている、前記一対のローターアッセンブリと、； 前記遊星部材とローターアッセンブリとを結合する結合 手段であって、前記結合されたローター及び遊星部材が、前記クランクシャフト 軸回りに搬送され、それによって、前記クランクピン回りの前記遊星部材の回転 が、前記ローターアッセンブリを、互いに対して位相をずらして移動させ、前記 ピストンを、互いに接離動させて、それらの間に膨張作動室及び収縮作動室を前 記トロイダルシリンダー内に形成させ、最小作動室容積と最大作動室容積との間 で膨張、収縮させる、前記結合手段と、； 前記シリンダーの流体の吸入及び排出のために前記シリンダー装置を介して延 びるインレットポート手段及びアウトレットポート手段であって、該インレット ポート手段及びアウトレットポート手段が、４つのピストンの各々に対して、イ ンレットポート及びアウトレットポートを有している、前記インレットポート手 段及びアウトレットポート手段と、； を有し、 前記インレットポート手段及びアウトレットポート手段は、近傍のピストンが 最小の作動室容積を形成する位置に配置され、； 相対回転速度で前記クランクシャフト回りに前記遊星部材を回転させるための 駆動手段であって、それによって、前記インレットポート手段が、膨張作動室と 一定の時間関係で連続的に開口し、前記アウトレットポート手段が、収 縮作動室と一定の時間関係で連続的に開口する、前記駆動手段と、を有する内燃 機関に広く属する。 好ましくは、前記内燃機関は、ぜ前記ローターアッセンブリの反対側に更に一 列に並ぶクランクピン上に配置されたもう一つの遊星部材と、該重複する遊星部 材を前記ローターアッセンブリに結合する結合手段とを有する。また、前記内燃 機関は、分割形ハウジングとして形成されたシリンダーハウジングアッセンブリ であって、該ハウジングは、対向配置されたハウジング部を形成するために前記 シリンダーのトロイダルの中心線を含む中央面に沿って分割され、前記ハウジン グ部は、前記環状通路開口部を形成するために前記シリンダーハウジングアッセ ンブリの内側部に沿って離隔配置された前記ハウジング装置と、前記遊星部材で あって、軸を共通する各クランクピン上でに、該ピン回りに回転するために、離 隔して支持された前記遊星部材と、結合手段であって、前記クランクシャフト軸 に平行に、且つ、各ローターアッセンブリの反対側から各遊星部材に延びるドラ イブピン装置に係合する正反対に配置されたスライドを有する遊星部材に結合さ れた各々のスライド手段を有する結合手段と、を有することが好ましい。 本発明がより容易に理解され、実際に実施され得るよう、参照番号を付した添 付図面を参照する。図面は、スパーク 着火、水冷、石油の内燃機関を表す。 図１及び図２は、各々、エンジンの正面図、背面図である。 図３は、シリンダハウジングアセンブリの縦断面図である。 図４は、クランクシャフトアセンブリの分解組立図である。 図５は、ピストンを備えたローターの端面図である。 図６は、作動関係にあるピストンを備えた対向するローターの端面図を表し、 明確にするためローターに異なるハッチを施している。 図７は、ドライブピン及びベアリングブロックの端面図及び側面図である。 図８は、ドライブピン及びベアリングブロックを備えるローターアセンブリの 断面図である。 図９は、遊星部材の端面、上面、側面図である。 図１０は、ドライブピン及びベアリングブロックを支持する間隔を隔てた遊星 部材を表す。 図１１は、遊星部材と環状歯車との結合状態を表す。 図１２は、シリンダハウジング内におけるローターアセンブリのシールの配置 を示す拡大図である。 図１３は、組み立てられたエンジン部品の縦断面図であ る。 図１４は、１エンジンサイクル中の上記エンジンの作動室の連続した図示を与 える６枚のシートを備える。 図１５は、球状のベアリングを組み入れ、ローターアセンブリに填め込まれた 他のドライブピンを表す。 図１６は、関連するドライブピン及びベアリングブロックを備える単一の遊星 部材又は軽工業用エンジンのための２つの結合したローターアセンブリを表す。 図１７は、軽工業又は単一のメカニズムエンジンの断面図である。 図１８は、軽工業用又は単一のメカニズムエンジンの正面図である。 図１９は、デモのため図中９０°だけ位相をずらせた後側ローター対を備える ツイン円環シリンダエンジンの断面図である。 図１に示すように、エンジン２０の前側シリンダハウジング部２２は、２つの 吸気口２４、２つのスパークプラグ取付位置２６に取り付けられた２つのスパー クプラグ２５、一連の放射状の補強リブ２７及び前側クランクシャフトカウンタ ウェイトカバー２８（ハッチを施した）を有する。前側シリンダハウジング部２ ２は、後側シリンダハウジング部２３（図２）に、一連の周辺ボルト２９により ボルト 締めされている。前側シリンダハウジング部２２は、クランクシャフトプーリ３ １及び歯付きベルト３２によって駆動される一体型油圧ポンプ（integral oil p ump）３０用の設備をも有する。油圧ポンプ３０は、油だめ（sump）３４からオ イル通路（oil gallery）３３によってオイルを供給され、油だめ３４内のオイ ルは、栓３５を通って排出され得る。冷却液排出栓３６は、ウォータージャケッ トの最下点に位置する。 図２に示すように、エンジン２０の後側シリンダハウジング部２３は、２つの 排気口３７と、そこに所望の従動部材を取り付けるためのベルハウジング取付用 手段３８とを有する。フライホイール３９（ハッチングを施した）は、図示のよ うに、クランクシャフトアセンブリ４０にボルト締めされている。 図３に示すように、シリンダハウジングアセンブリ２１は、対向する前側シリ ンダハウジング部２２及び後側シリンダハウジング部２３を互いにボルト締めす ることにより形成される。ハウジングアセンブリ２１は、ハウジング５９の内部 に通じる内面にトロイダルシリンダ（toroidalcylinder）４１及び環状の開口５ ８を備える。