(57)【要約】  流体システムが、２つのアームを有する振動ピストン（４）を少なくとも２つ、球形のハウジング（１９）内に配置して有している振動ピストン・エンジン（１００）であって、該少なくとも２つの振動ピストン（４）が、ハウジングの中心に配置された回転軸（２３）を中心にして一緒に回転するとともに、回転時に回転軸（２３）に直交する振動軸（２４）を中心にして互いに往復振動運動を実行し、少なくとも２つのピストン（４）へと取り付けられた案内部材（５）が、ハウジング（１９）に形成された少なくとも１つの案内溝（１７）に係合して前記振動運動を制御するように機能する振動ピストン・エンジン（１００）を対象としている。この流体システム（７０）は、回転軸（２３）の一端の近傍に位置する流体用の少なくとも１つの中央供給口（１）、ピストン（４）に位置する流体用の連続的な空洞および／または穴（１０）、ならびにそれぞれのピストンの外面（３）の流体排出部を備えている。ピストン（４）が回転軸（２３）を中心にして回転することで、供給口（１）において吸引として作用し、排出領域（１６）において圧力として作用する圧力差が生み出され、結果として、ポンプなしの流体システムまたはわずかな供給圧力しか必要としない流体システムが可能になる。この流体システムは、例えば振動ピストン・エンジン（１００）を潤滑すべく機能し、燃料が流体として使用される場合には、振動ピストン・エンジンの燃料供給および冷却とともに、燃料タンクから流体を受け取ることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのアームを有する振動ピストン（４）を少なくとも２つ、球形のハウジング（１９）内に配置して備えるとともに、回転軸（２３）を中心にして回転できる回転振動軸（２５）を、前記ハウジングの中央に配置して備えており、
・前記振動ピストン（４）が、該回転振動軸（２５）が前記回転軸（２３）を中心にして回転する際、一緒に該回転軸（２３）を中心にして回転するとともに、回転時に前記振動軸（２４）を中心にして互いに反対方向に往復振動運動を実行するように、前記振動ピストンが、前記回転軸（２３）に直交する振動軸（２４）を中心に回転可能な前記回転振動軸（２５）へと取り付けられ、
少なくとも２つのピストンへと取り付けられた案内部材（５）が、前記ハウジング（１９）に形成された少なくとも１つの案内溝（１７）に係合して、前記振動運動を制御するように機能し、
前記ピストンのそれぞれが、流体で満たすことができる少なくとも１つのチャネル（３０）を有している
振動ピストン・エンジン（１００）のための流体システム（６０、７０）であって、
タンク（１１、１５）から供給される流体の供給（１）が、前記回転振動軸（２５）の少なくとも一方の端部（２７）においてハウジング（１９）を通して実行され、該回転振動軸の穴（２６）を介して、前記それぞれのピストン（４）の少なくとも１つの空洞（２８）および／または前記それぞれのピストン（４）の少なくとも１つの穴（３０）を満たすことができ、
前記それぞれの空洞（２８）および／または前記それぞれの穴（３０）から、前記ハウジングの内面（２）に面する前記ピストン表面（３）へと向かう流体の排出が行われることによって、前記回転振動軸（２５）の回転によって生み出される遠心力によって、前記供給路（１）における吸引、ならびに排出路内の圧力が、前記ピストン表面（３）の付近で引き起こされ、ゆえに排出口（１６）を介して前記タンク（１１、１５）に至る自動的な流体の循環が起動される
ことを特徴とする流体システム。
【請求項２】
前記流体の供給（１）の上流または下流に、流体の流量を左右するための較正ノズル（９）が挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の流体システム。
【請求項３】
前記空洞（２８）または前記穴（３０）から取り付け溝（７）への較正穴（１０）が、前記それぞれのピストン（４）と前記ハウジングの内壁（２）との間に配置されたシール部材（６）へと延びており、
流体を該較正穴（１０）を通って排出し、前記取り付け溝（７）を満たすことで、前記シール部材（６）の接触圧および有効性を高めることができるとともに、ギャップ・ロスによって前記ハウジングの内壁（２）における前記シール部材（６）の潤滑を生じさせることができることを特徴とする請求項１または２に記載の流体システム。
【請求項４】
流体として、ガソリンと自己混合するオイルが使用され、
前記較正ノズル（９）の調節、および前記振動ピストン・エンジンの回転に依存する遠心力によって、前記ハウジングの内壁（２）における前記シール部材（６）のロス潤滑のために、前記シール部材（６）においてオイルのギャップ・ロスによる負荷依存の燃料‐オイル混合物を、自動的に生成できることを特徴とする請求項３に記載の流体システム。
【請求項５】
前記案内溝（１７）および前記排出口（１６）を通って流れる流体の一部分が、インジェクションまたはキャブレターへの供給のためにも使用されることを特徴とする請求項４に記載の流体システム。
