特許 6448612 回転式内燃機関、ハウジングアセンブリ、及び回転式内燃機関の組立方法

(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】6448612

(24)【登録日】2018年12月14日

(45)【発行日】2019年1月9日

(54)【発明の名称】回転式内燃機関、ハウジングアセンブリ、及び回転式内燃機関の組立方法

(51)【国際特許分類】

   F02B 53/00 20060101AFI20181220BHJP

   F02B 55/02 20060101ALI20181220BHJP

【ＦＩ】

   F02B53/00 T

   F02B55/02 C

   F02B55/02 D

【請求項の数】25

【全頁数】33

(21)【出願番号】特願2016-500373(P2016-500373)

(86)(22)【出願日】2014年2月25日

(65)【公表番号】特表2016-514230(P2016-514230A)

(43)【公表日】2016年5月19日

(86)【国際出願番号】US2014018208

(87)【国際公開番号】WO2014149415

(87)【国際公開日】20140925

【審査請求日】2017年2月23日

(31)【優先権主張番号】13/843,646

(32)【優先日】2013年3月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515251399

【氏名又は名称】ゴテック・エナジー・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＧＯＴＥＫ ＥＮＥＲＧＹ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100100479

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 三喜夫

(72)【発明者】

【氏名】スティーブン・リー・ハーブラック

(72)【発明者】

【氏名】ブラッドリー・スコット・ファレンコップ

【審査官】 高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００５−５１５３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０２２６３２７５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第０２０５８９２７（ＧＢ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−０９２４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第３１０２５１６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ５３／００

Ｆ０２Ｂ ５５／０２

Ｆ０２Ｂ ５５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パワーモジュールと、
取入れ口及び排出口を含むハウジングと、
ここでハウジングは、パワーモジュールを保持するように構成され、第１ユニットと、第１ユニットに接続可能な第２ユニットとを備える、
ハウジングに着脱可能に接続されるように構成されたスリーブと、
ここでスリーブは、スリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及び点火プラグポートを含み、第１ユニット及び第２ユニットは、ハウジング取入れ口とスリーブ取入れ口との間に実質的に漏れの無い取入れ口流路を形成するため、及びハウジング排出口とスリーブ排出口との間に実質的に漏れの無い排出口流路を形成するために、厳しい許容範囲のプレスあるいはクランプ係合の一つによってスリーブと静的に相互作用するように構成され、ここでスリーブは第１スリーブであり、第１スリーブは、第１スリーブのスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及び点火プラグポートと異なる、対応するスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及び点火プラグポートの少なくとも一つを有する第２スリーブと交換可能に構成され、ここで第２スリーブは、第１スリーブと比較して、内燃機関のトルク出力、内燃機関の馬力出力、内燃機関の燃料タイミング、及び内燃機関の点火タイミングの少なくとも一つを変更するよう構成されている、
を備えた回転式内燃機関。

【請求項2】

パワーモジュールは、ピストンヘッドを有しピストンクランクシャフトアセンブリに連結される少なくとも一つのピストンアセンブリを含む、請求項１に記載の回転式内燃機関。

【請求項3】

ピストンヘッドは、ピストンヘッドの上面において燃焼帯を設けるように構成された少なくとも一つの燃焼凹部を含む、請求項２に記載の回転式内燃機関。

【請求項4】

ピストンヘッドは、少なくとも一つの燃焼帯を実質的に密閉するように構成された少なくとも一つのピストンシールアセンブリに連結されている、請求項３に記載の回転式内燃機関。

【請求項5】

少なくとも一つのピストンシールアセンブリは、第１方向においてシールアセンブリの第１シールを付勢し、第１方向とは異なる第２方向においてシールアセンブリの第２シールを付勢するように構成されたばね部材を含む、請求項４に記載の回転式内燃機関。

【請求項6】

パワーモジュールは、ハウジング内の燃焼室を実質的に密閉するように構成された少なくとも一つのクロスオーバーシールアセンブリに連結されている、請求項１に記載の回転式内燃機関。

【請求項7】

クロスオーバーシールアセンブリは、第１方向においてクロスオーバーシールアセンブリの第１シールを付勢し、第１方向とは異なる第２方向においてクロスオーバーシールアセンブリの第２シールを付勢し、第１方向及び第２方向とは異なる第３方向において両方のシールを付勢するように構成されたばね部材を含む、請求項６に記載の回転式内燃機関。

【請求項8】

クロスオーバーシールアセンブリは、第１方向においてクロスオーバーシールアセンブリの第１シールを付勢し、第１方向とは異なる第２方向においてクロスオーバーシールアセンブリの第２シールを付勢し、第１方向及び第２方向とは異なる第３方向において両方のシールを付勢するように構成された流体又はガス加圧を含む、請求項６に記載の回転式内燃機関。

【請求項9】

クロスオーバーシールアセンブリは、ハウジング及びスリーブの少なくとも一つにおける噴射孔あるいは点火装置の穴の大きさよりも大きいアーク長さよりも大きな幅を有する、請求項６に記載の回転式内燃機関。

【請求項10】

第２スリーブのスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口の少なくとも一つは、第１スリーブの対応するスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口と異なり、第１スリーブと比較して、内燃機関のトルク出力を変更するように構成されている、請求項１に記載の回転式内燃機関。

