(57)【要約】各自の平行な回転軸を持つ数組の協働するシリンダ部材およびピストン部材を有する可燃性流体作動式軌道機関。ピストン／シリンダを、環状かつ軌道状に、および交差する逆の経路に沿った共通の長手方向軸上で常時対抗の関係で担持する、ピストン／シリンダ回転軸に平行な各自の軸を持つ各自のシリンダキャリアホイールおよびピストンキャリアホイール。シリンダキャリアホイールおよびピストンキャリアホイールによって支持された各自の歯車構造体またはベルト／スプロケットは、それらの各自の経路が交差するときに、それらの周期的な嵌合に対してそれらの対抗する関係を維持するために、それらの円運動とは逆に前記ピストン／前記シリンダを回転させる。可燃性流体供給は、機関作動の関係で周期的な嵌合と同時に起こる燃焼用のシリンダ部材に提供される。ピストン／シリンダはセラミック材を含む場合がある。【選択図】図１
2014532144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性流体作動式軌道機関（ｏｒｂｉｔａｌ  ｅｎｇｉｎｅ）であって、
１つ以上のシリンダであって、各シリンダが、長手方向軸を有し、軌道運動のために回転するシリンダホイール上で担持され、前記可燃性流体を受け入れるように適合され、前記シリンダホイールが、第１の回転軸に沿った車軸を中心にして回転可能であり、前記１つ以上のシリンダの少なくとも一部が、その軌道運動時に前記第１の軸と交差する、シリンダと、
対抗する軌道運動のために逆回転するピストンホイール上で担持される１つ以上の対応するピストンであって、前記ピストンホイールが、前記第１の軸に平行な第２の回転軸に沿った車軸を中心にして回転可能であり、前記１つ以上のピストンの少なくとも一部が、その軌道運動時に前記第２の軸と交差し、前記ピストンの各々が、協働シリンダを有し、その運動全体を通じて、同じ長手方向軸上のその協働シリンダに対抗および順次進入し、かつ、そこから完全に離脱するその協働シリンダと同じ長手方向軸を有する、可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項２】
前記１つ以上のシリンダおよび前記１つ以上のピストンのうち少なくとも１つがセラミック材を含んでいる、請求項１に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項３】
前記１つ以上のピストンが各々、ピストン車軸に結合されているピストンヘッドを備え、前記ピストン車軸が前記ピストンホイールに結合され、前記１つ以上のシリンダが各々、シリンダ車軸に結合されるシリンダヘッドを備え、前記シリンダ車軸が前記シリンダホイールに結合される、請求項１に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項４】
前記シリンダホイールおよび前記ピストンホイールが、上に位置決めされた複数の永久磁石を有する各自のハブ上で回転し、前記機関が、前記ハブの回転に応じて動力を提供するように作動するハブの周りに配置された複数の固定子組立体をさらに備える、請求項１に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項５】
前記シリンダホイールおよび前記ピストンホイールによって支持された各自の歯車構造体であって、それらの各自の経路が交差するときに、周期的な嵌合に対して対抗するそれらの関係を維持するために、それらの円運動方向とは逆に前記シリンダおよび前記ピストンを回転させるように作動する、各自の歯車構造体をさらに備える、請求項１に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項６】
前記シリンダホイールおよび前記ピストンホイールによって支持された各自のスプロケット組立体およびベルト組立体であって、それらの各自の経路が交差するときに、周期的な嵌合に対してそれらの対抗する関係を維持するために、それらの円運動方向とは逆に前記シリンダおよび前記ピストンを回転させるように作動する、各自のスプロケット組立体およびベルト組立体をさらに備える、請求項１に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項７】
圧縮、爆発、及び排気のためにシリンダに進入するピストンとの時限関係でシリンダに対しての可燃性流体の供給をさらに含む、請求項１に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項８】
前記１つ以上のシリンダが各々、シリンダ車軸に結合されたシリンダヘッドを備え、前記シリンダ車軸が、前記シリンダに作動的に結合された燃料噴射ノズルに燃料を供給するための燃料チューブを含む、請求項７に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項９】
前記燃料チューブに結合された燃料噴射ソレノイドをさらに備え、前記ソレノイドが、電子燃料制御交換子から動力を受け取るように構成される、請求項８に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項１０】