【請求項６】
各ピストン（４）の少なくとも１つの穴（３０）から、流体が較正穴（１０）を通って前記ハウジングの内壁（２）に向かって排出され、前記案内部材（５）の下方の排出路（３１）へと導かれ、
流体が、非拘束の回転体の場合には、それぞれの回転体の案内溝（１７）から遠い側へと案内されることで、それぞれの回転体が、前記ピストン（４）に形成された半球形の支持ソケット（３９）において潤滑されるとともに、流体の圧力によって前記案内溝（１７）に遊びなく保持され、
ラジアル・ローラの場合には、該ラジアル・ローラが、前記ピストン（４）に形成されたローラまたはスライド軸受部において潤滑され、
どちらの場合においても、前記ハウジングの前記案内溝（１７）内の前記案内部材（５）の支持面にも流体が供給される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の流体システム。
【請求項７】
前記流体の供給（１）の上流または下流に、とくに蒸発冷却の場合に、前記ハウジング（１９）からの流体の戻りの流れを防止するチェック・バルブ（３７）が挿入されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の流体システム。
【請求項８】
好ましくはディーゼルである燃料が、流体として使用され、
燃料タンク（１１）と前記流体の供給（１）との間の接続パイプが、流体の供給をもたらし、戻りパイプ（３３）が、過剰な流体を前記燃料タンク（１１）へと戻すことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の流体システム。
【請求項９】
前記振動ピストン・エンジンのエンジンの主たる冷却が、共通の燃料タンク（１１）からの流体、好ましくはディーゼル燃料を備え、冷却剤ポンプ（３６）を介して冷却用流体供給口（３４）へと至り、外側冷却用空洞（１８）を通過し、冷却用流体排出口（３５）へと至って、前記燃料タンク（１１）へと戻る燃料回路によって実行されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の流体システム。
【請求項１０】
前記燃料タンク（１１）からのエンジンの動作のための燃料の取り出し（５２）が、この供給の枯渇後、すなわち前記燃料タンク（１１）内の燃料の欠乏に起因する停止時に、潤滑および冷却のための充分な流体が依然として利用可能であるように行われることを特徴とする請求項８および９に記載の流体システム。
【請求項１１】
前記振動ピストン・エンジン（１００）から前記燃料タンク（１１）への流体のそれぞれの戻りの流れが、流体のための冷却器（２１、２２）を経由して行われることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の流体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動ピストン・エンジンのための流体システムであって、球形のハウジング内に配置されて該ハウジングの中心に配置された回転軸を中心にして一緒に回転する少なくとも２つの振動ピストンを有しており、そのそれぞれが２つの対向するピストン・アームを有しており、回転時に前記回転軸に直交する振動軸を中心にして互いに反対方向に往復振動運動を実行し、少なくとも２つのピストン・アームへと取り付けられた案内部材が、ハウジングに形成された少なくとも１つの案内溝に係合して前記振動運動を制御するように機能する振動ピストン・エンジンのための流体システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
これらの振動ピストン・エンジンは、外部からの点火または自己点火によるオットーまたはディーゼルの４ストローク法に従った燃料混合物の吸気、圧縮、膨脹、および排気の燃焼行程が、回転ピストンの２つの端部位置の間の振動運動によって達成される燃焼機関の種類に属する。
【０００３】
ＷＯ２００５／０９８２０２Ａ１から知られるそのような振動ピストン・エンジンは、内部のピストン側から案内部材として機能する非拘束の球形または楕円形の回転体への流体の供給を有している。これらの非拘束の案内部材の代わりに、ピストンへと固定に接続された放射状の回転可能なローラも、例えばＵＳ３，０７５，０５６およびＷＯ０３／０６７０３３に記載のとおりに存在している。これらの案内部材のために、それぞれに潤滑が用意され、あるいは必要とされる。また、上述した振動ピストン・エンジンのうちの最初の振動ピストン・エンジンにおいては、流体による内部の冷却が説明されており、作動室を囲んでいる側面の背後ならびにピストン内面の背後に流体で満たされる空洞が配置され、これが作動室の内面から来る熱の伝達によって加熱され、この熱を、流体の循環によってタンクへ、必要に応じて流体冷却装置へ伝達している。さらには、回転振動軸の軸受、ならびにハウジングの内面を滑走するシール部材を、潤滑しなければならない。