(57)【要約】流体動力伝達装置（２０）が、ハウジング（２２）の切頭円錐形部分（４２）に当たった状態で転動する回転斜板（５８）を備えた回転斜板組立体（２６）を有し、回転斜板は、波打ち（ウォブリング）運動中にシャフト（２８）を回転させるよう回転斜板組立体の球形部材（４６）に設けられている軸方向に傾斜した環状軸受（４９，４９′）によって回転自在に支持された内側末端部（６０）を有する。一実施形態は、ジャーナル軸受（４９）を有し、別の実施形態は、回転斜板（５８）を球形部材（４６）上に支持する減摩性ころ軸受（２２０）、シャフト（２４）をハウジング（２２′）上に回転自在に支持する減摩性ころ軸受（２２４）及びシャフト（２４）とハウジング（２２′）との間を回転自在に密封するシール（２２６）を有する。流体動力伝達装置を内燃機関、熱機関、ポンプ、圧縮機又は流体モータとして使用することができる。
2004512454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体動力伝達装置であって、
大きな円の互いに反対側の側部が対称に切頭された球形の形をした内部を備えた外側環状部分を含むハウジングを有し、該ハウジングは、中心の回転軸線に沿って互いに向かって収斂し、切頭内側末端部を備えた１対の円錐形部分を更に有し、球形外側環状部分は、切頭円錐形部分と協働して環状キャビティを構成し、前記ハウジングは、環状キャビティを横切って中心軸線に平行に延びるベーンを有し、
前記中心軸線に沿って延びていて該中心軸線の回りに回転自在なシャフトを有し、
ハウジング内に波打ち運動自在に設けられていて、シャフトに回転自在に固定された球形部材を含む回転斜板組立体を有し、球形部材は、中心軸線に対して斜めに延びる環状軸受を有し、回転斜板組立体は、球形部材の環状軸受によって回転自在に支持された内側末端部及びハウジングの球形外側環状部分と摺動自在に係合する外側末端部を有する全体として環状の形をした回転斜板を更に含み、回転斜板は、球形部材に対して半径方向に延び、ハウジングのベーンをこれと摺動自在の関係をなして受け入れるスロットを有し、回転斜板は、ハウジングの１対の切頭円錐形部分に沿って、球形部材の直径方向反対側の側部でそれぞれ転動する互いに反対側に向いた表面を有することを特徴とする流体動力伝達装置。
【請求項２】
ハウジングがベーンの一方の円周方向側部で中心軸線に沿って互いに間隔を置いて設けられた１対の燃焼室を有する回転斜板エンジンから成り、ハウジングは、１対の燃焼室と反対側のベーンの円周方向側部で中心軸線に沿って互いに間隔を置いた１対の排気室を更に有していることを特徴とする請求項１記載の流体動力伝達装置。
【請求項３】
１対の燃焼室は各々、燃料を燃焼のために燃焼室内へ噴射する関連の燃料噴射器を有していることを特徴とする請求項２記載の回転斜板エンジン。
【請求項４】
１対の燃焼室は各々、燃料に点火して燃焼させるグロープラグを有していることを特徴とする請求項３記載の回転斜板エンジン。
【請求項５】
１対の燃焼室は各々、燃焼室内への噴射のためにアンモニア及び亜酸化窒素を受け入れる関連の燃料噴射器を有し、１対の燃焼室は各々、アンモニア及び亜酸化窒素に点火して燃焼させるグロープラグを有していることを特徴とする請求項２記載の回転斜板エンジン。
【請求項６】
燃焼室は各々、耐火性ライナを有していることを特徴とする請求項２記載の回転斜板エンジン。
【請求項７】
各燃焼室の耐火性ライナは、炭化珪素、耐火性酸化物及び耐火性酸化物の混合物から成る群から選択された材料で作られていることを特徴とする請求項６記載の回転斜板エンジン。
【請求項８】
１対の燃焼室は各々、燃料を燃焼のために燃焼室内に噴射する関連の燃料噴射器を有し、１対の燃焼室は各々、燃料に点火して燃焼させるグロープラグを有し、各燃焼室は、耐火性ライナを有していることを特徴とする請求項２記載の回転斜板エンジン。
【請求項９】
１対の燃焼室は各々、アンモニア及び亜酸化窒素を燃焼のために燃焼室内に噴射する関連のアンモニア及び亜酸化窒素噴射器を有し、１対の燃焼室は各々、アンモニア及び亜酸化窒素に点火して燃焼させるグロープラグを有し、各燃焼室は、耐火性ライナを有していることを特徴とする請求項２記載の回転斜板エンジン。
【請求項１０】
回転斜板は、ベーンと摺動自在に密封関係をなすスロットを備えたベーンシールを有していることを特徴とする請求項１記載の流体動力伝達装置。
【請求項１１】
回転斜板は、半径方向に延びる丸形ボア及びベーンが貫通している半径方向に延びる開口部を有し、ベーンシールは、ベーンの互いに反対側の側部に摺動自在に接触するシール部分を備えた二股ドエルであることを特徴とする請求項１０記載の流体動力伝達装置。
【請求項１２】
ハウジングは、環状キャビティを横切って中心軸線と平行に延びる第２のベーンを有し、回転斜板は、球形部材に対して半径方向に延び、ハウジングの第２のベーンをこれと摺動自在な関係をなして受け入れる第２のスロットを有していることを特徴とする請求項１記載の流体動力伝達装置。
【請求項１３】
回転斜板は、ベーンと摺動自在な密封関係をなすスロットを備えた１対のベーンシールを有していることを特徴とする請求項１２記載の流体動力伝達装置。
【請求項１４】
回転斜板は、１対の半径方向に延びる丸形ボア及びベーンが貫通している半径方向に延びる開口部を有し、各ベーンシールは、ベーンの互いに反対側の側部に摺動自在に接触するシール部分を備えた二股ドエルであることを特徴とする請求項１３記載の流体動力伝達装置。
【請求項１５】
油をハウジング中へ流入させ、回転斜板組立体を通し、そしてハウジングから流出させて戻す油潤滑及び冷却システムを更に有していることを特徴とする請求項１記載の流体動力伝達装置。
【請求項１６】
油潤滑及び冷却システムは、ハウジングへの油入口と、ハウジング内に設けられていて、入口から回転斜板組立体まで延びる供給通路と、回転斜板組立体内に設けられていて、油を回転斜板の内側末端部及び外側末端部に分配する分配通路と、ハウジング内に設けられていて、回転斜板組立体から延びる帰り通路と、冷却及び再循環のためにハウジングから流出させるために帰り通路が回転斜板組立体から油を戻す油出口とを有していることを特徴とする請求項１５記載の流体動力伝達装置。
