(57)【要約】  【解決手段】  本発明は、ピストンの往復運動とダブルカムディスク（１２）の回転運動とを連結するギヤボックスを有するエンジンに関する。一例では、半径２Ｒのケーシング内部経路（２２Ａ）上を転動する半径Ｒの転動体（１８）を介して、４つのローラー（１４）が、ギヤボックス（１０）の中心軸に対してラジアル方向に、その構造から必然的な往復運動を行う。このとき４つのローラー（１４）は８の字型に似た形状のダブルカムディスク（１２）上を走行する。ダブルカムディスク上を走行するローラー（１４）を介してピストン（１６）がガイドされる。転動体（１８）と接続されることで、ピストンが直線運動を行い、ピストンに対して横方向の力が働くことが回避される。２サイクルまたは４サイクルのエンジンは、ピストンの数に影響されることなく、完全な質量バランスを実現する。２サイクルエンジンの場合、ピストンの上死点または下死点において、燃焼またはガス交換を行うための時間を十分に取ることができる。  【選択図】      図１
2018510990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンであって、
少なくとも１つのピストン形状の昇降部材（１６）；および
ピストン（１６）の往復運動をギヤボックス（１０）内のダブルカムディスク（１２）の回転運動と連結するギヤボックス（１０）を備え、
さらにギヤボックス（１０）は
ダブルカムディスク（１２）上での滑動のために備えられる、丸い、それぞれの中心軸に対して部分円の滑動形状を持つ４つの滑動体（１４）、あるいはダブルカムディスク（１２）上での転動のために備えられる４つのローラー（１４）、および
ケーシング（２２）、およびジョイントによって可動に接続されて環状にチェーンすなわち連鎖体を形成し、かつ半径２Ｒのケーシング（２２）内部経路（２２Ａ）を転動する目的でその外側に半径Ｒの滑らかな平滑転動軌道（１８Ａ）を備える４つの転動体（１８）を持つ、直線ガイド型ギヤボックス（１７）を備え、
ここで、少なくとも２つの転動体（１８）に、ケーシング（２２）の歯状弧（２２Ｂ）と噛み合う歯状弧（１８Ｂ）が備えられ、
さらにこれらの転動体（１８）はジョイントによって回転軸（１５）に可動に接続され、これらの転動体（１８）がケーシング（２２）内部の経路（２２Ａ）を転動する際、この回転軸が直線運動をし、これらの回転軸（１５）が、各ローラー（１４）が回転自在に転動体（１８）と接続されている回転軸（１５）と一致するか、または各滑動体（１４）の部分円の滑動形状の中心軸と一致し、
各ピストン（１６）と、各ローラー（１４）または各滑動体（１４）が、該当する回転軸（１５）を軸として回転自在に連結しているエンジン。
【請求項２】
エンジンであって、
少なくとも１つのピストン形状の昇降部材（１６）；および
ピストン（１６）の往復運動をギヤボックス（１０）内のダブルカムディスク（１２）の回転運動と連結するギヤボックス（１０）を備え、
さらにギヤボックス（１０）は
ダブルカムディスク（１２）上での滑動のために備えられる、丸い、それぞれの中心軸に対して部分円の滑動形状を持つ４つの滑動体（１４）、あるいはダブルカムディスク（１２）上での転動のために備えられる４つのローラー（１４）、および
ケーシング（２２）、およびジョイントによって可動に接続されて環状にチェーンすなわち連鎖体を形成する弓状体（１８）を有する直線ガイド型ギヤボックス（１７）を備え、
ここで、少なくとも２つの弓状体（１８）に、ケーシング（２２）の歯状弧（２２Ｂ）と噛み合う歯状弧（１８Ｂ）が備えられ、この弓状体（１８）は、歯状弧（１８Ｂ、２２Ｂ）だけを介してケーシングに対して直接保持され、
さらにこれらの弓状体（１８）はジョイントによって回転軸（１５）に可動に接続され、これらの弓状体（１８）がケーシング（２２）内部の歯状弧（２２Ｂ）を動く際、この回転軸が直線運動を取り、これらの回転軸（１５）が、各ローラー（１４）が回転自在に転動体（１８）と接続されている回転軸（１５）と一致するか、または各滑動体（１４）の部分円の滑動形状の中心軸と一致し、
各ピストン（１６）と、各ローラー（１４）または各滑動体（１４）が、該当する回転軸（１５）を軸として回転自在に連結しているエンジン。
【請求項３】
ジョイントによって可動に接続されて環状にチェーンすなわち連鎖体を形成する４つの転動体（１８）がダブルカムディスク（１２）の片側に配置されており、同様の方法で形成された、ジョイントによって可動に接続されて環状にチェーンすなわち連鎖体を形成する、直線ガイド型ギヤボックス（１７）の４つの別の転動体（１８）がダブルカムディスク（１２）のもう一方の側に配置されており、これらが、ケーシング（２２）の半径２Ｒの内部経路（２２Ａ）上を転動する目的で備えられ、
このとき、少なくとも２つの転動体（１８）の歯状弧（１８Ｂ）が、ケーシング（２２）の対応する歯状弧（２２Ｂ）と噛み合い、
このとき、ギヤボックス（１０）の一方にある転動体（１８）が、ギヤボックスの別の位置にある転動体（１８）と共通の回転軸（１５）で接続され、さらにローラー（１４）または滑動体と接続される請求項１に記載のエンジン。
【請求項４】
ジョイントによって可動に接続されて環状にチェーンすなわち連鎖体を形成する４つの弓状体（１８）がダブルカムディスク（１２）の片側に配置されており、同様の方法で形成された、ジョイントによって可動に接続されて環状にチェーンすなわち連鎖体を形成する、直線ガイド型ギヤボックス（１７）の４つの別の弓状体（１８）がダブルカムディスク（１２）のもう一方の側に配置され、
このとき、少なくとも２つの弓状体（１８）の歯状弧（１８Ｂ）が、ケーシング（２２）の対応する歯状弧（２２Ｂ）と噛み合い、
このとき、ギヤボックス（１０）の一方にある弓状体（１８）が、ギヤボックスの別の位置にある弓状体（１８）と共通の回転軸（１５）で接続され、さらにローラー（１４）または滑動体と接続される請求項２に記載のエンジン。
【請求項５】
歯状弧（１８Ｂ）を有する転動体（１８）の場合、半径Ｒの歯状弧（１８Ｂ）が２つの平滑な転動軌道（１８Ａ）の間に配置されているか、または平滑な転動軌道（１８Ａ）が２つの歯状弧（１８Ｂ）の間に配置され、
このとき、それぞれの転動体（１８）の外周の少なくとも１つのセクションにおいて、該当する転動軌道（１８Ａ）および歯状弧（１８Ｂ）が、それぞれの転動軌道（１８Ａ）の対称軸（２４）を基準とした同じ半径Ｒの位置で相互に横並びになる請求項１または３に記載のエンジン。
【請求項６】
それぞれのローラー（１４）およびその回転軸（１５）においてローラーと接続される転動体（１８）または弓状体（１８）が、接続部として作用する１つのシャフトに配置される、前記請求項のいずれかに記載のエンジン。
【請求項７】
それぞれのピストン（１６）がそれぞれのピストン室（４２）に収容され、ピストンロッド（４０）によってピストン（１６）が各ローラー（１４）または各滑動体と接続され、そのピストンロッドがピストン室（４２）の底部（４６）を貫通し、
