(57)【要約】内燃ロータリ・エンジンは、入口と出口とを有したハウジングと、該ハウジング内部の中央に搭載された回転可能なロータとを有している。該ロータはその周囲の周りに複数のポケットを有しており、該ロータは、更にロータ軸に接続されている。回転可能な楕円体が、複数のポケットの各々に配置されている。各回転可能な楕円体は、各々の遊星歯車に結合されており、また遊星歯車の各々が中央に配置された固定太陽歯車と噛合されている。点火源は、燃料／空気の混合気に着火するために複数のポケットの各々に配置されている。内燃ロータリ・エンジンの作動中に、ロータの各３６０度の回転に対して、各楕円体は７２０度に渡って回転する。
2008506884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃ロータリ・エンジンであって、
入口と出口とを有するハウジングと、
前記ハウジング内部の中央に配置された回転可能なロータであって、該ロータがその周囲に複数のポケットを有しており、該ロータが更にロータ軸に接続されているロータと、
前記複数のポケットの各々に配置された回転可能な楕円体であって、該各回転可能な楕円体が各々の遊星歯車に結合されており、該各々の遊星歯車が中央に配置された固定太陽歯車と噛合されている楕円体と、
前記複数のポケットの各々に配置された点火源とを有し、
前記ロータの各３６０度の回転に対して、各楕円体は７２０度に渡って回転することを特徴とする内燃ロータリ・エンジン。
【請求項２】
前記ロータは、その周囲に三つのポケットを備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項３】
前記三つのポケットは、前記ロータの周囲に等しく隔設されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項４】
前記点火源は、スパークプラグを備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項５】
前記スパークプラグの各々に結合されたスパークプラグ用導線をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項６】
前記ロータ軸と機械的に連動される出力軸をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項７】
前記ロータにおける複数のポケットの少なくとも一つに配置された掃気孔をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項８】
内燃ロータリ・エンジンであって、
入口と出口とを有し、前記入口がコンプレッサーに結合されたハウジングと、
前記ハウジング内部の中央に配置された回転可能なロータであって、該ロータがその周囲に複数のポケットを有しており、該ロータが更にロータ軸に接続されているロータと、
前記複数のポケットの各々に配置された楕円体であって、該各楕円体がその一端で回転軸に取り付けられており、該回転軸が他端で各々の遊星歯車に結合されており、前記遊星歯車の各々が中央に配置された固定太陽歯車と噛合されている楕円体と、
前記複数のポケットの各々に配置された点火源とを有し、
前記ロータの各３６０度の回転に対して、各楕円体は７２０度に渡って回転することを特徴とする内燃ロータリ・エンジン。
【請求項９】
前記ロータ軸は、中間軸を介して出力軸に機械的に結合されていることを特徴とする請求項８に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１０】
前記各楕円体は、外面上にシールを備えていることを特徴とする請求項８に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１１】
前記各楕円体は、二つの外部円形部材の間に介設されいることを特徴とする請求項８に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１２】
前記ロータは、ディストリビュータに結合されており、該ディストリビュータは、各点火源のための電気接点を備えていることを特徴とする請求項８に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１３】
前記ハウジングは、複数の外部フィンを備えていることを特徴とする請求項８に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１４】
前記点火源は、スパークプラグを備えていることを特徴とする請求項８に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１５】
前記ロータは、その周囲に三つのポケットを備えていることを特徴とする請求項８に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１６】
前記ロータ軸は、潤滑通路として、前記楕円体の回転軸に収容された内腔と連通した通路を内部に備えていることを特徴とする請求項８に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１７】
前記各遊星歯車は、前記太陽歯車のピッチ径に等しいピッチ径を有していることを特徴とする請求項８に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、一般に燃焼機関に関する。より具体的には本発明の分野は、内燃ロータリ・エンジンに関する。