【請求項１７】
回転斜板は、互いに円周方向に間隔を置いていて、回転斜板の内側末端部に隣接して供給通路から油が供給される内端部及び外端部を備えた第１の組をなす半径方向に延びる分配通路と、第１の組をなす半径方向に延びる分配通路の外端部から油を受け入れる環状外側分配通路と、互いに円周方向に間隔を置いていて、環状外側分配通路から油を受け入れる外端部及び油をハウジングから油出口を通って流すよう帰り通路に供給する内端部を備えた第２の組をなす半径方向に延びる分配通路とを有していることを特徴とする請求項１６記載の流体動力伝達装置。
【請求項１８】
回転斜板の第１及び第２の組をなす半径方向に延びる分配通路は、一様な冷却が行われるよう互いに対して交互に配置された関係で円周方向に互いに間隔を置いていることを特徴とする請求項１７記載の流体動力伝達装置。
【請求項１９】
回転斜板の外側末端部は、ハウジングの球形外側環状部分と摺動自在に密封関係をなす外側環状中央シールを有し、回転斜板の外側末端部は、潤滑を可能にするために環状外側分配通路から外側環状中央シールまで延びる油シール通路を有していることを特徴とする請求項１７記載の流体動力伝達装置。
【請求項２０】
回転斜板は、外側環状中央シールの互いに反対側の側部に設けられた１対の外側環状側シールを有し、回転斜板の外側末端部は、環状キャビティから外側環状側シールまで延びていて、環状キャビティから外側環状側シールに加わる圧力がハウジングの球形外側環状部分との外側環状側シールの密封作用を生じさせるようにする側シール通路を有していることを特徴とする請求項１９記載の流体動力伝達装置。
【請求項２１】
回転斜板は、中央プレート及び中央プレートと協働して環状外側分配通路を構成する外側環状リングを有し、外側環状リングは、外側環状中央シールを受け入れる環状中央溝及び１対の外側環状側溝を有し、外側環状リングは、油シール通路及び側シール通路を構成していることを特徴とする請求項２０記載の流体動力伝達装置。
【請求項２２】
シャフトは、油がシャフトに隣接したところで供給通路から出るのを阻止する第１の螺旋溝及び油がシャフトに隣接したところで帰り通路から出るのを阻止する第２の螺旋溝を有していることを特徴とする請求項１６記載の流体動力伝達装置。
【請求項２３】
環状軸受は、球形部材に設けられていて、回転斜板の内側末端部を受け入れて、これを回転自在に支持する環状溝を有するジャーナル軸受であることを特徴とする請求項１記載の流体動力伝達装置。
【請求項２４】
環状軸受は、ローラ要素を有する減摩性スラスト軸受であることを特徴とする請求項１記載の流体動力伝達装置。
【請求項２５】
ハウジングは、互いに反対側の軸方向端部及び軸方向端部相互間に延びる中間部分を備えた全体として環状のハウジング部材を有し、ハウジングは、ハウジングの球形外側環状部分を備え、ハウジングは、環状ハウジング部材の互いに反対側の軸方向端部にそれぞれ固定され、ハウジングの切頭円錐形部分を構成する切頭円錐形表面を備えた１対の円錐形部材を有していることを特徴とする請求項１記載の流体動力伝達装置。
【請求項２６】
円錐形部材の切頭円錐形表面は、中心軸線から半径方向に且つ軸方向に延び、回転斜板の転動時に切頭円錐形表面に沿って回転斜板と密封関係をなす板状シールを有していることを特徴とする請求項２５記載の流体動力伝達装置。
【請求項２７】
円錐形部材の切頭円錐形表面は、シール溝を有し、板状シールは、シール溝によってそれぞれ受け入れられたシール部材を有すると共にシール部材を弾性的に押圧するばねを有し、シール部材は、シール溝から外方に弾性的に配置されて回転斜板の転動時に回転斜板に弾性的に係合してこれと切頭円錐形表面に沿って密封関係をなすようにする外側末端部を有していることを特徴とする請求項２５記載の流体動力伝達装置。
【請求項２８】
環状ハウジング部材及び１対の円錐形部材は、ハウジングの環状キャビティを横切って延びるベーンを受け入れるベーン溝を有し、ベーンは、回転斜板組立体の半径部材に摺動自在に接触する部分円形の内側末端を有し、環状ハウジング部材のベーン溝は、熱膨張及び熱収縮に対応するようベーンを回転斜板組立体の球形部材に弾性的に押し付けるばねを有していることを特徴とする請求項２５記載の流体動力伝達装置。
【請求項２９】
ハウジングは、環状ハウジング部材に固定された１対の環状端プレートを有し、１対の円錐形部材は、１対の環状端プレートによってそれぞれ支持された支持部分を有し、シャフトは円錐形部材の支持部分を貫通しており、円錐形部材の支持部分は、シャフト及び回転斜板の球形部材と回転自在に密封関係をなすシールを有していることを特徴とする請求項２５記載の流体動力伝達装置。
【請求項３０】
環状ハウジング部材は、互いに固定された半円形の形をした半部を有していることを特徴とする請求項２５記載の流体動力伝達装置。
【請求項３１】
回転斜板組立体の球形部材は、各々が環状溝部分を有する互いに係合したフェースを持つ１対の半球体を有し、環状溝部分は、他方の環状溝部分と協働して環状軸受の環状溝を構成するようになっていることを特徴とする請求項１記載の流体動力伝達装置。
【請求項３２】
環状軸受は、回転斜板の内側末端部を球形部材上に回転自在に支持し、回転斜板に対して横方向に延びる関連の軸線の回りに回転するローラ要素を備えた少なくとも１つの減摩性ころ軸受を含むことを特徴とする請求項１記載の流体動力伝達装置。
【請求項３３】
シャフトをハウジング上に回転自在に支持する１対の減摩性ころ軸受を更に有していることを特徴とする請求項１記載の流体動力伝達装置。
【請求項３４】
シャフトをハウジング上に回転自在に支持する１対の減摩性ころ軸受から見て外方にシャフトとハウジングとの間を回転自在に密封する１対のシールを更に有していることを特徴とする請求項３３記載の流体動力伝達装置。
【請求項３５】