このとき、エンジンは冷却媒体用の供給装置（８０）を有し、
さらに、ピストン室（４２）には供給装置（８０）と接続されている供給開口部（８２）を有しここから冷却媒体が供給され、排出開口部（８４）から冷却媒体が排出され、
このとき、供給開口部（８２）と排出開口部（８４）は、少なくともピストン（１６）が前側の位置（上死点側）にあるときに、ピストン室（４２）のピストン後方のセクションと繋がるように配置される前記請求項のいずれかに記載のエンジン。
【請求項８】
それぞれのピストン（１６）がそれぞれのピストン室（４２）に収容され、その周囲に一定の距離を取って、ピストン室（４２）の側壁（４４）がピストンを囲む形で配置される、前記請求項のいずれかに記載のエンジン。
【請求項９】
請求項８に記載のエンジンにおいて、さらに、各ピストン（１６）周辺に存在するエンジンが、各ピストン（１６）とピストン室（４２）の側壁（４４）との間に存在するラビリンス（５６）に隙間を有し、かかるラビリンス（５６）は少なくとも１個のピストン溝を含んでいることを特徴とするエンジン。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５，６、あるいは７に記載のエンジンにおいて、さらに、断熱層（５８）がピストン室（４２）の側壁（４４）に配置されていることを特徴とするエンジン。
【請求項１１】
請求項１から請求項８までのいずれかに記載されているエンジンにおいて、さらに、ピストン室（４２）の側壁（４４）、ピストン（１６）の前部、およびピストン室（４２）反対側の上部壁（４８）によってピストン室（４２）から隔離されている燃焼室（５２）内に別途設置の容器（６２；６６）から燃料および蒸発媒体を供給するために、少なくとも１個の供給装置（６０；６４）を有することを特徴とするエンジン。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれかに記載されているエンジンにおいて、さらに、第一ピストン（１６）という形での少なくとも１個の第一昇降部材、第二ピストン（１６'）という形での少なくとも１個の第二昇降部材、および各ピストン（１６，１６'）の往復運動を各ギヤボックス（１０）の対応するダブルカムディスク（１２）の回転運動と連動させるために使用する少なくとも第一および第二ギヤボックス（１０）を有し、さらに、各ケースでの前記ギヤボックス（１０）は請求項１から９までのいずれかのエンジンのギヤボックス（１０）の特性を有し、さらに、前記ギヤボックス（１０）のダブルカムディスク（１２）は共通シャフト（１２Ａ）を介してお互いに連動し、さらに、前記第一ピストン（１６）と第二ピストン（１６'）は、平行な方向に異なる時間で往復運動を実行することを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのピストン形状の昇降部材、およびピストンの往復移動とギヤボックスのダブルカムディスクの回転運動を連結させるギヤボックスを備えたエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
前述の特性を持つエンジンはＦａｉｒｃｈｉｌｄ  Ｃａｍｉｎｅｚエンジンとして知られており、たとえばステファン・ジーマ、ラインホルト・フィヒト著の「異色のエンジン」（フォーゲル出版２０１０年第３版、ＩＳＢＮ  ９７８−３−８３４３−３１４０−３）の２２０−２２２ページに記載がある。それによると、Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ  Ｃａｍｉｎｅｚエンジンとは、バルブコントロールを備えた空冷式４ストローク４シリンダーエンジンのことである。Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ  Ｃａｍｉｎｅｚエンジンのピストンは転がり軸受搭載のレムニスケート状ローラーを持つカムディスクに取り付けられた取っ手となっており、ピストン上昇行程中のカムディスクとローラーの密着性を確保するためにテンションロッドによって接続されている。２個の相対するピストンが互いに逆方向に作用するので、完全なマスバランスが実現されている。しかしながら、横方向にピストンの大きな力が働くのが欠点である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の主目的は、前述のタイプのエンジンのうちで、ピストンの往復運動中に横方向の力が発生あるいは伝達することを回避するのに非常に適したギヤボックスを備えた新型エンジンを作り上げることである。
【０００４】
本発明の１つの観点によれば、冒頭で述べたような種類のエンジンを提供することができる。そのエンジンの場合、ギヤボックスがさらに以下を備える：
−ダブルカムディスク上での滑動のために備えられる、丸い、それぞれの中心軸に対して部分円の滑動形状を持つ４つの滑動体、あるいはダブルカムディスク上での転動のために備えられる４つのローラー、および
−ケーシング、およびジョイントによって可動に接続されて環状にチェーンすなわち連鎖体を形成し、かつ半径２Ｒのケーシング内部経路を転動する目的で、外側に半径Ｒの滑らかな転動軌道を備える４つの転動体を持つ、直線ガイド型ギヤボックス、
ここで、少なくとも２つの転動体に、ケーシングの歯状弧と噛み合う歯状弧が備えられ、
さらにこれらの転動体はジョイントによって回転軸に可動に接続され、これらの転動体がケーシング内部経路を転動する際、この回転軸が直線運動を取り、これらの回転軸が、各ローラーが回転自在に転動体と連結されている回転軸と一致するか、または各滑動体の部分円の滑動形状の中心軸と一致しており、
各ピストンと、各ローラーまたは各滑動体が、該当する回転軸を軸として回転自在に接続されている。
【０００５】
本発明の目的は、具体的には、次のような装備を持つエンジンによって解決される：
−少なくとも１つのピストン形状の昇降部材；および
−ピストンの往復運動をギヤボックス内のダブルカムディスクの回転運動と連結するギヤボックス、
さらにギヤボックスは次の装備を持つ：
−ダブルカム上を転動する目的で備えられる４つのローラー、および
−ケーシング、およびジョイントによって可動に接続されて環状にチェーンすなわち連鎖体を形成し、かつ半径２Ｒのケーシング内部経路を転動する目的で、外側に半径Ｒの滑らかな転動軌道を備える４つの転動体を持つ、直線ガイド型ギヤボックス、
ここで、少なくとも２つの転動体に、ケーシングの歯状弧と噛み合う歯状弧が備えられ、
さらにこれらの転動体はジョイントによって回転軸に可動に接続され、これらの転動体がケーシング内部の経路を転動する際、この回転軸が直線運動を取り、これらの回転軸が、ローラーが回転自在に転動体と接続されている回転軸と一致しており、
各ピストンと、各ローラーが、該当する回転軸を軸として回転自在に接続されている。
【０００６】
