(57)【要約】  本開示は、中心軸Ａを画定する回転可能シャフトを含み、該シャフトが第１の端部および第２の端部を有する、エンジンまたはポンプを提供する。シャフトは、その上に配置される細長い第１のアイランドを有することができる。第１のアイランドは、離間される前面と後面との間に一般に画定される容積を伴う、本体を有することができる。前面および後面は、半径方向軸Ｒに平行な面の中に位置することができる。前面および後面の周辺部は、それらの間に湾曲周辺面を画定することができる。エンジンまたはポンプはさらに、第１のアイランドの前面に隣接して配置される前サイドプレートと、第１のアイランドの後面に隣接して配置される後サイドプレートとを含むことができる。エンジンまたはポンプはまた、前サイドプレートと後サイドプレートとの間に配置される、第１の輪郭部アセンブリも含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンまたはポンプであって、
ａ）  中心軸Ａを画定する回転可能シャフトであって、前記シャフトは、第１の端部および第２の端部を有し、前記シャフトは、その上に配置される細長い第１のアイランドを有し、前記第１のアイランドは、前記回転可能シャフトに沿って離間される前面と後面との間に一般に画定される容積を伴う、本体を有し、前記前面および後面は、半径方向軸Ｒに平行な面の中に位置し、前記前面および後面は、丸みのある非円形の形状を有し、前記前面および後面の周辺部は、それらの間に湾曲周辺面を画定する、回転可能シャフトと、
ｂ）  前記第１のアイランドの前記前面に隣接して配置される、前サイドプレートと、
ｃ）  前記第１のアイランドの前記後面に隣接して配置される、後サイドプレートと、
ｄ）  前記前サイドプレートと前記後サイドプレートとの間に配置される、第１の輪郭部アセンブリであって、前記第１の輪郭部アセンブリは、凹状の内側に面する表面によって接続される１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面によって画定され、前記輪郭部アセンブリの前記凹状の内側に面する表面は、前記第１のアイランドの前記湾曲周辺面に面し、前記凹状の内側に面する表面、前記アイランドの前記湾曲周辺面、ならびに前記前サイドプレートおよび後サイドプレートは、協働して作動容積を形成し、前記回転可能シャフトおよび第１のアイランドは、前記第１の輪郭部アセンブリに対して回転するように構成される、第１の輪郭部アセンブリと、
を備える、エンジンまたはポンプ。
【請求項２】
前記輪郭部アセンブリは、点火プラグを受容するために、その中に開口を画定する、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項３】
前記第１の輪郭部アセンブリは、固定ハウジングに連結される、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項４】
前記第１の輪郭部アセンブリは、固定リストピンに載置され、前記第１の輪郭部アセンブリは、前記第１のアイランドおよび回転可能シャフトが前記中心軸Ａを中心に回転するときに、前記リストピンを中心に振動することができ、前記リストピンは、前記中心軸Ａに略平行である、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項５】
前記輪郭部は、前記輪郭部アセンブリの前記凹状の内側に面する表面の第１の端部に近接して配置される、第１の頂点と、前記輪郭部アセンブリの前記凹状の前記内側に面する表面の第２の端部に近接して配置される、第２の頂点とを含み、前記頂点は、前記輪郭部アセンブリの前記凹状の内側に面する表面と、前記第１のアイランドの前記湾曲周辺面との間に画定される空隙の中に配置され、前記頂点は、前記作動容積を画定するのを補助する、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項６】
前記頂点は、前記輪郭部アセンブリの中に画定される陥凹部内に配置される、請求項５に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項７】
前記輪郭部アセンブリはさらに、前記頂点のそれぞれに近接して配置される少なくとも１つの予荷重ばねを含み、前記少なくとも１つの予荷重ばねは、前記第１のアイランドに対して前記頂点を付勢するように適合される、請求項６に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項８】
前記アペックスシールによって覆われる前記輪郭部アセンブリと第１のアイランドとの間の空隙は、約０．１０インチ（約２．５４ｍｍ）未満、約０．０１０インチ（約０．２５４ｍｍ）未満、約０．００１０インチ（約０．０２５４ｍｍ）未満、約０．０００１０インチ（約０．００２５４ｍｍ）未満、または約０．００００１０インチ（約０．０００２５４ｍｍ）未満である、請求項７に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項９】
前記輪郭部は、前記輪郭部アセンブリの前記前面に近接して配置される第１のコーナーシールと、前記輪郭部アセンブリの前記後面に近接して配置される第２のコーナーシールとを含み、前記コーナーシールは、前記輪郭部アセンブリの前記前面および後面と、前記前および後サイドプレートとの間に画定される空隙の中に配置され、前記コーナーシールは、前記作動容積を画定するのを補助する、請求項５に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項１０】
前記コーナーシールは、前記輪郭部アセンブリの前記前面および後面の中に画定される陥凹部内に配置される、請求項９に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項１１】
前記輪郭部アセンブリはさらに、前記コーナーシールのそれぞれに近接して配置される、コーナーシール予荷重ばねを含み、前記コーナーシール予荷重ばねは、前記前および後サイドプレートに対して前記コーナーシールを付勢するように適合される、請求項１０に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項１２】
前記輪郭部アセンブリはさらに、前記輪郭部アセンブリの前記１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面の中に画定される円弧状溝の中に埋め込まれる、複数のフローティングサイドシールを含む、請求項６に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項１３】
前記円弧状溝は、前記凹状の内面の円弧状範囲と略一致し、前記アペックスシールを受容するように構成される前記溝と交差する、請求項１２に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項１４】
前記サイドシールのそれぞれは、前記円弧状溝の中で前記サイドシールの安定性および配向を維持するために、少なくとも１つの予荷重ばねの上に着座する、請求項１２に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項１５】
前記コーナーシールおよび頂点は、前記作動容積を画定するのを補助するために、実質的に一致する、請求項９に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項１６】
前記前および後サイドプレートは、前記回転可能シャフトとともに回転する、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項１７】
前記前および後サイドプレートは、前記前および後サイドプレートの幾何学的中心と実質的に合致する回転中心を有する、請求項１６に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項１８】
前記前および後サイドプレートは、前記前および後サイドプレートの幾何学的中心と実質的に合致しない回転中心を有する、請求項１６に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項１９】
前記第１のアイランドおよびサイドプレートを実質的に固定された軸方向位置に維持するために、前記前プレートに近接して配置される前スラスト軸受と、前記後プレートに近接して配置される後スラスト軸受と、をさらに含む、請求項１６に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項２０】
前記アイランドの前部は、（ｉ）略楕円形、（ｉｉ）略長円形、および（ｉｉｉ）略ダンベル形のうちの１つである、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項２１】
前記前および後サイドプレートのうちの少なくとも１つは、前記デバイスを通過する作動流体を方向付けるために、その中に画定されるポートを含む、請求項１６に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項２２】
前記第１のアイランドは、前記デバイスを通過する作動流体を方向付けるために、その中に画定される少なくとも１つのポートを含む、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのポートは、前記第１のアイランドの前記湾曲周辺面を通して形成される、請求項２２に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのポートは、前記半径方向軸Ｒに略平行である第１の部分と、前記中心軸Ａに略平行である、前記第１の部分と流体連通している第２の部分とを含む、請求項２３に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのポートの前記第２の部分は、前記前および後サイドプレートのうちの少なくとも１つの中に画定されるポートと整列するように構成される、請求項２４に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項２６】