環状軸受は、回転斜板の内側末端部を球形部材上に回転自在に支持し、回転斜板に対して横方向に延びる関連の軸線の回りに回転するローラ要素を備えた少なくとも１対の減摩性ころ軸受と、シャフトをハウジング上に回転自在に支持する１対の減摩性ころ軸受と、シャフトをハウジング上に回転自在に支持する１対の減摩性ころ軸受から見て外方にシャフトとハウジングとの間を回転自在に密封する１対のシールとから成ることを特徴とする請求項１記載の流体動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、流体動力伝達装置であって、ハウジング及び動力をこの装置のシャフトに又はこれから伝達するようハウジング内でウォブリング又は波打ち運動する回転斜板組立体を有する流体動力伝達装置に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
マクマスター氏に付与された米国特許第４，６８８，５２２号及び第４，７９９，８７０号明細書は、全体として球形のハウジングが、ロータを受け入れ、これらロータが回転出力をロータに連結されたシャフトにもたらすようベーンと連係して互いに当接した状態で転動する円錐形フェースを備えた流体動力伝達装置を開示している。
【０００３】
また、メイヤー氏に付与された米国特許第５，２５１，５９４号明細書は、クランクシャフトが、２つの駆動シャフトを互いに連結し、互いに反対側に位置した平行な壁表面に沿って転動する円錐形フェースを備えた環状円板付きのボール内に受け入れられた傾斜部分を有するニューテーティング（ｎｅｕｔａｔｉｎｇ ）型内燃機関によって具体化された流体動力伝達装置を開示している。エンジン内に関連の弁を通って供給された燃料は、回転運動をクランクシャフトに与え、クランクシャフトの傾斜部分により連結されたそのシャフトの駆動を可能にする。ボール及び円錐形表面を備えたその環状円板がエンジン壁表面に当接した状態で転動し、クランクシャフトをその傾斜部分を介して回転させるようにするにはクランクシャフトの高精度で、それ故に比較的費用の高くつく機械加工が必要となる。
【０００４】
〔発明の開示〕
本発明の目的は、動力を回転運動に変え又は動力を回転運動から伝達する回転斜板（ウォブル）型の内燃機関、熱機関、圧縮機、ポンプ又は流体モータとして使用することができる改良型流体動力伝達装置を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の流体動力伝達装置は、大きな円の互いに反対側の側部が対称に切頭された球形の形をした内部を備えた外側環状部分を含むハウジングを有する。ハウジングは、中心の回転軸線に沿って互いに向かって収斂し、切頭内側末端部を備えた１対の円錐形部分を更に有する。球形外側環状部分は、切頭円錐形部分と協働して環状キャビティを構成する。べーんが、環状キャビティを横切って中心軸線に平行に延びている。流体動力伝達装置のシャフトが、上記中心軸線に沿って延びていて該中心軸線の回りに回転自在である。流体動力伝達装置は、ハウジング内に波打ち運動自在に設けられていて、シャフトに回転自在に固定された球形部材を含む回転斜板組立体を更に有する。球形部材は、中心軸線に対して斜めに延びる環状軸受を有する。回転斜板組立体は、球形部材の環状軸受によって回転自在に支持された内側末端部及びハウジングの球形外側環状部分と摺動自在に係合する外側末端部を有する全体として環状の形をした回転斜板を更に含む。回転斜板は、球形部材に対して半径方向に延び、ハウジングのベーンをこれと摺動自在の関係をなして受け入れるスロットを有する。回転斜板は、ハウジングの１対の切頭円錐形部分に沿って、球形部材の直径方向反対側の側部でそれぞれ転動する互いに反対側に向いた表面を有する。
【０００６】
流体動力伝達装置は、ベーンの一円周方向側部で中心軸線に沿って互いに間隔を置いた１対の燃焼室を有する回転斜板エンジンとして開示される。ハウジングがベーンの一方の円周方向側部で中心軸線に沿って互いに間隔を置いて設けられた１対の燃焼室を有する回転斜板エンジンから成り、ハウジングは、１対の燃焼室と反対側のベーンの円周方向側部で中心軸線に沿って互いに間隔を置いた１対の排気室を更に有する。１対の燃焼室は各々、燃料を燃焼のために燃焼室内へ噴射する関連の燃料噴射器を有し、１対の燃焼室は各々、燃料に点火して燃焼させるグロープラグを更に有する。回転斜板エンジンは、二成分燃料、例えば、水素と酸素、プロパンと酸素、アンモニアと亜酸化窒素に特に有用である。１対の燃焼室は各々、燃焼室内への噴射のためにアンモニア及び亜酸化窒素を受け入れる関連の燃料噴射器を有し、１対の燃焼室は各々、アンモニア及び亜酸化窒素に点火して燃焼させるグロープラグを有している。また、燃焼室は、好ましくは炭化珪素、耐火性酸化物又は耐火性酸化物の混合物で作られた耐火性ライナを有するものとして開示されている。
【０００７】
流体動力伝達装置は、ベーンと摺動自在に密封関係をなすスロットを備えたベーンシールを有する。回転斜板は、半径方向に延びる丸形ボア及びベーンが貫通している半径方向に延びる開口部を有し、ベーンシールは、ベーンの互いに反対側の側部に摺動自在に接触するシール部分を備えた二股ドエルである。
【０００８】
流体動力伝達装置は、一実施形態では、環状キャビティを横切って中心軸線と平行に延びる第２のベーンを有するものとして開示されている。回転斜板は、球形部材に対して半径方向に延び、ハウジングの第２のベーンをこれと摺動自在な関係をなして受け入れる第２のスロットを有する。この実施形態の回転斜板は、ベーンと摺動自在な密封関係をなすスロットを備えた１対のベーンシールを有する。この実施形態の回転斜板は、１対の半径方向に延びる丸形ボア及びベーンが貫通している半径方向に延びる開口部を有し、各ベーンシールは、ベーンの互いに反対側の側部に摺動自在に接触するシール部分を備えた二股ドエルである。
【０００９】