ローラーの替わりに滑動体を備えることもできる。滑動体は、例えば各転動体の外側輪郭部分に形成することができる。滑動体は、例えばダブルカムディスク上をハイドロダイナミックに滑動する目的で備えることができる。
【０００７】
本発明の発展形によれば、半径２Ｒのケーシング内部の経路上を、半径Ｒの平滑な転動軌道を外側に持つ転動体が転動するという特徴を取り除くことができる。本発明のその他の観点では、冒頭で述べたような種類のエンジンを提供することができる。そのエンジンの場合、ギヤボックスは以下を備える：
−ダブルカムディスク上での滑動のために備えられる、丸い、それぞれの中心軸に対して部分円の滑動形状を持つ４つの滑動体、あるいはダブルカムディスク上での転動のために備えられる４つのローラー、および
−ケーシング、およびジョイントによって可動に接続されて環状にチェーンすなわち連鎖体を形成する４つの弓状体を有する直線ガイド型ギヤボックス、
ここで、少なくとも２つの弓状体に、ケーシングの歯状弧と噛み合う歯状弧が備えられ、この弓状体は、歯状弧だけを介してケーシングに対して直接保持され、
さらにこれらの弓状体はジョイントによって回転軸に可動に接続され、これらの弓状体がケーシングのそれぞれの歯状弧で動く際、この回転軸が直線運動を取り、これらの回転軸が、各ローラーが回転自在に転動体と連結されている回転軸と一致するか、または各滑動体の部分円の滑動形状の中心軸と一致しており、
各ピストンと、各ローラーまたは各滑動体が、該当する回転軸を軸として回転自在に接続されている。
【０００８】
歯は、例えばトルクアームのように作用する。発展形によれば、ケーシング内部において、弓状体に対しこれ以外の支持は必要ない：転動体を備えたバリエーションとの違いは、弓状体はその外側に半径２Ｒのケーシング内部経路を転動する平滑な半径Ｒの転動軌道を持たないことである。
【０００９】
本発明の目的は、具体的には、次のような装備を持つエンジンによって解決される：
−少なくとも１つのピストン形状の昇降部材；および
−ピストンの往復運動をギヤボックス内のダブルカムディスクの回転運動と連結するギヤボックス、
さらにギヤボックスは次の装備を持つ：
−ダブルカムディスク上での滑動のために備えられる、丸い、それぞれの中心軸に対して部分円の滑動形状を持つ４つの滑動体、および
−ケーシング、およびジョイントによって可動に接続されて環状にチェーンすなわち連鎖体を形成する４つの弓状体を有する直線ガイド型ギヤボックス、
ここで、少なくとも２つの弓状体に、ケーシングの歯状弧と噛み合う歯状弧が備えられ、この弓状体は、歯状弧だけを介してケーシングに対して直接保持され、
さらにこれらの弓状体はジョイントによって回転軸に可動に接続され、これらの弓状体がケーシングのそれぞれの歯状弧で動く際、この回転軸が直線運動をし、これらの回転軸が、滑動体の部分円の滑動形状の中心軸と一致しており、
各ピストンと、各滑動体が、該当する回転軸を軸として回転自在に連結している。
【００１０】
該当するローラーまたは滑動体が回転自在にそれぞれのピストンと接続されている回転軸は、必然的に、２つの転動体または弓状体がジョイントによって可動に相互接続される回転軸と一致する。その結果として、各ローラーまたは滑動体の滑動形状の中心軸は、当然、直線運動する。これによって、ピストンと各ローラーまたは滑動体を接続する場合でも、ピストンまたはローラー／滑動体と転動体／弓状体とを接続する場合でも、横方向の力の伝達が回避される。これは、コネクティングロッドを用いたレシプロエンジンの場合、コネクティングロッドが斜めの姿勢を取ることでピストン壁面の摩耗が発生するのに対し、本発明では直線運動をするためにピストンが摩耗しないのでレシプロエンジンに対して有利である。機械的な原因による摩耗損失はこれによって著しく減少する。Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ−Ｃａｍｉｎｅｚエンジンの場合、隣接するピストンとの接続のための牽引バーをそれぞれ取り付けるためのジョイント軸をピストンごとに２つ持ち、直線運動が行われないので、本発明はＦａｉｒｃｈｉｌｄ−Ｃａｍｉｎｅｚエンジンに対しても有利である。Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ−Ｃａｍｉｎｅｚエンジンの場合、横方向の力および傾きモーメントの形で反力がピストンに及ぼされる。
【００１１】
ここで、あるいは以降の部分で回転軸またはジョイント軸について言及されている場合、それは常に、それを軸として関節運動またはその都度の構成部品の回転運動が行われる直線のことを意味する。この場合、構成部品に対するこの直線の姿勢は定められている。シャフトの回転が行われる場合、回転軸はシャフトの回転軸に相当する。
【００１２】
ピストンの往復運動とダブルカムディスクの回転運動を連動させるためのギヤボックスは、ディスクカム・ギヤボックスとも呼ぶ。
【００１３】
ダブルカムディスクが出力要素として駆動されると、ダブルカムディスクがローラーまたは滑動体を介して（転動体を用いている場合は）転動体と接続されることによって、力は転動体の平滑な転動軌道を介してケーシングに受け止められ、トルクは歯状弧に分布してケーシングに受け止められる。ギヤボックスで発生する力とトルクはすべてギヤボックス内部で受け止められており、ダブルカムディスク上のローラー／滑動体の運動によって発生する、ピストンとの接続部に発生する横方向の力もまた、すべてケーシングによって受け止められる。このエンジンはこれによって、ピストンが直線運動をする、トルクおよび横方向の力の吸収能力を持つエンジンであると言える。
【００１４】
連続回転するダブルカムディスクがギヤボックスの出力要素としての機能を持つ場合、選択したダブルカムディスクの曲線形状に応じて、ピストンが往復運動の外側と内側のターニングポイントで一時停止するか、あるいは連続的に往復運動するかを選択することができる。
【００１５】
エンジンは、例えば燃焼室などの動作空間の容積の変化によって生じるピストンの直線的な往復運動を、同じく直線的な運動をする係合要素、すなわちローラーまたは滑動体がカムディスクに係合することによって、カムディスクの回転運動に直接変換する。
【００１６】
エンジンには、例えば１個、２個、３個、あるいは４個のピストンを備えることができ、それぞれ、カムディスクに割り当てられるローラー／滑動体によってガイドされて運動する。
【００１７】
一実施形態では、エンジンは少なくとも２つのピストン形状の昇降部材を有し、この昇降部材はダブルカムディスクの回転軸をはさんで相対するように配置され、それぞれのピストンにローラーまたは滑動体がそれぞれ該当する回転軸を軸として回転自在に接続される。
【００１８】
以下に好ましい実施形態及び本発明の展開を説明し、対応する請求項に記載する。
【００１９】
ギヤボックスの第１のプレーンには、ダブルカムディスクと４つのローラーまたは滑動体が配置され、第１のプレーンに対して平行で横方向にずれた位置にある少なくとも１つの第２のプレーンに、４つの転動体または弓状体、あるいは少なくともそれらの歯状弧がケーシング内に配置されることが好ましい。
