特許 5991719 割り出された容積式回転運動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5991719

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】割り出された容積式回転運動装置

(51)【国際特許分類】

   F23R 7/00 20060101AFI20160901BHJP

   F01C 3/08 20060101ALI20160901BHJP

   F02B 53/00 20060101ALI20160901BHJP

   F02B 53/02 20060101ALI20160901BHJP

   F02B 53/04 20060101ALI20160901BHJP

【ＦＩ】

   F23R7/00

   F01C3/08

   F02B53/00 U

   F02B53/02 B

   F02B53/04 M

【請求項の数】16

【全頁数】60

(21)【出願番号】特願2014-179573(P2014-179573)

(22)【出願日】2014年9月3日

(62)【分割の表示】特願2011-526361(P2011-526361)の分割

【原出願日】2009年9月17日

(65)【公開番号】特開2015-38351(P2015-38351A)

(43)【公開日】2015年2月26日

【審査請求日】2014年10月1日

(31)【優先権主張番号】61/097,744

(32)【優先日】2008年9月17日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/110,770

(32)【優先日】2008年11月3日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/142,035

(32)【優先日】2008年12月31日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/181,236

(32)【優先日】2009年5月26日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】511067879

【氏名又は名称】エクスポネンシャル テクノロジーズ，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＥＸＰＯＮＥＮＴＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】ジュアン，アレハンドロ

(72)【発明者】

【氏名】パターソン，カーチス

(72)【発明者】

【氏名】ゴットフリード，クリスティアン

(72)【発明者】

【氏名】ファシチアン，ソヘイル

【審査官】 瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／１１２４４２（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１５１２２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５７５５１９６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／００３１２１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６０６２０１８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５０３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０９９７６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０７３４０９０３（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｃ ３／０８

Ｆ０２Ｂ ５３／００

Ｆ０２Ｃ １／００− ９／５８

Ｆ２３Ｒ ３／００− ７／００

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

間欠爆燃装置であって、
ａ．空気路と連通する混合室と、
ｂ．前記混合室は燃料経路と連通しており、
ｃ．前記混合室の下流のディフューザであって、長手方向に延在する面によって規定される複数の孔が適切な爆燃のために気体のスパイラル作用を減少させ、前記混合室から燃料空気混合物を受けるように形成されたディフューザと、
ｄ．前記ディフューザの下流にある爆燃領域であって、前記燃料空気混合物を発火させるための十分な活性エネルギーを提供する点火位置を有するように形成される爆燃領域と、を備え、
ｅ．前記燃料空気混合物の膨張燃焼気体が、出口位置まで前記爆燃領域を下って移動することを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項2】

請求項１に記載の間欠爆燃装置において、前記点火位置は、前記爆燃領域の内面の半径の半分よりも少なくとも大きい前記ディフューザからの距離であることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項3】

請求項１に記載の間欠爆燃装置おいて、前記爆燃領域は、膨張燃焼気体により生成される力から機械的エネルギーを生成するよう構成された容積式回転運動装置と連絡していることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項4】

請求項３に記載の間欠爆燃装置において、前記容積式回転運動装置は、同一直線上からオフセットしたそれぞれの軸線回りに回転する２以上のロータを備えることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項5】

請求項４に記載の間欠爆燃装置において、前記容積式回転運動装置のための入力ポートは、前記ロータの作動面同士の間に位置する入力室の入力容積を調節するように形成されるシールブロック部材の積層体を備えることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項6】

請求項４に記載の間欠爆燃装置において、前記容積式回転運動装置は、トルクを生成するための運動エネルギーを前記ロータに与えるために、各ロータの広い解放面に向かって前記間欠爆燃装置からの膨張燃焼気体が向けられるように配列されることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項7】

請求項６に記載の間欠爆燃装置において、前記膨張燃焼気体は、前記ロータアッセンブリの作動室に進入し、前記作動室は、前記ロータの回転に対して膨張し、前記間欠爆燃装置の前記膨張燃焼気体からの圧力は、前記ロータのいずれか１以上に対するトルクを提供することを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項8】

請求項１に記載の間欠爆燃装置において、さらに、前記爆燃領域から熱エネルギーを取り去るための空気用に、前記爆燃領域と熱的に連絡する空気管を備えることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項9】

請求項７に記載の間欠爆燃装置おいて、さらに、
ａ．燃焼室と直接連絡する第２の容積式回転運動装置と、
ｂ．前記爆燃領域に圧縮空気を提供するよう構成されたコンプレッサと、
を備えることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項10】

請求項９に記載の間欠爆燃装置おいて、前記コンプレッサは、各々の軸線を中心に回転する複数のロータを備え、前記複数のロータの軸線は同一線上からオフセットして名目上交差していることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項11】

請求項１に記載の間欠爆燃装置おいて、前記爆燃領域は、膨張燃焼気体の炎伝搬速度を加速させるよう構成されたシェルキンスパイラルを備えることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の間欠爆燃装置おいて、乱流発生器は、前記爆燃領域から延びるスパイラル路であることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の間欠爆燃装置おいて、前記乱流発生器は、長手方向後側の部分から長手方向前側の部分までの距離に応じて周波数が変化することを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項14】

請求項１に記載の間欠爆燃装置おいて、前記混合室が、
ａ．ノズルとディフューザとを備え、
ｂ．前記燃料空気混合物の速度は前記ノズルを通って低減され、前記ディフューザにより乱流が低減され、
ｃ．前記ディフューザが、開口を規定する複数の面を備えることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項15】

請求項１に記載の間欠爆燃装置おいて、前記ディフューザが、幾何学パターンの隙間を規定する面のアレイを有する多孔性プレートを備えることを特徴とする間欠爆燃装置。

【請求項16】

請求項１に記載の間欠爆燃装置おいて、前記混合室が、
ａ．複数の半径方向に集合する吸気ジェットと、軸方向の燃料路とを備え、
ｂ．各ジェットは同じ点へと集束し、空気と燃料の混合を促進するため高い乱流を生成するよう構成されており、
ｃ．前記燃料空気混合物の速度は発散ノズルを通って低減され、前記ディフューザにより乱流が低減され、
ｄ．前記ディフューザは、開口を規定する複数の面を備え、前記混合室内の半径方向に集合する吸気ジェットの下流に発散ノズルが設けられており、
ｅ．前記爆燃領域は空気バルブを有さないことを特徴とする間欠爆燃装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２００８年９月１７日出願の米国特許仮出願第６１／０９７，７４４号、２００８年１１月３日出願の米国特許仮出願第６１／１１０，７７０号、２００８年１２月３１日出願の米国特許仮出願第６１／１４２，０３５号、及び、２００９年５月２６日出願の米国特許仮出願第６１／１８１，２３６号の優先権を主張するものである。

【0002】

本明細書では、同一直線上からオフセットするとともに好適な形態では中心位置で交差する回転軸線を有する回転装置上で利用される面を形成する方法が説明される。

【背景技術】

【0003】

概して、回転複合変位装置に関連する従来技術は様々なタイプの機構を開示しており、その機構のいくつかは、例えばほとんどの自動車のエンジンに利用されるピストンシリンダタイプの設計などの周期的な往復運動タイプのパターンで作動する機構を有する。例えばワンケルエンジンなどの他のタイプの容積式装置は、いくらかピーナッツのような形状の伸長シリンダとともに回転する往復運動部材を有する。ワンケルエンジンは、もちろん、マツダ（登録商標）の様々な自動車に利用される商業的に成功したエンジンである。

【0004】

しかしながら、従来技術で示される回転装置の１つの問題は、２つの噛み合いギア状部材が概して、相互に係合しなければならないこと、又は、それらの分離を維持するためにその間に流体膜を有していなければならないこと、である。例えば、本出願人の会社に譲渡された特許である米国特許第５，７５５，１９６号明細書には、２つの噛み合いロータを有する装置が開示されており、同一の発明者による米国特許第６，７３９，８５２号明細書などのその後の継続出願は、対向するロータ上の２つの隣接するローブ同士の間の「ポケット」領域に係合するローブの両側に対向する係合面を有するロータを開示している。このタイプの装置は容積式装置を開示しているものの、気体のエキスパンダ又はコンプレッサに対するバケット領域内に例えば気体などの低粘性の流体が配置される場合、この低粘性の気体が２つのロータ同士の間の隙間シールを維持することは難しく、ロータ同士の間に接触が生じる。クラッセン（Klassen）の出願である米国特許第６，４９７，５６４号明細書は、従属ロータをバランスさせる実施形態を開示しており、従属ロータ上に規定の隙間を設けており、クラッセン文献の図９に示される囲みケーシングのケーシングシールの背後で対向するロータのバケット内にローブが完全に挿入された際に、従属ロータをバランスさせるためにローブのいずれか一方の上にバランス力を与えるために流体回路経路が設けられている。この革新技術は、ポンプや水力タービンとして利用される非圧縮性流体に非常に有用である。しかしながら、気体があるので、気体が圧縮され得る点でポーティングが実質的に異なる。例えば、コンプレッサの実施形態では、ポートは、出口高圧チャンバ内に気体を噴出する前に回転運動容積式装置の収縮チャンバが容積を減少させなければならないものである。

【0005】

例えば１９６７年６月６日に出願された独国特許第１，５５１，０８１号明細書などの他の従来技術の文献は、対向するロータの２つの隣接するローブ同士の間にローブ領域と対向するバケット領域とを有するように構築されるロータを開示している。しかしながら、同文献に示されているように、例えば図３及び図４のローブ上のもののように、シーリングを提供する複数の小さなインサート部材が示されている。この文献の入手可能な最良の英語翻訳で説明されるように、ローラとボールベアリングとが、実際の圧力の動きを吸収するために利用される。この特定のドイツ語文献の開示は、例えば図３及び図４に開示されているように、ローブ自体に直接的に配置される様々なタイプのスペーサ要素を示している。

【0006】

回転運動容積式装置の様々な欠陥を通じて、相互に間隔を空けてロータを配置する必要性が所定の動作環境において求められていることが明らかになった。しかしながら、そうしたスペーサシステムは、ロータが当該ロータ同士の間の流体層の隙間を維持するために自己潤滑でならなければならないので、実現不可能である。代替として、上述の独国特許第１，１５１，０８１号明細書の文献で示されるインサートは、ロータ同士の間の摩耗を軽減するために規定の隙間を維持することが必要であるように考えられる。さらなる試みには、そこにトルクを付与するそれぞれのロータ上に動力源を有することを含んでいた。この形態では、装置が（例えば）ポンプやコンプレッサとして利用される場合、同量のトルクが対向のロータに付与されれば、ロータ同士の間の接触は実質的に減少する。しかしながら、このことは、２つのトルク生成装置（例えばモータ）又はトルク受け装置（例えば発電機）がいずれかの対向するロータ上に配置されることを必要とする。

【0007】

本出願人が所有するクラッセンの特許出願である米国特許第６，０３６，４６３号明細書で詳細に説明されるように、この出願において、最初の図面に示されるように、２つの対向するロータの回転軸線同士の間の距離を２つに分岐させる中心軸線を用いてロータを切り分ける方法があることが理解されよう。この軸線回りに円錐を展開してロータのいずれかにその軸線を固定すれば、この円錐は、対向するロータ内に経路を切り開く。図１〜図７Ｃがこの行程を示している。さらに、米国特許第６，４９７，５６４号明細書には、オフセット面を形成する同一の工程が、ローブを形成するためにロータの隣接部分上で利用される完全なローブの設計が示されている。米国特許第６，７３９，８５２号明細書の図１５Ａ〜図１６Ｂに示されるように、一般的な工程が理解されよう。米国特許第５，７７５，１９６号明細書、米国特許第６，０３６，４６３号明細書、米国特許第６，４９７，５６４号明細書、米国特許第６，７０５，１６１号明細書、及び米国特許第６，７３９，８５２号明細書。

【0008】

‘１９６特許に示される実施形態の１つの問題は、ロータ同士の間に分離が存在することであり、完全なローブではなくローブの半分のみが相互に離れて回転することを許容することに留意されたい。完全なローブを形成することがそうしたバックラッシュを防止するものの、割り出しシステムのいくつかの形態なしにロータ同士の接触の問題は依然としてある。

【0009】

従って、比較的に長い期間にわたって、２つの対向するロータの割り出し位置を維持することが実現されなかった。

【発明の概要】

【0010】

本願明細書には、一形態において、規定のスペースを有する割り出しロータを有する新規な方法が開示されており、その方法によって、作動ローブは、回転中に相互に規定の回転距離を維持することができ、一形態において、各ローブの長手方向後側部分に配置される割り出しローブが利用される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】交差するとともに同一直線上からオフセットする回転軸線を有する２つのロータ同士の間でベースカーブを形成するロータに適用される幾何学的概念の全体を示す図である。

【図2】球体の外面上に配置される結果として生じたベースカーブを示す図である。

【図3】両方のロータの相対回転の間でベースカーブ周りの中心基準軸線の移動経路を示しており、それによって、一形態では円錐台面又は他の形状であり得る定義面が、中心基準軸線周りに配置される図である。

【図4】一形態では図３に示される定義面上に基づくオフセット面を示す図である。

【図5】一形態では球体の外球面上に配置されるベースカーブを示す図である。

【図6】２つの半径方向に離間した位置に分離されるベースカーブを示す図である。

【図7】対向するロータ上の環状の係合端からのオフセット面に対応するベースカーブからのオフセット面を示す図である。

【図8】図１２に示される対向するオフセット面との係合のためのロータ上への係合端の配置を示す図である。

【図9】隣接するオフセット面との係合端の最終的な形態を示す図である。

【図10】ロータの回転中心軸線回りに反復パターンを構築する連結表面線を形成する一形態を示す図である。

【図11】回転軸線が同一直線上からオフセットするものと理解され得る第１及び第２ロータの構造を示す図である。

【図12】相互に係合する第１及び第２ロータを示す図である。

【図13】ロータの中心対と、相互に対してロータを配置する割り出しシステムとを有するエネルギー変換装置を示す側面図である。

【図14】割り出しハウジングが取り除かれたエネルギー変換装置の等角図である。

【図15】駆動ロータの側面図である。

【図16】駆動ロータの正面図である。

【図17】駆動ロータの背面図である。

【図18】割り出しハウジングの正面図である。

【図19】図１８の１９−１９線に沿った割り出しハウジングの垂直断面図である。

【図20】中心シャフトの側面図である。

【図21】図２０から９０°の角度で回転した中心シャフトの側面図である。

【図22】図２１の２２−２２線に沿った一形態におけるシャフトの断面図である。

【図23】エネルギー変換装置の背面図である。

【図24】図２３の２４−２４線に沿った断面図である。

【図25】割り出し装置（ローラピン）の等角図である。

【図26】図２５の２６−２６線に沿った断面図である。

【図27】エネルギー変換装置の一実施形態を示す図であり、割り出し構成要素が駆動モータの１つと協働して、介在する駆動ロータが、対向する駆動ロータと固定割り出しロータと異なる回転速度を有する。

【図28】変形例の駆動ロータを示す等角図である。

【図29】変形例の駆動ロータを示す側面図及び正面図である。

【図30】対向する駆動ロータの等角図及び側面図である。

【図31】割り出しハウジングが取り除かれた状態で連続波の割り出しオフセット面の等角図である。

【図32】連続波の割り出しオフセット面を有するエネルギー変換装置の側面図である。

【図33】駆動ロータの正面図である。

【図34】駆動ロータの側面図である。

【図35】波形のオフセット面を示す駆動ロータの背面図である。

【図36】相対角を概略的に示す側面図である。

【図37】割り出しハウジングが取り除かれた状態のロータを示す図である。

【図38】同一直線上からオフセットした単一のロータを有する原理を概略的に示す側面図であり、対向するロータが、オフセットしたロータが単一の割り出しハウジングを有する例えばシャフトなどの共通の中心軸を有する回転中心軸線である。

【図39】連続した波形のオフセット面を形成するロータに関連した幾何学的概念の全体を示す図である。

【図40】連続した波形のオフセット基準ベースカーブを示す図である。

【図41】係合端に基づくオフセット面を構築する概念の全体を示す図である。

【図42】完全なオフセット面を示す図である。

【図43】複数の係合端とオフセット面とを有する対向するロータの初期の概念的な形成を示す図である。

【図44】概念的なロータ構成要素の正面図である。

【図45】ロータ構成要素の側面図である。

【図46】オフセット面に対する係合端の相対回転の概略的なベクトル線図である。

【図47】係合端に沿った接線方向の構成要素部材を示す概略的なファクタを示す図である。

【図48】その上に配置される波形の基準線を有する球体の外面の位置に沿った様々な接線方向のファクタを示す図である。

【図49】ロータが軸線回りに回転する時に外側基準線に沿って様々な点の相対運動を示す図である。

【図50】対向するロータを利用する係合面の構成と、特に、ロータの対向面を形成するために様々な回転位置において、対向するロータの位置とベクトルと運動ベクトルとを概略的に示す図である。