[関連出願]
この出願は、２００４年７月１４日に出願された米国仮特許出願第６０／５８７，９４８号に対して優先権を主張している。この’９４８号は、ここに十分に述べられているように参照として組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
往復動ピストンを使用して作動する燃焼機関には幾つか不利な点がある。第一の最も重要なものは、例えばピストンなどの構成部品がエンジンの作動中に繰り返し加速され、止められ、逆転されると云う不効率な点である。この点に関して、在来のピストン・ベースのエンジンは、エンジン内で起きている一定の運動量変化によってアンバランスのみならず非効率となっている。例えば、内部摩擦とポンピングの損失によって在来のピストン・ベースのエンジンでは燃料エネルギの約１３％が損失となっている。
【０００３】
更に、在来のピストン・ベースのエンジンでは、トルク・アームがピストン／連接棒に関してその最適配置になっている瞬間が（仮にあったとしても）極短時間しか存在しているに過ぎない。このことは、一般にピストン行程の中央の手前数度で起きる。事実上、真の９０度の（最適な）トルク・アームは、在来のピストン・ベースのエンジンでは決して達成されることはない。
【０００４】
内燃ロータリ・エンジンは、ピストン・ベースのエンジンに対して或る程度までこれらの根源的な非効率を軽減できる一つの代替例となっている。フェリックス  ワンケル（Ｆｅｌｉｘ  Ｗａｎｋｅｌ）氏は、外トロコイド（例えば、ピーナツ形状）のように形成されたハウジング内で旋回する三角形状のロータを使用して作動する内燃ロータリ・エンジンを発明したと言われている。その内燃ロータリ・エンジンは、ピストン・ベースの燃焼機関を凌ぐ幾つかの長所を有している。
【０００５】
第一に、内燃ロータリ・エンジンはより軽量でコンパクトである。第二に、内燃ロータリ・エンジンは、ピストンの往復運動が無いので動きが滑らかである。第三に、内燃ロータリ・エンジンは、それらのピストン・ベースの対応部分に対比されるように出力軸の出力行程の回転を延長している。第四に、例えば弁、連接棒、カム及びタイミング・チェーンが無いなど、作動部品の数がより少なくなっている。吸気行程と排気行程のタイミング制御は、ロータの運動によって直接達成される。第五に、内燃ロータリ・エンジンは、弁が使用されていないので全体的にはフラットなトルク曲線を有している。第六に、内燃ロータリ・エンジンは、それらのピストン・ベースの対応部分よりも一般に温度がより低くなっている。このことは、窒素酸化物の生成がより少ないことを意味している。最後に、内燃ロータリ・エンジンは、燃焼領域を吸気領域から分離しており、それによって、これらのエンジンを水素燃料ベースのエンジンの有力な候補にしている。
【０００６】
ワンケル型の内燃ロータリ・エンジンに関する問題点は、それらエンジンは一般に燃焼ガスの漏れを起こし、この種のエンジンの望ましい点を減じている点である。更に、ワンケル型の内燃ロータリ・エンジンの回転速度（即ち、分当りの回転数（ＲＰＭ））は、三角形のロータが外トロコイダル状ハウジングの内部周りでバタバタ作動する方式のために制限される。
【特許文献１】米国仮特許出願第６０／５８７，９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かくして、回転速度が制限されない真の内燃ロータリ・エンジンに対するニーズが存在している。更に、排気発散物の非常に少ない内燃ロータリ・エンジンのニーズも存在している。更に、高馬力と高トルクを有し、同時に燃料効率の良い内燃ロータリ・エンジンに対するニーズも存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
内燃ロータリ・エンジンは、入口と出口とを有するハウジングと、該ハウジング内部の中央に配置された回転可能なロータとを有している。ロータはその周囲の周りに複数のポケットを有している。ロータは更に出力軸に機械的に接続されたロータ軸に接続されている。回転可能な楕円体は、複数のポケットの各々に配置されている。各回転可能な楕円体は、各々の遊星歯車に結合されている。それぞれの遊星歯車の各々は中央に配置された固定太陽歯車と噛合されている。更に、点火源が複数のポケットの各々に配置されている。ロータの各３６０度の回転に対して、各楕円体は７２０度に渡って回転する。本ロータリ・エンジンは、吸気行程、圧縮行程、動力行程及び排気行程が行われる四つの分離した領域を有している。
【０００９】
本発明の一形態では、ロータは、その周囲の周りに三つのポケットを配置している。ポケットは、ロータの周囲の周りに等間隔に配置されている。
【００１０】
本発明のもう一つ別の形態では、内燃ロータリ・エンジンは、入口と出口とを有するハウジングを有していて、入口はコンプレッサーに結合されている。回転可能なロータは、ハウジング内部の中央に配置されている。ロータは、その周囲の周りに複数のポケットを有している。ロータは、ロータ軸に接続されており、それは次に出力軸に結合される。楕円体は、複数のポケットの各々に配置されており、各楕円体は、回転軸上に一端で取り付けられると共に他端で各々の遊星歯車に結合される。各遊星歯車は、固定された中央に配置された固定太陽歯車と係合している。点火源は、複数のポケットの各々に配置されている。ロータの各完全（即ち、３６０度）な回転に対して、各楕円体は７２０度に渡って回転する。