【００２０】
それぞれ相互に接続された転動体／弓状体が形成するチェーンすなわち連鎖体の中央の中空をシャフトが通り、そのシャフトにダブルカムディスクが配置されることが好ましい。
【００２１】
ダブルカムディスクは、二つの凸面と二つの凹面部分を有して、凸面部分と凹面部分が交互に続くのが好ましい。
【００２２】
歯状の弧を有する転動体の歯状弧は、平滑転動軌道の回転軸に対して同じ半径Ｒの位置で、平滑転動軌道に隣接して配置するのが好ましい。
【００２３】
少なくとも１つの昇降部材がバネ要素に連動しており、かかる昇降部材の往復運動の一方向運動部分でバネ要素のバネ力が昇降部材の移動方向と同じ方向に作用するのが好ましい。かかる一方向運動部分では、昇降部材部分の運動は、バネ要素のバネ力によって支持されている。従って昇降部材往復運動の別の運動部分では、バネ要素のバネ力は昇降部材の移動方向と反対の方向に作用する、言い換えれば、かかる運動部分では昇降部材の移動がバネ要素のバネ復元力とは反対の方向に生じることとなる。バネ要素は運動エネルギーを蓄える。バネ要素があることによって発生する強制振動によって、滑らかさが改善される。バネ要素、及び／またはレベリング用合成物は、このために採用されることもある。ダブルカムディスクとバネ要素は機械的振動システムの一部であり、バネ要素がエネルギー貯蔵庫となる。
【００２４】
各ピストンが収容されるピストン室は、ピストン背面のみによって仕切られる可能性がある。更に、ピストン室は背面にも存在してもよい。
【００２５】
一実施形態では、各ピストンは対応するピストン室に収容され、それぞれのローラー／滑動体とピストンとを結ぶピストンロッドが、ピストン室底部（ギヤボックス側）にある開口部を通過する。ピストンはピストンロッドを介して、該当するローラーの回転軸または滑動体の中心軸と一致する回転軸と、固定接続される、すなわち、ピストンロッドによってピストンとローラー／滑動体の相対的位置関係が決定されることが好ましい。ピストンはピストン室の頂部とともに閉じられた空間を形成する。この閉じられた空間は、例えば燃焼室などの動作空間、あるいは圧力室として表すことができる。ここで言う「頂部」あるいは「底部」などの呼称は、運動するピストンの視点からのものであり、それぞれピストンの前側（上死点側）および後側（下死点側）に相当する。ピストンの後側は、ギヤボックス側に当たる。
【００２６】
ピストン室は、ピストンハウジングの底部、側壁および底部と反対側の上部から構成されていることが好ましい。
【００２７】
ピストンは、ピストン室の底部とともに、更なる閉空間を構成するのが好ましい。ピストンは、たとえば複動ピストンであってもよい。ピストンによって分離されている２つの作動室あるいは燃焼室がある。
【００２８】
ピストン棒は、ピストン室の底部に対してシールにより密閉されているのが好ましい。
【００２９】
エンジンには少なくとも１つのピストンガイドが備えられていることが好ましい。このピストンガイドは、それぞれのピストンロッドを、ピストンロッドが該当するローラー／滑動体と接続されている回転軸から離れている位置で保持する。
【００３０】
回転軸が有している運動の自由度に由来する「ぶれ」はこれによって解消され、ピストンロッドおよびピストンはその直線運動において２箇所、すなわちローラーとの接続部およびピストンガイドで保持される。ピストンガイドは、ピストン室のギヤボックス側の面に配置される。ピストンガイドはスライディングガイドまたはスライディングスリーブで良い。例では、ピストンガイドは、ピストンロッドとピストン室底部との間をシールしている。
【００３１】
各ピストンは各ピストン室に収容されて、ピストン室周囲で側壁からは一定の距離だけ離れたところに配置されるのが好ましい。特に、少なくとも一つのピストンが、直動ピストン棒を通してガイドされながら、各ピストンのピストン室側壁に距離をおいて接触せずに、側壁に沿って動くことができるように配置する。
【００３２】
エンジンは少なくとも１つの供給装置を有することが好ましい。この供給装置は、燃料と気化媒体を別々のリザーバから、ピストン室内部において、ピストン室側壁、ピストンクラウン、およびピストンクラウンと相対する位置にあるピストン室頂部壁面によって形成される燃焼室に導き入れる。供給装置は燃料および気化媒体の供給開口部を有し、ピストンの工程と供給を同期化するための間欠制御機能（＝インジェクションシステム）を有することができる。これは、燃料および気化媒体を単独で供給することも、燃料と気化媒体を同時に供給することもできる。気化媒体が爆発的に気化することができるような、燃焼室の動作温度を考慮してエンジンが設計されることが好ましい。
【００３３】
エンジンにおいては、たとえば共通のシャフトを介して各ダブルカムディスクを連動することで、たとえば上記エンジンユニットの２つを連動することができる。このエンジンには、たとえば、（１）少なくとも一つの第１ピストン、（２）少なくとも１つの第２ピストン、および、（３）それぞれのギヤボックスの対応するダブルカムディスクの回転運動に各ピストンの往復運動を連動させるための、少なくとも１つの第１ギヤおよび１つの第２ギヤ、を備えている。更にギヤボックスはそれぞれに上記タイプのエンジンのギヤボックスの特徴を有し、ギヤボックスのダブルカムディスクは共通のシャフトを介して連動しているものとする。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態を、図面に基づいてさらに詳細に説明する。図に基づいて以下に説明する例では、通常の内燃機関と異なる例を特に取り上げて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ダブルカムディスク付ギヤボックスと、その上を転動する４つのローラーを有するオープン・エンジン模式図。
【図２】図１に示すエンジンの直線ガイドを有するギヤボックスの模式図。
【図３】エンジンの断面模式図
【図４】補助としてのエンジンを搭載した電気自動車の模式的イラスト
【図５】図１−３に準じたエンジンのギヤボックスの転動体例
【図６】エンジン・ギヤボックスのローラーの第１の実施例の模式的イラスト
【図７】いくつかのエンジンユニットを有するエンジンの例
【図８】エネルギーストレージとしてのスプリングを有するエンジンの例
【図９】内部に冷却機能を有する内燃機関の例におけるピストン室の略図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１に、カムディスクギヤボックス１０およびエンジンブロック１１を有するエンジンの一部を示す。ギヤボックス１０は、その第１のプレーンおよび中央のプレーンにダブルカムディスク１２を有し、このダブルカムディスクは回転軸１３を持つシャフト１２Ａに配置されている。その形状は連珠形または８の字に似たものである。これはすなわち、カムの２つの凸型部分と２つの凹型部分とを合わせると、およそ８の字に近い形状となるということである。このとき、カムの凸部と凹部は交互に配置されている。これによって、２つのカム山が形成され、カム山の部分では隣接するセクションに対しカムディスク１２の半径が大きくなる。ダブルカムディスク１２の外側輪郭は、回転軸１３を軸に１８０°回転対称であり、回転軸１３を基準にして２つのミラー対称の面を有している。これによってこのダブルカムディスクは、点対称となる。