【図51】介在ロータが、一形態において割り出しシステムに順番に取り付けられた２つのロータの間に配置される、エネルギー変換装置の別の実施形態を示す図である。

【図52】動力伝導部の側面外形図である。

【図53】動力伝導部の等角図である。

【図54】一形態における介在ロータの等角図である。

【図55】オフセット面が回転サイクルの半分だけの位相の外側にある、一形態を示す介在ロータの縦外形図である。

【図56】図５１の実施形態の端面図である。

【図57】図５６の５７−５７線に沿った垂直外形切断図である。

【図58】間欠爆燃装置の垂直断面図である。

【図59】図５８の５９−５９線に沿った断面図である。

【図60】容積式回転運動エネルギー変換装置に関連する間欠爆燃装置の概念図である。

【図60A】エネルギー変換装置に取り付けられた間欠爆燃エンジンの別の形態の側面図である。

【図60B】間欠爆燃装置の部分断面図である。

【図60C】間欠爆燃装置の端部領域に取り付けられたエネルギー変換装置の断面図である。

【図60D】エネルギー変換装置に取り付けられた、又は、一形態においてこの図の右上側部分に示されるポート調節開口装置を形成する、間欠爆燃装置の端部の断面図である。

【図60E】システムから取り除かれた中心ロータの他の断面等角図である。

【図60F】ポートの容積を調節するために利用されるスライドのサンプルを示す図である。

【図60G】調節スライドプレートの積層体を示す図である。

【図60H】シーリング係合又は非シーリング係合の回転において係合されるべき複数のプレートを調節するために一形態において使用される内側カム部材の例を示す図である。

【図60I】点火装置、予熱機に連通する混合室、ディフューザに連通するノズルに連通する予熱機、それらすべて、が配置される点火位置からすべて上流側に配置される、間欠爆燃システムの縦後側領域の近傍の断面図である。

【図60J】エキスパンダからのトルクがコンプレッサを駆動する、エキスパンダ及びコンプレッサを有する間欠爆燃システムの一形態の例を概略的に示す図である。

【図60K】第１エキスパンダがコンプレッサを駆動し、第１エキスパンダから第２エキスパンダに排気気体が流れる別の実施形態を示す図である。

【図60L】第２エキスパンダに連通して、エネルギーを取り出すサイクルがある別のシステムを示す図である。

【図61A】低い比率を有する駆動ロータを有するエネルギー変換装置と、シャフトとロータとの間で適切な回転変換を提供する対応の低い比率を有する割り出しシステムとを示す側面図である。

【図61B】エネルギー変換装置の等角図及び側面図である。

【図62A】割り出しシステムのローブの数を示す端面図である。

【図62B】図６２Ａの６２Ｂ−６２Ｂ線に沿った断面図である。

【図63A】より広い範囲の駆動ロータと割り出しロータとの等角図におけるスパイラル設計を示す図である。

【図63B】スパイラルロータの正面図である。

【図63C】図６３Ｂの６３Ｃ−６３Ｃ線に沿った断面図である。

【図63D】ロータの割り出し面を示す背面図である。

【図63E】ロータの等角図である。

【図64A】図６３Ａ〜図６３Ｅに示されるロータとの中間面に適合されるスパイラルロータの前側部分を示す等角図である。

【図64B】スパイラルロータの正面図である。

【図64C】図６４Ｂの６４Ｃ−６４Ｃ線に沿った断面図である。

【図64D】一形態における割り出し面を示すスパイラルモータの縦背面図である。

【図64E】スパイラルロータの等角背面図である。

【図64F】内側ロータ部材と、長く螺旋状の外側ロータ部材とを有するエネルギー変換装置の別の実施形態を示す図である。

【図64G】こぶ部と谷部とを有する外側ロータ部材を示す図である。

【図64H】一形態における内側ロータ部材を示す図である。

【図64I】エネルギー変換装置の正面図である。

【図64J】内側ロータ及び外側ロータのそれぞれの軸線と、対向する谷部に対する内側こぶ部の係合と、を示す図６４Ｉの６４Ｊ−６４Ｊ線に沿った断面図である。

【図65】割り出し面を有する割り出しハウジングの等角図である。

【図66】図６２Ａに示されるようにメインロータの対応のインデックス面と係合するように作動可能に形成される割り出しハウジングの正面図である。

【図67A】スパイラル割り出し面を有する駆動ロータの他の実施形態の等角図である。

【図67B】駆動ロータ部材の側面図である。

【図67C】スパイラル割り出しオフセット面を示す背面図である。

【図67D】駆動ロータの背面等角図である。

【図68A】中心貫通シャフトとともに回転するように作動可能に形成される固定割り出しロータを示す側面図である。

【図68B】割り出しロータの垂直縦断面図である。

【図68C】割り出しロータを示す等角図である。

【図68D】図６８Ｂの６８Ｄ−６８Ｄ線に沿った割り出しロータを示す断面図である。

【図69A】メイン駆動ロータ同士の間に介在ロータに加えてスパイラル割り出しシステムを有するロータアセンブリの側面図である。

【図69B】メイン駆動ロータのスパイラル割り出しオフセット面を示すスパイラル割り出しシステムの背面図である。

【図70A】追加のハウジングの一部として一形態において形成される割り出し調節システムの等角図である。

【図70B】割り出し調節システムの分解図である。

【図70C】割り出しハウジングの側面図である。

【図70D】図７０Ｃの７０Ｄ−７０Ｄ線に沿った断面図であり、外側リングに対してベースリングを再位置決めするように作動可能に形成される調節部材を示す。

【図71】外側ケーシング部材を示すエネルギー変換装置の断面図である。

【図72】ポンプの一形態の等角図である。

【図73】ポンプの断面図である。

【図74A】割り出しシステムの他の実施形態を示す図である。

【図74B】割り出しシステムの他の実施形態を示す図である。

【図74C】割り出しシステムの他の実施形態を示す図である。

【図74D】割り出しシステムの他の実施形態を示す図である。

【図74E】割り出しシステムの他の実施形態を示す図である。

【図75】ローブ部材が取り付け位置でベースリングに取り付けられるエネルギー変換装置の他の実施形態を示す図である。

【図76】割り出しシステムがインデックス面としてボールベアリング部材を利用する新たな実施形態の他の特性を示す図である。

【図77】ロータの一部を形成するベースリングの一形態を示す図である。

【図78】ローブインサートの一形態を示す図である。

【図79】ロータを配置するため及び他の目的のために回転トルクを伝達する割り出し面の一部である面を有する割り出しハウジングの一形態を示す図である。

【図80】図７６〜図７９に示す装置の垂直断面図である。

【図81】他のエネルギー変換装置を示す図である。

【図82】図８１に示されるエネルギー変化装置の他の実施形態を示す図である。

【図83】ボールベアリング割り出しタイプの面を規定する様々な数学的原理を示す図である。

【図84】ボールベアリング割り出しタイプの面を規定する様々な数学的原理を示す図である。

【図85】ボールベアリング割り出しタイプのシステムを示す他の実施形態を示す図である。

【図86】ボールベアリング割り出しタイプのシステムを示す他の実施形態を示す図である。

【図87】ボールベアリング割り出しタイプのシステムを示す他の実施形態を示す図である。

【図88】ボールベアリング割り出しタイプのシステムを示す他の実施形態を示す図である。

【図89】複数のベアリング部材の他の実施形態を示す図である。

【図90】複数のベアリング部材の他の実施形態を示す図である。

【図91】複数のベアリング部材の他の実施形態を示す図である。

【図92】複数のベアリング部材の他の実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１に示されるように、第１軸線システム２０は、第１軸線２２と、第２軸線２４と、基準軸線２６と、を備える。概して、説明の目的のために、基準軸線２６は第１軸線２２に関して規定の角度「ａ」に設定され、軸線２２、２４が同一の量だけ回転すると、円弧経路２８が形成され、第１軸線回りの規定の回転量は値シータ（θ）で規定される。同数のローブが形成される第１形態では、相互に関連する回転量の値シータがあることに留意されたい。しかしながら、第１軸線及び第２軸線回りの回転量は、ここで説明されるさらなる実施形態では変化し得る。

【0013】

図１に示されるように、基準軸線システム１０が規定されており、この基準軸線システム１０では、軸線１２がＸ方向を示しており、軸線１４がＹ方向を示している。さらに、２４’で示され、また１６で参照される軸線の延長線は、Ｚ方向であり、延長線に対応するロータの回転中心である軸線２４と同一直線上にある。軸線システムは概して、以下にさらに説明されるように、抽象レベルで説明される図４に示すベースカーブ３３を形成する数学に関連して利用される。

【0014】

従って、円弧経路２８は、第１軸線２２回りの周囲に配置されることが理解され得る。しかしながら、回転軸線２４に対して基準点を仮定すると、基準点３０の経路は、図２に示されるようなベースカーブ３３を規定する。

【0015】

さらなる説明の前に、いくつかの基準点と方向とが説明を補助するために規定される。３２で示される点は第１軸線２２と第２軸線２４との交点である。図１に示されるアルファ角（α）は、交わる軸線２２、２４の間の角度である。ここでさらに説明されるように、両方の軸線２２、２４上では、交点３２以外の座標が、長手方向後側又は離れた位置として参照される。さらに、交点３２から外側に又は実質的に外側に延びる任意の方向は、半径方向外側にあるものと考えられ、この方向に対して９０°は接線方向である。

【0016】

米国特許第５，７５５，１９６号明細書で説明されるような従来技術では、２つの軸線の間で直接的にアルファの２分の１の角度に９０°を加えた基準軸線が用いられたことに留意されたい。このことは、その出願時にロータに必要なカーブであると考えられた涙形状を有する基準カーブを作り出した。ここで、図３を参照すると、基準軸線２６が軸線２２から値「ａ」で再位置決めされ、それによって、新たに作り出されたベースカーブ３３が外球面３４上に位置決めされることが理解されよう。説明の目的のため、軸線２に関連した軸線２１が垂直軸線として概して説明され、軸線２３が水平軸線として説明される。もちろん、これらの軸線の方向は、図２で位置決めされるベースカーブ３３の位置に対してである。

【0017】

ここで、図３を参照すると、一形態では円錐部材である定義面３８が設けられれば、この部材は、基準軸線２６から規定の距離にある外面４０を有することが理解されよう。図３に示されるように、図１の視点から視点が約１８０°回転しており、延長線部分２４’は、図３において左前側部分に示されていることに留意されたい。従って、基準軸線２６が第１軸線２２回りで、（図１にのみ示される）軸線２４に対して同時にシータ値（θ）で回転すると、図３に示される基準軸線２６はベースカーブ３３に追随することが理解されよう。同様に、定義面３８は、オフセット面４２を作り出すために軸線２６に対して移動する。図４に示されるように、一形態では定義面３８は軸線２６回りに均一な距離であるのに対して、オフセット面４２が完全になることが理解されよう。しかしながら、例えば楕円形などの他のタイプの定義面が用いられてもよく、このことはここでさらに説明される。定義面３８は、交点３２からすべて規定の距離で、円錐台状の面を有するように示されているものの、交点／中心点３２からの距離に対して、異なる一連の面が形成され得ることにさらに留意されたい。言い替えれば、一形態では円錐であるとして説明された外面４０は、変数「ロー」（ρ）の値として規定される中心点から所定の値で任意のタイプの変形例を有し得る。

【0018】

ここで図４を参照すると、この形態では、ベースカーブ３３回りの任意のシータ値（θ）において、オフセット面４２上に対応の位置があることが理解されよう。例えば、図１に示される位置では、図４に示されるシータ値はおおよそ点４６上でゼロである。９０°のシータ値では、ベースカーブ３３に沿った位置が、おおよそ４８で示される位置であり、おおよそ点位置５０でオフセット面４２上の位置に相互に関連する。

【0019】

ここで図５を参照すると、ベースカーブ３３が外球面３４上に位置決めされることを概ね見ることができる。図６に示されるように、２つの基準軸線２６ａ及び２６ｂが、その分割線を有するように規定されており、分割線は、３６０°を２で除算して所望のローブの数を掛けたものであることが理解されよう。従って、ベースカーブ部分３３ａ及び３３ｂは、相互に回転してオフセットしている。ここで、図７を参照すると、オフセット／面４２ａ及び４２ｂが、上の図３及び図４に示されるものと同様に作り出され得ることが理解されよう。しかしながら、ベースカーブ部分３３ａ及び３３ｂからの回転距離は、上述の図３及び図４で示される例よりも小さい値であることがさらに理解されよう。図８では、５６ａ及び５６ｂで概ね示される上側のシータ値の位置において、オフセット面４２ａ及び４２ｂを規定するために切断円錐としておおよそ同一の径を有する切断面６０ａ及び６０ｂが、この上側のシータ値の領域に位置決めされることがさらに分かる。ここでさらに明確になるように、１つのロータの一部は、対向するロータのオフセット面に係合する係合端として作動する。

【0020】

図９は、前に図８において切断面６０ａ及び６０ｂとして参照された環状部材がオフセット面４２ａ及び４２ｂと一体化されることを示している。従って、ここでは６２ａ及び６２ｂで参照されるこれらの係合端は、オフセット面４２ａ及び４２ｂにそれぞれ連続している。一形態において、これらのすべての線が基準外球面３４の外面上にあることは反復されるべきである。交点３２（図１〜図４）から前述した規定の距離ローごとに、２つの回転軸線２２及び２４が交わるとともに同一直線上からオフセットしていることからローの値（中心点からの距離）が変化しないので、完全に固有の一連のロータが規定される。

【0021】

従って、ここで図１０を参照すると、中心前側ローブ面６４ａ及び６４ｂが規定され、係合端６２ａ及び６２ｂの端部領域のそれぞれに接続される。さらに、中心後側ローブ面６６ａ及び６６ｂは、オフセット面４２ａ及び４２ｂの間に介在する中心領域６８に規定されるバケット領域を接続して完全に規定するために外球面３４の外面回りで延びる。

【0022】

従って、規定されたローブ２５４の数に相互に関連する整数値Ｎで軸線２４回りの図１０に示される線パターンに倣うことは、図１１に示される第２／内側ロータ１４に示される外形を作り出す。図１０の７０で全体が参照される線パターンは理論レベルで様々な面として参照されるものの、パターン７０は、実際には外球面３４の外面回りに描かれる線である。この線に任意の径方向の深さを与えることは、図１１に示される作動ローブ２５４を有するために実行可能な面を設ける。しかしながら、径方向の内側及び外側に広がる様々な面は円錐形である必要はなく、すべてのロー値ごとに、オフセット、円錐値、錐面、及びオフセット面はすべて、変化しうるし、例えば、ロー（ρ）の関数であり得ることが反復されるべきである。しかしながら、１つの定数は、例えば図３〜図５に示されるベースカーブ３３であり、それによって、１つのロータに対する固定基準軸線２６を有すること、及び、他方のロータに対してこれを回転させることが、様々な定義面３８及びオフセット面４２に関係なく幾何学的に不変のカーブであるベースカーブ３３を作り出す。しかしながら、ローに対して基準軸線の位置を調節することが、各ロー値ごとに異なるベースカーブを作り出すのはもちろんである。

【0023】

ここで図１１を参照すると、外側／第１のロータ１２と内側／第２のロータ１４とが、部分分解図でどのように配置されるかを見ることができ、それぞれ中心軸線２２及び２４を有する。軸線２２及び２４は同一直線上からオフセットしており、これらの軸線が外側及び内側ロータ１２及び１４に対して等角図で示されていることが理解されよう。図１２を参照すると、係合端７２ｂの中心は７４で概ね示されており、中心７４は、ベースカーブ３３周りに移動することが概ね理解されよう。同様に、図１２の上側部分に同様に示される係合端６２ｂは中心点７６を有しており、それによって対向するベースカーブ３３’周りに移動する。図１２で概ね理解されるように、右下側で６２ｃ及び７２ｃで示される係合端の各々は、オフセット面４４ｃ及び７８ｃと係合する。一形態では、ローブ部材は、以下で説明される図７５〜図７９で示されるようにインサートであり得る。インサートはロータの組み立てを可能にする。

【0024】

もちろん、図６〜図１２に関連した上の説明は、容積式装置を形成するためにオフセット面と対向するロータの係合端とを組み合わせる方法を示している。ここでさらに説明されることは、相互の回転中に２つのロータの間で規定の空間を維持する位置決め割り出しのために、図４に示される面を用いる方法である。

