(57)【要約】  Ｚクランクアキシャルピストン機械の往復機関抑止アセンブリについて記載する。アセンブリは、それぞれジンバルリンク継手にて連結され、点Ｔにて交差する２つのジンバルアームを含む。中央面Ｍに位置する点Ｔとは、クランク軸とクランクシャフト軸が一致する点を通り、クランク角を二分する線が垂線である面と定義される。ジンバルアームはそれぞれ、点Ｔから等距離Ｌに回動可能に装着される。シリンダジンバルは、シリンダクラスタから回動可能に装着され、往復機関ジンバルは、往復機関から回動可能に装着される。往復機関ジンバル回動軸は、点ＸおよびＴから、シリンダジンバル回動軸と同様に等距離にある。２つのジンバルアームの回動軸の方向は、中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、点Ｔは、クランクシャフトがシリンダクラスタに対して回転する場合に中央面Ｍ上に位置し、したがって往復機関とシリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行う。
2010535978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱力学エンジン、圧縮機、モータまたはポンプとして作用するアキシャルピストン機械であって、
クランクシャフト軸の回りに回転可能であり、前記クランクシャフト軸に対して傾斜しているが、自身上の点（点Ｘ）にて鋭角Ａでそれと交差するように位置合わせされた傾斜クランク軸を有するクランクジャーナルを担持するクランクシャフトと、
相互に対して固定配置された少なくとも２つのシリンダを備えたシリンダクラスタであって、各シリンダが、シリンダクラスタ軸の周囲で他方に対して隔置され、各前記シリンダが、前記シリンダに／から流体が入るおよび／または出ることができるように少なくとも１つのシリンダ開口を含むシリンダクラスタと、
各シリンダ内で、その個々のシリンダによって画定された往復軸に沿って往復する相補形のピストンと、
前記傾斜クランク軸の回りの前記クランクジャーナルの回りに回転するように装着された往復機関であって、前記シリンダクラスタに対する前記クランクシャフトの回転運動が個々のシリンダ内での前記ピストンの往復運動を駆動するか、またはその逆であり、各ピストンがその個々のシリンダ内で上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）の間を一定の制御された往復変位ができるように、前記ピストンを前記クランクジャーナルに動作可能に接続する往復機関と、
前記シリンダクラスタと前記往復機関の間で動作し、前記クランクシャフト軸の回りのその相対運動を抑止する少なくとも１つの回転抑止装置であって、各前記回転抑止装置が、２つのジンバルアームで構成され、前記ジンバルアームが、複数の回転自由度でジンバルリンク継手によって連結され、点Ｔで交差し、点Ｔが、角度Ａを二分する線が垂線である点Ｘを通る面として画定されている中央面Ｍに位置し、前記ジンバルアームがそれぞれ点Ｔから等距離Ｌに回動可能に装着され、以降で「シリンダジンバル」と称する前記ジンバルアームの一方が、前記シリンダクラスタからシリンダジンバル回動軸の回りに回動可能に装着され、以降で「往復機関ジンバル」と称する前記ジンバルアームの第２のアームが、前記往復機関から往復機関ジンバル回動軸の回りに回動可能に装着され、前記往復機関ジンバル回動軸が、点ＸおよびＴから、前記シリンダジンバル回動軸と同様に等距離に配置され、前記２つのジンバルアームの前記回動軸の方向が、前記中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、前記点Ｔが、前記クランクシャフトが前記シリンダクラスタに対して回転する場合に前記中央面Ｍ上に位置し、したがって前記往復機関と前記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行うアキシャルピストン機械。
【請求項２】
前記シリンダジンバル回動軸が、前記クランクシャフト軸が位置する面に対して垂直である、請求項１に記載の機械。
【請求項３】
前記クランクシャフト軸が、前記シリンダジンバル回動軸が垂直で、点Ｔが位置する面に位置する、請求項１または２に記載の機械。
【請求項４】
前記シリンダジンバル回動軸に垂直で、点Ｔを通る線が、点Ｃにて前記クランクシャフト軸と交差するか、またはそれと交差するように突出する、請求項１から３のいずれかに記載の機械。
【請求項５】
点Ｃが、前記クランクシャフト軸上に位置する、請求項４に記載の機械。
【請求項６】
前記シリンダジンバル回動軸が、前記クランクシャフト軸に垂直である、請求項１から５のいずれか１項に記載の機械。
【請求項７】
点Ｃが、前記クランクシャフト軸上に位置しない、請求項１から４のいずれか１項に記載の機械。
【請求項８】
前記シリンダジンバル回動軸が、前記クランクシャフト軸からずれ、それでも前記クランクシャフト軸が、前記シリンダジンバル回動軸に垂直の面に位置する、請求項１から４のいずれか１項に記載の機械。
【請求項９】
前記往復機関ジンバル回動軸が、前記クランク軸が位置する面に垂直である、請求項１から８のいずれか１項に記載の機械。
【請求項１０】
前記クランク軸が、前記往復機関ジンバル回動軸が垂直で、点Ｔが位置する面に位置する、請求項１から９のいずれか１項に記載の機械。
【請求項１１】
前記往復機関ジンバル回動軸に垂直で、点Ｔを通る線が、点Ｒにて前記クランク軸と交差するか、またはそれと交差するように突出する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の機械。
【請求項１２】
点Ｒが、前記クランク軸上に位置する、請求項５または６に従属する場合の請求項１１に記載の機械。
【請求項１３】
前記往復機関ジンバル回動軸が、前記クランク軸に垂直である、請求項１２に記載の機械。
【請求項１４】
点Ｒが、前記クランク軸に位置しない、請求項７または８に従属する場合の請求項１１に記載の機械。
【請求項１５】
前記往復機関ジンバル回動軸が、前記クランク軸からずれ、それでも前記クランク軸が、前記往復機関ジンバル回動軸に垂直の面に位置する、請求項１４に記載の機械。
【請求項１６】
前記点Ｒが、点ＸおよびＴから、点Ｃと同様に個々に等距離であり、前記２つのジンバルアームの回動軸の方向が、前記中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、前記点Ｔが、前記クランクシャフトが前記シリンダクラスタに対して回転する場合に常に前記中央面Ｍ上にあり、したがって前記往復機関と前記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行う、請求項４または１１のいずれか１項に記載の機械。
【請求項１７】
前記ジンバルアームが、それぞれ２つの端部、すなわち、個々の回動軸に、またはその付近にある近位端、および点Ｔに、またはその付近にある遠位端を有する、請求項１から１６のいずれか１項に記載の機械。
【請求項１８】
前記往復機関が、軸方向に前記クランクジャーナルに沿って隔置された２つの往復機関軸受け上で前記クランクジャーナルの回りに回転するように装着される、前記請求項のいずれか１項に記載の機械。
【請求項１９】
前記シリンダクラスタに最も近い前記往復機関軸受けが、前記シリンダクラスタに対して最も遠位にある他の往復機関軸受けより点Ｘにも近い、請求項１８に記載の機械。
【請求項２０】
前記ジンバルリンク継手が、前記往復機関ジンバルおよび前記シリンダジンバルと連結し、前記ジンバルリンク継手が、点Ｔにて交差し、同一運動の回転抑止に必要な方法で、抑止せずに前記往復機関ジンバルとシリンダジンバルが相互に対して回転できるようにする２回転自由度を有する、請求項１または１３に記載の機械。
【請求項２１】
前記ジンバルリンク継手が、滑り軸受けまたはころ軸受けによって前記回転自由度を提供し、前記ジンバルリンク継手のうち第１の回転軸が点ＣとＴの間の線と一致し、前記ジンバルリンク継手のうち第２の回転軸が、点ＲとＴの間の線と一致し、前記シリンダジンバル回動軸が、点Ｃにて前記クランクシャフトの軸と交差するように装着され、前記往復機関ジンバル回動軸が、点Ｒにて前記傾斜クランク軸と交差するように装着されている場合に、これらの２つの軸の間に形成された角度が、所与の角度Ａに対して不変である、請求項２０に記載の機械。
【請求項２２】
前記シリンダクラスタが、動作時に、口付き部材によって画定された入口／出口により前記シリンダクラスタの流体口を構成できるようにするために、静止基準フレームに対して前記クランクシャフト軸の回りに回転し、前記クランクシャフトと前記シリンダクラスタとが動作状態で係合している際に、前記クランクシャフトが回転すると、前記口付き部材に対して前記シリンダクラスタを回転させる、またはその逆である割り出し駆動が提供され、前記口付き部材が前記静止基準フレームに対して静止している、前記請求項のいずれか１項に記載の機械。
【請求項２３】
前記シリンダクラスタおよび前記往復機関が、それぞれ前記クランクシャフトおよびクランクジャーナルに対して同じ角速度で回転する、請求項１から２２のいずれか１項に記載の機械。
【請求項２４】
前記シリンダクラスタおよび前記往復機関が、それぞれ前記クランクシャフトおよびクランクジャーナルに対して、前記口付き部材に対して同じ角速度で回転する、請求項２２に記載の機械。
【請求項２５】
前記割り出し駆動が、エピサイクリック歯車であり、前記クランクシャフトと前記シリンダクラスタの間で動作する、請求項２２から２４のいずれか１項に記載の機械。
【請求項２６】
前記エピサイクリック歯車が、前記クランクシャフトに装着されて前記クランクシャフト軸の回りに回転する太陽歯車と、前記シリンダクラスタと動作可能に接続され、前記クランクシャフト軸の回りに回転可能である環状歯車と、前記太陽歯車と環状歯車の間で前記口付き部材に対して保持された回転軸上で回転し、動作するように装着された少なくとも１つの遊星歯車とを含む、請求項２２または２５のいずれか１項に記載の機械。
【請求項２７】
１つまたは複数の前記太陽歯車、環状歯車および遊星歯車が、すべてその歯車の軸が相互に平行である、請求項２６に記載の機械。
【請求項２８】
前記シリンダジンバル回動軸が、前記シリンダクラスタに対して前記シリンダジンバルの唯一の回動軸であり、前記往復機関ジンバル回動軸が、前記往復機関に対して前記往復機関ジンバルの唯一の回動軸である、前記請求項のいずれか１項に記載の機械。
【請求項２９】
各前記ピストンの前記往復軸が、前記クランクシャフト軸に平行である、前記請求項のいずれか１項に記載の機械。
【請求項３０】
シリンダクラスタが、３つ以上のシリンダを含む、前記請求項のいずれか１項に記載の機械。
【請求項３１】
前記シリンダクラスタの前記３つ以上のシリンダが同一で、前記クランクシャフト軸の周囲に等しく隔置され、したがって前記ピストンが有する複合運動エネルギーが、前記クランクシャフトが前記シリンダクラスタに対して固定速度で回転する場合に比較的少量変動する、請求項３０に記載の機械。
【請求項３２】
各ピストンが、各前記ピストンの連接棒によって前記往復機関に接続される、前記請求項のいずれか１項に記載の機械。
【請求項３３】
各前記連接棒が、２以上の回転自由度を提供し、前記往復機関と各前記ピストンの間に並進自由度を提供せず、それによって個々のシリンダに対する前記ピストンの直線往復運動を前記往復機関の揺動運動に、またはその逆に伝達することができるようにする、請求項３２に記載の機械。
【請求項３４】
少なくとも２対のジンバルアームが提供される、前記請求項のいずれか１項に記載の機械。
【請求項３５】
ジンバルアームの前記対が、各連接棒間に配置される、請求項３３に記載の機械。
【請求項３６】
アームの対の数が前記シリンダクラスタのシリンダの数に対応する、請求項３３に記載の機械。
【請求項３７】
熱力学エンジン、圧縮機、モータまたはポンプとして作用するアキシャルピストン機械であって、
クランクシャフト軸の回りに回転可能であり、前記クランクシャフト軸に対して傾斜しているが、点Ｘにて鋭角Ａでそれと交差するように位置合わせされた傾斜クランク軸を有するクランクジャーナルを担持するクランクシャフトと、
相互に対して固定配置された少なくとも２つのシリンダを備えたシリンダクラスタであって、各シリンダが、個々のシリンダによって画定された往復軸に沿ってそれぞれ往復し、断面がそれぞれ前記シリンダの前記断面と一致する相補形のピストンを含み、各前記シリンダが、その少なくとも１つの弁付き入口／出口と流体接続するシリンダクラスタと、
前記クランクジャーナルに対して前記傾斜クランク軸の回りに回転するように装着された往復機関であって、前記クランクシャフトが前記シリンダクラスタに対して前記クランクシャフト軸の回りに回転すると、各ピストンが個々のシリンダ内で上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）の間を必要な往復変位ができるように、各ピストンと機械的に係合する往復機関と、