少なくとも２つのポートが、前記第１のアイランドの前記湾曲周辺面を通して形成され、前記少なくとも２つのポートは、前記中心軸Ａおよび前記半径方向軸Ｒに対して直角である円周軸Ｃに沿った前記第１のアイランドの前記湾曲周辺面を中心に互いに変位される、第１のポートおよび第２のポートを含む、請求項２４に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項２７】
前記第１のポートは、前記作動容積の中へ作動流体を方向付けるために、吸気ポートとして機能するように構成され、前記第２のポートは、前記作動容積の外へ作動流体を方向付けるために、排気ポートとして機能するように構成される、請求項２４に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのポートは、そこを通る前記流体の流れを制御するための弁を含む、請求項１９に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項２９】
前記弁は、受動的に作動される、請求項２８に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項３０】
前記弁は、能動的に作動される、請求項２８に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項３１】
前記前サイドプレートと前記後サイドプレートとの間に配置される、第２の輪郭部アセンブリをさらに含み、前記第２の輪郭部アセンブリは、凹状の内側に面する表面によって接続される１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面によって画定され、前記第２の輪郭部アセンブリの前記凹状の内側に面する表面は、前記第１のアイランドの前記湾曲周辺面に面し、前記凹状の内側に面する表面、前記第１のアイランドの前記湾曲周辺面、ならびに前記前サイドプレートおよび後サイドプレートは、協働して第２の作動容積を形成し、前記回転可能シャフトおよび第１のアイランドは、前記第２の輪郭部アセンブリに対して回転するように構成される、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項３２】
前記第２の輪郭部アセンブリは、円周軸に沿って前記中心軸を中心に、前記第１の輪郭部アセンブリから第１の角度増分だけ角変位される、請求項３１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項３３】
前記第１の角度増分は、約１８０度、約１２０度、または約９０度である、請求項３１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項３４】
前記前サイドプレートと前記後サイドプレートとの間に配置される、第３の輪郭部アセンブリをさらに含み、前記第３の輪郭部アセンブリは、凹状の内側に面する表面によって接続される１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面によって画定され、前記第３の輪郭部アセンブリの前記凹状の内側に面する表面は、前記第１のアイランドの前記湾曲周辺面に面し、前記凹状の内側に面する表面、前記第１のアイランドの前記湾曲周辺面、ならびに前記前サイドプレートおよび後サイドプレートは、協働して第３の作動容積を形成し、前記回転可能シャフトおよび第１のアイランドは、前記第３の輪郭部アセンブリに対して回転するように構成される、請求項３１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項３５】
前記第１、第２、および第３の輪郭部アセンブリは、円周軸に沿って前記中心軸を中心に、互いに第２の角度増分だけ角変位される、請求項３４に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項３６】
前記第２の角度増分は、約１２０度または約９０度である、請求項３２に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項３７】
前記前サイドプレートと前記後サイドプレートとの間に配置される、第４の輪郭部アセンブリをさらに備え、前記第４の輪郭部アセンブリは、凹状の内側に面する表面によって接続される１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面によって画定され、前記第４の輪郭部アセンブリの前記凹状の内側に面する表面は、前記第１のアイランドの前記湾曲周辺面に面し、前記凹状の内側に面する表面、前記第１のアイランドの前記湾曲周辺面、ならびに前記前サイドプレートおよび後サイドプレートは、協働して第４の作動容積を形成し、前記回転可能シャフトおよび第１のアイランドは、前記第４の輪郭部アセンブリに対して回転するように構成される、請求項３５に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項３８】
前記第１、第２、第３、および第４の輪郭部アセンブリは、円周軸に沿って前記中心軸を中心に、互いに第３の角度増分だけ角変位される、請求項３７に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項３９】
前記第４の角度増分は、約９０度である、請求項３８に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項４０】
前記回転可能シャフト、前記第１のアイランド、ならびに前記前および後サイドプレートの少なくとも一部分を含むためのハウジングをさらに備える、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項４１】
前記回転可能シャフトは、その上に配置される第２の細長いアイランドを含み、前記第２のアイランドは、前記第１のアイランドから前記シャフトに沿って軸方向に変位され、前記第２のアイランドは、前記回転可能シャフトに沿って離間される前面と後面との間に一般に画定される容積を伴う、本体を有し、前記前面および後面は、前記半径方向軸Ｒに平行な面の中に位置し、前記前面および後面は、丸みのある非円形の形状を有し、前記前面および後面の周辺部は、それらの間に第２の湾曲周辺面を画定し、前記エンジンまたはポンプさらに、
ａ）  前記第２のアイランドの前記前面に隣接して配置される、第２の前サイドプレートと、
ｂ）  前記第２のアイランドの前記後面に隣接して配置される、第２の後サイドプレートと、
ｄ）  前記第２の前サイドプレートと前記第２の後サイドプレートとの間に配置される、第２の輪郭部アセンブリであって、前記第２の輪郭部アセンブリは、第２の凹状の内側に面する表面によって接続される１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面によって画定され、前記輪郭部アセンブリの前記第２の凹状の内側に面する表面は、前記第２のアイランドの前記第２の湾曲周辺面に面し、前記第２の凹状の内側に面する表面、前記第２のアイランドの前記第２の湾曲周辺面、ならびに前記第２の前サイドプレートおよび第２の後サイドプレートは、協働して第２の作動容積を形成し、前記回転可能シャフトおよび第２のアイランドは、前記第２の輪郭部アセンブリに対して回転するように構成される、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項４２】
前記第２の前または後サイドプレートのうちの少なくとも１つは、前記第１のアイランドと関連する前記前または後サイドプレートと一体化される、請求項４１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項４３】
前記第１の輪郭部アセンブリに動作可能に連結される、少なくとも１つのカムフォロアをさらに備え、前記少なくとも１つのカムフォロアは、前記前サイドプレートおよび後サイドプレートのうちの少なくとも１つの縁部面に沿って転動するように適合される、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項４４】
前記少なくとも１つのカムフォロアは、前記第１の輪郭部アセンブリに連結されるレバーアーム上に載置される、請求項４３に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項４５】
前記デバイスは、ポンプまたは圧縮機である、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項４６】
前記デバイスは、冷媒を圧縮するように構成される空調用圧縮機である、請求項４５に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項４７】
前記エンジンは、蒸気駆動エンジンである、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【請求項４８】
前記エンジンは、圧縮空気によって駆動されるエンジンである、請求項１に記載のエンジンまたはポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１２年９月６日に出願された米国仮特許出願第６１／６９７，４８１号、および２０１２年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／６１０，７８１号に対する優先権の利益を主張するものである。上述した特許出願のそれぞれは、あらゆる目的に対して参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６，７５８，１８８号、名称「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｔｏｒｑｕｅ  Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｒｏｔａｒｙ  Ｅｎｇｉｎｅ」は、その開示が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、逆変位非対称ロータリー（ＩＤＡＲ）エンジンを開示している。このエンジンは、チャンバ内壁、チャンバ外壁、および移動可能な輪郭部を含む。２０１０年３月２５日に出願された米国特許出願第１２／７３２，１６０号もまた、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、米国特許第６，７５８，１８８号の実施形態に対して改善された実施形態を提示している。本開示は、本明細書で説明されるように、これらの実施形態に勝る顕著な改善を提供する。