流体動力伝達装置の一実施形態は、油をハウジング中へ流入させ、回転斜板組立体を通し、そしてハウジングから流出させて戻す油潤滑及び冷却システムを有している。油潤滑及び冷却システムは、ハウジングへの油入口と、ハウジング内に設けられていて、入口から回転斜板組立体まで延びる供給通路と、回転斜板組立体内に設けられていて、油を回転斜板の内側末端部及び外側末端部に分配する分配通路と、ハウジング内に設けられていて、回転斜板組立体から延びる帰り通路と、冷却及び再循環のためにハウジングから流出させるために帰り通路が回転斜板組立体から油を戻す油出口とを有している。回転斜板は、互いに円周方向に間隔を置いていて、回転斜板の内側末端部に隣接して供給通路から油が供給される内端部及び外端部を備えた第１の組をなす半径方向に延びる分配通路を有している。回転斜板の環状外側分配通路が、第１の組をなす半径方向に延びる分配通路の外端部から油を受け入れる。夏期点斜板の第２の組をなす半径方向に延びる分配通路が、互いに円周方向に間隔を置いていて、環状外側分配通路から油を受け入れる外端部及び油をハウジングから油出口を通って流すよう帰り通路に供給する内端部を備えている。回転斜板の第１及び第２の組をなす半径方向に延びる分配通路は、一様な冷却が行われるよう互いに対して交互に配置された関係で円周方向に互いに間隔を置いている。
【００１０】
回転斜板の外側末端部は、ハウジングの球形外側環状部分と摺動自在に密封関係をなす外側環状中央シールを有している。回転斜板の外側末端部は、潤滑を可能にするために環状外側分配通路から外側環状中央シールまで延びる油シール通路を有している。回転斜板は、外側環状中央シールの互いに反対側の側部に設けられた１対の外側環状側シールを更に有し、回転斜板の外側末端部は、環状キャビティから外側環状側シールまで延びていて、環状キャビティから外側環状側シールに加わる圧力がハウジングの球形外側環状部分との外側環状側シールの密封作用を生じさせるようにする側シール通路を有している。
【００１１】
好ましい実施形態では、回転斜板は、中央プレート及び中央プレートと協働して環状外側分配通路を構成する外側環状リングを有している。外側環状リングは、外側環状中央シールを受け入れる環状中央溝及び１対の外側環状側溝を有する。外側環状リングは、油シール通路及び側シール通路を構成している。
【００１２】
流体動力伝達装置のシャフトは、油がシャフトに隣接したところで供給通路から出るのを阻止する第１の螺旋溝及び油がシャフトに隣接したところで帰り通路から出るのを阻止する第２の螺旋溝を有している。
【００１３】
環状軸受の別の実施形態が開示される。一実施形態では、環状軸受は、球形部材に設けられていて、回転斜板の内側末端部を受け入れて、これを回転自在に支持する環状溝を有するジャーナル軸受である。別の実施形態では、環状軸受は、ローラ要素を有する減摩性スラスト軸受である。さらに別の実施形態では、環状軸受は、回転斜板の内側末端部を球形部材上に回転自在に支持し、回転斜板に対して横方向に延びる関連の軸線の回りに回転するローラ要素を備えた少なくとも１つの減摩性ころ軸受である。
【００１４】
流体動力伝達装置のハウジングは、互いに反対側の軸方向端部及び軸方向端部相互間に延びる中間部分を備えた全体として環状のハウジング部材を有し、ハウジングは、ハウジングの球形外側環状部分を備える。ハウジングは、環状ハウジング部材の互いに反対側の軸方向端部にそれぞれ固定され、ハウジングの切頭円錐形部分を構成する切頭円錐形表面を備えた１対の円錐形部材を更に有している。円錐形部材の切頭円錐形表面は、中心軸線から半径方向に且つ軸方向に延び、切頭円錐形表面に沿って回転斜板の転動時に回転斜板と密封関係をなす板状シールを有している。円錐形部材の切頭円錐形表面は、シール溝を有し、板状シールは、シール溝によってそれぞれ受け入れられたシール部材を有すると共にシール部材を弾性的に押圧するばねを有する。シール部材は、シール溝から外方に弾性的に配置されて回転斜板の転動時に回転斜板に弾性的に係合してこれと切頭円錐形表面に沿って密封関係をなすようにする外側末端部を有している。
【００１５】
環状ハウジング部材及び１対の円錐形部材は、ハウジングの環状キャビティを横切って延びるベーンを受け入れるベーン溝を有し、ベーンは、回転斜板組立体の半径部材に摺動自在に接触する部分円形の内側末端を有する。環状ハウジング部材のベーン溝は、熱膨張及び熱収縮に対応するようベーンを回転斜板組立体の球形部材に弾性的に押し付けるばねを有している。
【００１６】
流体動力伝達装置のハウジングは、環状ハウジング部材に固定された１対の環状端プレートを有し、１対の円錐形部材は、１対の環状端プレートによってそれぞれ支持された支持部分を有する。シャフトは、円錐形部材の支持部分を貫通しており、円錐形部材の支持部分は、シャフト及び回転斜板の球形部材と回転自在に密封関係をなすシールを有している。
開示された構成の環状ハウジング部材は、互いに固定された半円形の形をした半部を有している。
回転斜板の球形部材は、各々が環状溝部分を有する互いに係合したフェースを持つ１対の半球体を有し、環状溝部分は、他方の環状溝部分と協働して球形部材の環状溝を構成するようになっている。
【００１７】
上述の環状軸受の一実施形態は、回転斜板の内側末端部を球形部材上に回転自在に支持し、回転斜板に対して横方向に延びる関連の軸線の回りに回転するローラ要素を備えた少なくとも１つの減摩性ころ軸受を含む。流体動力伝達装置のこの実施形態は、シャフトをハウジング上に回転自在に支持する１対の減摩性ころ軸受を更に有する。さらに、流体動力伝達装置のこの実施形態は、シャフトをハウジング上に回転自在に支持する１対の減摩性ころ軸受から見て外方にシャフトとハウジングとの間を回転自在に密封する１対のシールを更に有している。
【００１８】
本発明の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照して本発明の最適実施態様に関する以下の詳細な説明を読むと明らかになろう。
【００１９】
〔発明の最適実施態様〕
図面のうち図１を参照すると、本発明に従って構成された流体動力伝達装置の一実施形態が、符号２０で示された回転斜板エンジンとして概略的に示されている。回転斜板エンジン２０は、ハウジング２２と、中心軸線Ａの回りに回転自在なシャフト２４と、以下に詳細に説明するようにシャフト２４を回転させる波打ち運動自在にハウジング内に設けられた回転斜板組立体２６とを有している。