前記シリンダクラスタ本体と前記往復機関の間の前記クランクシャフト軸の回りの相対回転を抑止する少なくとも２つの回転抑止装置であって、前記各回転抑止装置が、前記往復機関とシリンダクラスタの間を連結する１対のジンバルアームで構成され、前記アームの第１のアームが、前記シリンダクラスタに回動可能に接続され、前記クランクシャフト軸に対して傾斜した（しかしそれと交差する必要はない）シリンダジンバルヒンジ軸の回りにのみ回動可能であるシリンダジンバルアームであり、前記アームの第２のアームが、前記往復機関に回動可能に接続され、前記傾斜クランク軸に対して傾斜した（しかしそれと交差する必要はない）往復機関ジンバルヒンジ軸の回りにのみ回動可能である往復機関ジンバルアームであり、各前記対の前記往復機関ジンバルアームとシリンダジンバルアームが、個々のジンバルアームヒンジ軸から等距離で、角度Ａを二分する線が垂線である点Ｘを通る面として画定されている前記中央面に常に位置する点Ｔ１にて交差する３回転自由度を有するジンバルアームの先端リンクによって連結され、ジンバルアームの各対の前記ヒンジ軸の方向が、前記中央面における相互反射であり、したがって前記クランクシャフトが前記シリンダクラスタに対して回転する場合、前記往復機関の同一運動の抑止が確実に行われる回転抑止装置と、
を備えるアキシャルピストン機械。
【請求項３８】
シリンダジンバルアームが、すべて前記クランク軸の周囲で等間隔であり、前記往復機関ジンバルアームが、すべて前記クランクシャフト軸の周囲で等間隔である、請求項３７に記載の機械。
【請求項３９】
３つ以上の回転抑止装置が提供される、請求項３７または３８に記載の機械。
【請求項４０】
回転抑止装置の数が、前記シリンダクラスタ内のシリンダの数に対応する、請求項３９に記載の機械。
【請求項４１】
各前記シリンダジンバルアームが、前記シリンダジンバルアームによって生じた複合合計慣性力が前記クランクシャフト軸に対して半径方向にほぼ均衡するように配置される、請求項３７から４０のいずれか１項に記載の機械。
【請求項４２】
各前記往復機関ジンバルアームが、前記往復機関ジンバルアームによって生じた複合合計慣性力が前記クランク軸に対して半径方向にほぼ均衡するように配置される、請求項３７から４１のいずれか１項に記載の機械。
【請求項４３】
前記回転抑止装置が、複合合計慣性力およびそれによって生じたモーメントが、前記クランクシャフトの前記基準回転フレームに対してほぼ一定の大きさおよび方向であり、したがって適切な釣合い質量を前記クランクシャフトに追加することによって実質的に均衡するように配置される、請求項３７から４２のいずれか１項に記載の機械。
【請求項４４】
前記シリンダジンバル回動軸が、前記クランクシャフト軸が位置する面に垂直である、請求項３７から４３のいずれか１項に記載の機械。
【請求項４５】
前記クランクシャフト軸が、前記シリンダジンバル回動軸に垂直で、点Ｔ１が位置する面に位置する、請求項３７から４４のいずれか１項に記載の機械。
【請求項４６】
前記シリンダジンバル回動軸に垂直で、点Ｔ１を通る線が、点Ｃにて前記クランクシャフト軸と交差するように突出する、請求項３７から４５のいずれか１項に記載の機械。
【請求項４７】
点Ｃが、前記クランクシャフト軸上に位置しない、請求項３７から４６のいずれか１項に記載の機械。
【請求項４８】
前記シリンダジンバル回動軸が、前記クランクシャフト軸からずれ、それでも前記クランクシャフト軸が、前記シリンダジンバル回動軸に垂直の面に位置する、請求項３７から４７のいずれか１項に記載の機械。
【請求項４９】
前記往復機関ジンバル回動軸が、前記クランク軸が位置する面に垂直である、請求項３７から４８のいずれか１項に記載の機械。
【請求項５０】
前記クランク軸が、前記往復機関ジンバル回動軸が垂直で、点Ｔ１が位置する面に位置する、請求項３７から４９のいずれか１項に記載の機械。
【請求項５１】
前記往復機関ジンバル回動軸に垂直で、点Ｔを通る線が、点Ｒにて前記クランク軸と交差するように突出する、請求項３７から５０のいずれか１項に記載の機械。
【請求項５２】
点Ｒが、前記クランク軸上に位置しない、請求項５１に記載の機械。
【請求項５３】
前記往復機関ジンバル回動軸が、前記クランク軸からずれ、それでも前記クランク軸が前記往復機関ジンバル回動軸に垂直の面に位置する、請求項５１または５２に記載の機械。
【請求項５４】
前記点Ｒが、点ＸおよびＴ１から、点Ｃと同様に個々に等距離であり、前記２つのジンバルアームの前記回動軸の方向が、前記中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、前記点Ｔが、前記クランクシャフトが前記シリンダクラスタに対して回転する場合に常に前記中央面Ｍ上にあり、したがって前記往復機関と前記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行う、請求項４６または５１のいずれか１項に記載の機械。
【請求項５５】
シリンダジンバルアーム毎に、前記シリンダジンバルアームのヒンジ軸が、点Ｔ１よりも前記クランクシャフト軸に近位である、請求項３７から５５のいずれか１項に記載の機械。
【請求項５６】
各前記シリンダの前記往復軸が、前記クランクシャフト軸に平行であり、前記シリンダクラスタが３つ以上のシリンダを含む、請求項３７から５５のいずれか１項に記載の機械。
【請求項５７】
前記クランクシャフト軸の周囲に同一で等間隔である前記シリンダのうち３つ以上のシリンダが提供される、請求項３７から５６のいずれか１項に記載の機械。
【請求項５８】
前記往復機関と各ピストンとの前記機械的係合が、前記往復機関からの延長部またはその一部として連接棒によって提供され、前記往復機関と前記ピストンを連結する各前記連接棒が、２以上の回転自由度を有し、並進自由度を有さず、個々のシリンダに対する前記ピストンの直線往復運動を前記往復機関の揺動運動に、またはその逆に伝達することができるほど十分な自由度を提供する、請求項３７から５７のいずれか１項に記載の機械。
【請求項５９】
前記往復機関が、軸方向に前記クランクジャーナルに沿って隔置された２つの往復機関軸受け上で回転するように装着され、前記往復機関の本体が前記往復機関軸受けを架橋する、請求項３７から５８のいずれか１項に記載の機械。
【請求項６０】
前記シリンダクラスタに最も近い前記往復機関軸受けが、前記シリンダクラスタに対して最も遠位にある前記往復機関軸受けより点Ｘに近い、請求項５９に記載の機械。
【請求項６１】
各前記回転抑止装置が、同一である、請求項３７から６０のいずれか１項に記載の機械。
【請求項６２】
前記往復機関が、前記往復機関と前記ピストンの中間に延在する連接棒を介して前記ピストンに接続し、前記回転抑止装置の数が前記シリンダクラスタのシリンダの数と同じ数で、隣接する連接棒間の空間に装着される、請求項３７から６１のいずれか１項に記載の機械。
【請求項６３】
各ジンバルアーム対の前記ジンバルアーム先端リンクが球面軸受けである、請求項３７から６２のいずれか１項に記載の機械。
【請求項６４】
各前記ジンバルアーム先端リンクが、点Ｔ１にて交差する回転軸を有する３つの平行でない１回転自由度の回動継手で構成される、請求項３７から６３のいずれか１項に記載の機械。
【請求項６５】
各前記ジンバルアーム対の３つの前記１回転自由度の回動継手のうち第１の継手が、前記往復機関ジンバルアームのヒンジ軸に垂直で、それと交差するか、または非常に近づき、各前記ジンバルアーム対の３つの前記１回転自由度の回動継手のうち第２の継手が、前記シリンダジンバルアームのヒンジ軸に垂直で、それと交差するか、または非常に近づき、各前記ジンバルアーム対の前記１回転自由度の回動継手のうち第３の継手が、他の２つの回転自由度の回動継手と相互に垂直である、請求項６４に記載の機械。
【請求項６６】
３つの前記１回転自由度の回動継手のうち第１の継手が、前記往復機関ジンバルアームのヒンジ軸に垂直で、それと交差するか、または非常に近づき、２つの軸方向に隔置されたラジアル軸受けおよび双方向スラスト軸受けで構成され、３つの前記１回転自由度の回動継手のうち第２の継手が、前記シリンダジンバルアームのヒンジ軸に垂直で、それと交差するか、または非常に近づき、２つの軸方向に隔置されたラジアル軸受けおよび双方向スラスト軸受けで構成され、前記１回転自由度の回動継手のうち第３の継手が、他の２つの回転自由度の回動継手と相互に垂直で、１つまたは複数のラジアル軸受けおよび双方向スラスト軸受けで構成される、請求項６４に記載の機械。
【請求項６７】
前記１回転自由度の回動継手および／またはジンバルアームヒンジ軸ピボットの前記スラスト軸受けおよび／またはラジアル軸受けのうち１つまたは複数が、前記１つまたは複数の軸受けが連結する両方のジンバルアーム構成要素に対して回転する中間軸受け要素を組み込む、請求項６６に記載の機械。
【請求項６８】
ＴＤＣとＢＤＣの間を移動する際に、前記ピストンの前記適切な位置に対応する前記シリンダクラスタの前記シリンダとの間で前記流体を移動できるために、前記シリンダクラスタが、静止基準フレームに対して前記クランクシャフト軸の回りに回転するように装着され、各弁付き入口／出口の弁動作が、口付き部材によって制御され、それに対してシリンダクラスタが回転して、前記入口／出口が、他の弁付き入口／出口の密封を容易にする口付き部材の口と順次関連するようにする、請求項３７から６７のいずれか１項に記載の機械。
【請求項６９】
前記口付き部材に対する前記シリンダクラスタの前記回転を割り出すために、前記シリンダクラスタと前記口付き部材の中間で作用する割り出し駆動が提供される、請求項６８に記載の機械。
【請求項７０】
前記回転抑止装置が、前記シリンダクラスタと前記往復機関が、それぞれ前記クランクシャフトおよびクランクジャーナルに対して、および前記口付き部材に対して同じ角速度で回転するように、前記シリンダクラスタと前記往復機関の間で作用する、請求項６８または６９に記載の機械。
【請求項７１】
各回転抑止装置が、前記シリンダクラスタと前記往復機関の間で作用して、それぞれ前記クランクシャフトおよびクランクジャーナルに対するその相対回転を抑止する、請求項３７から６９のいずれか１項に記載の機械。
【請求項７２】
クランクシャフト軸の回りに回転可能で、クランクシャフト軸に対して傾斜しているがクランクシャフト上の点（点Ｘ）にて鋭角Ａでそれと交差するように位置合わせされた傾斜クランク軸を有するクランクジャーナルを担持するクランクシャフトを含むＺクランクアキシャルピストン機械のまたはアキシャルピストン機械用の往復機関抑止アセンブリであって、前記アセンブリが、シリンダクラスタ本体と往復機関の間の相対回転を抑止し、前記アセンブリが、
２つのジンバルアームを備え、前記ジンバルアームが、複数の回転自由度を有するジンバルリンク継手によって連結され、点Ｔにて交差し、点Ｔが、角度Ａを二分する線が垂線である点Ｘを通る面として画定された中央面Ｍに位置し、前記ジンバルアームがそれぞれ点Ｔから等距離Ｌに回動可能に装着され、以降で「シリンダジンバル」と呼ばれる前記ジンバルアームの一方が、前記シリンダクラスタからシリンダジンバル回動軸の回りに回動可能に装着され、以降で「往復機関ジンバル」と呼ばれる前記ジンバルアームの第２のアームが、前記往復機関から往復機関ジンバル回動軸の回りに回動可能に装着され、前記往復機関ジンバル回動軸が、点ＸおよびＴから、前記シリンダジンバル回動軸と同様に等距離に配置され、前記２つのジンバルアームの前記回動軸の方向が、前記中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、前記点Ｔが、前記クランクシャフトが前記シリンダクラスタに対して回転する場合に前記中央面Ｍ上に位置し、したがって前記往復機関と前記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行う往復機関抑止アセンブリ。
【請求項７３】
前記シリンダジンバル回動軸が、前記クランクシャフト軸が位置する面に対して垂直である、請求項７０に記載のアセンブリ。
【請求項７４】
前記クランクシャフト軸が、前記シリンダジンバル回動軸が垂直で、点Ｔが位置する面に位置する、請求項７０または７１に記載のアセンブリ。
【請求項７５】
前記シリンダジンバル回動軸に垂直で、点Ｔを通る線が、点Ｃにて前記クランクシャフト軸と交差するか、またはそれと交差するように突出する、請求項７０から７２のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項７６】
点Ｃが、前記クランクシャフト軸上に位置する、請求項７３に記載のアセンブリ。
【請求項７７】
前記シリンダジンバル回動軸が、前記クランクシャフト軸に垂直である、請求項１から７４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項７８】
点Ｃが、前記クランクシャフト軸上に位置しない、請求項１から７３のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項７９】
前記シリンダジンバル回動軸が、前記クランクシャフト軸からずれ、それでも前記クランクシャフト軸が、前記シリンダジンバル回動軸に垂直の面に位置する、請求項１から７３のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項８０】
前記往復機関ジンバル回動軸が、前記クランク軸が位置する面に垂直である、請求項１から７７のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項８１】
前記クランク軸が、前記往復機関ジンバル回動軸が垂直で、点Ｔが位置する面に位置する、請求項１から７８のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項８２】
