(57)【要約】回転ピストン装置は、空隙の壁でプリズム状の空隙を規定するハウジングを有する。プリズム状の空隙の断面は、小さな半径および大きな半径の交互の円弧によって形成される空隙の楕円である。楕円の次数は、上記小さな半径および大きな半径の円弧の対の数によって規定される。回転ピストンは、空隙における回転の動きを案内し、上記小さな半径および大きな半径の交互の円弧によって形成される楕円である断面を有する。空隙の楕円の次数は、ピストンの楕円の次数よりも１だけ小さい。回転ピストンは、連続的な動きの間隔において、回転ピストンの上記小さな半径および大きな半径の円弧の対を、空隙の円弧の小さな半径および大きな半径のそれぞれの対に係合させる１つの閉塞位置から、回転ピストンの小さな半径および大きな半径の別の円弧を、空隙の小さな半径および大きな半径の円弧の対に係合させる隣接する端部位置へ移動する。回転ピストンは、上記連続的な動きの間隔の間に、同じ回転方向で２つの異なる軸のうちの１つのまわりで交互に回転する。これらの軸は、大きな半径の円弧の曲率の中心において、上記空隙に対して位置される。各々のこのような動きの間隔において、回転ピストンの１つの大きな半径の円弧は、空隙の大きな半径の円弧に沿って滑動し、一方で回転ピストンの小さな半径の円弧は空隙の反対側の大きな半径の円弧と係合する。伝送装置は、２つの軸のまわりで回転の動きを伝える。回転ピストンが閉塞位置に達するときに、関連する大きな直径の空隙の円弧があり、大きな直径のピストンの円弧が、先行する動きの間隔の間に滑動して案内された。この位置でシステムに明白な運動をもたらすために、上記回転ピストンが閉塞位置のうちの１つに達したときに、一方の軸のまわりで上記回転ピストンの回転運動の回転速度を一時的に減じるための装置があり、この一方の軸は他方の軸のまわりでの回転速度と比較して、関連する大きな半径の円弧の曲率の中心に位置する。可変の体積の作動チャンバは、空隙の壁と回転ピストンとの間で規定される。これらの作動するチャンバの間での密封のために、密封表面を有する密封レッジが設けられる。これらの密封表面のうちの１つの曲率の半径は、曲率の上記小さな半径に等しく、これらの密封表面の別の１つの曲率の半径は、曲率の上記大きな半径に等しい。
2006519330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１０）においてプリズム状の空隙（１２）を有する回転ピストン装置であって、この空隙の断面は楕円であり、回転ピストンはチャンバにおいて可動であり、前記回転ピストン（２２）の断面は楕円であり、その次数は、前記空隙（１２）の断面を規定する楕円の次数とは異なり、前記回転ピストン（２２）は、連続的な動きの間隔において１つの閉塞位置から次の閉塞位置へと交互に回転し、この回転運動の間に、各々の位置で前記空隙（１２）の内壁と係合し、２つの作動すチャンバ（８０，８２）を形成し、内歯車（５６）に設けられた前記回転ピストン（２２）の開口を有し、前記内歯車（５６）は、回転運動を駆動するためのまたはそれによって駆動されるためのギアアセンブリ（７４，７６）と噛み合い、
（ａ）  前記チャンバ（１２）の楕円の次数は、前記回転ピストン（２２）の楕円の次数よりも１だけ小さく、
（ｂ）  前記開口（３６）は、前記回転ピストン（２２）と実質的に数学的に類似しており、前記開口（３６）の対称軸（５０，５２，５４）は前記回転ピストン（２２）の対称軸と一致し、
（ｃ）  前記ギアアセンブリ（５６）は、外歯車（７４，４６）を設けられかつ各々の動きの間隔において、装着されたハウジングを固定された１対のシャフトを含み、一方のシャフトは、曲率（たとえば７０）の小さな半径を有する前記開口（３６）の断面（３８）の領域に配置され、それぞれの他方のシャフトは、曲率（７２，７４）の大きな半径を有する断面（４６）に配置され、前記シャフトは、連続的な動きの間隔において部品を交換することを特徴とする、回転ピストン装置。
【請求項２】
回転速度規制手段（１４２，１４４，１４６）が設けられ、これによって閉塞位置に達したときに、他方のシャフト（７０，７２それぞれ）についてよりも小さな回転速度が、先行する動きの間隔の間に、曲率（３６）の大きな半径の領域における内歯車（５６）に係合する外歯車を有するシャフトについてもたらされ、前記他方のシャフトのまわりで前記回転ピストン（２２）が、先行する動きの間隔の間に回転されることを特徴とする、請求項１に記載の回転ピストン装置。
【請求項３】