【0025】

ここで図１８及び図１９を参照して割り出しハウジング１３２を説明する。概して、割り出しハウジング１３２は、図１３に示される割り出しシステム１２４の一部であり、割り出しシステムは、図１７に示す駆動ロータ１３０の割り出しオフセット面１５６と協働するためにハウジング１３２を備える。ここで図１８及び図１９を参照すると、割り出しハウジング１３２は環状ベースリング１６４を概して備える。概して、図１９に示されるベースリングは、割り出し延在装着位置として規定される開口１６７を規定する面を有する。ベースリング１６４は、図１７に示されるように、駆動ロータ１３０のベース面１５８と係合するように作動可能に形成される中心キャビティ領域１６７を有する。図１９はさらに、図２０及び図２４で示される割り出しハウジング装着位置２０２でシャフト１２６に装着されるように形成される中心孔１６８を示している。概して、中心孔１６８は、シャフトに固定してかつ着脱自在に取り付けられるように作動可能に形成されており、一形態では、図１８に１７０で示される切り欠き位置が鍵部などに適合するので、シャフト１２６とともにベースリング１６４が回転する（図１３参照）。図１８には、一形態では複数の割り出し延在部１７４である割り出し面がさらに示される。

【0026】

図１９に示されるように、割り出し延在部１７４は、割り出し延在装着位置１６６内に嵌め込まれるように作動可能に形成されており、一形態では、その位置にねじ込みによって係合される。図２５及び図２６には、一形態における割り出し延在部１７４の正面の等角図及び断面図が示される。概して、図２６は、外面１８４を有するベース領域１８２を有するメイン本体１８０を示しており、一形態では、メイン本体１８０にはねじ山が形成され、上述されるように、図１９において割り出し延在装着位置１６６として参照される面開口１６６にねじ込みによって係合されることが可能である。図２６は、ブッシング１８８がその周囲に配置されるピン領域１８６を有するメイン本体１８０をさらに示している。一形態では、ブッシングは、ベース領域１８２上に作用する圧力を吸収するフランジ領域１９０を有する。ローラ部材１９２は、ブッシング周りに位置決めされており、ピン領域１８６に対して回転するように形成される。ワッシャ１９４が保持リング１９６とともに採用され得る。ローラ部材１９２が、一形態では円錐台である外面１９８を有することに留意されたい。一形態では円錐台の面を有することが望ましく、図１９に示されるように、割り出し延在部１７４が割り出し延在装着位置１６６内に位置決めされるので、円錐台の半径方向に離間した位置１９８は、図１３に示されるように、割り出しオフセット面１５６の係合に影響を与えることが理解されよう。

【0027】

ここで図２０〜図２２を参照すると、一形態では真っ直ぐ通る貫通シャフトであるシャフト１２６が示されている。概して、シャフト１２６は、図１６に示されるロータの内面１５２に係合するようにしばしば再形成される中心球面２００を備える。割り出しハウジング装着領域２０２が設けられており、当該領域２０２は、一形態では、割り出しハウジングがシャフト１２６に一体化されてシャフト１２６とともに回転するように割り出しハウジング１３２の図１８に示される切り欠き位置１７０に係合するように形成される鍵延在部２０４を有している。シャフトはさらに、図２０〜図２２に全体が示されるベアリング装着領域２１０を有し得る。図２２の断面にさらに示されるように、内部通路２１２が、一形態ではグリースニップルである潤滑剤受け入れ位置２１４を潤滑剤が通ることができる潤滑剤通路を提供するように設けられ得る。通路延在部２１６は、例えば潤滑剤及び／又は冷却剤を図２０及び図２１に示される環状凹部２１８に提供するために、半径方向外側に延びる。

【0028】

図１９に示されるように、スラストプレートの配置を有することには様々な利点がある。そうした１つの利点は、アセンブリの毎分の回転速度を増大させることが可能なシステム内に小さなベアリングを有することである。さらに、各ロータに作用する分離力を内部シャフトに作用させること、及び、シャフトの張力は、例えば、外部ハウジングに作用する荷重よりもうまく荷重を管理することができる。さらに、中心シャフトは、より薄く形成され、荷重剛性作用を通じて、そこにある張力は、シャフトの回転時にフラッタ又はシャフト内での他のタイプの振動を減少させることができる。

【0029】

ここで図１３を再び参照すると、ハウジングを取り除いてほぼ完全に示されるエネルギー変換装置１２０は、第１ロッキングリング１４１と第２ロッキングリング１４３とをさらに備え、その間にベアリング部材１３４が介在する。さらに、ロックワッシャ１３６及び１３８が設けられ得る。図１３の反対側では、補助のロッキングリング１４１’及び１４３’がさらに示されており、これらは、その間に介在するベアリング１３４’を備える。当然のことながら、他のタイプのロッキング機構が採用されてもよい。任意選択的に、ロックワッシャ１４６及び１４８が設けられてもよい。ユニットが一形態において例えば気体のエキスパンダや水力タービン（非圧縮性流体タイプのタービン）のようにエネルギーを取り出すべきであるとき、シャフト１２６の一部は、そこにトルクを作用させ、又はそこからトルクを作用させないために延びる。

【0030】

前述の説明によれば、図１４に示されるものと同様に図３１から始まる他の実施形態がここで説明されるものの、図３１に示されるように、次の実施形態は、シヌソイド状面を有する割り出しオフセット面１５６’を備えており、図３９〜図４５を参照してその製造方法がここでさらに説明される。

【0031】

図３９〜図４５は、上述の図１〜図４と同様の性質であり、これらの図面は、オフセット面を形成する他の方法を開示する。上述したように、図４は、図１４に示されるオフセット面１５６に性質及び構造において同様のオフセット面４２を示している。

【0032】

図３１に示される実際の装置の詳細な説明の後に、数学上の詳細な開示が提供され、一形態では、数学は、面を作り出して方程式にパラメータを当てはめ、割り出し装置システム１２４（図１３及び図３２に示す）及び他の機械的装置とともに容積式エネルギー変換装置を作り出す係合オフセット面を形成するために利用され得る。

【0033】

図２７に示されるように、１対の動力伝導部１２２”（ロータアセンブリ）を有するようにエネルギー変換装置１２０”が示される別の状況があり、一形態では、係合面１４２”及び１４３”は、図３１に示される割り出しオフセット面１５６’と同様の性質である。従って、この形態では、ロータ部材１３０ａ”はシャフト１２６”に固定して取り付けられており、ロータ部材１３０ｂ”は、固定割り出しロータ１３２”に加えてシャフトとロータ部材１３０ａ”と異なる回転速度でこのロータが回転するように設計される。例えば、動力伝導部１２２”と面１５６”及び１９８”との間の様々な係合面が、例えば面１９８”及び１５６”の間で６：７の回転比で、面１４２”及び１４３”の間で７：６の回転比で、配列される。図３０にはロータ部材１３０ａ”の側面図及び等角図が示される。面１４２”は、図４０〜図４５を参照して上述した方法と同様に形成されることが可能であることが理解されよう。概して、図３０の等角部分に示されるように、内側領域１５７”が、シャフトに固定して取り付けられるように配置される。図２８にはロータ１３０ｂ”が示されており、面１４３”は図３０の面１４２”に係合するように形成されることが理解されよう。長手方向後方割り出し面１５６”が設けられており、図２７の固定割り出しロータ１３２”に係合するように作動可能に形成される。

【0034】

図３１には、図示されていない割り出しハウジング（図３２の割り出しハウジング１３２を参照のこと）を有するエネルギー変換装置１２０’の等角図が示されている。図３１の等角図には、好適な形態では連続面であって、長手方向前側部分すなわち谷部１５７と長手方向後側部分すなわちこぶ部１５９とを備えるオフセット面１５６’が示されている。面１５６’は、図３２に示されるように、割り出しハウジング１３２”の割り出し延在部１７４に係合するように形成される。割り出し延在部１７４は、図２５及び図２６に示されるものと同様の性質であり、図１８及び図１９に示される割り出しハウジング１３２に取り付けられるようにさらに示されていることが概ね理解されよう。上述のように、割り出しハウジング１３２は、図３２に示されるように、シャフト１２６に固定して取り付けられており、ベアリング機構１２７と同様のタイプである。

【0035】

図３３〜図３５は、上述したように一体構造である駆動ロータ１３０’を示している。ベース部分１３６’には、上述の割り出しオフセット面１５６’が示されている。図２７〜図３０に示されるモデルに従って作り出された割り出しオフセット面は、長手方向前側及び後側部分が概してこぶ部１５９として参照されるとともに長手方向後側部分が谷部１５７として参照されるほぼ正弦曲線状の形状を有する。長手方向前側部分は、面に沿って回転させられる図１８に示される割り出し延在部１７４などのような任意のタイプの係合面内に設けられている。駆動ロータ１３０の回転ごとに、割り出しハウジング１３２の回転は、わずかに少なく、より具体的には、ｎがこぶ部１５９の数である場合に値（ｎ−１）／ｎであることに留意されたい。従って、この実施形態では図３１及び図３２に示されるように、駆動ロータ１２２は、シャフト１２６よりもわずかに少ない毎分回転数で回転することが理解されよう。この具体例では、図３１及び図３２に示されるエネルギー変換装置１２０の回転は、シャフトの回転の６／７である。もちろん、この比は特定の実施形態用であり、割り出し経路に沿って追加の割り出し装置が存在しうるとともに一形態においてこれらの追加の割り出し装置が回転の一部の間にオフセット面から外れ得るので、割り出し装置の数に依存する必要はないことにさらに留意されたい。

【0036】

概して、前の図面は、シャフトに沿って対向する長手方向の領域に位置決めされる２つの割り出し装置を有する一実施形態を示していることが理解されよう。図３６は、そうした領域に位置決めされる割り出し装置を概略的に示している。図３６は、前述の一形態において割り出しハウジング１３２がシャフト１２６に固定して取り付けられるシャフト１２６を有する切り欠き図である。図３７に示されるように、割り出しハウジングが示されておらず、また概して、第１及び第２駆動ロータ部材１２３及び１２５を備える駆動ロータ１２２が示されており、それぞれは、一形態においてシャフト１２６の中心軸線２１１からオフセットしている回転中心軸線１３１及び１３３を有する。従って、２４０及び２４２で示される角度は例えばアルファの半分である。ここで図３８を参照すると、一形態においてロータ１２３’が例えばシャフト１２６に固定されてシャフト１２６とともに回転する。従って、ロータ１２５’は、全アルファ角である角度２４２’でオフセットしている。この形態では、割り出しハウジング１３２’は、割り出しシステムが全アルファ角でパラメータによって規定される面を備えるように配列される。

【0037】

図３８に示されるシステムの利点は、単一の割り出しハウジング１３２’が、割り出しシステム１２４’を備えるために利用されることが可能であることである（及び、そうしたシステム、図３２に示されていないタイプではなく、図１４に示されるタイプの割り出し装置とともにのみ作動することに留意されたい）。上述のロータ１２３’は、そこに固定して取り付けられたシャフト１２６とともに単に回転し、図３８に示される周囲のハウジングは、ロータから出入りする流体を減らすための様々なポートを提供するために駆動ロータ１２２’周りに配置される。傾いたロータ１２５’を有することの１つの問題は、ハウジングが、この傾きを調節するために大きな角度を有しなければならないことであり、おそらく本来は円錐であって一形態では円錐台である内面２５０は、図３８に示される上側の一直線の中心部分２５２にロータを通過させるための十分な寸法を有していなければならないことである。

【0038】

割り出しシステムを動的に調節することに関して、割り出し装置は、回転することができ、又は、軸線方向に内外に移動することができる。軸線方向の移動は、それがバックラッシュや滑らかでない運動を招き得るので、欠点を有している。貫通シャフトの設計に関して、リアルタイムの貫通シャフトに対する回転が設計されることが可能であるものの、ローブ同士の間の隙間を制御するための角度の遊びは非常に小さい。割り出し延在部が円錐ローラである場合、ノブは、バックラッシュの排除を助けるために軸線方向に調節されることが可能である。しかしながら、そうした調節は、小さな増加であり、組み立て中に一度だけ所定の位置にロックされてなされるべきである。割り出し延在部１７４は、円錐ローラである必要はなく、他の形状のローラであってよいことに留意されたい。しかしながら、円錐台の円錐は、いくつかの応用例でローラ面への滑り接触を除去するので、好適なローラ形状である。円錐台のもの以外の任意のローラの外形は、磨損を経る動作を生じさせうる。従って、好適な形態では、円錐は、ロータの回転中心に向かう中心を有する。もちろんこれは、ローラの内側部分及び外側部分の間で何ら滑りを生じさせずに回転動作させるためである。

【0039】

現在の解析は、割り出し装置がある位置に固定されたままにすべきことが最善であることを示しているものの、ばねが小さな変形で作動するように設計され得る（例えば５０００インチ未満）。いくつかの応用例では、割り出し装置上でのばねの張力は、機械がより円滑に作動することを実際に向上させる。しかしながら、割り出し装置がトルクを有する時に生じる半径方向外側の力がそれらに作用する。この力と流体の圧力とを足した力がばねの前張力を超える場合、割り出し装置は、軸線方向に後退して、機械のバックラッシュと滑らかでない作動とを生じさせる。

【0040】

前述の説明に加えて、ここで、上述の面を数学的に導き出すことに関して説明する。ここで説明されるべきカーブは、単位球面、すなわち、例えば図１に示されるベクトル（基準軸線）２６などの半径Ｒ＝１の球面上にあると仮定される。導き出されるカーブは、この単位球面の面上にあり、面を形成するために球体の内側に突き出るものとして仮定される。数学的に言えば、これらの球面カーブの１つに沿った任意の特定の点が、原点（球体の中心）に直線で結ばれると、カーブに沿ったすべての点のこれらの線の無限数の集合は連続面を形成する。球体の外面上で結果として得られるカーブは面として観察され、面は、長さＲ＝１の直線で弧を描いて動くことによって形成され、線は、原点で回転中心上に保持され、生じた面は、球面カーブに沿って線の他端を旋回させることによって形成される。こうしてすべての面は球体の中心に接続されるので、その後のすべての外形は、中心回りの一連の「回転」として導き出される。実際には不可能である非円錐に噛み合う外形を用いる場合にこの規則から外れる必要がない場合があるものの、これらの外形の不都合は、純粋な転がり接触に代えて滑り接触が生じる可能性があることである（円錐ローラ「割り出し装置」又は円錐ローラを利用するトルク伝達装置として以下に説明される）。

【0041】

図１〜図４を参照してこの明細書の最初で説明したように、少なくとも２つの噛み合いロータがあるものと仮定される。すなわち、噛み合いアセンブリは、相互に作用する２つ、３つ、４つ、又はそれより多くのロータから構成されることが可能である。各ロータは、錐台−球状の外側面を有してもよいが、完全な球体ではなく、例えば背景技術で説明されたもののカーブから生じる面によって切断されたいくつかのタイプのローブ又はキャビティを有している。好適な形態では相互に異なる角度であるそれらの個々の回転軸線上でロータが回転し、各軸線は、ロータの共通の球体の原点を通ることがある。説明のため、２つのロータは、ロータＡとロータＢとして参照され、図１〜図４と以下の図面において、ロータＡは軸線１（２２）回りで回転し、ロータＢは軸線２（２４）回りで回転する。ロータＡの回転速度は、ロータＢと同一であるか又は異なってよく、以下の図３９〜図４５で説明される回転速度と同一であるか、回転速度より小さいか、又は回転速度より大きくてよい。しかしながら、その結果は有用な面となるため、Ａ：Ｂの速度比は、結果として生じる面がＡ及びＢの両方の回転数を超えて連続するように１：（１±１／整数）でなければならない。

【0042】

上述のように、共通の球体中心を共有する噛み合いロータの２つの回転軸線の間の角度は、図１に示されるアルファ（α）角として参照される。取り付けられた（固定された）ロータＡは、ロータの球体中心から半径Ｒの球体上のある点まで延びる基準軸線である。この線の先端は「カッター」を表している。ロータＡ及びＢの両方が、かさ歯車の対がともに回転するように同じ速度で同じ球状の方向で回転すれば、ロータＡに取り付けられたカッターが、ロータＢの基準フレームに対してロータＢの面上に球形の空間カーブを一掃する。すなわち、ロータＢとともに回転するロータＢの面上にいる場合、ロータＢの面上でカーブを切断するカッター基準軸線２６を見るであろう。このカーブは、ロータが球体の基準座標系に関して一度回転するたびに何度も繰り返される。

【0043】

α／２のベース基準カーブを有する従来の回転運動装置の「噛み合いカーブ」は、無限に細い線に代えて図３に示される面３８を規定する円錐形状のカッターと基準軸線２６とを置換することによって形成される。すなわち、カッターはここで、図３に例示されるような「ニュー」（ν）の角半径を有しており、オフセット面４２を切断する。米国特許第５，７５５，１９６号で説明されるα／２のベース基準カーブを有する従来の回転運動装置では、いわゆる「ラビットイヤ」を形成するための円錐カッターの使用が、ゼロの半径のカッターと関連したローブ先端の鋭利な縁を除去する。

