JP4461138B2 - オーバルの空隙内でガイドされるオーバルの回転ピストンを有する回転ピストン装置 - Google Patents

Description

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、この空隙の断面はオーバルであり、回転ピストンは空隙内において可動であり、回転ピストンの断面もオーバルであり、このオーバルの次数（オーダー）は、空隙の断面を規定するオーバルの次数とは異なり、回転ピストンは、連続的な動きの区域において、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。

数学において、「オーバル」は、複数の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。オーバルは、第１の小さい曲率半径と第２の大きい曲率半径とを有する円弧を交互に含んでいる。オーバルの次数は、第１と第２の曲率半径を有する円弧の対の数によって決定される。２次のオーバルまたはバイオーバル（bi-oval）は、小さな直径の２つの向き合う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。

この種類の回転ピストン装置が周知である。
米国特許第３，９６７，５９４号および第３，００６，９０１号は、オーバルの空隙にオーバル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、バイオーバルである。このバイオーバルのピストンは、トリオーバル（tri-oval）の空隙内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。

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トリオーバルであり、これは、小さい曲率半径および大きい曲率半径が交互に連続的にかつ微分可能に交わる第１および第２の円弧の３つの対を有する。バイオーバルの断面を有する回転ピストンは、この空隙内でガイドされる。回転ピストンのバイオーバル断面は、空隙のトリオーバル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および第２の円弧を交互に含み、これらの円弧も連続的にかつ微分可能に交わる。バイオーバルの回転ピストンは、空隙内において、瞬間回転軸の「移行」を伴う動きの区域を実行する。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、トリオーバルの空隙を通って、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支持している。回転ピストンは、内歯車を有するオーバルの開口を有する。この開口の断面の長軸は、回転ピストンのバイオーバル断面の短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。

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オーバル、したがって、たとえば３次のオーバルである。この空隙は、第１の小さなおよび第２の大きな曲率半径を交互に伴う複数の円筒形内壁部分を有する。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）のオーバル内において、回転ピストンは回転可能であり、その断面はオーバルであり、この回転ピストンのオーバルの次数は、空隙のオーバルの次数よりも１だけ小さい。回転ピストンに使用されるオーバルが高い次数を有しても、これは二つ折りの対称性を有し、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つの向き合う円筒形の表面部分を有し、その曲率半径は、空隙のオーバルの小さな（第１の）曲率半径に等しい。回転ピストンの断面がオーバルである場合に、このオーバルの第２の大きな半径は、空隙を規定するオーバルの第２の大きな曲率半径に等しい。或る動きの区域において、回転ピストンのこれら円筒形表面部分の１つは、それと相補的な空隙の円筒形内壁部分と係合し、この内壁部分は同じ曲率半径を有する。回転ピストンの第２の向き合う円筒形の表面部分は、空隙の円筒形内壁部分の向き合う大きな曲率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。この動きの区域において、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の円筒形表面部分の円筒軸と一致する。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。この動きの区域において、瞬間回転軸は、回転ピストンが回転するハウジングに固定された小さな曲率半径の内壁部分の円筒軸とも一致する。この回転は、回転ピストンの第２の円筒形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の円筒形表面部分は、向き合う大きな直径の内壁部分につながる小さな直径の内壁部分と係合する。

ここまで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区域のために、別の位置、すなわち第２の円筒形表面部分の円筒軸へと「移行」する。また、この新しい瞬間回転軸も、回転ピストンに対して明確な位置にある。次の動きの区域において、この瞬間回転軸は円筒形の内壁部分の円筒軸と一致し、そして回転ピストンの第２の円筒形表面部分が回転可能にガイドされる。この動きの区域において、「第１の」円筒形表面部分は、大きな曲率半径の向き合う内壁部分に沿って滑動する。

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区域の後で「移行」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、すなわち対向する円筒形表面部分の円筒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、瞬間回転軸はオーバルの「コーナ」間で移行するため、内壁部分の円筒軸は小さな曲率半径に係るものである。

各々の動きの区域において、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オーバルであるときに、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も設計し得る。

ＤＥ１９９２０２８９Ｃ１は、回転ピストン装置を開示し、その断面が２次のオーバル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次のオーバルである。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、回転ピストンのオーバルの開口を通って延在し、ピニオンを支持している。このピニオンは開口の内壁の内歯車と噛み合う。

先行技術の回転ピストン装置において、空隙を規定するオーバルの次数は、常に回転ピストンの断面を規定するオーバルの次数よりも１だけ大きい。バイオーバルの回転ピストンはトリオーバルの空隙においてガイドされる。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移行するが、ハウジングに対する少なくとも３つの位置の間で移行する。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進的に動く。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。