各々のピストンと作動的に関連している可燃性流体爆発装置をさらに備える、請求項１に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項１１】
前記可燃性流体爆発装置が点火プラグを備える、請求項１０に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項１２】
前記１つ以上のピストンが各々、ピストン車軸に結合されたピストンヘッドを備え、前記ピストン車軸が、前記ピストンホイールに結合され、かつ前記可燃性流体爆発装置との電気的な接続を含み、前記可燃性流体爆発装置が点火交換子を介して点火時期信号を受け取る、請求項１０に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項１３】
前記機関の作動時に前記ピストンおよび前記シリンダの前記圧縮、空気質、および冷却を制御するように構成された送風組立体および排気システムをさらに備える、請求項１に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項１４】
前記１つ以上のシリンダの各々が前記シリンダの入口に設置される圧縮シールシステムを備え、前記圧縮シールシステムが複数のスプリット圧縮シールリングを保持するためのカートリッジを備える、請求項１に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項１５】
前記カートリッジに連通可能に結合され、かつ前記複数のスプリット圧縮シールリングに潤滑油の注油を提供するように構成された潤滑油の注油チューブをさらに備える、請求項１４に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項１６】
前記カートリッジが、前記シリンダおよびその対応するピストンの起こりうる位置ずれを許すために、前記シリンダの長手方向軸に対して横断する方向で前記シリンダに対して移動可能となる、請求項１５に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項１７】
前記１つ以上のシリンダが複数のシリンダを備え、前記１つ以上のピストンが複数のピストンを備え、各ピストン−シリンダ対の長手方向軸が、各々の他の協働するシリンダおよび協働ピストン対の各自の長手方向軸に対して、常時平行である、請求項１に記載の可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項１８】
各自の平行な回転軸を有する１組の協働するシリンダ部材およびピストン部材であて、前記シリンダ部材および前記ピストン部材の少なくとも１つがセラミック材を含む、シリンダ部材およびピストン部材と、
環状かつ軌道状に、および交差する逆の経路に沿った共通の長手方向軸上で常時対抗の関係で、前記部材を担持する、前記部材の回転軸に平行な各自の回転軸を有する各自のシリンダキャリアホイールおよびピストンキャリアホイールと、
各自の歯車構造体であって、前記シリンダキャリアホイールおよび前記ピストンキャリアホイールによって支持され、それらの各自の経路が交差するときにそれらの周期的な嵌合に対するそれらの対抗の関係を維持するためにそれらの円運動方向とは逆に前記部材を回転させるように作動する、各自の歯車構造体と、
機関の作動の関係で周期的な嵌合と同時に起こる燃焼のための前記シリンダ部材に対する可燃性流体供給と、を備え、前記数組の共通の長手方向軸が互いに常時平行である、可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項１９】
交差する対向経路に沿った環状運動および軌道状運動のための共通な長手方向軸上で常時対抗の関係で配置された複数の組の協働するシリンダ部材およびピストン部材であって、シリンダの各々が、前記シリンダの前記入口に設置される圧縮シールシステムを含み、前記圧縮シールシステムが、複数のスプリット圧縮シールリングを保持するためのカートリッジを含む、シリンダ部材およびピストン部材と、
歯車構造体であって、それらの各自の経路が交差する場合にそれらの周期的な嵌合に対してそれらの対抗の関係を維持するためにそれらの前記軌道運動とは逆に前記部材を回転させるように作動する、歯車構造体と、
機関の作動の関係でそれらの周期的な嵌合と同時に起こる燃焼のための前記シリンダ部材に対する可燃性流体供給と、を備え、前記数組の共通の長手方向軸が互いに常時平行である、可燃性流体作動式軌道機関。
【請求項２０】
共通の長手方向軸上に常時対抗の関係に複数の組の協働するシリンダ部材およびピストン部材を配置することであって、前記シリンダ部材及び前記ピストン部材が各々セラミック材を含む、配置することと、
前記共通の長手方向軸上でそれらの配置を十分に維持するための軌道関係で、それらの円運動とは逆に前記部材を同時に回転させる間に、交差する逆の経路に沿って前記部材の組を環状に動作させることと、
それらの各自の経路が交差する場合に前記部材を周期的に嵌合させることと、
機関の作動の関係で部材同士の嵌合に対する爆発反応のために前記シリンダ部材内に可燃性流体を供給することと、を含む、可燃性流体作動式軌道機関を作動する方法。
【請求項２１】
共通の長手方向軸上に常時対抗の関係の各自の平行な回転軸を有する複数の組の協働するシリンダ部材およびピストン部材を配置することと、
