(57)【要約】【課題】弁、特に、通常のチューリップ・バルブを用いてガス交換を制御できる回転ピストン機械を提供することである。【解決手段】２つのピストン（２２，２４）は回転軸（２８）のまわりを回転している間に互いに逆向きの往復運動を実行する。回転軸（２８）は作動チェンバ（４２）を貫通しており、ピストン・ケージ（３０）は作動チェンバ（４２）から、および作動チェンバ（４２）へ、ガスを吸入および排出するためのガス交換開口部（６２）を有している。ガス交換開口部（６２）は、回転軸（２８）上に配置され、ガス交換開口部（６２）を開閉するために、封止部材（６８）が、回転軸（２８）に関して回転できないような態様でピストン・ケージ（３０）に連結されている。回転軸（２８）のまわりの回転運動から封止部材（６８）の軸方向運動を導き出す制御機構（７４）が具備されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１２）に対して固定されている回転軸（２８）のまわりを、前記ハウジング（１２）内で一緒に回転できる少なくとも２つのピストン（２２，２４）が配置されている前記ハウジング（１２）を含み、前記ピストン（２２，２４）は、前記ハウジング（１２）内に取り付けられ前記回転軸（２８）のまわりを前記ピストン（２２，２４）と一緒に回転するピストン・ケージ（３０）内に、摺動式に取り付けられており、前記２つのピストン（２２，２４）の互いに対向している端面部（４６，４８）と、前記ピストン・ケージ（３０）と、により規定される作動チェンバ（４２）の体積の増減を交互に繰り返すために、前記２つのピストン（２２，２４）は前記回転軸（２８）のまわりを回転している間に互いに逆向きの往復運動を実行し、前記回転軸（２８）は前記作動チェンバ（４２）を貫通しており、前記ピストン・ケージ（３０）は前記作動チェンバ（４２）から、および前記作動チェンバ（４２）へ、ガスを吸入および排出するためのガス交換開口部（６２）を有している、回転ピストン機械であって、
前記ガス交換開口部（６２）を前記回転軸（２８）上に配置し、
前記ガス交換開口部（６２）を開閉するために、前記回転軸（２８）に関して回転できないような態様で前記ピストン・ケージ（３０）に連結されており前記ピストン・ケージ（３０）に対して前記回転軸（２８）の軸方向に可動である封止部材（６８）を前記ガス交換開口部（６２）内に配置してあり、前記封止部材（６８）の前記回転軸（２８）のまわりの前記回転運動から前記封止部材（６８）の前記軸方向運動を導き出す前記封止部材（６８）用の制御機構（７４；７４ａ；７４ｂ）が存在していること、を特徴とする回転ピストン機械。
【請求項２】
前記封止部材（６８）が、ディスク・バルブ、特に、チューリップ・バルブの形をしており、前記チューリップ・バルブの弁体（７０）が前記閉位置において前記ピストン・ケージ（３０）の内側に形成された弁座（７２）に接触して静止しており、前記チューリップ・バルブは前記ガス交換開口部を開くために前記作動チェンバ（４２）の中に向かう方向に可動であることを特徴とする、請求項１に記載の回転ピストン機械。
【請求項３】
前記制御機構（７４；７４ａ；７４ｂ）が、前記封止部材（６８）に固定された少なくとも１つの制御カム（９４）と、前記ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カム（１００，１０２；１００ａ，１０２ａ；１００ｂ，１０２ｂ）と、を含み、
前記少なくとも１つの制御カム（１００，１０２；１００ａ，１０２ａ；１００ｂ，１０２ｂ）は前記封止部材（６８）に固定された前記制御カム（９４）と協働して、前記封止部材に固定された前記制御カム（９４）が前記ハウジングに固定された前記制御カム（１００，１０２；１００ａ，１０２ａ；１００ｂ，１０２ｂ）に沿って動くとき、前記封止部材（６８）を前記閉位置から前記開位置に移動させるようになっていることを特徴とする、請求項１または２に記載の回転ピストン機械。
【請求項４】
前記制御機構（７４；７４ａ；７４ｂ）が、前記封止部材に固定された１つの制御カム（９４）と、周方向に互いに所定の距離を置いて配置され前記ハウジングに固定された２つの制御カム（１００，１０２；１００ａ，１０２ａ；１００ｂ，１０２ｂ）と、を有しているか、または周方向に互いに所定の距離を置いて配置され前記封止部材に固定された２つの制御カムと、前記ハウジングに固定された１つの制御カムと、を有していることを特徴とする、請求項３に記載の回転ピストン機械。
【請求項５】
前記封止部材に固定された前記少なくとも１つの制御カム（９４）は、前記封止部材に固定された平面状制御要素（７８）のマージン領域内に、形成されており、前記ハウジングに固定された前記少なくとも１つの制御カム（１００，１０２；１００ａ，１０２ａ；１００ｂ，１０２ｂ）は、前記封止部材に固定された前記平面状制御要素（７８）の向かい側に位置しており前記ハウジングに固定された平面状制御要素（７６；７６ａ；７６ｂ）、のマージン領域内に、配置されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の回転ピストン機械。
【請求項６】
前記ハウジングに固定された前記平面状制御要素（７６；７６ａ；７６ｂ）は凹形テーパ状制御面（９０）を有しており、前記封止部材に固定された前記平面状制御要素（７８）は、前記凹形テーパ状制御面に対して実質的に相補的な凸形テーパ状制御面（９２；９２ａ；９２ｂ）を有しており、前記制御カム（９４，１００，１０２；９４，１００ａ，１０２ａ；９４，１００ｂ，１０２ｂ）がこれらの制御面上に形成されていることと、を特徴とする、請求項５に記載の回転ピストン機械。
【請求項７】
前記制御機構（７４ａ；７４ｂ）が、前記封止部材（６８）の開時間および／または閉時間を変更するために調整可能であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転ピストン機械。
【請求項８】
前記ハウジングに固定された前記少なくとも１つの制御カム（１００ａ，１０２ａ；１００ｂ，１０２ｂ）は、前記回転軸（２８）のまわりの周方向の位置調整が可能であることを特徴とする、請求項３〜６または請求項７のいずれか１項に記載の回転ピストン機械。
【請求項９】
前記ハウジングに固定された前記２つの制御カム（１００ａ，１０２ａ；１００ｂ，１０２ｂ）は、好ましくは互いに独立して、周方向の位置調整が可能であることを特徴とする、請求項４または８に記載の回転ピストン機械。
【請求項１０】
前記ハウジングに固定された前記制御要素（７６ａ；７６ｂ）が２つの部分（１０６，１０８）を有しており、前記２つの部分が、前記ハウジングに固定された前記制御カム（１００ａ，１０２ａ；１００ｂ，１０２ｂ）のうちの１つをそれぞれ有しており、前記２つの部分（１０６，１０８）が前記回転軸（２８）のまわりの周方向において、互いに対して、および／または一緒に、位置調整可能であることを特徴とする、請求項５、６または請求項９に記載の回転ピストン機械。
【請求項１１】
前記制御機構（７４ｂ）が、前記封止部材（６８）の前記開状態の継続時間を変更するために調整可能であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転ピストン機械。
【請求項１２】
前記制御機構（７４ｂ）が、前記閉位置と前記開位置の間の前記封止部材（６８）のリフトを変更するために調整可能であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回転ピストン機械。
【請求項１３】