前記回転速度規制手段は、閉塞位置に達したときに一時的にブレーキをかけるようにされ、シャフト（７０または７２それぞれ）の外歯車（７４または７６それぞれ）は、先行する動きの間隔において、曲率の大きな半径の領域における前記内歯車（５６）に係合することを特徴とする、請求項２に記載の回転ピストン装置。
【請求項４】
作動するチャンバの間に密封を与えるために、凹状の円筒型の内面を有する隣接する密封レッジの対が空隙の内壁に設けられ、一方の内面の曲率の半径は、曲率の小さな半径（ｒ1）に等しく、他方の密封面の曲率の半径は、前記回転ピストン（２２）の周辺表面の曲率の大きな半径（ｒ2）に等しいことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の回転ピストン装置。
【請求項５】
密封面の２つの対は、前記シャフト（７０，７２）の軸を通って延在する前記ハウジング（１０）の対称面とは正反対に対照的に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の回転ピストン装置。
【請求項６】
ピストン（２２）によって制限された少なくとも１つの作動するチャンバ（１３０，１３２）と燃料噴射とを有する内燃機関であって、噴射装置（１５０）は、前記作動するチャンバ（１３０）と連絡する分離した燃焼チャンバ（１５２）において配置され、前記燃焼チャンバ（１５２）および燃料噴射は、燃焼が実質的に前記燃焼チャンバ（１５２）のみで行なわれることにより、燃焼された拡大する排気ガスが作動するチャンバに入るよう
な寸法にされることを特徴とする、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングにおけるプリズム状の空隙を有する回転ピストン装置に関し、この空隙の断面は楕円であり、回転ピストンはチャンバにおいて可動であり、回転ピストンの断面も楕円であり、楕円の次数（オーダー）は、空隙の断面を規定する楕円の次数とは異なり、回転ピストンは、連続的な動きの間隔において、１つの閉塞位置から次の閉塞位置へと交互に回転し、この回転運動の間に、各々の位置で空隙の内壁と係合し、２つの作動するチャンバを形成し、内歯車を設けられた回転ピストンの開口を有し、内歯車は、回転運動を駆動するためのまたはそれによって駆動されるためのギアアセンブリと噛み合う。
【０００２】
数学において、「楕円」は、円弧からなる非解析的な、閉じた凸状の形態である。円弧は連続的におよび微分可能に互いに交わる。円弧が交わる点で、曲線は連続的となる。２つの交わる円弧の接線はそこで重なる。曲線は微分可能である。曲率の異なる半径の円弧が交わる点で、曲率を決定する第２の導関数が急激に変化する。この楕円は、曲率の第１の小さい半径と、曲率の第２の大きい半径とを有する円弧から交互に成る。楕円の次数は、曲率の第１のおよび第２の半径を有する円弧の対の数によって決定される。２次の楕円または二楕円（bi-oval）は、小さな直径の２つの正反対の円弧と大きな直径の２つの円弧とを有する「楕円形状」である。
【背景技術】
【０００３】
この種類の回転ピストン装置が周知である。
【０００４】
米国特許第３，９６７，５９４号および第３，００６，９０１号は、楕円の空隙に楕円の回転ピストンを有する回転ピストン装置を開示している。回転ピストンの断面は、二楕円である。この二楕円のピストンは、三楕円（tri-oval）のチャンバにおいて可動である。この先行技術の回転ピストン装置において、回転ピストンの回転運動を出力軸へ伝えるための複雑な伝動が与えられる。
【０００５】
ＤＥ１９９２０２８９Ｃ１は、回転ピストン装置について記載し、ハウジングにおいて規定されるプリズム状の空隙の断面は三楕円であり、これは、曲率の小さい半径および曲率の大きい半径が交互の、連続的におよび微分可能に交わる第１のおよび第２の円弧の３つの対を有する。二楕円の断面を有する回転ピストンは、この空隙で案内される。回転ピストンの二楕円の断面は、空隙の三楕円の断面の小さな半径および大きな半径それぞれを有する第１のおよび第２の円弧から交互に形成され、これらの円弧は再び連続的におよび微分可能に交わる。二楕円の回転ピストンは、空隙において、先述の瞬間回転軸の「跳躍」を伴う動きの間隔を実行する。回転ピストンの回転運動は非常に単純な方法で選択される。シャフトは、三楕円の空隙を通って、すなわち空隙の対称面の交差線に沿って中心に延在する。シャフトはピニオンを運ぶ。回転ピストンは、内歯車を有する楕円の開口を有する。開口の断面の長い軸は、回転ピストンの二楕円の断面の短い軸に沿って延在する。ピニオンは内歯車と連続的に噛み合う。
【０００６】