前記共通の長手方向軸上のそれらの配置を十分に維持するために、軌道関係にあるそれらの環状の動作と逆に前記部材を同時に回転させる一方で、前記部材の回転軸に対して平行な回転軸を有する各自のシリンダキャリアホイールとピストンキャリアホイール上で交差する逆の経路に沿って前記部材を担持することであって、前記部材が、回転時に前記シリンダキャリアホイールおよび前記ピストンキャリアホイールの各自の回転軸を交差させる、担持することと、
前記部材の各自の経路が交差する場合に前記部材を周期的に嵌合させることと、
ならびに、機関の作動の関係で部材同士の嵌合に対する爆発反応のために前記シリンダ部材内に可燃性流体を供給することと、を含む、可燃性流体作動式軌道機関を作動する方法。
【請求項２２】
各自の部材であって、その各自のキャリアホイールによって担持される各自の遊星歯車を持つ各自の部材の回転を駆動させることと、
前記部材の共通の長手方向軸の方位を維持するために各自のキャリアホイールとともに回転する中央歯車を持つ前記遊星歯車を駆動させることと、
ならびに、相等しくかつ対抗の関係の回転のために、前記キャリアホイールを互いに周期的に係合させることと、をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して内燃機関、さらに具体的には、軌道式の非往復動内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
オットーサイクル機関は、往復動内燃機関である。オットーサイクル機関の主たる仕事‐生産の構成要素の多くが往復運動、すなわち、第１の方向に移動し、停止し、その後サイクルを完了させるために第２の反対方向に移動する。オットーサイクル機関では、１回の動力行程を生み出す上で、ピストン組立体の方向に４つの変化がある。ピストン組立体（例えば、ピストン、リング、リストピンおよび連結棒）が、上死点まで（すなわち、行程の終わりまで）速さの割合が変化してそれぞれのシリンダの中に向かって上昇し、そこで停止して、その後行程の底部までシリンダを下に戻す。ピストンとともに運動し、リストピンでつなぎ、クランクシャフトで旋回する連結棒が、変化する角度力を生じさせ、シリンダ壁に対するピストンの側壁荷重の結果を生む。これが摩擦損失の原因である。それらの運動中のピストン構成要素の加速および減速の理由により、内燃往復動機関は、これらのエネルギーの急増を緩和するためのフライホイールを必要とするが、これは不完全な解決策であり、エネルギー多消費の影響が残る。
【０００３】
オットーサイクル機関は、燃焼を補助するために（往復バルブを介して）シリンダに空気を吸入し、その後往復バルブを介してシリンダから排気ガスを吸出するために、ピストン／シリンダ関係をさらに利用している。機関動力のかなりの量がポンプ作業を達成するために使用され、クランクシャフトの２回転が、１回の動力行程を生み出すために必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ＣＩＲＣＬＥ  ＣＹＣＬＥ（商標）機関（これ以降「ＣＣ機関」）と名付けられた本発明の機関設計は、オットーサイクル機関の基本的な機械的な原則のいくつかを変更している。往復運動の代わりに、ＣＣ機関設計は、ピストンおよびシリンダの非往復軌道運動を利用している。このように、ＣＣ機関は、エンジンブロック、クランクシャフトまたは関連する連結棒、別箇のフライホイール、吸気または排気バルブまたはウォータポンプ、それらの補助機器を一切有していない。
【０００５】
その代わりに、ＣＣ機関のピストンおよびシリンダは、それら独自の各自のキャリアホイールあるいは駆動ホイールにそれぞれ取り付けられる。シリンダ駆動ホイールの位置に対するピストン駆動ホイールの関係および位置を配置及び維持することによって、ピストン／シリンダ経路の重複が達成され得る。ピストン経路およびシリンダ経路の合体が、ＣＣ機関の「行程」に相当する。ピストンホイールおよびシリンダホイールは、各自の（および平行な）軸上で対抗する方向に回転し、それによって担持される個別のピストンおよびシリンダが、軌道運動でホイール軸の周りを旋回するが、同時に、嵌合のための位置を常に保つためにそれら独自の各自の軸を中心にして逆回転をしている。すなわち、各自の数組のピストンおよび協働シリンダは、それらの各自のホイール上のそれらの相対的な位置に関係なく、共通の長手方向軸を共有する。
【０００６】
作業ユニット、ピストンおよび係合するシリンダを備える１組が、ピストンホイールおよびシリンダホイールの３６０度の回転全体を通じて、常に心合わせされた状態になる。要するに、１つのピストンが、組またはユニットの内でその関連するシリンダの方向に常に向いており、１つのシリンダが、その関連するピストンの方向に開口して向き合わされている。したがって、ピストンをシリンダ壁に押し付けて、摩擦を発生させる角度力が全くない。これが、軸の心合わせが一時的でかつ局所的となる放射状のピストン／シリンダ配置システムとは対照的である。ＣＣ機関では、前述の長手方向の心合わせによって、シリンダ／ピストン角度が約０度を越えない場合、下段でさらに説明されているように、圧縮力よび燃焼力の両方を、ピストン／シリンダの中心線に直接的に一致させることが可能となる。