【請求項11】

第２スリーブのスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口の少なくとも一つは、第１スリーブの対応するスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口と異なり、第１スリーブと比較して、内燃機関の馬力出力を変更するように構成されている、請求項１に記載の回転式内燃機関。

【請求項12】

第２スリーブのスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口の少なくとも一つは、第１スリーブの対応するスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口と異なり、内燃機関の燃料タイミング及び内燃機関の点火タイミングの少なくとも一つを変更するように構成されている、請求項１に記載の回転式内燃機関。

【請求項13】

少なくとも一つのリングシールアセンブリ、及びハウジングに連結される２つのカバープレートをさらに備え、少なくとも一つのリングシールアセンブリは、パワーモジュールとハウジングに連結される少なくとも一つのカバープレートとの間に配置され、リングシールアセンブリの圧縮は、空気的及び油圧的の少なくとも一つにて制御されている、請求項１に記載の回転式内燃機関。

【請求項14】

ハウジングは、出力曲線対毎分回転数、及びトルク曲線対毎分回転数の少なくとも一つを変更するように構成された中心歯車アセンブリを有する少なくとも一つのカバープレートを含む、請求項１に記載の回転式内燃機関。

【請求項15】

回転式内燃機関において使用するハウジングアセンブリであって、
取入れ口及び排出口を含むメインユニットと、
ここでメインユニットは、内燃機関用のパワーモジュールを保持するように構成され、第１ユニットと、第１ユニットに接続可能な第２ユニットとを備える、
メインユニットに着脱可能に連結するように構成されたスリーブと、
ここでスリーブは、スリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及び点火プラグポートを含み、第１ユニット及び第２ユニットは、メインユニット取入れ口とスリーブ取入れ口との間に実質的に漏れの無い取入れ口流路を形成するため、及びメインユニット排出口とスリーブ排出口との間に実質的に漏れの無い排出口流路を形成するために、厳しい許容範囲のプレスあるいはクランプ係合の一つによってスリーブと静的に相互作用するように構成され、ここでスリーブは第１スリーブであり、第１スリーブは、第１スリーブのスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及び点火プラグポートと異なる、対応するスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及び点火プラグポートの少なくとも一つを有する第２スリーブと交換可能に構成され、ここで第２スリーブは、第１スリーブと比較して、内燃機関のトルク出力、内燃機関の馬力出力、内燃機関の燃料タイミング、及び内燃機関の点火タイミングの少なくとも一つを変更するよう構成されている、
を備えたハウジングアセンブリ。

【請求項16】

第２スリーブのスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口の少なくとも一つは、第１スリーブの対応するスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口と異なり、第１スリーブと比較して、内燃機関のトルク出力、内燃機関の馬力出力、内燃機関の燃料タイミング、及び内燃機関の点火タイミングの少なくとも一つを変更するように構成されている、請求項１５に記載のハウジングアセンブリ。

【請求項17】

第２スリーブのスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口の少なくとも一つは、第１スリーブの対応するスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口と異なり、第１スリーブと比較して、取入れ口流路及び排出口流路の少なくとも一つを変更するように構成されている、請求項１５に記載のハウジングアセンブリ。

【請求項18】

回転式内燃機関の組立方法であって、
取入れ口、排出口、第１ユニット、及び第２ユニットを含むハウジングを設けること、
ハウジング内から第１スリーブを分離すること、
ここで第１スリーブは、スリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及び点火プラグポートを含む、
内燃機関のトルク出力、内燃機関の馬力出力、内燃機関の燃料タイミング、及び内燃機関の点火タイミングの少なくとも一つを変更するために、第１スリーブを、第１スリーブのスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及び点火プラグポートと異なる、対応するスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及び点火プラグポートの少なくとも一つを有する第２スリーブと交換すること、
ここで第１スリーブを第２スリーブと交換することは、ハウジング取入れ口と第２スリーブのスリーブ取入れ口との間に実質的に漏れの無い取入れ口流路を形成するため、及びハウジング排出口と第２スリーブのスリーブ排出口との間に実質的に漏れの無い排出口流路を形成するために、厳しい許容範囲のプレスあるいはクランプ係合の一つによって、第１ユニット及び第２ユニットが第２スリーブと静的に相互作用するように、ハウジング内に第２スリーブを接続することを含む、
ハウジングにパワーモジュールを配置すること、
を備えた組立方法。

【請求項19】

ハウジングにパワーモジュールを連結することは、ハウジング内の燃焼室を実質的に密閉するように構成された少なくとも一つのクロスオーバーシールアセンブリを含むパワーモジュールを連結することをさらに備える、請求項１８に記載の組立方法。

【請求項20】

第２スリーブのスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口の少なくとも一つは、第１スリーブの対応するスリーブ取入れ口及びスリーブ排出口と異なり、第１スリーブと比較して、内燃機関のトルク出力、内燃機関の馬力出力、内燃機関の燃料タイミング、及び内燃機関の点火タイミングの少なくとも一つを変更するように構成される、請求項１８に記載の組立方法。

【請求項21】

パワーモジュールとハウジングに連結された少なくとも一つのカバープレートとの間にリングシールアセンブリを配置することをさらに備え、ここでリングシールアセンブリの圧縮は、空気的及び油圧的の少なくとも一つにて制御されている、請求項１８に記載の組立方法。