【0044】

カーブと噛み合うα／２のベース基準カーブを有する新規な回転運動装置の方程式を導き出すため、共通の球体中心回りの一連の４回の回転が用いられる。図１は、ＸＹＺ座標系において、この導き出しのために用いられる共通の基準フレームを示している。回転の右手の法則（ＲＨＲ）を用いた解答は以下の通りである。

【0045】

図１においてベクトルＶを原点３２から点３０へと延びるＸＹＺ座標のベクトルとすると、

でＹ軸回りに＋ｐ（角度α）だけＶのベクトルを回転させる。結果として生じたベクトルをＺ軸回りに＋ｔだけ回転させる。次に、結果として生じたベクトルをＹ軸回りに−ｐだけ回転させる。得られたベクトルをＺ軸回りに−ｔだけ回転させると、ベースカーブＣが得られる。

【0046】

パラメータ「ｔ」は、シータ、θを表している（各軸線回りのロータの回転角）。０°≦ｔ≦３６０°の場合、ベースカーブは、α／２のベース基準カーブを有する元の回転運動装置の噛み合いカーブの完全な「涙形」をたどる。以下は、すべて書き出された４つの回転行列を有する行列の掛け算である。

【0047】

掛け算及び簡約化の後、ベースカーブのためのデカルト座標におけるパラメータ方程式は以下のようになる。

【0048】

α／２のベース基準カーブを有する従来の回転運動装置では、仮に、ａ＝（ｐｉ＋ａｌｐｈａ）／２とし、単位球面あたりＲ＝１とし、α／２のベース基準カーブを有する新規な回転運動装置では上の方程式において「ｐ」がアルファ角を表すものとする。

【0049】

結果として生じる「涙形」の形状のα／２のベース基準カーブを有する新規な回転運動装置は、涙形の対称面において半分に分割され、ローブ同士の間の中間面なしで噛み合うために同一の速度及び方向に回転する対向する対向のロータ上で同様の形状のローブに噛み合うために均一に又は不均一に離隔して配置される。

【0050】

図１〜図４に概略的に及び図１３〜図３８において脱線して上述されたように、割り出し装置は、（円錐カッター角ヌーだけ噛み合いカーブとオフセットする）カーブに噛み合うα／２のベース基準カーブを有する新規な回転運動装置を用いて、（ピンタイプの場合に）実際の転がり接触を示す潜在的に（ローラの調節に基づく、又は、面機械加工の公差に基づく）ゼロバックラッシュを有する固定角トルク伝達連結装置を作り出す能力を示している。図１３〜図３８を参照して詳細に上述したように、割り出し延在部１７４は割り出しハウジング１３２に取り付けられている。割り出し延在部１７４は、上述した「カッター」のように数学的に考えることが可能である。割り出し延在部１７４は、シャフトの回転軸線に沿ってシャフトに固定されてシャフトとともに回転する。割り出し延在部１７４の中心は、ロータシャフトの基準フレームを通じて「噛み合いカーブ」の方程式を数学的にたどる。ゼロバックラッシュを潜在的に有するように、又は、各回転方向においてトルクを伝達するように、ローラが他方のロータをどのように「把持」するかに留意されたい。

【0051】

角度が、ａ＝（１８０°＋／−アルファ）／２°から他の任意の角度に変化すると、ａが９０°である時に「数字８」の形状から、不均衡な数字８（８’ｓ）に、図４に示される卵形状のカーブに、楕円形に、ａ＝０又はａ＝１８０の時に完全な円に、変動するカーブ群を生じる。カーブ群は、０＜ａ＜９０の角度が９０＜ａ＜１８０度の間のカーブの鏡像を生成するように、対称的である。

【0052】

カーブをカーブの鏡面に分割する時に、また、α／２のベース基準カーブを有する新規な回転運動装置と同様に、異なる室で異なるオフセット角「ａ」を選択することによって単一の球体内に「層」の複数のユニットにカーブを分割する時に、同様の手法を用いてこのカーブ群から様々なタイプのカーブ群を構築することが可能である。このことは、同一の球体で複数のユニットを有することによってエンジン、ポンプ、エキスパンダなどの性能密度を向上させることができた。詳細に上述したように、また、ここで説明されるその間に第３のロータを介在させる２つのロータのユニットであって、第３のロータが一形態において貫通シャフトのものに堅く固定されるさらなる実施形態で説明されるように、「貫通シャフト」の設計も可能である。その上、同一のロータ内に異なる角度「ａ」であるローブから構成される例えば非対称ロータ又はロータの対など、多くの他の実施形態がある。

【0053】

α／２のベース基準カーブを有する新規な回転運動装置と同じ概念はオフセット割り出し装置に適用される。カッター角度「ａ」が４５度に設定されれば、涙形に代えてロータＢ上に楕円形の経路が生じる。図１４とともに図３及び図４は、上述のオフセット割り出し装置の概念を示している。この実施形態は、他のあり得る割り出し装置と同じ挙動を示すものの、以下のような利点を有している：１）一形態における円錐ローラ／割り出し延在部１７４は、常に連続的に円滑に運動する；２）角度「ａ」は、α／２のベース基準カーブを有する米国特許第５，７５５，１９６号明細書で説明される新規な回転運動装置よりもここでははるかに小さいので、ローラ及び割り出し面は、中心に集められた１対のロータの作動室を避けて、「貫通シャフト」の軸線の最も近くに配置されることが可能である。角度「ａ」を小さくすると、シールが、作動室内の有害な流体が「割り出し」面及びローラに進入することを防止することができ、割り出し装置の信頼性を改善し、またさらに、（例えば）作動ロータ室内に潤滑剤が入ることなく、油によって割り出し装置を滑らかにすることも可能である。

【0054】

割り出しシステムに関連した貫通シャフトの概念は、ロータからシャフトへのトルクの伝達を可能にし、作動ロータが、相互に擦れることないように、その結果、ローブ同士の擦れから生じることがある摩耗を低減させるように、作動ロータ同士の間で周知のクリアランスの隙間を設定することを可能にする。

【0055】

円錐ローラの割り出し延在部１７４によって、ローラが例えばベアリングに代えて例えば油によって滑らかにされる単なる「ピン」と置換されるような設計があり得ることに留意されたい。このことは、アセンブリを単純化し、ローラの設計よりも必ずしも長くないものの寿命を延ばし、サイズが重要である小さなアセンブリが理想である。

【0056】

面の内側に乗る円錐ローラに代えて、中心領域で、例えば、図１５及び図１７に示される割り出しオフセット面１５６の中心で、楕円形状の「ボス」の外側に乗る円錐ローラがあり得る。この設計の不利益は、楕円のソケットバージョンよりも割り出し装置のこのバーションを作るためにさらなる空間を必要とするので、空間の条件である。設計者は、２つのロータにアルファ角をともに制限するために楕円のボスにともに楕円ソケットを結合することができる。再び、このことは、さらに空間を必要とし、ローラが、内側ボス又は楕円ソケット面上に擦れる間に奮闘するので、摩耗の問題が生じやすい。

【0057】

ここで、図３９〜図４５を参照して、上述の図３１〜図３５の割り出し装置によって示される波形設計に関するさらなる実施形態を形成する一般概念を説明する。上で述べたように、割り出しオフセット面１５６’は、図３１に示される複数の長手方向前側部分１５７及び後側部分１５９（山と谷）を有する。これらは、本質的にローブ及びバケットを形成し、その数は、（図３２に加えて）図１８に示される複数の割り出し延在部１７４と異なる。図３９〜図４５に関する以下の説明は、一形態において面の形成を詳細に教示するためになされており、さらに、同一のものの形成の都合の良い数学的モデルを提供する。図３９〜図４２は図１〜図４と同一の概念である。

【0058】

図３９には第１軸線３２２及び第２軸線３２４が示されている。第１及び第２軸線は、最終的に組み立てられたロータの回転中心に相互に関連する。さらに、説明の目的のため及び数学の説明のため、基準軸線がＸＹＺ座標で１０で規定される。軸線１２’はＸ方向を示し、軸線１２’に直交するのがＹ方向を示す軸線１４’であり、Ｘ方向及びＹ方向に直交するＺ軸線が１６’で示される。前述したように、軸線３２２及び３２４は、３２３で示されるアルファ角（α）だけ同一直線上からオフセットしている。

【0059】

概して、基準軸線３２６は基準点３３０を規定しており、基準点３３０は、図４０に示されるように、外球面３３４の面上にある円弧経路３２８を規定する。

【0060】

前述と同様に、基準点３３０は軸線３２２回りで回転する。

【0061】

「Ｒ」で示される長さ寸法を有する基準軸線３２６は、第１軸線３２２から図３９に示されるオフセット角「ａ」を有するように規定される。

【0062】

図１〜図４は、軸線２２及び２４の同時回転が生じる実施形態を説明している。基準軸線２６は、円弧経路２８を作り出す軸線２４に固定して取り付けられているものの、回転軸線２２に関してベースカーブ３３を作り出す。図３９〜図４５で説明される実施形態は、同一でない回転軸線３２２及び３２４を備える。図４０で述べられたように、例えば、軸線３２２は、「ｔ」に乗数「Ｂ」を掛けた回数を回転する。Ｂが１に等しい場合、各々はローブと同じ数を有している。Ｂが（１＋１／Ｎ）に等しい場合、３２２で示される軸線１に対応するロータ１はＮ個のローブを有しており、３２４で示される軸線２に対応するロータ２はＮ＋１個のローブを有している。代替として、Ｂ＝（１−１／Ｎ）である場合であって、軸線１の中心軸線３２２に対応するロータ１がＮ個のローブを有している場合、（３２４で示される）回転中心軸線２に対応するロータ２はＮ−１のローブを有している。値１と異なるローブの数は、図３２に示される割り出しシステム１２４’の実際の物理的な実施形態によって認識され得る。図３５に示されるように、長手方向後側部分１５９が、ローブとして作動するこぶ部を形成することが理解されよう。この実施形態では７つのローブがあり、また、図１８に示されるように、第２実施形態では同一の割り出しハウジング１３２が用いられており、６つのローブがあり、上述したように各ローブは事実上割り出し延在部７４である。別の例では、第２ロータは固定の割り出しロータに対して、（Ｎ＋１）／Ｎか（Ｎ−１）／Ｎのいずれかの値で回転する。

【0063】

ここで、図４０を参照すると、所定の回転比での第２軸線３２４の回転に対する第１軸線３２２回りの基準軸線３２６のそれぞれの回転は、対向するロータの回転比に比べて対向するロータのローブの数に対して１つ多いローブ又は１つ少ないローブであることが理解されよう。言い替えれば、図４０に示されるように、例えば軸線３２２の回転の７／８である値で、基準軸線３２６が軸線３２４に対して回転する場合に、これらの軸線３２２及び３２４の両方が回転するので、基準軸線３２６は、相対移動において、３４１で示される始点位置から、３３３ａで示されるベースカーブの区画に沿って続く終点位置３４３まで有効に再位置決めする。

【0064】

ここで図４１を参照すると、図３と同様に、基準軸線３２６回りで定義面３３８を利用することによって、オフセット面３４２が規定されることが理解されよう。図４２に示されるように、オフセット面３４２は完全に展開されて示される。この連結では、このオフセット面は、図３１に示される割り出しオフセット面１５６’と同様の概念であることが理解されよう。

【0065】

ここで図４３を参照すると、第１軸線３２２回りに中心軸線を有するオフセット面３４２が、複数の割り出し延在部４７４ａ〜４７４ｆを有するように示されることが理解されよう。各割り出し延在部４７４の中心軸線は、図４２に示されるようにベースカーブ３３３に沿って通る。従って、図４４により良好に示されるように、一形態では例えば６つの割り出し装置があるにも拘わらず、オフセット面３３３を有するロータに対向するロータは、実際に複数の割り出し装置を有するか、又は、一形態では１つのロータを有することが理解されよう。言い替えれば、頂点の半径又はそうでなければ、円錐面が利用されない場合には中心軸線からの距離に依存して、割り出し延在部の数は、空き容量、ロータを物理的に支持することの物理的な制約によって制限されるのみである。図４５には、割り出し延在部４７４を再位置決めすることに関する１つの検討事項が示されており、そこでは、割り出し延在部４７４ｂ及び４７４ｃの間の４８３に加えて４８１で示される係合位置がオフセット面３３３に沿って異なる傾斜を有することが理解されよう。従って、ロータの一回転が、１つの長手方向の後側部分４５９’から２つ目の長手方向後側部分１５９”に割り出し装置を再位置決めする。

【0066】

円形ではない係合端を有するオフセット面を形成することに関して、概して、プロセスは、例えば係合端又は他の係合特徴部分の位置の方程式を最初に識別することである。この例では、図４６に示される楕円先端２０１である。図４６に示されるように、端２０１に沿って様々な部分の運動に対する各ベクトルの長さの周りに配置される様々なベクトルによって示される複数の導関数がある。従って、図４６は、楕円の係合端２０１に沿ったすべての位置には、ある方向の運動ベクトル２０３があることを示している。

【0067】

図４７は、図４６に示される運動ベクトル２０３ではなく端２０１に関する単純に様々な接線の導関数に対応するベクトル２０５を示す。従って、ベクトル２０３’及び２０５’が同一直線上にあることが図４６及び図４７で見ることができることが理解されよう。従って、ベクトルが同一直線上にある様々なＸＹＺ位置は、端２０１からのオフセットカーブが生成されるべき位置である。係合先端２０１は、対向するロータのローブの幾何学形状を描く曲線を規定するのに用いられる。本質的なすべての値ごとの実際の方向の運動は、対向するロータに対して当該ロータ周りで回転する時にその自己のベースカーブを形成する。従って、基本の方程式の係合オフセットを規定することは、ベクトル２０３及び２０５が同一直線上にあるか、またそうでなければ、両方のロータがそのそれぞれの軸線回りで回転する際に様々な回転位置で正確に同一の方向を示すことを特定することである。

【0068】

ここで、例えば、図４８〜図５０に示される実施形態においてオフセット面を規定することに関して説明する。ここで、図４８を先に参照すると、図４８では複数のベクトル５００が点線で示されることを除いて図４５と同一の側面図が示される。本質的に、これらのベクトルは、オフセットカーブ３３３に沿って様々な接線を示している。言い替えれば、オフセットカーブ３３３が球体の外側にあるので、カーブ３３３を形成する点の各々の接線方向に沿って小さな割り出し線を配置することを容易に想像することができる。これらの接線の各々は、図４８に示されるベクトル５００を示している。ここで図４９を参照すると、ベクトル５０２は、その中心軸線回りですべてのカーブが回転するときに各点の相対運動を示している。言い替えれば、ベクトル５０２は、各点での実際の運動ベクトルを示している。従って、上述と同様に、５０４で示されるおおよそのＸＹＺ座標系の領域内のベクトルのように、所定の制限された領域でのベクトル５０２とともに同一直線上のファクタ５００が、対向するロータの係合面の定義のためにオフセット線３３３に沿ってＸＹＺ座標位置を提供し、この場合、対向するロータは、円錐／割り出し延在部４７４に関連するロータである。従って、例えば４７４ｂ及び４７４ｃの２つの割り出し延在部同士の間に介在する面を作り出すために、設計者は、オフセット面３３３に対応するロータの各所定の回転位置での同一直線上のベクトルを単に特定し、図５０に示されるように、その結果としてのオフセット線／面５１０が生じる。この面は、円錐の外面４７４ｂ及び４７４ｃに噛み合うことができ、又は、オフセット面３３３に沿った様々な点がそれらの円錐面を単純に再び定義することができる。オフセット面５１０は、例えば、面の経路の方向の導関数をとることによって、その間に配置される隙間をさらに有し、点は、予め既定のギャップを形成するようにこの導関数９０°「ハンドル」から規定された量でさらに回転し得ることにさらに留意されたい。もちろん、この隙間は、隙間を規定するか、又は、所定の角度ギャップを有するために、規定の回転を与える中心からの距離の値をとることによって規定され得る。ロータ同士の間の締まりばめもあり得る。線を規定する様々な点が、ここでは面として言及されることにも留意されたい。もちろん、数学的用語では、点は線を規定するものの、これらの線が、（上述された）平面及び湾曲面を形成するために用いられるとき、実際には、様々な線が最終的に面を作り出す。従って、線及び面の用語は、実際のロータ及び割り出し装置を作り出すときに様々なステップを説明するために上で利用される。「カッター端」は、様々な形状であってよく、回転中心から様々な距離に変化することがあらためて理解されよう。