【０００７】
本発明のピストンおよびシリンダは、側壁荷重を避けつつ、共通の長手方向軸に沿った嵌合のために、常に同じように方向付けされる。いくつかの実施形態では、ＣＣ機関のピストンおよびシリンダは、所望の相対位置にそれらを保持するために、歯車によって方向付けが維持される。その他の実施形態では、スプロケットおよび歯付きベルトが使用されることがある。
【０００８】
ピストンが動力行程の途中で最大の応力中心距離またはトルクが達成されるオットーサイクル機関とは違って、ＣＣ機関は、動力行程の全距離を通じてその応力中心距離を増加させる。ＣＣ機関の応力中心距離は、オットー機関の応力中心距離の２５０％であり、；行程は１６６％より長く（典型的なシリンダ内径の要素として）、各シリンダは、１つ置きではなく、機関の各回転の度に動力行程を完結し、ＣＣ機関が、低いＲＰＭで高い馬力を達成することを可能にすることは、より中程度の機関の速さになれば、より働き、機関作動中の摩擦摩耗がより少なくなることを意味する。これらの機械的な利点が、燃料効率に著しく加わる。
【０００９】
シリンダキャリア組立体とピストンキャリア組立体の両方が、連結されたフライホイールとして機能する。質量を有するすべての機関構成要素が、ホイールの回転軸を中心にして回転／軌道運動をして、つねに釣り合いが取れている。ピストンおよびシリンダが軌道運動をして、かように、それらの回転方向またはそれらの速度（機関の速さに関しては除く）を変化させず、オットーサイクルの往復動機関で失われるエネルギーが、ＣＣ機関では保存される。
【００１０】
ＣＣ機関は、いくつかの実施形態では、ガソリン、ディーゼル、バイオディーゼル、その他のような、液体可燃性燃料で作動可能である。他の実施形態では、ＣＣ機関は、天然ガス、プロパン等のようなガス状可燃性流体で作動可能である。下段に記述されているように、いくつかの実施形態は、吸入バルブまたは排気バルブを必要としないことから、機関の効率と単純性の増大を提供している。
【００１１】
図面を参照して後述されるように、ＣＣ機関は、軽量、低コスト、および構造上の単純性を特徴にしており、発電機または電力伝送装置としての利用が理想的となる。いくつかの実施形態では、高強度の永久磁石が、ピストン／シリンダキャリアホイールの上またはと共同で、それらの間に直接の電気的な接続なしで、位置決めされ、発電機用の磁心を提供している。その後、ＣＣ機関の骨組またはハウジングに取り付けられた据え付けの固定子コイルを介して、電力が得られ、ソリッドステート電力管理電子装置によって制御される。したがって、単動のＣＣ機関／発電機は、住宅、車両、井戸ポンプ、ボートまたはその他あらゆる電動装置の電気的なニーズに提供することができる。
【００１２】
ＣＣ機関に関しては、摩擦損失、ポンピング損失、冷却損失、および振動でさえその損失が、現在の設計と比較して、おそらく５０％程度、実質的に低減する。現在のオットーサイクル機関に対する単純性および安価な材料に起因する、燃焼効率、より少ない重量、および低減した製造コストを算入すれば、ＣＣ機関が、全世界の機関近代化のニーズに応える上での大きな前向きな一歩となることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】２バンク２組のシリンダ／ピストンを有する本発明の４シリンダ実施形態による機関のシリンダ駆動ホイール組立体およびピストン駆動ホイール組立体の斜視図である。
【図２Ａ】ピストン、シリンダが、それらの各自のキャリアホイールによって規定されるそれらの運動経路の結果として、接近、嵌合、および離脱する、機関の側面の進行概略図である。
【図２Ｂ】ピストン、シリンダが、それらの各自のキャリアホイールによって規定されるそれらの運動経路の結果として、接近、嵌合、および離脱する、機関の側面の進行概略図である。
【図２Ｃ】ピストン、シリンダが、それらの各自のキャリアホイールによって規定されるそれらの運動経路の結果として、接近、嵌合、および離脱する、機関の側面の進行概略図である。
【図２Ｄ】ピストン、シリンダが、それらの各自のキャリアホイールによって規定されるそれらの運動経路の結果として、接近、嵌合、および離脱する、機関の側面の進行概略図である。
【図３】サイドケースおよび取り外されたその関連構成要素を持つ図１に示されている機関の部分的分解図である。
【図４】図１３に示されている４−４の線に沿って切り取られたピストン駆動ホイール組立体を説明する機関の断面斜視図である。
【図５】図１３の５−５の線に沿ってシリンダホイール組立体の軸を通って切り取られた機関の断面側面図である。
【図６】シリンダ駆動ホイール組立体の半分の断面斜視図である。
【図７】ピストン駆動ホイール組立体の半分の断面斜視図である。
【図８Ａ】機関のシリンダ上部の断面側面図である。
【図８Ｂ】浮上カートリッジの組を説明する図８Ａに示されているシリンダの拡大図である。
【図８Ｃ】図８Ａに示されているシリンダの上面図である。
【図９】潤滑油フィードチューブ、潤滑油確認バルブ、および浮上カートリッジの組を説明するシリンダの断面斜視図である。
【図１０】浮上カートリッジの組の構成要素を説明するシリンダの分解斜視図である。
【図１１】機関の断面側面図であり、その送風組立体および排気システムの作動を説明している。