前記ハウジングに固定された前記少なくとも１つの制御カム（１００ｂ，１０２ｂ）が、前記封止部材に固定された前記少なくとも１つの制御カム（９４）に対して前記回転軸（２８）の軸方向に移動可能であることを特徴とする、請求項３〜１０または請求項１１、１２のいずれか１項に記載の回転ピストン機械。
【請求項１４】
前記制御機構（７４；７４ａ；７４ｂ）が、前記封止部材（６８）を軸方向に前記開位置から前記閉位置に戻すためのエネルギー貯蔵要素（１０４）を有していることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の回転ピストン機械。
【請求項１５】
前記ピストン・ケージ（３０）の軸方向延長部（６６）内に、前記延長部（６６）内の導管（６４）に通じる前記ガス交換開口部（６２）を形成しており、前記導管は前記延長部から横方向外方へつながっており、前記ピストン・ケージ（３０）の回転とともに前記ハウジングのガス入口（５８）および前記ハウジングのガス出口（６０）と交互に連通することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の回転ピストン機械。
【請求項１６】
前記封止部材（６８）内に燃料噴射装置（１３８）を配置していることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の回転ピストン機械。
【請求項１７】
前記封止部材内に前記作動チェンバ内のガスに点火するための点火装置（１３４）を配置していることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の回転ピストン機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングに対して固定されている回転軸のまわりを、ハウジング内で一緒に回転できる少なくとも２つのピストンが配置されているハウジングを含む回転ピストン機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンは、ハウジング内に取り付けられており回転軸のまわりをピストンと一緒に回転するピストン・ケージ内に、摺動式に取り付けられており、２つのピストンの互いに対向している端面部と、ピストン・ケージと、により規定される作動チェンバの体積の増減を交互に繰り返すために、２つのピストンは回転軸のまわりを回転している間に互いに逆向きの往復運動を実行する。回転軸は作動チェンバを貫通しており、ピストン・ケージは作動チェンバから、および作動チェンバへ、ガスを吸入および排出するためのガス交換開口部を有している。
【０００３】
この種類の回転ピストン機械は、下記特許文献１から知られている。
本発明の回転ピストン機械は、内燃機関（燃焼機関）、ポンプ、またはコンプレッサとして使用することができる。
このような回転ピストン機械を内燃機関として使用する場合、可燃混合気の吸入、圧縮、および点火と、燃焼済み可燃混合気の膨張および排気と、の個々の作動サイクルが、少なくとも２つのピストンの２つの終端位置間の往復運動により達成され、ピストンの往復運動は回転軸のまわりでのそれらのピストンの回転運動から導き出される。
【０００４】
このような回転ピストン機械をコンプレッサとして使用する場合、動作は同様であるが、回転ピストン機械内で燃焼プロセスが行われず、したがって可燃混合気の点火が行われず、ガス（特に空気）が高圧に圧縮されるだけである。
上述した文献から知られている回転ピストン機械は、ハウジング内に４つのピストンを有しており、これらの４つのピストンはピストン・ケージと一緒になって、回転軸に沿って互いに対向して配置されかつハウジングの端面部の方に向いている２つの作動チャンバを規定している。
【０００５】
吸入、圧縮、膨張、および排気のサイクルは、２つの作動チェンバのそれぞれにおいて行われる。この既知の回転ピストン機械を内燃機関として使用する場合、２つの作動チェンバは同じ方向で増減し、吸入、圧縮、膨張、および排気のサイクルの順番が一方の作動チェンバから他方の作動チェンバへ２サイクル分だけ位相シフトする。この既知の回転ピストン機械をコンプレッサとして使用する場合、２つの作動チェンバは、それぞれ反対方向に増減する。すなわち、一方の作動チェンバの体積が減少している間、他方の作動チェンバの体積は増加している。
【０００６】
どちらの場合でも、本明細書の意味する範囲において幾何学軸として理解されるべきであり、かつピストンがそのまわりを回転する回転軸は、両方の作動チェンバを貫通している。
ハウジング内のそれぞれのガス入口開口部およびそれぞれのガス出口開口部が、既知の回転ピストン機械の２つの作動チェンバのそれぞれと関連している。ピストン・ケージ内には各作動チェンバ用にそれぞれのガス交換開口部が存在し、各ガス交換開口部はそれぞれの作動チェンバに通じており、ピストン・ケージが回転軸のまわりを回転するたびに、各ガス交換開口部がそれぞれのガス入口開口部と、またはガス出口開口部と、一時的に連通して、ピストン・ケージ内のガス交換開口部がハウジング内のガス入口開口部またはガス出口開口部と重なるとき、各作動チェンバの中へ、または各作動チェンバから外へ、ガス交換を行うことができるようになっている。ピストン・ケージの回転軸のまわりでの残りの回転角度範囲では、ピストン・ケージはハウジング内のガス入口開口部とガス出口開口部とを気密式に封止して、特定の作動チェンバに吸入されたガス（内燃機関の場合は燃料空気混合気）が圧縮され点火されて作動することができるようになっている。
【０００７】
本発明の意味する範囲において、用語「ガス」は一般的な意味で理解されるべきであり、例えば、空気、燃料空気混合気、燃焼済み燃料空気混合気、または他の任意の流体を含んでいる。
既知の回転ピストン機械では、ガス交換開口部は回転軸から所定の距離のところに、ピストン・ケージ内で横方向または半径方向に配置されている。
【０００８】
既知の回転ピストン機械の利点は、ガス交換開口部の開閉がハウジング内のピストン・ケージの回転だけで達成されるため、作動チェンバの間のガス交換を行うための弁が不要であることである。
対照的に、直線往復動ピストン・エンジンの分野では、シリンダの作動チェンバの中への、およびシリンダの作動チェンバから外へのガス交換を、弁を用いて、特に、いわゆるチューリップ・バルブを用いて制御する際の経験から得た非常に良い技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００６／０８９５７６号パンフレット
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００６／１２８５４５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、回転ピストン機械に対する、特に、既知の回転ピストン機械などの球形エンジンに対する、技術的に非常に簡単な解決法として提示されるガス交換制御用のロータリー・ディスク・バルブ・システムは、このようなガス交換制御システムでの長年にわたる関連した経験が欠けているため、技術領域において不安視されている。
したがって、本発明の目的は、弁、特に、通常のチューリップ・バルブを用いてガス交換を制御できる回転ピストン機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の回転ピストン機械は、ガス交換開口部を回転軸上に配置することにより、および封止部材をガス交換開口部内に配置してあり、この封止部材は回転軸に関して回転できないような態様でピストン・ケージに連結されており、かつガス交換開口部を開閉するためにピストン・ケージに対して回転軸の軸方向に可動であり、回転軸のまわりでの封止部材の回転運動から封止部材の軸方向運動を導き出す封止部材の制御機構が存在する。
【００１２】