環状の開口５８は、トロイダルシリンダの中心線６０を含む平面に 対して対称に、且つ、ハウジング部２２及び２３の距離を隔 てた対向する円形面６１の間に形成される。 主ベアリング６２及び主ベアリングの内側スラスト面６３は、前側シリンダハ ウジング部２２及び後側シリンダハウジング部２３内の中心に位置し、ローター 側スラスト面６４は、環状の開口５８側に位置する。 燃焼シール６５及び他のシール６６は、シリンダハウジング部２２と２３の間 にある。シール６５は、燃焼ガスの漏れを防ぐため、トロイダルシリンダ４１と ウォータージャケット４２との間に位置する。シール６６は、冷却液がエンジン の外部に洩れる又はエンジンの下部において湯だめに漏れるのを防止するため、 ウォータージャケット４２とシリンダハウジング２１の外面との間に位置する。 水導入口６８は、後側シリンダハウジング部２３の頂部に位置し、ラジエータ へのエンジン水排出口６９は、前側シリンダハウジング部２２の頂部に位置する 。油溜め３４内のオイルは、オイル排出孔４３を通じて排出される。 図４に示すように、クランクシャフトアセンブリ４０は、２つのクランクピン ジャーナル５１を備えるクランクシャフト７０と、２つの中央ロータージャーナ ル４９と、２つの可動主ベアリングジャーナル４４とを備える多片ユニットであ る。クランクシャフトアセンブリ４０は、前側プーリ７１、前側カウンタウェイ ト７２及びカウンタウェイト フライホイール７３を備える。各主ベアリングジャーナル４４は、該ジャーナル をクランクピン５１の端部にある対応するテーパを施されたスピゴット７５に位 置させる、偏心したテーパ付き孔（offset tapered hole）７４を有する。主ベ アリングジャーナル４４は、キー７６によって芯合わせされ、留めボルト７７に よってテーパを施されたスピゴット７５に固定される。 主ベアリングジャーナル４４は、シリンダハウジングアセンブリ２１内でクラ ンクシャフトアセンブリ４０のエンドフロート（end float）（端部の浮動）を 制御するためのスラスト面７８と、遊星部材５０（図９参照）のエンドフロート を制御するためのスラスト面７９とをも備える。シリンダハウジングアセンブリ ２１内に位置するクランクシャフトアセンブリ４０は、主ベアリング６２（図３ 参照）内に支持される。前記ベアリングへのオイルの供給は、クランクシャフト ７０内の中央主室８０を経て、ジャーナル４４、４９及び５１へと横切る。 図５に示すように、各ローターアセンブリ４５は、前後全体に亘って（fore a nd aft）対称である４つのピストン４７を有し、外側フランジ４６によって基部 で支持されている。各ローター４５は、外側フランジ４６から内側に距離を隔て たドライブピンボス８１を備え、ボス８１の径方 向反対側に形成された弧状の切欠き部８２を有する。ドライブピンボス８１は、 対向するピストン対の共通の径方向の線８３から２２．５°ずれており、噛み合 わされたローターアセンブリ４５のピストンが、トロイダルシリンダ４１（図３ 参照）の周りに連続して噛み合い、ベアリングハブ８５の軸受け面８４で互いに 揺動することを可能にする。ローターアセンブリ４５の質量は、一連の窓８６に よって最小化されている。 図６に示すように、ローター４５Ａの弧状の切欠き部８２は、図示のように噛 み合わされた際に、対応する対向するローター４５Ｂのボス８１を収容する。こ の切欠き部８２は、噛み合わされたローター４５（明確になるよう区別してハッ チングを施した）が、切欠き部８２の範囲内で互いに揺動することを可能にする 。 図７に示すように、各ドライブピン５６は、対向する端部でベアリングブロッ ク５７を支持し、各ベアリングブロック５７は、部分的に円筒状の外側軸受け面 ８７を有する。 図８に示すように、ピストン４７は、これらの中心が各ローターアセンブリ４ ５の内面８８を含む平面内にある状態で、ローターアセンブリ４５の外側フラン ジ４６に取り付けられるため、内面８８を越えて延びる。各ドライブピン５６は 、ローターアセンブリ４５のボス８１を通って延 び、端部の各々でベアリングブロック５７を支持する。ドライブピン５６及びベ アリングブロック５７は、ローターアセンブリ４５と結合し、動作可能なロータ ーアセンブリ８９になる。 図９に示すように、遊星部材５０は、径方向に対向する摺動ヨーク５４で形成 される。各ヨークは、対向する部分的に円筒状の摺動面５５を有し、該摺動面は 、ベアリングハブ９１の周りに延びる部分的に円形のフランジ９０によって支持 されている。摺動面５５は、ハブ９１の近傍から外側に向かって延び、距離を隔 てたヨーク５４の開口端部９２で終結する。遊星部材５０は、遊星歯車５２を外 端部に備え、ベアリングハブ９１の両側にスラスト面９３を有する。 図１０は、ベアリングブロック５７を通じて遊星部材５０を各遊星部材５０の 軸受け面５５内で摺動可能に結合するドライブピン５６を表す。前記ベアリング ブロックの部分的に円筒状の軸受け面８７は、動作中におけるドライブピンの軸 方向のたわみを許容する。 図１１は、遊星部材５０をその軌道軸（orbiting axis）の周りに回転させる ための、遊星歯車５２を通じて環状歯車（annulus gear）５３への歯車駆動手段 を表す。前記軌道軸は、周りを遊星部材５０が自由に回転可能なクラ ンクピンの中心線であることが分かるであろう。 図１２に、ローターアセンブリのシーリングの配置が示されている。ピストン ４７は、トロイダルシリンダ４１内で、従来形式のピストンリング９４によりシ ールされる。ピストンリング９４は、ローター４５の外側フランジ９６Ａ及び９ ６Ｂから各ピストン４７の周りにリング溝９５内において延びている。各ピスト ンリング９４の一方の端部は、摺動シール９７に隣接する。 