先行技術の回転ピストン装置において、ハウジングはプリズム状の空隙を規定し、その断面は奇数の次数の楕円、したがって、たとえば３次の楕円である。この空隙は、曲率の第１の小さなおよび第２の大きな半径を交互に有する円筒形の内壁の断面を有する。このような３次（５次もしくは７次またはそれよりも大きい次数）の楕円において、回転ピストンは回転可能であり、その断面は楕円であり、この回転ピストンの楕円の次数は、空隙
の楕円の次数よりも１だけ小さい。回転ピストンに使用される楕円が高い次数を有しても、これは二重の対称を有し、すなわちこれは２つの互いに直交する軸に対して鏡面対称である。この回転ピストンは、２つの正反対の円筒形の表面部分を有し、その曲率の半径は、空隙の楕円の曲率の小さな（第１の）半径に等しい。回転ピストンの断面が楕円である場合に、この楕円の曲率の第２の大きな半径は、空隙を規定する楕円の曲率の第２の大きな半径に等しい。或る動きの間隔において、回転ピストンの第１のこれらの円筒形の表面部分は、空隙のそれと相補的な円筒形の内壁の部分と係合し、内壁の部分は曲率と同じ半径を有する。回転ピストンの第２の正反対の円筒形の表面部分は、空隙の円筒形の内壁部分の曲率の反対側の大きな半径に沿って滑動する。このようにして、２つの作動するチャンバは回転ピストンによって規定され、回転ピストンの回転の間に、そのうちの１つの体積が増加し、もう１つは小さくなる。この動きの間隔において、回転ピストンは瞬間回転軸のまわりで回転する。この瞬間回転軸は、第１の円筒形の表面部分のシリンダ軸と一致する。この瞬間回転軸は、回転ピストンに対して明確な位置を有する。この動きの間隔において、瞬間回転軸は、回転ピストンが回転する曲率の内壁部分の小さな半径のハウジングに固定されたシリンダ軸と一致する。この回転は、回転ピストンの第２の円筒形の表面部分が閉塞位置に達するまで続く。閉塞位置において、第２の円筒形の表面部分は、大きな直径の反対側の内壁部分と交わる小さな直径の内壁部分と係合する。
【０００７】
従来の既存の瞬間回転軸のまわりでの回転ピストンのさらなる回転は可能ではない。したがって、瞬間回転軸は次の動きの間隔の間に、別の位置、すなわち第２の円筒形の表面部分の円筒軸へと「跳躍」する。また、この新しい瞬間回転軸は、回転ピストンに対して明確な位置にある。次の動きの間隔において、この瞬間回転軸は円筒形の内壁部分のシリンダ軸と一致し、今では回転ピストンの第２の円筒形の表面部分は回転可能に案内される。この動きの間隔において、「第１の」円筒形の表面部分は、曲率の大きな半径の内壁部分とは反対側に沿って滑動する。
【０００８】
この種類の回転ピストン装置において、回転ピストンは、常に同じ回転方向に、しかしながら交互に、異なる瞬間回転軸のまわりで回転し、回転軸は各々の動きの間隔の後で「跳躍」する。回転ピストンを参照すると、２つのこのような瞬間回転軸が、すなわち正反対の円筒形の表面部分のシリンダ軸によって規定される。ハウジングおよびその中で規定された空隙を参照すると、瞬間回転軸は楕円の「角」の間で跳躍するため、内壁部分のシリンダ軸は曲率の小さな半径を有する。
【０００９】
各々の動きの間隔において、一方の作動するチャンバの体積は最大値まで増加するが、それぞれの他方の作動するチャンバの体積は最低値まで減少する。理想的な場合において、回転ピストンの断面が楕円であるときに、作動するチャンバの体積は実質的に０から最大値まで増加し、実質的に０まで減少する。このような回転ピストン装置は、２ストロークまたは４ストロークの内燃機関としてまたは蒸気エンジン等の外燃機関として設計することができる。しかしながら、これは空気圧モータ、油圧モータまたはポンプとして動作するように設計し得る。
【００１０】
ＤＥ１９９２０２８９Ｃ１は、回転ピストン装置を開示し、その断面が２次の楕円である回転ピストンは、空隙において可動であり、その断面は３次の楕円である。回転ピストンの動きを伝えるために、空隙を通って中心に延在する単一の出力軸がある。この出力軸は、回転ピストンの楕円の開口を通って延在し、ピニオンを運ぶ。このピニオンは開口の内壁の内歯車と噛み合う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
先行技術の回転ピストン装置において、空隙を規定する楕円の次数は、常に回転ピスト