流体システムは、過剰な摩耗に対する適切な潤滑によって、互いにこすれ合う機械部品を保護して、回転への抵抗を減らすことによって効率を改善し、さらに必要であれば、流体の加熱およびエンジンからの放散による熱の放散によって、冷却を保証すると考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、振動ピストン・エンジンのさまざまな用途および設計のそれぞれのために、簡潔さ、最小限の流体損失または消費、適切な流体手段および最小限の摩擦、すなわち少ない摩耗したがって長い寿命を特徴とする流体システムを生み出し、潤滑、燃料供給、およびエンジン冷却の流体システムの間の相乗効果を利用することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、本発明によれば、請求項１の特徴を備える流体システムによって解決される。
【０００６】
振動ピストン・エンジンのための流体システムが提供され、振動ピストン・エンジンは、２つのアームを有する振動ピストンを少なくとも２つ、球形のハウジング内に配置して備えるとともに、回転軸を中心にして回転できる回転振動軸を、前記ハウジングの中央に配置して備えており、前記振動ピストンが、回転振動軸が前記回転軸を中心にして回転する際、一緒に該回転軸を中心にして回転するとともに、回転時に前記振動軸を中心にして互いに反対方向に往復振動運動を実行するように、前記振動ピストンは、前記回転軸に直交する振動軸を中心にして回転可能な前記回転振動軸へと取り付けられ、少なくとも２つのピストンへと取り付けられた案内部材が、前記ハウジングに形成された少なくとも１つの案内溝に係合して、前記振動運動を制御するように機能する。前記ピストンのそれぞれが、流体システムの一部である少なくとも１つのチャネルを備えており、このチャネルを流体で満たすことができる。
【０００７】
本発明によれば、前記流体で満たすことができるそれぞれのチャネルが、それぞれのピストンに形成された少なくとも１つの空洞および／またはそれぞれのピストンに形成された少なくとも１つの穴を含んでおり、流体の供給が、タンクから前記回転振動軸の少なくとも一方の端部においてハウジングを通して実行され、該回転振動軸の穴を介して、前記それぞれのピストンの少なくとも１つの空洞および／または前記それぞれのピストンの少なくとも１つの穴を満たすことができ、前記それぞれの空洞および／または前記それぞれの穴から、前記ハウジングの内面に面する前記ピストン表面へと向かう流体の排出が行われ、前記回転振動軸の回転によって生み出される遠心力によって、前記供給路における吸引、ならびに排出路内の圧力が、前記ピストン表面の付近で引き起こされ、ゆえに排出口を介して前記タンクに至る自動的な流体の循環が起動される。
【０００８】
流体の供給は、好ましくは、体積に関して流体の通過を決定する較正ノズルによって実行される。さらに、例えば気化ゆえの圧力上昇においてエンジンからの流体の戻りの流れを防止するチェック・バルブを、供給点の上流に接続することができる。さらに、エンジン内部における分配を、中央において交差状に出会う回転振動軸の穴によって実行することが適している。回転振動軸への供給を、軸の少なくとも１つの軸穴または軸受の少なくとも１つの半径方向の穴によって行うことができる。したがって、回転振動軸のためのローラ軸受、好ましくはニードル・ベアリングを回転軸上に設け、ニードル・ケージを振動軸の振動軸側においてピストンの外側に設けることが、このやり方であれば軸受の潤滑に必要な流体の量が少量であるため、好都合である。さらには、これらの軸受のための流体の必要を、シールおよび生涯耐用年限の潤滑によって完全に無くすことさえ可能である。回転振動軸から、供給端とは反対の軸端部に配置された軸受を、少なくとも１つの半径方向の穴を介して潤滑することができる。振動軸部分から、流体が、少なくとも１つの半径方向の穴および１つのリング溝および／またはピストンの軸方向に延びる潤滑溝を介し、好ましくはピストンの遠心力を受けるニードル・ケージとして形成されたアキシャル軸受を通って、それぞれのピストンにおいてそれぞれのピストンへと取り付けられる例えば球形の帽子状カバー（以下では、「球形帽子状カバー」と呼ぶ）によって形成できる空洞へと導かれる。作動室に隣接し、しかしながらピストンの側面によって作動室から隔てられているこれらの空洞において、流体の加熱、したがって流体への熱の伝達が行われる。
【０００９】