好適には、摺動シール９７は、その接触面がローターの外面の曲率半径に一致 する弧状の形態である、円筒形状であり、バネ１００によって、隣接するロータ ー４５の露出エッジ９９と噛み合うように歪ませられる。 或いは、ピストンリング９４は、摺動シール９７を形成するように形作られ、 ピストンリング溝９５の延長部９８内に延長され、歪ませられて隣接するロータ ー４５の露出エッジ９９と噛み合う。 所望する場合には、ピストンリング９４は、該リングがトロイダルシリンダ４ １の延長部として湾曲した露出エッジ９９を横切って延びる状態で、接続部でロ ーターを通ってピストン４７に延びるトンネルによってピストン４７を完全に囲 む。 裁頭円錐リングシール１０１の形態の燃焼シールは、シ リンダハウジング２１内の隣接する凹面１０２、外面９６Ａ及び９６Ｂの間にお いて、及びリングシール１０１の平坦化された基部１０４が互いにこすれる１０ ３で示すローター４５自体の間において弾性的に延びる。或いは、リング形態の 燃焼シールを、シリンダハウジングアセンブリ２１内のクランクシャフトの軸に 対し同心的に又は偏心的に溝内に配置してもよく、タブによって強制的に回転さ せてもよい。 シール目的のため、図示のようにシールの接触側部の両方が極めて平坦であり 、各ハウジング／ローター表面に対して軸方向のシールを果たす。同様のリング シールの組が前述の燃焼シールの内側に配置され、図示のようにオイルシール１ ０５を形成する。オイルシールは、シールを促進するためＯ−リングを組み入れ てもよい。 燃焼シール１０１は、通路１０６を通しての調節されたオイルの供給と共に供 給され、オイルは、シール１０１及びロータースラスト面１０８に供給される。 或いは、オイルをオイル注入により与えてもよい。 図１３は、組み立てられたエンジン２０の断面を表す。エンジン２０は、２つ の対向するシリンダハウジング部２２及び２３を備え、該ハウジング部は、ウォ ータージャケット４２によって部分的に囲まれたトロイダルシリンダ４ １を形成している。シリンダハウジング２１の下部は油だめ３４として使用され ている。 エンジン２０は、主ベアリングジャーナル４４で支持されたクランクシャフト アセンブリ４０を含む。２つの同種であるが対向するローターアセンブリ４５は 、クランクシャフトアセンブリ４０の中央ジャーナル４９上のベアリングハブ４ ８によって、シリンダハウジング部２２及び２３の間の中央に支持されている。 ２つの同種であるが対向する遊星部材５０は、クランクシャフトアセンブリ４ ０のクランクピン５１に回転可能に支持されている。各遊星部材は、外側に組み 込まれた遊星歯車５２を有し、クランクシャフトの軸に同心の各シリンダハウジ ング部２２及び２３内の凹部内に位置する環状歯車５３の一つに噛み合う。 遊星部材５０の内側に一体的に形成され、径方向に対向する摺動面５５を有す る摺動ヨーク５４は、各ベアリングブロック５７を通じて各ドライブピン５６に 噛み合う。ドライブピン５６は、互いに対向する各ローター４５内に取り付けら れている。 例えば、燃焼プロセスによって、隣接する一対のピストン４７を互いに遠ざけ る動作が、遊星部材５０の回転、及び続く環状歯車５３の周りの遊星部材５０の 歯車動作を引 き起こすように、部品は図示のように組み立てられている。クランクピン５１に 支持された遊星部材５０の結果的に生じる旋回動作は、クランクシャフトアセン ブリ４０の回転を生じさせる。 図１４は、６頁からなり、クランクシャフトの回転の３３．７５°毎の状態で 完全なエンジンサイクルを表す。ローター毎に４つのピストンを備える図示の８ ピストンエンジンにおいて、開始し、開始位置に戻るすべてのエンジン部品に対 応する完全なエンジンサイクルは、ローターの１回転と、クランクシャフトの３ 回転とを必要とし、１６の動作燃焼及び膨張プロセスを達成する。ローターＡ上 のピストンは、”Ａ１”から”Ａ４”として示され、ローターＢ上のピストンは 、”Ｂ１”から”Ｂ４”として示される。 クランクシャフトの最初の１３５°の回転の間、ローター上の４つのピストン の組Ａ１からＡ４の各々対向するピストン対は、作動ピストン（active piston ）となり、トロイダルチャンバー内の対向する吸気／圧縮領域を通って同時に進 行する。 ピストンの１／２ストロークに対応する６７．５°のクランクシャフトの回転 において、一対の対向する動作ピストンＡ１及びＡ３の後面は、可燃物の混合物 を後ろにある拡張している作動室に吸入し、拡張と共に対向する吸気口 から遠ざかる。また、前記一対の対向する動作ピストンＡ１及びＡ３の前面は、 収縮している作動室内に予め吸入された可燃物の混合物を圧縮し、着火点に向か って収縮する。 同時に、他の一対の対向する動作ピストンＡ２及びＡ４の後面は、膨張する混 合ガスにより、ピストンＡ２及びＡ４を強制的に駆動し、排気口に向かって拡張 している作動室を形成し、エンジンの動力を与える。また、前記一対の対向する ピストンＡ２及びＡ４の前面は、収縮する作動室を形成し、排気口に向かって収 縮し、収縮する作動室内でに前に膨張した可燃物の混合物の残留ガスを排気口を 通して押し出す。 前記クランクシャフトの１３５°の回転の間、ピストンＢ１からＢ４の前面及 び後面の両方は、従来の往復機関のシリンダヘッドのシリンダ閉面（cylinder c losure face）のように、作動室に対する反応面として作用する。 クランクシャフトの１３５°から２７０°までの回転に対応する次の段階の間 、各ピストンの組の機能は反転し、ローターＢの４つのピストンＢ１からＢ４の 組の対向するピストン対は、作動ピストン（active piston）になると同時に、 上述のピストンＡ１からＡ４としての機能を果たし、作動室に対する反応ピスト ン（reactive piston）となる。 表１は、クランクシャフトの回転に対するピストンの１６の作動面間で定義さ れる作動モードを説明するものである。この表は、ローターの回転と共に、表に 記載されたサイクル位置に対する対応する角速度も示す。 