【発明の概要】
【０００３】
開示される実施形態は、一般的な往復ピストンエンジンおよびロータリーエンジンを改良する。そのような一般的なエンジンを超える改良点としては、少なくとも、より高い動力密度、高いアトキンソン比のサイクルを可能にする柔軟な作動容積、低摩耗材料の実用を可能にする２次元設計、２倍、３倍、またはそれよりも多い１回転あたりの動力行程、機械的伝達効率の向上、エンジンケースの振動の低減、および部品数の削減、が挙げられる。
【０００４】
開示される実施形態は、混合気を燃焼させ、それによって、化学エネルギーを回転運動エネルギーに変換するために使用される機械を説明する。開示される実施形態の重要な特徴は、非円形の対称または非対称回転シリンダすなわち「アイランド」の凸面、往復運動する凹状部分すなわち「輪郭部」、ならびに前および後サイドプレートの相互作用による作動容積の形成である。
【０００５】
したがって、一実施形態において、本開示は、中心軸Ａを画定する回転可能シャフトを含み、該シャフトが第１の端部および第２の端部を有する、エンジンまたはポンプを提供する。シャフトは、その上に配置される細長い第１のアイランドを有することができる。第１のアイランドは、回転可能シャフトに沿って離間される前面と後面との間に一般に画定される容積を伴う、本体を有することができる。前面および後面は、半径方向軸Ｒに平行な面の中に位置することができる。前面および後面は、丸みのある非円形の形状を有することができる。前面および後面の周辺部は、それらの間に湾曲周辺面を画定することができる。エンジンまたはポンプはさらに、第１のアイランドの前面に隣接して配置される前サイドプレートと、第１のアイランドの後面に隣接して配置される後サイドプレートとを含むことができる。エンジンまたはポンプはなおさらに、前サイドプレートと後サイドプレートとの間に配置される、第１の輪郭部アセンブリを含むことができる。第１の輪郭部アセンブリは、凹状の内向面によって接続される１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面によって画定される。輪郭部アセンブリの凹状の内向面は、第１のアイランドの湾曲周辺面に面する。凹状の内向面、アイランドの湾曲周辺面、ならびに前サイドプレートおよび後サイドプレートは、協働して作動容積を形成する。回転可能シャフトおよび第１のアイランド、または少なくとも第１のアイランドは、好ましくは、第１の輪郭部アセンブリに対して回転するように構成される。
【０００６】
所望であれば、輪郭部アセンブリは、点火プラグを受容するために、その中に開口を画定することができる。第１の輪郭部アセンブリは、固定ハウジングに連結することができる。第１の輪郭部アセンブリは、固定リストピンに載置することができ、よって、第１の輪郭部アセンブリは、第１のアイランドおよび回転可能シャフトが中心軸Ａを中心に回転するときに、リストピンを中心に振動する。リストピンは、好ましくは、中心軸Ａに略平行である。輪郭部は、輪郭部アセンブリの凹状の内向面の第１の端部に近接して配置される第１の頂点と、輪郭部アセンブリの凹状の内向面の第２の端部に近接して配置される第２の頂点とを含むことができる。頂点は、好ましくは、輪郭部アセンブリの凹状の内向面と第１のアイランドの湾曲周辺面との間に画定される空隙の中に配置される。頂点は、作動容積を画定するのを補助する。所望であれば、頂点は、輪郭部アセンブリの中に画定される陥凹部内に配置することができる。輪郭部アセンブリはさらに、頂点のそれぞれに近接して配置される少なくとも１つの予荷重ばねを含むことができ、少なくとも１つの予荷重ばねは、第１のアイランドに対して頂点を付勢するように適合させることができる。
【０００７】
アペックスシールによって覆われる輪郭部アセンブリと第１のアイランドとの間の空隙は、所望に応じて、約０．１０インチ（約２．５４ｍｍ）未満、約０．０１０インチ（約０．２５４ｍｍ）未満、約０．００１０インチ（約０．０２５４ｍｍ）未満、約０．０００１０インチ（約０．００２５４ｍｍ）未満、または約０．００００１０インチ（約０．０００２５４ｍｍ）未満とすることができる。輪郭部は、輪郭部アセンブリの前面に近接して配置される第１のコーナーシールと、輪郭部アセンブリの後面に近接して配置される第２のコーナーシールとを含むことができ、コーナーシールは、輪郭部アセンブリの前面および後面と、前および後サイドプレートとの間に画定される空隙の中に配置され、コーナーシールは、作動容積を画定するのを補助する。
【０００８】
いくつかの実現形態において、コーナーシールは、輪郭部アセンブリの前面および後面の中に画定される陥凹部内に配置することができる。輪郭部アセンブリはさらに、コーナーシールのそれぞれに近接して配置される、コーナーシール予荷重ばねを含むことができる。コーナーシール予荷重ばねは、前および後サイドプレートに対してコーナーシールを付勢するように適合させることができる。輪郭部アセンブリはさらに、輪郭部アセンブリの１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面の中に画定される円弧状溝の中に埋め込まれる、複数のフローティングサイドシールを含むことができる。円弧状溝は、凹状の内面の円弧状範囲と略一致し、アペックスシールを受容するように構成される溝と交差することができる。サイドシールのそれぞれは、円弧状溝の中でサイドシールの安定性および配向を維持するために、少なくとも１つの予荷重ばねの上に着座することができる。好ましくは、コーナーシールおよび頂点は、作動容積を画定するのを補助するために、実質的に一致する。種々の実現形態において、前および後サイドプレートは、回転可能シャフトおよびアイランドとともに回転することができる。
【０００９】
さらなる実現形態によれば、前および後サイドプレートは、前および後サイドプレートの幾何学的中心に実質的に合致する、回転中心を有することができる。あるいは、前および後サイドプレートは、前および後サイドプレートの幾何学的中心と実質的に合致しない回転中心を有することができる。所望であれば、エンジンまたはポンプはさらに、第１のアイランドおよびサイドプレートを実質的に固定された軸方向位置に維持するために、前プレートに近接して配置される前スラスト軸受と、後プレートに近接して配置される後スラスト軸受とを含むことができる。種々の実施形態において、アイランドは、数ある形状の中で、略楕円形、略長円形、または略ダンベル形とすることができる。
【００１０】
所望であれば、前および後サイドプレートのうちの少なくとも１つが、デバイスを通過する作動流体を方向付けるために、その中に画定されるポートを含むことができる。所望であれば、第１のアイランドが、デバイスを通過する作動流体を方向付けるために、その中に画定される少なくとも１つのポートを含むことができる。少なくとも１つのポートは、第１のアイランドの湾曲周辺面を通して形成することができる。少なくとも１つのポートは、半径方向軸Ｒに略平行である第１の部分と、中心軸Ａに略平行である、第１の部分と流体連通している第２の部分とを含むことができる。少なくとも１つのポートの第２の部分は、前および後サイドプレートのうちの少なくとも１つの中に画定されるポートと整列するように構成することができる。
【００１１】
いくつかの実現形態では、少なくとも２つのポートを、第１のアイランドの湾曲周辺面を通して形成することができる。少なくとも２つのポートは、中心軸Ａおよび半径方向軸Ｒに対して直角である円周軸Ｃに沿って、第１のアイランドの湾曲周辺面を中心に互いに変位される、第１のポートおよび第２のポートを含むことができる。第１のポートは、作動容積の中へ作動流体を方向付けるために、吸気ポートとして機能するように構成することができ、第２のポートは、作動容積の外へ作動流体を方向付けるために、排気ポートとして機能するように構成することができる。いくつかの実現形態において、少なくとも１つのポートは、そこを通る流体の流れを制御するための弁を含むことができる。弁は、受動的または能動的に作動させることができる。
【００１２】
さらに本開示によれば、エンジンまたはポンプはさらに、前サイドプレートと後サイドプレートとの間に配置される、第２の輪郭部アセンブリを含むことができる。第２の輪郭部アセンブリは、凹状の内側に面する表面によって接続される１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面によって画定することができる。第２の輪郭部アセンブリの凹状の内側に面する表面は、第１のアイランドの湾曲周辺面に面することができる。凹状の内側に面する表面、第１のアイランドの湾曲周辺面、ならびに前サイドプレートおよび後サイドプレートは、協働して第２の作動容積を形成することができる。回転可能シャフトおよび第１のアイランドは、好ましくは、第２の輪郭部アセンブリに対して回転するように構成される。
【００１３】
第２の輪郭部アセンブリは、円周軸に沿って中心軸を中心に、第１の輪郭部アセンブリから第１の角度増分だけ角変位させることができる。例えば、第１の角度増分は、約１８０度、約１２０度、または約９０度とすることができる。
【００１４】
さらなる実現形態において、エンジンまたはポンプはさらに、前サイドプレートと後サイドプレートとの間に配置される、第３の輪郭部アセンブリを含むことができる。第３の輪郭部アセンブリは、凹状の内側に面する表面によって接続される１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面によって画定することができる。第３の輪郭部アセンブリの凹状の内側に面する表面は、第１のアイランドの湾曲周辺面に面することができる。凹状の内側に面する表面、第１のアイランドの湾曲周辺面、ならびに前サイドプレートおよび後サイドプレートは、協働して第３の作動容積を形成することができる。回転可能シャフトおよび第１のアイランドは、第３の輪郭部アセンブリに対して回転するように構成することができる。
