(57)【要約】本発明は内燃エンジン向けの変換機構(11)に関する。該変換機構は主旋回軸(30.1)廻りの出力部材（30）の旋回往復運動を回転出力軸(40.1)廻りの出力軸棒(40)の回転運動に変換するように運転可能である。該変換機構には、主旋回軸棒(30.1)廻りの運動用に出力部材(30)と固く固定されると同時に、主旋回軸（30.1）を横断するカム軸（74.1）廻りの出力部材(30)に関して旋回して変位可能であるカムハウジング(74)が含まれ、該カム軸（74.1）は主旋回軸（30.1）廻りの出力部材(30)と一緒に運動可能であり、該カムハウジング（74）により少なくとも１つのカム部材（86）ならびに出力軸棒（40）上にカム従動部（80）が定められ、該カム従動部（80）は回転出力軸（40.1）に関して倒れるかまたは傾斜した揺動軸(80.1)を有する。【選択図】図１
2009523950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主旋回軸廻りの出力部材旋回往復運動を回転出力軸廻りの出力部材回転運動へ変換するよう運転可能である変換機構に、主旋回軸廻り運動用の出力部材と固く固定されると同時に主旋回軸を横断するカム軸廻りに出力部材に関して旋回変位可能であるカムハウジングが含まれ、該カム軸が主旋回軸廻りの出力部材と一緒に運動可能であり、該カムハウジングにより少なくとも１つのカム部材と該出力軸棒上に従動部が定められ、該カム従動部が回転出力軸に関して倒されるかあるいは傾斜した揺動軸を有し、カムハウジングのカム部材が出力部材との旋回往復運動噛合状態にあると同時にカム従動部の噛合運転が可能であることによって、出力部材旋回往復運動を回転出力軸廻りの出力軸棒の回転運動に変換する内燃エンジン変換機構。
【請求項２】
カム従動部がディスクに垂直であると同時に旋回軸に関し角度が傾斜した揺動軸を有する平面状揺動ディスクの形態である請求項１に記載の変換機構。
【請求項３】
揺動軸が旋回軸に関し５度から６０度までの角度で傾斜される請求項２に記載の変換機構。
【請求項４】
旋回軸に関し１６度の角度で揺動軸が傾斜される請求項３に記載の変換機構。
【請求項５】
揺動軸が回転出力軸と交差するため出力軸棒の回転時に該揺動軸により２重円錐が描かれ、該２重円錐が回転出力軸と揺動軸の交差部においてその頂角を有する請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の変換機構。
【請求項６】
揺動軸の回転出力軸との交差部が主旋回軸の交差部と一致する場合に主旋回軸が出力軸棒に垂直である請求項５に記載の変換機構。
【請求項７】
主旋回軸が回転出力軸と同軸である請求項５に記載の変換機構。
【請求項８】
出力軸棒が貫通する通路がカムハウジングにより定められる請求項５から請求項７までのいずれか一項に記載の変換機構。
【請求項９】
平行かつ揺動軸に沿って間隔をおいて配置される２つの対向するカム面の形態のカム部材がカムハウジングに設置され、該カム面により揺動ディスクがこれらの間に挟まれて揺動ディスクが両方のカム面に平行となる請求項８に記載の変換機構。
【請求項１０】
揺動ディスクとカム面間に低摩擦境界部が含まれる請求項９に記載の変換機構。
【請求項１１】
低摩擦境界部にカム面と揺動ディスクの両方と同軸である１組のスラスト軸受けが含まれ、該スラスト軸受けがカム面支持用揺動ディスクの反対側に位置する請求項１０に記載の変換機構。
【請求項１２】
主旋回軸廻りに旋回往復運動可能な出力部材を有する内燃エンジン、回転出力軸廻りに回転可能な出力軸棒ならびに変換機構が含まれて出力部材と出力軸棒が一体に接合されて駆動するエンジン組立品。
【請求項１３】
変換機構が請求項１から請求項１１に含まれる任意の請求項に請求される変換機構である請求項１２に記載のエンジン組立品。
【請求項１４】
シリンダー内燃料の燃焼に応じて出力部材の駆動用シリンダー内で運動可能である少なくとも１つのピストンがエンジンに含まれる請求項１３に記載のエンジン組立品。
【請求項１５】
ピストンが羽根の形態である請求項１４に記載のエンジン組立品。
【請求項１６】
エンジンに中央ハブ廻りに等角度間隔で配置されると同時にそこから外側に放射状に突き出る複数の羽根が含まれる請求項１５に記載のエンジン組立品。
【請求項１７】
エンジンにハブから外側に放射方向に突き出て直径方向に対向する２枚の羽根が含まれる請求項１６に記載のエンジン組立品。
【請求項１８】
出力軸棒が羽根間のハブを貫通する請求項１６または請求項１７に記載のエンジン組立品。
【請求項１９】
ハブが真円円筒状であると同時に、円筒状ハブと同軸である主旋回軸廻りの旋回往復運動のためにエンジン区画内で旋回するよう取付けられるかまたは取付け可能である請求項１６から請求項１８までのいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項２０】
エンジン区画が軽金属製または合金製である請求項１９に記載のエンジン組立品。
【請求項２１】
旋回往復運動羽根が収納されるよう形成されるシリンダーがエンジン区画に定められる請求項１９または請求項２０に記載のエンジン組立品。
【請求項２２】
シリンダーがアーチ状であるかまたは全体が扇状であり、旋回軸との角度として測定される該シリンダーのアーチ状変位が、旋回軸に関して揺動軸が傾斜する角度に依存するその頂角である請求項２１に記載のエンジン組立品。
【請求項２３】
シリンダーのアーチ状変位が、旋回軸に関して揺動軸が傾斜する角度の２倍である請求項２２に記載のエンジン組立品。
【請求項２４】
シリンダーのいずれの側にも１組の吸排気弁が含まれることによって、各羽根のいずれの側にも１つのシリンダー当たり２ヶ所の燃焼室が定められる請求項２１から請求項２３までのいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項２５】