【請求項22】

パワーモジュールと、
パワーモジュールを保持するように構成されたハウジングと、
ここでハウジングは、取入れ口及び排出口を含む、
スリーブ取入れ口、スリーブ排出口、及びインジェクターポートを含む第１スリーブと、
ここで第１スリーブは、ハウジング取入れ口とスリーブ取入れ口との間に実質的に漏れの無い取入れ口流路を形成するため、及びハウジング排出口とスリーブ排出口との間に実質的に漏れの無い排出口流路を形成するために、ハウジング内に着脱可能に接続可能である、
を備え、
ここで第１スリーブは、第１スリーブのスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、及びインジェクターポートと異なる、対応するスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、及びインジェクターポートの少なくとも一つを有する第２スリーブと交換可能に構成され、第２スリーブは、第１スリーブと比較して、内燃機関のトルク出力、内燃機関の馬力出力、及び内燃機関の燃料タイミングの少なくとも一つを変更するよう構成されている、
回転式内燃機関。

【請求項23】

回転式内燃機関において使用するハウジングアセンブリであって、
取入れ口及び排出口を含むメインユニットと、
ここでメインユニットは、内燃機関用のパワーモジュールを保持するように構成される、
スリーブ取入れ口、スリーブ排出口、及びインジェクターポートを含む第１スリーブと、
ここで第１スリーブは、メインユニット取入れ口とスリーブ取入れ口との間に実質的に漏れの無い取入れ口流路を形成するため、及びメインユニット排出口とスリーブ排出口との間に実質的に漏れの無い排出口流路を形成するために、メインユニットにおいて着脱可能に接続可能である、
を備え、
ここで第１スリーブは、第１スリーブのスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、及びインジェクターポートと異なる、対応するスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、及びインジェクターポートの少なくとも一つを有する第２スリーブと交換可能に構成され、第２スリーブは、第１スリーブと比較して、内燃機関のトルク出力、内燃機関の馬力出力、及び内燃機関の燃料タイミングの少なくとも一つを変更するよう構成されている、
ハウジングアセンブリ。

【請求項24】

回転式内燃機関の組立方法であって、
取入れ口及び排出口を含むハウジングを設けること、
ハウジング内から第１スリーブを分離すること、
ここで第１スリーブは、スリーブ取入れ口、スリーブ排出口、及びインジェクターポートを含む、
内燃機関のトルク出力、内燃機関の馬力出力、及び内燃機関の燃料タイミングの少なくとも一つを変更するために、第１スリーブを、第１スリーブのスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、及びインジェクターポートと異なる、対応するスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、及びインジェクターポートの少なくとも一つを有する第２スリーブと交換すること、
ここで第１スリーブを第２スリーブと交換することは、ハウジング取入れ口と第２スリーブのスリーブ取入れ口との間に実質的に漏れの無い取入れ口流路が形成されるように、及びハウジング排出口と第２スリーブのスリーブ排出口との間に実質的に漏れの無い排出口流路が形成されるように、ハウジング内に第２スリーブを接続することを含む、
ハウジングにパワーモジュールを配置すること、
を備えた組立方法。

【請求項25】

パワーモジュールと、
パワーモジュールを保持するように構成されたハウジングと、
ここでハウジングは、取入れ口及び排出口を含む、
スリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及びグロープラグポートを含む第１スリーブと、
ここで第１スリーブは、ハウジング取入れ口とスリーブ取入れ口との間に実質的に漏れの無い取入れ口流路を形成するため、及びハウジング排出口とスリーブ排出口との間に実質的に漏れの無い排出口流路を形成するために、ハウジング内に着脱可能に接続可能である、
を備え、
ここで第１スリーブは、第１スリーブのスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及びグロープラグポートと異なる、対応するスリーブ取入れ口、スリーブ排出口、インジェクターポート、及びグロープラグポートの少なくとも一つを有する第２スリーブと交換可能に構成され、第２スリーブは、第１スリーブと比較して、内燃機関のトルク出力、内燃機関の馬力出力、内燃機関の燃料タイミング、及び内燃機関の点火タイミングの少なくとも一つを変更するよう構成されている、
回転式内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに記述された実施形態は、一般的に、内燃機関及びより具体的には回転式内燃機関に関する。また、ここに記述された実施形態は、一般的に、エンジンが電気モーターあるいはエンジンによって駆動されるシャフトを有する場合における気体圧縮機及び液体ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、ピストンエンジンは非効率的な内燃機関である。例えば、ガソリンピストンエンジンは、約２５％〜３５％の効率を有し、直噴ディーゼルエンジンは、約４０％の効率であるかもしれない。効率を増加させるために、及び／又は内燃機関の大きさを低減するために、様々な回転式内燃機関が導入された。しかしながら、既知の回転式内燃機関は、長期間にわたり一定の燃焼室圧力を維持する密閉能力を欠き、最適な燃焼バーンを有さず高温及び悪い燃料経済性に帰着し、所望のトルクよりも小さいトルクを発生し、及び／又は浮遊するカムフォロア機械構成によりＲＰＭにおいて制限される。