図１５は、ドライブヨーク（図示せず）内のベアリングブロック１１２間の一 直線上からの僅かなずれが、ドライブピン１１０にかかる力の不均衡を生成する ことなく調節され得るように、分割されたブシュ１１３内に取り付けられ、中央 部分が球状のベアリング１１１を有するドライブピン１１０の他の形態を表す。 図示のように、ベアリングブロック１１２は、真っ直ぐな溝内を摺動するように してもよく、或いは、先に記載した実施形態のように部分的に球状のブロックと してもよい。 図１６は、単一の遊星部材又は軽工業用エンジンの２つの結合したローターア センブリを表す。ドライブピン１１６は、ベアリングブロック１１９で噛み合う ローターアセンブリ１１８Ａ及び１１８Ｂから片持ちされている。 図１７は、先に記載したエンジンと異なる軽工業用エンジン１１４を表し、ベ アリングブロック１１９で噛み合うローターアセンブリ１１８Ａ及び１１８Ｂか ら片持ちされたドライブピン１１６を備えた単一の遊星部材１１５のみを利用す る。このようなエンジンは、通常、丈夫な出力ド ライブカップリング１２０を備え、当該カップリング１２０で起こり得る著しい 衝撃荷重に対処する。したがって、このエンジンに於いて、クランクシャフトは 、カップリング端１２０で比較的重く、主ベアリング１２２を越えて延び、補助 のドライブ又はディスクを差し込む目的の位置決め用カラー１２４と共に形成さ れる。クランクシャフトスラスト１２１は、クランクシャフトアセンブリのエン ドフロートを制御する。 図１８は、吸入口１３０及び排気口１３１の両方が、前側シリンダハウジング １３３を通ることを表す。大部分の他の面において、工業用エンジン１１４は、 図１から図１３に表すエンジンと近似している。 図１９において、図示されたエンジン１４０は、実質的に図１７及び図１８に 示されたような２つの単一のトロイダルシリンダエンジンを備えるツイントロイ ダルシリンダエンジンである。しかしながら、クランクシャフト１４１は、各々 １８０°ずれたクランクピンを有する。この実施形態において、シリンダ端部ハ ウジング１４２及び１４３の両方は、図１８の工業用エンジンのように、各シリ ンダに対する吸入口及び排気口と共に形成される。後側シリンダハウジング内の 前記吸入口及び排気口は、前側ハウジングに対しクランクシャフト軸の周りに９ ０°回転しており、 ピーク／谷での動力供給の差異を最小化するため、より均一なパルス列を形成す る。 上記より、ここで述べたエンジンは、スパーク着火水冷形式であり、吸入、圧 縮、膨張、排気の４サイクル理論で作動することがわかるであろう。８つの作動 室の各々は、１６の作動面の間に延び、８つのピストンで形成され、前記４サイ クルの各々に順次変化する。 ローターの１回転及びクランクシャフトの３回転に対応する各々完全なエンジ ンサイクルとして、トロイダルシリンダ内に、比較的冷たい領域に生じる１６の 吸入及び圧縮サイクルと、明確な熱い領域に生じる１６の燃焼及び排気サイクル とがある。 ４サイクルの各サイクルは、径方向に対向する室内で同時に実施される。すな わち、エンジンの一方の側における動作は、エンジンの他方の側において重複さ れる。この設計は、エンジンの８つの作動室内に圧力バランスを与える。 上記概説したトロイダルシリンダの４つの固定領域は、対向する吸入口及び排 気口の対の位置によって決められ、スパーク着火エンジンの場合、スパークプラ グの対向する対又はグループの位置によって決められる。所望の場合、全ての作 動室を利用する必要はなく、エンジンの動力出力の要求に応じて変えること等に よって、選択的に及び／又は交互に利用することとしてもよい。 トロイダルシリンダ内の口の開口のサイズ及び角度は、 作動室に出入りする気流、したがってエンジンの動力出力のポテンシャルを制御 する。口の長さは、各作動室との連通時間を決め、作動室に対する口の角度は、 口のタイミングを決める。口の幅は、最終的に空気の体積流量を制御する。 各トロイダルシリンダのローターの数は２つであるが、トロイダルシリンダの 数は、クランクシャフト軸に沿って積み重ねることにより増加し得る。ローター の回転毎の動作又はフェーズの数は、各ローターのピストンの数と共に変化する 。各ローターの対に対するピストンの数は、４サイクルの燃焼プロセスに数の上 で対応するため、４の倍数で変化する。ここで述べたエンジンにおいて、各ロー ターに４つのピストンがあるため、４つの明確なローターの進行又は動作が、各 ロータの回転において生じる。 図１４に示すように、ピストンの１／２ストロークに対応するクランクシャフ トの６７．５°の回転、及びその後の１３５°のインターバルにおいて、環状歯 車のピッチ円の直径と一致するように、ローターアセンブリ内にドライブピンの 軸を配置することによって、１つのローター上のピストンは、最大角速度に達し 、他のローター上のピストンは、最小角速度に達し、効果的に静止する。トロイ ダルシリンダ内のこのピストンの動作は、２つのローターアセ ンブリの各々がシリンダハウジング内で相対的に同じ位置にある状態で生じ、そ のため、吸入口及び排気口の動作角度がスパークプラグの位置と共に決定される 。 ２つのローターアセンブリの各々の回転速度は、最小角速度から最大角速度ま で、ほぼ正弦運動で変化し、最小角速度に戻る。８つのピストンエンジンにおけ るローターアセンブリの対は、９０°の位相で交互に回転するため、１つの位相 の間の１つのローターアセンブリにおける動作ピストンは、トロイダルシリンダ の吸入／圧縮及び膨張／排気領域を通って迅速に動き、従来のピストンのように 作動し、他のローターアセンブリの反応ピストンは、トロイダルシリンダの吸入 ／圧縮及び膨張／排気領域の間をゆっくりと動き、従来のシリンダヘッドのよう に、シリンダ容器として作動する。 ピストンが最小室容積の時に停止する従来のエンジンと異なり、このエンジン におけるピストンは、最小室容積の時に動いている。