【００２０】
図２及び図３に示すように、ハウジング２２は、互いに反対側に位置した軸方向端部３０及びこれら端部間に延びる中間部分３２を備えた環状ハウジング部材２８を有している。環状ハウジング部材２８の中間部分３２は、外側環状部分３４を有し、この外側環状部分３４は、ハウジングの上端部と下端部との間でハウジングの水平中間平面で大きな円の互いに反対側の側部が切頭された球形の形をした内部を備えている。図１４に概略的に示すような環状ハウジング部材は、複数本のボルト３８により互いに固定されている互いに係合状態にあるフェースを備えた半球形の半部３６を有し、これら複数本のボルトは、図２及び図３に示すように、環状ハウジング部材２８の中間部分３２に沿って互いに間隔を置いて位置している。
【００２１】
引き続き図１及び図２を参照すると、ハウジング２２は、１対の円錐形部分４２を含む１対の円錐形部材４０を更に有し、これら円錐形部分４２は、中心回転軸線Ａに向かって互いに収斂し、これら円錐形部分は、切頭された内側末端部４３を有している。環状ハウジング部材２８の球形の外側環状部分３４は、切頭円錐形部分４２と協働して中心回転軸線Ａの周りに延びる環状キャビティ４４を構成し、シャフト２４は、この中心回転軸線の周りに延びている。ベーン４５が、図２に示すように環状キャビティ４４の左側を横切って中心軸線Ａと平行に延びている。
【００２２】
引き続き図２を参照すると共に更に図３を参照すると、エンジンの回転斜板組立体２６は、上述したような波打ち運動自在にハウジング内に設けられ、この回転斜板組立体は、スプライン連結部４７（図１１参照）によってシャフト２４に回転自在に固定されると共に、１対の止めナット４８により軸方向に固定された球形部材４６を有している。球形部材４６は、図２及び図３の実施形態ではジャーナル軸受である環状軸受４９を有している。環状軸受４９は、以下に詳細に説明するように中心回転軸線Ａに対して斜めに延びている。図１１に示す好ましい構成例では、球形部材４６は、互いに係合したフェース５２を備えた１対の半球体５０を有し、各半球体は、環状溝部分５４を有し、この環状溝部分は他の環状溝部分と協働して球形部材中に環状溝５６を構成するようになっている。この環状溝５６は、エンジンシャフト２４の回転の中心である中心回転軸線Ａに対し斜めに延びており、これに対し２０°〜３０°、最も好ましくは約２５°の鋭角をなしている。
【００２３】
図２〜図４に示すように、回転斜板組立体は、球形部材４６の環状溝５４内に受け入れられることにより環状軸受４９によって回転自在に支持された内側末端部６０を備える全体として環状の回転斜板５８を更に有している。回転斜板５８の外側末端部６２は、以下に詳細に説明するように、ハウジング２２の環状ハウジング部材２８の球の形をした外側環状部分３４と摺動自在に係合する。図４、図９及び図１０に示すような回転斜板５８は、スロット６６を構成するベーンシール６４を更に有し、このスロットは、回転斜板の球形部材４６に対し半径方向に延び、ハウジングのベーン４５を摺動自在な関係で受け入れる。回転斜板５８の互いに反対側に向いた表面６７は、球形部材の直径方向反対側でハウジングの円錐形部材４０の円錐形部分４２に沿って転動する。かかる転動中、環状軸受４９によって回転自在に支持された回転斜板内側末端部６０は、球形部材４６に対して回転し、回転運動を中心軸線Ａの回りで球形部材内に伝えてシャフト２４を回転させるようになっている。
【００２４】
図１に示すように、回転斜板エンジンのハウジング２２は、ベーン４５の一方の側で中心軸線Ａに沿って互いに間隔を置いた１対の燃焼室６８を有している。加うるに、ハウジング２２は、１対の燃焼室６８と反対側の円周方向側部で中心軸線Ａに沿って互いに間隔を置いた１対の排気室７０を更に有している。各燃焼室６８と関連の排気室７０は、波打ち運動の１８０°分だけ離れており、かかる波打ち運動中、関連の燃焼室内で燃焼により回転斜板５８に加わる軸方向力が環状軸受４９を介して伝達されてシャフト２４の回転運動になる。波打ち運動の各１８０°分の後、次の燃焼室６８が、以下に詳細に説明するように点火して波打ち運動の１８０°分の次の半サイクル分について波打ちを続行するようになっている。
【００２５】
図２及び図８に示すように、１対の燃焼室６８は各々、燃料を燃焼のために燃焼室内へ噴射する関連の燃料噴射器７２を有している。各燃焼室は、燃焼のために燃料に点火するグロープラグ７４を更に有している。具体的に説明すると、各燃焼室の燃料噴射器７２は、一燃料成分を受け入れる第１の入口７６及び別の燃焼成分を受け入れる第２の入口７８を有している。燃料成分は、噴射中に混合され、グロープラグ７４によって点火される。エンジンは、水素と酸素、プロパンと酸素、アンモニアと亜酸化窒素等で動作することができる。噴射器７２とグロープラグ７４の両方は、関連のボルト８２によってハウジングに固定された点火マウント８０によって支持されている。図２に示すように、各燃焼室６８は、好ましくは、炭化珪素、耐火性酸化物、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム及び酸化ジルコニウム又は耐火性酸化物の混合物で作られた耐火性ライナ８４を有している。かくして、燃料が関連の燃料噴射器７２によって燃焼室６８内へ噴射され、グロープラグ７４によって点火されると、その結果得られた熱は耐火性ライナ８４によって持ちこたえられ、燃焼は関連の円錐形部材４０の円錐形部分４２の出口８６を通過することにより回転斜板の転動作用を引き起こす。エンジンの構造は、吸気弁又は排気弁を必要とすることなく動作できるので特に有効である。また、図３に示すように、排気室７０は、環状キャビディ４４からの排ガスを受け入れる入口７０ｉ　及び排ガスが流通する出口７０ｏ　を有している。
【００２６】