【００３７】
ダブルカムディスク１２上には４つのローラー１４が転動している。それぞれ同じ半径を有している。ローラーはダブルカムディスク１２の回転軸１３に対してお互いに９０度ずれた位置に配置されており、以下に説明するように、それぞれの場合に回転軸１３に対して半径方向に往復運動するように設定されている。ローラー１４はそれぞれ回転軸１５に対して、ピストン１６という形を取る各昇降部材に回転自在に連動されている。昇降部材といえば、通常ストローク運動を実行するように設定されたエンジン要素のことを言うが、ここでは特にエンジンのピストンのことを意味するものとする。
【００３８】
図２は、転動体１８付ギヤボックス１０の直線ガイド１７を有するギヤボックスを示し、転動体１８はギヤボックス１０の第２の横方向平面内に配置されている。転動体１８は、お互いに回転自在となるように連結されて、閉じたチェーンを形成している。この実施例では、軸上で２つの隣接する転動体１８がお互いに連結されている回転軸は、各ローラー１４の回転軸１５に対応している。回転軸は、図１及び図２では１５となっている。どの実施例でも、２つの回転軸１５は、各転動体１８の連結部分１８Ｄを介してお互いに直線状に連結されている。連結部１８Ｄは平行四辺形を形成している。
【００３９】
転動体１８は、エンジンブロック１１にしっかりと連結したケーシング２２内に配置されている。転動体１８はそれぞれ、転動軌道の対称軸２４に対して半径Ｒである平滑な外部軌道を少なくとも１つ有しており、ケーシング２２中で、ケーシング２２の内部の円弧状の経路２２Ａ上を転動する。この経路２２Ａは、ダブルカムディスク１２の回転軸１３と同等のギヤボックスとエンジンの中央軸から半径２Ｒの距離を有する。転動体１８が回転自在に連動している回転軸１５は、それぞれの転動体１８の対称軸２４から半径Ｒの位置に存在する。その結果、転動体１８が転動する一方で、これらのジョイントまたは回転軸１５は正確な直線を刻むことになる。このようにして、転動体１８のトラック２２Ａ上での継続的な前後の転動運動により、ダブルカムディスク１２の回転軸１３に対してこれらは半径方向に直線往復運動を行う。転動体１８に連動したギヤボックス１７は、このようにして各ローラー１４の直線運動を引き起こす。すなわちローラー１４の回転軸１５の直線状ガイドとなり、連動しているピストン１６に対しても直線方向動作を強制することになる。運動の方向は互いに９０度だけずれている。シリンダーブロックとも呼ばれることのあるエンジンブロック１１では、円柱状のピストン１６がそれぞれ半径方向のボアにガイドされることが好ましい。
【００４０】
また、転動体１８はそれぞれ、ケーシング２２の歯状弧２２Ｂに噛み合う対称軸２４に対して半径Ｒの歯状弧１８Ｂを有している。特に歯状弧１８Ｂは平滑転動軌道１８Ａと同期していてこれらの横にずらして配置され、一方歯状弧２２Ｂは、ギヤボックス中央あるいはダブルカムディスク１２の回転軸１３に対して半径２Ｒの滑らかな経路２２Ａと同期していて、それぞれの経路の横にずらして配置されている。平滑転動軌道１８Ａと滑らかな経路２２Ａは、力を伝達するために設置されている。噛み合っている歯状弧１８Ｂと２２Ｂは、トルクを伝達するために設置されており、スリップの無い動作を強制している。平滑転動軌道１８Ａと滑らかな経路２２Ａはまた、歯状弧１８Ｂと２２Ｂに対して半径方向の力が働くことを防いでいる。
【００４１】
ケーシング２２はまた、転動体１８の動きをコントロールするので、コントロールケースとも呼ばれることがある。歯状弧２２Ｂは転動体１８が収容されているケーシング２２の凹部内に位置する内歯である。
【００４２】
４つの関連する転動体１８によって形成されているチェーンはまた、タイミングチェーンと呼ばれることもある。転動体１８の歯状弧１８Ｂは、外歯システムを形成する。噛み合っている歯状弧１８Ｂと２２Ｂは、このようにして、ギヤボックスが直線ガイドと接触するのを防止し、経路２２Ａ上で転動体１８がスリップするのを避けるのに貢献するのである。４つの転動体の歯状弧１８Ｂは、一つの平面上に存在している方が好ましい。
【００４３】
歯状弧１８Ｂおよび転動軌道１８Ａならびにこれらに対応する歯状弧２２Ｂおよび部分円経路２２Ａは、転動運動の規模すなわち揺れ角度に応じて、９０゜未満のサブセグメント上でのみ必要となる。例えば、ケーシングの経路２２Ａに対して４５゜のサブセグメント上では、転動軌道１８Ａに対しては９０゜となる。
【００４４】
ダブルカムディスク１２の形状は、図１に示すように、ローラー１４の極外側および極内側の位置、およびローラーの中間での位置により、構造的に決定される。限界位置では、ダブルカムディスク１２の接面は予め決定されている。図１では、対応するダブルカムディスク位置に対して外側および内側の死点におけるローラー１４の位置を破線で示している。ダブルカムディスク１２の凹状湾曲部がピストン１６の動きの外側の死点を決定し、ダブルカムディスク１２の凸状湾曲部がピストン１６の動きの内側の死点を決定する。両方の曲線部分の形状は、ローラー１４との連動により、言い換えれば隣接する２つのローラー間の距離が常に一定になるように、相互に条件付けられている。ダブルカムディスク１２の曲線形状は、対応するローラー１４およびピストン１６の往復運動でのどの部分の時間経過がダブルカムディスク１２の均一な回転に対応しているのかということに影響を与えている。ダブルカムディスク１２の形状は、ローラー１４が常にカムディスクと接触しているように選ばれている。
【００４５】
ローラー１４は、それぞれのピストン１６とのダブルカムディスク１２との間に力を伝達する。ダブルカムディスク１２の回転運動に際して、各ピストン１６はダブルカムディスク１２の回転軸を通過する直線上に前後に動き、お互いに対向する位置にある各ピストン１６は、共通のライン上で反対方向に動く。動きは同期されており、質量力は、更なる物質を追加する必要もなく、お互いに完全に補完されている。
【００４６】
前述の例では、転動体１８とピストン１６を有するローラー１４は、それぞれシャフト２８によって連動している。回転軸１５はシャフト２８の中心軸である。たとえばローラー１４、ピストン１６、および転動体１８は、転がり軸受けによってそれぞれシャフト２８に連結されている。任意の上記要素グループの一つ、たとえばピストン１６を、シャフト２８にしっかりと連結している。
【００４７】