本発明を通して、例えば、上記特許文献１から知られているような弁制御式ガス交換を備えた回転ピストン機械が提供される。これを達成するために、既知の回転ピストン機械と比較して、まず最初にピストン・ケージ内のガス交換開口部を回転軸まで移動させて、幾何学軸と仮定される回転軸がピストン・ケージ内のガス交換開口部を貫通するようにした。この軸方向に配設されたガス交換開口部内に、本発明に基づく封止部材を配置しており、この封止部材は回転軸に関して回転できないような態様でピストン・ケージに連結されている。したがってピストン・ケージと一緒に回転軸のまわりを回転する。このことは、封止部材がピストン・ケージに対して回転軸のまわりでの回転の方向へのいかなる相対運動をも行わないという効果を有している。その結果、封止部材の閉位置における密封問題は発生せず、この閉位置において封止部材はピストン・ケージ内のガス交換開口部の縁端部に接触して静止している。封止部材を用いてガス交換開口部を開くために、および封止部材を用いてガス交換開口部を閉じるために、封止部材はピストン・ケージに対して回転軸の軸方向に可動である。
【００１３】
さらに、本発明に基づいて、回転軸のまわりでの封止部材の回転運動から封止部材の軸方向運動を導き出す封止部材用の制御機構、すなわち、弁制御システムが提供される。それによって、その実現のために複雑な電子制御システムを必要とすることなく、通常の直線往復動ピストン・エンジンの場合のように回転ピストン・エンジンの回転速度に連続的に適応する封止部材の開閉の自動制御を達成することができる。この種類の制御システムは、通常の直線往復動ピストン・エンジンの弁の従来のカムシャフト制御に相当する。
【００１４】
本発明の好ましい構成では、封止部材は、ディスク・バルブ、特にチューリップ・バルブの形をしており、このチューリップ・バルブの弁体は閉位置にあるとき、ピストン・ケージの内側に形成された弁座に接触して静止しており、このチューリップ・バルブはガス交換開口部を開くために作動チェンバの中に向かう方向に可動である。
この構成では、本発明の回転ピストン機械は、エンジン技術において非常に有効であったディスク・バルブ、特にチューリップ・バルブを使用する。ピストン・ケージの内側の弁座の配置により、作動チェンバ内でガスを圧縮しているとき、ディスク・バルブは閉位置にあって弁座にしっかりと押し付けられており、その結果、最適な気密性を達成している。内燃機関として回転ピストン機械を使用する場合の、点火および膨張（作動）に対しても同じことが言える。
【００１５】
さらに本発明の好ましい構成では、制御機構は、封止部材に固定された少なくとも１つの制御カムと、ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カムと、を含んでおり、ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カムは封止部材に固定された制御カムと協働して、封止部材に固定された制御カムがハウジングに固定された制御カムに沿って動くとき、封止部材を閉位置から開位置に移動させるようになっている。
【００１６】
この構成により、回転軸のまわりでの封止部材の回転運動から、封止部材を開閉するための封止部材の軸方向運動を導き出すため、封止部材のための構造的に簡単な機械的制御システムを生み出す。その理由は、封止部材に固定された制御カムが封止部材と一緒に同じ速度で回転軸のまわりを動いているためである。封止部材に固定された制御カムがハウジングに固定された制御カムに沿って動くとき、封止部材は押されて開位置になる。
【００１７】
本発明のさらなる構成によると、封止部材の閉位置への復帰は、封止部材を開位置から閉位置に押し戻す、例えば、バネなどのエネルギー貯蔵要素により実行されることが好ましい。
要約すると、それによって、回転速度に適応する完全に機械的な封止部材の制御が達成される。
【００１８】
上述した構成の発展形では、制御機構は、封止部材に固定された１つの制御カムと、周方向に互いに所定の距離を置いて配置されハウジングに固定された２つの制御カムと、を有しているか、または周方向に互いに所定の距離を置いて配置され封止部材に固定された２つの制御カムと、ハウジングに固定された１つの制御カムと、を有している。
この構成では、回転軸のまわりでのそれぞれの完全な回転の間に封止部材は開閉を２回行い、一方の開期間は作動チェンバにガスを吸入する役目を果たし、他方の開期間は作動チェンバからガスを排出する役目を果たす。本発明の回転ピストン機械では、通常の直線往復動ピストン・エンジンとは対照的に、ガスを吸入および排出するために原理上ただ１つの封止部材だけが必要であるが、通常の直線往復動ピストン・エンジンではガス吸入およびガス排出のために別々の制御機構を備えた別々の弁を設けてある。
【００１９】
構造的に特に簡単な構成では、封止部材に固定された平面状制御要素のマージン領域内に、封止部材に固定された少なくとも１つの制御カムを形成しており、封止部材に固定された平面状制御要素の向かい側に位置しておりハウジングに固定された平面状制御要素のマージン領域内に、ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カムを配置している。
制御カムを有しているその制御要素の表面が実質的に横方向に回転軸まで延びている平面状制御要素、例えば、円盤状制御要素、のマージン領域内に制御カムを配置することにより、回転軸自体が拘束されず、本発明の回転ピストン機械を内燃機関として使用する予定であるとき、封止部材のステムまたはタペット部分などを介して、例えば、燃料を噴射することが可能となるなどの利点を有しており、この封止部材の後方端部には封止部材に固定された平面状制御要素が配置されている。それぞれの平面状制御要素上に、回転軸周囲の周方向において限定された広がりを有する、すなわち、波状の、例えば正弦波様の凸部の形の、軸方向凸部として特定の制御カムを形成することが好ましい。
【００２０】
この場合、ハウジングに固定された平面状制御要素が凹形テーパ状制御面を有しており、封止部材に固定された平面状制御要素が、凹形テーパ状制御面に対して実質的に相補的な凸形テーパ状制御面を有しているとき、制御カムがこれらの制御面上に形成されることがさらに好ましい。
この構成の利点は、相補的に構成された制御面により、ハウジングに固定された制御要素および封止部材に固定された制御要素が互いに誘導されることである。さらなる利点は、制御カムが回転軸に関して斜めに配設された表面上にあり、そのことが回転運動の軸方向運動への変換を助けることである。
【００２１】
さらに本発明の好ましい構成では、制御機構は封止部材の開時間および／または閉時間を変更するために調整可能である。
周知のように、内燃機関の出力は回転速度に依存しており、封止部材の軸方向運動を作り出す制御機構を用いて封止部材の開時間および／または閉時間を負荷と回転速度との関数として変更できるという点で、内燃機関の出力が回転速度に依存するという認識も、上述した手段を用いた本発明の回転ピストン機械において考慮に入れることができる。
【００２２】
この態様の構造的に簡単な実施態様では、ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カムは、回転軸のまわりの周方向の位置調整が可能であるとき、好ましい。
ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カムの回転軸のまわりの周方向の位置調整を行うことにより、回転角度、したがって、ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カムと、封止部材に固定された少なくとも１つの制御カムとが、互いに係合状態になり、および互いに係合状態から外れる時間を変更することが達成される。この係合および係合解除の時間は、封止部材の開閉の時間を決定する。
