(57)【要約】圧縮媒体駆動を使用するための歯車伝動装置付きのロータリモータであって、周囲環境に対して密閉された少なくとも１つ、好ましくは２つの三角形キャビティ（１２）を備えるステータ（１）を含み、そのキャビティは丸みを有する頂部（１２１）を備えてそこから圧縮媒体の導入および導出のための少なくとも１つの導管（４１）がそれぞれに導入されており、各キャビティ（１２）内には楕円断面のロータリピストン（２）が埋め込まれていて、回転要素（７）の軸（Ｏｃ）に平行なその長手軸（Ｏｐ）はステータ（１）の内部キャビティ（１２）の長手軸（Ｏｓ）に関して偏心量（ｅ）だけ偏位していて、ロータリピストン（２）の前記長手軸（Ｏｐ）が偏心量（ｅ）の半径を持つ円に沿って移動するときにロータリピストン（２）がいわば遊星運動をするようになっている。本発明の本質は、ロータリピストン（２）の従動ピン（２１）がステータ（１）のキャビティ（１２）から突き出ていて、そこに回転コグホイール（６）が備えられており、これが被駆動機構（９）に接続された歯車を有する楕円回転要素（７）と相互に結合することにより、ロータリピストン（２）と被駆動機構（９）との相互結合が達成されることにある。
2016535199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮媒体駆動を使用するための歯車伝動装置付きのロータリモータであって、
周囲環境に対して密閉された少なくとも１つ、好ましくは２つの三角形キャビティ（１２）を備えるステータ（１）
を含み、
キャビティは丸みを有する頂部（１２１）を備えてそこから圧縮媒体の導入および導出のための少なくとも１つの導管（４１）がそれぞれに導入されており、
各キャビティ（１２）内には楕円断面のロータリピストン（２）が埋め込まれていて、回転要素（７）の軸（Ｏｃ）に平行なその長手軸（Ｏｐ）は前記ステータ（１）の内部キャビティ（１２）の長手軸（Ｏｓ）に関して偏心量（ｅ）だけ偏位していて、前記ロータリピストン（２）の前記長手軸（Ｏｐ）が偏心量（ｅ）の半径を持つ円に沿って移動するときに前記ロータリピストン（２）がいわば遊星運動をするようになっており、
ここで、前記ロータリピストン（２）と被駆動機構（９）との相互結合は、前記ロータリピストン（２）の従動ピン（２１）が前記ステータ（１）の前記キャビティ（１２）から突き出ていて、そこに回転コグホイール（６）が備えられており、これが前記被駆動機構（９）に接続された歯車を有する楕円回転要素（７）と相互に結合することにより達成される、ロータリモータ。
【請求項２】
前記ステータ（１）の前記キャビティ（１２）の形状は、丸みを有する頂部（１２１）が互いに１２０°回転し、Ｒｖ＝ａ＋ｅである半径（Ｒｖ）の外接円上に形成された３つの対称的な部分から成るように形成され、
ここで、（ａ）は前記ロータリピストン（２）の蝕の長半軸の長さであり、（ｅ）は前記ステータ（１）の前記キャビティ（１２）の軸（ｏｓ）と前記ロータリピストン（２）の回転軸（ｏｐ）との偏位によって与えられる偏心量であり、
前記キャビティ（１２）の前記頂部（１２１）の丸みが前記ロータリピストン（２）の丸みに対応するのみならず、前記頂部（１２）に対向する前記キャビティ（１２）の壁（１２２）もまたＲｓ＝ｂ＋ｅなる半径（Ｒｓ）の内接円上に形成されており、ここで（ｂ）は前記ロータリピストン（２）の蝕の短半軸の長さであり、（ｅ）は偏心量であり、
また前記頂部（１２１）と前記壁（１２２）の間の前記キャビティ（１２）の表面の遷移部（１２３）は移動するロータリピストン（２）の包絡線で形成されている、請求項１に記載のロータリモータ。
【請求項３】
回転コグホイール（６）と前記楕円回転要素（７）とは寸法的に、コグホイール（６）のスペーシング円の半径（ｋｒ）が偶数の歯を有する選択された歯車モジュールに対して調整された値（Ｒｓ）に対応し、前記楕円回転要素（７）は前記コグホイール（６）と同数の歯を有し、かつスペーシング蝕の長半軸（ａｒ）と、前記スペーシング蝕の短半軸（ｂｒ）と前記偏心量（ｅ）との間にはａｒ＝ｂｒ＋２ｅなる関係を有するように形成されており、
ここで前記スペーシング蝕の前記長半軸（ａｒ）の寸法は、前記スペーシング円の前記選択された半径（ｋｒ）と前記偏心量（ｅ）によって、ａｒ＝ｋｒ＋ｅなる関係で定義され、
前記回転要素（７）の回転軸（ｏｃ）の、前記ステータ（１）の前記キャビティ（１２）の長手軸（ｏｓ）からの距離（ｔ）は、ｔ＝ｋｒ＋ａｒ−ｅなる値を有する、請求項１または請求項２に記載のロータリモータ。
【請求項４】