【００１１】
本発明のもう一つ別の形態では、各楕円体は、その外面上にシールを配置している。本発明の更に別の形態では、楕円体は、二つの外部スプールの間に介設されて楕円体アセンブリを形成している。本発明の更に別の形態では、ロータはディストリビュータに結合されている。ディストリビュータは、ロータと共に回転し、各点火源用電気接点（例えば、三つの電気接点）を有している。
【００１２】
本発明のもう一つ別の形態では、ロータ軸は、楕円体アセンブリの回転軸の内腔と流体連通している通路又は内腔を内部に有している。それら通路と内腔は、楕円体のベアリング、遊星歯車及び太陽歯車を潤滑するためのオイル又は他の潤滑剤のアクセス経路を提供している。本発明の一つの好適な形態では、各遊星歯車は、太陽歯車のピッチ径に等しいピッチ径を有している。
【００１３】
本発明の目的は、高出力で非常に高いトルクを有し、非常に排気発散物が少ない内燃ロータリ・エンジンを提供するものである。本発明の別の目的は、単一軸線周りで回転するロータを使用したバランスの取れた内燃ロータリ・エンジンを提供するものである。本発明の更に別の目的は、同心状態でバランスの取れたロータを使用した内燃ロータリ・エンジンを提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１及び図２は、本発明の好適な実施形態に係る内燃ロータリ・エンジン２を示している。内燃ロータリ・エンジン２は、短軸（図１に示された矢印Ａ方向におけるハウジング４の頂端部分と底端部分との間の距離）と長軸（図１に示された矢印Ｂ方向におけるハウジング４の左部分と右部分との間の距離）とを有した楕円にほぼ成形されたハウジング４を有している。ハウジング４は、エンジン２の内部で燃焼される燃料／空気の混合気の入口としての働きをする入口６を有している。入口６は、例えば図７及び図８に示されているようなオプションのコンプレッサー８に接続される。ハウジング４は、更にエンジン２の外部に燃焼ガス／空気を排出する働きをする出口１０を有している。本発明の一形態では、ハウジング４は、横断面で見てスプライン曲線の輪郭を有している。
【００１５】
ハウジング４の内部の中央には回転可能なロータ１２が配置されている。ロータ１２は、ロータ軸１４上に取り付けられており、ハウジング４の内部で図１における矢印Ｃの方向に回転可能になっている。ロータ軸１４は、出力軸１８に適切な装置を介して、例えば中間軸１６を介して機械的に接続されている（例えば、図６及び図７に示されている）。回転可能なロータ１２は、更にロータの周囲の周りに配置された複数のポケット２０を有している。ポケット２０は、一般にロータ１２の内部に半球状の又は概略半球状の腔部を有している。本発明の一形態では、ロータ１２は二つのポケット２０を有している。しかし、好ましくは図１及び図２に示されているように、三つのポケット２が存在している。三つのポケット２０は、互いに等距離だけ（例えば、１２０度の間隔で）隔設されている。以下に説明されているように、ロータ１２がロータ軸１４の周りに回転するに従って、ポケット２０は関連した回転可能な楕円体２２と共に作動して排斥容積を増減する。排斥容積は、ロータ１２の外面及びポケット２０の容積とハウジング４の内面との間に形成される。
【００１６】
図１は、オプションの掃気孔２４がポケット２０に組み込まれることを示している。その掃気孔２４は、消費された燃焼ガスをポケット２０から追い出すのを助けるのに使用される。しかし、掃気孔２４は、完全にオプションであって、完全に省かれ得ることを理解すべきである。
【００１７】
図１及び図２に見受けられるように、楕円体２２は回転軸２６に取り付けられている。各楕円体２２の回転軸２６は、遊星歯車２８に接続されている（図１における破線で示されており、また図３Ａ及び図３Ｂにも示されている）。各遊星歯車２８は、中央に配置された固定太陽歯車３０と噛合されている（図１における破線で示されており、また図３Ａ及び図３Ｂにも示されている）。遊星歯車２８は、かくしてエンジン２の作動中に中央配置の固定太陽歯車３０の周囲を軌道を描いて回る。好ましくは、遊星歯車２８と中央配置の固定太陽歯車３０とは同じピッチ径を有すると共に２の倍数の歯で且つ３の倍数の歯（例えば、１２、１８、２４、３０等々の歯）を有している。
【００１８】
エンジン２の作動中、楕円体２２は、図１において矢印Ｄの方向に、即ちロータ１２の回転（図１における矢印Ｃ）と同じ方向に回転する。好ましくは、遊星歯車２８と太陽歯車３０とは、楕円体２２がロータ１２の２倍の比率（２：１）で回転するように連動されている。より具体的には、本発明の好適な形態では、ロータ１２が３６０度に渡って回転すると、楕円体２２は７２０度に渡って回転する。しかし、他の回転比率もエンジン２との関連で使用される。図１は、更に、楕円体２２がハウジング４の内部で移動しているときの楕円体２２の外形Ｅも図示している。
【００１９】
図２は、センタープレート３４とギアボックス３６を通る一連のボルト３２を介してボルト締めされた開放ロータ１２を示している（図７も参照）。図２に見られるように、センタープレート３４は、複数のエンジン搭載孔３８を有している。図２は、更にディストリビュータ４２（後でより詳細に説明する）を取り付けるための三つのディストリビュータ搭載孔４０を示している。
【００２０】