ハウジング２２は、複数本のボルト９０によってそれぞれ環状ハウジング部材２８の反対側の端部３０に固定された１対の環状端プレート８８を有している。１対の円錐形部材４０は、端プレート８８によりシール９４によって得られる密封関係をなして支持された環状の形の支持部分９２を有している。シャフト２４は、これまたシャフトを密封するシール９６を有する支持部分９２を貫通して延びている。支持部分９２を有することに加えて、円錐形部材４０は、回転斜板２６の球形部材４６と摺動自在に係合する球形部分９８を更に有しており、球形部材の環状シール１００が摺動自在な密封関係をもたらしている。また、環状シール１０１が、球形部材４６の溝５６と回転斜板５８の内側末端部６０との間を摺動自在に密封している。
【００２７】
図１及び図８に最もよく示されているように、ベーン４５は、燃焼室６８と排気室７０との間に設けられていて、このベーンは、図４、図９及び図１０と関連して上述したベーンシール６４のスロット６６を貫通している。回転斜板５８は、半径方向に延びる丸いボア１０２を有し、この回転斜板は、ベーン４５が貫通した半径方向に延びる開口部１０４を更に有している。ベーンシール６４は、図１０に示すようにベーン４５の互いに反対側の側部に摺動自在に接触する全体として半円形のシール部分１０８を備えた二股になっているドエル又は合わせピン１０６を有している。波打ち運動の際における円錐形部分上での回転斜板の転動中、シールドエル１０６は、ボア１０２内で回転してベーン４５に対する角度の変化に対応し、開口部１０４は、この角度変化に対応する。さらに、回転斜板は、ベーンシール６４の互いに反対側の側部に、フライス加工スロット１１０を有し、これらフライス加工スロットは、以下に説明する油潤滑システムの潤滑通路の隣接端部を塞ぐクロージャプレートを受け入れる。
【００２８】
図２を参照すると、回転斜板エンジン２０は、油をハウジングに供給する油入口１１６を有すると共に、油を回転斜板組立体２６に供給するハウジング通路１１８，１２０，１２２，１２４，１２６，１２８，１３０を備える油潤滑及び冷却システム１１４を有している。具体的に説明すると、油入口１１６は、環状ハウジング部材２８の通路１１８に給油し、この通路は、隣接の端プレート８８の通路１２０に給油して油を隣接の円錐形部材４０の室状通路１２２に流すようになっている。円錐形部材４０の支持部分９２は、中心軸線Ａの回りに円周方向に間隔を置いて設けられた複数の傾斜通路１２４（１つしか図示せず）を有していて、シャフト２４の周りに設けられた環状通路１２６に油を流して支持部分９２とのそのインタフェース通路１２８のところで、回転斜板組立体２６に隣接してシャフトの周りに設けられた全体として環状の通路１３０に流し、シャフト２４は隣接の止めナット４８によって回転斜板組立体２６に固定されている。シャフトに設けられた螺旋溝１３２が、シャフト支持部分のインタフェース通路１２８のところの油を回転斜板組立体に向かって移動させて環状シール９６が外方への油の流れに抗してハウジングの密封を行うのを助けるようになっている。油潤滑及び冷却システムは、回転斜板組立体２６に設けられていて、以下に詳細に説明するように油を回転斜板の内側末端部６０と外側末端部６２との間に分配する分配通路を更に有している。さらに、油分配システムは、油をハウジングの油出口１４２に戻す帰り通路１３４，１３６，１３８，１４０，１４２，１４４，１４６を有している。具体的に説明すると、油は当初、回転斜板組立体から隣接の止めナット４８の周りに設けられた全体として環状の油通路１３４に戻され、シャフト２４と関連の円錐形部材４０の支持部分９２のインタフェースのところで帰り通路１３６を通って流れるようになっている。円錐形部材の支持部分９２に設けられた環状通路１３８は、複数の円周方向に間隔を置いた傾斜帰り通路１４２に給油し、これら帰り通路は、油の流れを隣接の円錐形部材４０の室状通路１４２にもたらし、それにより隣接の端プレート８８に設けられた通路１４４に流し、環状ハウジング部材２８に設けられた帰り通路１４６に流し、最終的に油出口１４８に流して冷却及び再循環が行われるようになっている。帰り通路に隣接したシャフト２４は、供給通路と関連した第１の螺旋溝１３２とは逆の勝手（向き）の第２の螺旋溝１５０を有し、油を隣接のシール９６から回転斜板組立体に向かって移動させ、それによりシールから圧力を除くことにより密封作用を助けるようになっている。
【００２９】
図２を参照すると、回転斜板組立体２６の球形部材４６は、円周方向に間隔を置いた供給通路１５２を有し、これら供給通路は、ハウジングの供給通路１３０から回転斜板５８の内側末端部６０に隣接したところまで延びており、これについては以下に詳細に説明する。回転斜板に隣接して、中心軸線Ａの周りに延びる環状溝１５４（図１１を参照）が、潤滑油を回転斜板５８の内側末端部６０に分配する。回転斜板の球形部材４６は、円周方向に間隔を置いた帰り通路１５６を更に有し、これら帰り通路は、回転斜板５８の内側末端部６０から図２に示す上止めナット４８に隣接したハウジング帰り通路１３４まで延びている。回転斜板５８に隣接したこれら帰り通路１５６は、油を回転斜板の内側末端部６０から受け入れるよう回転斜板５８に隣接して設けられた環状溝１５８（図１１を参照）を有している。
【００３０】
図２と図４を組み合わせて参照すると、回転斜板５８は、回転斜板の内側末端部６０と外側末端部６２との間に延びる第１及び第２の組をなす半径方向に延びる分配通路１６０，１６２を有している。これら第１及び第２の組をなす分配通路は好ましくは、油により得られる冷却に一様性をもたらすよう中心軸線Ａの周りに円周方向に交互に位置した関係をなして配列されている。回転斜板５８は、第１及び第２の組をなす分配通路１６０，１６２を構成する中央プレート部材１６３を有している。中央プレート１６３は、回転斜板５８の内側末端部６０のところに、第１の組をなす通路開口部１６４を有し、これら通路開口部は、油を回転斜板組立体の球形部材４６の供給環状溝１５４から第１の組をなす分配通路１６０に供給する。すると、油は、供給開口部１６４から外方に流れ、中心軸線Ａから見て半径方向に第１の組をなす分配通路１６０を通り、回転斜板５８の外側末端部６２に流れる。