図３の模式的断面図では、ギヤボックスの第１面にあるダブルカムディスク１２およびローラー１４がその走行面のビューで表示されるが、一方ギヤボックスの第２面あるいは第３面ではそれぞれギヤボックスの両側に、図２に示す直線ガイド１７のあるギヤボックスが４つの転動体１８とともに配置されている。ギヤボックスの両側に配置された転動体１８は、シャフト２８を介して、お互いに、及びローラー１４と接続されている。対応するピストン１６もまたそれぞれローラー１４あるいは転動体１８に、対応するシャフト２８を介して接続されている。たとえばカムシャフト１３は転がり軸受けを介してケーシング２２に取り付けられている。噛合いもしくは歯状弧１８Ｂおよび２２Ｂは特に、直線ガイドのある２つのギヤボックスのすべての転動体１８の同期動作をもたらす。
【００４８】
この例では、各転動体１８には２つの、横方向にずれた、共回転する平滑転動軌道１８Ａがあり、その転動軌道の間に歯状弧が配置されている。それぞれの転動体１８は、たとえば３つの相互に接続したプレートで構成することができ、プレートの中でセンタープレートが歯状弧１８Ｂを、２つの外側のプレートがそれぞれ平滑転動軌道１８Ａを形成している。転動体１８は、転動体のセンタープレートが次の転動体外側のプレート間の隙間２９まで延びているので、お互いに連結されている。
【００４９】
例に示されているように、転動体１８とダブルカムディスク１２は、可動部の質量を減少させるため、それぞれに切欠きが設けられている。
【００５０】
各ケーシング２２は、たとえば切欠きのある平坦なプレートの形で形成して、エンジンブロック１１にしっかりと連結してもよい。これにより、寸法的に非常に安定した、堅固な構造が可能となる。
【００５１】
カムシャフト、すなわちダブルカムディスクのシャフト１２Ａは、従来のレシプロエンジンのクランクシャフトと比較すると直線状である。カムシャフトは、カムディスク１２およびピストン１６に対するそれぞれのローラー１４を介して連結された部分を、その回転軸を通る直線を移動する。さらに、エンジン構成に関して説明したように、シャフト１２Ａは比較的短くすることができる。シャフトはまた太くすることもでき、その場合には、通常のクランク駆動エンジンとは対照的に、振れや曲げ角度に鈍感になる。シャフト１２Ａとダブルカムディスク１２が、回転軸に対して対称な点対称カム２つで構成できることもまた利点である。従ってダブルカムディスクの重心は回転軸上にあり、不釣り合いになることは無い。
【００５２】
一方一対の対向するピストン１６を有するエンジンにおいて、２つのピストンと４つのピストンを使用する実施例では完全なマスバランスが可能になる。異なる数のピストンを用いる場合にもまたマスバランスは達成することができ、単一のピストンエンジンを使用する実施例では、ピストン１６の反対側にあるローラー１４の場所にマスを追加するかレベリング用合成物を追加することによりマスバランスが達成できる。追加するマスは、昇降部材１６とすることも可能である。
【００５３】
Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ  Ｃａｍｉｎｅｚエンジンと比較すると、ローラーの直線ガイドは転動体１８、および直線ガイドを有するギヤボックスにより実現されており、ピストン１６の側壁に対しても、あるいはエンジンブロック１１を囲むボアに対しても、横方向の力は全く影響しないという結果になっている。このことにより摩耗が低減し、機械効率が向上する。特にピストンが傾斜することが無く、単純な設計によりピストンのマスを低減させることが可能である。
【００５４】
エンジンは、内燃機関であり、具体的には２サイクルエンジンまたは４サイクルエンジンであることが好ましい。ここで、ピストンの上死点では燃焼のために、下死点ではガス交換のために、それぞれ時間を多めに取ることのできることが有利である。ダブルカムディスクの形状によって、燃焼およびガス交換に対して、影響を与えることができる。これは、具体的には従来のクランクシャフト式のエンジンに対して有利である。このため、ここで記載されるエンジンによって、エネルギー効率の改善および燃費の削減が可能である。例えば、各ピストン１６の下死点において燃焼室に開口する吸気口および排気口を備えることができる。
【００５５】
各ピストンの各回転のたびに、ダブルカムディスクが、従来のクランク伝達装置と比較して２倍多くのストロークを発生させることも有利な点である。いわゆるリットルキャパシティは、同じ回転スピードでは２倍に増加し、あるいは回転速度を半分にしても同じ吊り上げ能力を得ることができる。
【００５６】
簡単な方法で完璧なマスバランスを実現することにより、小型エンジン開発に新しい可能性が創造される。エンジンは発電のために、ヒートポンプ、電力と発熱結合の集合体、あるいは非常用発電機などとともに、たとえば発電機と連動することができる。また昇降部材は、発電用にエンジンに接続され、たとえば導体コイル２６Ｂあるいは導体ループにおいて往復運動を行うために設置された磁石２６Ａを内蔵する、リニア発電機２６（図４）の一部となってもよい。
【００５７】
例えば、図４に示すようなエンジンは、電気自動車の補助エンジンまたはバックアップエンジン２５として装備することができ、エンジンと接続されているリニア発電機２６または従来型の回転駆動式発電機を介して、電気自動車のバッテリーＢＡＴＴのチャージレベルが低下した際に、閾値のもとでバッテリー充電用の電流を提供することができる。エンジンはこの場合、緊急用デバイスとして役立つ。ここで、エンジンの構造がコンパクトであり動作音が静かであることが有利である。この場合エンジンは効率の良い一定の回転数で駆動することができる。このエンジンは同時に、電気自動車の暖房や冷房にも用いることができる。このため、例暖房時のエネルギー消費を、従来の電気自動車に対して最適化することができる。
【００５８】
ただしこのエンジンは従来のハイブリッド車両の内燃機関とは違って、車両ホイールを機械的に直接駆動させるために備えられるものではない。このためこのエンジンは、機械式のドライブトレインに機械的に接続する目的では装備されない。電気自動車には、良く知られているように、駆動輪に割り当てられたモーターＭが装備されており、これがバッテリーＢＡＴＴから給電を受けながらドライブトレイン制御部ＣＯＮによって制御される。また、ブレーキエネルギーの回生も可能である。
【００５９】
従来のクランク駆動エンジンと比較すると、作動状態のカムシャフトおよびコネクティングロッドに必要なスペースは不要であり、上記エンジンは非常に小さく、軽量にすることが可能である。
【００６０】
説明した２つの回転軸１５を、転動体１８を介して強固に接続する代わりに、図５に示す如く、転動体１８上の回転軸１５が押圧片３０を介してお互いに接続されているような状態で、押圧片３０を回転軸１５に接続している各転動体１８の接続部１８Ｄに配置することも考えられる。押圧片は、例えば接続部の周囲の部分よりも柔らかい材料で作ってもよく、発生しえる隙間を補償するのに役立つ。したがってローラー１４は、ダブルカムディスク１２とともに、筐体内に容易に保持することができる。押圧片３０の使用のために、転動体１８に凹部を設けて、転動体１８が、回転軸１５の間に挿入された押圧片３０の接続部１８Ｄを直線状接続ラインとして有し、さらに転動体１８が、凹部によって分離された状態で、平滑転動軌道１８Ａのアーチと必要に応じて歯状弧１８Ｂ有することを可能にしている。弾性ローラー１４を使用することも考えられる。