【0003】

一般的に、ピストン及びスクロールコンプレッサ及びポンプは非効率的である。

【発明の概要】

【0004】

１つの態様において、回転式内燃機関が提供される。このエンジンは、パワーモジュールと、吸気口及び排気口を含むハウジングと、ハウジングにおいて連結するように構成されるスリーブとを含み、ここでエンジンの全ての可動部はパワーモジュール内に配置され、ハウジングはパワーモジュールを保持するように構成され、スリーブはスリーブ吸気口及びスリーブ排気口を含む。

【0005】

別の態様では、回転式内燃機関で使用されるハウジングアセンブリが提供される。このハウジングアセンブリは、吸気口及び排気口を含むハウジングと、ハウジングにおいて連結するように構成されるスリーブとを含み、ここでハウジングは内燃機関用のパワーモジュールを保持するように構成され、スリーブはスリーブ吸気口及びスリーブ排気口を含む。

【0006】

さらに別の態様では、回転式内燃機関を製造する方法が提供される。この方法は、吸気口及び排気口を含むハウジングを設けること、ハウジングにおいてスリーブを連結すること、及びスリーブ内のパワーモジュールを連結することを含み、ここでスリーブはスリーブ吸気口及びスリーブ排気口を含み、エンジンの全ての可動部はパワーモジュール内に配置される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】組み立てられた例示的な回転式内燃機関の斜視図である。