前記回転コグホイール（６）と前記楕円回転要素（７）の噛合配置は、歯車付き回転要素（７）の長半軸（ａｒ）と短半軸（ｂｒ）とを前記キャビティ（１２）の前記軸（ｏｓ）どうしの接続線（ｓｏ）に平行な位置に位置決めした後、前記ロータリピストン（２）の前記長半軸（ａ）を互いに４５°回転させるようにして行われる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のロータリモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮媒体駆動を利用する歯車伝動装置付きのロータリモータ、特には圧縮ガスまたは圧縮蒸気で駆動されるモータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日では、クランク機構と可逆移動ピストンを含む伝統的な空気または蒸気モータ構造が広く知られているが、その欠点はピストンの方向が変わるときのエネルギ損失である。類似の対応策として、クランクシステムを斜角板で置き換えたモータもある。ロータリエアモータのさらなる既知の対応策では、例えば米国特許第５１７４７４２号明細書、特開平１１−１７３１０１号公報、または特開平７−２４７９４９号公報に記載されているように、ロータの偏心取付けと可動シール薄層を用いている。これらの対応策においては、エネルギ伝達に回転の全行程が利用されているわけではなく、そのために全体効率の低下を生じている。これらのモータは高速回転域で作動し、圧縮媒体の消費が大きくてジャイロモーメントが低く、またシール薄層の寿命が短い。
【０００３】
次に知られている対応策としては、２つ以上の成形ロータを持つロータリエアモータシステムがある。これは例えば特開昭６０−１７６０１号公報、旧チェコスロバキア社会主義共和国特許第１７３４４１号明細書、チェコ共和国特許２９６４８６号明細書または米国特許第４７９７０７７号明細書に記載されている構造のように、回転時に可変かつ柔軟な作業空間を形成する。これらの対応策においても回転の全行程をエネルギ伝達に利用することはできない。また大面積領域をシールする必要があることも、モータの全重量が大きくて製造上の要求仕様が高いことと共に欠点である。
【０００４】
最後に、例えば米国特許第３２２１６６４号明細書、米国特許第１７０００３８号明細書、または国際公開第９１／１４０８１号パンフレットに記述されているような、運動をコグで制御した２つ以上の偏心ペグに接続されたロータリピストンを持つシステムによる対応策が知られている。これらのシステムは回転の全行程を利用するが、構造が非常に複雑であって製造仕様が厳しいという犠牲の下に成り立っている。同様にチェコ共和国特許第３０２２９４号を原出願とする国際公開第２０１００１２２４５号に記載の対応策が知られている。そこには、２つの相互に結合して平行に配置されたベアリングプレートの間に取り付けられたロータとステータを含む、圧縮媒体用ロータリモータが記載されている。ベアリングプレートは、両面を有するロータクランクを取り付けられるように変更されており、クランクにはロータリピストンが取り付けられ、このロータリピストンがシール蓋を備えるステータチャンバ内に取り付けられる。このモータのロータリピストンは楕円断面であり、丸みを有する頂部を持つ対称形の三角形チャンバ内に取り付けられている。各頂部にはそこから圧縮媒体を導入および導出するための、少なくとも１つの導管が設けられている。ベアリングプレートの１つの駆動シャフト上に中央コグが取り付けられ、その周囲に３つの衛星コグが等間隔に配置されている。この衛星コグは、ベアリングプレート内に回転可能に取り付けられたペグ上に固定されるとともに、ステータに固定された従動ピンを利用して、ペグの軸に関してある偏心量を持った状態でステータに結合されている。この設計の欠点は、モータの構造が非常に複雑であり、ベアリングを含むベアリング本体および偏心従動ピンを持つ衛星コグのような多くの構造部品を含んでいることである。そしてそのために相互に噛合する部品の設計精度への要求仕様が非常に高く、製造の複雑さが増している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５１７４７４２号明細書
【特許文献２】特開平１１−１７３１０１号公報
【特許文献３】特開平７−２４７９４９号公報
【特許文献４】特開昭６０−１７６０１号公報
【特許文献５】旧チェコスロバキア社会主義共和国特許第１７３４４１号明細書
【特許文献６】チェコ共和国特許２９６４８６号明細書
【特許文献７】米国特許第４７９７０７７号明細書
【特許文献８】米国特許第３２２１６６４号明細書
【特許文献９】米国特許第１７０００３８号明細書
【特許文献１０】国際公開第９１／１４０８１号パンフレット
【特許文献１１】チェコ共和国特許第３０２２９４号明細書