【図１２】機関の部分的分解斜視図である。
【図１３】組み立てられた機関の斜視図である。
【図１４】機械的歯車の代わりに歯付きベルトを活用している本発明のもう１つ別の実施形態に従った機関のシリンダ駆動ホイール組立体およびピストン駆動ホイール組立体の斜視図である。
【図１５】ピストン組立体ベルトおよびシリンダ組立体ベルトを説明する図１４に示されている機関のシリンダ駆動ホイール組立体およびピストン駆動ホイール組立体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面、特に図１を詳細に参照して、可燃性流体作動式軌道機関１０用のピストン駆動ホイール組立体１８およびシリンダ駆動ホイール組立体１４が示されている。機関１０の完全に組み立てられた図面が図１３に示されている。シリンダ駆動ホイール組立体１４は実質的に対称な２組の２基のシリンダ２８を備え、ピストン駆動ホイール組立体１８は実質的に同じ２組の２基のピストン３６を備えている。ピストン３６は、ピストン軸またはシャフト１１４に結合されるピストンヘッド４０をそれぞれ備えている。シリンダ２８は、シリンダ軸またはシャフト７４、およびピストン３６を受け入れるために構成されたシリンダスリーブ３２に結合されるシリンダヘッド３０を備えている。ピストン３６の各々は、それらが対応するシリンダ２８と共通する長手方向軸上で常時対抗する関係にあるように配置される。図２Ａ〜２Ｄに示されているように、シリンダ２８およびピストン３６は、各自のシリンダキャリアおよびピストンキャリアまたは駆動歯車ホイール２４および２０（図１を参照）により規定される、交差する逆の経路５２および５４それぞれに沿った軌道運動のために、構成されている。キャリアホイール２４および２０は、図１に最適に示されており、図２Ａ〜２Ｄに示されている経路５２および５４に沿った環状運動で各自のシリンダ２８およびピストン３６を回転させるための作動が可能となっている。キャリアホイール２０および２４は、互いに噛み合され、反対方向に回転する。図５および６に示されているように、シリンダ駆動ホイール組立体１４の２つのキャリアホイール２４は、シリンダキャリアホイール駆動リンクまたは軸６２を介して互いに結合している。ボールベアリング１６４（図５参照）が、キャリアホイール２４がドライブリンク６２を中心にして回転することができるように、提供されている。同様に、図７に示されているように、ピストン駆動ホイール組立体１８の２つのキャリアホイール２０が、ピストンキャリアホイール駆動リンクまたは軸９８を介して互いに結合されている。
【００１５】
シリンダ２８およびピストン３６が、図２Ａ〜２Ｄに示されているように共通の長手方向軸Ａ−Ａ上に留まることになるため、それらの横断軸上で方向変換される必要がある（すなわち、それらがホイール２０、２４によって環状に運ばれるとき、３６０度の移動を通じて、それらの対応するピストン／シリンダ内で心合わせの状態を維持するために、動作の回転方向とは逆に回転させる）。それらの各自のキャリアホイール２４および２０の環状回転に対するシリンダ２８とピストン３６の逆回転の比率は、何であっても、共通の長手方向軸Ａ−Ａ上で軸の心合わせを維持することが必要とされる。典型的には、これは多くの実施形態で１：１となるであろう。
【００１６】
機関１０のピストン３６およびシリンダ２８の各々の基本的な運動は、図２Ａ〜２Ｄに概略的に説明されている。示されているように、ピストンキャリアホイール２０は、車軸９８を中心にして回転経路５４上を時計回りに回転（ＣＷ）するピストン３６を担持している。シリンダ２８を担持しているシリンダキャリアホイール２４は、車軸９８と平行な車軸６２を中心とする回転経路５２上を反時計回り（ＣＣＷ）に回転していることが示されている。示されているように、経路５２は経路５４と交差する。説明されているように、ピストン３６とシリンダ２８は、それらが互いに接近する、および互いに離れる時に、芯合わせされている。
【００１７】
図１に示されているように、歯車構造体が、経路５２および５４に沿ったそれらの環状の運動とは逆に、シリンダ２８およびピストン３６を回転させるために提供され、それによりそれらの共通の長手方向軸Ａ−Ａ関係が、ホイール２０および２４の環状経路にもかかわらず、維持される。すなわち、シリンダ２８およびピストン３６は、それぞれ車軸６２および９８を中心にしてそれらの各自のキャリアホイール２４および２０上で環状に運ばれることになるが、歯車構造体は、それらが環状に担持されるときに、それらの個別の車軸７４および１１４によって規定されるそれらの個別の軸を中心にしてシリンダ部材およびピストン部材を回転させるように機能する。シリンダ２８およびピストン３６の運動は、それぞれ、ホイール２４および２０を伴った両方ともが環状であり、同時に、車軸７４および１１４上のそれら独自の各自の軸を中心に回転式であり、したがって軌道状である。
【００１８】
前述の回転的かつ軌道的な運動を達成するために、シリンダ２８およびピストン３６の各々のシャフト７４および１１４が、中間歯車１１６および１１７を介して各自の固定された中央または共通歯車７０および１０６に順番に結合された、キャリアホイール２４および２０によって担持される各自の遊星歯車９６および５８と、結合される。この歯車構造体は、シリンダ２８およびピストン３６を、それらの各自のキャリアホイール２４および２０の回転に対して、１：１の比で、逆回転させるために作動する。