【図2】図１に示す回転式内燃機関の分解した部分的斜視図である。

【図3】図１に示すエンジンで使用するローターの斜視図である。

【図4】図１に示すエンジンハウジングの内側に位置したローターの端面図である。

【図5】図２に示すリング板の内部斜視図である。

【図6A】図２に示すリング板の外部斜視図である。

【図6B】図６Ａに示すリング板で使用するリングシールアセンブリの斜視図である。

【図7A】図２に示すパワーモジュールで使用するクロスオーバーシールの上面の斜視図である。

【図7B】図７Ａに示すクロスオーバーシールの底面の斜視図である。

【図7C】図７Ａに示すクロスオーバーシールの分解組立図である。

【図8A】図２に示すパワーモジュールで使用する代わりのクロスオーバーシールの斜視図である。

【図8B】図２に示す第１アーム拡張部及び第２アーム拡張部で使用するインサートの斜視図である。

【図9】図２に示すピストンアセンブリのような、ピストンアセンブリの斜視図である。

【図10】図９に示す例示的なピストンヘッドの斜視図である。

【図11A】図１０に示すピストンヘッドで使用する代わりの外面の斜視図である。

【図11B】図１０に示すピストンヘッドで使用する代わりの外面の斜視図である。

【図11C】図１０に示すピストンヘッドで使用する代わりの外面の斜視図である。

【図11D】図１０に示すピストンヘッドで使用する代わりの外面の斜視図である。

【図12A】図１０に示すピストンヘッドで使用可能なピストンシール溝の側面図である。

【図12B】図１０に示すピストンヘッドで使用可能なピストンシール溝の側面図である。

【図12C】図１０に示すピストンヘッドで使用可能なピストンシール溝の側面図である。

【図12D】図１０に示すピストンヘッドで使用可能なピストンシール溝の側面図である。

【図13A】図１０に示すピストンヘッドで使用可能なピストンシール溝の側面図である。

【図13B】図１０に示すピストンヘッドで使用可能なピストンシール溝の側面図である。

【図13C】図１０に示すピストンヘッドで使用可能なピストンシール溝の側面図である。

【図13D】図１０に示すピストンヘッドで使用可能なピストンシール溝の側面図である。

【図13E】図１０に示すピストンヘッドで使用可能なピストンシール溝の側面図である。

【図14A】図１０に示すピストンヘッドで使用可能な例示的なシールの斜視図である。

【図14B】図１０に示すピストンヘッドで使用可能な例示的なシールの斜視図である。

【図14C】図１０に示すピストンヘッドで使用可能な例示的なシールの斜視図である。

【図14D】図１０に示すピストンヘッドで使用可能な例示的なシールの斜視図である。

【図14E】図１０に示すピストンヘッドで使用可能な例示的なシールの斜視図である。

【図14F】図１０に示すピストンヘッドで使用可能な例示的なシールの斜視図である。

【図15A】図１０に示すピストンヘッドで使用するシールアセンブリの平面図である。

【図15B】図１５Ａに示すシールアセンブリの斜視図である。

【図15C】図１０に示すピストンヘッドで使用する代わりのシールアセンブリの斜視図である。

【図15D】図１０に示すピストンヘッドで使用する代わりのシールアセンブリの斜視図である。

【図16】図１２Ｄに示すピストンヘッドのような、部分的に組み立てられたピストンヘッドの斜視図である。

【図17】図１６に示すピストンヘッドで使用する例示的なピストンスリーブの斜視図である。

【図18】図１６に示すピストンヘッドで使用されるスリーブ及びシールアセンブリの斜視図である。

【図19A】図９に示すピストンアセンブリで使用する代わりのピボットカップリングアセンブリの底部斜視図である。

【図19B】図９に示すピストンアセンブリで使用する代わりのピボットカップリングアセンブリの底部斜視図である。

【図19C】図９に示すピストンアセンブリで使用する代わりのピボットカップリングアセンブリの底部斜視図である。

【図19D】図９に示すピストンアセンブリで使用する代わりのピボットカップリングアセンブリの底部斜視図である。

【図19E】図９に示すピストンアセンブリで使用する代わりのピボットカップリングアセンブリの底部斜視図である。

【図20A】図９に示すクランクシャフトアセンブリのような、例示的なピストンクランクシャフトアセンブリの分解組立図である。

【図20B】図９に示すクランクシャフトアセンブリで使用する代替ジャーナルの斜視図である。

【図20C】図９に示すクランクシャフトアセンブリのような、代替ピストンクランクシャフトアセンブリの分解組立図である。

【図21A】主クランクシャフト、クロスオーバーシール、及びそこに配置したピストンアセンブリを有する、図３に示すローターの斜視図である。

【図21B】主クランクシャフト、クロスオーバーシール、及びそこに配置したピストンアセンブリを有する、図３に示すパワーモジュールの斜視図である。

【図22】図２に示すハウジングアセンブリ及びスリーブのような、例示的なハウジングアセンブリ及びスリーブの分解組立図である。

【図23】図２に示すハウジングアセンブリにおいて使用される代わりのハウジングの斜視図である。

【図24】図２に示すハウジングアセンブリあるいはスリーブにおいて使用可能なポート形状の斜視図である。

【図25】図２に示すハウジングアセンブリにおいて使用可能な代わりのハウジングの斜視図である。

【図26】ポンプ用に使用可能なハウジングの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１〜図２５は、ここに記述された回転式内燃機関、気体圧縮機、及び／又は液体ポンプの例示的な実施形態を示す。

【0009】

開示の詳述
図１は、組み立てられた例示的な回転式内燃機関１０の斜視図であり、図２は、図１に示す回転式内燃機関１０の分解組立図である。エンジン１０は、取り外し可能なパワーモジュール１２、エンジンハウジングアセンブリ１４、及びスリーブ１６を含んでいる。例示的な実施形態において、パワーモジュール１２は、エンジンハウジング１４へ着脱可能に挿入され、回転エネルギーを提供するためにハウジングアセンブリ１４内で回転するように構成される。パワーモジュール１２によって生産された回転エネルギーは、主クランクシャフト１８に伝達される。例示的な実施形態において、パワーモジュール１２は、ローター２０、主クランクシャフト１８、少なくとも一つのピストンアセンブリ２２、及び２つのパワーモジュールリング板２６を含んでいる。

【0010】

パワーモジュール

【0011】

図３は、図１に示されるエンジン１０で使用するローター１００の斜視図であり、図４は、ハウジング１４に設置されたローター１００の端面図である。例示的な実施形態において、ローター２０のようなローター１００は、エンジン１０及びハウジング１４内で使用されるように構成されている。一つの実施形態では、ローター１００は、第１アーム１０２、第２アーム１０４、第３アーム１０６、及び第４アーム１０８を含む。各アーム１０２、１０４、１０６、１０８に設置されているものは、ピストンアセンブリ２２（図２０Ａ〜図２０Ｂに示す）のピストンクランクシャフトアセンブリを受け入れ保持する注油穴を有するキー付きのブッシングを受け入れ保持するためのピストンクランクシャフト穴１１０である。アーム１０２、１０４、１０６、１０８のそれぞれは、また、ローター１００内でピストンアセンブリ２２が往復運動で移動することを可能にする往復運動溝１１２を含む。ローター１００は、また、エンジン１０の主クランクシャフト１２を受け入れ保持するように構成された主クランクシャフト穴１１４を含む。穴１１０は、各々、油が、給油導管１１５を介して主クランク１８の中心を通りエンドプレートからローター１０へ流れるように、穴１１０内の回転部分に潤滑油を提供するように構成された給油導管１１５を含んでいる。一つの実施形態では、ローター１００は、また、動作中にピストンピボットピンを潤滑するために給油導管１１５を含む。

【0012】

例示的な実施形態において、圧縮室は、隣接するアーム、リング板２６、及びハウジング１４の内径の間で生成される。あるいはまた圧縮室は、隣接するアーム、リング板２６、及びスリーブ１６の内径の間で生成される。例えば、第１圧縮室１１６は、第１アーム１０２と第２アーム１０４との間で、ハウジング１４のスリーブ１６へ延在する。第２圧縮室１１８は、第２アーム１０４と第３アーム１０６との間で、ハウジング１４のスリーブ１６へ延在する。第３圧縮室１２０は、第３アーム１０６と第４アーム１０８との間で、ハウジング１４のスリーブ１６へ延在する。さらに第４圧縮室１２２は、第４アーム１０８と第１アーム１０２との間で、ハウジング１４のスリーブ１６へ延在する。圧縮室１１６、１１８、１２０、１２２は、電気火花、プラズマ、あるいは燃焼を引き起こす高圧縮によって点火される混合気を圧縮するように構成される。このような燃焼は、ピストンアセンブリ２２を移動させ、実際上、ハウジング１４内でローター１００を回転させる。圧縮室１１６、１１８、１２０、１２２は、コンプレッサー応用においてガスを圧縮する、あるいはポンプ応用において流体を移動させるように構成される。コンプレッサーあるいはポンプの応用において、電気モーター又は内燃機関は、ガスを圧縮するあるいは流体を移動させるために、ローター１００を回しピストンアセンブリ２２を往復運動させる主クランクシャフト１８を駆動するために使用される。