さらに、作動室の内面が、これらの空洞から延びる穴またはチャンバによって裏打ちされ、これらの穴およびチャンバも流体で満たされ、作動室の内面から熱を引き継ぐ。高出力の機械においては、この熱の伝達が、流体の気化につながる可能性があり、したがってピストン（外側に案内部材の内側へと向かう少なくとも１つの排出路を有している）からのきわめて大量の熱の排出につながる可能性がある。非拘束の案内部材の回転または固定のローラ・ガイドの場合におけるギャップ・ロスによって、供給口からエンジン内部を通過する流体の循環が生み出され、これによって軸およびピストンの軸受ならびに案内部材および案内溝が連続的に潤滑され、さらに案内溝の排出口への循環によって、熱がタンクへと連続的に排出され、タンクの外側ハウジング表面を介し、あるいは必要であれば流体冷却器を介して排出される。シール・リングまたはシール・レールの潤滑のために、球形帽子状カバーの空洞または作動室の内面の背後の穴の空洞からシール・リングまたはシール・レール取り付け溝へと、較正された接続穴（以下では、「較正穴」）を設けることが好都合である。その結果、一方では、取り付け溝を満たす流体によるこれらのシール部材の作動室または前室へのシールならびに流体による接触圧が改善され、他方では、ギャップ・ロスによるシール部材と内側球状ハウジングとの間の潤滑が保証される。
【００１０】
流体としては、往復ピストン・エンジン用など、通常のエンジン・オイルを考えることができる。また、とくに自己点火のエンジンにおいて、この目的のためにディーゼル燃料を使用することが可能であり、単純なより小型の機械においては、オイルをガソリンに加えることによって潤滑を達成することが可能である。この場合、エンジン・オイルに代えて、これらの流体が、エンジン内部を通過し、その後に燃料タンクあるいはインジェクションまたはキャブレターに至る上述の循環に通される。
【００１１】
さらに、本発明によれば、例えば自己点火のエンジンの場合に、エンジンのハウジングの液体での冷却のために、水＋不凍液などといった冷却剤混合物の代わりに、ディーゼル燃料を使用することも可能である。ディーゼル燃料が、燃料タンクからハウジングの冷却ジャケットへと導かれ、次いで通気式の冷却器によって冷却され、タンクへと戻される。したがって、このような設計の流体システムにおいては、潤滑、冷却、および燃料の供給のために、必要なタンクは１つだけである。燃料供給のための流出は、好都合には、燃料が欠乏するまで確実に潤滑および冷却が行われるよう、冷却および潤滑のために充分なリザーブ・レベルの上方において採取される。
【００１２】
以下で、本発明を、添付の図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１〜図３は、本発明による流体システム６０を有する振動ピストン・エンジン１００を示している。
【００１４】
振動ピストン・エンジン１００は、とりわけ、球状ハウジング１９、両端がハウジングの壁に支持されており、ハウジングの中心に配置された回転軸２３を中心にして回転可能である回転振動軸２５、および回転振動軸２５へと取り付けられた２つの振動ピストン４を備えている。振動ピストン４のそれぞれは、回転軸２３に関して正反対に位置する２つのピストン・アーム４．１および４．２を備え、振動ピストン４が、回転振動軸２５が回転軸２３を中心にして回転する際に一緒に回転軸２３を中心にして回転し、さらに回転時に、振動軸２４を中心とする両方向の往復振動運動を相互に実行するように、振動ピストンは、回転軸２３に直交する振動軸２４を中心として回転可能な回転振動軸２５へと取り付けられている。回転軸２３および振動軸２４のそれぞれに対するピストンの位置をそれぞれ制御するために、ハウジング１９に形成された少なくとも１つの案内溝１７に係合して振動運動を制御すべく機能する案内部材５が、少なくとも２つのピストン４に取り付けられている。
【００１５】
この場合には、案内部材５のそれぞれが非拘束の球状回転体であり、そのそれぞれが、ピストン側において、ピストン４の１つに形成された支持ソケット３９に支持されており、支持ソケット３９は、それぞれの回転体３９の形状に対応して半球形に形成されている。あるいは、案内手段５を、ラジアル・ローラとして実現することも可能であり、ローラをそれぞれのピストン４に形成されたローラ・ベアリングまたはスライド・ベアリング部材に保持することができる。それぞれ回転体またはローラの形態であるそのような案内部材の配置構成は、例えば、ＷＯ２００５／０９８２０２またはＷＯ０３／０６７０３３にもそれぞれ開示されている。
【００１６】
２つのピストン４の（隣接する）ピストン・アーム４．１とハウジング１９の内面２との間の空間が、作動室４．１’を形成し、２つのピストン４の（隣接する）ピストン・アーム４．２とハウジング１９の内面２との間の空間（回転振動軸２５に関して反対側に位置している）が、作動室４．２’を形成している。それぞれの作動室４．１’または４．２’の容積は、ピストン４の実際の位置に依存して決まり、回転振動軸２５またはピストン４がそれぞれ回転軸２３を中心にして回転する際に、最小値と最大値との間を周期的に変化する。
【００１７】
この振動ピストン・エンジン１００を内燃機関として動作させるために、燃料を、（ピストン４の位置に応じて）ハウジング１９を貫いて挿入されたインジェクション・バルブ２０を介して選択的に作動室４．１’または作動室４．２’へと注入し、次いでそれぞれの作動室において点火を行うことができる。燃料の燃焼によって、ピストン４に振動軸２４を中心とする反対方向の振動運動が引き起こされ、これに対応して、ピストン４または回転振動軸２５がそれぞれ回転軸２３を中心にして回転する。