【００１９】
さらに詳しく後述されるように、シリンダおよびピストン３６の周期的な嵌合と同時に生じる燃焼のためにシリンダ２８の各々に対する可燃性流体供給がある。スパークプラグ１２８を備える可燃性流体起爆装置が、ピストン３６の各々に作動的に関連している。作動中、キャリアホイール２０および２４が、１対のシリンダ／ピストン間の爆発的なはずみの下で回転し、その他の対のシリンダ／ピストンを一緒にさせ、それが続き、「環状サイクル」となる。機関１０は、蒸気、圧縮ガス、またはその他の流体エネルギー源による作動に対すると同様に、増加する圧縮および噴射圧力によるディーゼル作動に適している。
【００２０】
図３は、機関１０の部分的分解斜視図を表している。示されているように、機関１０は、１組のピストン／シリンダ対をカバーするためにそれぞれが作動する２つの対称形の側面カバーを含んでいる。機関１０は、また基部２４４、側板２３２（図４参照）、およびカバー２４０を備えるキャリアホイール２０および２４の周りに形成されるオイルケースを含んでいる。図４および５で最も良く見ることができるように、機関１０は、オイルケース側板２３２およびサイドケース１６６と一緒に、ピストン／シリンダ対の各組用の雰囲気制御チャンバー１６２を形成する、１対のサイドケースバフル１６８をさらに備えている。
【００２１】
とりわけ、中央車軸６２および９８は、雰囲気制御チャンバー１６２を貫通するまでは延在せず、シリンダピボットシャフト７４はシリンダ２８の外側に位置決めされ、ピストンピボットシャフト１１４はピストン３６の外周側に位置決めされる。シリンダ２８およびピストン３６は、それらからの妨害なしで、中央車軸６２および９８と同じ軸に沿って延在する空間に移動され得ることから、シリンダ２８およびピストン３６の外側に延ばされる中央車軸を含む機関に比べ、おなじ容量またはエンベロープで、より高い馬力が達成され得る。すなわち、この実施形態で、ピストン３６およびシリンダ２８は、中央車軸をそれらの各自の回転軸を貫通させるために間隔をあけられる必要がない。
【００２２】
次に図３、５、および６を参照すると、燃料が、一番外側の部分２０５における外側のドライブプレート８２の主シリンダの外側の車軸８３に結合されている燃料注入ポート２０４を通じて、機関に入る。燃料がシリンダ車軸７４に分配され、燃料噴射ノズル２０８を介して、燃焼のために理想的な特性を提供する燃料噴射ソレノイド２０２によって、シリンダヘッド３０の中に噴射される。燃料噴射ソレノイド２０２は、サイドケース１６６上に位置決めされる電子燃料制御交換子１４０を通じてコンピュータ制御ユニット（ＣＣＵ）によって、作動される。る電子燃料制御交換子１４０は、サイドケース１６６の内部表面に取り付けられた交換子の基部１７１およびストリップ１７２を通じたソレノイドパワーインポート２１０でソレノイド２０２と電気的に結合されている（図３参照）。
【００２３】
次に図３および７を参照すると、機関１０用の点火装置もまた、点火装置転換子９２までのピストン車軸１１４（外側の駆動プレート１２０の外側に延在する）を通じて延在する点火プラグワイヤ１３０の一端部２１６を介して点火プラグ１２８にエネルギーを運ばせるＣＣＵで制御される。前述の燃料噴射ソレノイド２０２と同様に、点火プラグワイヤ１３０が、サイドケース１６６の内部表面に取り付けられた交換子基部１７１およびストリップ１７２を通じて点火装置交換子９２に結合されている。理解され得ることとして、機関１０のディーゼル版においては、燃料を燃やすための点火装置を始動するために圧縮熱が使われることから、点火システムは必要とされない。
【００２４】
機関１０はまた、機関の歯車に潤滑油を注油するために構成されたオイルポンプ２２０およびオイルフィルター２２４を含んでいる。図４に示されているように、オイルは、オイル分配チューブ２３０およびオイルスプレーチューブ２２８を介してオイルフィルター２２４からオイルケースに吸入される。
【００２５】
前述のように、本設計の物理的性質が、動力変換におけるより一層の柔軟性ゆえに、組込み式の発電機（および始動モータ）の支えとなる。発電機の核心部として機関構造を使用することによって、重量に大きな節減がある。図１に示されているように、キャリアホイール２０および２４が各々、磁極を造りだすためにその外周を囲んで配分された複数の永久磁石４８を有する永久磁石ハブ４４を含んでいる。いくつかの実施形態では、磁石４８がネオジウム磁石であるが、その他のタイプもまた使用されてもよい。図３および１２に示されているように、永久磁石ハブ４４が各々、オイルケースカバー２４０および基部２４４に結合された６つの固定子組立体１７４に、囲まれている。当技術分野で周知のように、各固定子組立体１７４は、固定子鉄心１７８、固定子コイル１７６、絶縁体、その他を備えている。作動時、磁石ハブ４４の回転が、固定子と対抗する極（すなわち、固定子コイル１７６をさえぎる）を持つ磁束密度を発生させ、固定子コイル１７６に有効電流が発生され、電療を必要とする多様な用途に電力を提供するために使用される。
【００２６】