【0069】

図５１には、動力伝導部１２２”’を備えるエネルギー変換装置１２０”’が示される。概して、ロータ１３０Ａ”’及び１３０Ｂ”’は、割り出しシステム１２４Ａ”’及び１２４Ｂ”’に作動可能に取り付けられる。割り出しシステムは、小さな変形を有する上に示されたものと実質的に同様のものである。説明を簡単にするため、割り出しシステム１２４Ａ”’は、対向する割り出しシステム１２４Ｂ”’に開示が関連することを理解することによって詳細に説明される。もちろん、広い範囲では、様々なタイプの割り出しシステムが駆動ロータの各々に用いられ得るし、又は、上述した割り出しシステムの様々な組み合わせが組み合わせられ得るし、又は、図５１に示される割り出しステムが、図３８を参照して上述された貫通シャフトに他の対向するロータが堅くロックされる一部に用いられ得る。割り出し装置は、ベアリング材料、低摩擦材料から形成されることが可能であり、又は、低摩擦又は耐摩耗被覆、硬い皮膜、セラミック皮膜、又は伝動装置への適用が予想される様々な被覆、又は、擦れる機械部品上で摩擦摩耗を低減するために一般に用いられる皮膜によって金属で被覆され得る。割り出し装置が高いトルク又は低いトルクの作用によって用いられるかどうかに依存して、材料は、例として低トルク低圧力の作用において例えばデルロン（Delron）などの純粋にプラスチックであり得る。貫通シャフトのボールは、低摩擦、又は、所望のシーリング特性又は自己潤滑の他の材料から形成されてよい。割り出し装置又はシャフトのボールは、自己潤滑材料又は浸透材料から形成されてよい。

【0070】

図５１は、明確化のために図示していない外部ケーシングのみによって（ケーシングの例は図７１参照）、エネルギー変換装置に係合するロータ１３０Ａ”’を示している。介在ロータ１２１”’を説明する前に、割り出しシステムを詳細に説明する。図５２には、例えばロータ１３０Ａ”’の１つの側面図が示されている。概して、駆動ロータは係合面１４２”’を備えており、係合面１４２”’は、図５１に示されるように、介在ロータ１２１”’の協働面１４４”’に係合するように作動可能に形成されている。概して、面１４２”’及び１４４”’は、例えば図２７で上述された面と同様の性質であり、１４３”における面１４２”に相当する。さらに、面１４２”’の非係合位置は、図４６〜図５０を参照して詳細に上述された整列の導関数の方法を用いて構築される。図５２に戻ると、割り出しオフセット面１５６”’が、設けられており、図５１に示される割り出し面１７４”’に係合するように作動可能に形成されることが理解されよう。概して、割り出し面１７４”’は、シャフト１２６”’に堅く取り付けられる割り出しハウジング１３２”’の一部である。図５３に示されるように、例えばシャフトの中心位置などの内側球体部分に係合するように形成される内側面１５２”’があることが分かる。さらに、環状溝１５７”’が設けられ、（例えば）そこに配置されるシールリングを有してもよい。

【0071】

ここで図５４を参照すると、介在ロータ１２１”’が等角図で示されている。概して、上述したように、一形態では協働面１４４”’が、対向する側面では実質的に同様であり、図５４に示されるように１つのローブ幅だけオフセットしている。さらに、図５５では、他のロータを有するように、外面１５５”’が設けられており、ハウジングの内側の対応する球面の位置をほぼ形成する。

【0072】

ここで図５１に戻ると、介在ロータ１２１”’は、最小容積領域１９３”’から最大容積領域１９５”’まで容積を変化させる作動チャンバ１８９”’及び１９１”’を作り出すように設計されていることが理解されよう。アルファ角及び他のパラメータは、例えば駆動ロータ１２２”’のまさに中心に位置するシャフトの回転に直交する分岐線が、対向する作動チャンバ１８９”’及び１９１”’の間の分離を可能にする。従って、ケーシングは、様々な作動流体（圧縮性流体及び非圧縮性流体）からの仕事を提供しかつ引き出すために様々なポートの配列によってその周りに円周上に配置される分割線を有する。そうしたポート配列の例は、上述の譲受人が所有する様々な文献に見出され、その文献は参照によって組み入れられる。

【0073】

図５６は、シャフト１２６”’に沿った端面図を示している。概して、図５６は、割り出しハウジング１３２”’が割り出しオフセット面１５６”’の視界をどのように部分的にのみ遮っているかを示している。さらに、図５６の５７−５７線は、図５７の表層図を規定しており、ロータ１３０Ａ及び１３０Ｂが、介在ロータ１２１に関連して作動チャンバ１８９”’及び１９１”’をそれぞれ形成することが概ね理解されよう。概して、一形態では、割り出しハウジング１３２は、協働面１７４”’と割り出しオフセット面１５６”’（図５１参照）との間の適切な係合を提供するためにシャフト１２６に沿って調整され得る。

【0074】

図５８〜図６０には、自らの上で、又は、例えば上述のエネルギー変換装置などの容積式装置に連動して、利用されることが可能な間欠爆燃システムの概略図が示されている。概して、図５８に示される間欠爆燃システム６００は断面図であるものの、一形態において環状外部タイプの構造を有している。概して、装置６００は、燃料混合領域６０２と、点火領域６０４と、爆燃爆轟遷移ゾーン（ＤＤＴゾーン）６０６と、爆燃領域６０８と、を備えている。

【0075】

図５８の５９−５９線に沿った図５９を参照すると、一形態における燃料混合領域６０２が吸気ポート６１０及び６１２を概して備えることが理解されよう。一形態では、各吸気ポート６１０及び６１２の中心軸線は、旋回運動を作り出すために混合室６１４の中心から半径方向距離に配置される。燃料噴射ポート６１６は、混合室６１４内で燃料を混合するためにさらに設けられる。図５８を参照するとバルブ６２０が示される。概して、一形態におけるバルブは、バルブがバルブ支持部６２２の周りで閉鎖位置にバイアスをかけられ得る。例えば、バルブは、そこに配置される例えばつる巻ばねなどのばね部材によってバイアスされる。従って、ある量の圧力が混合室６１４内で確立されると、燃料空気混合物は、点火領域６０４の一部である燃料室６２６内のバルブ周りに滑り込む。この領域では、点火プラグ６２８などの点火部材が燃焼を引き起こす。燃焼により圧力が増し、高まった圧力がバルブ６２０のばねの付勢に抗してバルブを閉め、そこに圧力を確立するために吸気ポート６１０及び６１２から空気を連続的に吸気することを一瞬止めるときに爆発が生じる。その後、燃焼炎の前部は、図５８の左側部分を通過してＤＤＴゾーン６０内に進入し、炎が伝搬して空気燃料混合物は燃焼して炎の速度をさらに加速させる。同時に、炎の速度は、チャップマン−ジュグー理論に到達し、空気燃料混合物は定容プロセスで爆発する。その後、燃焼生成気体が内部チャンバ６４０を通って排気ポート６４２から排気される。図１３に示される上に示したような適切に嵌め込まれたケーシングを有する装置は、排気ポート６４２に連通されることが可能であり、その結果、高圧の気体は、ロータ１２２にそのエネルギーを与えることができる。適切に嵌め込まれたケーシングは、シールされたチャンバを提供するために動力伝導部の周囲に嵌め込まれることが理解されよう。さらに、シール領域は、有利に配置されて、膨張気体からの仕事量を最大限に活用するために解析され得る規定の膨張量を可能にする。さらに、ローブの数とローブの位置とが、ロータのローブの広い開放面が気体の膨張した圧力波を最大限に考慮する場合に、高い圧力のピークを提供するために間欠爆燃装置６００内での最初の爆発と同期されることが可能である。

【0076】

言い替えれば、図１３を再び参照すると、より少数のローブが採用されることが可能であり、また、例えば１５°〜３５°のより急なアルファ角が利用されることが可能である。割り出しシステムは、動力伝導部同士の間の相対間隔を維持することを多いに手助けすることができる。従って、最適化された形態において、ポート内でのローブの完全な露出は、排気ポート６４２から排気される高圧波に合わせられ得る。

【0077】

図５８に示される間欠爆燃装置６００の実施形態は性質において概要であり、この形態は、例えば圧力及び温度などの様々なデータパラメータを測定するための複数の重要なデータ収集点６４４を提供する。

【0078】

ここで図６０を参照すると、間欠爆燃装置６００の概念図であり、排気ポート６４２に例えば回転運動容積式装置６６０などのエネルギー変換装置が配置される。概して、装置６６０は、エネルギー変換装置１２０と同様であり得る。装置６６０は、一形態では調整可能シール６６４を備える入口ポート６６２を有している。概して、調整可能シール６６４は、間欠爆燃装置６００からの膨張気体が大きな初期容積で進入することができるように装置６６０の様々なロータからほぼ外側に移動することができる。概して、係合ロータが最大容積にあり、その後、気体が排気領域６７０で排気される最大容積位置６６８が設けられている。その後、ロータは、容積を減らし、排気領域６７２の下流から外側に確実に排気し、シール６７４が設けられて、装置６６０の最小容積領域でケーシングシールとして作用する。

【0079】

さらに、第２のエネルギー変換装置は、コンプレッサとして作動し、この装置６８０は一形態では、装置６６０に例えばベルト６８２によって作動可能に接続されることが可能である。概して、空気（例えば外気）が様々なチャンバに進入してそこで例えば４対１の圧縮比で圧縮される吸気領域６８４がある。装置の吸気は最大容積位置６８８で完了し、圧縮気体は、スロットル６９０の近くに出て、圧縮された空気燃料混合物を作り出すために燃料と混合される。概して、伝熱プレナム６９２は、間欠爆燃領域６０８及び点火領域６０４から熱を伝達するために設けられる。領域６０８で爆燃プロセスでの爆燃を手助けするシェルキンスパイラル６０９といった乱流発生器（フレームアクセレレータ）が設けられていることにさらに留意されたい。

【0080】

図６０Ａを参照すると、出口ポート６４２’に配置されるバルブレスの間欠爆燃装置６００’が示されている。電気式出力調節システム６８１’を備える回転運動容積式装置６６０’が示されている。概して、一形態におけるエネルギー変換装置６６０’は、この特許又は他の特許の特許請求の範囲によってカバーされる他の潜在的な装置と同様に、これに限定されないものの、参照によって組み入れられる米国特許第５，７５５，１９６号明細書、米国特許第６，０３６，４６３号明細書、米国特許第６，４９７，５６４号明細書及び米国特許第６，７３９，８５２号明細書の他のエネルギー変換装置と同様に、本願の実施形態である。さらに、広い範囲の下流気体又はその一部が、参照によって組み入れられる米国特許第６，７０５，１６１号明細書に列挙される流量計によって測定され得る。

【0081】

図６０Ｂを参照すると、バルブレスの間欠爆燃装置６００’の断面図が示されており、間欠爆燃装置６００’では、爆燃領域６０８’を見ることができ、一形態では、スパイラル方向にあって一形態においてインサートである、管６１１’に挿入されて固定して取り付けられるスパイラル部材などシェルキンスパイラル６０９’を備える。一形態では、シェルキンスパイラル６０９’のスパイラル部分の回転同士の間の距離は、その気体の速度に応じて、周波数を増大させ、又はそうでなければ、スパイラル同士の間のピッチは減少し得る（又は、いくつかの形態において、気体の膨張に応じて増大する）。

【0082】

伝熱システム６９１’は、例えば圧縮空気などの気体がそこに進入して、一形態では爆燃領域６０８’内からの熱がその予熱のための気体に伝達される逆流方法で移動することができるようにする入口ポート６２３’を備える。気体はその後、気体伝達管６２５’を通って混合室及び燃料混合室６０２’に移動して、そこで、予熱された気体は、燃料混合物と混合してディフューザ６３１’を通過する。ディフューザは、爆燃室６０４’の前に気体混合物を分類する（乱流を低減させる）ように形成されている。概して、ディフューザは、様々に設計されてよく、一形態では、長手方向に延在する面によって規定される複数の孔が適切な爆燃のために気体のスパイラル作用を減少させる。一形態では、ディフューザの開断面積は、ディフューザ領域の全断面の面積に対して少なくとも５０％である。より広い範囲では、開断面積はディフューザ領域の全断面積の少なくとも３０％〜９８％である。他の形態では、ディフューザは、所望の爆燃のための気体蒸気を適切に形作るための長手方向延在フィンを備えてよい。

【0083】

図６０Ｉには、開口６３９’を規定する複数の面が概して示されるディフューザ６３１’の断面図が示されている。さらに、図６０Ｉに示されるように、管６１１’から伝熱システム６９１’を通じて移動する空気までの伝達をさらに可能にするために伝熱システム６９１’の空気管内にフィン６４７’が形成されていることが分かる。

【0084】

図６０Ｂに示す燃料噴射装置６１６’が、混合室６０２’内に規定量の燃料を噴射するために設けられている。噴射される燃料は、低質燃料、間欠爆燃装置に標準の燃料、又は、点火された時にエネルギーを供給する他の燃料であってよい。一形態におけるエキスパンダ領域６０９’は、ディフューザ６３１’に進入する前に空気燃料混合物をわずかに膨張させるために、長手方向後側領域から前側領域に断面径を増大させる。

【0085】

燃焼領域６０４’は、空気燃料混合物を発火させるための十分な活性化エネルギーを出力する点火システムを備える。一形態では、燃焼領域は、点火位置６０７’に概して配置される雷管（点火器）を備える。雷管は、いくつかの形態では、この領域に一定のエネルギーを提供する従来の点火プラグであってよい。より広い範囲では、爆燃領域は、レーザ点火装置であってよく、又は、一形態では熱エネルギーである十分なエネルギーを気体を爆発させるために適用する装置であってよい。燃焼位置６０７’からディフューザ６３１’の長手方向前側領域までの距離は、点火を最も効果的にするように配置されるべきである。一形態では、点火位置６０７’は、管（その内側面）６１１’のおよそ１直径長さの±５０％である。より広い範囲では、この距離は、管の直径の４分の１から管の直径の４倍までであってよく、例えば燃焼する燃料、ディフューザの断面開領域、空気燃料混合物の流量、及び潜在的な他のファクタなどの複数のファクタにもちろん依存する。

【0086】

ここで図６０Ｃを参照すると、エネルギー変換装置６６０’の拡大図が示されている。入力ポート調節システム６８１’の一形態は、シールブロック部材の積層体６４９’を構成する複数のシールブロック部材６５１’がある。一形態では、図６０Ｅに６５９’で示される内側カム面に係合して回転可能な中心カムシャフト６５３’が設けられている。図６０Ｄにはエネルギー変換装置６６０’が示されており、ロータアセンブリ６６１’として概して参照される第１及び第２ロータが断面で示されている。出口ポート６４２’は、一形態ではマッハ３の範囲で等しく高速で気体を外に出す。この高圧の気体は、ロータアセンブリ６６１’にエネルギーを与える。膨張気体の中心スラストは、ロータアセンブリの中心部分にあるものの、膨張気体からロータ部材の各々の広い開放面まで運動エネルギーを与えるためにいくらかそこに接線方向に働くことが理解されよう。一形態では、ロータ部材は、６６８’でほぼ回転の近くに最大容積位置を概して有している。従って、シールブロック部材６４９’の積層体が、気体が最大容積位置に向かって６７１’で最初に形成されるチャネルを通って徐々に拡散していくように配置され、それによって、ロータアセンブリ６６１’上 （図６９Ａに示されるもののようにサンドイッチ状の設計が利用される場合に少なくとも１つのロータ上、又は、ロータの両方上、又は、複数のロータ上）に最大トルクを生成する最大圧力でロータ上にその力を直接的に高圧気体が作用させる。図６０Ｅを参照すると、チャネル６７１’が、概ね示されており、シールブロック６４９’の積層体の拡張部分と連通する。

【0087】

ここで図６０Ｆ〜図６０Ｈを参照すると、中心カムシャフトに加えてシールブロック部材の様々な図が示されている。図６０Ｆに示されるように、シールブロック部材６５１’は、一形態では、図６０Ｈに示されるように中心カムシャフト６５３’のカム面６５５’に係合するように形成される延在部を有する内側カム面６５９’を各々備える。従って、図６０Ｇのシールブロック部材６４９の積層体で示されるように、様々なシールブロック部材が、個々に制御されて、中心カムシャフト６５３’を回転させることによって連続的に開放され得ることが概ね理解されよう。