前記往復機関ジンバル回動軸に垂直で、点Ｔを通る線が、点Ｒにて前記クランクシャフト軸と交差するか、またはそれと交差するように突出する、請求項１から７９のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項８３】
請求項７４または７５に従属する場合に、点Ｒが、前記クランク軸に位置する、請求項８０に記載の機械。
【請求項８４】
前記往復機関ジンバル回動軸が、前記クランク軸に垂直である、請求項８１に記載の機械。
【請求項８５】
請求項７５または７６に従属する場合に、点Ｒが、前記クランク軸に位置しない、請求項８０に記載の機械。
【請求項８６】
前記往復機関ジンバル回動軸が、前記クランク軸からずれ、それでも前記クランク軸が前記往復機関ジンバル回動軸に垂直の面に位置する、請求項８３に記載の機械。
【請求項８７】
前記点Ｒが、点ＸおよびＴから、点Ｃと同様に個々に等距離であり、前記２つのジンバルアームの前記回動軸の方向が、前記中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、前記点Ｔが、前記クランクシャフトが前記シリンダクラスタに対して回転する場合に常に前記中央面Ｍ上にあり、したがって前記往復機関と前記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行う、請求項７３または８１のいずれか１項に記載の機械。
【請求項８８】
前記シリンダクラスタが、奇数のシリンダを有する、請求項１から６９のいずれか１項に記載の機械。
【請求項８９】
前記機械が、内燃機関である、請求項１から６９のいずれか１項に記載の機械。
【請求項９０】
熱力学エンジン、圧縮機、モータまたはポンプとして作用するアキシャルピストン機械であって、
クランクシャフト軸の回りに回転可能であり、前記クランクシャフト軸に対して傾斜しているが、点Ｘにて鋭角Ａでそれと交差するように位置合わせされた傾斜クランク軸を有するクランクジャーナルを担持するクランクシャフトと、
相互に対して固定配置された少なくとも２つのシリンダを備えたシリンダクラスタであって、各シリンダが、個々のシリンダによって画定された往復軸に沿ってそれぞれ往復し、断面がそれぞれ前記シリンダの断面と一致する相補形のピストンを含み、各前記シリンダが、その少なくとも１つの弁付き入口／出口と流体接続するシリンダクラスタと、
前記クランクジャーナルに対して前記傾斜クランク軸の回りに回転するように装着された往復機関であって、前記クランクシャフトが前記シリンダクラスタに対して前記クランクシャフト軸の回りに回転すると、各ピストンが個々のシリンダ内で上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）の間を必要な往復変位ができるように、各ピストンと機械的に係合する往復機関と、
前記シリンダクラスタ本体と前記往復機関の間の前記クランクシャフト軸の回りの相対回転を抑止する少なくとも２つの回転抑止装置であって、それぞれ前記往復機関とシリンダクラスタの間を連結する１対のジンバルアームで構成された回転制御装置とを備え、
前記ジンバルアームの第１のアーム（以降、「シリンダジンバルアーム」と呼ぶ）が、前記シリンダクラスタに回動可能に接続され、それに対して、前記クランクシャフト軸が位置して、一方側が前記クランクシャフト軸からある距離に設定された面に対して垂直であるシリンダジンバルヒンジ軸の回りに回動可能であり、したがって前記シリンダジンバルアームが、前記シリンダジンバルヒンジ軸から前記クランクシャフトを離れて突出し、
前記アームの第２のアーム（以降、「往復機関ジンバルアーム」と呼ぶ）が、前記往復機関に回動可能に接続され、それに対して、前記クランクシャフト軸が位置し、一方側が前記クランク軸からある距離に設定された面に対して垂直である往復機関ジンバルヒンジ軸の回りに回動可能であり、したがって前記往復機関ジンバルアームが、前記往復機関ジンバルヒンジ軸から前記クランクを離れて突出し、
各前記対の前記往復機関ジンバルアームとシリンダジンバルアームは、個々のジンバルアームヒンジ軸から等距離で、角度Ａを二分する前記線が垂線である点Ｘを通る前記面として画定されている前記中央面に常に位置する点Ｔ１にて交差する３回転自由度を有するジンバルアームの先端リンクによって連結され、ジンバルアームの各対の前記ヒンジ軸の方向が、前記中央面における相互反射であり、したがって前記クランクシャフトが前記シリンダクラスタに対して回転する場合、前記往復機関の同一運動の抑止が確実に行われるアキシャルピストン機械。
【請求項９１】
前記シリンダアームヒンジ軸が、相互に同軸でＴ１および前記クランクシャフト軸の両方が位置する面の各側に配置された２つの隔置されたシリンダアームヒンジによって画定される、請求項９０に記載の機械。
【請求項９２】
前記往復機関アームヒンジ軸が、相互に同軸でＴ１および前記クランク軸の両方が位置する面の各側に配置された２つの隔置されたシリンダアームヒンジによって画定される、請求項９０に記載の機械。
【請求項９３】
Ｚクランクアキシャルピストン内燃機関であって、
相互に対して固定配置された少なくとも２つのピストン内蔵シリンダのシリンダクラスタであって、各前記シリンダが少なくとも１つの作動流体移送口を含むシリンダクラスタと、
前記シリンダクラスタに対して回転可能であり、それの回りに往復機関が回転でき、前記ピストンと機械的に接続した傾斜クランクを担持するクランクシャフトであって、前記傾斜クランクが、前記クランクシャフト軸に対して傾斜するが、自身上の点（点Ｘ）にて鋭角Ａにそれと交差するように位置合わせされたクランク軸を有するクランクシャフトと、
自身に対して前記シリンダクラスタが回転可能であり、各シリンダの前記少なくとも１つの流体移送口を密封することができ、それでも時々、１つまたは複数のスパークプラグおよび／または作動流体送出および除去設備への曝露を提供する、口付き部材と、
前記シリンダクラスタと前記クランクシャフトの間で回転を伝達し、使用時に前記口付き部材に対して前記クランク軸の回りに、各シリンダ内のＴＤＣとＢＤＣの間の前記ピストンの所望の動作範囲と一致するように調時された回転速度で前記シリンダクラスタを回転する割り出し駆動と、
２つのジンバルアームとを備え、
前記ジンバルアームが、複数の回転自由度を有するジンバルリンク継手によって連結され、点Ｔにて交差し、点Ｔが、角度Ａを二分する線が垂線である点Ｘを通る前記面として画定された中央面Ｍに位置し、前記ジンバルアームがそれぞれ点Ｔから等距離Ｌに回動可能に装着され、以降で「シリンダジンバル」と呼ばれる前記ジンバルアームの一方が、前記シリンダクラスタからシリンダジンバル回動軸の回りに回動可能に装着され、以降で「往復機関ジンバル」と呼ばれる前記ジンバルアームの第２のアームが、前記往復機関から往復機関ジンバル回動軸の回りに回動可能に装着され、前記往復機関ジンバル回動軸が、点ＸおよびＴから、前記シリンダジンバル回動軸と同様に等距離に配置され、前記２つのジンバルアームの前記回動軸の方向が、前記中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、前記点Ｔが、前記クランクシャフトが前記シリンダクラスタに対して回転する場合に前記中央面Ｍ上に位置し、したがって前記往復機関と前記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行う内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱力学エンジンおよび流体ポンプを含むが、それに限定されないアキシャルピストン機械内のまたはアキシャルピストン機械用の回転抑止機構に、および回転抑止機構を含むそのようなエンジンおよびポンプに関する。
【０００２】
特に、本発明は、概して、２ストローク式または４ストローク式アキシャルピストン内燃機関およびポンプなどのＺクランクアキシャルピストン機械用の回転抑止機構に関するが、それだけではない。
【背景技術】
【０００３】
アキシャルピストン機械とは、複数の軸方向に延在するシリンダが一緒になってシリンダクラスタを構成し、クランクシャフトの回転軸と一致する中心軸の周囲でほぼ回転対称のレイアウトに配置される機械である。各シリンダは往復ピストンを含み、他のシリンダの軸と平行、またはそれに対してわずかに傾斜した軸に沿って往復することができる。アキシャルピストン機械は他の多シリンダピストン機械構成に対していくつかの潜在的利点を提供することができ、それはサイズおよび重量の削減、簡易流体口構成、および動慣性力の平衡に近づく能力を含む。
【０００４】
シリンダ内でピストンの往復運動を駆動するために使用可能ないくつかの異なる機構があり、最も一般的なタイプのうちの２つは斜板駆動およびＺクランク駆動である。用語が変わることはあるが、斜板とは実際には、ピストンの往復直線運動を駆動する、またはそれによって駆動されるクランクシャフトに取り付けられ、それとともに回転するカム面である。各ピストンは、自身に取り付けられ、斜板カム面の表面上で摺動または回転する１つまたは複数の軸受けを有する。各ピストンは、そのシリンダ内のピストン側部など、斜板の傾斜面上にある場合にピストン駆動軸受けの動作によって生じた横力に反応させる何らかの形態のリニア軸受けも有する。ピストン斜板軸受けは、ピークピストン速度の２倍程度の斜板上の摺動または回転速度を有することができる。この構成は、圧縮機および油圧ポンプまたはモータなどの比較的低いピストン速度を有するアキシャルピストン機械には十分であるが、現代の内燃機関は、一般に、はるかに高いピストン速度を有する。また、斜板駆動の動作時の慣性負荷および軸受けの摺動または回転速度は、より高速の内燃機関では高い摩擦損失につながることがあり、これによって標準的な斜板構成が内燃機関にとってそれほど魅力的でなくなる。
【０００５】
Ｚクランク駆動は、斜板、ワブラー、往復機関またはスパイダと様々な名前で知られ、往復機関の軸受け上で回転する中間体を使用する。このようなものは、往復機関の軸受けによってクランクシャフトのクランク部上に装着され、それの回りに回転する。傾斜クランク部は、クランクシャフトの回転軸に対して鋭角（以降は「斜板角」と呼ぶ）であり、それと交差する傾斜クランク軸を有する。以降、この交差点を「点Ｘ」と呼ぶ。
【０００６】
往復機関は、シリンダクラスタに対する回転が抑止されている。クランクシャフトの回転による傾斜クランク部の回転は、往復機関の章動を引き起こす。その結果、往復機関本体上で点Ｘを通り、クランク軸に対して垂直の面にある複数の点が、主にクランクシャフト軸に平行な軸方向の揺動運動で移動し、クランクシャフト軸に対して垂直の面の動作は比較的小さい大きさである。このような点は、ピストンと往復機関の間で動作を伝達する連接棒が係合するための好ましい位置を画定する。
【０００７】
往復機関とピストンの間の接続は多くの形態を取ることができるが、一般にいずれかの端部で十分な回転自由度を有する連接棒が使用される。往復機関の軸受けは、通常、同等の斜板駆動の斜板ピストン軸受けの場合よりもはるかに低い摺動速度で動作する。その結果、摩擦損失が一般に減少し、より高い動作速度が可能になる。
【０００８】
Ｚクランク駆動を組み込んだアキシャルピストン機械の設計で重要な要素は、シリンダクラスタに対して往復機関の回転を抑止するために使用する方法（以降、「回転抑止」の方法と呼ぶ）である。このように抑止しないと、往復機関は、一般に、クランクシャフトの回転を所望の通りにピストンの必要な往復運動に変換しない。斜板角に応じて、回転抑止構成は、一般に、クランクシャフトによって伝達された（またはポンプまたは圧縮機の場合は吸収された）回転と同様の大きさの回転を伝達する。
【０００９】
いくつかの回転抑止システムが使用されている。
【００１０】
米国特許第４，４９１，０５７号は、往復機関の回転を抑止するために、カルダン継手またはフック継手としても周知である自在継手を使用する。自在継手は、等速継手ではなく、クランクシャフトが回転するにつれ、往復機関はジンバル誤差が発生しやすく、それは不均衡な角加速度およびクランクシャフトの回転数の２倍の慣性回転を生じる。これらの加速度および回転数は、斜板角が大きくなると増大し、高速でさらに顕著になる。ジンバル誤差は、往復機関に対するクランクシャフトの１８０°という回転周期を有する。したがってクランク軸の周囲に１８０°以外の間隔で接続されている（すなわち、２つのピストンを有するアキシャルピストン機械の）連接棒の場合、そのシリンダ内にあるピストンの往復運動は、異なるピストンが同じ変位、速度および加速度のサイクルを共有しないように変動する。これが引き起こし得るシリンダ間の流体および熱力学プロセスの変動は、一般に望ましくない。したがって、奇数のピストンを有する機械にはカルダン継手が容易に使用されない。
【００１１】
米国特許第６，００３，４８０号または米国特許第４，８５２，４１８号に記載のように使用されている別のシステムは、シリンダクラスタに取り付けられた平面摺動ガイド、溝またはカム面を使用し、これに対して往復機関に取り付けられた相補形の軸受けが、往復機関の回転を抑止するために動作する。往復機関上の軸受けの動作はシリンダクラスタに対して平面に保持されるので、このような摺動回転抑止システムを使用しているＺクランク機械内のピストンでは、自在継手の回転抑止システムと同様にピストンの動作が変動することがある。また、回転抑止軸受けの接点では摺動速度が比較的高くなるので、このような摺動回転抑止システムには大きな摩擦損失が伴うこともある。