回転斜板は、その外側末端部６２のところに、断面が図１２に示された環状リング部材１６６を有し、この環状リング部材は、中央プレート部材１６３と協働して回転斜板の周囲の周りに延びる環状外側分配する１６８を構成しており、ただし、閉塞プレート１１２が図９及び図１０と関連して上述したようにベーンシールの各側で通路を終端させるベーンシール６４のところを除く。第１の組をなす分配通路１６０から外方に流れた油は、環状外側分配通路１６８を通って第２の組をなす分配通路１６２の外側端部まで流れ、これを通って回転斜板の内側末端部６０まで内方に流れるようになっている。回転斜板５８の中央プレート部材１６３は、供給開口部１６４から見てその反対側の側部のその内側末端部６０のところに、図２に示すような帰り開口部１７０を有し、それにより油を回転斜板から球形部材４６の帰り環状溝１５８に流し、そこから帰り通路１５６に流し、更に上述した他の帰り通路を通って油出口１４８まで流すようになっている。回転斜板５８の外側末端部６２のリング部材１６６は、２つの全体として半円形の部分１７２を有し、これら半円形部分は、ベーンシール６４に隣接して位置した１つの接合部及びベーンシールと直径方向反対側に設けられた別の接合部１７４を有するものとして図４に示されている。回転斜板５８の外側末端部６２は、図１２に示すように、リング部材１６６から内方に延びる環状突起１７８を受け入れる環状溝１７６を有している。図４に示すリング部材１６６及びその部分１７２を回転斜板５８の外側末端部にろう付けして図示の構造の状態でこれに固定するのがよい。
【００３１】
図１２に示すように、回転斜板の外側末端部６２は、ハウジングの球形外側環状部分３４と摺動自在に密封関係をなす外側環状中央シール１８０を有している。回転斜板の外側末端部のリング部材１６６の円周方向に間隔を置いた油シール通路１８２は、環状外側分配通路１６８から中央シール１８０まで延びてエンジンの作動中、これに潤滑作用をもたらす。
【００３２】
引き続き図１２を参照すると、回転斜板５８の外側末端部６２は、外側環状中央シール１８０の互いに反対側の側部に設けられた１対の外側環状側シール１８４を更に有している。さらに、回転斜板５８の外側末端部６２のリング部材１６６は、ハウジングの外側環状キャビティ４４（図２）から図１２に示す側シール１８４まで延びる側シール通路１８６を有し、したがって、環状キャビティから側シールに加えられる圧力がハウジングの球形外側部分３４と協働してその密封を行うようになっている。注目されるべきこととして、リング部材１６６、中央シール１８０及び側シール１８４の半径方向外方に向いた表面は全て、中心軸線の回りに凸の球面曲率を持つように且つ中心軸線沿って軸方向機械加工されてハウジングの外側環状部分３４の球形内部を効果的に摺動自在に密封するようになっている。中央シール１８０及び側シール１８４は、外側環状リング部材１６６の環状溝内に受け入れられ、この外側環状リング部材１６６は又、シールを介して互いに連通関係に置かれる油通路１８２と側シール通路１８６を構成している。
【００３３】
図５〜図７を参照すると、円錐形部材４０は各々、その切頭円錐形部分４２を構成する切頭円錐形表面１８８を有し、回転斜板は、この円錐形部分に沿って上述したように転動する。各円錐形部材の切頭円錐形表面１８８は、中心軸線Ａから半径方向且つ軸方向に延び、回転斜板の転動時、切頭円錐形表面に沿って回転斜板５８と密封関係をなす板状シール１９０を有している。具体的に説明すると、各円錐形部材４０の切頭円錐形表面１８８は、図７に示すようにシール溝１９２を有し、各板状シールは、関連のシール溝１９２によって受け入れられるシール部材１９４を有している。各板状シール１９０は、シール部材９４を溝から外方に押圧してこれを回転斜板に押し付けるよう関連のシール溝１９２内に受け入れられたばね１９６を更に有している。シール部材１９４は、回転斜板の転動時、切頭円錐形表面１８８に沿って回転斜板に弾性的に係合してこれと密封関係をなし、他方、回転斜板が板状シール上で直接転動しているとき、３６０°のサイクルごとに一度、切頭円錐形表面と面一となるようシール溝１９２から外方に弾性的に位置決めされた外側末端部１９８を有している。各シール部材１９４は、図６に示すように、回転斜板の球形部材４６と密封関係をなす内側シール２００を有し、更に、ハウジングの外側環状部分３４と密封関係をなす外側シール２０２を有している。
【００３４】
図１３に最もよく示されているように、対をなす円錐形部材４０は各々、ベーン４５の隣接の全体として半径方向に延びる末端部２０６を受け入れるベーン溝２０４を有している。さらに、環状ハウジング部材２８の外側環状部分３４は、ベーンの外側末端部２１０を受け入れると共に、ベーンを半径方向内方に押圧するばね２１２を更に受け入れるベーン溝２０８を有している。ベーンは、回転斜板組立体の球形部材４６に摺動自在に接触し、バネ２１２によって密封関係をなしてこれに押し付けられる部分円形の内側末端部２１４を有している。
【００３５】
回転斜板組立体２６の別の実施形態が、上述した実施形態と同一の構造を有しており、異なる点は、その環状軸受４９′が回転斜板の内側末端部６０の各側で球形部材５０の環状溝５６内に配置されたローラ要素２１６を有する減摩性スラスト軸受であることにある。ローラ要素２１６は想像線で示されたケージ２１８によって分離され、これらローラ要素は最も好ましくは、回転斜板の内側末端部６０及びその溝５６の側部に設けられた相補形状のテーパしたレースに当接して転動する僅かにテーパした形状を有している。
【００３６】
理解されるべきこととして、流体動力伝達装置は回転斜板型の内燃機関として開示されたが、これは他の用途、例えば、熱機関又は別の流体動力伝達装置、例えば、ポンプ、圧縮機又は流体モータ等を含む。さらに、回転斜板エンジンを単一のベーンと関連して具体的に説明したが、２つのベーン及び場合によっては３つ以上を用いることも可能である。図１８には、１対のベーン４５を有する別の実施形態が示されており、これらベーンは各々、関連のベーンが貫通するスロット６６を備え、図１、図４、図８及び図９と関連して上述した構造の関連のシール６４を有している。また、エンジン又はモータとして利用された場合、回転斜板５８に加わる軸方向力は、回転斜板の内側末端部６０が環状軸受４９，４９′によって回転自在に支持されるような仕方によりシャフト２４の回転運動に変換される。ポンプ又は圧縮機として利用された場合、シャフト２４からの回転動力は、回転斜板５８の軸方向運動及び回転斜板の内側末端部６０が環状軸受４９，４９′によって回転自在に支持される態様により流体圧力に変換される。