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。
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確な動きを伴う明確な運動を保証することである。

本発明のより特定的な目的は、ハウジングに関して生じる瞬間回転軸の数を減じることである。

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。

本発明に従うと、これらの目的は、チャンバのオーバルの次数が回転ピストンのオーバルの次数よりも１だけ小さく、開口が回転ピストンと実質的に同様のオーバルであり、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、各々の動きの区域において、１つのシャフトが小さな曲率半径を有する開口の部分の領域に配置され、対応する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区域において相対的部位を交換するという点で達成される。

意外にも、オーバル空隙中において、オーバル断面を有し、かつ互いから密封された作
動チャンバを形成する回転ピストンの明確なガイドが得られ、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オーバルを有すれば、たとえばトリオーバルの回転ピストンがバイオーバル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ハウジングに固定された２つの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オーバルの開口の内歯車と噛み合う。シャフトの一方は、小さな曲率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「コーナ」に位置する。他方のシャフトは、内歯車の反対側の大きな曲率半径の領域に係合し、いわば弧の三角形の対向辺と係合する。

閉塞位置において、バイオーバルの回転ピストンを有する回転ピストン装置では、回転ピストンは、２つの隣合う大きな曲率半径の領域およびそれらの間の小さな曲率半径の領域を有すると空隙の内壁と係合する。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つのコーナに位置する。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移行する。しかしながら、この移行は、ハウジングに固定された２つの軸の間で、すなわち２つのシャフトの回転軸の間で生じる。

一般的に、以下のことがいえる。すなわち、２ｎ次のオーバルの空隙では、その中でガイド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チャンバを規定する。２つの作動チャンバはハウジングの向かい合う側で規定される。

閉塞位置において、空隙内の回転ピストンの運動は明確ではない。さらなる回転運動の代わりに、たとえば最小の体積の作動チャンバに加圧下の流体を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て、これは空隙中の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えば、この問題を解決しかつ明確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、他方のシャフトより小さな回転速度が、先の動きの区域の間に大きな曲率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強制される。これは、回転ピストンが、小さな回転速度の回転に強制されるシャフトのまわりで所望の態様で回転し続けることを保証する。この強制される回転速度の命令は、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。この強制される回転速度の命令は、ハウジングに固定された２つの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なうことができ、これは構造的に容易に行なうことができる。一方におおいて、回転ピストンの周辺部分は、空隙の内壁の大きな曲率半径の周辺部分に沿って比較的ゆっくりと回転する。この遅い動きによって密封の問題が減じられる。他方において、回転ピストンの大きな曲率半径を有する周辺部分は、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。

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。

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内に規定される。空隙の断面は、２次のオーバルを示す、または「バイオーバル」である。したがって、空隙の断面は、相対的に小さな曲率半径の２つの円弧１４および１６と、それらの間で交互にある比較的大きな曲率半径の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。

回転ピストン２２は空隙１２においてガイドされる。回転ピストン２２の断面は３次のオーバルを示す、または「トリオーバル」である。したがって、断面の周囲は３つの対の円弧からなり、各々の対は、それぞれ比較的小さな曲率半径の円弧２４，２６および２８と、それぞれ比較的大きな曲率半径の円弧３０，３２および３４とを含む。小さな曲率半径および大きな曲率半径の円弧が交互に、連続的におよび微分可能につながる。回転ピストン２２の小さな曲率半径は、空隙１２の小さな曲率半径に等しく、同じように、回転ピストン２２の大きな曲率半径は、空隙１２の大きな曲率半径に等しい。空隙１２の断面は楕円に類似して見える。回転ピストンの断面は、丸いコーナを有する円弧の三角形に類似して見える。

回転ピストン２２は中心開口３６を有する。開口３６の断面は、３次のオーバルを示している。この３次のオーバルは、比較的小さな曲率半径の３つの円弧３８，４０および４２のと、比較的大きな曲率半径の３つの円弧とからなる。小さな曲率半径を有する円弧３８，４０および４２、ならびに大きな曲率半径を有する円弧４４，４６および４８を交互に、連続的に、かつ微分可能につなげることにより、丸いコーナを有する弧の三角形に類似したオーバルが形成される。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。

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が小さな曲率半径の円弧の領域に設けられる。

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内に位置する。一方のシャフトのピニオン、例えば図１のシャフト７０のピニオン７４は、「弧の三角形のこーな」に、すなわち小さな曲率半径の円弧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、例えば図１のシャフト７２のピニオン７６は、対向側の凹面の弓状ギアラック、すなわち図１のギアラック６０と噛み合う。