【特許文献１２】国際公開第２０１００１２２４５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、高い運転効率と信頼性を有し、製造が難しくない最小数の可動部品を有する、全く新規で簡単な設計のロータリモータを導入することである。これはチェコ共和国特許第３０２２９４号に記載のモータの対応策を適用し、かつ運転試験中に判明した不完全さを基本的にすべて取り除いたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目標は、圧縮媒体を使用する歯車伝動装置付きのロータリモータである本発明により達成される。このロータリモータは、周囲環境に対して密閉された少なくとも１つ、好ましくは２つの三角形キャビティを備えるステータを含み、キャビティは丸みを有する頂部を備えてそこから圧縮媒体の導入および導出のための少なくとも１つの導管がそれぞれに導入されており、各キャビティ内には楕円断面のロータリピストンが埋め込まれていて、回転要素の軸に平行なその長手軸はステータの内部キャビティの長手軸に関してある偏心量だけ偏位していて、ロータリピストンの長手軸が偏心量の半径を持つ円に沿って移動するときにロータリピストンがいわば遊星運動をするようになっている。本発明の本質は、ロータリピストンの従動ピンがステータのキャビティから突き出ていて、これが被駆動機構に接続された歯車を有する楕円回転要素と相互に結合することによりロータリピストンと被駆動機構との相互結合が達成されることにある。
【０００８】
有利な設計においてステータのキャビティの形状は、互いに１２０°回転した３つの対称部分から成り、丸みを有するその頂部がＲｖ＝ａ＋ｅである半径（Ｒｖ）の外接円上にあるようにして形成される。ここで、（ａ）はロータリピストンの蝕の長半軸の長さであり、（ｅ）はステータのキャビティの軸とロータリピストンの回転軸との偏位によって与えられる偏心量であり、キャビティの頂部の丸みがロータリピストンの丸みに対応するのみならず、頂部に対向するキャビティの壁もまたＲｓ＝ｂ＋ｅなる半径Ｒｓの内接円上に形成されている。ここで（ｂ）はロータリピストンの蝕の短半軸の長さであり、（ｅ）は偏心量であり、また頂部と壁の間のキャビティ表面の遷移部は移動するロータリピストンの包絡線で形成されている。
【０００９】
同様に回転コグホイールと楕円回転要素とは、コグホイールのスペーシング円の半径（ｋｒ）が偶数の歯をもつ選択された歯車モジュールに対して（Ｒｓ）を調整した値に対応し、楕円回転要素はコグホイールと同数の歯を有し、かつスペーシング蝕の長半軸（ａｒ）とスペーシング蝕の短半軸（ｂｒ）と偏心量（ｅ）との間にａｒ＝ｂｒ＋２ｅなる関係があるような寸法関係で形成されていると有利である。ここでスペーシング蝕の長半軸（ａｒ）の寸法は、スペーシング円の選択された半径（ｋｒ）と偏心量（ｅ）によって、ａｒ＝ｋｒ＋ｅなる関係で定義され、回転要素の回転軸の、ステータのキャビティの長手軸からの距離（ｔ）は、ｔ＝ｋｒ＋ａｒ−ｅなる値を有する。
【００１０】
最後に、回転コグホイールと楕円回転要素の噛合配置を、歯車付き回転要素の長半軸（ａｒ）と短半軸（ｂｒ）とをキャビティの軸（ｏｓ）どうしの接続線（ｓｏ）に平行な位置に位置決めした後、ロータリピストンの長半軸（ａ）を互いに４５°回転させるようにして行うと有利である。
【００１１】
このモータの新しい対応策によると、２つの相互に回転するロータリピストンの運動を最大に利用することができる。ジャイロモーメントを直接伝達するための歯車付き回転要素の駆動に関連してはロータリピストンが１回転する間に６つの圧縮媒体流入インパルスがあって、しかもそれが相互に重複している。こうして、ロータリピストン運動の動的バランスも達成される。同様に、歯車付き回転要素の駆動の１回転に対してこれらのインパルスが１２である場合に、圧縮媒体の個々の導入インパルスが完全に重複する。こうしてロータリピストンの作動行程が完全に利用され、逆動作も死点動作も完全に払拭される。
【００１２】
１つの利点は、スタータやクラッチを必要とせずに、作業媒体が導入されるとすぐにジャイロモーメントが生じることである。低分解能の内に最大ジャイロモーメントが達成される。そのため作業媒体の消費は小さくなり、摩擦対の量が最小となるため機械部品の使用可能寿命が長くなる。
【００１３】
この対応策のさらなる利点は、ロータリピストンのシャフトの運動を、圧縮媒体の流入弁と流出弁の機械的あるいは電磁的制御に利用可能なことであって、これによりタイミングを変えてエンジン性能または逆回転に関する最適化が可能となることである。また特に蒸気駆動に関する１つの利点として、コグホイールとベアリングを完全に作業空間の外に配置できる。本エンジンの全体の対応策は非常に単純で製造が容易であり、このモータの個々の部品の製造に最新の技術と材料を利用することができる。
【００１４】