【００２３】
例えば、回転軸のまわりの周方向の限定された角度範囲で上述した制御要素を回転可能にすることにより、および制御要素に適した回転駆動装置を提供することにより、このような位置調整を実施することができ、この上述した制御要素上には、ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カムが形成されている。
制御機構が封止部材に固定された１つの制御カムと、周方向に互いに所定の距離を置いて配置されハウジングに固定された２つの制御カムと、を含む上述した構成との関連において、ハウジングに固定された両方の制御カムは周方向において位置調整可能であることが好ましく、ハウジングに固定された２つの制御カムは互いに独立して位置調整可能であることが好ましい。
【００２４】
この場合、ガス吸入の開始および／または終了と、ガス排出の開始および／または終了の両方を、好ましくは互いに独立して調整できることが有利であり、これにより、本発明の回転ピストン機械を内燃機関として使用する場合、その出力特性がさらに向上する。
技術的に簡単な設計であり、したがって有利な構成では、これは、ハウジングに固定された上述の制御要素が２つの部分を有しており、これらの２つの部分が、それぞれハウジングに固定された制御カムのうちの１つを有しており、２つの部分が回転軸周囲の周方向において、互いに対して、および／または一緒に、位置調整可能であることにより達成される。
【００２５】
したがって、この構成では、ハウジングに固定された制御要素は２部分構成を有し、これらの２つの部分のそれぞれは制御カムを有しており、その結果、ガス吸入プロセスとガス排出プロセスの両方に対する封止部材の開時間および／または閉時間は、２つの部分の位置を調整することにより変更できる。
さらに本発明の好ましい構成では、制御機構は封止部材の開状態の継続時間を変更するために調整可能である。
【００２６】
封止部材の開状態の継続時間を用いて、最適な出力特性を達成するために、特に作動チェンバに吸入されるガス量を回転ピストン機械の回転速度の関数として適合できることが有利である。したがって、出力要求が低いときには、封止部材の開状態の継続時間を短くして、より少ない外気を作動チェンバに吸入することにより、外気（燃焼用空気）と燃料との混合比（回転ピストン機械を内燃機関として使用する場合）を下げることができ、対照的に、出力要求が大きいときには、外気と燃料とのより高い混合比が必要となり、それは封止部材のより長い開期間により達成される。
【００２７】
さらに本発明の好ましい構成では、制御機構は閉位置と開位置の間の封止部材のリフトを変更するために調整可能である。
また、封止部材のリフトが流入ガスの流量に影響を及ぼすため、閉位置と開位置の間の封止部材の開口リフトの調整機能により、作動チェンバに吸入されるガス量を変化させることができる。
【００２８】
上述した２つの調整を行うことができる、利点を有する簡単な設計の構成では、ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カムは、封止部材に固定された少なくとも１つの制御カムに対して回転軸の軸方向に調整可能である。
ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カムが封止部材に固定された少なくとも１つの制御カムから離れて、その結果、２つの波状制御カムが相互に係合した状態になる時間が遅くなり、係合解除の時間が対応して早くなるとき、封止部材の開状態の継続時間は対応して短くなる。また同時に、閉位置と開位置の間の封止部材のリフトは小さくなる。ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カムが、封止部材に固定された少なくとも１つの制御カムの方に向かう適切な軸方向運動により、封止部材のリフトと同様に、封止部材の開状態の継続時間は対応して長くなる。
【００２９】
ハウジングに固定された少なくとも１つの制御カムの位置調整を実施するために、ハウジングに固定された上述の制御要素上に軸方向駆動装置を設けてもよく、この軸方向駆動装置はハウジングに固定された制御要素を、回転軸の方向に、封止部材に固定された制御要素に向かって、または封止部材に固定された制御要素から離れる方向に、同様に移動させる。
【００３０】
さらに本発明の好ましい構成では、ピストン・ケージの軸方向延長部内に、延長部内の導管に通じるガス交換開口部を形成しており、この導管は延長部から横方向外方へつながっており、ピストン・ケージの回転とともにハウジング内のガス入口開口部およびハウジング内のガス出口開口部と交互に連通する。
したがって、延長部内の導管は作動チェンバから離れる方向の封止部材の側部上にあり、ハウジング内の導管内、およびガス入口開口部およびガス出口開口部の領域内に、密封問題につながる可能性がある大きな圧力が蓄積しないという利点を有している。
【００３１】
さらに本発明の好ましい構成では、封止部材内に燃料噴射装置を配置している。
この場合、本発明の回転ピストン機械を内燃機関として使用する場合に、封止部材の存在にもかかわらず、燃料を直接作動チェンバ内の回転軸上に有利に、したがって作動チェンバの中心に噴射できることが有利である。
さらに本発明の好ましい構成では、封止部材内に作動チェンバ内のガスに点火するための点火装置を配置している。
【００３２】
この構成は、本発明の回転ピストン機械を火花点火燃料（ガソリン）で稼動できる内燃機関として使用する場合に特に適しており、上述した構成と同様に、燃料空気混合気の点火が作動チェンバ内の中心で行われるというさらなる利点を有している。
さらなる利点および特徴は、下記の説明および添付図面から明らかである。
上述した特徴、および後述される予定の特徴は、指定された特定の組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合わせにおいても、またはその特徴単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく使用することができることは自明である。
【００３３】
本発明の実施形態を図面で示すとともに、図面を参照して、さらに詳細に後述する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の回転ピストン機械の全体斜視図を示している。
【図２】図１の回転ピストン機械の一部の縦断面図を示している。
【図３】ガス交換システムの第１の実施形態を備えた図１の回転ピストン機械の一部のさらなる縦断面図を示している。
【図４】図３の一部のガス入口を通る平面に沿った縦断面図を示しており、図３と比較して異なる運動位置にある回転ピストン機械のピストンを示している。
【図５】図３の一部の回転ピストン機械のガス出口を通る平面に沿った縦断面図を示しており、回転ピストン機械のピストンは図３と比較して変化した運動位置にある。
【図６ａ】図３の実施形態における回転ピストン機械のガス交換システムの封止部材用の制御機構の詳細を１つの斜視図で示している。
【図６ｂ】図３の実施形態における回転ピストン機械のガス交換システムの封止部材用の制御機構の詳細を別の斜視図で示している。
【図７ａ】ガス交換システムのさらなる実施形態の２つの動作位置の、本発明の回転ピストン機械の図３に相当する詳細を示している。
【図７ｂ】ガス交換システムのさらなる実施形態の２つの動作位置の、本発明の回転ピストン機械の図３に相当する詳細を示している。