【0088】

ここで図６０Ｊ、図６０Ｋ及び図６０Ｌを参照すると、力生成システムのための概略の設定が示されている。図６０Ｊに示されるように、コンプレッサ６８０’は、吸気口６８３から予熱器すなわち伝熱システム６９１’に圧縮空気を提供し、予熱器では、この空気が、気体爆燃管を通って移動し、又は、６２５’で示されるように燃料供給口６８６を備える間欠爆燃装置６００’に運ばれ、より具体的には最初に混合室に運ばれ、混合室では、気体が同時に爆発し、加圧された熱い生成物が、エキスパンダ又は一形態ではエネルギー変換装置６６０’から排気口６８５へ吐き出される。ここで図６０Ｋを参照すると、上述されたものと同様のシステムが示されており、このシステムでは、エネルギー変換装置６６０’から出た気体はその後、第２のエネルギー変換装置６６０’に運ばれる。タービン段は、ずらされて順序通りに再配列される。ここで図６０Ｌを参照すると、ボイラー７１１’を通って排気気体が移動するエネルギー変換装置６６０’の下流以外は上述したもの同様のシステムが示されており、排気気体は今度は、エキスパンダ７１３’を通ってコンデンサ７１５’まで移動する例えば水などの作動流体を加熱し、作動流体は、ポンプ７１７’を通って圧縮され、再加熱のためにボイラー７１１’に戻される。

【0089】

従って、間欠爆燃装置６００から出た極めて高エネルギーの気体がエネルギー変換装置で利用され、エネルギー変換装置は、同一直線上からオフセットして交差する軸線回りに回転する第１及び第２ロータを有する装置であって、そこにトルクを与えるロータに対して接線角で作動チャンバに膨張気体が衝突する作動チャンバを形成する装置であることが理解されよう。本願中のいくつかの形態で示されるロータは、等しく頑強であり、例えばタービンブレードよりも頑強であり、利用可能なエネルギーのためにそこからトルクを引き出す間欠爆燃システムの極めて高い温度及び圧力を扱うように設計されていることに留意されたい。間欠爆燃システムは、概ね第１燃焼率を有しており、及び従って、一定容積の燃焼を有効に有している。従って、一形態では回転運動容積式装置であるエネルギー変換装置を調整することによって、そこからエネルギーを引き出すために室内ですべての気体を捕らえることができる。

【0090】

現在の解析は、間欠爆燃システムの下流に容積式回転運動装置を有することに大きな効率を有する可能性がある。これらのシェルキンスパイラル同士の間の長手方向の間隔（スパイラル又は他の形態において）は、リバウンディング反射衝撃波が混合物内に乱れを生じさせて炎伝搬速度を加速させるようなものであることにさらに留意されたい。

【0091】

燃料に関して、霧化され得るか又は微粉化され得るたいていの燃料が間欠爆燃エンジンに潜在的に利用されることが可能であり、上述したように、硫化水素の粒状物質の高い汚染物を有する燃料などの「低質燃料」も同様に利用されることが可能である。

【0092】

図６０Ａ〜図６０Ｅに示される実施形態に関して、図６０の６９０で示されるものと同様のスロットルが、入力ポート６２３’内に空気を入れてそこに許容される空気の量を制御するために利用されることに留意されたい。言い替えれば、空気の流入は、燃料との化学式通りの適切な混合であり、また、エネルギー変換装置６８０’の回転率に依存して、この装置は今度は、図６０と同様の方法コンプレッサを回転させ、このコンプレッサの排気流量率はスロットルによって制御される。

【0093】

熱気がシステムに流入すると、プレナムは燃料が軸方向に導入される強制的な混合効果を作り出す。多大な量の燃料があり（流れは非常に乱れる）、ノズルは速度を低下させ、その後、ディフューザが連動して作動する。ノズルは流速を効果的に低下させる。ディフューザは適切な爆燃のために流れの乱れを減少させる。ディフューザの前側面は、長手方向後方に戻る衝撃波を反射させるように作動する。混合室でディフューザとノズルとを利用すると、後方に移動する爆燃の衝撃波は、燃料噴霧器がエンドキャップの近くの混合室の近くの位置にあるように弱められる。

【0094】

ディフューザの長さの１つの特徴は、後方に向かって作用する炎が、長手方向後方に移動する炎を消すことができる火炎防止装置として作用する急冷効果を有することである。全長の２分の１よりも少なくとも大きく、ディフューザの長さは、開口を形成する内側面の正味の断面積に加えて、非開放領域に対する開放領域の割合を条件とすることが可能である。従って、より広い範囲では、ディフューザの長さは、設計のファクタに依存して１インチの８分の１〜２インチであり得る。ディフューザが長くなるにつれて潜在的な圧力損失は増大するので、流体の流れを減速させ、システムに対して有害な作用を有し得る。

【0095】

一形態では、ノズル６１３の圧縮された部分は、ディフューザ６３１’に向かう開断面積よりも小さい。一形態では、図６０Ａ〜図６０Ｂの距離比は縮尺通りであって、またもちろん、一形態では読み取り可能な範囲内でそらされ、例えば互いの構成要素の関係に対して±２０％である。

【0096】

図６１Ａにはエネルギー変換装置１２０^ｉｖが示されており、このエネルギー変換装置１２０^ｉｖでは、ロータ１２２^ｉｖがロータ部材１３１ａ^ｉｖ及び１３１ｂ^ｉｖを備えているを見ることができる。概して、（以下に説明されるようにスパイラル形でない場合）ロータは３：２の比を有しており、ロータ１３１ａ^ｉｖが３つのローブを有するとともにロータ１３１ｂ^ｉｖが２つのローブを有する。従って、これらの２つロータ同士の間の回転差は２：３の比であり、ロータ１３１ａ^ｉｖは、例えば、ロータ１３１^ｉｖの３６０°の回転に対して２４０°回転する。

【0097】

ここで、割り出しシステム１２４ａ^ｉｖ及び１２４ｂ^ｉｖを説明する。図６１Ｂから見ることができるように、割り出しシステム１２４ｂ^ｉｖを示すエネルギー変換装置１２０^ｉｖの概略図がある。概して、この割り出しシステムは、固定割り出しロータ１３２ａ^ｉｖが５つのローブとともに配列されるように配列される。さらに、割り出しオフセット面１５６ａ^ｉｖが６つのローブを有するように配列される。従って、固定割り出しロータ１３２ａ^ｉｖに固定して取り付けられるシャフトは、ロータ１３１ａ^ｉｖの潜在的な速度の６／５倍で回転する。

【0098】

ここで、図６１Ａの右側部分に示される割り出しシステム１２４ｂ^ｉｖを参照すると、割り出しオフセット面１５６ｂ^ｉｖが４つのローブを有する一方で固定割り出しロータ１３２ｂ^ｉｖが５つのローブを有することが理解されよう。従って、この具体例では上述したように、ロータ１３１ｂ^ｉｖが例えば３６０°の一回転を回転すると、対応の対向するロータ１３１ａ^ｉｖは２４０°回転する。従って、シャフト、より具体的には、固定割り出しロータ１３２ａ^ｉｖは、２４０°の６／５にわたって回転し、この場合には１８８°に等しい。ここで、装置１２０^ｉｖの右側部分を見ると、上述したように、参照の目的のためのロータ１３１ｂ^ｉｖが３６０°回転し、従って、固定割り出しロータ１３２ｂ^ｉｖは、３６０°の４／５にわたって回転し、これもまた１８８°に等しい。もちろん、この実施形態では、固定割り出しロータ１３２ａ^ｉｖ及び１３２ｂ^ｉｖは両方とも中心シャフト１２６^ｉｖに固定して取り付けられており、これらのロータの両方が、任意の形状の渋滞を避けるために駆動ロータに対して同じ程度回転しなければならない。ギア割り出し装置及び波ロータから構成されるロータのために、左から右にリストされるギア及びロータに対するローブの数のいくつかの可能性のある組み合わせ（すべてではない）を以下に示す。様々な比の表をここで以下に示す。

【表1】

【0099】

上の表は、網羅的ではなく各面のこぶ部同士の間の可能性のある比の様々な例である。

【0100】

ここで図６２Ａを参照すると、シャフト１２６^ｉｖの視点に沿ったエネルギー変換装置１２０^ｉｖの端面図が示されており、それによって割り出しシステム１２４ａ^ｉｖの詳細を示す。図６２Ｂは、図６２Ａの６２Ｂ−６２Ｂ線に沿った断面図を示しており、一形態ではロータ１２２^ｉｖが単純に規則的なロータであることが理解されよう。ローブは、中心から半径方向外側に延びており、また、スパイラル状に回転することが可能である。スパイラルのねじれは、さらにここで説明される２つの動力伝導部同士の間でＮ：Ｎ−１と同様の比で実施される。図６２Ｂに示されるように、シャフト１２６^ｉｖは、一形態では潤滑のための流路を提供する内側通路２１２^ｉｖを備える。さらに、通路２１３^ｉｖは、例えば、そこを通る作動流体を出し入れするための内側通路を提供する。一形態では、流体は、エネルギー変換ユニットがエキスパンダ又はコンプレッサとして作動することが可能な圧縮性流体である。動力伝導部同士の間の開放通路の迷路を通るようなスパイラル状に流体が進む際の流体の圧縮及び膨張の特質のさらなる詳細な説明がさらにここでなされる。ここで、動力伝導部をさらに詳細に説明し、ロータ１３１ａ^ｉｖが図６３Ａ〜図６３Ｅで説明され、第２ロータ１３１ｂ^ｉｖが図６４Ａ〜図６４Ｅで説明される。

【0101】

ここで、図６３Ａ〜図６３Ｅを参照すると、３ローブの波ロータが係合面１４３^ｉｖを備えることを見ることができる。一形態では、この係合面は、図２７の係合面１４３^ｉｖといくらか似たようなものであり得る（特定の係合面はさらに多くのローブを有する）。しかしながら、ロータの中心に対して単純に半径方向に延びる山部及び谷部を有することに代えて、すべてのロータ面は接線方向に回転する。２つの動力伝導部が共通の中心回りに回転するので、中心からの値であるすべての半径値ロー、そうでなければ「ρ」として参照される（ロータの中心からの距離）は、他のロー値と異なって作動することが理解されよう。従って、球体層（例えばオレンジの皮）の無限数を有するものとしての対の動力伝導部を想定すると、あらゆるタイプの変形例が、係合面に沿って異なるロー値をとってよい。この場合、係合面は、図６３Ａの等角図に示されるようにスパイラル状に回転させられる。

【0102】

ここで図６３Ｂを参照すると、係合面１４３^ｉｖの正面図が示されている。概して、この形態では、半径方向内側部分２１９^ｉｖの回転量は、半径方向外側部分２２１^ｉｖに対して反時計回りに２倍回転する。従って、様々なスパイラル線が、例えば、頂部又は係合面の長手方向前側部分を示している。

【0103】

図６３Ｃに示されるように、その間に介在する３つの谷部を有する３つのローブに対応する３つの谷部が本質的にあるので、またさらに、半径方向外側部分２２１^ｉｖから半径方向内側部分２１９^ｉｖまで反時計回りに２倍のローブの回転量があるので、図６３Ｃに示されるようにロータ１３１ａ^ｉｖの上側領域及び下側領域に６つの頂部が示されている。図６３Ｄ及び図６３Ｅは、割り出しオフセット面１５６ａ^ｉｖが６つのローブを有しているように示される背面図及び等角図をそれぞれ示している。

【0104】

ここで図６４Ａ〜図６４Ｅに示される他の力ロータ１３１ｂ^ｉｖを参照すると、この噛み合いロータは係合面１４２^ｉｖに２つのローブを備えていることが理解されよう。しかしながら、図６４Ｂを参照すると、正反対に対向する領域である２つのローブが、スパイラル状の設計で示される頂部分を有することによって示されていることが理解されよう。（図６１Ａ及び図６１Ｂで噛み合って示される）駆動ロータ１２２^ｉｖがスパイラル状の設計で作動するために、１つの少ないローブを有するロータは、半径方向外側部分２２５^ｉｖから半径方向内側部分２２３^ｉｖまで１回多く回転しなければならない。言い替えれば、スパイラルに時計回りにまさに上部又は底部でローブの頂部の１つを辿ると、およそ３回転することがわかる。ロータ１３１ａ^ｉｖ及び１３１ｂ^ｉｖの間の回転分散のため、１つ少ないローブを有するロータは、１回多く完全に回転しなければならない。さらに、図６４Ｃに示されるように、ロータの上側部分及び下側部分の各々が、図６３Ｃに示される頂部の数と同数の頂部を有する６つの頂部があることが分かる。結果として、図６４Ｄ及び図６４Ｅに示されるように、４つのローブを有する割り出しオフセット面１５６ｂ^ｉｖがある（図６１Ａも参照されたい）。オフセット面１５６ｂ^ｉｖは、例えば、図６５及び図６６に示される固定割り出しロータ１３２ｂ^ｉｖと係合するように作動可能に形成されている。概して、これらの図に示される固定ロータ１３２^ｉｖは、面１９８^ｉｖ上に配置される５つのローブを有している。さらにこれらの図に示されるように、内側面２３７^ｉｖは、長手方向前側部分に後退し、さらに、それと一体に移動するために、固定割り出しロータ１３２^ｉｖをシャフトに固定して取り付けるためにノッチ２３９^ｉｖに対して調節される。

【0105】

ここで図６４Ｆ〜図６４Ｊを参照すると、エネルギー変換装置の別の実施形態が示されている。この実施形態はいくつかの点において、漸進的なキャビティポンプとして作動する。一形態では、内側又は外側ロータ１３１ｃ^ｉｖ及び１３３ｄ^ｉｖは様々な材料から形成されてよく、一形態では、内側部材は金属から形成され外側部材はゴム系材料であり得る。内側ロータを利用する１つの方法は、外側ロータの対向面を作り出すことができるスパイラル形状のカッターとしてである。

【0106】

一形態では、２°のアルファ角を有するＡ角である６段階のオフセット角がある。さらに、一形態では、回転は、２対３の回転比があるローブの数に応じた回転である。２つのロータは、一形態では割り出し面であり、又は、チャンバ容積が容積を減少させる漸進的なキャビティタイプのポンプであり得る。例えば、図６８Ａ〜図６８Ｄと同様に、図６４Ｆ〜図６４Ｊに示される実施形態は、コンプレッサ、ポンプ又はエキスパンダなどのエネルギー変換装置に加えて、割り出し面のために採用され得る。

【0107】

図６４Ｆに示されるように、内側ロータ１３１ｃ^ＩＶは外側ロータ１３３ｄ^ＩＶ内に位置決めされる。図６４Ｇに示されるように、外側ロータはこぶ部１５９^ＩＶ及び谷部１５７^ＩＶを備える。同様に、図６４Ｈに示されるロータ１３１ｃ^ＩＶは、外側ロータ１３３ｄ^ＩＶ内で回転し、さらに図６４Ｊに示されるように、内側ロータは軸線１７８^ＩＶ回りで回転し、また、外側ロータは軸線１８０^ＩＶ回りで回転し、これらの２つの軸線同士の間の角度は、図６４Ｊで２°で示されるオフ角である。

【0108】

ここで図６７Ａ〜図６７Ｄを参照すると、係合面１４１^Ｖを有するロータ部材１３１^Ｖが示されており、係合面１４１^Ｖは、例えば、一形態では容積式係合面であるか、又は、より広い範囲では、静的タイプの面であり得る、又は、その組み合わせである、流体を配置するための作動面の任意のタイプであり得る。駆動ロータ１３１^Ｖの関連要素は長手方向後側部分に位置決めされる。図６７Ｂに示されるように、波タイプの設計の割り出しオフセット面１５６^Ｖが示されているものの、図６７Ｃに示されるように、割り出しオフセット面１５６^Ｖはさらにスパイラルタイプの設計である。図６７Ｄは、こぶ部として参照される長手方向後側部分１５９^Ｖと、谷部として参照される長手方向前側部分１５７^Ｖとの原理を概ね示す等角図を示している。ここで図６８Ａ〜図６８Ｄを参照すると、固定割り出しロータ１３２^Ｖが示されており、割り出し面１７４^Ｖは、図６７Ａ〜図６７Ｄに示される割り出しオフセット面１５６^Ｖとの対応のスパイラル状の係合を有することが理解されよう。図６９Ａ〜図６９Ｂには、エネルギー変換装置１２０^Ｖのアセンブリの全体が示されており、動力伝導部１２２^Ｖが設けられており、一形態では（例えば）介在ロータ１２１^Ｖがあることが理解されよう。割り出しシステム１２４ａ^Ｖ及び１２４ｂ^Ｖがそれぞれ設けられており、図６７Ａ〜図６８Ｄに示される構成要素が利用されることも理解されよう。図６８Ｄを参照すると、内側面２３７^Ｖが、図６９Ａに示されるように、中心シャフト１２６^Ｖに噛み合わせられ得るスロット２３９^Ｖを備えることが理解されよう。図６９Ｂは、固定割り出しロータ１３２^Ｖと連動して作動する駆動ロータ１３１^Ｖを示す端面図を示しており、これらの２つの構成要素同士の間に回転比があることが理解されよう。