本発明の一つの好適な形態では、楕円体２２は工業セラミック材から形成されるが、しかし、金属及び合金などの他の材料も使用される。好ましくは、楕円体２２とハウジング４の内部との間における空気及び／又は燃料のいかなる漏れも最少にするために楕円体２２は機械加工されるか、さもなければ厳密な公差で形成される。更に、楕円体２２は、ポケット２０の内部で、例えばシール９６を介して好適にシールされる。
【００２１】
さて図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、本発明の一つの形態では、楕円体２２は、二つの円形端部４６、４８又はスプールを有した楕円体アセンブリ４４に収容されている。各端部４６、４８の周囲は、各々のそれぞれのポケット２０内部に燃焼シールを形成するためのシール５０を有している。図１０Ａに示されているように、硬化鋼材などのシール５０用のオプションの摩耗面５２が、ロータ１２の内部に設けられる。シール５０は、ポケット２０及び／又はハウジング４の内部に収容された燃料／空気／燃焼ガスを保持する。更に図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、各楕円体２２は、上に楕円体２２が取り付けられた回転軸２６も有している。
【００２２】
図４は、固定太陽歯車３０と周囲の遊星歯車２８とを図示している。固定太陽歯車３０は、センタープレート３４（図２に示されている）に例えば（図７に示されているように）複数のボルト３２を介して取り付けられている。三つの遊星歯車２８は、中央の太陽歯車３０の周りに等間隔で隔設される（１２０度だけ分離される）と共に各楕円体２２の回転軸２６の端部に各々取り付けられている。ロータ軸１４は、中央の太陽歯車３０を貫通しており、（図７に示されているように）回転可能なベアリング５８などを介して回転可能に保持される。図４及び図７に見られるように、回転軸１４は、ギアボックス３６内に連続していて、中間軸１６を介して出力軸１８に機械的に結合されている。
【００２３】
図１、図２及び図５を参照すると、好ましくは点火源６０がロータ１２の各ポケット２０に組み込まれている。図１及び図２に示されているように、好ましくは点火源６０はスパークプラグとなっている。点火源６０の着火を行うために、在来のディストリビュータ型構成が個々の点火源６０の着火のために使用されている。図５は、例えば中央に配置された導電ディストリビュータ４２に各点火源６０がどのように接続されているかを図解している。この点に関して、何ら電線が個々のスパークプラグ６０に直結されてはいない。ディストリビュータ４２は、図２に示されているようにロータ１２上にディストリビュータ搭載孔４０を介して直接搭載されている。図５に最も良く見受けられるように、ディストリビュータ４２は、各々の点火源６０に硬質導電部材６４（例えば、硬質スパークプラグ・ストラップ）を介して電気接続された三つの接点６２（高電圧電気ピックアップなど）を有している。エンジン２の作動中、ディストリビュータ４２はロータ軸１４の周りを回転する。図７に最も良く見受けられるように、接点６２によって境界線が描かれた回転周線の周りの或る点に静止電気接触部材６６が設けられている。静止電気接触部材６６は、ディストリビュータ４２がその軸線周りで回転されるに従って三つの接点６２の内の一つに電気的に係合するように位置決めされている。この点に関して、ロータ１２とディストリビュータ４２とがロータ軸１４の周りで回転すると、電源（例えば、高電圧源）と各々の点火源６０との間で電気接触が行われる。電気接触によって点火源６０の着火が行われ、それによって三つのポケット２０の内の一つで燃焼プロセスを開始させ、ロータ１２に動力を与える。
【００２４】
図６及び図７は、ギアボックス３６の内部を図示している。ロータ軸１４は、中間軸１６のスプライン部分又は噛合部分１６ａと係合するスプライン部分又は噛合部分１４ａを有している。中間軸１６は、次に出力軸１８のスプライン部分又は噛合部分１８ａに結合される。ロータ軸１４の歯車装置は、ロータ軸１４の回転速度に比較して出力軸１８の回転速度を低下させる働きをする。例えば、約８：１の減速は、タービン速度から自動車、ボート又は飛行機に一般的に使用されるより低い回転速度に下げるために必要とされ得るものである。
【００２５】
図７は、本発明の一つの好適な実施形態に係るエンジン２の断面図を示している。ギアボックス３６は、ロータ軸１４と中間軸１６と出力軸１８を保持するために一連のベアリング６８又は他の回転支持体を収容している。回転楕円体ベアリング８６を潤滑するためにロータ軸１４の内部に通路７０が設けられている。楕円体アセンブリ４４の回転軸２６は、通路７０と連通している内腔軸２６ａを有することができる。この点に関して、通路７０と内腔軸２６ａとを貫流しているオイルは、楕円体２２及び／又は歯車２８、３０を潤滑するベアリング・オイルの戻りとしての働きをする。
【００２６】
図１に戻って参照すると、エンジン２は、一般的に四行程エンジンの四サイクルに相当している五つの領域１００、１１０、１２０、１３０、１４０を有している。領域１００は、吸気行程と見なされているもので、入口６と下部の一番左のポケット２０内に形成された空間の一部分との間の空間によって一般に境界されている。領域１１０は、エンジン２の圧縮行程と見られるもので、下部の一番左のポケット２０と上死点ポケット２０の小さな部分との間の空間によって一般に境界されている。領域１２０は、楕円体２２とポケット２０との間の空間によって境界されており、燃焼室と見なされている。領域１３０は、動力行程と見なされているもので、上死点ポケット２０と下部の一番右のポケット２０との間の空間によって一般に境界されている。領域１４０は、排気行程と見なされているもので、下部の一番右のポケット２０と排気出口１０との間の空間によって一般に境界されている。