【００１５】
いくつかの実現形態において、第１、第２、および第３の輪郭部アセンブリは、円周軸に沿って中心軸を中心に、互いに第２の角度増分だけ角変位させることができる。第２の角度増分は、約１２０度または約９０度とすることができる。
【００１６】
さらなる実現形態において、エンジンまたはポンプはさらに、前サイドプレートと後サイドプレートとの間に配置される、第４の輪郭部アセンブリを含むことができる。第４の輪郭部アセンブリは、凹状の内側に面する表面によって接続される１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面によって画定することができる。第４の輪郭部アセンブリの凹状の内側に面する表面は、第１のアイランドの湾曲周辺面に面することができる。凹状の内側に面する表面、第１のアイランドの湾曲周辺面、ならびに前サイドプレートおよび後サイドプレートは、協働して第４の作動容積を形成することができる。回転可能シャフトおよび第１のアイランドは、第４の輪郭部アセンブリに対して回転するように構成することができる。
【００１７】
さらなる実現形態において、第１、第２、第３、および第４の輪郭部アセンブリは、円周軸に沿って中心軸を中心に、互いに第３の角度増分だけ角変位させることができる。例えば、第４の角度増分は、約９０度とすることができる。種々の実現形態において、エンジンまたはポンプはさらに、回転可能シャフト、第１のアイランド、ならびに前および後サイドプレートの少なくとも一部分を含むためのハウジングを含むことができる。
【００１８】
いくつかの実現形態において、回転可能シャフトは、その上に配置される第２の細長いアイランドを含むことができる。第２のアイランドは、好ましくは、第１のアイランドからシャフトに沿って軸方向に変位され、また、第２のアイランドは、回転可能シャフトに沿って離間される前面と後面との間に一般に画定される容積を伴う、本体を有する。前面および後面は、好ましくは、半径方向軸Ｒと平行な面の中に位置する。前面および後面は、好ましくは、丸みのある非円形の形状を有する。前面および後面の周辺部は、それらの間に第２の湾曲周辺面を画定する。エンジンまたはポンプはさらに、第２のアイランドの前面に隣接して配置される第２の前サイドプレートと、第２のアイランドの後面に隣接して配置される第２の後サイドプレートと、第２の前サイドプレートと第２の後サイドプレートとの間に配置される第２の輪郭部アセンブリとを含むことができる。第２の輪郭部アセンブリは、第２の凹状の内側に面する表面によって接続される１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面によって画定することができる。輪郭部アセンブリの第２の凹状の内側に面する表面は、第２のアイランドの第２の湾曲周辺面に面することができる。第２の凹状の内側に面する表面、第２のアイランドの第２の湾曲周辺面、ならびに第２の前サイドプレートおよび第２の後サイドプレートは、協働して第２の作動容積を形成することができる。回転可能シャフトおよび第２のアイランドは、好ましくは、第２の輪郭部アセンブリに対して回転するように構成される。所望であれば、第２の前または後サイドプレートのうちの少なくとも１つを、第１のアイランドと関連付けられる前または後サイドプレートと一体化することができる。
【００１９】
いくつかの実現形態において、エンジンまたはポンプはさらに、第１の輪郭部アセンブリと動作可能に連結される、少なくとも１つのカムフォロアを含むことができる。少なくとも１つのカムフォロアは、前サイドプレートおよび後サイドプレートのうちの少なくとも１つの縁部面に沿って転動するように適合させることができる。少なくとも１つのカムフォロアは、第１の輪郭部アセンブリに連結されるレバーアーム上に載置することができる。
【００２０】
さらなる態様によれば、エンジンまたはポンプデバイスは、ポンプまたは圧縮機として使用することができる。例えば、デバイスは、冷媒を圧縮するように構成される空調用圧縮機であることができる。別の実施形態において、エンジンまたはポンプは、蒸気駆動エンジン、または圧縮空気によって駆動されるエンジンとすることができる。そのようなエンジンは、所望に応じて、発電機もしくはポンプ等のデバイス、または他のデバイスの入力軸に接続することができる。
【００２１】
上述の概要および以下の詳細な説明は、いずれも例示的かつ説明的なものに過ぎず、本明細書で開示される実施形態のさらなる説明を提供することを意図したものであることを理解されたい。
【００２２】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本開示の方法およびシステムを例示し、そのさらなる理解を提供するために含まれる。説明とともに、図面は、開示される実施形態の原理を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
付随する説明は、限定的でない実施例を表す、開示される実施形態を例示する複数の画像である。
【図１】本開示による第１の実施形態の分解等角図である。
【図２】図１の実施形態の一部分の機械的な詳細を例示する図である。
【図３】図１の実施形態の一部分の機械的な運動を例示する図である。
【図４】図１の実施形態の輪郭部分の態様を例示する図である。
【図５】図１の実施形態によるＣ．Ｅ．（燃焼エンジン）の例示的なサイドプレートのポーティングを示す図である。
【図６】図１の実施形態によるＣ．Ｅ．のアイランドの例示的なポーティングを示す図である。
【図７】図１の実施形態によるＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図８】図１の実施形態によるＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図９】連続するアイランドが互いに４０度離間された、３つの離間したアイランドを使用するエンジンの第１の実施例の側面図である。
【図１０】図１の実施形態のアイランドに使用することができる、様々な異なるアイランドを例示する図である。
【図１１】本開示による第２の実施形態の分解等角図である。
【図１２】図１１の実施形態の機械的伝達の詳細を例示する図である。
【図１３】図１１の実施形態の輪郭部の部品を例示する図である。
【図１４】図１１の実施形態の回転サイドプレートを例示する図である。
【図１５】図１１の実施形態のレバーアームおよび対応するアクスルを例示する図である。
【図１６】図１１の実施形態のＣ．Ｅ．（燃焼エンジン）／ポンプのポーティングを例示する図である。
【図１７】図１１のＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図１８ａ】図１１のＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図１８ｂ】図１１のＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図１９】図１１のＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図２０】図１１のＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図２１】図１１のＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図２２】図１１のＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図２３】図１１のＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図２４ａ】図１１のＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図２４ｂ】図１１のＣ．Ｅ．／ポンプの種々の動作を例示する図である。
【図２５】９０度離間された４つの輪郭部を有するエンジン設計の実施例を例示する図である。
【図２６】アイランドが６０度離間された２つアイランドエンジンの実施例を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１を参照すると、本開示の実施形態を形成する構成要素が例示されている。加えて、開示される実施形態を論じるために利用される、座標系が示される。この座標系は、軸方向軸（Ａ）、半径方向軸（Ｒ）、および円周軸（Ｃ）を含む、円筒３次元系である。図１で例示されるように、回転可能シャフト１は、１対の前２ａおよび後２ｂのラジアル無摩擦の油膜または平軸受によって保持される。軸受は、１対の前３ａおよび後３ｂ固定ケースエンドプレートによって支持される。
【００２５】
回転可能シャフト１は、円筒状の成形構造体４または「アイランド」に取り付けられるか、またはそれに一体化される。アイランド４は、下でさらに詳細に論じられるように、十分に厚く、２つの平行な平坦面４ａおよび４ｂ、ならびに湾曲し、楕円形、長円形等の任意の好適な形状であり得る周辺面４ｃを有する。
【００２６】
図１で例示されるように、アイランド４の前４ａおよび後４ｂ平面端部には、略一様な厚さを有する１対の略円形の前６ａおよび後６ｂサイドプレートが機械的に固着または一体化され、よって、実質的に気密または完全に気密のシールが、アイランドとエンドプレートとの間、ならびに輪郭部分８とエンドプレートとの間に形成され、よって、アイランド４の外面、サイドプレート６の内面、および輪郭部アセンブリ（複数可）８の内面によって、実質的にまたは完全に気密のチャンバを画定することができる。描写されるように、サイドプレート６ａ、６ｂは、シャフト１とともに回転するが、サイドプレート６ａ、６ｂおよびアイランド４の組み合わせの幾何学的中心に合致する回転中心を有する場合もあり、または有しない場合もある。一致しない回転および幾何学的中心は、非対称作動容積の動的な変化という所望の効果を生じさせることができる。アイランドとサイドプレートとの組み合わせを固定された軸方向位置に保つために、１対の前７ａおよび後７ｂスラスト軸受が使用される。
【００２７】