吸排気弁が出力軸棒に取付けられる螺旋ギアによって駆動される請求項２４に記載のエンジン組立品。
【請求項２６】
エンジンがスパーク点火エンジンであると同時に、シリンダーのいずれの側にも少なくとも１つすなわち燃焼室当たり少なくとも１つのスパークプラグが含まれる請求項２１から請求項２５までのいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項２７】
エンジンが２行程または４行程形態の運転が可能である請求項２６に記載のエンジン組立品。
【請求項２８】
エンジンが圧縮点火エンジンである請求項２１から請求項２５までのいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項２９】
出力軸棒によって駆動される滑車により変位可能である歯車を有する滑車オイルポンプが含まれる請求項２１から請求項２８までのいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項３０】
請求項１２から請求項２９までのいずれか一項に記載のエンジン組立品が含まれる原動機車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は旋回往復運動から回転出力運動へあるいはその逆の変換用の内燃エンジン向け変換機構に関する。本発明はエンジン組立品および原動機車両までに及ぶ。
【発明の開示】
【０００２】
本発明のある局面によると、内燃エンジン用の変換機構が提供され、本変換機構は主旋回軸廻りの出力部材の旋回往復運動が回転出力軸廻りの出力軸棒の回転運動に変換されるよう運転可能であって、本変換機構には、主旋回軸廻りの運動用の出力部材と固く固定されると同時に、主旋回軸を横断するカム軸廻りに出力部材に関して旋回変位可能であるカムハウジングが含まれ、該カム軸は主旋回軸廻りに出力部材と共に運動可能であり、該カムハウジングには少なくとも１つのカム部材ならびに出力軸棒上のカム従動部が定められ、該カム従動部は回転出力軸に関して倒されるかあるいは傾斜がつけられる揺動軸を有し、カムハウジングのカム部材は出力部材と旋回往復運動噛合状態にあると同時に、カム従動部が噛合するよう運転可能であることによって、出力部材の旋回往復運動を回転出力軸廻りの出力軸棒の回転運動に変換するものである。
【０００３】
カム従動部はディスクに垂直であると同時に、旋回軸に関してある角度で傾斜がつけられる揺動軸を有する平面状の揺動ディスクの形態である。あるいは、該カム従動部は旋回軸に関して倒れた揺動軸を有する傾斜がついた軸受け筒の形であってよい。用語「揺動軸」は、出力軸棒がその旋回軸廻りに回転するときに、旋回軸に関して倒れるかあるいは傾斜がつけられた揺動軸が旋回軸廻りに回転しながら揺動するようにみえることを意味するものと理解されなくてはならない。
【０００４】
揺動軸は、旋回軸に関して５度からおよそ６０度までの角度で傾斜がつけられて良い。さらに、特に、揺動軸は旋回軸に関して約１６度の角度で傾斜がつけられても良い。
【０００５】
揺動軸は回転出力軸と交差できるので、揺動軸により出力軸棒の回転時に２重の円錐が描かれ、回転出力軸と揺動軸の交差部にその頂点があることになる。揺動軸の回転出力軸との交差部は主旋回軸の交差部と一致するのが好ましく、この場合の主旋回軸は出力軸棒に対して垂直であるのが最適である。あるいは、主旋回軸は回転出力軸と同軸であっても良い。
【０００６】
カムハウジングにより出力車軸が通る通路が定められる。カムハウジングには、平行であると同時に揺動軸にそって間隔をおいて配置される２つの対向するカム面の形のカム部材が提供されるのが好ましく、該カム面により揺動ディスクが両カム面に平行であるように揺動ディスクがこれらの間に挟まれる。該機構には揺動ディスクとカム面間に低摩擦の境界面が含まれるのが有利である。該低摩擦境界面には両カム面および揺動軸と同軸である１組のスラスト軸受けが含まれて、該スラスト軸受けはカム面支持のため揺動ディスクの反対側に配置される。
【０００７】
使用中、カムハウジングは旋回軸廻りに出力部材と一緒に旋回可能であって、該カムハウジングによりモーメントが回転出力軸廻りに揺動ディスク上に作用するため、出力軸棒の回転が生じることが理解されよう。出力軸棒の回転時には、揺動ディスクの揺動軸およびこれと一体のカムハウジングは上記に定められる通り、回転出力軸廻りに揺動しよう。
【０００８】
いいかえると、カムハウジングは同時往復運動用の１組の直交軸、通常は主旋回軸およびカム軸の廻りに旋回する出力部材に取り付けられてよく、それぞれの軸廻りのカムハウジング運動変動範囲は等しいと同時に、それぞれの軸廻りのカムハウジングの運動量は位相を異にした９０度である。このカムハウジングの同時往復旋回運動の正味作用により、出力軸棒廻りの揺動軸と一緒のカムハウジングの揺動が起こりうる。
【０００９】
別の定義の仕方をすると、本発明は、主旋回軸廻りの旋回往復運動用にエンジン区画内に取り付けられる出力部材、ならびに該出力部材が駆動するようにジャーナル出力軸棒に接合されるとともに出力部材の往復旋回運動を出力軸棒の回転運動に変換する変換機構が含まれる内燃エンジンにおいて、該変換機構に、主旋回軸廻りの運動用に出力部材としっかり固定されながらも主旋回軸を横切るカム軸廻りに出力部材に関して旋回変位可能であるように出力部材に接続されるカムハウジング、該出力軸棒としっかり固定されるカム従動部が含まれるという改善が行われて、出力部材の旋回往復運動によりカム従動部に運動の伝達が起こるよう該カム従動部がカムハウジングと噛合されて運転できるため、出力軸棒と平行な軸を有するトルクモーメントが出力軸棒に伝達されるため出力軸棒が回転し、主旋回軸に平行な旋回軸モーメントが出力軸棒のジャーナル接合によって減殺されると同時に、トルクモーメントと旋回軸モーメントの両方を横断する軸を有するカム旋回モーメントによりカム軸廻りのカムハウジングの旋回が生じるものである。
【００１０】