ンの断面を規定する楕円の次数よりも１だけ大きい。二楕円の回転ピストンは三楕円の空隙において案内される。閉塞位置において、回転ピストンの瞬間回転軸は、２つの位置の間で回転ピストンに対して跳躍するが、ハウジングに対する少なくとも３つの位置の間で跳躍する。回転ピストンの小さな半径の部分は、空隙の大きな半径の内壁部分に沿って直動して動く。これは、作動するチャンバの間の密封に密封上の問題をもたらし得る。さらなる問題は、各々の作動サイクルにおいて、ハウジングの内壁に沿って進む連続的に２つよりも多い作動するチャンバが形成されるということから生じる。
【００１２】
本発明の目的は、空隙の作動するチャンバの間の密封を向上させることである。
【００１３】
本発明の他の目的は、先述の種類の回転ピストン装置において、回転ピストンの閉塞位置における回転ピストンの明白な動きを伴う明白な運動を保証することである。
【００１４】
本発明のより特定的な目的は、ハウジングに関係して生じる瞬間回転軸の数を減じることである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、２つのみの作動するチャンバが規定される先述の種類の回転ピストン装置を設計することであり、これらのチャンバは、固定された角の位置において互いに反対側であり、その体積は交互に増加および減少する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に従うと、これらの目的は、チャンバの楕円の次数が回転ピストンの楕円の次数よりも１だけ小さく、開口が回転ピストンと実質的に数学的に同様であり、開口の対称軸が回転ピストンのそれと一致し、かつギアアセンブリが外歯車を設けられかつ装着されたハウジングに固定された１対のシャフトを含み、各々の動きの間隔において、１つのシャフトが曲率の小さな半径を有する開口の部分の領域に配置され、それぞれの他のシャフトが曲率の大きな半径を有する部分に配置され、シャフトが連続的な動きの間隔において部品を交換するという点で達成される。
【００１７】
意外にも、楕円の空隙における楕円の断面を有し、かつ互いから密封された作動するチャンバを形成する回転ピストンの明白な案内が得られ、回転ピストンが先行技術とは反対に空隙よりも大きな次数の楕円を有すれば、たとえば三楕円の回転ピストンが三楕円の空隙において回転し、このような配置では、回転は２つの瞬間回転軸のそれぞれの１つのまわりで生じるが、これらの瞬間回転軸はここでは２つのハウジングに固定されたシャフトによって規定される。回転軸は、ピニオンまたは外歯車を有し、これらは回転ピストンの実質的に楕円の開口の内歯車と噛み合う。シャフトの一方は、曲率の小さな半径の領域に位置するため、たとえばいわば開口を規定する「弧の三角形」の「角」に位置する。他方のシャフトは、内歯車の反対側の領域を、曲率の大きな半径、したがっていわば弧の三角形の反対側と係合させる。
【００１８】
閉塞位置において、回転ピストン装置は二楕円の回転ピストンを有し、回転ピストンは、空隙の内壁を、曲率の大きな半径の２つの隣接する領域および曲率の小さな半径の介在する領域と係合させる。回転ピストンがこのような閉塞位置に達するときに、他のシャフトは弧の三角形の１つの角に位置する。同じ回転方向における回転ピストンのさらなる回転は、最初に述べたシャフトのまわりで行なわれる。したがって、閉塞位置に達したときにここでも回転軸が跳躍する。しかしながら、この跳躍は、２つのハウジングに固定された軸の間で、すなわち２つのシャフトの回転軸の間で生じる。
【００１９】
以下のことは一般的に真である。すなわち、２ｎの楕円の空隙について、その中で案内される回転ピストンは次数２ｎ＋１を有する。閉塞位置において、回転ピストンはｎ＋１
の「側面」を有する空隙の内壁と適合して係合し、一方でｎの「側面」は、その最大体積を有する作動するチャンバを制限する。２つの作動するチャンバはハウジングの反対側で規定される。
【００２０】
閉塞位置において、空隙における回転ピストンの運動は明白なものではない。さらなる回転運動の代わりに、たとえば加圧下の流体を、最小の体積の作動するチャンバに供給することによって、または燃料の混合物に点火することによって、横方向の力が生成され得、これは空隙における回転ピストンの詰りをもたらす。本発明のさらなる変形に従って、この問題を解決しかつ明白な運動を達成するために、回転速度規制手段が設けられ、これによって閉塞位置に達したときに、他方のシャフトについてよりも小さな回転速度が、先行する動きの間隔の間に、曲率の大きな半径の領域における内歯車に係合する外歯車を有するシャフトについてもたらされる。これは、回転ピストンが所望の態様で小さな回転速度で回転させられるシャフトのまわりで回転し続けることを保証する。この実行された回転速度の命令は、回転ピストンがその閉塞位置から外れて回転するまで各々の場合に短い時間だけ行なわれる必要がある。この実行された回転速度の命令は、２つのハウジングに固定されたシャフトのそれぞれ１つにブレーキをかけることによって行うことができ、これは構造的に容易に行なうことができる。一方の側で回転ピストンの周辺部分は、空隙の内壁の曲率の大きな半径の周辺部分に沿って比較的ゆっくりと回転する。遅い動きによって密封の問題が減じられる。反対側で、曲率の大きな半径を有する回転ピストンの周辺部分は、内壁の同様の周辺部分で滑動する。これは大きな密封表面をもたらす。