回転ピストン２２は、バイオーバルの空隙１２を２つの作動チャンバ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、各々の作動チャンバ８０および８２それぞれとつながっている。弁および点火プラグまたは燃料噴射器を有する作動チャンバ８０および８２は、曲率の小さな半径の円弧１４および１６を通過する対称面に対して対称的に配置される。

隣接する密封レッジ１００Ａおよび１００Ｂ、ならびに１０２Ａおよび１０２Ｂの対が、大きな曲率半径の領域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、それぞれ断面の大きな曲率半径の円弧１８および２０を通過する対称面に対して対称的である。

図７Ａは、図７Ａの回転ピストン２２の外面の右側の小さな曲率半径ｒ₁から図７Ａのこの外面の左側の大きな曲率半径ｒ₂の領域への遷移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、
この曲率半径は大きな曲率半径ｒ₂に等しい。密封レッジ１００Ｂは、凹状の円筒型の内面を有し、この曲率半径は小さな曲率半径ｒ₁に対応する。密封レッジ１００Ａの内面は、曲率半径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１００Ｃ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、この曲率半径は小さな曲率半径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が密封レッジ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。

図７Ｂは、同様の態様で、大きな曲率半径ｒ₂から小さな曲率半径ｒ₁への遷移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、大きな曲率半径ｒ₂を有する回転ピストンの領域のみに、または小さな曲率半径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。

記載された装置は以下のように動作する。
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、大きな曲率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、小さな曲率半径の円弧２４の曲率中心を通過する。円弧２４は、空隙１２の断面の円弧１８に接する。回転ピストン２２の外面の向い側において大きな曲率半径を有するの領域は、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存在する。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。

これにより、作動チャンバ８０の体積は増加し、一方で作動チャンバ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。

この動きは、図２のちょうど閉塞位置に達するまで続けられる。そして、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。これら双方の領域は、同じ曲率半径、すなわち小さな曲率半径を有する。大きな曲率半径を有する円弧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。これらの曲率半径もやはり等しい。したがって、燃焼チャンバ９０は別にして、作動チャンバ８２の体積は０に減少し、一方で作動チャンバ８０はその最大の体積を有する。そして、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「コーナ」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。

この位置は図２に示されている。
たとえば、内燃機関における燃焼チャンバ９４中で燃料に点火することによって、または作動流体を作動チャンバ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の軸へ「移行」する。回転ピストン２２は、反時計方向に、ただしシャフト７２のまわりで回転し続けることができる。

さらなる動きの継続は新しい瞬間回転軸を基準にし、これは瞬間回転軸としてシャフト７０を基準にして先述したものと同じである。

回転ピストン２２が回転するときに連続的な動きの区域の領域が生じる。各々の動きの区域は、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。各々の動きの区域において、一方の作動チャンバ、たとえば８０の体積は、０から最大値まで増加するが、他方の作動チャンバの体積は最大値から０へと減少する。次の動きの区域の間に、これは逆になる。すなわち、作動チャンバ８２の体積は０（図２）から最大値まで増加し、一方で作動チャンバ８０の体積は再び減少する（図３）。

図２の位置において、運動は明確ではない。２つのシャフトの各々は、その軸で瞬間回転軸を規定する可能性がある。たとえば作動チャンバ８２に導入さ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、水平方向における横の動きをもたらす可能性がある。そうなれば、回転ピストン２２は空隙１２に押し込まれるであろう。

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。そうすれば、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強制され、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許容にする。

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。

ピニオンの基準ピッチ円の半径は、開口３６を規定する２次オーバルの小さな曲率半径に実質的に等しい。内歯車５６が連続的に開口のオーバルに続いている場合に、ピニオンは回転ピストン２２の閉塞位置において毎回補足される。「弧の三角形」の「コーナ」はピニオンの上を回転通過することができない。この理由で、凹面の弓状のギアラックは、小さな曲率半径の円弧３８，４０，４２の領域において相互接続され、短い直線状または凸面の弓状のアラック６４，６６または６８それぞれによって相互接続されている。凸面の弓状ギアラック６４，６６および６８は、内歯車５６の回転およびこれによる回転ピストン２２がその回転を続けることを許容する。これらは、各閉塞位置において、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、各ピニオンは、凹面の弓状ギアラック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状のギアラックは、形状の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。

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次のオーバル１０６を示している。その断面が５次のオーバル１１０を示す回転ピストン１０８は、空隙１０８内でガイドされる。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次のオーバル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、ハウジングに固定された２つのシャフト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。

回転ピストン１０８は、空隙を２つの作動チャンバ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。

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。そして、瞬間回転軸は、他方のシャフト１２４の軸１２８へ移行する。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が、「動きの区域」である。各々の動きの区域において、作動チャンバ１３０の体積は０から最大値まで増加し、作動チャンバ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。