【0109】

メインロータのために設計されたスパイラルを有することについて様々な潜在的な利点がある。部分的なスパイラルは、（例えば、キャビテーションを減少させるための接線流要素を作り出すことによって）入口ポート及び出口ポートの両方上で、外径の近くで流体力学を改善することが可能である。さらなる利点は、流体上の遠心力がロータに接線方向の力を作り出して効率を良くする。各側面は、適切なポートによって分離流体をポンプで供給することができ、またさらに、割り出し装置は、流体をポンプで供給するためにポートされることが可能であり、又はそうでなければ、そこを通過することができる（圧縮性又は非圧縮性の）流体を有し得る。

【0110】

現在の解析は、直線カットの波ローブが流体を「はたく」可能性を有しており、又は、ある状況でノッキング効果を生じ得る捕らえられた容積の長いストリップを作り出し得ることを示している。部分的にスパイラルを追加することは、即座に流体の長いストリップをはたくことに代えて、捕らえられた流体を半径方向外側に（又は他の実施形態では内側に）スパイラルシーリングが本質的に圧迫することから、ローブ内に包含される流体のこの潜在的なノッキング又ははたきを潜在的に排除することができる。メインロータは貫通シャフトによって割り出されなくてもよく、また、ロータが（例えば力及び従属ロータと）接触しなければならない場合、スパイラルは、スパイラルかさ歯車に酷似したロータ同士の接触を緩衝することを手助けすることができ、接触の位置は、「はたく」作用を排除して防音装置及び円滑な運転動作につながるように、ローブの内側から外側（又はその逆も同様）に漸進的に移動する。図６７Ａ〜図６９Ｂに示されるスパイラルタイプの割り出し装置に関して、上記されたものと同様の利点があり、すなわち、割り出し装置に追加された部分的なスパイラルはノイズを低減し、円滑な運転動作を形成し、接触の不意の衝撃に代えて「ギアの歯」の間のより段階的な「衝撃」に起因して潜在的に摩耗寿命を向上させる。この緩衝作用は、割り出し装置がより高い回転速度で回転する場合に潜在的にさらに一層顕著であり得る。さらに、スパイラルは、直線カットのローブに比べてより長い接触線を作り出す。これらの長い接触線は、割り出し装置のスラスト負荷性能を向上させる。スパイラル割り出し装置は、それが（例えば直線カットのローブなどの）細い線に沿って「空気を捕らえ」ないという事実によってもまた円滑に作動し、その一方で、スパイラルでは、空気は、閉じこめられた二重シール位置から次第に圧迫される（二重シールは、先端シールとギアリングシールとが同時に流体の線を圧迫する位置を示唆している）。ここで、スパイラル設計の実施形態では、現在の解析は、上述の捕獲が生じないものの、段階的な圧迫が半径方向に生じる。部分的なスパイラルギアは、捕らえる位置における気体の「圧縮」に起因したより少ない機械的損失のため、より円滑により効率的に作動するべきである。油で潤滑された割り出しギア歯に関して、スパイラルは、実際は半径方向のポンプ作用を有している。例えば、シャフトの付近で内側に油や潤滑剤がある場合、油は、小さなポケットに捕らえられることになり（スパイラルギアリング形状、「二重シーリング」）、その後、割り出し装置の外側に向かって圧縮される。反対の作用が、割り出し装置がどのように設計されている（又は、アルファ角に対して向けられている）かに依存して、及び、回転の方向に依存して生じることがあり、その結果、割り出し装置が油受け内にある場合、割り出し装置は、スパイラルの圧縮作用、先端の二重シーリング作用、及び、割り出しローブ同士の間のギアリングシールによって、油受けから油を潜在的に「吸い込む」ことができる。上述のポンプ作用は、滑らかにするために油をポンプで供給することのみならず、自己を冷却するために有用であり得るので、割り出し装置が摩擦によって加熱した場合に冷却のためにも有益である。さらに、潤滑油を有するスパイラルの力学は、潤滑剤（例えば油）のキャビテーションを防止することを潜在的に手助けする。図６７Ａ〜図６９Ｂに示されるように、ここでは立っているスパイラルは、オフセット角「ａ」に対向する円錐面に内接する単純な直線のスパイラル又はアルキメデスのスパイラルである。異なるスパイラルも用いられ得る。解析の目的のため、単に接触負荷が「垂線」の方向にさらに伝達されるので、直線カットの割り出しギアは、スパイラル割り出し装置に比べて伝達トルクで良好であり得ることが想定される。この場合、ボールの近くでさらに多くのスパイラルを有するように、及び、応力に抗するためのより多くの材料がある場合に、割り出し装置の外側に向かってスパイラルの傾きが少ないように、変化するスパイラルを有することが好ましい。

【0111】

異なるスタイルのスパイラルがなぜ好ましいかについての別の理由は油のポンピングに関する。例えば、油流体の上の遠心負荷は、割り出しローブの内側近くよりも外側近くでより大きい。従って、例えば割り出しギアの対の内側に対して外側から油をポンプでより良好にポンプで供給するため、割り出し装置が油受け内にある場合に、割り出し装置の外側近くにより集中的なスパイラルを有することが好ましいものの、油の遠心力が小さい場合、その領域での潜在的により良好なトルクの伝達のために、内側近くにあまり集中的でない（小さな放射角の）スパイラルを有することが好ましい。あまり集中的ではないスパイラルは、半径方向に捕らえられた大きな流速を生じることにさらに留意されたい。従って、外径近くに集中的なスパイラルを有すること、及び、油受け内の割り出し装置の内側近くにあまり集中的ではないスパイラルを有することは、例えば、外側から内側に向かって流体を加速させることができ、このことは、油の良好な噴出作用を形成することがあり、油の内側への噴出が好ましい場合に（例えば、シャフトの近くのシールで油の噴出が求められる設計の場合）は有益である。シャフトの近くのシールで油の噴出がおそらくそれらのシールを冷却するために有益であり得るので、同様のことが冷却にも言える（このことは、同様に通常の直線のスパイラルにも別の議論であり得る）。

【0112】

図７０Ａ−７０Ｄには、割り出しハウジング１３２^ｖｉの他の実施形態が示される。概して、図７０Ａ及び図７０Ｃから分かるように、割り出し面１７４^ｖｉは、上述と同様に駆動ロータの割り出しオフセット面と相互に関連するように作動可能に形成される（この形態では割り出し面はスパイラルタイプの設計である）。図７０Ａ〜図７０Ｄには、割り出し面調節システム２４１^ｖｉが示されており、この割り出し面調節システム２４１^ｖｉは、一形態では貫通シャフトに堅く取り付けられるように作動可能に形成されるベースリング２４３^ｖｉを備える。鍵位置２３９^ｖｉのように作動するノッチが、中心シャフトにベースリング２４３^ｖｉの回転をロックするために採用される。図７０Ｂの分解図には、複数の調節部材２４５^ｖｉ及び一形態では受け止めベース２４７^ｖｉが示されている。図７０Ｄに示されるように、一形態では調節部材２４５^ｖｉが、図７０Ｄの上側部分に示されるように、相互に対向するように形成され、一形態では、この部材の３つの対がベースリング２４３^ｖｉに対して外側リング２４９^ｖｉを再位置決めするために利用され得ることが理解されよう。一形態では、受け止めベース２４７^ｖｉは、ベースリング２４３^ｖｉに沿って受け止め位置でそこに入れ子状に収まっており、例えば押さえねじであり得る調節部材は、外側リング２４９^ｖｉにねじで係合し、そうでなければ、中心シャフトに対して外側リング２４９^ｖｉのわずかな調節のために外部からアクセス可能である。従って、割り出し面調節システム２４１^ｖｉは、割り出し面１７４^ｖｉのわずかな調節を提供し、割り出し面１７４^ｖｉは今度は関連したロータ部材を回転させ、その結果、２つのロータ部材がその間に既定のクリアランスの隙間について相互に回転調節され、又は、その間の回転距離を規定するために相互に回転調節される（締まりばめの場合、例えば２つのロータは、先導面及び後面の間に等間隔で配置される）。

【0113】

ここで図７１を参照すると、エネルギー変換装置１２０^ｖｉｉが示される。ロータ部材１２３^ｖｉｉ及び１２５^ｖｉｉが、上述と同様にシャフト１２６^ｖｉｉ回りに回転するように作動可能に形成される。ハウジング１１９^ｖｉｉが概ね断面図で示される。図７１は、複数の構成要素を有するほぼ完全なハウジングアセンブリを示しており、いくつかの形態では、ハウジングアセンブリは単一のモノリシック構造を形成するために結合される。しかしながら、図７１に示される実施形態は、以下に概して説明されるハウジングを構成する唯一の形態である。ハウジングを示す数字表記（「^ｖｉｉ」の表記を含まない）は、上の開示で同様の数字表記と相互に関連しなくてもよい。図７１の右側部分から始めると、大きな端部キャップ１３２^ｖｉｉに取り付けられる小さな端部キャップ１３０^ｖｉｉがある。ベアリング部材１３４^ｖｉｉが設けられており、ベアリング部材１３４^ｖｉｉは、一形態では、ベアリングハウジング１３６^ｖｉｉすなわちニードルベアリングハウジングに収容されるニードルベアリングである。ロータ１２３^ｖｉｉの長手方向後面に係合するように作動可能に形成されるシールプレート１３８^ｖｉｉがさらに設けられており、さらに同様に、シールプレート１４０^ｖｉｉが、ロータ１２５^ｖｉｉの長手方向後面に係合するように形成される。最小容積シールブロック１４２^ｖｉｉがロータの下側領域に設けられており、一形態では、ロータ１２３^ｖｉｉ及び１２５^ｖｉｉの間に形成される室の最小容積の近くに位置決めされる。ロータアセンブリの対向する領域には最大容積シールブロック１４４^ｖｉｉが位置決めされる。割り出しスパイラルギア１４６^ｖｉｉが設けられ、そこから半径方向内側にクロッカーコア１４８^ｖｉｉが位置決めされる。鍵部１５０^ｖｉｉが、シャフト１２６^ｖｉｉにクロッカーコア１４８^ｖｉｉを回転可能に装着するように形成される。大きな端部パワーキャップ１５２^ｖｉｉが設けられており、小さな端部パワーキャップ１５４^ｖｉｉに装着するように形成される。シャフトシール１５６^ｖｉｉがシャフト１２６^ｖｉｉに係合するように設けられている。クロッカーコア１４８^ｖｉｉは、一形態では、図７０Ａ及び図７０Ｂに示されるようなベースリング２４３^ｖｉと同様であることに留意されたい。一形態では、ブロック１４２^ｖｉｉ及び１４４^ｖｉｉは、ロータ１２３^ｖｉｉ及び１２５^ｖｉｉの間の様々な室に対して流体を出し入れすることができるようにポートを提供する。

【0114】

図７２には、エネルギー変換装置１２０^ｖｉｉｉの等角図が示されている。概して、この装置は、入口１７０^ｖｉｉｉと出口１７２^ｖｉｉｉとを有している。装置１２０^ｖｉｉｉはハウジング１１９^ｖｉｉｉを備えており、図７３に示されるように、ロータアセンブリ１２２^ｖｉｉｉが設けられており、入力ポート１７４^ｖｉｉｉが入口１７０^ｖｉｉｉと連通することが分かる。同様に、出口ポート１７６^ｖｉｉｉがさらに出口１７２^ｖｉｉｉと連通する。一形態では、入口ポート及び出口ポートが、最小容積シールブロック１８０^ｖｉｉｉと最大容積シールブロック１８２^ｖｉｉｉとによって形成されており、シールブロックの半径方向の幅は、出口及び入口ポート１７６^ｖｉｉｉ及び１７４^ｖｉｉｉの間でロータアセンブリ１２２^ｖｉｉｉの外面のシーリング接続を提供するために配列され得る。さらに、他の形態では、これらのシールブロックは、例えば、エネルギー変換装置の配列に依存して気体の膨張又は圧縮のいずれかのためのシールされた容積のタイミングを調整するために圧縮性流体との配列を調節することが可能である。

【0115】

図７３にはさらに、通常はテストの目的のために設けられる、又は、ハウジング１１９^ｖｉｉｉの内側部分のモニタを必要とする特定の場合に利用され得る、近接プローブ１８６^ｖｉｉｉが示される。

【0116】

図７４Ａ〜図７４Ｅには、割り出しシステム１２４^ｉｘの別の実施形態が示されている。概して、図７４Ａには、１対の動力伝導部から構成されるロータアセンブリ１２２^ｉｘが示される。シャフト１２６^ｉｘに固定して取り付けられるように形成される割り出しハウジング１３２^ｉｘが設けられている。図７４Ｂには、複数の割り出し延在部１７４^ｉｘが設けられる割り出しハウジング１３２^ｉｘが示されている。ここで、図７４Ｃを参照すると、割り出し延在部１７４^ｉｘは、割り出しハウジング１３２^ｉｘから分離した分解図で示されており、それらは、割り出し装着位置１３３^ｉｘ内に嵌め込まれるように作動可能に形成される。一形態では、割り出し延在部１７４^ｉｘは、割り出し装着位置１３３^ｉｘ内にあるように単純に嵌め込まれ得るし、又はその中に単に配置され、図７４Ａに示されるように、わずかな保持面１３５^ｉｘを有することによって固定して配置される。

【0117】

図７４Ｄは、割り出しハウジング１３２^ｉｘの背面図を示しており、さらに図７４Ｄに示されるように、断面図は、上側及び下側割り出し装着位置１３３^ｉｘを提供する。これらの図に示されるように、個々の割り出し延在部は、保持面１３５^ｉｘによってその中に保持され得る。開口１３７^ｉｘは、潤滑剤が通過することができるように設けられ得る。

【0118】

ここで図７５を参照すると、エネルギー変換装置１２０^ｘの他の具体例が示されている。エネルギー変換装置１２０^ｘは、さらにここで説明されるように、ローブの係合面のためにインサートを提供するように設計される動力伝導部１３０Ａ^ｘ及び１３０Ｂ^ｘを備えている。エネルギー変換装置１２０^ｘの第２の注目に値する構成要素は、さらにここで説明される規定の割り出し面内に収容されるボールベアリング部材を利用する事項で備える割り出しシステム１２４^ｘである。従って、１対のロータ１２２^ｘをまず説明し、より具体的には１対のロータを備えるロータインサートを有することの性質を説明し、次に、一形態ではボールベアリングなどの球体部材である可動割り出し装置１７５^ｘを利用することに関する割り出しシステム１２４^ｘを説明する。

【0119】

ここで図７６を参照すると、駆動ロータ１３０Ａ^ｘがあり、この駆動ロータ１３０Ａ^ｘは、一形態では、ロータベース部材１４７^ｘと複数のロータインサート１４９^ｘとを備えるアセンブリである。

【0120】

図７７には、インサート取付位置１５１^ｘを備えるロータベース部材１４７^ｘが示される。一形態では、インサート取付位置１５１^ｘは、図７８に示される保持スロット１５５^ｘに係合するように形成される突出延在部１５３^ｘを備えている。この図は、取付ベース１５７^ｘを提供するロータインサート１４９^ｘの具体例を示している。ローブ１６１^ｘは、上述と同様に、（例えば、図５〜図１２を通じて示される例であって上の数学によってさらに説明される例に加えて、図１〜図４を参照して最初に教示される方法によって）面１４２^ｘを作り出す。

【0121】

図７６は、組み立て状態のロータ１３０Ａ^ｘを示している。複数のロータインサート１４９^ｘが、ロータベース部材１４７^ｘのインサート取付位置１５１^ｘに取り付けられている。もちろん、ロータは、図７６に示されるもの以外の様々な形状を有するアセンブリであってよい。一体構造に対して駆動ロータを備えるアセンブリを有することの１つの利点は、ロータインサートがロータベース部材と異なる材料から構成され得ることである。例えば、ロータインサートは、硬質材料又は一部の例では軟質材料から鋳造されてよい。いずれにせよ、ロータベース部材１４７^ｘの特質は、ロータインサート１４９^ｘに求められる特質と異なってよい。