【００１８】
作動室４．１’または４．２’をシールするために、それぞれのピストン４とハウジング１９の内面２または回転振動軸２５との間に、シール部材６が設けられており、ピストン４に形成されたそれぞれの取り付け溝７に保持されている。
【００１９】
（図１〜図３に示されているような）振動ピストン・エンジン１００を、自己点火エンジンとして動作させることができる。あるいは、振動ピストン・エンジン１００を外部からもたらされる点火によるエンジンとして動作させるために、振動ピストン・エンジン１００に、作動室４．１’または４．２’の一方へと供給された燃料への点火のための点火プラグ（図には示されていない）を備えてもよい。
【００２０】
流体システム６０は、流体のためのタンク１５（この場合には、ハウジング１９へとフランジによって取り付けられている）、振動ピストン・エンジン１００の内部に配置され、流体で満たすことができ、流体へと常に開いているチャネル系統（以下でさらに詳しく説明する）、流体をタンク１５からチャネル系統の全体へと供給するためのパイプ６１、およびハウジング１９に形成された流体排出口１６を経由する上述のチャネル系統からタンク１５への流体の戻りの流れを備えて、流体の閉ループの循環を実現している。
【００２１】
（上述のチャネル系統に沿って）振動ピストン・エンジン１００の内部を通る流体の流れは、次のように構成される。
【００２２】
図１に示されるとおり、流体の流量を調節するための較正ノズル９、およびチェック・バルブ３７（タンク１５への逆流を防止する）が、パイプ６１に設置されており、図１のパイプ６１の矢印が、流体の流れの方向を示している。パイプ６１は、ハウジング１９の壁の流体供給口１へと延びている。供給口１は、回転振動軸２５の一端２７に向かって開いており、回転軸２３（図２を参照）および振動軸２４（図３を参照）に沿って回転振動軸２５内を延び、それぞれ長手方向の延在の中央において交差している穴２６（どちらも両端が開いている）へと、パイプ６１から流体を供給できるようにしている。このやり方で、回転軸２３および振動軸２４に沿った回転振動軸２５内の流体の流れが可能である。
【００２３】
回転振動軸２５内の穴２６から、ハウジングの内面２に面するピストン表面３へと向かう流体の流れが、さまざまなやり方で可能である。
【００２４】
それぞれのピストン４の各側に、穴２６の一端の開口を介して流体で満たすことができ、あるいは回転振動軸２５の振動軸部分の穴２６の両端が閉じられている場合には、アキシャル軸受５０を介して流体で満たすことができる空洞２８（球の一部分の形状を有してる）が、球形の帽子状カバー２９（それぞれのピストンへと取り付けられている）によって形成されている。図３に示され、回転振動軸２５の両端に配置されている２つの空洞２８が、別個のピストン４に形成されており、したがって２つのピストン４の振動運動の際に、振動軸２４を中心にしてお互いに対して反対方向の回転運動を実行することを、指摘しておかなければならない。
【００２５】
ピストン４のそれぞれは、作業室の内面１４の近傍において、ピストン・アーム４．１および４．２のそれぞれに複数の穴３０を有しており、穴３０のそれぞれを、一方の空洞２８からの流体で満たすことができる。次いで、穴３０から、種々の較正穴１０が、シール部材６の取り付け溝７およびそれぞれの案内部材５の下方の排出路３１へとつながっている。
【００２６】
流体は、ピストン４からハウジングの内面２へと、取り付け溝７（シール部材６のそれぞれと該当の溝７との間に形成されるギャップを介して）および排出路３１（案内部材５のそれぞれと該当の支持ソケット３９との間に形成されるギャップを介して）から漏れ出すことができ、例えば案内溝１７へと達することができる。案内溝１７のそれぞれに沿って、それぞれの排出溝５１が形成されており、流体を、それぞれの案内部材５を過ぎて上述の排出口１６へと排出でき、そこからタンク１５へと排出することができる。
【００２７】
図２にさらに示されているように、振動ピストン・エンジン１００は、ハウジング１９の外側に、冷却用流体のための空洞１８を有しており、冷却用流体が、冷却用流体供給口３４（図３および４を参照）を介して空洞１８へと進入でき、冷却用流体排出口３５（図１および３を参照）を介して空洞から出ることができる。
【００２８】
図４は、図１〜３に関して上述した振動ピストン・エンジン１００を、本発明に従って形成されたさらなる流体システム７０に組み合わせて示している。この場合、システム７０が、燃料インジェクションおよび冷却システムに組み合わせられており、流体システム７０が、（接続）パイプ３２を介して流体を供給口１へと供給するように機能し、冷却システムが、（接続）パイプ４２を介して（冷却用）流体を冷却用流体供給口３４へと供給するように機能し、燃料インジェクションが、（接続）パイプ５２を介して燃料をインジェクション・バルブ２０へと供給するように機能する。（接続）パイプ３２、４２、および５２はすべて、流体システム７０、冷却システム、および燃料インジェクションに流体（好ましくは、ディーゼル燃料）を供給する燃料タンク１１に接続されている。