ローター速度は、瞬間的に 同一で、平均的ローター速度に等しい。概説したエンジンにおいて、平均的ロー ター速度は、クランクシャフト速度と反対方向に１／３の速度である。 ガス圧力と反対方向に作用する、ローターによって生じる慣性力がある。これ らの慣性力は、ローターの質量が交 互に加速、減速されることにより生じる。しかしながら、どの時間でも、ロータ ーの慣性力は、互いに同じ大きさを有するが反対方向であり、釣り合っている。 ローターのトルクは、両方のローターアセンブリのピストン面に対して等しく 反応する燃焼室内のガス圧によって生成される。正味のロータートルクは、ドラ イブピン及びベアリングブロックを通って、遊星部材の摺動ヨークの補助軸受け 面に等しく伝達される。 クランクシャフトのトルクを生成するロータードライブピンを通ってヨークに 加える力は、常に等しい。しかしながら、前記力は、クランクシャフト上のクラ ンクピンを支点として使用する常に変化する異なる梃子長（lever length）を通 じて加えられる。すなわち、回転するクランクピンの中心と各ドライブピンの中 心との距離は、クランクシャフトの回転中絶えず変化する梃子長と呼ばれる。 遊星部材における摺動ヨークが、従来のエンジンにおける頂部の死点に等しい クランクピンの中心線に垂直の場合、ドライブピンは、クランクシャフトのトル クを生成しない等しい梃子長を有する。頂部死点（ＴＤＣ）の後、異なる梃子長 は、図１４の３３．７５°のクランクシャフト回転位置に示すように、遊星部材 をクランクピンの周りに効果的に回転させる。ドライブピンＡの梃子長は、ドラ イブピ ンＢの梃子長よりも大きい。 遊星部材は、静止した環状歯車に噛み合っている一端に取り付けられた遊星歯 車を有する。遊星部材が、噛み合っている歯車と共にクランクピン上で回転させ られる際、クランクシャフトトルクを生成するクランクシャフトをも回転させる 。 各作動サイクルの終了時、各ローターアセンブリは、作動から反応へ、すなわ ち、ピストンとして作用することから、シリンダヘッドとして作用することに機 能を変化させる。この瞬間、ローター力の付加は、遊星部材の１つの摺動ヨーク 軸受け面から、対向する軸受け面へ変化する。環状歯車で生成される反応力は、 ヨークが同一方向に回転し続けるため、方向が変わらない。遊星歯車及び環状歯 車のギア比は、エンジン内のピストンの数によって制御される。これらの歯車の ピッチ円の直径は、クランクピンの行程によって決定される。ローター内におけ るドライブピンの径方向の配置及びクランクピンの行程は、ローターの角度的分 離を決定する。 オイルは、前側シリンダハウジングに取り付けられたオイルポンプによってエ ンジンに供給され、使用後は、内部の排水溝を経て油だめに戻る。オイルが冷た い状態から始動後に動作温度に達するまでの時間は、油だめ内の油面が 下部のウォータージャケットに密着している時に削減される。エンジンのウォー ムアップ中の水温の上昇は、オイルと接触しているウォータージャケットを通じ た熱の伝達によって利用され、オイルが加熱される速度を速め、オイルを作動水 温に安定させる。 エンジン本来の特徴は、往復運動する部品がない場合、ほぼ完全な平衡が達成 可能であるということに注意しなければならない。分離した部品としてのロータ ーアセンブリ及び遊星部材は、それらの各対において静的及び動的に平衡である 。遊星部材の質量は、クランクシャフトアセンブリに加えられ、エンジンの前側 及び後側においてカウンタウェイト質量を使用することにより、動的に平衡にさ れている。 これまでの一般的記載から明らかなように、クランクシャフトの３回転により １６の燃焼プロセスを受けるエンジンは、２つの主ベアリングジャーナル、２つ のクランクピンベアリングジャーナル及び２つのローターベアリングジャーナル のみを必要とし、対応する従来のエンジンと比較し、ベアリングの摩擦を削減す る潜在能力を有する。さらに、比較的冷たい状態を維持するトロイダルシリンダ の各領域において、吸入及び圧縮サイクルが実施される。しかし、燃焼及び排気 サイクルは、比較的熱い状態を維持する トロイダルシリンダの他の領域において実施される。トロイダルシリンダ内の熱 い領域及び冷たい領域の物理的な分離は、吸入及び膨張プロセスの効率を高める 。 エンジンアセンブリは、大量生産技術を助長するため単純化され、組立ては、 広範囲に亘る積み重ねプロセスであり、大部分の部品は、１つの部品を他の部品 に積み重ね、移動する部品を配置する締め具を殆ど必要としない。エンジンアセ ンブリは、エアー、水又はオイルによって冷却するように形成され、水平及び垂 直を含む所望の角度の出力シャフト軸と共に配置され得る。 要約すれば、４サイクル８ピストン形式のこのエンジンにおいて、着火は、最 小の作動室容積（V／min）で、２つの径方向に対向する作動室において、トロイ ダルシリンダ内で作動する８ピストンの内の４つの間でエアー及び燃料の燃焼混 合物を圧縮した後に生じる。作動室内におけるガス圧の急激な増加は、トロイダ ルシリンダに力を及ぼし、並置されたローターの外面及びピストン面は、先行又 は作動ピストン及びローターを加速させると同時に、追跡又は反応ピストン及び ローターを減速させる。 エンジンの前側から見た場合、両方のローターアセンブリは反時計回りに回転 し、クランクシャフトは時計回りに回転する。各ローターアセンブリ内に取り付 けられた２つ のドライブピンは、クランクピンの対向する側面における摺動軸受け面を通じて 、等しく且つ反対方向の力をドライブヨークに及ぼす。摺動軸受け面が、クラン クピン及びクランクシャフトの軸を含む平面に垂直である場合、ドライブピンは 、クランクピンから等距離であり、ドライブヨークを回転させない。しかしなが ら、クランクシャフトに対する他の位置において、クランクピンと対向するドラ イブピンとの間には等しくない距離が存在し、回転モーメントは、遊星部材をク ランクピンの周りに回転させることになる。