【図８ａ】ガス交換システムのさらなる実施形態の２つの動作位置の、回転ピストン機械の一部のさらなる縦断面図を示している。
【図８ｂ】ガス交換システムのさらなる実施形態の２つの動作位置の、回転ピストン機械の一部のさらなる縦断面図を示している。
【図９ａ】図７ａおよび図７ｂの回転ピストン機械のガス交換システムの封止部材用の制御機構の図６に相当する図を斜視図で示している。
【図９ｂ】図７ａおよび図７ｂの回転ピストン機械のガス交換システムの封止部材用の制御機構の図６に相当する図を斜視図で示している。
【図９ｃ】図７ａおよび図７ｂの回転ピストン機械のガス交換システムの封止部材用の制御機構の図６に相当する図を斜視図で示している。
【図９ｄ】図７ａおよび図７ｂの回転ピストン機械のガス交換システムの封止部材用の制御機構の図６に相当する図を斜視図で示している。
【図１０ａ】図８ａおよび図８ｂの回転ピストン機械のガス交換システムの封止部材用の制御機構を１つの斜視図で示している。
【図１０ｂ】図８ａおよび図８ｂの回転ピストン機械のガス交換システムの封止部材用の制御機構を別の斜視図で示している。
【図１１ａ】図９ａ〜図９ｄの制御機構のさらなる詳細を１つの図で示している。
【図１１ｂ】図９ａ〜図９ｄの制御機構のさらなる詳細を別の図で示している。
【図１２】図１０ａおよび図１０ｂの制御機構のさらなる詳細を示している。
【図１３】図１３ａ〜図１３ｆは、本発明の回転ピストン機械のガス交換制御システムの模式図である。
【図１４ａ】内蔵式点火装置を備えた封止部材を有するガス交換システムのさらなる変形例の図４に相当する図である。
【図１４ｂ】内蔵式点火装置を備えた封止部材を有するガス交換システムのさらなる変形例の図４に相当する拡大図である。
【図１５】内蔵式燃料噴射を備えた封止部材の領域内のガス交換システムの一部を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１〜図５は、全体が参照符号１０を付される回転ピストン機械を示している。
回転ピストン機械１０は、内燃機関（燃焼機関）として設計してもよいが、またコンプレッサとして設計してもよい。
回転ピストン機械１０は、内部が実質的に球形のハウジング１２を有する球形エンジンまたは球形コンプレッサの一般的な形態を有している。図１では、ハウジング１２が閉じられた状態で示されているが、図２〜図５では、それらの図面の断面図に基づいてハウジング１２の内部が示されている。
【００３６】
ハウジング１２は、２つのハウジング主要部分１４および１６と、２つのハウジング・エンド・カバー１８および２０とにより実質的に形成されている。２つのハウジング主要部分１４および１６が互いに取り外し可能であるように、ハウジング・エンド・カバー１８および２０はハウジング主要部分１４および１６から取り外し可能であり、上述した部分の互いに対する結合は、ねじを用いて達成される。
【００３７】
合計４個のピストン、すなわち、第１のピストン２２、第２のピストン２４、第３のピストン２６、および第３のピストン２６に向かい合って図２の描画面の手前に位置している第４のピストン（図示せず）がハウジング１２内に配置されており、そのうち３個だけが図面で確認できる。
各ピストン２２，２４，２６、および第４のピストン（図示せず）は、ハウジング１２内で、ハウジングに対して固定されている回転軸２８のまわりを一緒に走行する。回転軸２８は幾何学軸として理解されるべきであり、ハウジングの中心を通っている。
【００３８】
回転軸２８との関連で、ハウジング１２内でピストン２２および２４を、ピストン２６および第４のピストンに対して９０°ずらして配置しているが、上記特許文献１で図示して説明しているように、第３のピストン２６および第４のピストンを、ピストン２２および２４と同じ平面内に配置してもよく、特に、ピストンの配置に関する詳細な説明については、この文献を参照すること。
【００３９】
ピストン２２，２４，２６、および第４のピストン（図示せず）はピストン・ケージ３０内に配置され摺動式に取り付けてあり、このピストン・ケージ３０は、それ自体が回転軸２８のまわりをハウジング１２内で回転可能に取り付けられている。回転軸２８に関して、ピストン２２，２４，２６、および第４のピストンは回転できないような態様でピストン・ケージ３０に連結されているが、それらのピストンがハウジング１２内でピストン・ケージ３０と一緒に回転軸２８のまわりを回転するとき、それらのピストンは、ピストン・ケージ３０に対して、回転軸２８に対して実質的に垂直な往復運動を２つの終端位置の間で行うことができる。この目的のために、ピストン２２，２４，２６、および第４のピストンはピストン・ケージ３０内に摺動式に取り付けてある。
【００４０】
回転軸２８のまわりでのピストン２２，２４，２６、および第４のピストンの回転運動から、それらのピストンの往復運動を導き出すために、図２のピストン２２の走行部材３２およびピストン２４の走行部材３４に示すように、少なくとも１つのそれぞれの走行部材がピストン２２，２４，２６、および第４のピストンのそれぞれと関連している。また、第３のピストン２６および第４のピストンも対応する走行部材を有しているが、使用された図面には示されていない。ピストン２２および２４の走行部材３２および３４は共通制御カム３６に沿って誘導され、この共通制御カム３６は、図示の実施形態では、ハウジング上に取り付けられたカム・ピース３８上に形成されており、上記特許文献１に説明しているように、ピストン２２および２４の往復運動を作り出すために波状凹部と凸部とを備えた輪郭を有しているが、ピストンの運動の詳細な説明については、この文献を参照することとし、この関連で、この文献の内容は本開示の要旨の一部を形成している。カム・ピース３８上の対応する制御カム４０は第３のピストン２６と第４のピストンとに関連している。
【００４１】
図２では、互いに最大限に近づいている運動位置にあるピストン２２，２４を示している。また、この位置はＴＤＣ位置（上死点）とも呼ばれる。ピストン２２および２４が回転軸２８の周囲を回転するとき、ピストン２２および２４は、上述のＴＤＣ位置からＢＤＣ位置（下死点）に到達するまで互いに離れる方向に移動することができ、このＢＤＣ位置ではピストン２２および２４は最大限に離れている（互いに約６０°離れている）。第３のピストン２６および第４のピストンは、ピストン２２および２４と同じ方向に運動する。すなわち、図２では、第３のピストン２６および第４のピストンもまたＴＤＣ位置にある。すべての４個のピストンが一緒にＴＤＣ位置とＢＤＣ位置の両方に到達するこの構成は、回転ピストン機械１０を内燃機関として使用する場合に適している。しかしながら、回転ピストン機械１０をコンプレッサとして使用する場合、第３のピストン２６および第４のピストンを含む対がちょうどＢＤＣ位置にあるときに、ピストン２２および２４を含む対がＴＤＣ位置に到達するのが好ましく、逆もまた同様である。
【００４２】
ここに示した実施形態では、ピストン２２，２４，２６、および第４のピストンの往復運動は、旋回運動、または湾曲経路に沿った運動である。あるいは、ピストンの往復運動は、同じ出願人の文献、上記特許文献２に開示しているように直線経路に沿った運動、すなわち、直線運動であってもよい。この場合、ピストンの直線運動は回転軸２８に対して傾いており、例えば、ピストンの直線運動は、回転軸２８に対して６０°〜８５°、好ましくは７０°〜８０°の範囲内の角度を有していてもよい。
【００４３】
ピストン２２および２４は第１の作動チェンバ４２を規定する第１のピストン対を形成し、第３のピストン２６および第４のピストンは第２の作動チェンバ４４を規定する第２のピストン対を形成している。図２および図３に示すすべてのピストン２２，２４，２６、および第４のピストンのＴＤＣ位置では、作動チェンバ４２および４４の体積は最小になっている。同様にＢＤＣ位置では、作動チェンバ４２および４４の体積は最大になっている。