本発明は主旋回軸廻りの旋回往復運動可能である出力部材、回転出力軸廻りに回転可能な出力軸棒、ならびに出力部材および出力軸棒が駆動するように一体に接合される変換機構を有する内燃エンジンが含まれるエンジン組立品に及ぶ。
【００１１】
変換機構は上記で定義される変換機構でありえる。
【００１２】
このエンジンにはシリンダー内の燃料燃焼に反応する出力部材駆動用のシリンダー内で運動可能な少なくとも１つのピストンが含まれうる。該ピストンは羽根の形であって良い。この場合のエンジンには中央ハブ廻りに等角度間隔で配置されると同時にそこから放射方向外側に突き出る複数の羽根が含まれうる。羽根の主要面はほぼ正方形であるのが好ましいが円状または長方形であっても良い。羽根の各主要面にはそれぞれそこに凹み部が定められても良い。
【００１３】
さらに特に、エンジンにハブから放射方向外側に突き出る２つの直径方向に対向する羽根が含まれても良い。出力軸棒により羽根間でハブが貫通されてもよく、該出力軸棒の方向は横断方向かあるいは旋回軸に垂直方向かが選択できる。別の実施例では、出力軸棒は旋回軸に平行でありえる。カムハウジングはハブ内部に収納されるのが普通である。
【００１４】
ハブは真円の円筒状であると同時に、シリンダーのハブと同軸な主旋回軸廻りに旋回往復運動のためにエンジン区画内で旋回するように取付けられるか取付け可能である。エンジン区画はアルミニウムのような軽金属製かあるいは軽金属合金である。ハブの直径の羽根の長さに対する比は1：1より大きくて良いがおよそ1.7:1が好ましい。
【００１５】
エンジン区画には旋回する往復運動羽根が収納されるような形状のシリンダーが定められうる。シリンダーはアーチ状あるいは全体が扇状の形状であって良く、旋回軸との角度として測られるシリンダーのアーチ状変位は、揺動軸が旋回軸に関して傾けられる角度によって決まるその頂角である。シリンダーのアーチ状変位は揺動軸がその旋回軸に関して傾けられる角度の２倍、好ましくはおよそ32度であるのが良い。
【００１６】
エンジンにはシリンダーのいずれの側にもある１組の吸排気口が含まれるのが良く、これによって各羽根のいずれの側にも１ヶ所のシリンダー当たり２ヵ所の燃焼室が定められる。吸排気弁は出力軸棒に取り付けられる螺旋ギアによって駆動されるのが良い。
【００１７】
ある実施例では、エンジンはスパーク点火エンジンであるのが良いため、シリンダーのいずれの側にも少なくとも１つの、つまりは燃焼室当たり少なくとも１つのスパークプラグが含まれて良い。エンジンは２行程または４行程方式で運転可能である。エンジンの圧縮比はおよそ10:1から20:1まで調節可能である。
【００１８】
もう一つの実施例ではエンジンは圧縮点火エンジンでありえる。
【００１９】
エンジン組立品には出力軸棒によって駆動される滑車で変位可能な歯車を有する滑車式オイルポンプが含まれるのがよい。
【００２０】
本発明は上記で定義されるエンジン組立品が含まれる原動機車両に及ぶ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１を参照すると、本発明によるエンジン組立品が全体を通じて参照番号10により示される。エンジン組立品10には、上面図で長方形をした全体的に直角平行六面体形状のエンジン区画12のある内燃エンジン11が含まれる。エンジン区画12はアルミニウム製であるので軽量である。この例におけるエンジン区画12は１組の対向する壁14,16、１組の対向する側壁18,20ならびに対向する上部および底部壁22,23（底部壁23は図２に示される）を有するモジュールである。別の実施例（図示されず）では、１つ以上の壁14,16,18, 20, 22, 23は相互に一体であって良い。あとでさらに詳しく説明される通り、エンジンの当初組立と内部機構の保守サービスが可能となるよう、エンジン上部あるいはシリンダー頭部といった少なくとも１つの壁が取り外し可能であるのが好ましいのは当然である。
【００２２】
エンジン区画12には２ヵ所の区画またはシリンダー24.26および中央円筒状空洞部28が定められる。シリンダー24,26は円筒状空洞部28に関して直径方向に向かい合う。各シリンダー24,26は上面図で見てアーチ状であるか全体が扇状であると同時に、側面図で見ると長方形である。従って、各シリンダー24,26は一定高さを有する一方で、横断面で見ると、円筒状空洞部28から端部壁14,16の方に幅が放射方向外側方向に増える。壁14,16,18,20,22,23には、壁14,16,18,20,22,23を相互に締結するねじ釘、ボルトおよび/またはナット（図示されず）といった取付手段が受け入れられるようその周囲に一連のねじ山付き孔25が定められる。
【００２３】
全体を通して参照番号30で示される出力部材または往復運動部材には、真円円筒状ハブ32、および放射方向外側に突出する羽根34,36の直径方向に向かい合う２つの相互平面の形のピストンが含まれる。羽根34,36はその長さおよび高さに比して比較的薄い板状である。羽根34,36は、各シリンダー24,26内の燃料の燃焼に反応するシリンダー24,26中の変位用に設置されて、エンジン11のシリンダー24,26内部でピストンとして作用する。
【００２４】
円筒状空洞部28によりハブ32が補完されているためハブ32が周辺の有効余裕代でぴったりと受け入れられる形状と大きさをしているので、ハブ32は円筒状空洞部28内に捕捉されて保持されるが、旋回上あるいは角度上は円筒状空洞部28の極座標と同軸である主旋回軸30.1廻りに変位が可能である。羽根34,36は軸方向断面（図２参照）で見ると長方形であり、各羽根34,36は上部壁22、底部壁23および端部壁24,26のいずれともすべり接触状態にある。ハブ32は２つのほぼ同一の半割物から作られる。ハブ32直径の各羽根34,36の放射方向長さに対する比はおよそ1.7:1である。
【００２５】