各ドライブヨークは、静止した環状 歯車と定常的に噛み合う遊星歯車と共に回転するため、この結果生じる回転モー メントは、クランクシャフトトルクを生成する。 クランクシャフトにおける出力トルクとなる内燃機関の負荷経路を、次の頁の フローチャートに示す。 上述したエンジンが、予期される負荷を部品に最もよく与えることができる際 に、より速いクランクシャフトの速度が必要とされる例がある。このような環境 において、例えば、太陽歯車の上方に外部から噛み合わされた遊星歯車を有する 類似のエンジンは、ローターアセンブリの速度の５倍で回転するクランクシャフ トを有するエンジンを提供する。 上記の事項は、本発明の単に図示的な例示によって与え たものであり、当業者に明らかな全ての改良及び変更は、添付の請求の範囲に記 載した本発明の広範な目的及び範囲内にあるとみなされることが、当然に理解さ れるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ロータリー式容積形機関であって、トロイダル形シリンダーと同軸のドライ ブシャフト回りのシリンダーハウジングアッセンブリ内に形成され、且つ、前記 トロイダル形シリンダー内で並設されたピストン付きのローター部材と結合され 、それによって、それらの回転中にピストンを周期的に互いに接近離反移動させ る仕様で、前記ドライブシャフトの回転が前記ローターを回転させ、該トロイダ ルシリンダー内で両者間に膨張作動室及び収縮作動室を形成するトロイダルシリ ンダーと、該作動室への又は該作動室からの流体の吸入と排出のためのシリンダ ーハウジングアッセンブリを通して延びるインレットポート手段及びアウトレッ トポート手段とを有し、そこでは、前記トロイダル形シリンダー内のピストンを 前記ドライブシャフトに結合する結合手段が、： 一つのローターアッセンブリを前記ドライブシャフトに結合するための駆動 手段と、； 前記ドライブシャフトから偏心したクランクピンと、； 前記ドライブシャフトに対して予め決められた回転スピードで、前記クラン クピン回りに回転するために駆動 させられる遊星部材であって、それによって該遊星部材が前記ドライブシャフト 回りの遊星移動の為に前記クランクピン上に支持されている、前記遊星部材と、 他のローターアッセンブリとそれらの各々の軸から偏心した前記遊星部材と の間の直接駆動接続部であって、それによって、その回りの遊星運動から生じる 前記ドライブシャフト軸回りの前記直接駆動接続部の差動角速度が、他のロータ ーアッセンブリのピストンを、前記ドライブシャフト回りに回転するように、そ の一つのローター装置のピストンに接近及び離反移動を周期的にさせる、前記直 接駆動接続部と、 を有することを特徴とするロータリー式容積形機関。 ２．前記ドライブシャフトは、前記ローターアッセンブリを介して延び、且つ、 前記ローターアッセンブリの反対側で前記シリンダーハウジングアッセンブリ内 のベアリング内に回動可能に支持され、前記シリンダーハウジングアッセンブリ 内でその装着箇所の中間にクランクピンを形成するクランクシャフトの形態であ ることを特徴とする請求項１に記載のロータリー式容積形機関。 ３．前記直接駆動接続部が、前記遊星部材又は他のローターアッセンブリ内の一 方に固定的に配置され、それらの他方に対して摺動可能に係合されたドライブピ ンである ことを特徴とする請求項２に記載のロータリー式容積形機関。 ４．前記遊星部材が、前記クランクピン回りに回動自在なドライブヨークの形態 をなし、そこに前記クランクピンから半径方向に延び且つ前記ドライブピンと直 接係合するスライド手段を有することを特徴とする請求項３に記載のロータリー 式容積形機関。 ５．前記スライド手段が、前記ヨーク内に半径方向に延びるスロットと、該スロ ットに沿って自由に摺動でき且つ前記ドライブピンを搬送するスライドブロック を有していることを特徴とする請求項４に記載のロータリー式容積形機関。 ６．前記スライドブロックがは、低摩擦材料で形成され、部分的に環状の外形を 持つスロット内に嵌合し、それによって、前記スライドブロックが前記スロット 内に保持されていることを特徴とする請求項５に記載のロータリー式容積形機関 。 ７．前記又は各ドライブヨークは、遊星歯車によって駆動され、該遊星歯車は、 前記又は各ドライブヨークにそれらと共に回転するように固定され、且つ、前記 ドライブシャフトと軸を共通とする各歯車と噛合することを特徴とする請求項５ 又は６に記載のロータリー式容積形機関。 ８．前記一つのローターアッセンブリを前記ドライブシャフトに結合するための 手段が、前記他のローターアッセンブリを前記ドライブシャフトに結合するため の手段に相当することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のロータリー 式容積形機関。 ９．前記各ローターアッセンブリ上のピストンが、選択的に、アクティブピスト ン及びリアクティブピストンとして作用し、そこでは、：− 各ドライブヨークが前記クランクピンの正反対の側から半径方向に放射状に 延びる各スライド手段で形成され、前記各スライド手段と結合されたドライブピ ンが、各ローターアッセンブリと係合する、 ことを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載され、且つ、内燃機関と して形成されたロータリー式容積形機関。 10．前記ローターアッセンブリの反対側に更に一列に並ぶクランクピン上に載置 された２つのドライブヨークを有し、前記ドライブピンは、前記ローターアッセ ンブリの反対側を越えて、前記離隔されたドライブヨーク内の相対向配置された スライド載置台の間に延びることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関のロー タリー式容積形機関。 