【００２９】
流体システム７０は、供給口１を通って供給された流体の燃料タンク１１への戻りの流れを保証するために、タンク１５と燃料タンク１１との間の（接続）パイプ３３をさらに備えている。冷却用流体排出口３５（図４では見ることができないが、図３には示されている）と燃料タンク１１との間の（接続）パイプ４３が、冷却用流体供給口３４へと供給された流体に燃料タンク１１への戻りの流れをもたらしている。パイプ３２、４２、および５２のそれぞれに、別個の（供給）ポンプ８、３６、および３８がそれぞれ設けられている。パイプ３３および４３にはそれぞれ、燃料タンクへ１１へと流れ戻る流体のために、別個の冷却体２１または２２がそれぞれ設けられている。図４のパイプ３２、３３、４２、４３、および５２の矢印は、それぞれ流体の流れの方向を指し示している。
【００３０】
供給口１が回転軸２３の中心または直ぐ横に位置し、回転振動軸２５の穴２６が回転振動軸２５の一端２７において満たされ、振動ピストン・エンジンの動作時に、内側から外側へと回転振動ピストン４を通過して流れつつ、ハウジングの内面２に面するピストン表面３に向かって通過するという本発明による配置および構成によれば、流体に回転に対して二乗で増加する大きな遠心力が加わる。したがって、供給口１において吸引として作用し、案内部材５の下方および取り付け溝７内のシール部材６の下方において圧力として作用する圧力差が生成される。したがって、本発明に従って実行される振動ピストン・エンジンの流体供給の場合には、わずかな供給圧力しか必要とされず、あるいは供給圧力が不要である。流体回路の適切な機能を保証するために、潤滑用流体を、吸引高さが小さい場合には供給圧力およびポンプを必要とせずに、高さならびにチェック・バルブ３７またはフィルタに起因して吸引抵抗がより大きい場合には、ハウジング１９の圧力変化によって駆動される単純な膜ポンプ８によって、約０．２ｂａｒ（２０ｋＰａ）の圧力で供給口１へと導くだけで充分である。
【００３１】
流体の流速は、供給口１への流体の圧力、調節可能または交換可能な較正ノズル９、流体の粘性、ハウジング１９の内径、振動ピストン・エンジン１００の回転速度、ならびにシール部材６および案内部材５への較正穴１０の断面によって決定される。これらの調整要素を正確に調節することによって、きわめて単純な潤滑システムならびに最小限の流体の消費を実現することができる。
【００３２】
流体の排出は、主として、案内溝１７の上方に配置されてタンク１５への排出口１６へと延びる排出溝５１を通って実行される。例えば往復ピストン・エンジンにおいて摺動軸受に支持されたクランクシャフトのための高圧システムなど、複雑な高圧システムが、本発明による振動ピストン・エンジンにおいては不要である。
【００３３】
流体としては、通常のエンジン・オイルが考えられる。自己点火エンジンの場合には、ディーゼル燃料を潤滑のためにも使用することができ、流体システムを、図４による例のように、燃料タンク１１へと接続することができる。この場合には、火災の安全の目的のために、接続３２、３３が、進入を防止するために微細なスクリーン１２によって隔てられる。
【００３４】
外部から点火がもたらされるより小型の単純なエンジン場合には、２ストローク・エンジンなどのようなインジェクションまたはロス潤滑も可能である。ここで、例えば、自己混合オイルが、混合比を与えるように精密に調節された較正ノズル９によって供給タンク１５から吸引され、流入は、エンジンの回転によって、エンジンの回転に依存する遠心力を介して自動的に調節され、あるいはあらかじめ混合されたタンク１１からの燃料が使用され、インジェクションまたはキャブレターを介して燃料として消費される。オイルの計量および自己混合を備える変化形態の場合には、予備室１３または作動室１４のそれぞれの内面のシール部材６における流体ギャップ・ロスによって、燃料系統を介して供給されるガソリンとの混合が生じ、シール部材６の潤滑のために、２ストローク・エンジンの場合のようなロス潤滑が達成される一方で、軸受４６、アキシャル軸受５０、および案内部材５は、案内溝１７の排出口１６を介する流体の循環によって担当される。燃料タンク１１での前混合、ならびに／あるいは較正ノズル９および供給口１への別個の供給パイプ３２への追加によるガソリンおよび１％〜５％の自己混合オイルの２ストローク混合物での潤滑、もしくはシール部材６のハウジングの内表面２およびシールされる軸受との適切な材料の組み合わせの場合には、純粋なガソリン潤滑も可能であり、その場合、排出口１６からの燃料の逆流は、インジェクションまたはキャブレターへとそれぞれ導かれる。
【００３５】