凹形状の部品または「輪郭部アセンブリ」８が図に表され、アイランド４に面する凹状の内側に面する表面と協働し、それによって接続される、１対の対向する外側に面する円弧面を有する。輪郭部アセンブリ８はまた、（所望であれば）点火プラグ５または他の類似するデバイスを受容するための開口も有することができる。輪郭部アセンブリ８は、内側凹面がアイランド４に面してそれらの間に作動容積５’（図２を参照されたい）を形成するように、プレート６ａおよび６ｂの間に挿入される。開示される実施形態が、代替として本明細書で論じられるようなポンプまたは圧縮機ではなく（その場合、エンジンは、例えば点火プラグポートと略一致する場所にあるポートを介して、加圧流体を作動容積の中へ入れることによって駆動される）、内燃エンジンとしての機能を果たすときには、１対の第１の頂点１５ａおよび第２の頂点１５ｂ（図２）が、アイランド４の凸面およびサイドプレート６ａ、６ｂの平行面に接触して、燃焼室としての機能を果たすことができる作動容積５’を画定するのを補助する。エンジンのアイランド４および対応する部品（例えば、輪郭部８およびハウジング９）の厚さまたは奥行は、比較的より大きいまたはより小さい作動容積５’を有するエンジンをそれに応じて提供するために、増加または減少させることができる。作動容積のサイズは、加えて、または代替として、エンジンの直径を増加または減少させ、輪郭部８の内側円弧面の湾曲を変化させることによって拡大／縮小することができる。
【００２８】
外側ハウジング９は、少なくとも１つの、または最大Ｎ個の付属物またはアンカーポイント９ａ〜ｎを有し、それらは、アイランド４に向かって内側を向き、（Ｎ＝３の場合）約１２０度の円周範囲で互いに分離される。この例示的な実施形態は、３つのアンカーポイント（図２の９ａ、９ｂ、および９ｃ）を示す。外側ハウジング９は、固定ケースエンドプレート３ａおよび３ｂの双方に取り付けられる。代替の実施形態において、ハウジング９は、２つのエンドプレートを有する円筒のハウジングを有するのではなく、２つの鋳造物で、または単一の鋳造物および単一のシールを使用する１つのエンドプレートで作製することができる。単に例示の目的で、連続するアイランドおよびハウジングを、図９（ａ）〜９（ｂ）および図２６で例示されるように、連続的に積み重ね、かつ個別にすることができる。上述した具体例には、エンジンの全ての詳細が提示されていないことに留意されたい。所望であれば、ハウジングは、同じ構造ユニットの中へ組み合わせることができ、そこには、ハウジングが（例えば、同じ鋳造物の中へ）一体化される。例えば、２つの円筒空洞を完成するために鋳造物の各端部を覆うカバー部分を有する、それぞれがアイランドを含む、２つの隣接する円筒空洞を一体的に形成することができる。
【００２９】
図をさらに参照すると、リストピン１０が、構造体の高い剛性を可能にする二重剪断モードで配置される。サイドプレート６ａ、６ｂは、外側ハウジング９の内側で回転する。潤滑油（例えば、通常のまたは合成のモータ油）を、外側ハウジング９の下部分に配置することができる。サイドプレート６ａ、６ｂが回転すると、それらが潤滑油を通過し、ハウジング９の内部のエンジン部品の上に潤滑油を分配するのを補助する。所望であれば、エンドプレート６ａ、６ｂには、潤滑油の取り込みおよび分配を容易にするために、不規則なまたは凸凹のある（例えば、エンボス加工した／溝を付けた）表面を提供することができる。
【００３０】
図３のように配設される部品は、輪郭部アセンブリ８の運動を生じさせる。具体的には、輪郭部アセンブリ８は、リストピン１０を使用して外側ハウジング９上の付属物９ａに接続される。ハウジング９の平面領域は、略円形であるが（例えば、図２を参照されたい）、任意の好適な形状を使用することができる。ピン１０を介した接続は、輪郭部アセンブリ８が、ピン１０の中心を中心にして、図３で見られるような平面の中で枢動するかまたは振動することを可能にする。あるいは、リストピン１０はまた、図１で示される１つ以上の無摩擦軸受１１も含み得る。また、第１の図示される実施形態には３つの輪郭部が提示されているが、枢軸（例えば、リストピン１０）上に乗る、１つ、２つ、４つ、５つ、またはそれ以上の輪郭部等の、任意の好適な数の円周方向に離間された輪郭部を使用することができることも、当業者によって認識されるであろう。
【００３１】
輪郭部アセンブリ８の運動を説明するために、本明細書では、２つの約束を定める。１．）アペックスシール１５ａは、シールに到達する直前まで燃焼室内にない、アイランド４ｃの外面上に乗っており、これを「リーディング」シールと呼ぶ。２．）アペックスシール１５ｂは、シールに到達する直前まで燃焼室内だけにある、アイランド面上に乗っており、これを「トレーリング」シールと呼ぶ。これは、図３の場合であり、アイランド４は、時計回り方向に回転するように示される。
【００３２】
アイランド４が時計回りに回転している場合、輪郭部が時計回り方向に枢動することを必要とするのであれば、リーディングアペックスシール１５ａが接触力を受け、したがって、時計回り方向に回転させる。輪郭部が反時計回りの回転を必要とするのであれば、トレーリングアペックスシール１５ｂが接触力を受ける。
【００３３】
アイランド４の外面４ｃの形状および輪郭部アセンブリ８の幾何学形状は、枢軸場所１０とともに、作動容積５’を増加および減少させる運動間の遊動を最小にする。アイランド４の表面の湾曲は、連続する幾何学形状とし、既知の形状（例えば、楕円）の輪郭にならうことができ、または図１０（ａ）〜１０（ｄ）で例示されるように、一様な形状以外の１つ以上の不規則性（例えば、凹部または凸部）を有すること等によって、その円周経路に沿って、そのような一様な形状から逸脱し得る。アイランド４の外面の輪郭部は、好ましくは、比較的少ない量のシールの移動を可能にして、シールの寿命およびエンジンの耐久性を延ばすために、アペックスシールを有する輪郭部の場所の間で、実質的に一様な空隙を維持するように適合され、構成される。例えば、アペックスシールによって覆われる空隙は、約０．０００００１０インチ（約０．００００２５４ｍｍ）の任意の所望の増分で、約０．１０インチ（約２．５４ｍｍ）未満、約０．０１０インチ（約０．２５４ｍｍ）未満、約０．００１０インチ（約０．０２５４ｍｍ）未満、約０．０００１０インチ（約０．００２５４ｍｍ）未満、および約０．００００１０インチ（約０．０００２５４ｍｍ）未満とすることができる。アイランドおよび空隙の好ましい形状は、輪郭部のサイズ、形状、および数（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上の輪郭部）、エンジンのサイズ等を含む、様々な幾何学的因子に影響を受ける。
【００３４】
図４で示される輪郭部アセンブリ８は、作動容積からの作動流体（エンジンの場合）または作動される流体（ポンプまたは圧縮機の場合）の漏出を防止するために、下で論じられる主本体１６および追加的な部品（例えば、ばね、アペックスシール、他のシール等）を含む。アセンブリは、図４で例示され、下で内燃エンジンの場合において関連する文面で説明されるように、点火プラグ５を含むことができる。
【００３５】
輪郭部アセンブリ８の主本体１６は、好ましくは、アイランド４の厚さよりも薄く、摩耗に寄与しない材料で作製することができる。例えば、主本体１６は、アルミニウムまたは他の軽量材料から作製することができ、また、鋳鉄または鍛鋼からも作製することができる。さらに、熱挙動および燃焼挙動を向上させるために、輪郭部アセンブリの内側凹面上に、セラミック被覆またはインサートも適用／配置することができる。密閉される空隙が、輪郭部アセンブリ８（図１）の主本体１６と、隣接するサイドプレート６ａ、６ｂとの間に画定される。この空隙を埋めて、ガス／流体を作動容積５’の中に保つために、例示されるように、主本体１６の外側円弧面の中に形成される円弧状溝の中に埋め込まれる、フローティングサイドシール１７ａ、１７ｂを提供することができる（図４）。例示されるように、円弧状溝は、主本体１６の凹状内面の円弧状範囲と略一致し、アペックスシール１５ａ、１５ｂを受容するように適合され、構成される溝２３ａ、２３ｂと交差することができる。他の実施形態は、漏出をさらに低減させるために、追加的なチャネルならびに／または１７ａおよび１７ｂを１つの部品に統合した一体成形のフローティングサイドシールを利用することができる。
【００３６】
ガスが頂点（図３）から漏出することを防止するために、図４のフローティングアペックスシール１５ａ、１５ｂが、横断して軸方向に延在する輪郭部８の中のマッチングチャネル８ｅおよび８ｆの中へ挿入される。アペックスシール１５ａ、１５ｂは、図３で示されるようにアイランド４の表面４ｃに接触する。シール１５ａ／ｂおよびマッチングチャネル８ｅ／ｆは、シール１５ａ／ｂの頂部および周囲を通じた漏出を最小にするように寸法決定されるが、それでも、上で論じられるように、フローティングシールのいくらかの移動を可能にする。チャネル８ｅ、ｆは、例示されるように、輪郭部８の対向する平坦面８ｃ、８ｄの中でサイドシール１７ａ、ｂを受容する円弧状溝に対して略直角に配向される。サイドシール１７ａ、１７ｂは、円弧状溝の中でシール１７ａ、ｂの安定性および配向を維持するために、波形の輪郭部を有する予荷重ばね１８ａ、１８ｂの上に着座する。「背面図」を例示する図４の挿入図からさらに明らかなように、輪郭部分８はさらに、その外側に面する円弧状面上に中空部分を含み、該中空部分は、略直線状の内縁部を結合する外側円弧状縁部を有する、半径方向に延在し、内側に面する２つの壁によって画定される。内側に面する壁の略直線状の内縁部は、点火プラグ５を受容する、半径方向外側に面する略平面を画定するのを補助する。
【００３７】
予荷重ばね２０ａ、２０ｂ（図４）は、アペックスシール１５ａ、１５ｂの基準シール接触力を維持する。シール接触力を高めるために、作動容積５’内の内部ガス圧力「Ｐ」（図３）は、シール上に不均衡な荷重を生じさせ、したがって、作動容積５’の内圧に比例して、シール１５ａおよび１５ｂでのシール接触力を増加させる。予荷重ばね２０ａおよび２０ｂはさらに、１５ａ、１５ｂの接触点での運動および摩耗の差異を補正するのを支援する。シールをさらに高めるために、予荷重ばね２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、および２２ｄがそれぞれ１つずつコーナーシールの内側に据え付けられる、コーナーシール２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、および２１ｄが、チャネル８ｅ、８ｆの隣接する各端部を形成するマッチングポケット２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、および２３ｄの中に据え付けられる。