【００４４】
回転軸２８は両方の作動チェンバ４２および４４を貫通しており、具体的には作動チェンバ４２および４４の中心を通っている。
ピストン２２，２４，２６、および第４のピストンの往復運動に従って、作動チェンバ４２および４４の体積は周期的に増減する。
ピストン２２の端面部４６とピストン２４の端面部４８とにより、およびピストン・ケージ３０により作動チェンバ４２の範囲を定めており、端面部４６および４８は互いに対向している。第３のピストン２６は対応する端面部５０を有しており、端面部５０に対向している第４のピストンの端面部（図示せず）とともに、ピストン・ケージ３０と一緒になって作動チェンバ４４の範囲を定めている。特に図２の第３のピストン２６の場合や図４および図５を見ても分かるように、端面部４６，４８、および５０は円形であり、第３のピストン２６と第４のピストンとに対する穴５２を見ても分かるように、ピストン２２，２４，２６、および第４のピストンが摺動式に取り付けられているピストン・ケージ３０内の穴も同様に円形である。
【００４５】
ピストン２２，２４，２６、および第４のピストンが回転軸２８のまわりを回転するとき、それらの往復運動の結果として、吸入、圧縮、作動（膨張）、および排気のサイクルが作動チェンバ４２および４４内で行われる。
上述のサイクルに必要な、作動チェンバ４２および４４の中へ、および作動チェンバ４２および４４から外へ、の周期的なガス交換を行うために、図１に示すように、ガス交換システム５４が作動チェンバ４２と関連しており、ガス交換システム５６が作動チェンバ４４と関連している。
【００４６】
ガス交換システム５４およびガス交換システム５６の構成は同じであるため、以下ではガス交換システム５４に限定して説明している。
ガス交換システム５４はハウジングに固定されたガス入口５８と、ハウジングに固定されたガス出口６０と、を含んでおり、これらのガス入口５８およびガス出口６０は、ここではハウジング１２上の連結部分で表されている。ピストン・ケージ３０は、回転軸２８上に回転軸２８と同心に配置されたガス交換開口部６２を有している。図４および図５に示すように、ガス交換開口部６２はピストン・ケージ３０の軸方向延長部６６内の穴の形の導管６４内に続いており、特に図３を見ると明らかなように、延長部６６は回転軸２８と同心に構成されている。
【００４７】
ピストン・ケージ３０が回転軸２８のまわりを回転するとき、導管６４は、図４に示すようにガス入口５８と、および図５に示すようにガス出口６０と、に交互に連通する。図３に示すピストン・ケージ３０の回転位置では、延長部６６内の導管６４は、ガス入口５８とガス出口６０のどちらとも連通しない。
ピストン・ケージ３０内のガス交換開口部６２を耐圧封止するために、ガス交換システム５４の一部を形成する封止部材６８をガス交換開口部６２内に配置している。
【００４８】
封止部材６８はディスク・バルブの形、実施形態ではチューリップ・バルブの形をしているとともに、封止部材６８は弁体７０を有しており、この弁体７０は、封止部材６８の閉位置では、ピストン・ケージ３０の内側のガス交換開口部６２の縁端部に形成された弁座７２に接触して静止している。弁体７０および弁座７２は円形または楕円形である。図２および図３では、閉位置にある封止部材６８を示しており、封止部材６８がガス交換開口部６２を封止してピストン・ケージ３０の延長部６６内の導管６４に対して密閉している。したがって、あらかじめ吸入されたガスを高圧に圧縮でき、点火後に、作動チェンバ４２内で同様に高圧で膨張させることができる。
【００４９】
図２および図３に示すような閉位置から図４および図５に示す開位置まで封止部材６８を回転軸２８の軸方向に動かすことができ、その結果、図４に示すように、ガス入口５８を介して作動チェンバ４２にガスを吸入することができ、図５に示すように、ガス出口６０を介して作動チェンバ４２からガスを排出することができる。
封止部材６８は回転できないような態様でピストン・ケージ３０に連結されており、ピストン・ケージ３０と一緒に回転軸２８のまわりを回転し、封止部材６８とピストン・ケージ３０の間の回転できないように固定した連結は、後述するようにピストン・ケージ３０の延長部６６により達成される。したがって、封止部材６８が回転するとき、弁体７０および弁座７２は回転軸２８のまわりで回転の方向に回転運動を行う。対照的に、封止部材６８はピストン・ケージ３０に対して回転軸２８の方向に、すなわち、軸方向に可動であり、封止部材６８を閉位置から開位置へ動かすことができるようになっており、機能に従って、逆もまた同様に行われる。
【００５０】
図２および図３に示す閉位置から、封止部材６８を作動チェンバ４２の中に移動させる図４および図５に示す開位置へ封止部材６８を動かすために、封止部材６８のための制御機構７４を設けてあり、この制御機構７４は、封止部材６８がピストン・ケージ３０と一緒に回転軸２８のまわりを回転するとき、回転軸２８のまわりでの封止部材６８の回転運動から封止部材６８の軸方向運動を導き出す。
【００５１】
この目的を達成するために、制御機構７４は、ハウジングに固定された制御要素７６と、封止部材に固定された制御要素７８と、を含んでいる。ハウジングに固定された制御要素７６は、ハウジング・エンド・カバー１８に連結されているハウジング部分８０（図１参照）内に配置されている。図３〜図５に示す実施形態では、軸方向にも、回転軸２８のまわりの回転の方向にも、どちらの方向にも制御要素７６を移動させることができない。
【００５２】
封止部材に固定された制御要素７８は、回転できないような態様で封止部材６８のバルブ・ステム８２を介して封止部材６８の弁体７０に連結されている。上述したように、封止部材６８は回転できないような態様でピストン・ケージ３０に連結されており、図示の実施形態では、この連結は、制御要素７８がタペット部分８４を有しており、このタペット部分８４が、ピストン・ケージ３０の延長部６６内に相補的に形成されたレセプタクル８６にぴったり合うように、したがって回転できないように、しかし軸方向に可動であるように受け入れられることにより実施している。
【００５３】
図６ａおよび図６ｂでは、ハウジングに固定された制御要素７６および封止部材に固定された制御要素７８を別々に、互いに引き離した状態で示している。封止部材に固定された制御要素７８に一体化して連結されるタペット部分８４を、ここでは正方形断面で示している。
また、制御要素７６を動かないように保持するためにハウジング部分８０内の対応する表面と協働する１つ以上の平坦部８８の形をした回転防止要素が、ハウジングに固定された制御要素７６上に設けてある。
【００５４】
封止部材に固定された制御要素７８およびハウジングに固定された制御要素７６は、両方とも平面状構成（planar configuration）を有している。すなわち、互いに対向している制御面９０および９２を有している。制御面９０および９２は回転軸２８の周囲に同軸に広がっているが、回転軸２８の外側に位置している。制御面９０は半径方向外側から半径方向内側に向かって凹形にテーパがついており、制御面９２は半径方向外側から半径方向内側に向かって凸形にテーパがついており、その結果、２つの制御面９０および９２は実質的に互いに相補的になっている。
【００５５】
封止部材に固定された制御要素７８の制御面９２上に、封止部材に固定された制御カム９４を形成しており、この制御カム９４は、回転軸２８の周囲の周方向から見ると第１の端部９６と第２の端部９８とを有し、端部９６および９８の間で制御曲面９２の残存部分よりも軸方向に隆起している。この隆起部分が端部９６および９８の領域内で制御曲面９２の残存部分に変化する変わり目は、正弦波様の形状を有している。