【００１２】
米国特許第５，０９４，１９５号は、円錐形の歯の頂点が点Ｘと一致する状態で往復機関の軸と同心の往復機関に装着した傘歯車が、円錐形の歯の頂点がこれも点Ｘと一致する状態でクランクシャフトの軸と同心のシリンダクラスタから離れて装着された同一の第２の傘歯車と係合する噛み合った傘歯車を使用する。この２つの傘歯車は、同数の歯、および１８０°から斜板角を引いた値と等しい同じ円錐角を有する。この傘歯車の回転抑止方法は、いくつかの想定される欠点を有する。
・往復機関に装着された傘歯車は、往復機関の質量を大幅に増大させ、往復機関の軸受けへの慣性負荷の増大の一因となることがある。
・傘歯車は高速で係合し、有意な摩擦損失の発生源になり得る。
・内部燃焼または気体圧縮によって発生した脈動回転する傘歯車は、有意の衝撃荷重も経験することがあり、それはより重い歯車を必要とし、バックラッシュの結果、有意の騒音を発生することもある。
・傘歯車は、一般に、磨耗せず静かで効率的に動作するためには厳密な位置合わせを必要とし、これは往復機関の高負荷の動的環境内で達成することが困難なことがある。
・傘歯車は、一般に、１つの固定された斜板角での動作に限定される。
・空間および幾何学的抑止によって、他の構成要素を配置し、回転を伝達する必要がある場合、十分に頑丈な傘歯車を機械に組み込むことが困難になることがある。点Ｘの周囲の必要な位置に適切な傘歯車を配置することにより、往復機関の設計を損なうこともあり、傘歯車の円錐面は、一般に、連接棒の円形の列の半径方向内側または外側に位置する必要があり、半径方向内側の位置は、設計上の構造を損なうことがあり、それは往復機関の質量および往復機関の軸受けの摩擦損失を増大させることがある。往復機関の傘歯車の半径方向外側の位置では、一般に構造的損失は少なくなり得るが、エンジンの全体的直径を有意に増大させることがある。往復機関の周囲に大きい直径の傘歯車があると、一般に大きい往復質量が導入され、その結果、往復機関の軸受けの負荷が大きくなる。往復機関および連接棒の周囲にある大きい直径の傘歯車のピッチ線係合速度が上がると、容認できない騒音、摩擦および磨耗につながることがある。
【００１３】
米国特許第５，４５０，８２３号は、各継手からのジンバル誤差がその他によって相殺されるように、短い中間シャフトを通して相互に接続された２つの自在継手を組み込んだ、二重自在継手の形態の同一運動または等速（ＣＶ）型の継手を使用する。この構成には有意の程度の複雑さおよび多数の軸受けが含まれ、またこの回転抑止機構に必要な配置によって、往復機関の周囲に構築される往復機関の理想的負荷経路が少なくなるので、往復機関が重くなる。
【００１４】
回転を抑止するために米国特許第５，１２９，７５２号に示唆されている別の解決法は、自動車の前輪の駆動に一般的に使用されているようなボールアンドクレビスまたはツェッパ形の等速（ＣＶ）継手を使用することである。大部分のＣＶ用途では、このような継手内のボールが円形路の軌道を描く。したがって、このボールは基本的に遠心方向で、摩擦が小さい状態でこれを囲むハウジングからの反応を受ける慣性力を有するが、Ｚクランク機械では、ボールは弓形の路に沿った調和運動で前後に連続的に加速する。アキシャルピストン内燃機関で加速と減速が比較的高速で交互になり、それとともに衝撃荷重および逆転さえする回転荷重が過度の摩擦および磨耗につながることがある。
【００１５】
米国特許第１，９４８，８２７号は、回動軸が点Ｘを通る往復機関の軸に対して垂直の状態で、往復機関から離れて回動可能に装着された回転アームを使用する。この回転アームの先端は、短い連接棒を通して、クランクシャフトの２倍の速度で回転する偏心シャフトに連結される。これは、自在継手よりも理想に近い回転抑止システムを生成する。この機構も、クランクシャフトに対してその速度の２倍で割り出さなければならない補助シャフトにより、余分な複雑性を有する。このような回転抑止方法は、米国特許第３，６５４，９０６号（Ａｉｒａｓ）に記載されるようにシリンダクラスタが回転するアキシャルピストン機械内に組み込むことがさらに困難になることがある。
【００１６】
図１および図２に図示された米国特許第４，２３５，１１６号は、２つの抑止ジンバル６０、７０を使用する回転抑止方法について記載している。２つのジンバルが点６４にて連結される。
【００１７】
米国特許第４，２３５，１１６号は、２つのジンバル６０、７０間のリンク６４を玉継手または自在継手で構成すべきことを示唆している。しかし、玉継手は、一般に、高負荷状態で高速の往復運動に適していない。このような状態は、急速な磨耗および短い寿命につながり得る。これは、大きい斜板角によって、したがって玉継手の動作範囲が大きくなることによって、さらに悪化することがある。（自動車の駆動伝達系で一般的に見られるように）点６４にて２つの垂直の回転自由度を有する従来の自在継手を使用しても、継手が過剰に抑止され、ロックアップするのを防止するのに十分な回転自由度がないことがある。この継手の過剰な抑止とは、継手が、およびひいては回転抑止機構が、必要に応じて自由に動作できないことを意味することがある。
【００１８】
米国特許第４，２３５，１１６号で示唆された１つの機構のレイアウトは、往復機関３４および連接棒４１の外側に勘合する大きいリングまたはリング６３、７３の一部から形成された抑止ジンバル６０、７０を有する。すなわち、往復機関を囲む外被は、ジンバルを収容するために直径を増大させる必要があり、潜在的にアキシャルピストン機械の全体的なサイズおよび重量を増大させることがある。このジンバル構造は２つのジンバルヒンジ軸受け３８または７１およびジンバル先端のピボット６４を実際には弓状のビームと接続するので、このようなジンバルは、一般に、高速の動作で遭遇する回転の抑止および慣性力に耐えるのに十分な剛性を有するために、構造的により効率的な直線のビームで構成された場合よりもはるかに重くする必要があることがある。この質量の増大は、さらに高い慣性負荷、およびより重いジンバルヒンジおよびジンバル連結軸受けの要件につながることがあり、往復機関の軸受け３２に加わる負荷を大幅に増大させることがある。重いジンバルによって生じた軸受け荷重の増大は、摩擦損失の増大につながり、機械の最高速度およびパワーを限定することがある。
【００１９】
ジンバルの動作によって生じた慣性力を均衡させるために、米国特許第４，２３５，１１６号は、個々の質量の中心が個々のヒンジ軸受け３８、７１の軸上に位置し、それによって機械内の慣性力を均衡できるように、質量７６および６６によってジンバル６０、７０を均衡させることを教示している。これは、ジンバルの均衡の問題に対する制限的な解決法である。高速のアキシャルピストンエンジンのジンバルを均衡させるためにこれらの解決法を用いることの現実性は、ジンバルおよび機構をコンパクトにパッケージングするのを困難にし得る他の要素の余分な重量および嵩張りによって非常に妨げられる。ジンバルを連結するピボット継手からヒンジ軸の対向する側にジンバルを延在させることは、他の構成要素の所望の位置を損なわずに対応することが困難な場合がある。高速では、これらの均衡したジンバルの回転慣性および質量が大きくなり、ジンバルおよび往復機関の軸受けを通して伝達される非常に大きい慣性荷重につながることもある。これらのジンバルの慣性で誘発された軸受けの荷重は非現実的なほど高くなることがあり、機械の最高動作速度を限定し、寿命を限定して、摩擦損失の増大につながる。望ましくないジャイロ力も確立される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】米国特許第４，４９１，０５７号
【特許文献２】米国特許第６，００３，４８０号
【特許文献３】米国特許第４，８５２，４１８号
【特許文献４】米国特許第５，０９４，１９５号
【特許文献５】米国特許第５，４５０，８２３号
【特許文献６】米国特許第５，１２９，７５２号
【特許文献７】米国特許第１，９４８，８２７号
【特許文献８】米国特許第３，６５４，９０６号
【特許文献９】米国特許第４，２３５，１１６号
【特許文献１０】米国特許第６，４９４，１７１号
【特許文献１１】ニュージーランド特許第５６０５８６号
【特許文献１２】ニュージーランド特許第５６０５８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、本発明の目的は、Ｚクランクアキシャルピストン機械に、以上で説明した先行技術に関して概略した欠点のいくつかまたはすべてに対していくつかの改良点を提供することができる、または少なくとも社会に有用な選択肢を提供することができる回転抑止機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
したがって、第１の態様において、本発明は、熱力学エンジン、圧縮機、モータまたはポンプとして作用するアキシャルピストン機械に存し、
クランクシャフト軸の回りに回転可能であり、クランクシャフト軸に対して傾斜しているが、自身上の点（点Ｘ）にて鋭角Ａでそれと交差するように位置合わせされた傾斜クランク軸を有するクランクジャーナルを担持するクランクシャフトと、
相互に対して固定配置された少なくとも２つのシリンダを備えたシリンダクラスタであって、各シリンダが、シリンダクラスタ軸の周囲で他方に対して隔置され、各上記シリンダが、上記シリンダに／から流体が入るおよび／または出ることができるように、少なくとも１つのシリンダ開口を含むシリンダクラスタと、
各シリンダ内で、その個々のシリンダによって画定された往復軸に沿って往復する相補形のピストンと、
上記クランクジャーナルの周囲で上記傾斜クランク軸の回りに回転するように装着された往復機関であって、シリンダクラスタに対するクランクシャフトの回転運動が個々のシリンダ内でのピストンの往復運動を駆動するか、またはその逆であり、各ピストンがその個々のシリンダ内で上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）の間を一定の制御された往復変位ができるように、上記ピストンを上記クランクジャーナルに動作可能に接続する上記往復機関と、
上記シリンダクラスタと上記往復機関の間で動作し、クランクシャフト軸の周囲にその間の相対運動を抑止する回転抑止装置であって、上記回転抑止装置が２つのジンバルアームで構成され、上記ジンバルアームは、複数の回転自由度でジンバルリンク継手によって連結され、点Ｔで交差し、点Ｔが角度Ａを二分する線が垂線である点Ｘを通る面として画定されている中央面Ｍに位置する回転抑止装置とを備え、上記ジンバルアームが、それぞれ点Ｔから等距離Ｌに回動可能に装着され、以降で「シリンダジンバル」と呼ばれる上記ジンバルアームの一方が、上記シリンダクラスタからシリンダジンバル回動軸の回りに回動可能に装着され、以降で「往復機関ジンバル」と呼ばれる上記ジンバルアームの第２のアームが、上記往復機関から往復機関ジンバル回動軸の回りに回動可能に装着され、上記往復機関ジンバル回動軸が、点ＸおよびＴから、シリンダジンバル回動軸と同様に等距離に配置され、２つのジンバルアームの回動軸の方向は、中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、点Ｔは、クランクシャフトがシリンダクラスタに対して回転する場合に中央面Ｍ上に位置し、したがって上記往復機関と上記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行う。
【００２３】
上記シリンダジンバル回動軸は、クランクシャフト軸が位置する面に対して垂直であることが好ましい。
【００２４】
クランクシャフト軸は、シリンダジンバル回動軸が垂直で、点Ｔが位置する面に位置することが好ましい。
【００２５】
上記シリンダジンバル回動軸に垂直で点Ｔを通る線は、点Ｃにて上記クランクシャフト軸と交差するか、またはそれと交差するように突出することが好ましい。
【００２６】
点Ｃは、クランクシャフト軸上に位置することが好ましい。
【００２７】
上記シリンダジンバル回動軸は上記クランクシャフト軸に垂直であることが好ましい。
【００２８】
点Ｃは、クランクシャフト軸上に位置しないことが好ましい。
【００２９】
上記シリンダジンバル回動軸は、上記クランクシャフト軸からずれ、それでも上記クランクシャフト軸が、シリンダジンバル回動軸に垂直の面に位置することが好ましい。
【００３０】
上記往復機関ジンバル回動軸は、クランク軸が位置する面に垂直であることが好ましい。
【００３１】
クランク軸は、往復機関ジンバル回動軸が垂直で点Ｔが位置する面に位置することが好ましい。
【００３２】
上記往復機関ジンバル回動軸に垂直で点Ｔを通る線は、点Ｒにて上記クランクシャフト軸と交差するか、またはそれと交差するように突出することが好ましい。
【００３３】
点Ｒはクランク軸上に位置することが好ましい。
【００３４】
上記往復機関ジンバル回動軸は上記クランク軸に垂直であることが好ましい。
【００３５】
点Ｒはクランク軸上に位置しないことが好ましい。
【００３６】
上記往復機関ジンバル回動軸は、上記クランク軸からずれ、それでも上記クランク軸は往復機関ジンバル回動軸に垂直の面に位置することが好ましい。
【００３７】