【００３８】
代表的な用途では、図４で示される輪郭部アセンブリ８の１つ〜複数の複製物が使用され得る。単に例示の目的で、図２で例示されるように、表される実施形態は、３つの同じサブアセンブリ１００、１０２を使用し、それぞれが、図４で識別される輪郭部アセンブリおよび関連する部品を含む。サブアセンブリ１００、１０２は、アイランド４の周囲でＮ／３６０度回転方向に分離され、ここで、Ｎは、サブアセンブリの数である。この場合においては、１２０°である。
【００３９】
開示される実施形態が内燃エンジンとして使用される場合は、点火プラグ５が提供され、該点火プラグは、好ましくは、必ずではないが、図４で示されるように、輪郭部８においてできる限り中央に位置する。高電圧の電気火花が、図示されない高電圧線、ばね、または他の機構を通して、点火プラグの中心電極に伝達される。高電圧電気パルスは、図示されないマグネト、電子点火コイル、または他の従来の構成要素において発生され、シャフトの回転位置にタイミングが合わせられる。対象の実施形態はまた、本明細書の他の場所で論じられるように、ポンプまたは圧縮機としても使用できることが認識されるであろう。
【００４０】
新鮮な混合気または排気等の作動ガスは、サイドプレート６ａおよび６ｂまたはアイランド４の中に位置するポートによって、作動容積５’の中へ、または外へ搬送される。ポートとしては、図５および図６で例示されるものが挙げられるが、それらに限定されない。
【００４１】
サイドプレートのポート：サイドプレートのポーティングの場合、サイドプレート６ａ／ｂは、特殊形状の貫通開口２４ａ、２４ｂを有し、該貫通開口は、アイランド４およびサイドプレート６ａ、６ｂのアセンブリが回転するときに、作動容積５’に見えてくる。そのような開口２４ａ／ｂは、２０１０年３月２５日に出願された、米国特許出願第１２／７３２，１６０号、名称「ＩＮＶＥＲＳＥ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＡＳＹＭＭＥＴＲＩＣ  ＲＯＴＡＲＹ（ＩＤＡＲ）  ＥＮＧＩＮＥ」で説明されており、参照することにより（あらゆる目的に対して）その全体が組み込まれ、該特許出願では、固定されたアイランド４の周囲を輪郭部８が回転する。示されるように、本明細書で開示される実施形態ではアイランド４が回転するが、それでも、ポートを覆うこと、および露出させることは、輪郭部（複数可）８の移動によって達成される。開口２４ａ、２４ｂの形状は、流れのタイミング、ポート上を横断するシールを向上させ、寄生損失を最小にするように最適化される。
【００４２】
アイランドに基づくポート：代替として、図６は、作動ガスがアイランド４を通って出入りする場合の実施形態を示す。そのような吸気および排気ポートは、ガスの逆流を制御するデバイス（例えば、逆止弁またはアクティブ弁）を有することができる。描写されるように、吸気ガスは、１つ以上のポート２５ａを通って流れ、排気ガスは、アイランド４の外周面の略対向して角変位されて形成される、１つ以上のポート２５ｂを通って流れる。
【００４３】
ポート２５ａ、２５ｂは、アイランド４の表面４ｃから始まり、それらが対応する通路２６ａおよび２６ｂと交差し、流体連通するまで、略半径方向内側に延在し、ガスが軸方向に回転部品に出入りすることを可能にする。例示されるように、通路２６ａ、２６ｂは、通路２５ａ、２５ｂに対して略直交して配向され、また、エンジンのシャフト１に対して略平行に配向される。
【００４４】
図６でさらに例示されるように、アイランドの中央孔は、クランク軸上の対応するキー部分と嵌合するためのスロット部分を有することができる。代替的に、アイランドは、鍛造等の手法を介して、シャフト１と一体的に形成することができる。
【００４５】
いずれのポーティング構成の場合においても、アイランドおよびサイドプレートは、好ましくは、吸気および排気マニホールドを回転ポートとインターフェースするために、ロータリーシール（図示せず）を含む。これは、ガスが、エンジンケース３ａ、９、および３ｂによって含まれる内側空間と混合することを防止し、ガスをエンジンの外側に方向付ける。
内燃（Ｉ．Ｃ．）エンジンとして使用される場合
【００４６】
化学エネルギーを回転運動エネルギーに変換するために使用されるときには、４行程サイクルが使用され、１つの全サイクルがシャフトの１回転で行われる。３つの輪郭部アセンブリ８、１００、および１０２が、図２で示されるように使用される場合、合計３つの全サイクルが１回転で行われる。回転エネルギーを蓄えるために、図１で例示されるフライホイール４０も追加される。回転アイランド−サイドプレートアセンブリが相当な回転エネルギーを蓄えることができるより大型の設計では、このフライホイールを随意に省略することができる。
【００４７】
弁調節について、サイドプレート６ａ、６ｂはそれぞれ、一般的に、図５ａ／ｂで示されるような単一のポート開口２４ａおよび２４ｂを有し得る。図６で示される別の実施形態は、通路２６ａ／ｂによって送給されるポート２５ａ／ｂの双方をアイランドの中に有し得る。シャフト１上の単一の共通インデックスに対する各ポートの角位置、および輪郭部アセンブリ８の場所は、各ポートの機能を決定する。角位置＝０度は、これらの考察について、燃焼の開始時に設定される。この位置は、一般に、上死点（ＴＤＣ）と呼ばれる。負の角度をＴＤＣの前とみなし、また、正の角度をＴＤＣの後とみなす。
【００４８】
吸気行程：図７および図８は、作動容積を説明する種々の回転点を示す。図７ａのクランク角＝−１８０°またはその前で、吸気ポートに指定されるポート、例えばポート２５ａは、回転アイランド４（回転方向の矢印に留意されたい）において、作動容積５’に露出され始める。通路２６ａは、外部の新鮮な空気源に接続され、該空気源は、ガソリン、プロパン、またはメタンガス等の燃料をそのような空気流の中へ注入または誘導する手段に接続される。これは、燃料および空気の可燃混合気を、同時に増加する作動容積５’の中に吸引することを可能にする（図７ｂ〜ｃ）。
【００４９】
水素、ディーゼル油、灯油、天然ガス、エタノール（および他のアルコール類）等の任意の、好適な可燃燃料を使用できることが当業者によって認識されるであろう。さらなる実施例として、別の態様では、本開示のエンジンの実施形態は、可燃燃料、ならびに、蒸気、水、圧縮空気、燃焼生成物、他のガス等の、エンジンが置かれる環境に関して比較的高い圧力エネルギーを有する他の種類の作動流体を使用することができる発電用の発電機に取り付けられる。例えば、開示されるエンジン／発電機の組み合わせは、燃焼または他の（例えば、原子核）動力によって加熱される蒸気を発生させるために使用される、ボイラーに連結することができる。エネルギーを与えられた流体は、エンジンを回転させ、したがって、発電機を駆動することができる。このように、開示されるエンジンの実施形態は、流体駆動タービンが使用される任意の好適な用途で使用することができる。そのような組み合わせはまた、加圧液体によって駆動され、水力発電の場合等の液圧モータとしての機能を果たすように使用することもでき、または発電もしくは推進目的のための油圧駆動トレインで使用され得る。
【００５０】
アイランド４は、図７ｃのクランク角＝−９０°で示されるように回転し続ける。この時点で、吸気ポート２５ａは、運動方向で円周方向にトレールし、現在、吸気ポート２５ａを閉じるように、アペックスシール１５ｂの接触縁部と整列している。この時点で、吸気充填圧縮が始まる。
【００５１】
圧縮行程：クランク角＝−９０°から図７ｄで示されるクランク角０°までサイクルが続くにつれて、燃料−空気の充填物が、徐々に減少する作動容積に圧縮される。図１のフライホイール４０から蓄えられた回転エネルギーは、アイランド４を引き続き回転させ、また、輪郭部アセンブリ８に作動容積５’を収縮させる。これは、ガス混合物を圧縮する。アイランド４および輪郭部アセンブリ８の連続する相対的移動に起因して、輪郭部アセンブリ８の表面に面するアイランドとアイランド４ｃの表面に面する輪郭部との間に最小の空隙が存在し、作動容積５’が図７ｄで示されるその最小容積に到達するまで、圧縮が続く。これが圧縮行程である。
【００５２】
動力行程：作動容積５’がＴＤＣに近いまたはＴＤＣであるときに（図８ａ）、外部の高電圧コイルから点火プラグ５に通電され、燃料−空気の混合物が点火される。このとき、全てのポートは、閉じたままである。急速に燃焼し、膨張するガスは、輪郭部８を外向きに押し始め、また、アイランド４を時計回りに押し始める。
【００５３】
動力行程の運動学：図３は、アイランドのクランク角＝＋４５度の動力行程を示す。この場合ではガスの燃焼によって表される、図３のガス圧力「Ｐ」によって生じる力は、リストピン１０によって拘束され、アイランドの表面４ｃに印加される。ガス力の有効面積は、アペックスシール１５ａ／ｂの間で翼弦線１２によって形成される長方形によって策定され、アイランドの厚さによって押し出される。アイランド上の作動容積によって画定される合計力は、この有効面積にチャンバ圧力を乗じたものに等しい。この力は、方向１３で示されるように、有効面積に対して垂直に駆動され、モーメントアーム線１４に印加されて、トルクおよび有用な回転動力を発生する。動力行程は、ＴＤＣの後、＋９０°まで続く。
【００５４】
排気行程：作動容積５’が、図８ｂで示されるように、＋９０°でその最大に到達した後に、アイランド４および輪郭部アセンブリ８の相対的移動に起因して、排気ポート２５ｂが作動容積５’に露出し始める。正の動力伝達が止まる。ポート２５ｂが徐々に開き、次いで、図８ｃで示されるように完全に開き、そして、作動容積５’が減少するにつれて、使用済みのガスがポート２５ｂから大気への排気システムの中へ押し出される。
【００５５】
排気は、ポート２５ａ、２５ｂがどちらも作動容積５’内にあるときに、吸気サイクルが開始するまで生じ続ける。作動容積５’がそれ以上小さくなることができなくなった時点で、図７ａで示される吸気行程によってサイクルが繰り返され、関連する文面の通りに繰り返される。