【００６１】
図６は、ローラー１４の一実施例の構成を概略的に示す。ここでロールは少なくとも第一ディスク３２と第二ディスク３４から構成されており、ディスク３２および３４では材料硬度が異なっている。ディスク３２は、外側の２つの第二ディスク３４の間に配置される内部ディスクであることが好ましい。たとえば２つの硬いディスクの間により硬度の低いディスクを用いてもよい。逆に硬度の低いディスクの間により硬度の高いディスクを用いてもよい。硬度の低いディスクの半径は、より硬度の高いディスクよりも若干大きい方が好ましい。このことにより、不可避であるクリアランスを補償することができる。実施例では、第一のディスク３２は第二のディスク３４よりも優れた耐摩耗性表面を有している。第二のディスクにソフトコーティングを施すことも考えられる。
【００６２】
ダブルカムディスク１２は、上記ローラー１４と同様の方法で、すなわち相異なる硬度を有する、および／または相異なる耐摩耗性表面を有する、複数のディスクを用いて構成することができる。
【００６３】
記載例の発展形の１つでは、エンジンに、エンジンのピストンとして設計された昇降部材１６に加えて、別の昇降部材１６を装備し、これを例えばピストンポンプとして、エアポンプやガス交換の補助ポンプとして利用することも可能である。またこのエンジンは、燃焼室に空気を供給するコンプレッサの作業ピストンとして用いることのできる昇降部材を有することができる。このコンプレッサは、エンジンを冷却するための気流を生成する目的で使用することもできる。
【００６４】
以下では、エンジンの他の例を説明する。特に断らない限り、構造は上記の例と一致している。同一の、あるいは対応する部分には、同一番号を付与している。個々の実施例の特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。
【００６５】
図７はエンジンのこの他の実施例の略図であり、複数の、例えば３つのギヤボックス１０が連結されており、各ダブルカムディスクが共通のカムシャフト１２Ａを介して接続されている。各ダブルカムディスク１２にはそれぞれ４つのローラーと、前述の直線ガイド型ギヤボックス１７が備えられている。複数のエンジンセクションに、それぞれ１つのギヤボックス１０および少なくとも１つのピストン１６または１６'が備えられている。構造は、図１〜図３に従って、２サイクルエンジン、４サイクルエンジン、あるいは気体および／または液体媒体向けのポンプとして形成され得る３連ユニットに対応しているが、質量バランスを取るために、それぞれのピストン１６または１６'に相対する位置に昇降部材を設け、これをカウンターウェイトとして用いる。エンジンセクションの共通の隔壁には、カムシャフト１２Ａを支持するためのローラベアリングを備えることができる。このとき、ローラベアリングの内径は、少なくともダブルカムディスク１２の最大直径に相当する。これによって組付けが容易になり軸受けの品質が向上する。カムシャフト１２Ａは、例えばディスク型に形成することができる。
【００６６】
ギヤボックス１０は、各エンジンセクションのピストン１６、１６'が別々のタイミングで動作するように考慮して連結される。これによって、エンジンの駆動トルクが時間的により均等に分配される。ダブルカムディスク１２のアライメントがそれぞれ異なることによって、ダブルカムディスク１２ごとにピストンが１つの場合、カムシャフト１２Ａが１回転する度に、３ｘ２で、合計６回のピストンストロークが得られるように設計することができる。各エンジンセクションのピストン１６、１６'の運動方向は、相互に平行になるように調整される。構造体積は小さい。有利な取り付け状態では、すべてのピストンの運動方向が垂直となる。これによって、ピストンの自重によって、ピストンに横方向の力が作用する可能性が減少する。
【００６７】
図８に、昇降部材１６のうち少なくとも１個がバネ要素３６と連動しているエンジンの一例を示す。ここでのバネ要素３６は圧縮バネであり、一方の端がギヤボックス・ケーシングの他端に接続されている。それぞれの昇降部材１６の外側への移動に際にバネが圧縮されてエネルギーを蓄える。昇降部材１６が内側に移動する際には、バネは再び解放される。他の種類のバネ、あるいは他の弾性バネ要素も代替として使用することができる。
【００６８】
図９は、本発明の発展形態によるエンジンの概略部分図を示す。たとえばエンジンは、上記のものに対応し、ギヤボックス１０、および直線ガイド１７付ギヤボックスを装備した２ストロークエンジンである。
【００６９】
昇降部材としては、ここでは円形ピストン１６、およびピストン１６にしっかりと連結してピストン１６を各ローラー１４へ接続しているピストン棒４０から成る。ピストン１６は、エンジンケーシングの、側壁４４、底部４６、上部壁４８である円筒形ピストン室４２に収容されている。ピストン棒は、ピストン室とローラー１４の間を、固くケースに入れられたピストン用ガイド５０に沿って移動する。ピストン１６は、ピストン棒４０によって直線的にガイドされる。ピストンガイド５０もまた、ピストン棒４０に対してピストン室を密封する。このようにしてピストン室後部も密封する。これは、クランクシャフトエンジンとは異なり、ピストン棒の直線往復運動により可能となった点である。
【００７０】
ピストン１６は、その外周が周囲の側壁４４から一定の距離内に位置している。すなわち、側壁４４が、ピストン１６を非接触で包囲している。換言すれば、ピストン１６は、側壁４４に囲まれたピストン室４２の中に、非接触の状態で収容されていることになる。側壁４４に関していえば、ピストン１６は、側壁４４と接触することなく往復運動を行うように設置されている。
【００７１】
燃焼空間または燃焼室５２は、側壁４４、ピストン１６の前面、および反対側の上部壁４８によって制限されている。エンジン運転中には、少なくとも一つのピストン１６が非接触で棒４０によって直線方向にガイドされ、各ピストン１６のピストン室４２の側壁４４からは、側壁４４に沿って一定の距離を置いている。
【００７２】
ピストン１６の外周上で、ピストンチャンバ４２には、ピストン１６と側壁４４との間に、少なくとも１つのピストン溝を含むラビリンス５６の隙間５４がある。ラビリンス５６はピストン１６の外周面に形成される。最も単純な形態では、ラビリンス５６は、ピストン１６の外周方向に走るピストン溝で構成されている。実施例では、いくつかの円周ピストン溝を示している。ピストンの往復運動中、ラビリンス５６は隙間５４を通る流路を拡大する方向に働き、滑らかな側壁４４に対して、平滑間隙ラビリンス型シールとして影響を与える。このように、エンジンには、少なくとも１つのピストン溝に平滑間隙ラビリンスシールが存在する。ピストン１６はこのように側壁に対して非接触で密閉される。ピストン１６はこのように、もっぱら側壁４４のピストン１６の掃引領域外に導かれる。密閉のためのピストンリングは、特に存在しない。ラビリンス５６では、侵入ガスによって二次燃焼が発生することがある。かるいいずれかの可能性で通過するガスや排気ガスは、ピストン底部に排出することがある。