上記点Ｒは、点ＸおよびＴから、点Ｃと同様に個々に等距離であり、２つのジンバルアームの回動軸の方向は、中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、点Ｔは、クランクシャフトがシリンダクラスタに対して回転する場合に常に中央面Ｍ上にあり、したがって上記往復機関と上記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行うことが好ましい。
【００３８】
ジンバルアームが、それぞれ２つの端部、すなわち、個々の回動軸に、またはその付近にある近位端、および点Ｔに、またはその付近にある遠位端を有することが好ましい。
【００３９】
上記往復機関は、軸方向に上記クランクジャーナルに沿って隔置された２つの往復機関軸受け上で上記クランクジャーナルの回りに回転するように装着されることが好ましい。
【００４０】
上記シリンダクラスタに最も近い上記往復機関軸受けは、シリンダクラスタに対して最も遠位にある他の往復機関軸受けより点Ｘにも近いことが好ましい。
【００４１】
上記ジンバルリンク継手は、上記往復機関ジンバルと上記シリンダジンバルを連結し、上記ジンバルリンク継手は、点Ｔにて交差し、同一運動の回転抑止に必要な方法で、制限せずに往復機関ジンバルとシリンダジンバルが相互に対して回転できるようにする２回転自由度を有することが好ましい。
【００４２】
上記ジンバルリンク継手は滑り軸受けまたはころ軸受けによって上記回転自由度を提供し、上記ジンバルリンク継手の第１の回転軸は点ＣとＴの間の線と一致し、上記ジンバルリンク継手の第２の回転軸は点ＲとＴの間の線と一致し、上記シリンダジンバル回動軸が点Ｃにて上記クランクシャフトの軸と交差するように装着されて、往復機関ジンバル回動軸が点Ｒにて上記傾斜クランク軸と交差するように装着されている場合に、これらの２つの軸の間に形成された角度が所与の角度Ａに対して不変であることが好ましい。
【００４３】
動作時に、上記ジンバルリンク継手の２回転自由度はそれぞれ、同じ運動範囲にわたって回転することが好ましく、上記ジンバルリンク継手の軸受けは、大きく高速で揺動する回転および負荷を受けながら、小さい摩擦損失で動作するのに適切であることが好ましい。
【００４４】
上記ジンバルリンク継手は、すべてが点Ｔを通る回転軸を有する主ピボットおよび補助ピボットを画定し、上記主ピボットは、動作時に上記ジンバルの動作範囲全体で点Ｔから点Ｘを通り、または点Ｘの付近を通るように、ジンバルに対して配向された主回転回動軸を有することが好ましい。
【００４５】
上記主ピボットは、２つのジンバル間の連結継手の一部を形成する滑り軸受けまたはころ軸受けによって画定され、上記主ピボットは、２つの上記抑止ジンバル間のすべての相対回転運動の大部分に対応し、上記補助ピボットは、比較的小さい揺動回転範囲を経験している上記ジンバルリンク継手に組み込まれ、上記補助ピボットの回転軸は、点Ｔにて相互におよび主回動軸と鋭角で交差することが好ましい。
【００４６】
上記ジンバルリンク継手の補助ピボットは、相互に垂直で、主回動軸にも垂直である回転軸を有することが好ましい。
【００４７】
上記ジンバルリンク継手の補助ピボットは、滑り軸受けまたは撓み、またはその組み合わせ、または主回動軸以外の軸の回りにジンバルリンク継手の小さい大きさの回転運動を可能にする１つの球面軸受けによって提供されることが好ましい。
【００４８】
上記シリンダクラスタは、動作時に、口付き部材によって画定された入口／出口により上記シリンダクラスタの流体口を構成できるようにするために、静止基準フレームに対して上記クランクシャフト軸の回りに回転し、クランクシャフトとシリンダクラスタとが動作状態で係合している際に、クランクシャフトが回転すると口付き部材に対してシリンダクラスタを回転させる、またはその逆である割り出し駆動が提供され、上記口付き部材が静止基準フレームに対して静止していることが好ましい。
【００４９】
上記シリンダクラスタおよび上記往復機関は、それぞれ上記クランクシャフトおよびクランクジャーナルに対して同じ角速度で回転することが好ましい。
【００５０】
上記シリンダクラスタおよび上記往復機関は、それぞれ上記クランクシャフトおよびクランクジャーナルに対して、上記口付き部材に関して同じ角速度で回転することが好ましい。
【００５１】
上記割り出し駆動はエピサイクリック歯車であり、上記クランクシャフトと上記シリンダクラスタの間で動作することが好ましい。
【００５２】
上記エピサイクリック歯車は、上記クランクシャフトに装着されて上記クランクシャフト軸の回りに回転する太陽歯車と、上記シリンダクラスタと動作可能に接続され、上記クランクシャフト軸の回りに回転可能である環状歯車と、上記太陽歯車と環状歯車の間で上記口付き部材に対して保持された回転軸上で回転し、動作するように装着された少なくとも１つの遊星歯車とを含むことが好ましい。
【００５３】
１つまたは複数の上記太陽歯車、環状歯車および遊星歯車は、すべてその歯車の軸が相互に平行であることが好ましい。
【００５４】
上記シリンダジンバル回動軸は、シリンダクラスタに対してシリンダジンバルの唯一の回動軸であり、往復機関ジンバル回動軸は、往復機関に対して往復機関ジンバルの唯一の回動軸であることが好ましい。
【００５５】
各上記ピストンの上記往復軸は、クランクシャフト軸に平行であることが好ましい。
【００５６】
シリンダクラスタは、３つ以上のシリンダを含むことが好ましい。
【００５７】
上記シリンダクラスタの上記３つ以上のシリンダは、同一で、上記クランクシャフト軸の周囲に等しく隔置され、したがって上記ピストンが有する複合運動エネルギーは、上記クランクシャフトが上記シリンダクラスタに対して固定速度で回転する場合に、比較的少量変動することが好ましい。
【００５８】
各ピストンは、各上記ピストンの連接棒によって上記往復機関に接続されることが好ましい。
【００５９】
各上記連接棒は、２以上の回転自由度を提供し、上記往復機関と各上記ピストンの間に並進自由度を提供せず、それによって個々のシリンダに対するピストンの直線往復運動を往復機関の揺動運動に、またはその逆に伝達することができるようにすることが好ましい。
【００６０】
少なくとも２対のジンバルアームが提供されることが好ましい。
【００６１】
ジンバルアームの上記対は、各連接棒の間に配置されることが好ましい。
【００６２】
アームの対の数が上記シリンダクラスタのシリンダの数に対応することが好ましい。
【００６３】
第２の態様において、本発明は、熱力学エンジン、圧縮機、モータまたはポンプとして作用するアキシャルピストン機械に存し、
クランクシャフト軸の回りに回転可能であり、クランクシャフト軸に対して傾斜しているが、点Ｘにて鋭角Ａでそれと交差するように位置合わせされた傾斜クランク軸を有するクランクジャーナルを担持するクランクシャフトと、
相互に対して固定配置された少なくとも２つのシリンダを備えたシリンダクラスタであって、各シリンダが、個々のシリンダによって画定された往復軸に沿ってそれぞれ往復し、断面がそれぞれシリンダの断面と一致する相補形のピストンを含み、各上記シリンダが、その少なくとも１つの弁付き入口／出口と流体接続するシリンダクラスタと、
上記クランクジャーナルに対して上記傾斜クランク軸の回りに回転するように装着された往復機関であって、クランクシャフトが上記シリンダクラスタに対して上記クランクシャフト軸の回りに回転すると、各ピストンが個々のシリンダ内で上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）の間を必要な往復変位ができるように、各ピストンと機械的に係合する往復機関と、
クランクシャフト軸の周囲に上記シリンダクラスタ本体と上記往復機関の間の相対回転を抑止する少なくとも２つの回転抑止装置であって、上記回転抑止装置がそれぞれ往復機関とシリンダクラスタの間を連結する１対のジンバルアームで構成され、上記アームの第１のアームが、上記シリンダクラスタに回動可能に接続され、上記クランクシャフト軸に対して傾斜した（しかし必ずしもそれと交差する必要はない）シリンダジンバルヒンジ軸の回りにのみ回動可能であるシリンダジンバルアームであり、上記アームの第２のアームが、上記往復機関に回動可能に接続され、上記傾斜クランク軸に対して傾斜した（しかし必ずしもそれと交差する必要はない）往復機関ジンバルヒンジ軸の回りにのみ回動可能である往復機関ジンバルアームであり、各上記対の往復機関ジンバルアームとシリンダジンバルアームが、個々のジンバルアームヒンジ軸から等距離で、角度Ａを二分する線が垂線である点Ｘを通る面として画定されている中央面に常に位置する点Ｔ１にて交差する３回転自由度を有するジンバルアームの先端リンクによって連結され、ジンバルアームの各対のヒンジ軸の方向が、中央面における相互反射であり、したがってクランクシャフトがシリンダクラスタに対して回転する場合、上記往復機関の同一運動の抑止が確実に行われる回転抑止装置と、
を備える。
【００６４】
シリンダジンバルアームはすべて上記クランク軸の周囲で等間隔であり、上記往復機関ジンバルアームはすべて上記クランクシャフト軸の周囲で等間隔であることが好ましい。
【００６５】
３つ以上の回転抑止装置が提供されることが好ましい。
【００６６】
回転抑止装置の数は、シリンダクラスタ内のシリンダの数に対応することが好ましい。
【００６７】
各上記シリンダジンバルアームは、シリンダジンバルアームによって生じた複合合計慣性力が上記クランクシャフト軸に対して半径方向にほぼ均衡するように配置されることが好ましい。
【００６８】
各上記往復機関ジンバルアームは、往復機関ジンバルアームによって生じた複合合計慣性力が上記クランク軸に対して半径方向にほぼ均衡するように配置されることが好ましい。
【００６９】
回転抑止装置は、複合合計慣性力およびそれによって生じたモーメントが、クランクシャフトの基準回転フレームに対してほぼ一定の大きさおよび方向であり、したがって適切な釣合い質量を上記クランクシャフトに追加することによって実質的に均衡できるように配置することが好ましい。
【００７０】
上記シリンダジンバル回動軸は、クランクシャフト軸が位置する面に垂直であることが好ましい。
【００７１】
クランクシャフト軸は、シリンダジンバル回動軸が垂直で、点Ｔ１が位置する面に位置することが好ましい。
【００７２】
上記シリンダジンバル回動軸に垂直で点Ｔ１を通る線は、点Ｃにて上記クランクシャフト軸と交差するように突出することが好ましい。
【００７３】
点Ｃは、クランクシャフト軸上に位置しないことが好ましい。
【００７４】
上記シリンダジンバル回動軸は、上記クランクシャフト軸からずれ、それでも上記クランクシャフト軸が、シリンダジンバル回動軸に垂直の面に位置することが好ましい。
【００７５】
上記往復機関ジンバル回動軸は、クランク軸が位置する面に垂直であることが好ましい。
【００７６】
クランク軸は、往復機関ジンバル回動軸が垂直で、点Ｔ１が位置する面に位置することが好ましい。
【００７７】
上記往復機関ジンバル回動軸に垂直で点Ｔを通る線は、点Ｒにて上記クランク軸と交差するように突出することが好ましい。
【００７８】
点Ｒは、クランク軸上に位置しないことが好ましい。
【００７９】
上記往復機関ジンバル回動軸は、上記クランク軸からずれ、それでも上記クランク軸は往復機関ジンバル回動軸に垂直の面に位置することが好ましい。
【００８０】
上記点Ｒは、点ＸおよびＴ１から、点Ｃと同様に個々に等距離であり、２つのジンバルアームの回動軸の方向は、中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、点Ｔは、クランクシャフトがシリンダクラスタに対して回転する場合に常に中央面Ｍ上にあり、したがって上記往復機関と上記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行うことが好ましい。
【００８１】
シリンダジンバルアーム毎に、上記シリンダジンバルアームのヒンジ軸は、点Ｔ１よりもクランクシャフト軸に近位であることが好ましい。
【００８２】
各上記シリンダの上記往復軸は、クランクシャフト軸に平行であることが好ましく、上記シリンダクラスタは、３つ以上のシリンダを含むことが好ましい。
【００８３】
上記クランクシャフト軸の周囲に同一で等間隔である上記シリンダのうち３つ以上のシリンダが提供されることが好ましい。
【００８４】
したがって、上記ピストンが有する複合運動エネルギーは、上記クランクシャフトが上記シリンダクラスタに対して固定速度で回転する場合に、比較的少量変動し、これによって上記アキシャルピストン機械は完全に均衡する傾向があることが好ましい。
【００８５】
上記往復機関と各ピストンとの上記機械的係合は、上記往復機関からの延長部またはその一部として連接棒によって提供されることが好ましく、上記往復機関と上記ピストンを連結する各上記連接棒は、２以上の回転自由度を有し、並進自由度を有さず、個々のシリンダに対するピストンの直線往復運動を往復機関の揺動運動に、またはその逆に伝達することができるほど十分な自由度を提供することが好ましい。
【００８６】
上記往復機関は、軸方向に上記クランクジャーナルに沿って隔置された２つの往復機関軸受け上で回転するように装着され、上記往復機関の本体が上記往復機関軸受けを架橋することが好ましい。
【００８７】
上記シリンダクラスタに最も近い上記往復機関軸受けは、シリンダクラスタに対して最も遠位にある往復機関軸受けより点Ｘに近いことが好ましい。
【００８８】
各上記回転抑止装置は同一であることが好ましい。
【００８９】