機関１０はまた、送風組立体３００および排気システム３２０を含む呼吸システムを備えている。図４で最も良く見ることができるように、送風組立体３００は、送風モータ３１０および送風羽根車３０８を含んでいる。送風組立体３００は２つの渦巻室３０６も含み、各々が雰囲気制御チャンバー１６２のうちの１つに向けられている。図１１に示されているように、送風組立体３００はまた、浄化フラップアクチュエータ３０４（図４参照）によって選択的に位置決め可能なシリンダ浄化フラップまたはバフル３１２を含んでいる。送風組立体３００はまた、サーモスタッド制御バルブ１８２によって制御される固定子ベントまたは冷却チューブ１８４を含んでいる。図１２に示されているように、固定子組立体１７４は固定子冷却シュラウド１８０によって被覆されている。
【００２７】
排気システム３２０は、２つの排気ヘッダー３２２を備え、各々が、共通のヘッダー３２４で集まる雰囲気制御チャンバー１６２の１つから下方に延在する。排気制御バルブアクチュエータ３２６が提供され、レバーアーム３２２およびバタフライバルブシャフト３３４を介して、共通のヘッダー３２４内のバタフライバルブ３３０（点線で示されている）に作動的に結合されている。
【００２８】
作動時に、コンピュータ制御ニット（ＣＣＵ）が、送風組立体３００、排気制御バルブアクチュエータ３２６、およびシリンダ浄化フラップ３１２を制御する。排気システム３２０および送風組立体３００のスピードを調整することにより、正圧が雰囲気制御チャンバー１６２内に維持される。低い機関スピードで、排気ガスの幾分かは、シリンダ２８の燃焼チャンバー内で利用できる酸素を制限するために再循環される。機関１０のスピードが増すにつれて、図１１に示されているように、排気制御バルブ３３０が徐々に開放され、シリンダ浄化フラップ３１２がシリンダ２８の開口部に向かって移動され得る。必要に応じて、機関の冷却が、送風組立体３００の出力を増すことによって制御される。
【００２９】
次に図８Ａ〜Ｃ、９、および１０を参照すると、その他のピストン／シリンダ作動システムとは違って、機関１０は、ピストン３６に結合されるのではなく、各シリンダ２８の入口に配置される圧縮密閉システムを有している。ピストン３６がシリンダ２８と接触しないために、シリンダ２８の壁部の潤滑油の注油は必要とされない。理解され得るように、この設計は摩擦および摩耗を低減する。ピストン３６はスプリット圧縮密閉リング１４８Ａ、１４８Ｂ、および１４８Ｃを介して潤滑油の注油をされる。起こりうるピストン３６およびシリンダ２８の心のずれを許すために、スプリット圧縮密閉リング１４８Ａ〜Ｃがリングホルダまたはカートリッジ１５２に組み込まれている。カートリッジ１５２は４つの主な機能を有している：（１）ピストン３６の入口用の心合せ位置にリング１４８Ａ〜Ｃを保持すること（すなわち、カートリッジ１５２は摩擦荷重の下で浮上することが許される）；（２）リング１４８Ａ〜Ｃのスプリット１５０Ａ〜Ｃを、それぞれ、互いから１２０度分離して維持すること；（３）リング１４８Ａ〜Ｃがピストン３６上でシールを拡大維持することを許すこと；（４）リング／ピストンインターフェースに潤滑油の注油を提供すること。
【００３０】
図９に示されているように、リングカートリッジ潤滑油が、遠心力を介して、ギアボックスからシリンダ車軸７４およびカップリングチューブ２５６を通じて通される。シリンダ２８からのガスが、この非常に少量の流量を逆流させることを防止するためのチェックバルブ２５８がある。オイルが、カートリッジ１５２の外周を取り囲むフローテイングギャップ１５４から、カートリッジ１５２内の４つの小孔１５８およびエラストマリングカートリッジ緩衝材１６４内の４つの小孔１６８を通じて、中間リング１４８Ｂの両側まで分配される。この特徴が、２サイクル機関で典型的に必要とされている燃料に潤滑油を追加する必要性を排除する。理解され得るように、このことは、より断然にきれいな排気という結果となる。
【００３１】
カートリッジ１５２および圧縮リング１４８Ａ〜Ｃは、コンテインメントリング１４２のそばのシリンダスリーブ３２のリム部１４５内の凹部１４６内に含まれている。コンテインメントリング１４２およびリム部１４５は、複数のネジ付きボルト１６０およびネジ付き植込みボルト１７０を受け入れるように構成された穴部を含んでおり、コンテインメントリング１４２は、複数のナット１６２を使用してシリンダスリーブ３２に固定される。
【００３２】
いくつかの実施形態で、セラミック材から製造されたシリンダスリーブ３２およびピストンライナまたは絶縁体９０が提供されている。ピストン３６がシリンダ２８と接触しないことから、かつ、シリンダおよびピストンの両方が、各動力行程後に独立して「呼吸」することが許されているため、それら間の熱交換が必要とされない。これによって、低熱伝導セラミックの使用が、燃焼熱エネルギーをいっそう機械エネルギーに変換することを可能にし、機関の熱効率を大きく増大させている。
【００３３】
図１４および１５は、本発明に従ったもう１つ別の機関４００の実施形態を表している。機関４００は、多くの面で前述の機関１０と似通っており、本実施形態の考察は、特定の側面にのみ限定される。本実施形態で、ピストン４７０およびシリンダ４７２の回転および軌道運動は、機械的歯車ではなく、ベルトおよびスプロケットによって提供される。理解され得るように、この特徴は潤滑油を注油されるギアボックスの必要を排除する。