【0013】

例示的な実施形態において、アーム１０２、１０４、１０６、１０８のそれぞれは、クロスオーバーシール３００（図７に示される）を受け入れ保持するように構成されたクロスオーバーシールキャビティ１２４を含む。シールキャビティ１２４は、各アーム部材１０２、１０４、１０６、１０８の、第１アーム拡張部１２６から第２アーム拡張部１２８まで延在する。一つの実施形態では、第１アーム拡張部１２６及び第２アーム拡張部１２８の表面は、改善された摩耗性及び保守容易性のために、各拡張部１２６、１２８に置かれるインサート（図８Ｂに示される）を有してもよい。例示的な実施形態において、アーム部材１０２、１０４、１０６、１０８のそれぞれは、クロスオーバーシール３００と結合して使用されるスプリングを受け入れ保持するように構成されたシールスプリングキャビティ１３０を含む。ローター１００は、また、ネジ状及びネジのない複数の穴１３２を含む。一つの実施形態では、穴１３２はネジ状である。一つの実施形態では、穴１３２にはネジがない。別の実施形態では、所定数の穴１３２はネジ状であり、所定数の穴１３２はネジがない。予め構成された数のネジ状の穴１３２は、パワーモジュールリング板２６をローター１００に連結し及び／又は締結するように構成される。あるいはまた、予め構成された数のネジのない穴１３２は、動作中にローター１００から潤滑油を排出するために使用される。

【0014】

図５は、図２に示されるパワーモジュールリング板２６のような、リング板２００の背面の斜視図であり、図６Ａは、リング板２００の正面の斜視図である。図６Ｂは、リング板２００で使用するリングシールアセンブリ２３０の斜視図である。エンジン１０は、２つのリング板２００を含み、エンジン１０の両側にそれを含む。リング板２００は、ローター１００の側面に配置される。例示的な実施形態において、リング板２００は、ローター１００に連結されるように構成された内面２０２を含む。一つの実施形態において、内面２０２は、室１１６、１１８、１２０、１２２がハウジング１４、ロータアーム１０２、１０４、１０６、１０８、及びリング板２００によって実質的に密閉されるように、ローター１００と実質的に同一平面にあるように構成される。ローター１００は、リング板２００と一緒に、ピストンアセンブリ２２を封入する。各リング板２００は、密閉するためにピストンアセンブリ２２用の内側の室壁を生成する。

【0015】

例示的な実施形態において、リング板２００へ機械加工され、あるいはリング板に連結されるものは、第１回転リングシール合わせ面２０９、及び第２回転リングシール合わせ面２１１である。シール面２０９、２１１は、両方のケーシングカバープレート８０６から外へ広がる静止している外側及び内側のリングシール用の対向面シール表面として働く。代わりの実施形態では、回転する外側及び内側のリングシールがローターから外へ広がり、両方のハウジングエンドプレートにおいて静止している合わせ面に接触して密閉する。

【0016】

リングシールアセンブリ２３０は、第１リングシールパック２３２及び第２リングシールパック２３４を含む。シールパック２３２、２３４のそれぞれは、第１リングシール２３８に当接する第１弾性部材２３６、第１リングシール２３８と第２リングシール２４０との間に配置される第２弾性部材（図示せず）を含む。第２リングシール２４０は、リング板２００の外面と結合する。例示的な実施形態では、第１シールパック２３２の第２リングシール２４０は、リングシール２００の合わせ面２１１と結合するように構成され、第２シールパック２３４の第２リングシール２４０は、リング板２００の合わせ面２０９と結合するように構成される。例示的な実施形態では、弾性部材２３６は、Ｏ−リングである。一つの実施形態では、第２弾性部材は、油を受け入れるための導管（channel）を含むように構成される。そのような導管は、油ポンプ、これに限定されない、を含む制御アセンブリを使用して空気的及び／又は油圧的に制御される圧縮をシールアセンブリが有することを可能にする。弾性部材２３６の使用は、リングシールアセンブリが圧縮シールとして機能することを可能にする。

【0017】

内面２０２は、主クランクシャフト穴２０３及び複数のピストンクランクシャフト穴２０４を含む。ピストンクランクシャフト穴２０４のそれぞれは、ローター１００（図４に示される）のピストンクランクシャフト穴１１０と結合するように構成されるピストンクランクシャフト支持凹部２０６を含む。穴２０４及びピストンクランクシャフト支持凹部２０６は、穴１１０から延在する、ピストンアセンブリ２２のピストンクランクシャフトアセンブリを受け入れ支持するように構成される。よって、２つのリング板２００は、エンジン１０の全ての可動部を封入あるいは保持することができる。ローター１００における穴１３２と同様に、リング板２００は、リング板２００をローター１００に連結する、及び／又は、動作中にローター１００及び／又はリング板２００から潤滑油を後ろに流し出すように構成することができる複数の穴２０８を含む。リング板２００は、また、クロスオーバーシール３００（図７に示される）を整列させ、保持するためのクロスオーバーシール凹部２１０を含む。