環状ボス33はハブ32の各軸方向端面から同軸状に突き出て、該ボス33はハブ32のそれぞれ半割物によって提供される２つの半割物によって形成され、各ボス33はハブ32から突き出ていると同時に、上部壁22および底部壁23内の取り付け孔38中に合わせてそれぞれ受け入れ可能である。従って、出力部材30は旋回軸30.1廻りに旋回可能であるようにエンジン組立品10中に組立てられる。旋回軸30.1に関する角度として測定される、頂角である、シリンダー24,26のアーチ状変位は32度である。つまり、各シリンダー24,26により各羽根34,36の32度までの旋回軸30.1廻りの運動が描かれうる。
【００２６】
出力軸棒40（図１には部分的にだけ示される）は旋回軸30.1に垂直に配置されて、軸棒40は旋回軸30.1と直角に交差し、出力軸棒40は空洞ハブ32を貫通する（後でさらに説明される）。出力軸棒40は、出力軸棒40が出力軸40.1廻りにエンジン区画12に関して回転可能であるようにそれぞれの側面壁18,20に収納される端部軸受け（図示されず）内でジャーナル接合される。
【００２７】
エンジン区画12には各シリンダー24,26のいずれの側にも一組の吸気弁42ならびに排気弁44が定められる。該吸排気弁42,44は吸気口46,48ならびにそれぞれの側壁18,20によって定められる排気口(図示されず)と関連して協働する。図の中でも図１で最もよく分かるように、各組の吸気口46,48および排気口は、それぞれのシリンダー24,26の放射方向に向けられた側面に設置される。従って、各シリンダー24,26は各羽根34,36のいずれの側面にも１つの、１組の吸排気弁42,44を有することによって、各羽根34,36のいずれの側にも１ヶ所の、２ヵ所の燃焼室を効率的に提供する（あとでさらに詳しく説明される）。吸気口46,48は燃料吸入装置のような燃料混合物供給装置（図示されず）と流体流れ連絡状態にあると同時に、エンジン区画12の上面を貫通する。排出口は排気多岐管（図示されず）に接続されると同時にエンジン区画12の反対側下部面から通り抜ける。この例では、エンジン11はスパーク点火エンジンであると同時に、各燃焼室当たり１つの４つのプラグ（図示されず）が含まれる。２つのスパークプラグは各端部壁14,16を通ってそれぞれ各燃焼室の隅まで延びる。
【００２８】
２つの螺旋ギア50はエンジン区画12のいずれの側にも１ヶ所ずつ出力軸棒40にくさび固定される。各螺旋ギア50はそれぞれカム軸棒54にくさび固定される２つの直径方向に対向するギア52と噛み合う。カム軸棒54は、エンジン区画12の各側面に取り付けられる２つの運転可能な直立カム区画56間に回転可能に取付けられる。カム58はカム区画56の軸方向内側にカム軸棒54の各端部としっかり固定される。カム58（各弁42,44につき１つの全部で８つある）はカム区画56中に合わされる横溝を貫通して延びると同時に、弁42,44を作動させる揺動アーム59（そのうち１つだけが示される）を駆動させる。上部カム軸棒54にあるカム58により吸気弁42が作動すると同時に、下部カム軸棒54上のカム58により排気弁44が作動する。同一カム軸棒54の対向端部にあるカム58が直線に並ばないことによって、エンジン11の各側面の対向端部にある吸気弁42に異なる時間差が与えられる。
【００２９】
羽根34,36の縁面（すなわち、上部、底部、ならびに端部縁面）にはそれぞれそこにシール102を収納する縁に沿って延びる細長い横溝100が定められる。各シール102は細長くかつＴ字状横断面外形を有する鋳鉄製である。ある代替実施例（図示されず）ではシール102は長方形横断面外形の細長片でありうる。各横溝100には、シール102が羽根34,36から遠ざかると同時に、エンジン区画12の関連壁14,16,22,23と接触するよう促す螺旋状圧縮バネ106が収納されるよう、それぞれの縁に垂直に延びる長さ方向に等間隔で配置される複数の盲孔104がある。別の例（図示されず）では、各シール102は単独の細長い板バネを利用して偏向される。
【００３０】
ハブ32の軸方向端部面にはそれぞれそこに周囲に延びる環状シール109を収納する環状横溝または凹み部108が定められる。横溝108には、そこに周囲に等間隔で配置されて軸方向に延びる複数のシール109がハブ32から遠ざかると同時に上部壁22および底部壁23とそれぞれ接触するよう促す螺旋状圧縮バネ106が収納される
盲孔104が定められる。
【００３１】
図９および図１０にシール配置の代案実施例が示される。羽根34,36の縁面に沿う細長横溝100により使用中にＴ字状横断面外形を有するシール202が収納される。シール202にはこうして基部または茎部分202.1および頭部202.2が含まれる。基部202.1は細長横溝100にぴったりと収納されるように合わせられる。この場合に、頭部202.2は横溝100から外側横に突き出ることによって、羽根34,36の縁面とエンジン区画12との間に挟み込まれる。シール202は図１および図２のシール102と同様な方法でエンジン区画12の内面外側に偏向される。
【００３２】
また、隣接シール202はすべり蟻継ぎタイプ接合により相互接合される。上部および底部シール202にはその外側端部にそれぞれ雄蟻継ぎ接合204がある一方、側面シール202はその両端部にそれぞれ雌蟻継ぎ接合206を有する。使用中、シール202が横溝100内部に延びるその基部202.1と一緒に配置される場合、補完雄蟻継ぎ接合204と雌蟻継ぎ接合206は相互に接合されることによって、より気密なシールが羽根34,36の隅に形成される。
【００３３】