【００２１】
２つのシャフトが低い速度および高い速度で交互に回転する。作動歯車またはフリーホイールによって、２つのシャフトと結合された駆動軸または従動軸の一定の回転速度を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１を参照すると、数字１０はハウジングを示している。空隙１２はこのハウジング１０において規定される。空隙の断面は、２次の楕円を示す、または「二楕円」である。したがって、空隙の断面は、曲率の相対的に小さな半径の２つの円弧１４および１６と、その間で曲率の比較的大きな半径の交互の２つの円弧１８および２０によって形成される。円弧は連続的におよび微分可能に交わる。
【００２３】
回転ピストン２２は空隙１２において案内される。回転ピストン２２の断面は３次の楕円を示す、または「三楕円」である。したがって、断面の円周は３つの対の円弧からなり、各々の対は、曲率２４，２６および２８それぞれの比較的小さな半径の円弧と、曲率３０，３２および３４それぞれの比較的大きな半径の円弧とを含む。曲率の小さな半径および大きな半径の円弧が交互に、連続的におよび微分可能に交わる。回転ピストン２２の曲率の小さな半径は、空隙１２の曲率の小さな半径に等しく、同じように、回転ピストン２２の曲率の大きな半径は、空隙１２の曲率の大きな半径に等しい。空隙１２の断面は楕円と類似して見える。回転ピストンの断面は、丸い角を有する円弧の三角形と類似して見える。
【００２４】
回転ピストン２２は中心孔３６を有する。開口３６の断面は、３次の楕円を示している。この３次の楕円は、曲率３８，４０および４２の比較的小さな半径の３つの円弧と、曲率の比較的大きな半径の３つの円弧とからなる。曲率の小さな半径を有する円弧３８，４０および４２、ならびに曲率の大きな半径を有する円弧４４，４６および４８を交互に、連続的に、かつ微分可能に交わることにより、丸い角を有する弧の三角形と類似した楕円が形成される。開口３６の対称面５０，５２および５４は、回転ピストン２２の対称面と一致する。
【００２５】
開口３６は内歯車５６を有する。この内歯車５６は、実質的に円弧４４，４６および４８それぞれに沿って３つの凹面の弓状ギアラック５８，６０および６２を有する。これらの凹面の弓状ギアラック５８，６０および６２の間で、凸面の弓状の（または直線の）ギアラック６４，６６および６８が曲率の小さな半径の円弧の領域に設けられる。
【００２６】
ピニオン７４および７６を有する２つの平行なシャフト７０および７２は、それぞれ開口３６を通って延在する。シャフトの軸は、空隙１２の円弧１８および２０を通って延在する対称面７７に位置する。一方のシャフトのピニオン、図１のシャフト７０のピニオン７４は、「弧の三角形の角」に、すなわち曲率の小さな半径の円弧３８の領域に位置し、以下で述べるような内歯車５６と噛み合う。他方のシャフトのピニオン、図１のシャフト７２の第１のピニオン７６は、反対側の凹面の弓状のギアラック、図１のギアラック６０と噛み合う。
【００２７】
回転ピストン２２は、二楕円の空隙１２を２つの作動するチャンバ８０および８２にさらに分ける。図１において、回転ピストン装置は、内燃機関として概略的に示されている。したがって、入口弁８４または８６および出口弁８８または９０が各々の作動するチャンバ８０および８２につきそれぞれ示されている。さらに、点火プラグまたは燃料噴射器９８および９８を有する燃焼チャンバ９２または９４が各々の作動するチャンバ８０および８２それぞれと連絡する。弁および点火プラグまたは燃料噴射器を有する作動するチャンバ８０および８２は、曲率の小さな半径の円弧１４および１６を通過する対称面と対称的に配置される。
【００２８】
隣接する密封レッジ１００Ａおよび１００Ｂ、ならびに１０２Ａおよび１０２Ｂの対は、曲率の大きな半径の領域１８および２０それぞれに設けられる。密封レッジ１００Ａ、１００Ｂならびに１０２Ａおよび１０２Ｂは、それぞれ断面の曲率の大きな半径の円弧１８および２０を通過する対称面と対称的である。