上記往復機関は、上記往復機関と上記ピストンの中間に延在する連接棒を介して上記ピストンに接続し、上記回転抑止装置は、上記シリンダクラスタのシリンダの数と同じ数で、隣接する連接棒間の空間に装着されることが好ましい。
【００９０】
各上記ジンバルアーム対の上記往復機関ジンバルアームのヒンジ軸および上記シリンダジンバルアームのヒンジ軸は、軸方向に隔置され、両方ともヒンジ軸に対して半径方向の負荷およびヒンジ軸に対して軸方向の負荷に耐えることができる２つの同軸軸受けによって少なくとも部分的に画定されることが好ましい。
【００９１】
各ジンバルアーム対の上記ジンバルアーム先端リンクは、球面軸受けであることが好ましい。
【００９２】
各上記ジンバルアーム先端リンクは、点Ｔ１にて交差する回転軸を有する３つの平行でない１回転自由度の回動継手で構成されることが好ましい。
【００９３】
各上記ジンバルアーム対の３つの上記１回転自由度の回動継手のうち第１の継手は、往復機関ジンバルアームのヒンジ軸に垂直で、それと交差するか、または非常に近づき、各上記ジンバルアーム対の３つの上記１回転自由度の回動継手のうち第２の継手は、シリンダジンバルアームのヒンジ軸に垂直で、それと交差するか、または非常に近づき、各上記ジンバルアーム対の上記１回転自由度の回動継手のうち第３の継手は、他の２つの回転自由度の回動継手と相互に垂直であることが好ましい。
【００９４】
３つの上記１回転自由度の回動継手のうち第１の継手は、往復機関ジンバルアームのヒンジ軸に垂直で、それと交差するか、または非常に近づき、２つの軸方向に隔置されたラジアル軸受けおよび双方向スラスト軸受けで構成され、３つの上記１回転自由度の回動継手のうち第２の継手は、シリンダジンバルアームのヒンジ軸に垂直で、それと交差するか、または非常に近づき、２つの軸方向に隔置されたラジアル軸受けおよび双方向スラスト軸受けで構成され、上記１回転自由度の回動継手のうち第３の継手は、他の２つの回転自由度の回動継手と相互に垂直で、１つまたは複数のラジアル軸受けおよび双方向スラスト軸受けで構成されることが好ましい。
【００９５】
上記１回転自由度の回動継手および／またはジンバルアームヒンジ軸ピボットのスラスト軸受けおよび／またはラジアル軸受けのうち１つまたは複数は、上記１つまたは複数の軸受けが連結する両方のジンバルアーム構成要素に対して回転する中間軸受け要素を組み込むことが好ましい。
【００９６】
その結果、機械の動作中に、上記中間軸受け要素とその個々の接触するジンバルアーム構成要素の間の摺動速度は、上記中間軸受け要素がない状態の上記個々のジンバルアーム構成要素間の摺動速度より遅いことが好ましい。何故なら、軸受けを相互に効果的に重ねることによって軸受けの個々の摺動速度を低下させる浮動スラストワッシャまたは浮動ジャーナル軸受け要素を含むことができるからである。
【００９７】
ＴＤＣとＢＤＣの間を移動する際にピストンの適切な位置に対応するシリンダクラスタのシリンダとの間で流体を移動できるために、上記シリンダクラスタは、上記クランクシャフト軸の回りに静止基準フレームに対して回転するように装着され、各弁付き入口／出口の弁動作は、口付き部材によって制御され、それに対してシリンダクラスタが回転して、上記入口／出口が、他の弁付き入口／出口の密封を容易にする口付き部材の口と順次関連するようにすることが好ましい。
【００９８】
口付き部材に対するシリンダクラスタの回転を割り出すために、上記シリンダクラスタと上記口付き部材の中間で作用する割り出し駆動が提供されることが好ましい。
【００９９】
上記回転抑止装置は、上記シリンダクラスタと上記往復機関が、それぞれ上記クランクシャフトおよびクランクジャーナルに対して、および上記口付き部材に対して同じ角速度で回転するように、その間で作用することが好ましい。
【０１００】
各回転抑止装置は、上記シリンダクラスタと上記往復機関の間で作用して、それぞれ上記クランクシャフトおよびクランクジャーナルに対するその相対回転を抑止することが好ましい。
【０１０１】
他の態様において、本発明はクランクシャフト軸の回りに回転可能で、クランクシャフト軸に対して傾斜しているが、自身上の点（点Ｘ）にて鋭角Ａでそれと交差するように位置合わせされた傾斜クランク軸を有するクランクジャーナルを担持するクランクシャフトを含むＺクランクアキシャルピストン機械のまたはアキシャルピストン機械用の往復機関抑止アセンブリに存し、上記アセンブリは、シリンダクラスタ本体と往復機関の間の相対回転を抑止し、上記アセンブリは、
２つのジンバルアームを備え、該ジンバルアームは、複数の回転自由度を有するジンバルリンク継手によって連結され、点Ｔにて交差し、点Ｔは、角度Ａを二分する線が垂線である点Ｘを通る面として画定された中央面Ｍに位置し、上記ジンバルアームが、それぞれ点Ｔから等距離Ｌに回動可能に装着され、以降で「シリンダジンバル」と呼ばれる上記ジンバルアームの一方が、上記シリンダクラスタからシリンダジンバル回動軸の周囲に回動可能に装着され、以降で「往復機関ジンバル」と呼ばれる上記ジンバルアームの第２のアームが、上記往復機関から往復機関ジンバル回動軸の回りに回動可能に装着され、上記往復機関ジンバル回動軸が、点ＸおよびＴから、シリンダジンバル回動軸と同様に等距離に配置され、２つのジンバルアームの回動軸の方向は、中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、点Ｔは、クランクシャフトがシリンダクラスタに対して回転する場合に中央面Ｍ上に位置し、したがって上記往復機関と上記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行う。
【０１０２】
上記シリンダジンバル回動軸は、クランクシャフト軸が位置する面に対して垂直であることが好ましい。
【０１０３】
クランクシャフト軸は、シリンダジンバル回動軸が垂直で、点Ｔが位置する面に位置することが好ましい。
【０１０４】
上記シリンダジンバル回動軸に垂直で点Ｔを通る線は、点Ｃにて上記クランクシャフト軸と交差するか、またはそれと交差するように突出することが好ましい。
【０１０５】
点Ｃは、クランクシャフト軸上に位置することが好ましい。
【０１０６】
上記シリンダジンバル回動軸は、上記クランクシャフト軸に垂直であることが好ましい。
【０１０７】
点Ｃは、クランクシャフト軸上に位置しないことが好ましい。
【０１０８】
上記シリンダジンバル回動軸は、上記クランクシャフト軸からずれ、それでも上記クランクシャフト軸が、シリンダジンバル回動軸に垂直の面に位置することが好ましい。
【０１０９】
上記往復機関ジンバル回動軸は、クランク軸が位置する面に垂直であることが好ましい。
【０１１０】
クランク軸は、往復機関ジンバル回動軸が垂直で、点Ｔが位置する面に位置することが好ましい。
【０１１１】
上記往復機関ジンバル回動軸に垂直で点Ｔを通る線は、点Ｒにて上記クランク軸と交差するか、またはそれと交差するように突出することが好ましい。
【０１１２】
点Ｒはクランク軸上に位置することが好ましい。
【０１１３】
上記往復機関ジンバル回動軸は上記クランク軸に垂直であることが好ましい。
【０１１４】
点Ｒは、クランク軸上に位置しないことが好ましい。
【０１１５】
上記往復機関ジンバル回動軸は、上記クランク軸からずれ、それでも上記クランク軸は往復機関ジンバル回動軸に垂直の面に位置することが好ましい。
【０１１６】
上記点Ｒは、点ＸおよびＴから、点Ｃと同様に個々に等距離であり、２つのジンバルアームの回動軸の方向は、中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、点Ｔは、クランクシャフトがシリンダクラスタに対して回転する場合に常に中央面Ｍ上にあり、したがって上記往復機関と上記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行うことが好ましい。
【０１１７】
シリンダクラスタは、奇数のシリンダを有することが好ましい。
【０１１８】
機械は、内燃機関であることが好ましい。
【０１１９】
他の態様において、本発明は、また熱力学エンジン、圧縮機、モータまたはポンプとして作用するアキシャルピストン機械に存し、
クランクシャフト軸の回りに回転可能であり、クランクシャフト軸に対して傾斜しているが、自身上の点（点Ｘ）にて鋭角Ａでそれと交差するように位置合わせされた傾斜クランク軸を有するクランクジャーナルを担持するクランクシャフトと、
相互に対して固定配置された少なくとも２つのシリンダを備えたシリンダクラスタであって、各シリンダが、個々のシリンダによって画定された往復軸に沿ってそれぞれ往復し、断面がそれぞれシリンダの断面と一致する相補形のピストンを含み、各上記シリンダが、その少なくとも１つの弁付き入口／出口と流体接続するシリンダクラスタと、
上記クランクジャーナルに対して上記傾斜クランク軸の回りに回転するように装着された往復機関であって、クランクシャフトが上記シリンダクラスタに対して上記クランクシャフト軸の回りに回転すると、各ピストンが個々のシリンダ内で上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）の間を必要な往復変位ができるように、各ピストンと機械的に係合する往復機関と、
上記シリンダクラスタ本体と上記往復機関の間のクランクシャフト軸の周囲に相対回転を抑止する少なくとも２つの回転抑止装置であって、それぞれ往復機関とシリンダクラスタの間を連結する１対のジンバルアームで構成された回転制御装置とを備え、
上記ジンバルアームの第１のアーム（以降、「シリンダジンバルアーム」と呼ぶ）は、上記シリンダクラスタに回動可能に接続され、それに対して、クランクシャフト軸が位置して、一方側がクランクシャフト軸からある距離に設定された面に対して垂直であるシリンダジンバルヒンジ軸の回りに回動可能であり、したがって上記シリンダジンバルアームが、上記シリンダジンバルヒンジ軸から上記クランクシャフトを離れて突出し、
上記アームの第２のアーム（以降、「往復機関ジンバルアーム」と呼ぶ）は、上記往復機関に回動可能に接続され、それに対して、クランク軸が位置して、一方側がクランク軸からある距離に設定された面に対して垂直である往復機関ジンバルヒンジ軸の回りに回動可能であり、したがって上記往復機関ジンバルアームが、上記往復機関ジンバルヒンジ軸から上記クランクを離れて突出し、
各上記対の往復機関ジンバルアームとシリンダジンバルアームは、個々のジンバルアームヒンジ軸から等距離で、角度Ａを二分する線が垂線である点Ｘを通る面として画定されている中央面上に常に位置する点Ｔ１にて交差する３回転自由度を有するジンバルアームの先端リンクによって連結され、ジンバルアームの各対のヒンジ軸の方向が、中央面における相互反射であり、したがってクランクシャフトがシリンダクラスタに対して回転する場合、上記往復機関の同一運動の抑止が確実に行われる。
【０１２０】
シリンダアームヒンジ軸は、相互に同軸で、Ｔ１および上記クランクシャフト軸の両方が位置する面の各側に配置された２つの隔置されたシリンダアームヒンジによって画定されることが好ましい。
【０１２１】
往復機関アームヒンジ軸は、相互に同軸で、Ｔ１および上記クランク軸の両方が位置する面の各側に配置された２つの隔置されたシリンダアームヒンジによって画定されることが好ましい。
【０１２２】
割り出し駆動は、上記シリンダクラスタと上記クランクシャフトの間で回転を伝達し、使用時に、上記口付き部材に対して、クランクシャフトの回転速度に対して割り出された上記クランクシャフト軸の周囲に回転速度で上記シリンダクラスタを回転させ、それにより上記シリンダの開口を上記口のいくつかまたはそれぞれに動作状態で提示し、個々のシリンダ内のＴＤＣ位置とＢＤＣ位置の間で上記ピストンの周期的往復運動の所望の位置に対応する場合に、各シリンダとの周期的連通を可能にすることが好ましい。
【０１２３】
上記割り出し駆動は、上記シリンダクラスタと上記クランクシャフトの中間で動作可能に作用し、クランクシャフトに装着され、クランクシャフト軸の回りに上記クランクシャフトとともに回転する太陽歯車と、上記シリンダクラスタに動作可能に接続されて上記クランクシャフト軸の回りに上記シリンダクラスタとともに回転する環状歯車、および上記太陽歯車と上記環状歯車の間で動作可能な少なくとも１つの中間遊星歯車とを備え、上記少なくとも１つの遊星歯車は上記口付き部材に対して装着されることが好ましい。
【０１２４】
他の態様において、本発明は、Ｚクランクアキシャルピストン内燃機関に存し、
相互に対して固定配置された少なくとも２つのピストン内蔵シリンダのシリンダクラスタであって、各上記シリンダが少なくとも１つの作動流体移送口を含むシリンダクラスタと、
上記シリンダクラスタに対して回転可能であり、それの回りに往復機関が回転でき、ピストンと機械的に接続した傾斜クランクを担持するクランクシャフトであって、上記傾斜クランクが、クランクシャフト軸に対して傾斜するが、自身上の点（点Ｘ）にて鋭角Ａにそれと交差するように位置合わせされたクランク軸を有するクランクシャフトと、
自身に対してシリンダクラスタが回転可能であり、各シリンダの少なくとも１つの流体移送口を密封することができ、それでも時々、１つまたは複数のスパークプラグおよび／または作動流体送出および除去設備への曝露を提供する口付き部材と、
上記シリンダクラスタと上記クランクシャフトの間で回転を伝達し、使用時に上記口付き部材に対して上記クランクシャフト軸の回りに、各シリンダ内のＴＤＣとＢＤＣの間のピストンの所望の動作範囲と一致するように調時された回転速度で上記シリンダクラスタを回転する割り出し駆動と、