図９および図１０には環状シールリング210と環状取付部材212が含まれる環状シール組立品209が含まれるエンジン組立品10が示される。取付部材212によりその放射方向外側側面にシールリング210を収納する環状凹み部214が定められる。取付部材212は、使用中、ハブ32の軸方向外側面に定められる環状横溝108内部に収納されて、取付部材212とシールリング210の少なくとも１部分がハブ32から軸方向に突き出る。図示はされていないが、ハブ32の底部に同様なシール組立品209がある。上部壁22と底部壁23の内面にはそこに円状または環状の凹み部（図示されず）が定められる。取付部材212とシールリング210の突出部は円状凹み部内に受け入れられて、シールリング210により該円状凹み部の放射状内面が放射方向外側に支持されることによって、ハブ32と上部および底部壁22,23間にそれぞれシールが提供される。
【００３４】
取付部材212は、複数のボルトあるいはねじ釘216が含まれる能動的接合配置によってハブ32の軸方向外側面の横溝108に固定される。取付部材212にはその周囲に等間隔で配置されるハブ32の横溝108中に定められるそれぞれねじ山付きのソケット217と直線に並ぶ孔215が複数定められる。こうして、ボルトあるいはねじ釘216は、孔215内部に受け入れられると同時にねじ山付きソケット217とのねじ山を通じた噛合により取付部材212がハブ32に固定される。ボルトあるいはねじ釘216はそれらのそれぞれの頭部部分が取付部材212の軸方向外側面下部にくるように頭部皿孔処理が行われる。
【００３５】
次に、図８も参照すると、エンジン区画12の側面壁18,20にはさらに、円筒状空洞部28の放射状外側周囲に軸方向に延びて等角度間隔に配置される４つの横溝110がそこに定められる。該横溝110は旋回軸30.1に関して軸方向に延びるとともに、それぞれの放射状シール112が収納される。放射状シール112は細長くかつ長方形横断面外形を有する。放射状シール112はハブ32に向けられるシーリング面を有し、該シーリング面は、放射状シール112を横断面で見るときに、ハブ32との接触点においてハブ32の接線に関して傾斜が付けられて、放射状シール112とハブ32が軸方向に延びるシーリング接触線に沿って当接する。シーリング接触ラインはシーリング面の残部が放射状シール112の低圧側のハブ32の放射状外側面からそれて、放射状シール112の高圧側に位置されるのが好ましい。使用中、シーリングの接触ラインはこうしてエンジン区画12によって定められる隣接シリンダーに最も近い放射状シール112の側面上に配置されよう。
【００３６】
シール102,109,112(ならびに204,210)は鋳鉄製であるかあるいはそれに代わる別の相応しい材料製である。
【００３７】
滑車オイルポンプ60（部分的に示されるのみ）には11個の放射状内側突出丸歯を有する外側リングギアが含まれ、該外側リングギアはエンジン区画12としっかり固定されている。内側リングギアまたは対のギアは10個の放射状外側突出丸歯および複数の放射状内側突出歯を有する。内側リングギアの内側突出歯は単一点で出力軸棒40上の歯と噛み合うので、内リングギアは出力軸棒40によって駆動される。内側リングギアは出力軸棒40に関して外サイクロイド経路、また外側リングギア内部では内サイクロイド経路をたどる。内側リングギアのカーブ付き歯は連続的に外側リングギアのカーブ付き歯と噛み合うので、オイルはそれぞれのカーブ付き歯との間に押し込まれると同時に誘導オイル経路に押し込まれて、ハブ32その他の運動部品を潤滑にする。エンジン区画12には複数のオイル誘導経路がそこに定められ、そのうちの一部は孔61の形で見られる。
【００３８】
次に、図２を参照すると、エンジン区画12の壁14,16,18,20,22,23が一体にはめ込まれた状態で示される。ハブ32は、ジャーナル継ぎ手軸受け70によりエンジン区画12内で旋回するように取付けられる。ジャーナル軸受け70は旋回軸30.1と同軸であって、これにより旋回軸30.1に関するハブ32の往復旋回運動が可能となる。
【００３９】
ハブ32は中空であると同時にカムハウジング74はハブ32内部に取り付けられる。カムハウジング74は旋回軸30.1に関してハブと一体の運動のためにハブ32と一体で固定される。しかしながら、カムハウジング74はジャーナル軸受け76によりハブ32上で旋回するように取り付けられて、旋回軸30.1に垂直であるカム軸74.1に関して旋回する。カム軸74.1は出力軸棒40および旋回軸30.1の両方と交差する。従って、カムハウジング74は２直交軸の出力部材30の旋回軸30.1と該出力部材30に関連するカム軸74.1の廻りにエンジン区画12に関する旋回が可能である。
【００４０】
カム軸74.1はまた旋回軸40.1を横断する。この例では、旋回軸40.1は旋回軸30.1に垂直である。本発明の別の実施例では、旋回軸30.1と旋回軸40.1は同軸でありえることが理解されよう。
【００４１】
出力軸棒40はそこで旋回軸40.1に関して傾斜が付けられるディスク80に固定される（あとでまた説明される）。
【００４２】
図３および図４には、変換機構が一緒に含まれる出力部材30カムハウジング74および出力軸棒40がさらに詳しく示される。出力部材30は２つの同一の半割体により示される一方で、出力軸棒40はカムハウジング74の内部から引き込まれた状態で示されている。運転中は、ディスク80はカムハウジング74の内部に受け入れられる。
【００４３】
出力軸棒40はカムハウジング74内に定められる通路82を貫通する。例示目的で、図３〜図５に傾斜ディスク80に垂直な揺動軸80.1が示される。例示された実施例では、揺動軸80.1が旋回軸40.1に関して16度だけ角度が倒される。スラスト軸受け90は傾斜ディスク80のいずれの側にも位置され、該スラスト軸受け90が揺動軸80.1と同軸である円筒状台座83上に配置される。通路の片端にある円状口部82.1はねじ山付き固定リング92を補完してねじ山が付けられる。固定リング92が口82.1にねじ止めで取付けられる場合、傾斜ディスク80およびスラスト軸受け90はカムハウジング74内部に軸方向に捕捉されて保持される。
【００４４】