【００５６】
３つの輪郭部のエンジンについて、類似するが、＋１２０度位相がずれた様式において、輪郭部アセンブリ１００は、アセンブリ８に使用されたものと同じポートを使用して、上の４行程サイクルを繰り返している。
【００５７】
３つの輪郭部のエンジンについて、類似するが、−１２０度位相がずれた様式において、輪郭部アセンブリ１０２は、アセンブリ８に使用されたものと同じポートを使用して、上の４行程サイクルを繰り返している。
【００５８】
アイランド４の形状は、エンジンサイクルにわたる作動容積の変動を修正して、吸気行程の最大容積よりも大きい動力行程の最大容積を呈するように選択することができる。追加的に、吸気ポート２４ａの長さおよび閉口点は、より小さい吸気行程容積をシミュレーションするように修正することができる。膨張容積が吸気容積よりも大きいとき、それは、「アトキンソンサイクル」であると言われる。吸気容積を超える膨張容積の比率は、アトキンソン比として知られている。１．０を大幅に超える比率は、より高い燃料効率の燃焼エンジンをもたらすことができる。本発明の特定の幾何学形状の詳細は、アトキンソン比が１．０を十分に超えるように高めるために、容易に修正することができる。
【００５９】
３つの輪郭部アイランドの幾何学形状が、３つの輪郭部を適所に示して例示されているが、３つの輪郭部の幾何学形状で１つまたは２つだけ輪郭部を提供することも本開示の範囲内である。３つの輪郭部の幾何学形状は、輪郭部が１つだけ据え付けられた内燃エンジンとして動作させることが可能である。したがって、本開示はまた、単一の輪郭部を有するエンジンも提供する。このように、２つの可動部品−アイランドおよび輪郭部−だけを有する内燃エンジンが開示される。
【００６０】
図２５は、回転可能なアイランドを中心に互いに９０度離間される４つの輪郭部を有する、エンジンの別の実施形態を例示する。アイランドは、１８０度離間される２つの輪郭部を有する、２つの平行な燃焼室を画定するのを補助するために、１８０度離間される２つの窪みをその中に画定する。したがって、１回転で、図２５のエンジンは、４つの燃焼イベントを提供することができる。例示されるように、本明細書で例示される他の輪郭部アセンブリと同様に、図２５の輪郭部は、凹状の内側に面する表面によって接続される１対の対向する外側に面する円弧状に成形された前面および後面によって画定される。輪郭部アセンブリの凹状の内側に面する表面は、アイランドの湾曲周辺面に面する。
【００６１】
図１１〜図２４ｂは、本開示によるデバイスのさらなる実施形態の具体例を提供する。
【００６２】
図１１を参照すると、ＩＤＡＲエンジンの別の実施形態を形成する構成要素が例示されている。開示される実施形態を論じるために利用される、座標系も例示される。この座標系は、軸方向軸（Ａ）、半径方向軸（Ｒ）、および円周軸（Ｃ）から成る、円筒３次元系である。図で例示されるように、回転可能シャフト２０１は、１対の前２０２ａおよび後２０２ｂラジアル無摩擦／実質的に無摩擦の油膜または平軸受によって保持される。軸受は、１対の前２０３ａおよび後２０３ｂ固定ケースエンドプレートによって支持される。
【００６３】
回転シャフト２０１は、円筒状の成形構造体２０４または「アイランド」に取り付けられるか、またはそれと一体化される。アイランド２０４は、十分に厚く、２つの平行な平坦面２０４ａおよび２０４ｂ、ならびに円形でない周辺部表面２０４ｃを有する。非円形形状の表面２０４ｃは、図１〜図１０の実施形態に従って本明細書で開示されるような、閉じた滑らかな凸面経路を形成する、楕円形、長円形、卵状、または曲線およびスプラインの組み合わせとすることができる。この形状（すなわち、アイランド２０４の輪郭または平面投影）は、いずれかの平面から直接見たときに、垂直軸または水平軸のいずれかに関して、対称形または非対称の形状とすることができる（図１２を参照されたい）。
【００６４】
図１１でさらに例示されるように、アイランド２０４の前２０４ａおよび後２０４ｂの平面端部または面には、１対の前２０６ａおよび後２０６ｂサイドプレートが機械的に固着または一体化され、よって、気密のシールが形成される。サイドプレート２０６ａ、２０６ｂは、シャフト２０１とともに回転するが、サイドプレート２０６ａ、２０６ｂおよびアイランド２０４の組み合わせの幾何学的中心に合致する回転中心を有する場合もあり、または有しない場合もある。一致しない回転および幾何学的中心は、非対称作動容積の動的な変化という所望の効果を生じさせることができる。
【００６５】
アイランドとサイドプレートとの組み合わせを固定された軸方向位置に保つために、１対の前２０７ａおよび後２０７ｂスラスト軸受を使用することができる。
【００６６】
凹形状の部品または「輪郭部アセンブリ」２０８がプレート２０６ａと２０６ｂとの間に配置され、よって、凹状の開口がアイランド２０４に面しており、それらの間に作動容積２０５を形成する。１対の第１の頂点２１５ａおよび第２の頂点２１５ｂ（図１２）は、アイランド２０４の凸面およびサイドプレート２０６ａ、２０６ｂの平行な面に接触する。
【００６７】
図１２で例示される部品は、輪郭部アセンブリ２０８の運動を画定する。輪郭部アセンブリ２０８は、リストピン２１０を使用して、「Ｌ」字形であるように例示されるレバー２０９（図１５を参照されたい）に動作可能に接続される。この接続は、輪郭部アセンブリ２０８が、中心２１０ａを中心に、図１２で示されるような面の中を枢動することを可能にする。
【００６８】
さらに例示されるように、レバー２０９は、第２のリストピン２１２によって固定ブラケット２１１に取り付けられる。リストピン２１０および２１２は、構造体の高い剛性を可能にする二重剪断モードで配置される。
【００６９】
ブラケット２１１は、固定ケースエンドプレート２０３ａ、２０３ｂの双方に固着させることができ、またはそれらと同一のものとすることができる。第２のリストピン２１２だけでも、レバー２０９が、中心２１２ａを中心に、図１２で見られるような面の中で枢動または揺動することを可能にする。
【００７０】
レバー２０９をさらに下ると、アセンブリはさらに、サイドプレート２０６ａ、２０６ｂのそれぞれについて、１対の第１のカムフォロア２１３ａおよび第２のカムフォロア２１３ｂ（図１）を含む。カムフォロア２１３ａ、２１３ｂは、回転軸受または摺動シューであり得る。そのように選択された場合、カムフォロア軸受２１３ａおよび２１３ｂは、アクスルピン２１４（図１２）を中心に回転することが可能であり、また、クリップまたは他の構造体によって保持することができる。カムフォロア２１３ａ、２１３ｂは、サイドプレート２０６ａ、２０６ｂ（図１１）の外側縁部２０６ｃ、２０６ｄの複雑な輪郭に接触し、したがって、それに追従する。
【００７１】
輪郭部アセンブリ２０８の運動は、２つの異なる機構によって決定される。輪郭部アセンブリ２０８を中心へ移動させ、それによって、作動容積２０５を低減させるために、サイドプレート２０６ａ、２０６ｂは、カムフォロア２１３ａおよび２１３ｂに外向きの力２３０を働かせる。次いで、リストピン２１２で作成される支点２１２ａを通して、外向きのカム力２３０が、リストピン２１０で内向きの力２３１に変換され、したがって、アイランド２０４の中心に向かって輪郭部アセンブリ２０８を押す。
【００７２】
作動容積２０５を増加させるために、輪郭部アセンブリ２０８の１対の第１の接触点２１５ａおよび第２の接触点２１５ｂが、アイランド２０４の回転運動によって、図１４の方向２３２ａおよび２３２ｂにおいて外向きに押される。
【００７３】
サイドプレート２０６ａ、２０６ｂの外側縁部２０６ｃおよび２０６ｄの形状、アイランド２０４の外面２０４ｃの形状、ならびにレバー２０９および輪郭部アセンブリ２０８の幾何学形状はともに、作動容積２０５を増加および減少させる運動間の遊動を最小にする。
【００７４】
図１３で示される輪郭部アセンブリ２０８は、アイランドと、輪郭部と、前および後エンドプレートの面との間に画定される作動容積からの作動ガスの漏出を実質的に防止するために、下で論じられる主本体１６および追加的な部品を含む。例示されるように、アセンブリは、図１３で示され、下で関連する文面で説明されるように、点火プラグ２２１を含むことができる。
【００７５】
輪郭部アセンブリ２０８の主本体２１６は、アイランド２０４の厚さよりも薄く、摩耗に寄与しない材料で作製することができる。例えば、主本体２１６は、アルミニウムまたは他の軽量材料から作製することができる。所望であれば、鋳鉄または鍛鋼からも作製することができる。密閉することができる空隙が、輪郭部アセンブリ２０８（図１）の主本体２１６と、隣接するサイドプレート２０６ａ、２０６ｂとの間に画定される。この空隙を埋めて、ガスを作動容積２０５内に十分に維持するために、フローティングサイドシール２１７ａ、２１７ｂ（図１３）が、輪郭部２０８の対向する平坦面２０８ｃ、２０８ｄの中に埋め込まれる。サイドシール２１７ａ、２１７ｂは、予荷重波形ばね２１８ａ、２１８ｂの上に着座する。
【００７６】
ガスが頂点２１５ａ、２１５ｂ（図１２）から漏出することを防止するために、図１３で示される回転可能なシール２１９ａ、２１９ｂを、横断して軸方向に延在する輪郭部２０８の中のマッチングチャネル２０８ｅおよび２０８ｆの中へ挿入することができる。シール２１９ａ、２１９ｂの頂点２１５ａ、２１５ｂは、図１２で示されるようにアイランド２０４の表面２０４ｃに接触する。シール２１９ａ／ｂおよびマッチングチャネル２０８ｅ／ｆは、下で論じられ、図２０４で示されるように、枢動点２１９ｅ／ｆを中心にする運動の円周方向範囲を有するシール２１９ａ／ｂを提供するように成形される。
【００７７】
例えば、輪郭部の各横断方向の切り欠き２０８ｅおよび２０８ｆの中に形成される第２の円弧２０８ｇ／ｈと同心である凸状の円弧２１９ｇ、２１９ｈによって、シール２１９ａ、２１９ｂの中心の近くに支点２１９ｅ、２１９ｆを作成することができる。この幾何学形状は、図２０４で示されるように端部から見たときに、シール２１９ａ、２１９ｂが円周方向に回転することを可能にする。さらに、支点２１９ｅまたは２１９ｆと頂点２２１５ａまたは１５ｂとの間の距離は、支点と、シール２１９ａおよび２１９ｂの半径状の端部２１９ｇおよび１９ｈとの間の距離よりも実質的に短い。
【００７８】