11．トロイダルシリンダーを有し、該トロイダルシリンダーは、トロイダルシリ ンダーと同軸回りに回転するように支持されたドライブシャフト回りのシリンダ ーハウジングアッセンブリ内に形成され、且つ、結合手段によって前記トロイダ ルシリンダー内にピストンを支持しつつ軸方向に対向されたローターアッセンブ リに結合されており、それによって、前記ドライブシャフトの回転が、ピストン を、互いに接近離反動させて、それらの間に膨張作動室及び収縮作動室を前記ト ロイダルシリンダー内に形成し、更に、前記作動室への流体の吸入及び排出のた めに前記シリンダーハウジングアッセンブリを介して延びるインレットポート及 びアウトレットポートを有し、前記トロイダル形シリンダー内で前記ピストンを 前記ドライブシャフトに結合する前記結合手段は、：− 前記ドライブシャフトに一つのローターアッセンブリを結合するための駆動 手段と、； 前記ドライブシャフトから偏心したクランクピンと、； 前記ドライブシャフトに対して予め決められた回転速度で前記クランクピン 回りに回転するために駆動される遊星アッセンブリであって、それによって、該 遊星アッセンブリが、前記ドライブシャフト回りに遊星運動する ように前記クランクピン上に支持され、且つ、前記ドライブシャフトが、前記シ リンダーハウジングアッセンブリを貫通して延び、且つ前記シリンダーハウジン グアッセンブリ内にその載置箇所の中間に前記クランクピンを形成するクランク シャフトの形態とされ、前記遊星アッセンブリは、前記オフセットクランクピン 上に支持されている、前記遊星アッセンブリとを有する、 ことを特徴とする内燃機関としてのロータリー式容積形機関。 12．前記ドライブシャフトは、中間ジャーナルを有し、その上に前記ローターア ッセンブリが載置 されることを特徴とする請求項１から１１の何れかに記載の ロータリー式容積形機関。 13．トロイダルシリンダーを有し、該トロイダルシリンダーは、トロイダルシリ ンダーと同軸回りに回転するために支持されたドライブシャフト回りのシリンダ ーハウジングアッセンブリ内に形成され、且つ、結合手段によって前記トロイダ ルシリンダー内にピストンを支持しつつ軸方向に対向されたローターアッセンブ リに結合されており、それによって、前記ドライブシャフトの回転が、ピストン を、互いに接近離反動させて、それらの間に膨張作動室及び収縮作動室を前記ト ロイダルシリンダー内 に形成し、更に、前記作動室への流体の吸入及び排出のために前記シリンダーハ ウジングアッセンブリを通って延びるインレットポート及びアウトレットポート を有し、そこでは、： 前記ドライブシャフトは、前記ローターアッセンブリに対する逆回転のため に制限され、それによって、前記ローターアッセンブリの回転速度が、前記ドラ イブシャフトの回転速度に対して減速されることを特徴とする内燃機関としての ロータリー式容積形機関。 14．ロータリー式内燃機関であって、トロイダルシリンダーを有し、該トロイダ ルシリンダーは、トロイダル形シリンダーと同軸回りに回転するために支持され たドライブシャフト回りのシリンダーハウジングアッセンブリ内に形成され、且 つ、結合手段によって前記トロイダルシリンダー内にピストンを支持しつつ軸方 向に対向されたローターアッセンブリに結合されており、それによって、前記ド ライブシャフトの回転が、ピストンを、互いに接近離反動させて、それらの間に 膨張作動室及び収縮作動室を前記トロイダルシリンダー内に形成し、更に、前記 作動室への流体の吸入及び排出のために前記シリンダーハウジングアッセンブリ を通って延びるインレットポート手段及びアウトレットポート手段を有し、そこ で は、：− 前記シリンダーハウジングアッセンブリは、前記トロイダルシリンダの中央 面に沿って向かい合うよう各々が対向配置されたハウジング部を有し、； 前記ドライブシャフトアッセンブリは、前記ハウジング部間を延び、且つ、 前記各対向配置されたハウジング部の内側から該ハウジング部に、前記ドライブ シャフトの反対側の端に軸方向に負荷をかけることによって、前記各対向配置さ れたハウジング部と回動可能に係合し、； 前記結合手段は、軸線方向に構成部品を内部結合させることによって、前記 ドライブシャフトの一端又は各対向端から該ドライブシャフトを越えて作動可能 に組み立てられる前記構成部品を備え、それによって、前記ロータリー式容積形 機関は、軸方向の構成部品を互いに作動可能に連続的に付加することによって容 易に組み立てられ得る、 ことを特徴とするロータリー式内燃機関。 15．前記結合手段は、前記遊星歯車が、接合するハウジング部に、前記ドライブ シャフトと同軸で、固定された円環状歯車と噛合した状態で、前記クランクシャ フトのクランクピン回りに遊星歯車とともに回転可能なドライブ ヨークを有することを特徴とする請求項１１から１４の何れかに記載のロータリ ー式容積形機関。 16．前記ドライブヨークは、半径方向に延びるスロットとスライドブロックとを 有し、これらが、前記ドライブヨークを前記ドライブシャフト上に組み込む前に 前記半径方向に延びるスロットに係合され、前記スライドブロックは、そのロー ターアッセンブリの往復動（oscillation）を起こさせるためにローターアッセ ンブリと係合するように軸方向に延びるドライブピンと係合することを特徴とす る請求項１５に記載のロータリー式容積形機関。 17．前記ドライブヨークは、該ドライブヨークに固定され、且つ、前記クランク シャフトと軸を共通とする円環状歯車と噛合する遊星歯車によって、該遊星歯車 と共に、駆動されることを特徴とする請求項１１から１６の何れかに記載のロー タリー式容積形機関。 18．