カムハウジング74には内側向き軸方向に間隔をおいて配置されるかまたは側面の２ヶ所の壁86が通路82内部に定められる。側面壁86の一つは固定リング92の軸方向内側面によって提供される。側壁86はスラスト軸受け90にのしかかるように設置されて、組立時には、ディスク80がスラスト軸受け90間に挟み込まれ、次いで対向しかつ平行な側壁86の間に挟み込まれる。側壁86、スラスト軸受け90ならびにディスク80はこうして使用中、揺動軸80.1と同軸である平行な面対面の空間関係が強いられ維持される。
【００４５】
側壁86はスラスト軸受け90を通じて傾斜ディスク80にのしかかるので、使用中、摩擦の無い、あるいは低摩擦の、カム部材あるいはカム面として、また傾斜ディスク80はカム従動部として作用し、側壁86に関するディスク80の滑動運動がスラスト軸受け90の作用によって可能となる。
【００４６】
使用中の図５、図６および図７を参照すると、エンジン11は出力軸棒40の旋回軸40.1廻りの外部回転によって従来の方法で始動される。図５に示される第１運転位置では、羽根34,36はそのそれぞれのシリンダー24,26の片側面に隣接する。エンジン11は２行程方式あるいは４行程方式のどちらかで運転可能である。２行程様式では、２ヵ所の燃焼室（羽根34,36の片側面と羽根34,36の該側面に隣接するシリンダー部分との間に形成される空間）の燃料空気混合物が同時に点火される。しかしながら、以下の説明は４行程方式に絞られる。また、エンジン11はガソリンまたは重油が燃料として利用可能であって、つまりはスパーク圧縮点火でありえるが、以降の説明ではガソリンを使用するエンジン11に関する運転が説明される。この構成におけるエンジン11の圧縮比はおよそ10:1である。
【００４７】
吸気弁42により吸気口56を通じて供給される燃料、空気混合物は、第１燃焼室34.1で圧縮される。スパークプラグ（図示されず）は従来の方法で燃料空気混合物が点火される燃焼室34.1中でスパークする。燃料空気混合物は膨張し、羽根34を矢印35.1により示される方向に変位させるため、出力部材30が旋回軸30.1の廻りに旋回可能となる。
【００４８】
カムハウジング74は上述の通りその出力部材30との旋回接合により旋回軸30.1に関して出力部材30と一緒に運動する。カムハウジング74のカム面86は、スラスト軸受け90を通じて傾斜ディスク80（カム従動部）にのしかかる。羽根34が、図５に示されるようにその行程の片端（説明を簡単にするため上部死点として以降引用される）にあるとき、傾斜ディスク80の揺動軸80.1は、旋回軸30.1に垂直な面にあると同時に旋回軸40.1と交差する。
【００４９】
ディスク80のカムハウジング74との噛合は、カムハウジング74の向きによりディスク80の向きがたどられなくてはならないという具合である点が理解されるはずである。出力軸棒40はエンジン区画12中でジャーナル接合されるので、カムハウジング74とディスク80の運動は、その方向が揺動軸80.1に垂直に保持されたままの出力軸棒40の回転に連動されている。出力軸棒40の回転時には、出力部材30からこれに伝達される力によるかあるいは軸棒の勢いによるかのどちらかにより、揺動軸80.1は旋回軸40.1の廻りに回転される。揺動軸80.1がカムハウジング74の中心で旋回軸40.1と交差するときに、揺動軸80.1は旋回軸40.1と同軸の円錐経路を描くと同時にカムハウジング74の中心にその頂角を有することになる。
【００５０】
こうして、室空間34.1内の燃焼によって推進される場合、出力部材30により旋回軸廻り30.1のモーメントがカムハウジング74に作用する。カムハウジング74とディスク80間の力は相互作用面に垂直であるので、揺動軸80.1に平行であることが理解されよう。説明を簡単にするため、これらの力はディスク80周辺の直径方向に対向する部分に作用する１組の力、すなわち、反対方向に作用する力で表現できるとともに、揺動軸80.1に平行である。これらの各力は３直交軸の成分力に変形できる。説明を簡単にするため、図５に見える２軸はx軸およびy軸として引用される一方で、図２の２軸はx軸およびz軸である。すなわち、出力軸棒40はxy平面にある一方で、旋回軸30.1はxz平面にある。
【００５１】
カム力のZ成分だけにより旋回軸40.1廻りのモーメントが生み出されるという点ならびに残りの力はカム軸廻り74.1のカムハウジング74の旋回を生ずるかあるいは車軸軸受けによって減殺されるという点も理解されよう。
【００５２】
出力部材30はこうして上部死心にある（図５）ときに、揺動軸80.1が全体的にxy平面にあり、カム力のz成分はゼロであるので、回転モーメントは出力車軸40に全く作用しない。しかしながら、傾斜ディスク80は出力軸棒40の勢いによって（あるいはエンジン11の始動時には出力軸棒40の外側回転によって）死心を通って運ばれる。変換機構は、矢印35.1によって表示される方向に出力部材30が旋回するときに死心を通る。
【００５３】
エンジン11が図６に示される方向に運動するとき、揺動軸80.1はxy平面から外れて運動するため、カム力のz成分により、変換機構を通じた出力部材30による出力軸棒40の回転が生ずる。この運動中、カムハウジング74は同時に旋回軸30.1廻りならびにカム軸74.1廻りに旋回する。
【００５４】
同時に、既に燃焼室36.1にある空気燃料混合物は、矢印37.1によって示される方向に移動する羽根36によって圧縮されつつある。出力軸棒40が回転するとき、ギア52と噛合する螺旋状ギア50が駆動して、カム58がカム軸棒54廻りに回転する。１つのカム58により燃焼室36.2の吸気弁58と連動する揺動アーム59が変位するので、矢印37.1の方向の羽根36の変位により燃料空気混合物が室36.2空間に引き込まれる。
【００５５】
室34.2には排気ガスが含まれるとともに、揺動アーム59により室34.2に連結される排気弁44が開かれると同時に、矢印35.1の方向の羽根34の変位により室34.2から排気ガスが排出される。
【００５６】