【００３７】
図１７を参照すると、回転斜板エンジン２０′の別の実施形態が、以下において注目される点を除き、多くの点において、上述の実施形態の構造と類似した構造を有し、したがって、その同一要素には同一の符号が付けられ、上述の説明の多くが当てはまるのでこれを繰り返さない。
【００３８】
回転斜板エンジン２０′の実施形態では、環状軸受４９″は、球形部材４８上で回転斜板５８の内側末端部６０を回転自在に支持する少なくとも１つの減摩性ころ軸受２２０を有している。実際には、１対の減摩性ころ軸受２２０が設けられ、これら減摩性ころ軸受は各々、回転斜板５８に対して横方向に、即ち、球形部材４８の互いに係合した半球体５０相互間のインタフェースに沿って回転斜板の平面に対し横方向に延びる関連の軸線の回りに回転するローラ要素２２２を有している。
【００３９】
引き続き図１７を参照すると、回転斜板エンジン２０′は、中心軸線Ａの回りに回転自在にハウジング２２′上にシャフト２４を回転自在に支持する１対の減摩性ころ軸受２２４を更に有している。さらに、回転斜板エンジン２０′は、１対の減摩性ころ軸受２２４から外方にシャフト２４とハウジング２２′との間を回転自在に密封する１対の環状シール２２６を有している。回転斜板５８の外周部６０は、図１２と関連して上述したようなシールを有し、球形部材４８は、これまた上述したような円錐形部材４０の球形部分と密封関係をなすシール１００を有している。
【００４０】
減摩性ころ軸受２２０，２２４、回転斜板の外周部のシール、球形部材のシール１００及び環状シール２２６は、高温環境で機能を発揮することができる耐熱性材料で作られ、好ましくは、上述したタイプの油潤滑及び冷却システムを必要としないで、高温における作動を行うことができるように適当な種類の耐熱コーティングを有する。この関係で、注目されるべきこととして、減摩性ころ軸受２２０，２２４は、これらの作動を容易にする或る量の内部潤滑剤を有することができるよう密封タイプのものであるのがよい。
【００４１】
図１７に示す回転斜板エンジン２０′のシャフト２４は、シャフトにスプライン連結された外側スリーブ２２８を有し、この外側スリーブは、ハウジング端部キャップ８８が、減摩性ころ軸受２２４の外レースを軸方向に位置決めした状態で、その内レースを軸方向に位置決めする環状フランジ２３０を有している。シャフトスリーブ２２８は、環状スリーブフランジ２３０から内方に延びる内側部分２３２を更に有し、この内側部分２３２は、回転斜板組立体２６の球形部材４８を適正な位置で中心軸線Ａに沿って軸方向に位置決めして円錐形部材４０に対するその波打ち運動をもたらすようになっている。
【００４２】
図１７に示す回転斜板エンジン２０′は又、シャフトスリーブ２２８の内側部分２３２にそれぞれスプライン連結された内側末端部を備えると共に、燃焼室６８及び排気室７０に対する燃料及び排ガスの流れを制御する円周方向に間隔を置いた開口部２３６を備えた１対の丸形円板弁２３４を有するものとして開示されている。
【００４３】
本発明の最適実施態様を詳細に開示したが、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明を実施する種々の別の設計例及び実施形態を想到できることも又理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に従って構成され、回転斜板エンジンとして示された流体動力伝達装置の概略側面図である。
【図２】
回転斜板エンジンの図１の２−２線矢視断面図であり、エンジンの構造を示すとともにエンジンの燃焼室を示す図である。
【図３】
回転斜板エンジンの図１の３−３線矢視断面図であり、エンジンの排気室を示す図である。
【図４】
図２の４−４線矢視図であり、流体動力伝達装置の回転斜板組立体の回転斜板の構造示す図である。
【図５】
図２の５−５線矢視図であり、流体動力伝達装置の１対の円錐形部材のうちの一方の構造を示す図である。
【図６】
図５の６−６線矢視断面図であり、円錐形部材の板状シールの構造を示す図である。
【図７】
図６の７−７線拡大断面図であり、板状シールの構造を更に示す図である。
【図８】
図２の８−８線矢視図であり、エンジンの燃焼室の燃料噴射器及びグロープラグを示す図である。
【図９】
ベーンシールの構造を示す図４の一部の拡大図である。
【図１０】
ベーンシールの構造をさらに示す図９の１０−１０線矢視図である。
【図１１】
流体動力伝達装置の回転斜板組立体の休憩部材の断面図であり、球形部材が半球体であることを示す図である。
【図１２】
全体が図２及び図３に示されているような回転斜板の一方の側部の拡大断面図であり、外側環状中央シール及び１対の外側環状側シールの構造をさらに示す図である。
【図１３】
図２及び図３に全体が示されているような円錐形部材の幾分概略的な図であり、ベーン及びベーンを回転斜板組立体の球形部材に押し付けるばねの構造をさらに示す図である。
【図１４】
図２の１４−１４線矢視図であり、ハウジングの環状ハウジング部材の半部を示す図である。
【図１５】
回転斜板の内側末端部の部分軸方向図であり、環状軸受の別の実施形態が減摩性スラスト軸受として示されている図である。
【図１６】
図１５の１６−１６線矢視断面図であり、減摩性スラスト軸受の構造をさらに示す図である。
【図１７】
回転斜板エンジンとして示された流体動力伝達装置の別の実施形態の断面図である。
【図１８】
１対のベーン及び１対のベーンシールを有する別の実施形態の図４と類似した図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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