２つのジンバルアームとを備え、上記ジンバルアームは、複数の回転自由度を有するジンバルリンク継手によって連結され、点Ｔにて交差し、点Ｔは、角度Ａを二分する線が垂線である点Ｘを通る面として画定された中央面Ｍに位置し、上記ジンバルアームがそれぞれ点Ｔから等距離Ｌに回動可能に装着され、以降で「シリンダジンバル」と呼ばれる上記ジンバルアームの一方が、上記シリンダクラスタからシリンダジンバル回動軸の回りに回動可能に装着され、以降で「往復機関ジンバル」と呼ばれる上記ジンバルアームの第２のアームが、上記往復機関から往復機関ジンバル回動軸の回りに回動可能に装着され、上記往復機関ジンバル回動軸が、点ＸおよびＴから、シリンダジンバル回動軸と同様に等距離に配置され、２つのジンバルアームの回動軸の方向は、中央面Ｍにおける相互反射であり、その結果、点Ｔは、クランクシャフトがシリンダクラスタに対して回転する場合に中央面Ｍ上に位置し、したがって上記往復機関と上記シリンダクラスタの間で同一運動の回転抑止を確実に行う。
【０１２５】
本明細書では、「および／または」という用語は、「および」または「または」、あるいはその両方を意味する。
【０１２６】
本明細書では、名詞が後に続く「１つまたは複数の」は、その名詞の複数および／または単数形を意味する。
【０１２７】
本明細書で使用する「備える」という用語は、「少なくとも部分的に構成される」という意味である。本明細書のその用語を含む表現、各表現のその用語の後に来る特徴を解釈する場合、すべてを提示する必要があるが、他の特徴も存在することがある。「備える」および「構成された」などの関連する用語は、同様に解釈されたい。
【０１２８】
本明細書において、特許明細書、他の外部文書、または他の情報源に言及している場合、それは一般に、本発明の特徴を説明するためのコンテキストを提供するためのものである。別段の指定がない限り、このような外部文書への言及が、このような文書または情報源が、いかなる権限においても、先行技術であるか、または当技術分野において一般的な知識の一部を形成することを認めるものと解釈すべきではない。
【０１２９】
本発明は、また、広義に、本出願の明細書で個々にまたは包括的に言及または記載された部材、要素および特徴、および任意の２つ以上の上記部材、要素または特徴の任意のまたはすべての組合せに存すると言うこともでき、本明細書で、本発明が関連する当技術分野において既知の均等物を有する特定の整数に言及している場合、そのような既知の均等物は個々に記載されているものとして本明細書に組み込むものとする。
【０１３０】
次に本発明の好ましい形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図３】ポンプまたはエンジンなどの５シリンダアキシャルピストン機械の断面図であり、主要構成要素のレイアウトを示すが、シリンダヘッドおよび口の構成は省略し（図示の構成要素は簡易軸受けのみを表し、アセンブリの詳細および実際の機械で必要とされるような他の特徴は欠いている）、それぞれが単純な球面先端リンクを有する複数のジンバルアーム対で構成された回転抑止機構を使用している。
【図３ａ】回転抑止機構を含むことができる内燃機関として動作することができるアキシャルピストン機械のさらなる詳細を示すが、回転抑止機構は図示されていない。
【図４】目に見える他のいずれの機械構成要素もない簡易抑止ジンバルの等角図であり、ジンバルピボット、クランク軸、傾斜クランク軸およびジンバルリンク継手の幾何学的関係を示す。
【図４ａ】ジンバルアーム先端継手のさらなる詳細を示す。
【図５】図４ａのジンバルリンク継手内の３つの各直交する回転軸の周囲にシリンダジンバルと往復機関ジンバルとの相対回転の例を度数単位で示すグラフであり、グラフの横座標はクランクシャフトの回転角度である。
【図５ａ】図５のグラフの横座標に沿った３つの点に対応するジンバル幾何形状の３つの位置の等角図を示し、図５のグラフの線は、図４ａのジンバル先端継手上に示した１組の軸の回りの回転に対応する。
【図６】連接棒が往復機関の非回転基準フレーム内で係合する位置にある、またはその付近にある往復機関上の点が移動する８つの経路の図を示す。
【図７】図３のそれと同様の５シリンダエンジンの図であり、クランクシャフトおよびそれぞれが図３のエンジンのそれとの代替先端リンクを組み込んだ複数のジンバルアーム対以外のすべての構成要素は隠されている。
【発明を実施するための形態】
【０１３２】
本明細書で鋭角Ａに言及する場合、それは「斜板角」とも呼ばれる。「回転拘束」に言及する場合、それは「回転抑止」、「回転の拘束」または「回転の抑止」としても周知である。
【０１３３】
このような抑止または拘束は、「トルク抑止」としても周知である。本発明の回転抑止機構は、シリンダクラスタと往復機関の間のトルク伝達を提供する。
【０１３４】
「ジンバル」に言及する場合、それは個々にまたは包括的に「シリンダジンバル」または「往復機関ジンバル」に言及している。
【０１３５】
図３を参照すると、アキシャルピストン機械の好ましい形態の基本的に簡略化した断面図が図示されている。シリンダヘッドまたは流体口の詳細はすべて省略されている。例示により、米国特許第６，４９４，１７１号に、内燃機関としてアキシャルピストン機械の動作に有用性を提供するシリンダクラスタとシリンダと口の間の関係が記載されている。したがって、米国特許第６，４９４，１７１号は、参照により本明細書に組み込むものとする。
【０１３６】
本発明の図３に関するアキシャルピストン機械は、クランクシャフト軸３０を有するクランクシャフト２８で構成される。クランクシャフトは、その長さに沿って複数の同軸軸受け領域２６、４４（玉軸受けまたはジャーナル軸受けで画定することが好ましい）によって支持され、それによってクランクシャフトがシリンダクラスタ８に対して回転することができる。
【０１３７】
好ましい形態では、クランクシャフト２８は、アキシャルピストン機械がエンジンとして動作している場合は、パワー出力シャフトとして動作するか、またはアキシャルピストン機械がポンプとして動作している場合は、入力シャフトとして動作する。
【０１３８】
クランクシャフト２８には、クランク軸３２を有するクランクジャーナル３４を配置し、その一体部分を形成するか、またはそれに固定可能にする。クランクシャフト軸３０とクランク軸３２は、点Ｘで交差する。クランクジャーナル３４の周囲の適切な軸受け上に往復機関１６が配置され、回転可能である。往復機関１６の本体は、往復機関軸受けにかかる慣性力を軽減するように、点Ｘの周囲の往復機関の慣性モーメントを最小化するように努力しながら、ピストン６と連接棒１２からの慣性力および流体力に耐えるほど十分に堅牢な構造で、上記往復機関軸受けと連接棒取り付け継手２０の間を架橋する。往復機関軸受けは、往復機関軸受け内の負荷および摩擦損失を低減させるように、上記クランクジャーナル３４上の軸方向距離が、他の拘束内で容易に対応できるだけ大きく隔置することが好ましい。
【０１３９】
往復機関１６は、連接棒１２によってシリンダクラスタ８のシリンダ４内にあるピストン６の往復運動を制御する。連接棒１２は、ピストンおよび往復機関のそれぞれに対する複数の回転自由度を有する連接棒取り付け継手１０、２０を有する剛性の棒で往復機関１６とピストン６を連結する。
【０１４０】
口付き部材６７６の流体入口および出口に対するシリンダの相対回転は、割り出し駆動によって実行することができる。機械がこの方法で動作している場合、シリンダ開口６７９は、摺動し、口付き部材６７６に対して密封され、軸３０の回りに回転することができる。口は、各シリンダのシリンダ開口と順次位置合わせされて、流体が移動できるように（およびエンジンが火花点火エンジンとして動作している場合は、スパークプラグが曝露できるように）配置される。
【０１４１】
クランクシャフトとシリンダと口付き部材との間に相対運動を引き起こす割り出し駆動は、クランクシャフト２８とシリンダクラスタとの間で動作する歯車装置を含み、クランクシャフトに対してシリンダクラスタを同時回転または逆回転させ、それを口に対して回転させることができる。歯車装置によって画定された速度で割り出される相対回転は、エピサイクリック歯車セットによって提供することができる。これは、クランクシャフト２８の一部として形成されるか、またはそれとともに回転するように係合する太陽歯車６００を含み、クランク軸３０の回りに回転することができる。太陽歯車６００は、クランクシャフト軸の周囲に配置された１つまたは複数の遊星歯車６６２と係合することができる。上記遊星歯車６６２または各遊星歯車６６２は、口付き部材に対して固定された遊星歯車の軸６６４の周囲に回転可能に装着することができる。上記遊星歯車６６２または各遊星歯車６６２は、また、ハウジングまたはクレードル１８を介してシリンダクラスタ８に固定された内歯環状歯車６５８と係合することもできる。これは、例えば図３ａに図示されている。図３ａには、また、シリンダ開口６７９を介してシリンダ４との間で流体を移動させる複数の入口および出口を含む口付き部材６７６も図示されている。また、スパークプラグ開口および／または燃料噴射開口も設けることができる。各シリンダの入口／出口は、主シリンダキャビティにて、または上記主シリンダキャビティの延長部にて、各シリンダに直接設けることができる。このような延長部は、口付き部材が入口／出口を密封する位置で、主シリンダキャビティと入口／出口の間に延在するダクトであってよい。
【０１４２】
図３には、５つのシリンダ４で動作するアキシャルピストン機械の幾何形状が図示されているが、任意の数のシリンダを使用することができる。しかし、動釣合いを改良する目的では、一般に３つ以上のシリンダが好ましい。
【０１４３】
アキシャルピストン機械の正確な動作のために口付き部材６７６の口に曝露した場合、ピストンがその上死点と下死点の間の正確な位置に配置されている間に、シリンダ開口６７９が提示されるように、割り出し駆動は、クランクシャフトとシリンダクラスタと口付き部材の間に正確な相対回転速度が確実に生じるようにする。
【０１４４】
クランクシャフト２８から配置され、その一体部分を形成するか、またはそれに固定可能な動釣合い質量２４、４２は、アキシャルピストン機械のピストン６、連接棒１２、往復機関１６、およびジンバル３６、４０によって生じた慣性力およびモーメントの動釣合いに寄与する。
【０１４５】
シリンダクラスタ８がクランクシャフト２８の回りに回転するように往復機関１６がクランクジャーナル３４の回りに同じ角速度で回転するように、往復機関１６とシリンダクラスタ８との相対回転を抑止するために、ジンバルアーム１０２および１０４などのジンバルアーム（その例が図４に図示されている）を含む往復機関の回転抑止装置をアキシャルピストン機械で使用することができる。また、これは、クランクシャフトからの出力回転またはクランクシャフト２８への入力回転に必要な回転反応も提供し、さもなければ、例えばシリンダ４内のピストン６上にかかる横荷重を通して反応しなければならない。
【０１４６】
往復機関の回転抑止装置によって、ピストン６および複数の回転自由度を有する他の回動継手２０に連結している場合および往復機関１６に連結している場合に、各ピストン６が複数（例えば、全三軸）の回転自由度を有する回動継手１０を有する連接棒１２を使用することが可能になる。往復機関の回転抑止装置は、それぞれが自由に回動できる往復機関の端部取り付け継手２０および連接棒１２のピストン端部取り付け継手１０が、常に相互に対して有意に回転状態で前進または遅延しないことを確実に行う。これは言い換えると、クランクシャフト軸３０の周囲にシリンダクラスタおよび往復機関の回転を実質的に同期させる回転同期機構である。
【０１４７】
図４を参照すると、回転拘束装置は、シリンダジンバルアーム１０２と、往復機関ジンバルアーム１０４とを備えることが好ましい。シリンダジンバルアーム１０２は、シリンダクラスタ８に装着される。これは、点Ｃでクランクシャフト軸３０に垂直に通る回転軸４６を有する軸受けによって回動可能になるように装着される。往復機関ジンバルアーム１０４は、往復機関１６に装着される。これは、点Ｒで傾斜クランク軸３２に垂直に通る回転軸４８を有する軸受けなどで回動可能に装着される。
【０１４８】
シリンダジンバルアーム１０２と往復機関ジンバルアーム１０４は、ジンバルアームが共通の点Ｔの回りに３軸で相互に対して回転できるようにするジンバルリンク継手６９１により連結される。点Ｔは、点Ｃおよび点Ｒから等距離にある。点Ｘも点Ｃおよび点Ｒから等距離にある。
【０１４９】
図４ａの等角断面図でさらに詳細に図示されたジンバルリンク継手６９１は、複合球面軸受けと滑り軸受けの中間体３８を組み込み、ここで内部のプレーンジャーナル４５およびスラスト軸受け４１、４３はともに、主回転軸３９を有する単回転軸受け（この方が、通常、大きい揺動回転により適切である）を備える。この回転軸３９は、往復機関の回動軸４８の回りに往復機関ジンバル３６が回転する状態で、点Ｘに対してわずかに移動するが、回転軸３９は、先端で他の軸の回りの回転を低減させるために、点Ｘからの偏差がほぼ最小になるように配向することが好ましい。単回転軸受けは、ジンバルリンク継手の軸受けの最大回転範囲を経験し、最大の回転は主軸３９の回りに生じる。中間体３８の外部球面軸受け４７は、単回転軸受けが対応していない比較的小さい残留回転を行う。このジンバルリンク継手３７の主回転軸３９および２つの他の直交する回転軸それぞれの回りの回転の相対的大きさが、図５および図５ａに図示され、以下で説明される。