室34.1中で点火燃料空気混合物が膨張を続けるとき、出力部材30はさらに羽根34,36がこれらの行程の反対側端部にある図７に示される方向まで変位する。引用を簡単にするため、この位置は底部死心と呼ばれる。底部死心の方への移動中、カム面86は傾斜ディスク80にのしかかり続け、出力軸棒40の回転ならびにカムハウジング74の揺動運動が生じる。揺動軸80.1はこうしてさらに旋回軸40.1廻りに回転すると同時に、再度、底部死心でxy平面を貫通する。しかしながら、底部死心では、揺動軸80.1はその経路に沿って180度まで回転された上部死心におけるその位置とは対称的な反対側の位置にある。上述のように、旋回軸30.1およびカム軸74.1の両方の軸廻りのカムハウジングの旋回運動により、カムハウジング74が傾斜ディスク80の変化の向きに順応して、出力軸棒40の廻りの揺動軸80.1に関して効率よく揺動する。カムハウジング74は、上部死心から底部死心まで羽根34,36の運動範囲に対応してカム軸廻りに都合32度旋回する。この例から旋回軸40.1に関する揺動軸80.1の傾斜（傾斜ディスク80の向きから生ずる）は、出力軸棒40の180度回転を生じさせる旋回軸30.1廻りの出力部材30の角度変位の半分であることが分かる。
【００５７】
底部死心において、正味モーメントは出力軸棒40に２度と作用しないが、出力軸棒40は、その角度方向の勢いのために底部死心を通過して回転する。底部死心において、出力軸棒40および/またはこれに接続される弾み車の勢いのため出力部材30による旋回軸30.1廻りのその運動の方向は変化する。
【００５８】
室36.1の燃料空気混合物は次いで圧縮されると同時に、室36.1内の燃料空気混合物が点火されて上述の工程が繰り返される。
【００５９】
出力部材30は、底部死心から上部死心までならびに上部死心から底部死心まで、その運動とは反対方向に運動するけれども、出力軸棒40は変換装置を通じた出力部材30により同一方向に回転される。これはyz平面で見る時に出力軸棒40に関して反対の傾斜を有する傾斜ディスク80のためである。カム力はこうして反対方向運動中にカム力に関連するディスク80の反対側に作用し、出力軸棒40に伝達される発生トルクまたはモーメントは出力部材30の反対側旋回運動中に伝達されるものと同じ大きさと向きのものである。
【００６０】
34.1→36.1→36.2→34.2の室点火順が説明されたけれども、エンジン11は、弁42,44の時間差とスパークプラグの点火をベースにした任意の都合のよい点火順があっても良い。
【００６１】
出力軸棒40が回転するとき、滑車オイルポンプ60の内側リングギアの駆動によって、オイルがエンジン区画12全体に分散する。
【００６２】
本発明の別の実施例では、ディスク80は１つ以上のスラスト軸受けがカムハウジング74とカムとの噛合用に取り付けられるシートあるいはカラーによって置き換えが可能である。
【００６３】
本発明人は本発明が例示される通りの多くの利点を有するものと信ずる。エンジンは比較的小型であるので重量比に対して高出力を有する。また、旋回往復運動羽根構造はシリンダー当たり２ヵ所の燃焼室が提供されることによってエンジンの動力出力が高まる。
【００６４】
重要な点は、この変換機構により、出力部材の旋回往復運動が出力軸棒の回転運動に効率的に変換されるよう運転可能であることにある。変換機構は比較的小型であって出力部材のハブ内に収納される。
【００６５】
また、エンジンは燃料としておよそ10:1まで圧縮比を調整することによってガソリンを、あるいは圧縮比をおよそ20:1まで調整することによって重油を、使用できる。さらに燃焼室の構成はエンジンが２行程方式あるいは４行程運転で構成可能である。
【００６６】
また、本発明人は該エンジンが燃料としての水素の利用に十分相応しいと同時に、その構成の点で、水素利用時の方が従来のピストンエンジンよりもさらに安定的であるものと信ずる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
本発明はこれより添付の模式的図面を参照した例を通じてさらに詳しく説明される。
【００６８】
【図１】本発明によるエンジン組立品の３次元部分分解図が示される。
【図２】図１のエンジンの平面II-IIに沿った軸方向断面が示される。
【図３】本発明による図１のエンジン組立品の一部が形成される変換機構の部分分解図が示される。
【図４】図３の変換機構の一部に関するさらに細かい分解図が示される。
【図５】その運転中の単一相の間の様々な位置において示されるエンジン組立品の往復運動ピストン構成部分を伴った図１のエンジンのそれぞれ上面図が示される。
【図６】その運転中の単一相の間の様々な位置において示されるエンジン組立品の往復運動ピストン構成部分を伴った図１のエンジンのそれぞれ上面図が示される。
【図７】その運転中の単一相の間の様々な位置において示されるエンジン組立品の往復運動ピストン構成部分を伴った図１のエンジンのそれぞれ上面図が示される。
【図８】図１のエンジン組立品のシール部品の部分図が示される。
【図９】図1に対応すると同時に、本発明によるシール配置の代案実施例が示される。
【図１０】図２に対応すると同時に、本発明によるシール配置の代案実施例が示される。
【図１】
2009523950.tif 000003
【図２】
2009523950.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2009523950.tif 000011
【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月15日(2008.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主旋回軸廻りに旋回往復運動可能である出力部材を有する内燃エンジン、回転出力軸廻りに回転可能な出力軸棒、該出力部材と出力軸棒が一体で駆動するよう接合される変換機構、ならびに該出力軸棒に取り付けられるとともに、該内燃エンジンに連動される少なくとも１つの吸気弁および少なくとも１つの排気弁と駆動連絡状態にある螺旋ギアが含まれるエンジン組立品。