【００７３】
ピストン室４２の壁面４４、４６、４８の外側には  多孔性の不燃素材による断熱層５８が配置され熱を遮断する。このマテリアルはピストン室の壁面４４、４６、４８のマテリアルよりも密度が小さい。この素材には、例えばセラミック繊維、耐熱ウールおよび／またはその他の個体の断熱材が考えられる。ここで言う不燃性の素材とは、少なくとも５００℃の温度負荷に耐えることのできる素材を意味する。断熱層５８は、ピストン室４２から外部への熱の放出を軽減し、それによって、ピストン室４２の作動温度を高くし早期の暖機を可能にする。この温度は少なくとも５００℃または６００℃であり、好ましくは約８００℃〜１０００℃の範囲である。ピストンロッド４０を直線ガイドするため、ピストン室後側、すなわち底面４６にも断熱層５８を備えることができる。これによって、ギヤボックス１０での、ピストン室４２の熱からの防護がきわめて良好に行われる。このエンジンは燃焼機関とも呼ばれる。
【００７４】
ピストン室の壁、特に側壁４４と上部壁４８、およびピストン１６の前面は、タービンブレードに適した鋼のような耐熱材料で形成されるのが望ましい。可能性のある材料としては、セラミックまたは他の耐熱材料である。材料の膨張係数を一致させることにより、ピストン１６と側壁４４との間のギャップ幅を最適化することができる。
【００７５】
エンジンは、第１のリザーバ６２からガソリンあるいはディーゼルなどの燃料を供給または噴射するための、第１の供給装置または噴射装置６０を備え、さらに第２のリザーバ６６から気化媒体としての水、具体的には純水を供給または噴射するための第２の供給装置または噴射装置６４、ならびに、ガス交換用の吸気口および排気口６７を備える。オプションの温度センサ７０と接続された制御装置６８に制御されながら、燃料および／または気化媒体は、ピストン室４２のピストンの周期的運動と同期して供給される。供給は、ピストン室４２の前側の燃焼室に対して行われる。エンジンの詳細は従来のエンジンの専門家には明らかであるので、ここでは逐一の表示はしていない。エンジンは、２サイクルで作動する。
【００７６】
例えば、燃料と気化媒体が交互に供給されるとする。燃焼空間、すなわち燃焼室５２が気化媒体の沸点を上回る作動温度に達した際に気化媒体を噴射することによって、気化媒体は爆発的な勢いで気化する。解放された運動エネルギーはピストンに伝達され駆動エネルギーとして利用される。同時に気化冷却によって、ピストンおよびピストン室４２が冷却される。燃料の燃焼によってピストンが下降し、気化媒体の気化によってもピストンが下降する。気化媒体は冷却性の推進媒体であり、燃料は加熱性の推進媒体であると言える。制御装置６８は、燃料の供給装置および気化媒体の供給装置を制御し、燃料と気化媒体を交互に燃焼室に供給するために備えられる。ピストンの往復運動のその都度１回のサイクルにおいて、燃料または気化媒体が供給される。燃料の供給および気化媒体の供給の順序を制御することによって、作動温度レンジを維持することができる。そのためには、温度の上限値を上回った場合は気化媒体を供給し、温度の下限値を下回った場合は燃料を供給する。温度の上限値および下限値は、例えばそれぞれ６００℃および５００℃であり得る、ただしこれは単なる例である。従来の冷却機構は必要ない。また、燃料と気化媒体を同時に供給することも考えられる。気化媒体を含む排ガスの廃熱は、熱交換器内部での供給前段階の燃焼空気の予熱目的にも用いることができる。これによって効率が向上する。
【００７７】
気化媒体のための第２の供給装置の代替または追加として、エンジンに冷却媒体用の供給装置８０を備えることができる。これによって、ピストン室４４のピストンの後側に冷却媒体を供給することができる。例えば、冷却媒体は供給開口部８２および排出開口部８４を介して、ピストン室の後側範囲に供給され排出される。この２つの開口部は、少なくともピストンが前側の位置（上死点側）にある場合に、ピストン室４４の後側範囲と流体連結の状態になる。これによって、ピストン１６の後側のピストン室４４には、例えば空気などの冷却媒体が流れ、冷却が行われる。またこれによって、ピストンロッド４０も冷却される。そして、冷却用空気はシャフト（ピストンロッド）４０に沿って下方にも流れ、ピストンガイド５０も冷却することができる。冷却空気供給装置８０は、能動的または受動的供給装置であり得る。受動的の場合は例えばチェックバルブを取付け、能動的の場合はブロワ装置および／または能動的に制御可能なバルブを用いる。ピストンおよびピストンロッドを中空として、ピストン内部を冷却することも考えられる。
【００７８】
ここに記述されているエンジンは、ピストン１６の両側に燃焼室５２を備える、複動ピストンを用いて構造することもできる。
【００７９】
この他の実施形態では、図面で１４番を付した要素の場合、これが滑動体１４であっても良い。これはそれぞれの転動体１８と固定されるかあるいは一体として接続することができる。これらの滑動体は、丸い、それぞれの中心軸１５に対し部分円の滑動形状を有する（示された例では、樽形の滑動体１４の周囲セクションによって形成される）。これは、ダブルカムディスク１２上を滑動する目的で備えられる。転動体１８の回転軸１５は、それぞれの滑動体１４の部分円の滑動形状の中心軸１５と一致する。各ピストン１６と、各滑動体１４は、該当する回転軸１５を軸に回転自在に接続される。
【００８０】
この他の実施形態では、図面で１８番を付した要素の場合、これが弓状体１８であっても良い。これはジョイントによって可動に接続されて環状にチェーンすなわち連鎖体を形成する。弓状体１８の歯状弧１８Ｂは、ケーシング２２の歯状弧２２Ｂと噛み合う。弓状体１８は回転軸１５とジョイントによって可動に相互接続される。この回転軸は弓状体１８がケーシングの歯状弧２２Ｂ上を動く際、直線運動をする。このとき弓状体１８は単に歯状弧１８Ｂ、２２Ｂを介して直接ケーシングに保持される。すなわち、半径Ｒの転動軌道１８Ａおよび／または半径２Ｒのケーシング２２の内部経路２２Ａは、取り除かれる。
【００８１】
上記実施例の特性は、別途説明の無い限り、あるいはお互いに背反するものでない限り、組合せて用いることができる。
【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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【国際調査報告】
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