【００２９】
図７Ａは、図７Ａの右の回転ピストン２２の外面の曲率の小さな半径ｒ1から図７Ａの左のこの外面の曲率の大きな半径ｒ2の領域への遷移の領域における位置の密封レッジ１００Ａおよび１００Ｂを示している。密封レッジ１００Ａは、凹状の円筒型の内面を有し、この曲率の半径は曲率の大きな半径ｒ2に等しい。密封レッジ１００Ｂは、凹状の円筒型の内面を有し、この曲率の半径は、曲率の小さな半径ｒ1に対応する。密封レッジ１００Ａの内面は、曲率の半径ｒ2の領域においてそれと相補的な回転ピストンの表面と密接に係合することが明らかであろう。回転ピストンの表面の曲率の半径が小さい、すなわちｒ1である領域において、楔形のギャップＣが密封レッジ１００Ａの内面と回転ピストン２２との間に形成される。密封レッジ１００Ｂは、凹状の円筒型の内面を有し、曲率の半径は曲率の小さな半径ｒ1に等しい。密封レッジ１００Ｂの内面は、回転ピストン２２の曲率の半径ｒ1の領域において、それと相補的な回転ピストン２２の表面と密接に係合することが明らかであろう。回転ピストン２２の表面の曲率の半径が大きいすなわちｒ2の領域において、楔形のギャップ１００Ｄは、密封レッジ１００Ｂと回転ピストン２２との間に形成される。示された遷移領域において、双方の密封レッジが、内面のそれぞれの部分で、回転ピストンの外面と表面が接触することにより、表面対表面の密封が保証される。
【００３０】
図７Ｂは、同様の態様で、曲率の大きな半径ｒ2から曲率の小さな半径ｒ1への遷移の領域における密封を示している。密封レッジ１００Ａおよび１００Ｂの対が、曲率の大きな半径ｒ2を有する回転ピストンの領域のみに、または曲率の小さな半径ｒ1を有する領域のみに係合するときに、密封レッジ１００Ａまたは密封レッジ１００Ｂのいずれかがそれぞれの全体の内面との表面接触を保証する。
【００３１】
記載された装置は以下のように動作する。
【００３２】
回転ピストン２２は図１において反時計方向に回転する。その際に、回転ピストン２２は、シャフト７０のまわりで回転し、曲率の大きな半径の領域における空隙１２の内壁に沿って低い速度で滑動する。このシャフト７０の軸は、曲率の小さな半径の円弧２４の曲率の中心を通過する。円弧２４は、空隙１２の断面の円弧１８に接する。曲率の大きな半径を有する回転ピストン２２の外面の反対側の領域は、円弧２０に対応する空隙１２の内壁の領域と係合する。内壁のこの領域は、回転ピストンの外面の係合領域と同じ曲率の半径を有する。したがって、形状を調整された表面対表面の係合がある。回転ピストンのこの回転運動の間に、回転ピストンの外面のこの領域が、内壁の対応する領域に沿って滑動する。
【００３３】
これにより、作動するチャンバ８０の体積は増加し、一方で作動するチャンバ８２の体積は減少する。このプロセスの間に、シャフト７０は比較的ゆっくりと回転され、一方でシャフト７２は比較的速く回転される。
【００３４】
この動きは、図２の正しい閉塞位置に達するまで続けられる。さらに、回転ピストンの外面の領域は、円弧１６に対応する空隙１２の内壁の領域に位置する。双方の領域は、曲率の同じ半径、すなわち小さな半径を有する。曲率の大きな半径を有する円弧３２および３４に対応する回転ピストンの外面の領域は、断面の円弧１８および２０それぞれに対応する空隙１２の内壁の領域と係合する。曲率のこれらの半径はやはり等しい。したがって、燃焼チャンバ８２には別にして、作動するチャンバ８２の体積は０に減少し、一方で作動するチャンバ８２はその最大の体積を有する。さらに、ピニオン７６を有するシャフト７２は、円弧４０に対応する領域に、したがって、いわば弧の三角形の左下の「角」に位置する。しかしながら、回転ピストン２２は、瞬間回転軸としてシャフト７０のまわりでさらに回転することはできない。
【００３５】
この位置は図２に示されている。
【００３６】
たとえば、内燃機関における燃焼チャンバ９４の燃料に点火することによって、または作動流体を作動するチャンバ８２に送ることによって行なわれ得るさらなる回転のために、瞬間回転軸は、シャフト７２の軸を「跳躍」する。回転ピストン２２は、反時計方向に、しかしながらシャフト７２のまわりで回転し続けることができる。
【００３７】
さらなる動きの連続は新しい瞬間回転軸を参照し、これは瞬間回転軸としてシャフト７０を参照して先述したものと同じである。
【００３８】