本提案の対応策は気体物質の圧縮用の圧縮機としても動作可能である。ただし、環境保全の観点からの本対応策の第２の利点は、モータ運転が相対的に低騒音であることと運転時に有害な大気汚染物質が発生しないことである。適切な材料を使用した場合には、潤滑を全く必要としない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるロータリモータは、工業および運輸の異なる分野において、機械、車両及びその他の装置の生態学的にクリーンな駆動ユニットとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明によるモータ設計の具体例を添付の図面に模式的に示す。
【図１】歯車伝動装置側から見たモータの基本設計の正面図である。
【図２】図１のモータを分解して示した軸側投影図である。
【図３】ロータリピストンの蝕の両端位置と回転要素とが主半軸を４５°回転させて設定されていることを示す、モータの幾何学的配置図である。
【図４】ロータリピストンの蝕の両端位置と回転要素とが主半軸を４５°回転させて設定されていることを示す、モータの幾何学的配置図である。
【図５】ステータの１つのキャビティの幾何学的配置を基本的機能要素とともに示した詳細図である。
【図６】特定のモータ動作位相を示した、キャビティの頂部部分に導管の代替的な結合方法を有するモータの模式的正面図である。
【図７】特定のモータ動作位相を示した、キャビティの頂部部分に導管の代替的な結合方法を有するモータの模式的正面図である。
【図８】ステータが２つの独立体として形成されている場合の、モータの代替設計を展開して示す軸側投影図である。
【図９】ステータのベースプレートに軸受ペグを取り付けた代替策を示した、図８のモータの回転要素側から見た軸側投影図である。
【図１０】被駆動機構のシャフト上に回転要素を取り付けた代替モータ案の軸側投影図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１と図２による基本設計では、モータは２つの三角形キャビティ１２を備える成形体１１で形成されたステータ１で構成されている。各三角形キャビティ内には、その回転軸ｏｐに従動ピン２１を備えた、楕円断面をしたロータリピストン２が埋め込まれている。本体１１のキャビティ１２の中央軸ｏｓ間距離の中央には、ロータリピストン２の従動ピン２１に平行に配置された軸受ピン３がある。ステータ１のキャビティ１２は２面が封鎖されて後蓋４と前蓋５で密閉されている。これらは本体１１表面に取り外し可能に、好ましくはねじ止めによって固定されている。後蓋４には、作業媒体を流すための６つの導管４１が備えられ、これらはキャビティ１２の頂部に導入される。前蓋５には従動ピン２１が自由に通過可能な２つの中心開口５１のみならず、軸受ピン３が突き抜けるための１つの中央開口５２も備えられている。
【００１８】
前蓋５の背後には、回転コグホイール６が従動ピン２１に、例えば圧着されて取り付けられている。これは、軸受ピン３上に配置されたベアリング８に埋め込まれた歯車付きの楕円回転要素７と相互に結合されている。図５に模式的に示すステータ１のキャビティ１２の形状は、互いに１２０°回転した丸みを有する頂部１２１が、Ｒｖ＝ａ＋ｅである半径Ｒｖの外接円上に形成された３つの対称的な部分から成るように形成されている。ここで、ａはロータリピストン２の蝕の長半軸の長さであり、ｅはステータ１のキャビティ１２の軸ｏｓとロータリピストン２の回転軸ｏｐの運動によって定義される偏心量である。次に、キャビティ１２の頂部１２１の丸みがロータリピストン２の丸みに対応する。頂部１２１に対向するキャビティ１２の壁１２２は、Ｒｓ＝ｂ＋ｅである半径Ｒｓの内接円上に形成されている。ここでｂはロータリピストン２の蝕の短半軸の長さであり、ｅは上記の偏心量である。頂部１２１と壁１２２の間のキャビティ１２表面の遷移部１２３は、移動するロータリピストン２の包絡線で形成されている。上記のことから、ステータ１の三角キャビティ１２は遊星運動をするロータリピストン２の蝕の頂部の包絡線の形状となっており、その運動の間、蝕の中心すなわち軸ｏｐは偏心量ｅを半径とする円の周りを特定の角度αだけ移動する。そして同時に、蝕、したがってロータリピストン２の軸ａが図３〜図５から明らかなように反対方向に半角α／２だけ回転する。
【００１９】
ロータリピストン２の楕円と、ステータ１の三角キャビティ１２の形状を形成する際に、任意の値である偏心量ｅ、すなわちステータ１の三角キャビティ１２の軸ｏｓのロータリピストン２の軸ｏｐに対する偏位がロータリモータの寸法を決定する主要パラメータである。ロータリピストン２の断面の選択が最適な場合には、蝕の長半軸の長さａは偏心値ｅの６倍大きく、そのとき短半軸ｂはロータリピストン２を９０°回転させた位置でステータ１の三角キャビティ１２の壁に接触しなければならない。したがって、図５から明らかなように２つの偏心量ｅの下の部分である。これにより、上記のようにステータ１のキャビティ１２の外接円の半径Ｒｖもまた与えられる。