さらに、流体システムを、振動ピストン・エンジンの外部冷却のためにも使用することができ、球形のハウジング１９の外側の冷却用空洞１８が、冷却用流体供給口３４を介して流体で満たされ、燃料タンク１１への戻りの流れ４３が、主冷却器２２が接続されていても、接続されていなくてもよいが、冷却用流体排出口３５を通って生じる。このために、自己点火のエンジンがとくに適している。なぜならば、ディーゼル燃料は、とくに潤滑能力、粘性、および沸点に関してこの用途に適した特性を特徴としているため、エンジン内部の潤滑のための潤滑用流体として適しており、さらにエンジンの外部の冷却のための冷却用流体としても適しているためである。この場合、燃料インジェクション・バルブ２０、および供給口１を通過する流体システム、ならびに冷却用流体供給口３４を通過する外側冷却システムへと、部分的に同じまたは別個の供給パイプを介し、必要であれば必要な供給速度および圧力の条件によって、共有または別個の供給ポンプ８、３６、３８によって、燃料タンク１１から供給が行われる。流体の戻りの流れが、直接接続または流体冷却器２１経由にて、燃料タンク１１へと生じる一方で、外側の冷却に使用された燃料の戻りの流れは、多くの場合、主冷却器２２の接続を必要とする。ここでも、火災の安全の目的のために、機械側と燃料タンクとの間の適切な位置に微細なスクリーン１２が設けられる。
【００３６】
この燃料‐潤滑‐冷却の組み合わせシステムの使用は、外部からもたらされる点火にてガソリンで動作するエンジンにおいても可能である。しかしながら、エンジンの潤滑ならびに外側の冷却のためには、ガソリンの沸点を所望の冷却剤の温度範囲まで高めるために超過圧力での動作が必要である。したがって、供給パイプ、供給ポンプ、圧力条件の制御、ならびに冷却器および戻りパイプについての要件が、大幅に高くなる。加えて、ガソリンの潤滑能力が低いため、自己潤滑を備えるシール式の軸受４６、５０を回転振動軸２５に使用しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】回転振動軸に配置された２つのピストンと本発明による流体システムとを有している振動ピストン・エンジンの側方からの全体図を示している。
【図２】回転軸の方向において切断した図１による振動ピストン・エンジンを示している。
【図３】振動軸の方向において切断した図１による振動ピストン・エンジンを示しており、機械の内側にピストンが振動軸に沿った断面図にて示されている。
【図４】本発明による流体システムのさらなる実施の形態をエンジン燃料インジェクションおよびエンジン冷却システムに組み合わせて備えており、これらすべてに好ましくは同じ燃料タンクからディーゼル燃料が供給され、インジェクション、流体の供給、および冷却システムのそれぞれが、固有の供給ポンプを備えており、潤滑および冷却システムの戻りのパイプが、それぞれ固有の冷却体を備えている振動ピストン・エンジンの全体システムの概略図／斜視図を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年12月10日(2007.12.10)
【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】
２つのアームを有する振動ピストン（４）を少なくとも２つ、球形のハウジング（１９）内に配置して備えるとともに、回転軸（２３）を中心にして回転できる回転振動軸（２５）を、前記ハウジングの中央に配置して備えており、
前記振動ピストンが（４）、該回転振動軸（２５）が前記回転軸（２３）を中心にして回転する際、一緒に該回転軸（２３）を中心にして回転するとともに、回転時に前記振動軸（２４）を中心にして互いに反対方向に往復振動運動を実行するように、前記振動ピストンが、前記回転軸（２３）に直交する振動軸（２４）を中心に回転可能な前記回転振動軸（２５）へと取り付けられ、
少なくとも２つのピストンへと取り付けられた案内部材（５）が、前記ハウジング（１９）に形成された少なくとも１つの案内溝（１７）に係合して、前記振動運動を制御するように機能し、前記振動ピストン・エンジンが、流体で供給するための流体システム（６０、７０）を備え、
前記ピストンのそれぞれが、流体で満たすことができる少なくとも１つのチャネル（３０）を有している
振動ピストン・エンジン（１００）であって、
タンク（１１、１５）から供給される流体の供給（１）が、前記回転振動軸（２５）の少なくとも一方の端部（２７）においてハウジング（１９）を通して実行され、該回転振動軸の穴（２６）を介して、前記それぞれのピストン（４）の少なくとも１つの空洞（２８）および／または前記それぞれのピストン（４）の少なくとも１つの穴（３０）を満たすことができ、
前記それぞれの空洞（２８）および／または前記それぞれの穴（３０）から、前記ハウジングの内面（２）に面する前記ピストン表面（３）へと向かう流体の排出が行われることによって、前記回転振動軸（２５）の回転によって生み出される遠心力によって、前記供給路（１）における吸引、ならびに排出路内の圧力が、前記ピストン表面（３）の付近で引き起こされ、ゆえに排出口（１６）を介して前記タンク（１１、１５）に至る自動的な流体の循環が起動される