回転ピストン２２が回転するときに連続的な動きの間隔の領域が生じる。各々の動きの間隔は、先述の閉塞位置のうちの１つから次の位置へと延在する。各々の動きの間隔において、一方の作動するチャンバ、たとえば８０の体積は、０から最大値まで増加するが、他方の作動するチャンバの体積は最大値から０へと低下する。次の動きの間隔の間に、これは逆になる。すなわち、作動するチャンバ８２の体積は０（図２）から最高最大値まで増加し、一方で作動チャンバ８０の体積は再び低下する（図３）。
【００３９】
図２の位置において、運動は明白なものではない。２つのシャフトの各々は、その軸とともに瞬間回転軸を規定する可能性がある。たとえば作動するチャンバ８２に伝えられる作動流体によって、左側への力が回転ピストン２２に及ぼされる場合に、この力は、瞬間回転軸のまわりでの回転の動きではなく、水平方向における直動の動きをもたらす可能性がある。これにより、回転ピストン２２は空隙１２に詰込まれる。
【００４０】
この危険性は、図２の位置で回転速度規制手段を用いて、シャフト７０の回転軸よりも遅いシャフト７２の回転速度を一時的に強要することで回避することができる。さらに、回転ピストンがこのシャフト７２のまわりで回転するようにされ、一方で他方のシャフト７０は、凹面の弓状のギアラックがピニオン７４で転がって離れるのを可能にする。
【００４１】
これは図６に概略的に示されている。センサ１４０は、空隙１２の回転ピストン２２の位置を検出する。回転ピストンが閉塞位置に達したときにセンサは信号を送る。次に、センサからの信号が与えられる制御装置１４２は、装置１４４および１４６を駆動して、これによって、交互に、どの閉塞位置に達したかに応じて、回転速度は一時的なものとなり、短時間の間に、回転速度がシャフト７０またはシャフト７２それぞれにもたらされる。たとえば、低い回転速度がシャフト７０にもたらされ、高い回転速度がシャフト７２にもたらされるか、またはその逆も同様である。最も単純な場合において、これらの装置１４４および１４６はブレーキ装置であり得、このブレーキ装置は、閉塞位置において、シャフト７０またはシャフト７２上で短時間の間、交互に作動するようにされ、一方でそれぞれの他のシャフトはブレーキをかけていない状態にされる。
【００４２】
ピニオンの基準ピッチ円の半径は、開口３６を規定する２次の楕円の曲率の小さな半径に実質的に等しい。内歯車５６が連続的に開口の楕円に続いた場合に、ピニオンは回転ピストン２２の閉塞位置において毎回捕えられる。「弧の三角形」の「角」はピニオンの上を回転することができない。このために、凹面の弓状のギアラックは、曲率の小さな半径の円弧３８，４０，４２の領域において相互接続され、短い直線または凸面の弓状のギアラック６４，６６または６８それぞれによって相互接続される。凸面の弓状のギアラック６４，６６および６８は、内歯車５６およびこれにより回転ピストン２２を許容してその回転を続ける。これらは、各々の閉塞位置において、ピニオン７４または７６が先行するギアラック６２，５８または６０それぞれと外された直後に、凹面の弓状のギアラック５８，６０または６２のうちの１つがピニオン７４または７６と係合するような寸法にされる。このようにして、各々のピニオンは、凹面の弓状のギアラック６４，６６または６８のうちの１つと連続的に係合する。短い凸面の弓状または直線のギアラックは、適合を妨げることなく、さらに閉塞することなく、遷移を保証する。
【００４３】
図４は、空隙を有する回転ピストン装置を示しており、その断面は４次の楕円１０６を示している。その断面が５次の楕円１１０を示す回転ピストン１０８は、空隙１０８で案内される。また、ここでは回転ピストン１０８は開口１１２を有し、その形状は５次の楕円１１４を示している。回転ピストン１０８および開口の対称軸は一致する。開口は内歯車１１６を有する。内歯車１１６は２つのピニオン１１８および１２０と噛み合う。ピニオン１１８および１２０は、２つのハウジングに固定されたシャフト１２２および１２４にそれぞれ取付けられる。シャフト１２２および１２４の軸１２６および１２８は、それぞれ空隙１０４の対称軸において延在する。
【００４４】
回転ピストン１０８は、空隙を２つの作動するチャンバ１３０および１３２にさらに分け、回転ピストンが回転するときに、交互に、そのうちの一方の体積が増加し、他方の体積が減少する。
【００４５】
動作サイクルは、図１から３の実施例の動作サイクルと同様である。回転ピストン１０８は、たとえば一方のシャフト１２２の軸１２６のまわりで閉塞位置まで回転する。さらに、瞬間回転軸は、他方のシャフト１２４の軸１２８を跳躍する。回転ピストンは、次の閉塞位置まで図４の反時計方向に回転し続ける。２つの連続的な閉塞位置の間の動きの経路は、「動きの間隔」である。各々の動きの間隔において、作動するチャンバ１３０の体積は０から最大値まで増加し、作動するチャンバ１３２の体積は最大値から０に減少するか、またはその逆である。作動するチャンバは常に、軸１２６および１２８を含む対称面