【００２０】
ロータリピストン２の非表記の幅と、従ってステータの三角キャビティ１２の深さもまた、作業空間１２４の最大所要容量に従う任意選択の値である。最適値は蝕ａの長半軸の寸法に対応する値でなければならない。
【００２１】
回転コグホイール６と楕円回転要素７は、コグホイール６のスペーシング円の半径ｋｒが、偶数の歯の数を有する選択された歯車モジュールに対して調整された値Ｒｓに対応するように寸法的に作られている。楕円回転要素７はコグホイール６と同数の歯の数を有し、かつスペーシング蝕の長半軸ａｒとスペーシング蝕の短半軸ｂｒと偏心量ｅとの間にａｒ＝ｂｒ＋２ｅなる関係を有するように形成されている。ここでスペーシング蝕の長半軸ａｒの寸法は、スペーシング円の選択された半径ｋｒと偏心量ｅとによって、ａｒ＝ｋｒ＋ｅなる関係で与えられる。軸受ピン８の軸ｏｃと同一である回転要素７の回転軸ｏｃの、ステータ１のキャビティ１２の長手軸ｏｓからの距離ｔは、ｔ＝ｋｒ＋ａｒ−ｅなる値であり、これは図３と図４から明らかである。
【００２２】
図６と図７によるモータの動作は、ロータリピストン２の開始位置から判定することが可能である。開始位置は、ステータ１のキャビティ１２の頂部１２１の内の１つにある、その１つの丸み部分であって、そこでは圧縮媒体の流入のための後蓋４の適切な導管４１が密閉され、その前面の両側で両方の蓋４、５の両方の壁に対称的に接触する。図６に示すようにロータリピストン２が回転すると、キャビティ１２の両方の壁との接触点が引き離され始めてキャビティ１２内で作業空間１２４が発生し、そこへ隣接する導管４１から、図には示されていない弁を介して作業媒体が流入し始める。そしてその拡大によって、ロータリピストン２が９０°回転して到達する最大可能容積までロータリピストン２を直接回転させる。同時にロータリピストン２の反対部分では、第２の頂部１２１によって作業空間１２４での前の作業サイクルが終了して、適切な導管４１と非表示の弁を介してそこが空になる。空になった後、ロータリピストン２はこの頂部１２１によって開始位置となり、そこでプロセスが上記のように反復される。ステータ１のキャビティ１２の三角形に関しては、６０°回転するごとに、つまり１回転の間に６回ほど、ロータリピストン２の回転方向に向かって圧縮媒体の流入が行われる。作業ピストンが９０°回転すると最大作業空間１２４に到達するが、６０°回転したところで既に隣接する頂部１２１によって次の作業サイクルが開始されているので、適切な頂部１２１の作業空間１２４において進行する個々の作業サイクルは互いに重複することは明らかである。
【００２３】
回転ピストン２の遊星運動を楕円回転要素７の回転運動に伝達するために、ロータリピストン２の長半軸が互いに９０°だけ回転してかつそれらの運動が同一方向であれば、偏心量ｅの２倍の値の回転コグホイール６の外周が、キャビティ１２の中央軸ｏｓの接続線ｓｏにおいて対称的に接近と後退をするようになるという事実を利用している。コグホイール６の遊星運動の回転運動への伝達は、キャビティ１２の中央軸ｏｓどうしを結ぶ接続線ｓｏの中央に配置されている楕円回転要素７の楕円断面によって得られる。
【００２４】
回転コグホイール６と楕円回転要素７との噛合位置は、図３と図４から明らかなように、歯車回転要素７の長半軸ａｒと短半軸ｂｒを、中央軸ｏｓどうしの接続線ｓｏに平行な位置に回転させて、ロータリピストン２の長半軸ａが互いに４５°回転するようにして行われなければならない。
【００２５】
これによりコグホイール６の遊星運動が回転要素７の回転運動へ伝達されるばかりでなく、ロータリピストン２とコグホイール６の遊星運動の動的バランス、さらには作業媒体の個々のインパルスの完全な重複もまた達成される。
【００２６】
説明した構造設計は本発明によるロータリモータの唯一の設計ではなく、寸法と所要性能に依存して、モータのステータ１を２つの独立体１１で形成して図９または図１０に示すように１つのベースプレート１３上に取り付けることも可能であるし、あるいは後蓋４をステータ１の本体１１の後壁に一体化した剛体部品とすることも可能である。軸受ピン３はステータ１の本体１１に取り付けられる必要はなく、図８に示すように前蓋５内にあってもよい。ステータ１のキャビティ１２の各頂部の中へ２つ以上で好ましくは２つの導管４１を導入することができるが、これは後蓋４を貫通して、ロータリピストン２の回転軸ｏｐに平行に向く必要はなく、図６と図７で明らかなようにステータ１の本体１１の側壁を貫通して、これらの回転軸ｏｐに垂直な方向に向いていてもよい。ロータリピストン２の従動ピン２１は、モータの弁制御用の、後蓋４を貫通する引き出し部を有する、ロータリピストン２の中心を貫通する貫通シャフトのようなものであってもよい。