ことを特徴とする振動ピストン・エンジン（１００）。
【請求項２】
前記流体の供給（１）の上流または下流に、流体の流量を左右するための較正ノズル（９）が挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の振動ピストン・エンジン（１００）。
【請求項３】
前記空洞（２８）または前記穴（３０）から取り付け溝（７）への較正穴（１０）が、前記それぞれのピストン（４）と前記ハウジングの内壁（２）との間に配置されたシール部材（６）へと延びており、
流体を該較正穴（１０）を通って排出し、前記取り付け溝（７）を満たすことで、前記シール部材（６）の接触圧および有効性を高めることができるとともに、ギャップ・ロスによって前記ハウジングの内壁（２）における前記シール部材（６）の潤滑を生じさせることができることを特徴とする請求項１または２に記載の振動ピストン・エンジン（１００）。
【請求項４】
流体として、ガソリンと自己混合するオイルが使用され、
前記較正ノズル（９）の調節、および前記振動ピストン・エンジンの回転に依存する遠心力によって、前記ハウジングの内壁（２）における前記シール部材（６）のロス潤滑のために、前記シール部材（６）においてオイルのギャップ・ロスによる負荷依存の燃料‐オイル混合物を、自動的に生成できることを特徴とする請求項３に記載の振動ピストン・エンジン（１００）。
【請求項５】
前記案内溝（１７）および前記排出口（１６）を通って流れる流体の一部分が、インジェクションまたはキャブレターへの供給のためにも使用されることを特徴とする請求項４に記載の振動ピストン・エンジン（１００）。
【請求項６】
各ピストン（４）の少なくとも１つの穴（３０）から、流体が較正穴（１０）を通って前記ハウジングの内壁（２）に向かって排出され、前記案内部材（５）の下方の排出路（３１）へと導かれ、
流体が、非拘束の回転体の場合には、それぞれの回転体の案内溝（１７）から遠い側へと案内されることで、それぞれの回転体が、前記ピストン（４）に形成された半球形の支持ソケット（３９）において潤滑されるとともに、流体の圧力によって前記案内溝（１７）に遊びなく保持され、
ラジアル・ローラの場合には、該ラジアル・ローラが、前記ピストン（４）に形成されたローラまたはスライド軸受部において潤滑され、
どちらの場合においても、前記ハウジングの前記案内溝（１７）内の前記案内部材（５）の支持面にも流体が供給される
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動ピストン・エンジン（１００）。
【請求項７】
前記流体の供給（１）の上流または下流に、とくに蒸発冷却の場合に、前記ハウジング（１９）からの流体の戻りの流れを防止するチェック・バルブ（３７）が挿入されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動ピストン・エンジン（１００）。
【請求項８】
好ましくはディーゼルである燃料が、流体として使用され、
燃料タンク（１１）と前記流体の供給（１）との間の接続パイプが、流体の供給をもたらし、戻りパイプ（３３）が、過剰な流体を前記燃料タンク（１１）へと戻すことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の振動ピストン・エンジン（１００）。
【請求項９】
前記振動ピストン・エンジンのエンジンの主たる冷却が、共通の燃料タンク（１１）からの流体、好ましくはディーゼル燃料を備え、冷却剤ポンプ（３６）を介して冷却用流体供給口（３４）へと至り、外側冷却用空洞（１８）を通過し、冷却用流体排出口（３５）へと至って、前記燃料タンク（１１）へと戻る燃料回路によって実行されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の振動ピストン・エンジン（１００）。
【請求項１０】
前記燃料タンク（１１）からのエンジンの動作のための燃料の取り出し（５２）が、この供給の枯渇後、すなわち前記燃料タンク（１１）内の燃料の欠乏に起因する停止時に、潤滑および冷却のための充分な流体が依然として利用可能であるように行われることを特徴とする請求項８および９に記載の振動ピストン・エンジン（１００）。
【請求項１１】
前記燃料タンク（１１）への流体のそれぞれの戻りの流れが、流体のための冷却器（２１、２２）を経由して行われることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の振動ピストン・エンジン（１００）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
この目的は、本発明によれば、請求項１の特徴を備える振動ピストン・エンジンによって解決される。
【国際調査報告】
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