の双方の側に位置する。これらは空隙のまわりで動かない。
【００４６】
図４において、弁および点火プラグまたは燃料噴射器は各々の作動するチャンバにつき（概略的に）示されている。
【００４７】
図４Ａは、図４と同様の回転ピストン装置を示している。対応する要素は、これと同じ参照数字を有する。図４Ａの回転ピストン装置の詳細は、図８および８Ａに拡大された規模で示されている。
【００４８】
図４Ａの回転ピストン装置において、数字１５０は燃料噴射器を示している。燃料噴射器は燃焼チャンバに延在する。この燃焼チャンバは、注入される燃料が実質的に燃焼チャンバのみで燃焼されるような寸法および形状にされる。さらに、拡大する燃焼ガスのみが、拡大する作動チャンバに現れる。注入は、時間依存性であるか、またはそれが作動するチャンバ１３０または１３２の体積の変化に適合されるような回転ピストンの回転に依存して測定され得る。作動するチャンバ内に火炎面はない。拡大する作動チャンバにおける火炎面の伝播は、先行技術の回転ピストン装置における問題を提示している。
【００４９】
図８および８Ａの実施例において、燃焼チャンバは、ハウジングの球状のカロット形状の凹部を含み、このハウジングは、作動するチャンバに向かって先細になるフラストロコニカル（frustro conical）空間１５６と連絡する。空間１５６は挿入部１５８において形成され、この挿入部は、作動するチャンバ１３０または１３２の壁のねじを切られた凹部にねじ込まれる。燃焼チャンバ１５２は、格子またはネット１６０によって閉じられる。燃料噴射器１５０は、その先端で丸くされた円錐で終了し、注入はこの円錐の表面のノズル開口部を通して行なわれる。
【００５０】
燃焼が燃焼チャンバ内で実質的に生じ、かつ作動するチャンバにおける火炎面は回避されるという、燃焼チャンバにおける燃料噴射器の記載された配置は、たとえば内燃機関を交換する際に他の装置にも適用可能である。
【００５１】
図５は回転ピストン装置を示しており、その断面が７次の楕円を示す回転ピストンは空隙において案内され、その断面は６次の楕円を示す。設定および動作は、楕円の次数は別にして、図４の実施例と同様である。対応する要素は、図４と同じ参照数字によって示されるが、末尾に“Ａ”を付け加えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】２つのシャフトを有する回転ピストン装置の断面図であり、その断面が３次の楕円である回転ピストンは空隙において案内され、その断面は２次の楕円である。
【図２】図２と同様の図であり、閉塞位置における回転ピストンを示す図である。
【図３】図２と同様の図であり、次の動作の間隔の間の回転ピストンを示す図である。
【図４】２つのシャフトを有する回転ピストン装置の断面図であり、その断面が５次の楕円である回転ピストンは空隙において案内され、その断面は４次の楕円である。
【図４Ａ】図４の配置の変形を示す図である。
【図５】２つのシャフトを有する回転ピストン装置の断面図であり、その断面が７次の楕円である回転ピストンは空隙において案内され、その断面は６次の楕円である。
【図６】図１の回転ピストン装置で用いられる回転速度規制手段の概略図である。
【図７Ａ】図１から５に示された種類の回転ピストン装置で用いられる密封の概略的な拡大図であり、密封は、密封レッジと曲率の小さな半径を有する回転ピストンの表面部分との間で行なわれる図である。
【図７Ｂ】図１から５に示された種類の回転ピストン装置で用いられる密封の概略的な拡大図であり、密封は、密封レッジと曲率の大きな半径を有する回転ピストンの表面部分との間でもたらされる図である。
【図８】図４Ａの回転ピストン装置の詳細を拡大した規模で示す図である。
【図８Ａ】図８の詳細をさらに拡大した規模で示す図である。
【図１】
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【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８】
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【国際調査報告】
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