【００２７】
図７及び図８を参照すると、コンプレッサー８がセンタープレート３４とギアボックス３６との間に介設されている。コンプレッサー８は、ロータ軸１４に取り付けられており、吸入部８ａと出力部８ｂと廃棄ガス出口８ｃとを有している（図８に最も良く見受けられる）。ロータ軸１４の回転でコンプレッサー８の内部の複数の羽根８ｄを回動して、空気をエンジン２の入口６内に圧縮する。図８に見受けられるように、燃料噴射器７２がコンプレッサー出力部８ｂとエンジン入口６との間にラインを成すように配置されている。コンプレッサー８は、エンジン２の圧縮比を高めることができる。
【００２８】
例えば、１５．５インチの直径のロータ１２と、３インチ×１．５インチの寸法を有した楕円体と、７インチの直径の遊星歯車とを有したエンジン２では、該エンジンは約１０．５８の圧縮比を達成することができる。コンプレッサー８は、エンジン２の圧縮比を約５．２９から約１０．５８に２倍に高めることができる。
【００２９】
図２、図５及び図７を参照すると、エンジン２のハウジング４は、エンジン２を冷却するために複数のフィン７４を有している。フィン７４は、例えばアルミニウムなどの熱良導金属から造られる。更に、図５及び図７に最も良く見受けられるように、ロータ１２は複数のファン・ブレード７６を有している。ファン・ブレード７６は、円弧状又は環状面の形状を有することができ、作動中にエンジン２を冷却する空気流を発生するために使用される。図７及び図９を参照すると、ロータ・キャップ７８は、複数のボルト７９を介してエンジン２に取り付けられている。ロータ・キャップ７８は、好ましくは単一体として形成され、ファン・ブレード７６によって発生された空気流を複数のフィン７４の表面を横切るように導くための空気転送部分７８ａを有している。ロータ・キャップ７８は、更に静止電気接触部材６６を固定する働きもする。
【００３０】
図３Ａ、図３Ｂ、図７、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、本発明の一形態では、楕円体アセンブリ４４は、（図７及び図１０Ａに示されているように）部分的にネジを形成した回転軸２６を有している。この点に関して、楕円体アセンブリ４４は、例えばシール５０や又は楕円体２２を取り替えるために容易に組み立てられると共に分解される。例えば、楕円体アセンブリ４４は、第一スプール４６を回転軸２６上に挿入することで形成される。楕円体２２は、次に回転軸２６上に送られる。楕円体２２の受け入れ孔は、楕円体２２をアセンブリ４４内部で正しい向きにするために図１０Ｂに示されているようにキー止めされるように構成される。第二スプール４８が次に回転軸２６に設置される。第二スプール４８は、該第二スプール４８を締め付けたり（又は緩めるために）使用される道具（図示されていない）を受け入れるための複数の凹み８４を有することができる。例えば、凹み８４はレンチ又はスパナーのピンを受け入れるために形成される。楕円体２２は、かくして第一と第二のスプール４６、４８の間にサンドイッチされることになる。
【００３１】
図３Ａ及び図１０Ａに最も良く見受けられるように、回転軸２６は二つのボデイ・ベアリング８６の内部で回転可能になっている。本発明の一形態では、ロータ軸１４のオイル通路７０は、二つのボデイ・ベアリング８６の潤滑空間８８に接続されている。オイルは、かくしてオイル通路７０を通って外部のボデイ・ベアリング８６内に流入でき、内腔軸２６ａを通って内部ボデイ・ベアリング８６内に流入できる。ボデイ・ベアリング８６をロータ１２の内部（即ち、燃焼領域）からシールするためにオイル・シール９０が設けられている。
【００３２】
更に図１０Ａを参照すると、内部ボデイ・ベアリング８６の潤滑空間８８は、遊星歯車２８の内部のプレナム又は空間９１と連通している。遊星歯車２８は、張り出し部を減らすと共に歯車潤滑を行うためにカップ状にくり抜かれた遊星歯車２９とすることができる。オイルが遊星歯車２８と固定太陽歯車３０（図１０Ａには図示されていない）の中間面を潤滑できるようにする一つ以上の涙穴９２がカップ状にくり抜かれた遊星歯車２９に設けられている。
【００３３】
図１０Ａは、スプール４６、４８の外部上に配置された摩耗面５２とシールとを示している。摩耗面５２は、例えば硬化鋼から形成される。図１０Ｂは、本発明の一形態に係る楕円体２２の端面図を示している。楕円体２２は、楕円体２２に釣り合いを与えるために使用される一つ以上の空間９４を有することができる。（楕円体２２の長手軸線に沿った）最外領域にシール９６を有することができる。シール９６は、楕円体２２とポケット２０／ハウジング４との間にほぼ気密なシールを形成する。この点に関して、エンジンの五つの領域（例えば、図１における領域１００、１１０、１２０、１３０及び１４０）間では実質的に何らガスの混ざり合いが存在していない。
【００３４】