その結果として楕円回転要素７は、軸受ピン３ではなくて図１０に示すように、共通ベースプレート１３上に配置された例えば交流発電機、変速機などの被駆動機構９の符号がついていないシャフト上に取り付けられてもよい。軸受ピン３は図２のようにステータ１の本体１１上に形成される必要はなく、図８で明らかなように前蓋５上に形成することもできるし、また図９に示すようにベースプレート１３上に取り付けることも可能である。モータの機能的観点からは、図２の対応策において本体１１がベアリング８を備え、楕円回転要素７が軸受ピン３を持ったとしても同様に問題がない。本対応策の本質に影響を与えることなく、モータの使用の仕方にしたがって、モータを配置する構築面積の大きさに応じてステータ１の外形設計を変更することも可能であることは明らかである。
【００２７】
上記の説明においては、ロータリモータの概要の一般的記述のみが行われ、次の段階で関連する非表示の構造的な課題、例えば制御並びに供給を含む弁、潤滑、冷却、フライホイール、歯車形状の具体化などは、解明されていないことは明らかである。これらは本対応策の本質には影響を与えない、
【符号の説明】
【００２８】
１     ステータ
１１   本体
１２   キャビティ
１２１ 頂部
１２２ 壁
１２３ 表面の遷移部
１２４ 作業空間
２     ロータリピストン
２１   従動ピン
３     軸受ピン
４     後蓋
４１   導管
５     前蓋
５１   中心開口
５２   中央開口
６     回転コグホイール
７     楕円回転要素
８     ベアリング
９     被駆動機構
Ｒｖ   外接円半径
Ｒｓ   内接円半径
ａ     ロータリピストンの長半軸
ｂ     ロータリピストンの短半軸
ｅ     偏心量
Ｏｐ   ロータリピストンの回転軸
Ｏｓ   キャビティ軸
ｋｒ   スペーシング円半径
ａｒ   スペーシング蝕の長半軸
ｂｒ   スペーシング蝕の短半軸
ｏｃ   スペーシング要素の回転軸
ｓｏ   キャビティ軸間の接続線
【図１】
2016535199.tif 000003
【図２】
2016535199.tif 000004
【図３】
2016535199.tif 000005
【図４】
2016535199.tif 000006
【図５】
2016535199.tif 000007
【図６】
2016535199.tif 000008
【図７】
2016535199.tif 000009
【図８】
2016535199.tif 000010
【図９】
2016535199.tif 000011
【図１０】
2016535199.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月14日(2016.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
有利な設計においてステータのキャビティの形状は、互いに１２０°回転した３つの対称部分から成り、丸みを有するその頂部がＲｖ＝ａ＋ｅである半径（Ｒｖ）の外接円上にあるようにして形成される。ここで、（ａ）はロータリピストンの楕円の長半軸の長さであり、（ｅ）はステータのキャビティの軸とロータリピストンの回転軸との偏位によって与えられる偏心量であり、キャビティの頂部の丸みがロータリピストンの丸みに対応するのみならず、頂部に対向するキャビティの壁もまたＲｓ＝ｂ＋ｅなる半径Ｒｓの内接円上に形成されている。ここで（ｂ）はロータリピストンの楕円の短半軸の長さであり、（ｅ）は偏心量であり、また頂部と壁の間のキャビティ表面の遷移部は移動するロータリピストンの包絡線で形成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
同様に回転コグホイールと楕円回転要素とは、コグホイールのスペーシング円の半径（ｋｒ）が偶数の歯をもつ選択された歯車モジュールに対して（Ｒｓ）を調整した値に対応し、楕円回転要素はコグホイールと同数の歯を有し、かつスペーシング楕円の長半軸（ａｒ）とスペーシング楕円の短半軸（ｂｒ）と偏心量（ｅ）との間にａｒ＝ｂｒ＋２ｅなる関係があるような寸法関係で形成されていると有利である。ここでスペーシング楕円の長半軸（ａｒ）の寸法は、スペーシング円の選択された半径（ｋｒ）と偏心量（ｅ）によって、ａｒ＝ｋｒ＋ｅなる関係で定義され、回転要素の回転軸の、ステータのキャビティの長手軸からの距離（ｔ）は、ｔ＝ｋｒ＋ａｒ−ｅなる値を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明によるモータ設計の具体例を添付の図面に模式的に示す。
【図１】歯車伝動装置側から見たモータの基本設計の正面図である。
【図２】図１のモータを分解して示した軸側投影図である。