【0122】

さらに図７６を参照して割り出しシステム１２４^ｘを説明する。図７６の駆動ロータ１３０ａ^ｘの長手方向背面図に示されるように、複数の割り出しオフセット面１５６^ｘがある。これらのオフセット面は、図７９に示される対応のハウジング割り出し面１７４Ａ^ｘに係合するように作動可能に構成される。再び図１８及び図１９を参照すると、そこに取り付けられる複数の割り出し面１７４を有する割り出しハウジング１３２があることが分かる。ここで図７９を参照すると、割り出し面１７４Ａ^ｘが、割り出しシステムを提供するために面１７４Ａ^ｘと割り出しオフセット面１５６^ｘとの間に介在するボールベアリングと協働する割り出し装置１３２^ｘを見ることができる。ここで図８０を参照すると、エネルギー変換装置１２０^ｘが示されており、駆動ロータ１３０Ａ^ｘ及び１３０Ｂ^ｘが相互に係合し、ロータベース部材１４７^ｘに取り付けられるロータインサート１４９^ｘがあることがさらに分かる。図８０の右側部分を見ると、駆動ロータ１３０Ｂ^ｘ上に、外部割り出し面１７４^ｘを提供して、割り出しハウジング１３２^ｘのハウジング割り出し面１７４Ａ^ｘと協働する割り出しオフセット面１５６^ｘと球体部材１７５^ｘとを見ることができる。下右側部分の下側の球体部材１７５^ｘは、ロータを適切に割り出して、シャフト１２６^ｘに対する規定の回転位置にそれらを維持するように上述と同様に下右側部分の面１５６^ｘ及び１７４^ｘと協働することが理解されよう。

【0123】

ここで図８１を参照すると、エネルギー変換装置１２０^ｘｉが示される別の実施形態が示されている。概して、この装置は、第１及び第２ロータアセンブリ１２２Ａ^ｘｉ及び１２２Ｂ^ｘｉを利用しており、これらのロータアセンブリからのエネルギーは、ベベルギア面１９９^ｘｉによって中心シャフト１２６Ｂ^ｘｉに変換される。

【0124】

図１及び図３９で説明されるように、それぞれ楕円形の外形及び波形の外形の両方のためのベースカーブを定式化するための根拠を説明する。これらの方程式は、楕円形のボールベアリングと波形のボールベアリングとの割り出し面の外形の両方のためのベースカーブを導き出すことに加えて、涙形のベースカーブのためのベースカーブ、及び、割り出しギアのギアロータ対の２つのロータのいずれか、又は波形ロータのベースカーブを導き出すために用いられる。パラメータｔは、ラジアンで、その回転軸線回りのロータの一方の回転角を表している。パラメータｐは、他方の構成要素に対して一方の構成要素の回転角の間のアルファ角を表している（ボールベアリングの群は、面の数学の定式化のための１つの構成要素として考慮され得ることに留意されたい）。パラメータＢは、一方の移動物体と他方の相互の噛み合いとの間の相対速度の比のための速度比の乗数である。ボールベアリングのセットは、群の正味の回転軸線回りのボールベアリングの群の正味の回転の速度比を有する移動物体として考慮され得ることに留意されたい。楕円形の割り出し面では、速度比Ｂ＝１であって、波形の外形の場合にはＢ≠１であり、典型的な波形の外形は、Ｂ＝１＋１／Ｎ又はＮ＝１−１／Ｎの場合に生成され、Ｎは、等間隔に配置されたローブの数、等間隔に配置された割り出しピンの数、又は、例えば等間隔に配置されたボールベアリングの数である。パラメータＲは、ベースカーブがある仮想球面の半径である。デカルト座標系がＣｖＲアセンブリの球体の中心に中心を置く。

【0125】

図３９に示される

【数1】

において、ベクトルＶは、原点からポイント３３０に延びるＸＹＺ座標のベクトルを表すとすると、一連の４つのベクトルが適用される。最初に、Ｙ軸回りの＋アルファだけＶのベクトル回転を実行する。結果として生じたベクトルを、Ｚ軸回りに＋Ｂ^＊ｔだけ回転させる。その後、結果として生じたベクトルを、Ｙ軸回りに−ｐだけ回転させる。結果として生じたベクトルをＺ軸回りに−ｔだけ回転させ、その結果がベースカーブＣであり、又は、カッター経路の中心として知られている。以下は、すべて書き出された４つの回転行列を有する行列の掛け算である。

【数2】

【0126】

掛け算及び簡約化の後、ベースカーブのためのデカルト座標におけるパラメータ方程式は従って、

【数3】

である。

【0127】

ベースカーブの具体例は図８３及び図８４で見ることができ、それぞれ波形及び楕円形の割り出し設計のための部材ａ２及びｂ２は、ｐ＝２．５°及びａ＝４５°のアルファ角で示される。

【0128】

楕円形の案内溝を有するボールベアリング割り出し装置は、（貫通シャフトの一部に取り付けられる）一部分とロータの楕円形とに取り付けられる楕円のピンを有することに代えて、ボールベアリングバーションがここで、ロータ上に一連の楕円形を有すること、及び一部の楕円形が貫通シャフトに固定されることを除いて、通常の楕円形の割り出し装置と同様である。２つの一連の楕円形はベアリングであり、楕円面がボールベアリング上で案内溝として同様に機能するので、ボールと楕円形状の溝との間に主要な転がり接触が生じる。

【0129】

この点の開示は、半径方向に円錐形、又は、上の数学で説明される「ベースカーブ」Ｃに沿って移動する「カッター」としての一定半径のラビットイヤのいずれかによって作り出される機械加工面を導き出してきた。ボールベアリングの楕円形の割り出し装置では、パラメータＢ＝１を使用するカッターの経路として同一のベースカーブＣが用いられ得るし、楕円形の割り出しベースカーブの具体例は、図８４で示される部材ｂ２であるものの、カッターとして円錐、又は円筒、又は任意の半径、スパイラル又は任意の形状を用いることに代えて、図８４の部材ｂ３などのカッターとして球体を用いており、球体は、ベースカーブｂ２上に中心を置き、ｂ２に沿って数学的に円弧を描き、例として図８４に示されるように、この図でボールを割り出す任意に選択された６つの割り出しボールによってトロイダル容積ｂ４を生成する。この容積の外側は、機械加工されるべきボールベアリングの割り出し面のベアリングの案内溝を生成するために関係する面である。この単一のトロイダル面は、２つの案内溝を作り出すために２つの面に分割されるものとして考えられる。しかしながら、面がどのように調整されるか、すなわち、ユーザが、トロイダル面を調整する方法に関していくらかコントロールすることに依存して、部分的な面の対の内側でボールが依然として転がるので、結果として生じた面の１００％を用いることは、装置が機能するために必要でない。

【0130】

楕円形のベースカーブＣの導き出しが上述された。ロータと貫通シャフトの回転中心軸線との間には「アルファ角」が形成される。ボールベアリングの数に対して２倍の楕円案内溝がある。図６０Ａ〜図６０Ｅのエキスパンダエンジンは、１０°のアルファ角を有する楕円割り出し装置を有している。この特定の装置は、各側で同一の２つの割り出しアセンブリと貫通シャフトとを有する点で対称である。この具体例では、装置の一方の側で楕円案内溝のセットが、ベースカーブの方程式Ｃにおいて以下のパラメータ：ａ＝４５°、ｐ＝２．５°、Ｂ＝１、によって作り出され得る。ロータの回転中心軸線とボールのアセンブリの回転軸線（円の一定の平面にある）との間でアルファ角２．５°が形成される。ボール群は、貫通シャフトの回転軸線からアルファ角２．５°の軸線回りで回転する。従って、全角度は、ボールを有するこの割り出しアセンブリでは５°である。ボールベアリングはすべて、楕円と同様に同一の間隔で配置される円上にあり、また、楕円面の２つの対同士の間の中間の平面にあることに留意されたい。

【0131】

ロータの背面上に案内溝を作り出すために、ベースカーブは球体半径Ｒ上に配置されており、球体半径Ｒは、好適な実施形態では、シャフトにそれぞれ取り付けられる球体ボール及びロータの背面のソケット球面と割り出し装置との間のクリアランスの隙間の中心半径にある（ボール及び割り出し装置のソケットの球体上の面は必ずしも球面でなくてもよいことに留意されたい）。次に、ボールベアリングのサイズに等しい球体カッターを理想的に用いて、溝を作り出すためにロータの背面の球面への（さらにロータ対の中心に向かって）「カット」がある。この溝を作り出すために除去される材料の例は図８４に示されており、容積としての部材ｂ４は、ベースカーブ経路ｂ２に沿って動くカッターボールｂ３によって除去される。カッターは、ボールベアリングのためのいくらかの前負荷又はいくらかのクリアランスの隙間のいずれかを作り出すために、ボールの径と全く同一である必要はない。貫通シャフトに固定される割り出し装置の内側ソケット上にトロイダル突出カットを形成するため、ベースカーブに、さらに、ロータ対の装置の球体中心の中心に中心を置くベースカーブ経路の座標系に追従する球体カッターを用いて材料を除去し、その結果、Ｚ軸は局所の回転軸線に配列される。

【0132】

波形案内溝を有するボールベアリング割り出し装置は、ともに噛み合う２つのギア状の対に代えて、トロイダル形状である２つの波面の間の一連のボールベアリングがあることを除いて、ギア対の割り出し装置と同様である。

【0133】

ボールベアリングの割り出しベースカーブでは、上の両方の案内溝を導き出す方程式Ｃのみを必要とし、今回は、２つの案内溝が、ギア対に入ったかのように１に代えて２つのローブの数で差異を有する。図８３は、案内溝を形成するために除去されるべき容積の方程式を示している。図８３のデカルト座標系ａ１は、ベースカーブ方程式Ｃの原点を表しており、また、ＣｖＲ装置の中心の限定の位置も表している。Ｚ軸は、ボールベアリングの案内溝がその中に機械加工される構成要素の回転軸線を表している。図８３では、ボールベアリングの径３／８”でパラメータｐ＝２．５°、ａ＝４５°、Ｎ＝９を選択し、１つのボールベアリングがカッターａ３として想定されることが可能であり、また、ベースカーブａ２は、この場合にはＲ＝１．０１”の半径にある。この場合、速度比としてＢ＝１＋１／９を選択し、１０個のローブを生じる。Ｂ＝１−１／９の速度比を選択すると、８個のローブを有するトロイダル形状のトロイドを生じさせ、構成要素を割り出す他のアセンブリ上の他の案内溝のためにその面を用いることができる。

【0134】

例として、図８５に示される１１個のボールベアリングｃ８を参照すると、この特定のアセンブリは、主要な中心ロータｃ５及びｃ６（図８６〜図８９も参照されたい）の間に全アルファ角１０°を有する。図８６の割り出しトロイダル形状のトロイド波形の案内溝面ｃ１３及びｃ１４では、１つの例を示すためにパラメータａ＝４５°、ｐ＝２．５°、Ｎ＝１１が選択される。しかしながら、波形のボールベアリングの割り出し装置では、楕円形のボールベアリング割り出し装置に用いたものと同一のトロイダル容積を用いず、代わりに、２つの案内溝のために２つの異なる面を有する。メインロータｃ６に固定される案内溝ｃ１３では、１２個のバンプのトロイダル形状のトロイド切り欠き案内溝面ｃ１３を生じるパラメータＢ＝１＋１／１１を選択し、図８６の部材ｃ７の座標系の中心を有するベースカーブＣのデカルト座標系を調整することを確保し、また、部材ｃ７の中心座標系が、ロータ対アセンブリの中心座標系ｃ１０に調整される。ｃ７上でベースカーブの適切な位置を確保するために、部分ｃ７のＺ軸にベースカーブＣのＺ軸が調節されることを確保し、Ｚ軸はその部分の回転軸線である。図８６の部分ｃ９上の案内溝ｃ１４では、方程式Ｃを用いてＺ軸が図８８の貫通シャフトｃ１３の回転軸線に今回は調節されることを確保して、１０個のバンプの波形のトロイダル形状のトロイド案内溝ｃ１４を生じるパラメータＢ＝１−１／１１を選択し、カーブＣの原点は、Ｚ軸の配列を用いてロータ対アセンブリの球体の中心にある。この組み合わせの結果は、ボールベアリングと案内溝との間で最小の摩擦を生じさせる正味の転がりがあり、すなわち、概して作動時にボールベアリングの滑り接触がなく、このトルク伝達装置の高い効率がある。機械加工された部品が十分な公差があり又は前負荷をかけられれば、バックラッシュをゼロにすることができ、また、ギア割り出し装置の対のようなバックラッシュがゼロのトルク伝達装置を作り出し、差異は、ボールベアリングのバージョンがギア対に比べて非常に低い又は無視してよい摩擦であることである。また、メインロータと貫通シャフトとの間の速度比は、ギア対に対して１ローブの差異に代えて、２ローブの差異のために異なる。このことは、割り出し装置に対して２の差異を有する整数のギア比に基づくメインロータのローブの数を制限する。速度比の関数の組み合わせを有するアセンブリの具体例が図８５に示される。アセンブリの左側では、以下のような数のギアローブを有する。部材ｃ１は７つのローブを有し、部材群ｃ２は８つのボールであり、部材ｃ３は９つのローブを有し、このローブは、１６個のローブを有するロータｃ５に固定され、そのローブは、１５個のローブを有するロータｃ６と噛み合い、これは１２個のローブ、１１個のボールベアリングのｃ８がその裏側に固定された部材ｃ７を有し、最終的にボールはｃ９内で案内溝上を転がる。ｃ１及びｃ９の両方は、貫通シャフトに固定され、それ故に同じ速度で回転する。結果は適切な公差があるかどうかであり、メインロータｃ５及びｃ６は相互に擦れ合う必要はなく、その間に維持されるクリアランスの隙間を有することができ、従って、摩耗を低減又は排除する。また、摩耗及び摩擦は部材ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ７、ｃ８及びｃ９で最小化される。

【0135】

図８８では、ボールベアリングの回転の性質の説明を手助けするため、割り出しアセンブリのアルファ角ｃ１６の半分の角度ｃ１５で、この場合には２．５°で、ボールベアリングの中心は平面ｃ１１内にある。ベースカーブＣを有する上述の方程式によって、ボールベアリングの中心が、平面ｃ１１内にある円内を移動し、その円の回転軸線が、ロータ対アセンブリｃ１０の原点を横切ることも分かる。図８８及び図８６では、図８３に示される容積ａ４の半分に比べて、案内溝ｃ１１及びｃ１２がどの程度原形のトロコイド形のトロイドの半分よりはるかに小さいことも留意されたい。

【0136】

ボールベアリングは、作動中に等間隔にボールを維持することを手助けするために、ボールベアリングが完全にぴったりはまるスタイルであるものか（すなわち、接触、又はほぼ接触）、又はボールベアリング同士の間の「ケージ」を配置することができるもの、であることが説明されるべきであろう。これはさらに、摩擦の減少を手助けし、作動の円滑さを向上させ得る。

【0137】

図８９〜図９２には、複数のベアリング部材が、シャフトの中心ボール部材とロータの１つとの間に介在される別の割り出しシステムが示されている。図９２には、相互の相対位置にベアリングを位置決めする複数のベアリングケージが示される分解図が示されている。後方バックプレートが設けられてよく、図９０の断面図に示されるように、バックプレートは、割り出しシステムを収容するロータに固定して取り付けられている。この実施形態では、割り出しオフセット面はボールベアリングシャフト部材上にあり、割り出し面はベアリングを介している。

【0138】

本発明は、いくつかの実施形態の説明によって例示されたものの、また、例示の実施形態が詳細に説明されたものの、そうした詳細にまで添付の特許請求の範囲の範囲を減縮すること、また、多少なりとも限定することは出願人の意図するところではない。添付の特許請求の範囲の範囲内でさらなる利点及び変形が技術的に十分であることが容易に分かる。従って、さらに広い態様の発明が、特定の詳細、それぞれの装置及び方法、及び図示され説明された例示の具体例に限定されない。従って、出願人の一般概念の精神又は範囲から逸脱しない限りにおいてそうした詳細からの逸脱がなされてよい。

【0139】

本明細書（および請求の範囲）で「備える」、「備えている」等の語は、記述されている構成、数、ステップ、または要素の存在を示しているものと解され、１またはそれ以上の他の構成、数、または要素、あるいはその集団の存在を排除するものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】

【図59】

【図60】

【図60A】

【図60B】

【図60C】

【図60D】

【図60E】

【図60F】

【図60G】

【図60H】

【図60I】

【図60J】

【図60K】

【図60L】

【図61A】

【図61B】

【図62A】

【図62B】

【図63A】

【図63B】

【図63C】

【図63D】

【図63E】

【図64A】

【図64B】

【図64C】

【図64D】

【図64E】

【図64F】

【図64G】

【図64H】

【図64I】

【図64J】

【図65】

【図66】

【図67A】

【図67B】

【図67C】

【図67D】

【図68A】

【図68B】

【図68C】

【図68D】

【図69A】

【図69B】

【図70A】

【図70B】

【図70C】

【図70D】

【図71】

【図72】

【図73】

【図74A】

【図74B】

【図74C】

【図74D】

【図74E】

【図75】

【図76】

【図77】

【図78】

【図79】

【図80】

【図81】

【図82】

【図83】

【図84】

【図85】

【図86】

【図87】

【図88】

【図89】

【図90】

【図91】

【図92】