【００５６】
対照的に、ハウジングに固定された制御要素７６の制御面９０は、ハウジングに固定された２つの制御カム１００および１０２を有しており、これらの制御カム１００および１０２は、回転軸２８の周囲の周方向から見ると互いに所定の距離を置いて配置されており、制御カム９４のように実質的に正弦波様の形状を有する軸方向に隆起したそれぞれの部分を制御面９０上にそれぞれ有している。
【００５７】
図２〜図５に示す組立状態では、制御面９０および９２は互いにかみ合っており、その結果、制御要素７８が回転軸２８の周囲に回転するとき、制御カム９４は制御カム１００および１０２を相次いで通過して、それらと係合状態になり、および係合状態から外れるようになっており、図４および図５に示すように、制御要素７８、したがって、ステム８２を介して封止部材６８は、各係合の間、圧力を加えられてまたは押されて開位置になっている。制御カム９４および１００および１０２の周方向の広がりと、制御カム１００および１０２の周方向の配置とは、封止部材６８の開閉時間および開状態の継続時間に従って、および封止部材６８の所要のリフトに従って、構成されている。
【００５８】
封止部材６８を開位置から閉位置に戻すことは、例えば、圧縮バネの形のエネルギー貯蔵要素１０４により達成され、このエネルギー貯蔵要素１０４はピストン・ケージ３０の延長部６６のレセプタクル８６内に配置されており、エネルギー貯蔵要素１０４の一方の端部は封止部材に固定された制御要素７８のタペット部分８４に接触し、他方の端部はピストン・ケージ３０に接触するように位置しており、図２および図３に示すように封止部材６８が閉位置になるように予負荷を加えている。封止部材に固定された制御要素７８の制御カム９４が制御カム１００または制御カム１０２との係合状態から外れるとき、封止部材６８を開位置から閉位置に自動的に戻す。
【００５９】
ハウジングに固定された制御要素７６上に２つの制御カム１００および１０２を設けることにより、封止部材６８に固定された制御要素７８の完全な回転の間に封止部材６８は２回開く。すなわち、作動チェンバ４２にガスを吸入するために１回開き（図４）、および作動チェンバ４２からガスを排気するために１回開く（図５）。
上述した制御機構７４は、封止部材６８を制御するための非常に簡単な構造の可能性を示している。この簡単な構成では、封止部材６８の開閉時間および開状態の継続時間は、回転ピストン機械１０の稼動中は変更できない。
【００６０】
この制御機構の発展形について後述しており、その発展形では、制御機構は封止部材６８の開時間および／または閉時間を変更するために調整可能である。
このような制御機構７４ａを図７ａおよび図７ｂに示しており、以下では制御機構７４との差異に限定して説明している。
制御機構７４ａの制御機構７４との差異は、図９ａ〜図９ｃに示すように、ハウジングに固定された制御要素７６ａが、一緒になって制御曲面９０ａを形成する２つの部分１０６および１０８を有しており、したがって、制御要素７６ａは周方向に半分に分割されて２つの部分１０６および１０８を形成するという点である。部分１０６および１０８は軌道輪１０９上に摺動式に取り付けられている。
【００６１】
この場合、部分１０８上に制御カム１００を形成し、部分１０６上に制御カム１０２を形成している。
２つの部分１０６および１０８は回転軸２８の周囲の周方向における位置を互いに独立して調整可能であり、これにより、回転軸２８に関する制御カム１００および１０２の角度位置を調整可能である。回転軸２８の周囲における制御カム１００および／または１０２の角度調整は、作動チェンバ４２にガスを吸入するプロセスにおいて、および／または、作動チェンバ４２からガスを排出するプロセスにおいて、封止部材６８の開時間および封止部材６８の閉時間を変化させる。
【００６２】
ハウジングに固定された制御要素７６ａの２つの部分１０６および１０８の位置を調整するための駆動装置を図１１ａおよび図１１ｂに示している。
部分１０８の位置を調整するために、２つの正反対の回転方向にウォーム１１２を駆動できる、例えば、サーボモータなどの駆動装置１１０を設けてあり、ウォーム１１２は部分１０８の外歯１１４とかみ合っており、部分１０８の位置はウォーム１１２の回転方向に応じて回転軸２８のまわりで時計回りにまたは反時計回りに調整される。調整角度は５°〜２０°に限定してもよい。
【００６３】
部分１０６では、ウォーム１１８を駆動する駆動装置１１６を設けてあり、このウォーム１１８は回転軸２８のまわりにおける部分１０６の位置を調整するために部分１０６の外歯１２０と協働する。
また、駆動装置１１０および１１６は図１にも示されている。
図８ａおよび図８ｂは、封止部材６８を制御するためのさらなる調整の可能性を有している、制御機構のさらなる発展形を示している。図８ａおよび図８ｂは、ガス交換システム５６に関連しているが、しかしながらこのガス交換システム５６の設計は、上述したようにガス交換システム５４と同じである（ただし、回転軸２８に関する角度位置を除く）。
【００６４】
参照記号７４ｂで示したこの制御機構は、閉位置と開位置の間の封止部材６８のリフトを変更するために、および封止部材６８の開状態の継続時間を変更するために、さらに調整可能である。
この目的のために、制御機構７４ｂは、封止部材に固定された制御要素７８ｂに対して、軸方向に、すなわち、回転軸２８の方向に、ハウジングに固定された制御要素７６ｂを移動させることができ、したがって、より大きい距離だけ、またはより小さい距離だけ制御面９０ｂを制御面９２ｂから離間させることができる。制御面９０ｂおよび９２ｂを離間させることにより、関連する制御カムの１００ｂ，１０２ｂ、および９４ｂもまた、より大きい距離だけ、またはより小さい距離だけ互いに離間し、これにより、封止部材に固定された制御要素７８ｂが回転軸２８の周囲を回転するとき、これらの制御カムの係合状態の継続時間が、したがって、封止部材６８の開状態の継続時間が短くなったり長くなったりするとともに、同様に封止部材に固定された制御要素７８ｂの軸方向ストロークが、したがって、閉位置と開位置の間の封止部材６８のリフトが増減する。
【００６５】
図１０ａおよび図１０ｂはハウジングに固定された制御要素７６ｂを示しており、この制御要素７６ｂは、ハウジングに固定された制御要素７６ａと比較して、ねじ１２４を備えた軸方向延長部１２２を有している。
図１２に示すように、中間歯車１２６はこのねじとかみ合うが、軸方向には動かず、かつ駆動装置１３２が回転させるウォーム１３０とかみ合う外歯１２８を有している。また、駆動装置１３２は図１にも示されている。
【００６６】
ガス交換システム５４の動作について図１３を参照しながら以下で説明する。
図１３ｆはハウジングに固定された制御要素７６ｂを作動チェンバ４２の方向から見た図を示しており、以下の説明のために、この制御要素７６ｂをそれぞれ約９０°の範囲の４つの領域１，２，３、および４に細分している。矢印１３１は、封止部材に固定された制御要素７８ｂの回転軸２８のまわりの回転方向を示している。Ｒは、回転軸２８のまわりの周方向における制御カム１００ｂおよび１０２ｂを備えた部分１０６および１０８の位置調整の最大範囲を示しており、この範囲は約１５°である。
【００６７】
図１３ａはハウジングに固定された制御要素７６および封止部材に固定された制御要素７８をそれぞれ展開図で示しており、制御要素７６，７８の図１３ａの左端は、それぞれの右端に続いている。