半径方向外向きに延在する予荷重ばね２２０ａ、２２０ｂ（図１３）は、好ましくは、接触点２１５ａおよび２１５ｂで、回転可能なシール２１９ａ、２１９ｂの基準シール接触力を維持する。シールの接触力を高めるために、作動容積２０５内の内部ガス圧力Ｐ（図１４）は、回転可能なシール上に不均衡な荷重を生じさせ、したがって、上述した距離と作動容積２０５の内圧Ｐとの比率に比例して、２１５ａおよび２１５ｂでのシール接触力が増加する。
【００７９】
予荷重ばね２２０ａおよび２２０ｂはさらに、２１５ａ、２１５ｂの接触点での運動および摩耗の差異を修正するのを支援する。
【００８０】
図１５で示される追加的なばね２３５は、アクスル２１４と接触して、運動の誤りまたは摩耗をもたらし得る、カムフォロア軸受２１３ａおよび２１３ｂに対するサイドプレート表面２０６ｃおよび２０６ｄの「スラッピング」を防止する。ばね２３５は、リテーナプレート２３６およびねじ２３７によって適所に保持される。
【００８１】
代表的な用途では、図１１で示されるサブアセンブリ３００の１つ〜複数の複製物が使用され得る。図１１で例示されるように、開示される実施形態は、２つの同じサブアセンブリ３００、３０２を使用し、それぞれが上で説明される輪郭部アセンブリ２０８ａ、２０８ｂ、レバー２０９ａ、２０９ｂ、および関連する部品を含む。サブアセンブリ３００、３０２は、アイランド２０４の周囲で１８０度回転方向に分離される。この対称構造は、ケースおよびモータマウントの振動を弱める。
【００８２】
開示される実施形態が内燃エンジンとして使用される場合、点火プラグ２２１は、図１３で示されるように、輪郭部２０８においてできるだけ中央に位置する。高電圧の電気火花が、図示されない高電圧線または他の機構を通して点火プラグの中心電極に伝達される。高電圧電気パルスは、図示されないマグネト、電子点火コイル、または他の従来の構成要素において発生され、シャフトの回転位置にタイミングが合わせられる。
【００８３】
新鮮な混合気または排気等の作動ガスは、サイドプレート２０６ａおよび２０６ｂの中に位置するポートによって、作動容積２０５の中へ、または外へ搬送される。ポートとしては、図１６で例示されるものが挙げられるが、それらに限定されない。サイドプレート２０６ａ、２０６ｂは、特殊形状の貫通開口２２２ａ、２２２ｂを有し、該貫通開口は、アイランド２０４およびサイドプレート２０６ａ、２０６ｂのアセンブリが回転するときに、作動容積２０５に見えてくる。そのような開口２２２は、２０１０年３月２５日に出願された、米国特許出願第１２／７３２，１６０号で説明されており、参照することによりその全体が組み込まれ、固定されたアイランド２０４の周囲を輪郭部２０８が回転する。示されるように、本明細書で開示される実施形態ではアイランド２０４が回転するが、それでも、ポートを覆うこと、および露出させることは、輪郭部（複数可）２０８の移動によって達成される。開口２２２ａ、２２２ｂの形状は、流れのタイミング、ポート上を横断するシール、寄生損失を向上させるように最適化される。
【００８４】
なお、図１６のより小さい貫通孔開口は、米国特許出願第１２／７３２，１６０号で論じられる載置用開口である。
【００８５】
内燃（Ｉ．Ｃ．）エンジンとして使用される場合
化学エネルギーを回転運動エネルギーに変換するために図１１以下の実施形態を使用するときには、好ましくは、４行程サイクルが使用され、１つの全サイクルをシャフトの１回転で行うことができる。２つの輪郭部アセンブリ３００および３０２が、図１１で示されるように使用される場合、合計２つの全サイクルを１回転で行うことができる。回転エネルギーを蓄えるために、図１１で例示されるフライホイール２４０も追加される。
【００８６】
サイドプレート２０６ａ、２０６ｂは、一般的に、単一のポート開口２２２ａまたは２２２ｂを有し得る。シャフト２０１上の単一の共通インデックスに対する各ポートの角位置、および輪郭部アセンブリ２０８の場所は、各ポートの機能を決定する。角位置＝０度は、これらの考察について、吸気行程の開始時に設定される。
【００８７】
吸気行程：図１７は、作動容積が最小である回転点を示す。吸気ポートに指定されるポート、例えばポート２２２ａは、アイランド２０４および輪郭部アセンブリ２０８の相対的移動を見たときに、回転サイドプレート２０６ａ（回転方向の矢印に留意されたい）において、作動容積２０５に露出され始める。ポート２２２ａは、外部の新鮮な空気源に接続され、該空気源は、ガソリン、プロパン、またはメタン（もしくは天然）ガスをそのような空気流の中へ注入または誘導する手段に接続される。これは、燃料および空気の可燃混合気を、同時に増加する作動容積２０５の中に吸引することを可能にする。
【００８８】
アイランド２０４は、図１８Ａで示されるように回転し続ける。この時点で、排気ポート２２２ｂの半径方向内側縁部２２２ｃは、円周方向の運動のトレーリング方向にあり、現在、排気ポート２２２ｂを閉じるように、輪郭部２０８の半径方向内側縁部と整列している。加えて、ポート２２２ａの半径方向最外縁部２２２ｄは、円周方向に運動方向をトレールし、輪郭部８の半径方向内側縁部と整列し、サイクルを通してポート２２２ａの開口を最大にする。
【００８９】
図１８Ｂは、４５度の回転を示し、また、吸気ポート２２２ａが、空気および燃料が作動容積に進入することを可能にしていることを示す。
【００９０】
さらに９０度まで進むと、吸気ポート２２２ａの半径方向内側縁部２２２ｅは、円周方向の運動のトレーリング方向にあり、図２０９で示されるように輪郭部２０８の半径方向内側縁部と整列し、吸気ポートを閉じる。図２０９は、作動容積２０５の最大容積点を示す。最大容積は、アイランド２０４および輪郭部アセンブリ２０８の相対的移動に起因して、図１８の輪郭部アセンブリ２０８ｆの表面に面するアイランドと、アイランド２０４ｃの表面に面する輪郭部との間に最大空隙が存在するときにもたらされる。同時に、ポート２２２ａは、アイランド−サイドプレートアセンブリの回転および輪郭部アセンブリの移動に起因して、もはや作動容積に対して開いていない。
【００９１】
圧縮行程：図２０は、作動容積を超えて回転した、すなわち、閉じた吸気ポート２２２ａを示す。図１１のフライホイール２４０から蓄えられた回転エネルギーは、アイランド２０４を引き続き回転させ、また、サイドプレート、カムフォロア、およびレバー機構を通して、輪郭部アセンブリ２０８に作動容積２０５を収縮させる。これは、ガス混合を圧縮する。アイランド２０４および輪郭部アセンブリ２０８の連続する相対的移動に起因して、輪郭部アセンブリの表面８ｆに面するアイランドとアイランド２０４ｃの表面に面する輪郭部との間に最小の空隙が存在し、作動容積２０５が図２１で示されるその最小容積に到達するまで、圧縮が続く。
【００９２】
動力行程：作動容積２０５が最小に近い、または最小であるときに（図２１）、外部の高電圧コイルから点火プラグ２２１に通電され、燃料−空気の混合物が点火される。このとき、全てのポートは、閉じたままである。急速に燃焼し、膨張するガスは、図２２で示されるように輪郭部２０８を外向きに押し始める。力は、リストピン２０を通して、レバー２０９に伝達される。レバー２０９は、リストピン２１２を中心に回転し、カムフォロアホイール２１３に力を与える。カム運動は、ロータリー運動でサイドプレート２０６ａ、２０６ｂを押し、シャフト２０１が回転し、したがって、有用な回転動力が生じる。
【００９３】
排気行程：作動容積２０５が図２３で示されるようにその最大容積に到達した後に、アイランド２０４および輪郭部アセンブリ２０８の相対的移動に起因して、排気ポート２２２ｂの半径方向内側縁部２２２ｆが、運動のリーディング方向にあり、また、サイドプレート２０６ｂ上に位置し、作動容積２０５に露出し始める。正の動力伝達が止まる。アイランド２０４および輪郭部アセンブリ２０８の相対的移動に起因して、ポート２２２ｂが徐々開き、次いで図２４Ａで示されるように完全に開き、そして、作動容積２０５が減少するにつれて、使用済みのガスがポート２２２ｂから大気への排気システムの中へ押し出される。
【００９４】
図２４Ｂは、排気段階後期の間に輪郭部２０８がアイランド２０４に対して移動するときに、最大開口を提供するように形成される、ポート２２２ｂの半径方向外側縁部２２２ｇを示す。排気は、ポート２２２ａ、２２２ｂがどちらも作動容積２０５内にないときに、吸気サイクルが開始するまで生じ続ける。作動容積２０５がそれ以上小さくなることができなくなった時点で、図１７で示される吸気行程によってサイクルが繰り返され、関連する文面の通りに繰り返される。
【００９５】
類似するが、約１８０度位相がずれた様式において、輪郭部アセンブリ３０２は、アセンブリ３００に使用されたものと同じポートを使用して、上の４行程サイクルを繰り返している。
【００９６】
アイランド２０４の形状は、エンジンサイクルにわたる作動容積の変動を修正して、吸気行程の最大容積よりも大きい動力行程の最大容積を呈するように選択することができる。追加的に、吸気ポート２２２ａの長さおよび閉口点は、より小さい吸気行程容積をシミュレーションするように修正することができる。膨張容積が吸気容積よりも大きいとき、それは、「アトキンソンサイクル」であると言われる。吸気容積を超える膨張容積の比率は、アトキンソン比として知られている。１．０を大幅に超える比率は、より高い燃料効率の燃焼エンジンをもたらすことができる。本発明の特定の幾何学形状の詳細は、アトキンソン比が１．０を十分に超えるように高めるために、容易に修正することができる。
【００９７】
本発明を特定の好ましい実施形態に関して説明してきたが、これらの実施形態は、本開示の原理および用途の単なる実例に過ぎないことを理解されたい。したがって、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、これらの実施形態には修正が行われ得、また、他の構成が考案され得る。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４ａ】
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【図２４ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
2015514175.tif 000031
2015514175.tif 000032