【請求項２】
エンジンにシリンダー内燃料の燃焼に反応する出力部材の駆動用のシリンダー内で運動可能な少なくとも１つのピストンが含まれる請求項１に記載のエンジン組立品。
【請求項３】
ピストンが羽根の形態である請求項２に記載のエンジン組立品。
【請求項４】
中央ハブ廻りに等角度間隔で配置されると同時にそこから放射方向外側に突き出る複数の羽根が含まれる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項５】
エンジンに放射方向外側にハブから突き出る２枚の直径方向に対向する羽根が含まれる請求項４に記載のエンジン組立品。
【請求項６】
出力軸棒が羽根間でハブを貫通する請求項４または請求項５に記載のエンジン組立品。
【請求項７】
ハブが真円円筒状であると同時に旋回するよう円筒状ハブと同軸である主旋回軸廻りの旋回往復運動のためにエンジン区画内に取付けまたは取付可能である請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項８】
エンジン区画が軽金属または合金製である請求項７に記載のエンジン組立品。
【請求項９】
エンジン区画により旋回往復運動羽根に順応して形成されるシリンダーが定められる請求項７または請求項８に記載のエンジン組立品。
【請求項１０】
シリンダーがアーチ状かあるいは全体が扇形状であり、旋回軸との角度として測定されるシリンダーのアーチ状変位は揺動軸が回転軸に関して傾斜した角度によって決まるその頂角である請求項１１に記載のエンジン組立品。
【請求項１１】
シリンダーのアーチ状変位が回転軸に関する揺動軸の傾斜角度の２倍である請求項２０に記載のエンジン組立品。
【請求項１２】
シリンダーのどちらの側面にも吸排気弁の組が配置されて各羽根のいずれの側面にも１ヵ所のシリンダー当たり２ヵ所の燃焼室が定められる請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項１３】
エンジンがスパーク点火エンジンであると同時にシリンダーのどちらの側面にも少なくとも1つの、つまりは燃焼室当たり少なくとも１つのスパークプラグが含まれる請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項１４】
エンジンが２行程あるいは４行程方式のどちらかで運転可能である請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項１５】
エンジンが圧縮点火エンジンである請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項１６】
出力軸棒と駆動連絡状態にある滑車変位可能な歯車を有する滑車オイルポンプが含まれる請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項１７】
変換機構が内燃エンジン用であると同時に、該変換機構が主旋回軸廻りの出力部材の旋回往復運動を回転出力軸廻りの出力軸棒の回転運動に変換して運転可能であり、該変換機構に主旋回軸廻りの運動用の出力部材と固く固定されると同時に、主旋回軸を横断して主旋回軸廻りの出力部材とともに運動可能であるカム軸廻りに出力部材に関して旋回変位可能である少なくとも１つのカム部材を定めるカムハウジング、ならびに出力軸棒上の回転出力軸に関して倒されるかまたは傾斜が付けられる揺動軸を有するカム従動部が含まれ、カムハウジングのカム部材が出力部材と旋回往復運動噛合状態にあると同時に、カム従動部を噛合させて運転可能であることによって出力部材の旋回往復運動を回転出力軸廻りの出力軸棒の回転運動に変換する請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載のエンジン組立品。
【請求項１８】
カム従動部がディスクに垂直であると同時に回転軸に関して傾斜が付けられる揺動軸を有する平面状揺動ディスクの形態である請求項１７に記載の変換機構。
【請求項１９】
揺動軸が回転軸に関して5度から60度までの傾斜が付けられる請求項１８に記載の変換機構。
【請求項２０】
揺動軸が回転軸に関して16度の角度で傾斜が付けられる請求項１８または請求項１９に記載の変換機構。
【請求項２１】
揺動軸が回転出力軸と交差し揺動軸が出力軸棒の回転時に２重円錐を描き、該二重円錐が回転出力軸と揺動軸の交差部にその頂角を有する請求項１８から請求項２０のいずれか一項に記載の変換機構。
【請求項２２】
揺動軸の回転出力軸との交差部が主旋回軸の交差部に一致しこの場合の該主旋回軸が出力軸棒に直角である請求項２１に記載の変換機構。
【請求項２３】
主旋回軸が回転出力軸と同軸である請求項２２に記載の変換機構。
【請求項２４】
カムハウジングにより出力軸棒が通過する通路が定められる請求項１７から請求項２３のいずれか一項に記載の変換機構。
【請求項２５】
カムハウジングに平行でかつ揺動軸に沿って間隔をおいて配置される２つの対向するカム面の形態のカム部材が設置され、該カム面は揺動ディスクが両カム面に平行となるようにこれらの間に揺動ディスクを挟みこむ請求項２４に記載の変換機構。
【請求項２６】
揺動ディスクとカム面間に低摩擦境界部が含まれる請求項２５に記載の変換機構。
【請求項２７】
低摩擦境界部にカム面と揺動ディスクの両方と同軸である１組のスラスト軸受けが含まれ、該スラスト軸受けが揺動ディスクの反対側側面にカム面を支持用に配置される請求項２６に記載の変換機構。
【請求項２８】
請求項１から請求項２７のいずれか一項に記載のエンジン組立品が含まれる原動機車両。
【国際調査報告】
2009523950.tif 000013
2009523950.tif 000014
2009523950.tif 000015