【図３】ロータリピストンの楕円の両端位置と回転要素とが主半軸を４５°回転させて設定されていることを示す、モータの幾何学的配置図である。
【図４】ロータリピストンの楕円の両端位置と回転要素とが主半軸を４５°回転させて設定されていることを示す、モータの幾何学的配置図である。
【図５】ステータの１つのキャビティの幾何学的配置を基本的機能要素とともに示した詳細図である。
【図６】特定のモータ動作位相を示した、キャビティの頂部部分に導管の代替的な結合方法を有するモータの模式的正面図である。
【図７】特定のモータ動作位相を示した、キャビティの頂部部分に導管の代替的な結合方法を有するモータの模式的正面図である。
【図８】ステータが２つの独立体として形成されている場合の、モータの代替設計を展開して示す軸側投影図である。
【図９】ステータのベースプレートに軸受ペグを取り付けた代替策を示した、図８のモータの回転要素側から見た軸側投影図である。
【図１０】被駆動機構のシャフト上に回転要素を取り付けた代替モータ案の軸側投影図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
前蓋５の背後には、回転コグホイール６が従動ピン２１に、例えば圧着されて取り付けられている。これは、軸受ピン３上に配置されたベアリング８に埋め込まれた歯車付きの楕円回転要素７と相互に結合されている。図５に模式的に示すステータ１のキャビティ１２の形状は、互いに１２０°回転した丸みを有する頂部１２１が、Ｒｖ＝ａ＋ｅである半径Ｒｖの外接円上に形成された３つの対称的な部分から成るように形成されている。ここで、ａはロータリピストン２の楕円の長半軸の長さであり、ｅはステータ１のキャビティ１２の軸ｏｓとロータリピストン２の回転軸ｏｐの運動によって定義される偏心量である。次に、キャビティ１２の頂部１２１の丸みがロータリピストン２の丸みに対応する。頂部１２１に対向するキャビティ１２の壁１２２は、Ｒｓ＝ｂ＋ｅである半径Ｒｓの内接円上に形成されている。ここでｂはロータリピストン２の楕円の短半軸の長さであり、ｅは上記の偏心量である。頂部１２１と壁１２２の間のキャビティ１２表面の遷移部１２３は、移動するロータリピストン２の包絡線で形成されている。上記のことから、ステータ１の三角キャビティ１２は遊星運動をするロータリピストン２の楕円の頂部の包絡線の形状となっており、その運動の間、楕円の中心すなわち軸ｏｐは偏心量ｅを半径とする円の周りを特定の角度αだけ移動する。そして同時に、楕円、したがってロータリピストン２の軸ａが図３〜図５から明らかなように反対方向に半角α／２だけ回転する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
ロータリピストン２の楕円と、ステータ１の三角キャビティ１２の形状を形成する際に、任意の値である偏心量ｅ、すなわちステータ１の三角キャビティ１２の軸ｏｓのロータリピストン２の軸ｏｐに対する偏位がロータリモータの寸法を決定する主要パラメータである。ロータリピストン２の断面の選択が最適な場合には、楕円の長半軸の長さａは偏心値ｅの６倍大きく、そのとき短半軸ｂはロータリピストン２を９０°回転させた位置でステータ１の三角キャビティ１２の壁に接触しなければならない。したがって、図５から明らかなように２つの偏心量ｅの下の部分である。これにより、上記のようにステータ１のキャビティ１２の外接円の半径Ｒｖもまた与えられる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
ロータリピストン２の非表記の幅と、従ってステータの三角キャビティ１２の深さもまた、作業空間１２４の最大所要容量に従う任意選択の値である。最適値は楕円ａの長半軸の寸法に対応する値でなければならない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
回転コグホイール６と楕円回転要素７は、コグホイール６のスペーシング円の半径ｋｒが、偶数の歯の数を有する選択された歯車モジュールに対して調整された値Ｒｓに対応するように寸法的に作られている。楕円回転要素７はコグホイール６と同数の歯の数を有し、かつスペーシング楕円の長半軸ａｒとスペーシング楕円の短半軸ｂｒと偏心量ｅとの間にａｒ＝ｂｒ＋２ｅなる関係を有するように形成されている。ここでスペーシング楕円の長半軸ａｒの寸法は、スペーシング円の選択された半径ｋｒと偏心量ｅとによって、ａｒ＝ｋｒ＋ｅなる関係で与えられる。軸受ピン８の軸ｏｃと同一である回転要素７の回転軸ｏｃの、ステータ１のキャビティ１２の長手軸ｏｓからの距離ｔは、ｔ＝ｋｒ＋ａｒ−ｅなる値であり、これは図３と図４から明らかである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