【００３４】
機関４００は、４基のシリンダ４７２のバンクを備えるシリンダ駆動ホイール組立体４０４、および４基の対応するピストン４７０のバンクを備えるピストン駆動ホイール組立体４０８を含んでいる。シリンダ４７２は主シリンダシャフト４０６を中心にして回転し、ピストン４７０は主ピストンシャフト４３２を中心にして回転する。始動歯車４３６が、アイドラシャフト４３８上のスタータ（表示されていない）およびスプロケット４４２に結合される。スプロケット４４２が、始動ベルト４５０およびスプロケット４１４および４２２、それぞれを介して、主シリンダシャフト４０６および主ピストンシャフト４３２に結合される。かように、ベルト４５０は、シリンダ駆動ホイール組立体４０４をピストン駆動ホイール組立体４０８に連結させる。
【００３５】
図１５に示されているように、ピストン４７０の軌道運動は、駆動シャフト４２８、固定された中央スプロケット４２６、およびアイドラスプロケット４２７に結合されたピストンスプロケット４８０の周囲に位置決めされたベルトによって制御される。同様に、シリンダ４７２の軌道運動は、駆動シャフト４１２、固定された中央スプロケット４１６、およびアイドラスプロケット４１７に結合されたシリンダスプロケット４７６の周囲に位置決めされたベルト４５４によって制御される。かように、シリンダキャリアホイール組立体４０４およびピストンキャリアホイール組立体４０８が、回転的にかつ軌道的に、および交差する逆の経路に沿った共通の長手方向軸とは常時対抗する関係で、ピストン／シリンダを担持するように、シリンダ４７２およびピストン４７０の回転的および軌道的な運動が、これらのスプロケットおよびベルトを使用することで発生される。
【００３６】
前述の記述された実施形態は、異なったその他の構成要素の中に含まれる、またはそれと連結される異なった構成要素を叙述している。そのような叙述された構成は単なる例示に過ぎず、実際に、同様の機能性を達成する多くのその他の構成が実施され得る。概念的な意味で、同様の機能性を達成するための構成要素のあらゆる配置が、所望の機能性が達成されるように、効率的に「関連」している。同様に、そのように関連しているあらゆる２つの構成要素は、所望の機能性を達成するために互いに「作動的に連結されて」、または「作動的に結合されて」いるとみなされ得る。
【００３７】
本発明の特定の実施形態がこれまで示されおよび記述されてきたが、ここでの教示に基づき、本発明およびそのより広範囲な側面から離れることなく変更および修正がなされることが可能であり、したがって、追記される請求項が、そのような変更および修正のすべてを、それらが本発明の真なる精神および範囲内にあるとして、その範囲内に含むことになることは、当業者にとっては明白となるであろう。さらにまた、本発明は、追記される請求項によってのみ定義されることが理解されるべきである。一般的に、ここで、および特に追記される請求項（たとえば、追記される請求項の本文）で使用されている用語は、概して「広い」用語として意図されている（たとえば、「含んでいる」という用語は、「含んでいるがこれに限定されない」と解釈されるべきであり、「有する」という用語は、「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、「含む」という用語は、「含むがそれに限定されない」と解釈されるべき、等）ことが、当業者により理解されるべきである。
【００３８】
導入された請求表現について特定の数字が意図される場合、そのような意図は請求項に明示的に表現されることになり、そのような表現がない場合には、そのような意図は存在しないことが、当業者により理解されるべきである。例えば、理解の手助けとして、以下の追記される請求項が「少なくとも１つの」および「１つ以上の」という導入節を含むことがある。しかしながら、「ａ」または「ａｎ」という不明瞭な冠詞による請求表現の導入が、たとえ、同じ請求が、「１つ以上の」または「少なくとも１つの」という導入節および「ａ」または「ａｎ」という不明瞭な冠詞（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は典型的に、「少なくとも１つの」または「１つ以上の」を意味すると解釈されるべきである）を含むときでも、そのような導入された請求表現を含む特定の請求をそのような表現を１つのみ含む発明に限定しているということを暗示しているとして、そのような節の使用が解釈されるべきではなく；請求を導入するために使用されている定冠詞についても同様である。さらに、たとえもし、導入される請求表現について特定の数字が明示的に表現される場合でも、当業者は、そのような表現は典型的に、少なくとも表現された数字（たとえば、その他の修正なしで「２つの表現」のただの表現は、少なくとも２つの表現、または２つ以上の表現を意味する）を意味すると解釈されることについて、認識するであろう。
【００３９】
したがって、本発明は、追記される請求項によって以外に、限定されない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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