内燃機関であって、：− トロイダル形シリンダーと該シリンダーに開口する環状通路とを有するシリ ンダーハウジングアッセンブリと、； 前記トロイダル形シリンダーの軸と同軸のクランクシャフト軸回りの回転の ために前記シリンダーハウジング内に支持されたクランクシャフトアッセンブリ と、； 前記クランクピン装置回りの回転のために前記クランクピン装置上に支持さ れた遊星アッセンブリと、； 一対のローターアッセンブリであって、前記遊星アッセンブリを並置し、前 記トロイダル形シリンダーの軸と同軸回りの回転のために支持され、各ローター アッセンブリが、ピストンを支持する本体部分を有し、ローターの各ペアのため のピストンの全数が４の倍数であり、該ピストンは、前記各ローターの本体部分 まわりに等距離で配置されており、且つ前記シリンダーと封止可能に係合され、 その回りに可動とされ、各本体部分が前記トロイダルシリンダーを有効に閉じる ために前記通路開口に延びている、前記一対のローターアッセンブリと、； 前記遊星部材とローターアッセンブリとを結合する結合手段であって、前記 結合されたローター及び遊星部材が、前記クランクシャフト軸回りに搬送され、 それによって、前記クランクピン回りの前記遊星部材の回転が、前記ローターア ッセンブリを、互いに対して位相をずらして移動させ、前記ピストンを、互いに 接近離反動させて、それらの間に膨張作動室及び収縮作動室を前記トロイダルシ リンダー内に形成させ、最小作動室容積と最大作動室容積との間で膨張、収縮さ せる、前記結合手段と、； 前記シリンダーの流体の吸入及び排出のために前記シリンダー装置を通って 延びるインレットポート手段及びアウトレットポート手段であって、該インレッ トポート手段及びアウトレットポート手段が、４つのピストンの各々に対して、 インレットポート及びアウトレットポートを有している、前記インレットポート 手段及びアウトレットポート手段と、； を有し、 前記インレットポート手段及びアウトレットポート手段は、近傍のピストン が最小の作動室容積を形成する位置に配置され、； 相対回転速度で前記クランクシャフト回りに前記遊星部材を回転させるため の駆動手段であって、それによって、前記インレットポート手段が、膨張作動室 と一定の時間関係で連続的に開口し、前記アウトレットポート手段が、収縮作動 室と一定の時間関係で連続的に開口する、前記駆動手段と、 を有することを特徴とする内燃機関。 19．前記ローターアッセンブリの反対側に更に一列に並ぶクランクピン上に装着 された２つの遊星部材と、前記２つの遊星部材を前記ローターアッセンブリに結 合する結合手段とを有することを特徴とする請求項１８に記載のロータリー式容 積形機関。 20．前記シリンダーハウジングアッセンブリが分割形ハウジングであり、該ハウ ジングは、対向配置されたハウジング部を形成するために前記シリンダーのトロ イダルの中心線を含む中央面に沿って分割され、前記ハウジング部は、前記環状 通路開口部を形成するために前記シリンダーハウジングアッセンブリの内側部に 沿って離隔配置され、 前記遊星部材は、軸を共通する各クランクピン上に、該ピン回りに回転する ために、離隔して支持され、前記結合手段は、前記クランクシャフト軸に平行に 、且つ、各ローターアッセンブリの反対側から各遊星部材に延びるドライブピン 装置に係合する正反対に配置されたスライドを有する遊星部材に結合された各々 のスライド手段を有する、 ことを特徴とする請求項１８または１９に記載のロータリー式容積形機関。 21．前記ローターアッセンブリは、実質的に、クランクシャフトの中央ジャーナ ル上に回動可能に支持されたシリンダーハウジングアッセンブリ内に実施的に中 心的に配置され、前記クランクシャフトは、配列された遊星部材の離隔したペア を支持するために中央ジャーナルの反対側で一列に並ぶクランクピンを有し、 前記通路開口及びローターは、前記シリンダーのトロイダル軸を含む中央面 について対称である、 ことを特徴とする請求項２０に記載の内燃機関。 22．ローターアッセンブリの各ペアが、エンジンのタイプによるサイクルの数に 対応する数のピストンを少なくとも有し、該ピストンの数は、ローターの各ペア に対してエンジンサイクルの数の倍数で増加するものであることを特徴とする請 求項１から１７の何れかに記載のロータリー式容積形機関。 23．前記ローターアッセンブリは、前記クランクシャフトと逆向きに駆動され、 ； 各ローターアッセンブリは、前記トロイダルシリンダー内の内部開口内に延 び、且つ該開口を封止するローター本体を有し、； ２つのピストン，又は２の倍数の数のピストンが、各ローターについて等し く配置され、且つ、前記ローター本体の外側部分回りに等距離で配置され、； 前記インレットポート手段及びアウトレットポート手段が、互いに近接配置 され且つ前記ピストンが互いに並ぶ時にとる位置の近傍に配置された各々のイン レットポート及びアウトレットポートを有する、 ことを特徴とする請求項２２に記載の２ストローク／ サイクル内燃機関。 24．前記ローターアッセンブリが、前記クランクシャフトと逆方向に駆動され、 ； 各ローターアッセンブリが、前記トロイダルシリンダー内の内部開口内に延 び、且つ該開口を封止するローター本体を有し、； ４つのピストン，又は４の倍数の数のピストンが、各ローターについて等し く配置され、且つ、前記ローター本体の外側部分回りに等距離で配置され、； 前記インレットポート手段及びアウトレットポート手段が、一対の正反対に 配置されたインレットポートと、一対の正反対に配置されたアウトレットポート とを有し、； 前記各インレットポート及びアウトレットポートは、互いに近接するペアで 配置され且つ前記ピストンが互いに並ぶ時にとる位置の近傍に配置される、 ことを特徴とする請求項２２に記載の４ストローク／サイクル内燃機関。 25．前記ドライブシャフトが、前記ローターアッセンブリの回転速度の３倍で回 転し、且つ 前記トロイダルシリンダーは、１５０mmと２００mmの間の半径を有すること を特徴とする請求項１から２４の 何れかに記載の乗用車のための内燃トロイダルエンジン。