【0018】

図７Ａは、パワーモジュール１２で使用するクロスオーバーシール３００の上面の斜視図である。図７Ｂは、クロスオーバーシール３００の底面の斜視図であり、図７Ｃは、クロスオーバーシール３００の分解図である。クロスオーバーシール３００は、第１シール３０２及び第２シール３０４を含む。各シール３０２、３０４は、第１周方向端３０６及び第２周方向端３０８を有する。端３０６、３０８は、燃焼室１１６、１１８、１２０、１２２を実質的に密閉するために、リング板２００のリングシールパック２３２と結合するように構成される。各シール３０２、３０４は、スプリング３１２を保持するために凹部３１０を含む。

【0019】

クロスオーバーシール３００は、圧縮室シールキャビティ１２４（図３及び図４に示される）及びチャンバーシール凹部２１０（図５及び図６に示される）内に設置されるように構成される。例示的な実施形態において、動作では、第１シール３０２が第１方向に押され、第２シール３０４が第１方向に反対の第２方向へ押される。シールスプリングキャビティ１３０及び凹部３１０に設置されたスプリング３１２は、各シールを横方向において互いから離させる。この実施では、端３０６、３０８は摩耗し減退するので、一定圧力を維持するために燃焼室内の一定の密閉を維持するように、スプリング３１２は、リングシールパック２３２の方へシール３０２、３０４を押しつける。さらに、シール３０２、３０４の上面３１４は、ハウジングアセンブリ１４のスリーブ１６の内径、あるいは直接にハウジングアセンブリ１４の内径に対して接触し密閉する。端３１４は摩耗し減退するので、一定の密閉及び／又は燃焼室内の圧力を維持するために、スプリング３１２及び遠心力は、スリーブ８０４あるいはハウジング８０２の内径の方へシール３０２、３０４を押す。例示的な実施形態では、クロスオーバーシール幅は、アーク長さにおいて、点火プラグ、及び／又は、スリーブ１６及び／又はハウジング１４におけるインジェクターポートの直径よりも大きく、一定圧力を維持し、かつそのようなポートを通る漏れを回避する。クロスオーバーシール３００による密閉は、チャンバークロスオーバー漏れ及びチャンバークロストークを実質的に防ぎ、実質的にクランク室加圧を防ぐシール力を生成する。

【0020】

別の実施では、第１及び第２のシール３０２、３０４を、横に外側へ互いに反対にかつ共に放射状に外側へ押すために、流体あるいはガスの加圧は、シールスプリングキャビティ１３０において維持される。流体あるいはガスの加圧を利用することは、規制された一定のシール力、あるいはシール力にリンクしたＲＰＭをエンジン１０が維持することを可能にする。流体加圧システムはまた、ポンプ注油システムがクロスオーバーシール３００への潤滑を可能にし、また下側からシール３００を潜在的に冷やすことを可能にする。

【0021】

図８Ａは、ローター１００にて使用される代わりのクロスオーバーシール３４０の分解図である。クロスオーバーシール３４０は、一般的に平坦であり、外面３４２、内面３４４、第１側方端３４６、及び第２側方端３４８を含む。端３４６は、室温で端３４６とシールアセンブリ２３０との間に隙間を有するように構成される。同様に、端３４８は、室温で端３４８とシールアセンブリ２３０との間に隙間を有するように構成される。端３４６、３４８と、シールアセンブリ２３０との間の隙間は、シール３４０が動作中に加熱したときにシールアセンブリ２３０に対して結合及び／又は密閉するためシール３４０が膨張することを可能にする。外面３４２は、クロスオーバーシール３４０において摩耗し減退するので、燃焼室内の一定の密閉及び／又は圧力を維持するために、２以上の円錐コイルばね３５６及び遠心力は、スリーブ８０４あるいはハウジング８０２の内径の方へシール３４０を押す。外面３４２は、クロスオーバーシール３４０と、スリーブ１６あるいはハウジング１４の内径との間の回転摩擦を最小化するために、複数の切抜き３５０を含んでもよい。４つの楕円形の切抜き３５０が示されているが、任意の数で任意の形状の切抜きが使用可能である。

【0022】

ピストンアセンブリ

【0023】

図９は、図２に示されるピストンアセンブリ２２のような、ピストンアセンブリ４００の斜視図である。ピストンアセンブリ４００は、並べられた２つのブッシング及び注油された穴を有する、連接棒４０６によってピストンクランクシャフトアセンブリ４０４に連結されたピストンヘッド４０２を含む。ピストンヘッド４０２は、リング板２００（図５に示される）の内面２０２の対応する穴２０８内に設置するピボットピン（図示せず）を受け入れ保持するように構成されたピボット接続４０８を含む。動作では、ピストンアセンブリ４００は、ピボット接続４０８に関して往復運動する。ピストン４００のこのような往復運動は、連接棒４０６の往復運動移動によってピストンクランクシャフトアセンブリ４０４を駆動し及び／又は回転させる。

【0024】

ピストンアセンブリ４００は、リング板２００（図５に示される）の内面２０２の対応する穴２０８内に設置するピボットピン（図示せず）を受け入れ保持するように構成されたピボット接続４０８を含む。ピストンヘッド４０２は、また、連接棒４０６を受け入れるように構成された連接棒ボス４１０を含む。ボス４１０は、連接棒４０６にピストンヘッド４０２を連結するピストンヘッドピン４１４を受け入れ保持するように構成されたロッドピン穴４１２を含む。