【０１５０】
往復機関に固定された基準フレーム内で、ジンバルリンク継手６９１の主回転軸３９（図４ａの断面にも図示）はわずかに動き回り、点Ｘの付近を通るが、常にそこを通るわけではない。
【０１５１】
図６に示す８の字運動７９９は、往復機関の軸３２上にない（シリンダクラスタに対する）真の「同一運動」往復機関上の任意の固定点Ｆを示す。その固定点（想像上の「球」ＳＳ上にある）が、往復機関の軸３２に垂直で、点Ｘと交差する面上にある場合、８の字は２つの対称軸について完全に対称である。
【０１５２】
図４は、回転抑止ジンバルの基本的幾何形状を示す。この構成の幾何形状によって、１対のジンバルアームしか設けることができない。好ましい複数のジンバルアーム対が、例えば図７に図示されている。図４ａに示すような先端の継手は、シリンダクラスタおよび往復機関におけるそのヒンジ軸がそれぞれ軸３０および３２と一致していないので、複数のアーム対に適切でないことがある。
【０１５３】
図４を参照すると、点Ｔにて２つのジンバルアーム１０２と１０４の間にあるジンバルリンク継手５１は、球形滑り軸受けであってよい。これは、球形滑り軸受けが、振幅が大きく、振動数が高く、高荷重の揺動での動作に一般に適合しないので、好ましい解決法ではない。
【０１５４】
傾斜クランク軸３２は、点Ｘにて斜板角である鋭角Ａでクランクシャフト軸３０と交差し、傾斜クランク軸３２は、クランクシャフト軸３０の回りにクランクシャフト２８と同期して回転し、往復機関のジンバル回動軸４８は、傾斜クランク軸３２と垂直に交差し、クランクシャフト軸３０の周囲に円形路Ｐの軌道を描く。シリンダジンバル回動軸４６は、点Ｃにてクランクシャフト軸３０と垂直に交差し、シリンダクラスタ８に対して静止したままである。点Ｔは、また、点Ｃおよび点Ｒから等距離であり、点Ｘも点Ｃおよび点Ｒから等距離である。点Ｔと点Ｃの間の線は、点Ｃにてシリンダジンバル回動軸４６に対して垂直に延在する。点Ｔと点Ｒの間の線は、点Ｒにて往復機関ジンバル回動軸４８に対して垂直に延在する。このように幾何学的制約がある状態で、点Ｔは常に中央面上に位置する。多アームジンバルに関して、中央面Ｍが図３に図示され、点Ｘにてクランクシャフト軸３０と傾斜クランク軸３２の間の反射角を二分する。すなわち、中央面Ｍは、角度Ａを二分する線が垂線である点Ｘを通る面である。
【０１５５】
図４に示すような回転抑止ジンバル１０２および１０４は、それぞれクランクシャフト軸３０および傾斜クランク軸３２を通り、それに垂直であるジンバル回動軸４６、４８を有する必要がない。点Ｔが中央面Ｍ上に留まり、ジンバル回動軸４６、４８が中央面Ｍで厳密に鏡像である限り、シリンダクラスタ８に対して往復機関１６の所望の同一運動回転抑止が維持される。
【０１５６】
図５は、ジンバルリンク継手６９１内の点Ｔにて一致する３つの直交する回転軸ｉ、ｊ、ｋのそれぞれの回りのシリンダジンバル１０２と往復機関ジンバル１０４との間の相対回転の例を度数単位で示すグラフである。図５に示す例では、グラフで示す主回動軸ｉ（図４ａの回動軸３９と同じ）はジンバルに対して、主回動軸ｉと点Ｘの間の平均距離が動作範囲を通してほぼ最小化されるように配向される。グラフで示す第２の回動軸ｊは、シリンダジンバル回動軸４６に平行であり、比較的小さい揺動大きさを有する。図５のグラフの第３の回動軸ｋは、主回動軸ｉおよび第２の回動軸ｊの両方に垂直であり、非常に小さい（しかしゼロではない）揺動の大きさを有する。図５ａは、クランクシャフトの３０、９０および１８０°という回転角で示すような３つの連続的幾何構成のジンバルの等角図であり、０°のクランクシャフト回転は、点Ｔが最も遠位の点Ｘにある瞬間であり、クランクシャフトの回転は図５のグラフの横座標に対応する。
【０１５７】
図３は、シリンダの数と等しい数のジンバルアームの同一の対を有する多アーム回転抑止機構が、エンジンの周囲で対称にアレイ状にされていることを示す。ジンバルアームの各対は、シリンダジンバルアーム１０２および往復機関ジンバルアーム１０４で構成される。シリンダジンバルアーム１０２は、シリンダクラスタ８の一部として形成されるか、またはそれに取り付けられた延長部１０８上のシリンダアームヒンジ軸Ｃ１上に回動可能に装着される。枢動装着することによって、シリンダアーム１０２は、シリンダアームヒンジ軸Ｃ１に沿ったいかなる動作も制約しながら、クランクシャフト軸に垂直の軸の回りにシリンダクラスタ８に対して回転することができる。往復機関ジンバルアーム１０４は、往復機関１６から離れて往復機関ジンバルアームヒンジ軸Ｒ１上に回動可能に装着され、枢動装着することによって、往復機関アーム１０４が、往復機関ジンバルアームヒンジ軸Ｒ１に沿ったいかなる動作も防止しながら、クランク軸に垂直の軸の回りに往復機関１６に対して回転することができる。
【０１５８】
各対のシリンダジンバルアーム１０２および往復機関ジンバルアーム１０４は、点Ｔ１で交差する３回転自由度を有する先端自在継手によって連結される。図３の場合は、単純化のために球面軸受けが使用されているが、交差する３回転自由度を有する他の先端継手の構成がさらに有用なことがある。先端継手の点Ｔ１は、アーム対の個々の回動ヒンジ軸Ｒ１およびＣ１から等距離にあり、動作時に、すべてのアーム対の先端継手Ｔ１の軌跡は、常に、中央面Ｍ上に位置し、これは図３では図面の面に対して垂直の瞬間方向にある。これは、各アーム対の回動ヒンジ軸Ｒ１およびＣ１が中央面Ｍで相互に厳密に鏡像であることを示唆し、そうである必要がある。言い換えると、シリンダジンバルアームヒンジ軸Ｃ１は、複数のジンバルアーム回転抑止システムの同一運動の動作を確実に行うために、クランクシャフト軸３０および点Ｘから、往復機関ジンバルアームヒンジ軸Ｒ１のそれぞれクランク軸３２および点Ｘからの距離と同様に厳密に同じ距離になければならない。
【０１５９】
図３の抑止機構のすべてのシリンダジンバルアームヒンジ軸およびすべての往復機関ジンバルアームヒンジ軸は、それぞれクランクシャフト軸３０およびクランク軸３２の回りに回転対称になるように配置され、複数のアーム回転抑止部をよりコンパクトに実施できるように、図示のように連接棒１２から往復機関１６の回動継手２０の間に配置することが好ましい。シリンダジンバルアームヒンジ軸の軸受けおよび往復機関ジンバルアームヒンジ軸の軸受けは、そのヒンジ軸に平行および垂直の両方で自身に有意の負荷がある状態の動作に耐えられなければならない。何故なら、各アームは、そのヒンジ装着部に有意のモーメントおよび慣性負荷を加え、モーメントは特に、往復機関ジンバルアームヒンジ軸の１つを形成する往復機関ジンバルアームヒンジ軸受け１０６の例によって示されたように、ヒンジ軸を形成する軸受け間に比較的大きい軸方向の間隔があることが望ましい。
【０１６０】
必要な回転抑止の合計は、複数のジンバルアーム対間で分配され、したがって個々のアームおよびその軸受けは、合計負荷の割り当てを受けるだけでよく、したがって１対のジンバルアームよりも個々に小さくすることができる。アーム１０２、１０４などの複数のジンバルアーム対間で回転抑止の合計を分配することを確実に行うために、個々のヒンジ軸Ｒ１またはＣ１に平行にＴ１で加えられる負荷に応答して、アーム１０２、１０４自体がわずかに曲がるという形態で、あるいはアームの個々のヒンジ軸Ｒ１、Ｃ１のスラスト軸受け内の少量の跳ね返った軸方向のコンプライアンスから、あるいはシリンダクラスタ８の一部として形成されるか、またはそれに取り付けられた延長部１０８上のシリンダアームヒンジ軸Ｃ１の少量のコンプライアンスからの小さい程度のコンプライアンスが有用なことがある。
【０１６１】
アーム対を回転対称に配置するということは、３つ以上のアーム対を有するエンジンの場合、アームの動作によって生成される慣性力およびモーメントを、クランクシャフトに取り付けた適切な釣合い質量によってほぼ完全に均衡でき、それによりエンジンの顕著な振動が少なくなることになる。クランクシャフト軸３０およびクランク軸３２それぞれの半径方向外側にヒンジ軸Ｃ１、Ｒ１をずらすことにより、往復機関１６、その軸受け１４、２２およびクランクシャフトの前方の釣合い質量４２の構造に使用可能な空間が大きくなる。
【０１６２】
図７は、図３と全く同じエンジンを示すが、複数のアーム対の先端自在継手の代替設計が、３つの独立して交差する回転自由度を有する複合継手を使用している。クランクシャフト２８および５つのアーム対（そのうち２つは他のジンバルアーム対の真後ろにあり、したがって完全に隠れている）を除く構成要素は、明快さを期して隠されている。シリンダアーム１１２は、相補形のシリンダクラスタ装着部１０８（図示せず）上で動作する２つの同軸ラジアル軸受け１１４およびスラスト軸受け１１６上でシリンダアームヒンジ軸Ｃ３の回りに回動する。シリンダアーム１１２は、相補形のシリンダアーム二股ナックル１１８を組み込み、これは、位置１２０および１２２にあり、シリンダアーム二股ナックル１１８のシリンダアーム１１２に対する軸Ｖ３に沿った軸方向の動作防止も実行する２つの軸方向に隔置された軸受け上で、シリンダアーム１１２に対して軸Ｖ３の回りに回転する。往復機関アーム１２４は、往復機関１６（図示せず）内で動作する２つの同軸のラジアル軸受け１２６およびスラスト軸受け１２８上で、往復機関アームヒンジ軸Ｒ３の回りに回動する。往復機関アーム１２４は、相補形の往復機関アームクレビスナックル１３０を組み込み、これは、位置１３２および１３４にあり、往復機関アーム１２４に対する軸Ｕ３に沿った往復機関アームクレビスナックル１３０の軸方向の動作防止も実行する２つの軸方向に隔置された軸受け上で、往復機関アーム１２４に対して軸Ｕ３の回りに回転する。シリンダアーム二股ナックル１１８および往復機関アームクレビスナックル１３０は、二股およびクレビス形のナックルピボット内で、軸Ｕ３およびＶ３に垂直である先端ヒンジ軸Ｗ３の回りに相互に回転できるようにするラジアル軸受けおよびスラスト軸受けによって連結される。３つの軸Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３はすべて、中央面Ｍ（図示せず）上に位置する先端継手点Ｔ３にて交差する。図７に見える他の２つのジンバルアーム対について、Ｃ１、Ｃ２はシリンダアームヒンジ軸であり、Ｒ１、Ｒ２は往復機関アームヒンジ軸であり、Ｗ１、Ｗ２はジンバルアーム先端ヒンジ軸であり、Ｖ１、Ｖ２はシリンダアーム二股ナックル回転軸であり、Ｕ１、Ｕ２は往復機関アームクレビスナックル回転軸である。Ｔ１、Ｔ２は先端継手点である。
【０１６３】
アーム軸受けは、回転する要素または滑り軸受けであってよいが、滑り軸受けを使用する場合は、軸受けの摩擦および磨耗を低減するために、場合によっては浮動ブッシュおよび／またはスラストワッシャを使用する必要があることがある。例えば図７に示す実施態様では、ナックルピボットが他のジンバルアーム軸受けより大きい範囲の角運動を行い、浮動軸受けを使用することにより有意の恩恵を受けることがある。
【０１６４】
本発明のアキシャルピストン機械は、必ずしも各シリンダ４のシリンダ軸２が平行であることに限定されない。実際、これらのシリンダは、クランクシャフト軸３０に対して斜角の軸を有することができる。さらに、本明細書には、片側モードで動作するアキシャルピストン機械について記載されているが、本発明のアキシャルピストン機械は、ピストン６およびシリンダ４の２つのクラスタがクランクシャフト２８およびクランクシャフト軸３０上の共通の往復機関１６を分担し、実質的に反対方向に作用するように配置されるように使用することができる。本発明のアキシャルピストン機械は、静止シリンダクラスタ構成を有することができる。シリンダクラスタ８、シリンダクレードル１８および図３に示す他のすべての構成要素は、図３ａに示すような流体口構成の要件を容易にするために、クランクシャフト軸３０の回りに回転するように軸受け内に装着することができる。
【０１６５】
本明細書に記載されるような機械またはエンジンは、いくつかの利点を提供する他の特徴を含むことがある。それはニュージーランド特許第５６０５８６号およびニュージーランド特許第５６０５８７号の共存する完全な明細書に記載されている。
【０１６６】
本明細書で、「クランクシャフト軸の回りの回転」のように「の回りの回転」などに言及する場合は、例えばクランクシャフト軸の回りに完全に１回転または複数回転、または部分的に回転することを指すように意味していることを理解されたい。本発明のエンジンまたは機械は、任意の数のシリンダで構成することができるが、３つ以上が好ましい。機械が内燃機関として動作している場合、口を通過する流体は、燃料および／または燃料／空気混合物であってもよい。
【０１６７】
本明細書で言及したシリンダクラスタは、自身内にシリンダボアを設けたシリンダブロックとすることができる。あるいは、フレームなどによって相互に取り付けられた別個のシリンダで構成することができる。各シリンダは、内燃機関として動作するために本発明が提供する燃焼室を画定する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図５ａ】
2010535978.tif 000010
【図６】
2010535978.tif 000011
【図７】
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【国際調査報告】
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