図１３ａはハウジングに固定された制御カム１００および１０２に対する調整の可能性のない制御機構７４の最も簡単な場合に関連している。図１３ａは封止部材に固定された制御要素７８を示しており、封止部材に固定された制御要素７８の制御カム９４が、ハウジングに固定された制御要素７６の領域４から領域１へ移行するそのちょうど変わり目にあたる回転軸２８のまわりの回転位置にある状態を示している。封止部材に固定された制御要素７８のこの回転位置では、封止部材６８は閉じている。作動チェンバ４２内では、作動（膨張）の作動サイクルが終わったばかりである。ピストン２２および２４はＢＤＣ位置にある。封止部材に固定された制御カムを有する封止部材に固定された制御要素７８が、ハウジングに固定された制御要素７６に沿って矢印１３２の方向に走行するとき、封止部材に固定された制御カム９４は最初にハウジングに固定された制御カム１００の上に上がり、これにより、封止部材６８が開くとともに、ピストン２２，２４がＢＤＣ位置からＴＤＣ位置の方向に移動して互いに近づく。図５に示すように作動チェンバ４２からガス出口６０を介してガスを排出する作動サイクルがここで行われる。領域１の最後には、エネルギー貯蔵要素１０４による予負荷の結果、封止部材６８が自動的に閉じる。このときピストン２２，２４はＴＤＣ位置にあり、図３に示すように作動チェンバ４２は最小体積を有している。
【００６８】
その直後に、封止部材に固定された制御カム９４はハウジングに固定された制御カム１０２の上に上がり、図４に示すように封止部材６８が再び開いてガス入口５８を介して作動チェンバ４２にガスを吸入する。領域２の最後には、封止部材６８が再び閉じる。その後、封止部材に固定された制御カム９４がハウジングに固定された制御要素７６の領域３および４に沿って走行するとき、封止部材６８は閉じており、作動チェンバ４２内でピストン２２，２４のＢＤＣ位置から圧縮の作動サイクルが最初に行われ、その後、ピストン２２，２４のＴＤＣ位置から作動の作動サイクルが再び行われる。その結果、ピストン２２，２４は、図１３ａの左端から図１３ａの最後まで合計３６０°回転軸２８のまわりをハウジング１２内のピストン・ケージ３０と一緒に回転する。
【００６９】
図１３ｂ〜図１３ｄは、図１３ａと同じ動作を示しているが、しかしここではハウジングに固定された制御要素７６ａに対する動作を示しており、この制御要素７６ａは封止部材６８の開閉時間を変更するために、ハウジングに固定された制御カム１００ａおよび１０２ａの回転軸２８のまわりにおける位置調整を可能にしている。
図１３ｂはハウジングに固定された制御要素７６ａの設定を示しており、この設定では、排出（領域１）の作動サイクルは早めに始まるが、吸入の開始時間は変わらない、すなわち、中立であるように、部分１０８を回転軸２８のまわりに移動させている。Ｏは、封止部材６８の開位置の継続時間を示している。
【００７０】
図１３ｃはハウジングに固定された制御要素７６ａの位置調整を示しており、これにより、制御要素７６ａの部分１０８を図１３ｂとは反対向きに回転軸２８のまわりに移動させて、排出の作動サイクルは遅れて始まるが、吸入のタイミングは引き続き変わらないようになっている。
図１３ｄは、部分１０６を回転軸２８のまわりに移動させているが、部分１０８は中立位置にある動作状態を示している。したがって、排出の開始時間は中立位置に対して変わらないが、吸入は中立位置に対して早めに始まる。
【００７１】
図１３ｅは、ハウジングに固定された制御要素７６ｂを使用する場合のガス交換システムの動作を示しており、この制御要素７６ｂは封止部材に固定された制御要素７８に対して、回転軸２８の軸方向に調整可能である。図１３ｅはハウジングに固定された制御要素７６ｂの軸方向位置を示しており、この軸方向位置では図１３ａ〜図１３ｄの図と比較して、制御要素７６ｂを封止部材に固定された制御要素７８からさらに離間させている。その結果は、封止部材に固定された制御カム９４が、より短い期間の間、ハウジングに固定されたそれぞれの制御カム１００ｂおよび１０２ｂと係合状態にあるということ、および封止部材に固定された制御要素７８のストローク、したがって、封止部材６８のリフトもまた短くなるということである。図１３ｅは、特に、ハウジングに固定された制御要素７６ｂの動作位置を示しており、この動作位置では、封止部材に固定された制御カム９４がハウジングに固定された制御カム１００ｂと係合状態にある継続時間を短くしたため、排出の継続時間Ｏ１が短くなっている。さらに、ハウジングに固定された制御カム１０２ｂを回転軸２８の周囲の方向に移動させて、吸入時間が中立位置に対して遅くなっており、同時に、ハウジングに固定された制御要素７６ｂの軸方向移動により吸入の継続時間Ｏ１が中立位置の場合よりも短くなっている。
【００７２】
作動チェンバ４４と関連するガス交換システム５６の動作は同じであり、唯一の差異は、作動、排出、吸入、および圧縮の作動サイクルがガス交換システム５４と比較して２つの作動サイクル分だけ位相シフトしているということだけである。作動チェンバ４２内で作動の作動サイクルがちょうど行われているとき、作動チェンバ４４内では吸入などの作動サイクルが行われている。
【００７３】
図１４ａおよび図１４ｂは封止部材６８の変形例を示しており、この変形例は回転ピストン機械１０をガソリンで稼動できる内燃機関として使用する場合に適している。この目的のために、燃料１３５をガス入口５８の中に噴射できる燃料噴射ノズル１３３をガス入口５８内に組み込んでおり、封止部材６８が開いているときに空気および燃料の混合気であるガスを作動チェンバ４２に受け入れることができるようになっている。作動チェンバ４２内のガスに点火するために、封止部材６８内に点火装置１３４を組み込んでおり、この点火装置１３４の点火用電極１３６を回転軸２８のすぐ近くに配置している。
【００７４】
点火用電極１３６はバルブ・ヘッド７０の位置にある。この目的のために、封止部材６８のバルブ・ステム８２を中空管として構成しており、この中空管内に点火装置１３４を回転軸２８に対して固定して配置してある。すなわち、点火装置１３４は回転軸２８のまわりをバルブ・ステム８２およびバルブ・ヘッド７０と一緒には回転しないようになっている。点火装置１３４または点火プラグは、ケーブル接続１３９まで延びている給電線を有している。この場合、点火装置１３４は制御要素７６および７８（または７６ａもしくは７６ｂを貫通している。必要に応じて、燃焼ガスのブローバックを防止するために、点火装置１３４とステム８２の間のすき間の中を通って作動チェンバの中に圧縮空気１４１を噴射してもよい。
【００７５】
図１５は回転ピストン機械１０をディーゼル・エンジンとして使用するのに特に適している封止部材６８のさらなる変更を示している。
燃料噴射装置１３８は、この場合も先と同様に中空管の形をした封止部材６８のバルブ・ステム８２を貫通しており、この燃料噴射装置１３８の作動チェンバ端部には、超高圧下でディーゼル燃料を作動チェンバ４２の中に噴射することができる複数の細かいノズル開口１４２を有する噴射ノズル１４０を配置してある。この場合も先と同様に、燃料噴射装置１３８をバルブ・ステム８２内に回転軸２８に対して固定して配置してあることが好ましい。燃料噴射装置１３８上にグロー・ワイヤ１４６を配置してもよい。燃料噴射装置１３８はステム８２を貫通し、制御要素７８および７６（または７６ａもしくは７６ｂ）を貫通して噴射バルブ（詳細は図示せず）まで延びている。
【００７６】
これらの実施形態は、封止部材６８が回転軸２８上にあっても、回転ピストン機械１０を内燃機関として、特に火花点火として、およびディーゼル・エンジンとして使用することが可能であることを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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