１     ステータ
１１   本体
１２   キャビティ
１２１ 頂部
１２２ 壁
１２３ 表面の遷移部
１２４ 作業空間
２     ロータリピストン
２１   従動ピン
３     軸受ピン
４     後蓋
４１   導管
５     前蓋
５１   中心開口
５２   中央開口
６     回転コグホイール
７     楕円回転要素
８     ベアリング
９     被駆動機構
Ｒｖ   外接円半径
Ｒｓ   内接円半径
ａ     ロータリピストンの長半軸
ｂ     ロータリピストンの短半軸
ｅ     偏心量
Ｏｐ   ロータリピストンの回転軸
Ｏｓ   キャビティ軸
ｋｒ   スペーシング円半径
ａｒ   スペーシング楕円の長半軸
ｂｒ   スペーシング楕円の短半軸
ｏｃ   スペーシング要素の回転軸
ｓｏ   キャビティ軸間の接続線
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮媒体駆動を使用するための歯車伝動装置付きのロータリモータであって、
周囲環境に対して密閉された少なくとも１つ、好ましくは２つの三角形キャビティ（１２）を備えるステータ（１）
を含み、
キャビティは丸みを有する頂部（１２１）を備えてそこから圧縮媒体の導入および導出のための少なくとも１つの導管（４１）がそれぞれに導入されており、
各キャビティ（１２）内には楕円断面のロータリピストン（２）が埋め込まれていて、回転要素（７）の軸（Ｏｃ）に平行なその長手軸（Ｏｐ）は前記ステータ（１）の内部キャビティ（１２）の長手軸（Ｏｓ）に関して偏心量（ｅ）だけ偏位していて、前記ロータリピストン（２）の前記長手軸（Ｏｐ）が偏心量（ｅ）の半径を持つ円に沿って移動するときに前記ロータリピストン（２）がいわば遊星運動をするようになっており、
ここで、前記ロータリピストン（２）と被駆動機構（９）との相互結合は、前記ロータリピストン（２）の従動ピン（２１）が前記ステータ（１）の前記キャビティ（１２）から突き出ていて、そこに回転コグホイール（６）が備えられており、これが前記被駆動機構（９）に接続された歯車を有する楕円回転要素（７）と相互に結合することにより達成される、ロータリモータ。
【請求項２】
前記ステータ（１）の前記キャビティ（１２）の形状は、丸みを有する頂部（１２１）が互いに１２０°回転し、Ｒｖ＝ａ＋ｅである半径（Ｒｖ）の外接円上に形成された３つの対称的な部分から成るように形成され、
ここで、（ａ）は前記ロータリピストン（２）の楕円の長半軸の長さであり、（ｅ）は前記ステータ（１）の前記キャビティ（１２）の軸（ｏｓ）と前記ロータリピストン（２）の回転軸（ｏｐ）との偏位によって与えられる偏心量であり、
前記キャビティ（１２）の前記頂部（１２１）の丸みが前記ロータリピストン（２）の丸みに対応するのみならず、前記頂部（１２）に対向する前記キャビティ（１２）の壁（１２２）もまたＲｓ＝ｂ＋ｅなる半径（Ｒｓ）の内接円上に形成されており、ここで（ｂ）は前記ロータリピストン（２）の楕円の短半軸の長さであり、（ｅ）は偏心量であり、
また前記頂部（１２１）と前記壁（１２２）の間の前記キャビティ（１２）の表面の遷移部（１２３）は移動するロータリピストン（２）の包絡線で形成されている、請求項１に記載のロータリモータ。
【請求項３】
回転コグホイール（６）と前記楕円回転要素（７）とは寸法的に、コグホイール（６）のスペーシング円の半径（ｋｒ）が偶数の歯を有する選択された歯車モジュールに対して調整された値（Ｒｓ）に対応し、前記楕円回転要素（７）は前記コグホイール（６）と同数の歯を有し、かつスペーシング楕円の長半軸（ａｒ）と、前記スペーシング楕円の短半軸（ｂｒ）と前記偏心量（ｅ）との間にはａｒ＝ｂｒ＋２ｅなる関係を有するように形成されており、
ここで前記スペーシング楕円の前記長半軸（ａｒ）の寸法は、前記スペーシング円の前記選択された半径（ｋｒ）と前記偏心量（ｅ）によって、ａｒ＝ｋｒ＋ｅなる関係で定義され、
前記回転要素（７）の回転軸（ｏｃ）の、前記ステータ（１）の前記キャビティ（１２）の長手軸（ｏｓ）からの距離（ｔ）は、ｔ＝ｋｒ＋ａｒ−ｅなる値を有する、請求項１または請求項２に記載のロータリモータ。
【請求項４】
前記回転コグホイール（６）と前記楕円回転要素（７）の噛合配置は、歯車付き回転要素（７）の長半軸（ａｒ）と短半軸（ｂｒ）とを前記キャビティ（１２）の前記軸（ｏｓ）どうしの接続線（ｓｏ）に平行な位置に位置決めした後、前記ロータリピストン（２）の前記長半軸（ａ）を互いに４５°回転させるようにして行われる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のロータリモータ。
【国際調査報告】
2016535199.tif 000013
2016535199.tif 000014