上で説明したように、本発明の一形態では、ハウジング４は横断面で見た場合にスプライン曲線の輪郭を有している。以下に再現した表１及び表２は、１８０度に渡って２度づつ増やした場合のハウジングの内面の半径を示している（残りの１８０度に対する測定値は、ハウジング４の対称特性の故に含まれていない）。楕円体２２間への締まり嵌めにもランニング嵌合にも半径測定が行われている。ランニング嵌合には、楕円体２２とハウジング４の内部との間に約０．００２インチの隙間が含まれている。測定は、楕円体２２に対して１．５インチの短軸と３インチの長軸を想定している。ロータ１２の半径は、７．５インチであると想定されており、また楕円体２２の中心の半径は、７インチと想定されている。
【００３５】
【表１】
2008506884.tif 000003
【００３６】
【表２】
2008506884.tif 000004
【００３７】
エンジン２の作動中、楕円体２２が入口６又は吸入孔をクリアすると、空気／燃料のチャージが吸入スイープ（即ち、図１における領域１００）の背後に流れて、充填する。一般に、オプションのコンプレッサー８によって空気／燃料のチャージが約２気圧に加圧されることになる。空気／燃料のチャージは、次にエンジンの圧縮領域（即ち、図１における領域１１０）に入る。上死点の近くでは、楕円体２２とポケット２０との間の空間によって境界されている図１に示された燃焼室領域１２０において、空気／燃料のチャージは、ロータ１２によって担持された点火源６０によって点火される。本発明の一形態では、点火源６０は、点火進めを考慮して上死点に楕円体２２が到達する前に着火される（例えば、早期着火）。この点に関して、燃焼ガスが駆動領域１３０に曝されると、それはまさしく総計した燃焼及び最適駆動圧力への途上にある。動力行程の後に、燃焼ガスは出口１０を経由してロータ１２とハウジング４との間の空間の外側に排出される。
【００３８】
閉じ込められた領域内に立ち上がる圧力は、在来のピストン・エンジンにおけるようにエンジン２に対して作用しないことに注目すべきである。下部右側の楕円体２２を参照すると、動力行程の完了の後に楕円体２２は実際にはエンジン２から燃焼ガスを出口１０を経由して追い出す助けをしている。これは、各楕円体２２（例えば、本発明の好適な実施形態では三つ）に対して行われており、それによって、在来の六気筒・四行程のピストン−ベースのエンジンと同じ数の動力行程／回転を発生する。
【００３９】
本エンジン２は、燃焼エンジンが一般的に使用される、例えば自動車及び飛行機などのあらゆる用途に使用される。エンジン２は、水素動力の用途にも使用される。多ロータ１２もエンジン２の出力を高めるために使用される。本エンジン２は、完全に同心になっていて且つかくして動的にバランスした運動を発生する。例えばワンケル型ロータリ燃焼エンジンに存在しているようなロータ１２に関するバタバタした運動は無い。本エンジン２は、例えば約２５，０００から５０，０００ＲＰＭの高速度で回転することができる。この点は、約４，０００から６，０００ＲＰＭの速度で回転するピストン・エンジンと比較して有利である。
【００４０】
エンジン２の実際のＲＰＭは、タービンのＲＰＭと同様に非常に高い。更に、ガスのバイパスが殆ど無い。非常に長いトルク・アームは高いトルクを発生すると共に、長くスイープされた容積は燃料を完全燃焼させ、非常にクリーンで温度の低い排気とする。エンジン２は、最新の往復動エンジンを凌ぐ１８％もの効率向上を行うことが想定される。
【００４１】
本発明の実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術範囲から逸脱しない限り色々な改造が行われる。従って、本発明は、特許請求の範囲とそれらの等価物を除いて制限されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一つの好適な実施形態に係る内燃ロータリ・エンジンのハウジング内に収容されたロータを示しており、エンジン・ハウジングは、ロータと三つのポケットと三つの楕円体とを露出するために開放されている。
【図２】ロータを露出した状態の内燃ロータリ・エンジンを示している。
【図３Ａ】楕円体アセンブリのトップダウン図を示しており、楕円体アセンブリの回転軸が遊星歯車に結合されて示されている。
【図３Ｂ】図３Ａにおいて線Ａ−Ａに沿って採取された楕円体アセンブリの端面図を示しており、該アセンブリは、その周囲面の周りにシールを収容した円形端部又はスプールを有しており、楕円体は、回転軸上に支持されており、結合された遊星歯車も示されている。
【図４】中央に配置された太陽歯車と周りの遊星歯車とを示しており、遊星歯車の回転方向は、矢印Ａ及び矢印Ｂによって示されており、一個だけの楕円体アセンブリも図示されている。
【図５】中央のディストリビュータに接続されたスパークプラグを示したロータを示している。
【図６】機械的に結合されたロータ軸と中間軸と出力軸とを示したギアボックス・減速歯車を示している。
【図７】本発明の一つの好適な実施形態に係るエンジンの断面図を示しており、またセンタープレートとギアボックスとの間に介設されたコンプレッサーを示している。
【図８】図７において線Ａ−Ａに沿って採取された遠心式コンプレッサーのインペラーの正面図を示している。
【図９】囲まれたロータを示したエンジンの端面図を示している。
【図１０Ａ】ロータとハウジングとの間に形成されたポケットに収容された楕円体アセンブリの拡大された断面図を示している。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態に係る楕円体の端面図を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