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チャンバについて（概略的に）示されている。

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に拡大された寸法で示されている。

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するような寸法および形状にされる。そして、拡大する燃焼ガスのみが、拡大する作動チャンバに生じる。注入は、時間依存性であるか、または作動チャンバ１３０または１３２の体積の変化に適合する回転ピストンの回転に依存して規定され得る。作動チャンバ内に火炎面は存在しない。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。

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（縁なし帽）形状の凹部を含み、このハウジングは、作動チャンバに向かって先細になる円錐台状空間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。

燃焼が実質的に燃焼チャンバ内で生じかつ作動チャンバにおける火炎面が回避されるようにされた燃焼チャンバ内の燃料噴射器の上記構成は、たとえば往復内燃機関にも適用可能である。

図５は回転ピストン装置を示しており、その断面が７次オーバルを示す回転ピストンは空隙においてガイドされ、その断面は６次オーバルを示す。設定および動作は、オーバルの次数は別にして、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”が付け加えられている。

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次オーバルである回転ピストンは空隙においてガイドされ、その断面は２次オーバルである。 図１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２と同様の図であり、次の動作の区域の間の回転ピストンを示す図である。 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次オーバルである回転ピストンは空隙においてガイドされ、その断面は４次オーバルである。 図４の配置の変形例を示す図である。 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次オーバルである回転ピストンは空隙においてガイドされ、その断面は６次オーバルである。 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８の詳細をさらに拡大した規模で示す図である。

Claims (6)

1. 回転ピストン装置であって、
   空隙壁を有するプリズム状空隙（１２）を規定するハウジング（１０）を含み、前記プリズム状空隙の断面は交互の小と大の半径の円弧によって形成された空隙オーバルであり、前記空隙オーバルの次数は小と大の半径の円弧の対の第１の数によって定義され、
   前記交互の小と大の半径の円弧によって形成されるもう１つのオーバルの断面を有していて前記空隙内でガイドされて回転運動するための回転ピストン（２２）をさらに含み、前記ピストンのオーバルの次数は前記小と大の半径の円弧の対の第２の数によって定義され、前記空隙のオーバルの次数は前記ピストンのオーバルの次数より１だけ小さく、
   前記回転ピストンは運動の連続的な区域において１つの閉塞位置から次の閉塞位置へ動き、各閉塞位置において前記回転ピストンの一対の小と大の半径の円弧が前記空隙の一対の小と大の半径の円弧にそれぞれ係合し、
   前記回転ピストンは、前記運動の連続的な区域の間に、２つの異なる軸（７０、７２）に関して交互に一方の周りで同じ回転方向に回転し、
   前記軸は前記空隙に関して前記大きな半径の円弧の曲率中心にあり、前記運動の各区域において前記回転ピストンの１つの大きな半径の円弧は前記空隙の大きな半径の円弧に沿って摺動し、前記回転ピストンの小さな半径の円弧は前記空隙の対向する大きな半径の円弧に係合し、
   前記２つの軸の周りの回転運動を伝える伝達手段をさらに含み、前記回転ピストンが１つの閉塞位置に到たるときに前記運動の前の区域の間に前記ピストンの大きな半径の円弧が摺動的にガイドされる前記空隙の関連する大きな半径の円弧が存在し、
   前記回転ピストンが前記閉塞位置の１つに到達したときに、前記関連する大きな半径の曲率中心に位置する前記軸のその１つの周りにおいて他方の軸の周りに比べて前記回転ピストンの回転運動の減少された回転速度を一時的に与える手段（１４２、１４４、１４６）をさらに含むことを特徴とする回転ピストン装置。
2. 前記減少された回転速度を与える手段は前記減少された回転速度を強制する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の回転ピストン装置。
3. 前記減少された回転速を与える手段は、前記関連する大きな半径の曲率中心に位置している前記軸の周りで前記回転ピストンの前記回転速度にブレーキをかける手段を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の回転ピストン装置。
4. 前記空隙壁と前記回転ピストンとの間に可変容積の複数の作動チャンバが形成され、前記作動チャンバ間をシールするためにシール面を有する複数の密封レッジ（１００Ａ、１００Ｂ）をさらに含み、前記シール面の１つの曲率半径は前記小さな半径の円弧に等しく、前記シール面のもう１つの曲率半径は前記大きな半径の円弧に等しいことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転ピストン装置。
5. 前記密封レッジは前記空隙壁内に保持されていて、前記シール面は凹型であ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。
6. 前記密封レッジは個別の隣接する対として設けられ、その一方は前記小さな半径の円弧に等しい曲率を有し、他方は前記大きな半径の円弧に等しい曲率を有していることを特徴とする請求項４または５に記載の回転ピストン装置。

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