2008506884.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月19日(2007.3.19)
【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】
内燃ロータリ・エンジンであって、
ハウジングであって、該ハウジングの短軸方向の軸線に対して略対称な内表面と、前記ハウジングの短軸方向の軸線の一方側に配置された入り口と、前記ハウジングの短軸方向の軸線の他方側に配置された出口とを有するハウジングと、
前記ハウジング内に、該ハウジングの内表面に対して同心に配置されているロータアセンブリで、且つ該ロータアセンブリの回転軸が前記ハウジングの短軸方向の軸線と長軸方向の軸線に対して略垂直であるロータアセンブリであって、
回転ロータであって、ロータ軸と、略剛体の外周面と、前記ロータの周囲に配置された複数のポケットとを有し、該複数のポケットのそれぞれの中心が前記ロータの中心から略等距離に配置されている回転ロータと、
略剛体の外周面を有し、前記複数のポケットのそれぞれの内部に配置された回転楕円体であって、それぞれの回転楕円体のそれぞれの回転軸が前記ポケットの中心に位置するように前記ロータに配置されており、それぞれの回転楕円体が、前記ロータの回転と共に前記楕円体をその回転軸の回りに回転させる楕円体駆動機構に接続された駆動軸を有し、前記楕円体がその回転軸の回りに回転すると、前記楕円体の外周面が前記ハウジングの内表面と係合し、前記楕円体の長軸に沿う頂上付近の外周部分が前記楕円体が配置されているそれぞれのポケットの表面と係合する回転楕円体と、を備えるロータアセンブリと、
を具備し、
前記ロータが前記ハウジング内で同心に１回転すると、それぞれの楕円体がその回転軸の回りに２回転し、前記楕円体は、回転の間に前記ハウジングの内表面と前記ポケットに係合し、吸気領域の体積の第１の増加と、該第１の増加に対応する圧縮領域の体積の減少と、動力工程領域の体積の第２の増加と、該第２の増加に対応する排気領域の体積の減少とを引き起こすことを特徴とする内燃ロータリ・エンジン。
【請求項２】
前記ロータは、その周囲に三つのポケットを備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項３】
前記三つのポケットは、前記ロータの周囲に等しく隔設されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項４】
それぞれのポケットに配置された点火源をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項５】
前記楕円体駆動機構は、前記楕円体の駆動軸に接続された遊星歯車と、前記ロータ軸の周りに同心に配置され、前記遊星歯車に噛合する太陽歯車とを備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項６】
前記ロータ軸と機械的に連動される出力軸をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項７】
前記ロータにおける複数のポケットに配置された掃気孔をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項８】
前記ハウジングの入り口に接続されたコンプレッサーをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項９】
前記ロータ軸は、中間軸を介して出力軸に機械的に結合されていることを特徴とする請求項６に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１０】
前記各楕円体は、該楕円体の長軸に沿う頂上付近の外周部分に配置されたシールを備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１１】
前記各楕円体は、二つの外部円形部材の間に介設されいることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１２】
前記ロータは、ディストリビュータに結合されており、該ディストリビュータは、各点火源のための電気接点を備えていることを特徴とする請求項４に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１３】
前記吸気領域と圧縮領域において、燃料／空気の混合気が前記ハウジングの入り口に導入され、前記ポケットの表面と前記楕円体の外周面で規定される燃焼室内への前記楕円体の回転により圧縮されることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１４】
前記ポケットの表面と前記楕円体の外周面で規定される燃焼室内で圧縮された燃料／空気の混合気は、前記点火源により点火されることを特徴とする請求項１３に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１５】
前記動力工程領域と排気領域において、点火された前記燃料／空気の混合気は燃焼され、前記ハウジングの出口から排気されることを特徴とする請求項１４に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１６】
前記ロータ軸は、潤滑通路として、前記楕円体の回転軸に収容された内腔と連通した通路を内部に備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１７】
前記各遊星歯車は、前記太陽歯車のピッチ径に等しいピッチ径を有していることを特徴とする請求項５に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１８】
前記入り口と出口の間の前記ハウジングの短軸方向の軸線に沿って前記ハウジングの内表面に配置された第１のシール部材と、前記ハウジングの短軸方向の軸線に沿って前記第１のシール部材に略対向して前記ハウジングの内表面に配置された第２のシール部材とをさらに具備し、前記第１及び第２のシール部材は、前記ハウジングの入り口側に吸気／圧縮室を形成し、前記ハウジングの出口側に燃焼／排気室を形成するように、前記ロータの外周面と前記楕円体の表面に係合することを特徴とする請求項１に記載の内燃ロータリ・エンジン。
【請求項１９】
前記ハウジングの内表面は、概略トロコイド状の形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の内燃・ロータリエンジン。
【請求項２０】
（１）ハウジングであって、該ハウジングの短軸方向の軸線に対して略対称な内表面と、前記ハウジングの短軸方向の軸線の一方側に配置された入り口と、前記ハウジングの短軸方向の軸線の他方側に配置された出口とを有するハウジングと、（２）前記ハウジング内に、該ハウジングの内表面に対して同心に配置されているロータアセンブリで、且つ該ロータアセンブリの回転軸が前記ハウジングの短軸方向の軸線と長軸方向の軸線に対して略垂直であるロータアセンブリであって、（ａ）回転ロータであって、（i）ロータ軸と、（ii）略剛体の外周面と、（iii）前記ロータの周囲に配置された複数のポケットとを有し、該複数のポケットのそれぞれの中心が前記ロータの中心から略等距離に配置されている回転ロータと、（ｂ）略剛体の外周面を有し、前記複数のポケットのそれぞれの内部に配置された回転楕円体であって、それぞれの回転楕円体のそれぞれの回転軸が前記ポケットの中心に位置するように前記ロータに配置されており、それぞれの回転楕円体が、前記ロータの回転と共に前記楕円体をその回転軸の回りに回転させる楕円体駆動機構に接続された駆動軸を有し、前記楕円体がその回転軸の回りに回転すると、前記楕円体の外周面が前記ハウジングの内表面と係合し、前記楕円体の長軸に沿う頂上付近の外周部分が前記楕円体が配置されているそれぞれのポケットの表面と係合する回転楕円体と、を備えるロータアセンブリと、を具備し、前記ロータが前記ハウジング内で同心に１回転すると、それぞれの楕円体がその回転軸の回りに２回転し、前記楕円体は、回転の間に前記ハウジングの内表面と前記ポケットに係合し、吸気領域の体積の第１の増加と、該第１の増加に対応する圧縮領域の体積の減少と、動力工程領域の体積の第２の増加と、該第２の増加に対応する排気領域の体積の減少とを引き起こす内燃ロータリ・エンジンを駆動する方法であって、
前記楕円体の１番目の１つが前記入り口を通過し、前記楕円体の２番目の１つが前記入り口を通過する間に、燃料／空気の混合気を前記ハウジングの入り口を介して前記ハウジングの吸気側に導入する工程と、
前記燃料／空気の混合気が前記２番目の楕円体のポケット内で前記ポケットの表面と前記２番目の楕円体の表面の間で圧縮されるまで前記ロータと前記２番目の楕円体を回転させることにより、前記燃料／空気の混合気を圧縮する工程と、
前記２番目の楕円体のポケット内で、前記圧縮された燃料／空気の混合気に点火する工程と、
前記ロータの回転を増強するように、前記２番目の楕円体と前記ハウジングの内表面との間に形成される前記ハウジングの燃焼室側内で前記点火された燃料／空気の混合気を燃焼させる工程と、
前記２番目の楕円体が前記出口を通過した後に、前記燃焼した燃料／空気の混合気を前記出口を介して排気する工程と、
を具備することを特徴とする内燃ロータリ・エンジンの駆動方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図１０Ａは、スプール４６、４８の外部上に配置された摩耗面５２とシールとを示している。摩耗面５２は、例えば硬化鋼から形成される。図１０Ｂは、本発明の一形態に係る楕円体２２の端面図を示している。楕円体２２は、楕円体２２に釣り合いを与えるために使用される一つ以上の空間９４を有することができる。（楕円体２２の長手軸線に沿った）最外領域にシール９６を有することができる。シール９６は、楕円体２２とポケット２０／ハウジング４との間にほぼ気密なシールを形成する。加えて、図２に示されるように、ハウジング４の吸気／圧縮側と燃焼／排気側の間に実質的に気密な状態を形成するために、ハウジング４の表面内にシール部材３１，３３が配置されている。この点に関して、エンジンの五つの領域（例えば、図１における領域１００、１１０、１２０、１３０及び１４０）間では実質的に何らガスの混ざり合いが存在していない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2008506884.tif 000017
【国際調査報告】
2008506884.tif 000018
2008506884.tif 000019