【0025】

図１０は、例示的なピストンヘッド４０２の斜視図である。例示的な実施形態において、ピストンヘッド４０２は、前端４２２、第１側方端４２４及び第２側方端４２６を有する外面４２０を含む。一つの実施形態では、外面４２０は、曲線を描いており、燃焼帯を提供するように構成される燃焼凹部４２８を含む。外面４２０は、ピストンヘッド４０２が完全に伸ばされた（extended）とき、外面４２０が図２に示すスリーブ１６あるいはハウジング１４の内径に実質的に添うようにスリーブ１６に類似（complimentary）の形を有するように製作される。ピストンヘッド４０２はスリーブ１６の方へ伸びるので、燃焼室内の吸気は、表面４２０から凹部４２８へ押し込まれる。凹部４２８によって生成される燃焼帯は、電気的な点火（例えば点火プラグ、プラズマプラグ）が、燃焼を生成するスパークの提供を可能にし、これはクランクシャフトアセンブリ４０４を回転させるスリーブ１６からピストンヘッド４０２を遠ざける。例示的な実施形態において、凹部４２８は、実質的に楕円形であるが、しかし、凹部４２８は、ここに記述するような燃焼帯の提供を容易にする任意の形状、サイズ、及び位置を有することができる。凹部４２８の寸法変更は、エンジン１０の要求に基づいた既定の圧縮を達成する燃焼体の生成を可能にする。凹部４２８の形状変更は、エンジン１０が唯一の燃焼を生じさせるのを可能にする。凹部４２８の配置は、一もしくは複数の点火装置スパークあるいはプラズマ開始ゾーンとの整列を提供する。

【0026】

図１１Ａ〜図１１Ｄは、図１０に示すピストンヘッド４０２で使用するための代替の外面４３０、４３２、４３４、４３６の斜視図である。図１１Ａの外面４３０は、実質的に滑らかで、外面４３０がすべて燃焼帯であるように、凹部を含んでいない。凹部のない表面は、燃焼用の最大圧力をエンジン１０に提供可能である。図１１Ｂの外面４３２は、増強した及び／又は増加したトルクのために前端４２２の近くに位置した凹部４３８を含む。図１１Ｃの外面４３４は、２つの点火装置システムと協働するように構成される。外面４３４は、各点火装置につき一つの燃焼帯で２つの燃焼帯を生成する実質的に同様の凹部４４０を含む。図１１Ｄは、一つの点火装置で使用する２重の燃焼帯システムを提供する。外面４３６は、第１凹部４４２及び第２凹部４４４を含む。第１及び第２の凹部４４２、４４４は、単一の着火デバイスを使用しながら２つの異なる燃焼が生じることを可能にするように構成される。

【0027】

図１０に戻り参照して、ピストンヘッド４０２は、前方ピストンシール溝４５０及び後方ピストンシール溝４５２を含む。各溝４５０、４５２は、ピストンシールを受け入れ保持するように構成される。例示的な実施形態において、ピストンシール（図示せず）は、一定の密閉及び／又は圧力が燃焼室内で維持されるように、シール溝４５０、４５２に配置される。溝４５０、４５２内のシールは、ピボット接続４０８に据え付けられたピボットスリーブ（図示せず）によってともに連結される。組み立て方法では、第１及び第２の側方端４２４、４２６から延在する溝４５０内のシールの一部は、リング板２００の内面２０２に当接する及び／又は添い、前端４２２から延在する溝４５０内のシールの一部は、前のロータアームに当接する及び／又は添う。同様に、ピボット接続４０８から延在する溝４５２内のシールの一部は、ピストンアセンブリ４００が据え付けられるロータアームの第１拡張部１２６と当接する及び／又は添う。例えば、第２ロータアーム１０４に据え付けられたピストンアセンブリ４００は、第１アーム１０２に対する前端４２２シールから延在するシールの一部、及び第２アーム１０４の第１拡張部１２６に対するピボット接続４０８シールから延在するシールの一部を有するだろう。

【0028】

図１２Ａ〜図１２Ｄは、ピストンヘッド４０２で使用可能なピストンシール溝の側面図である。図１２Ａの前部の溝４５２及び後部の溝４５６は、実質的に平坦なシールを受け入れ保持するように構成される。図１２Ｂに示されるピストンヘッド４０２の前部の溝４５８は、実質的に曲線を描いたシールを受け入れ保持するように構成され、一方、後部の溝４６０は、実質的に平坦なシールを受け入れ保持する。溝４５８、４６０のような、２つ以上の２つ以上のシール溝の使用は、ピストンヘッド４０２が重複するシールの生成を可能にする。図１２Ｃに示されるピストンヘッド４０２は、曲がったシールを受け入れ保持するための曲がった前部の溝４６２、及び実質的に平坦なシールを受け入れ保持するための真っ直ぐな前部の溝４６４及び後部の溝４６６を含む。図１２Ｃに示されるピストンヘッド４０２はまた、シールを受け入れ保持することに加えて、ピストンヘッド４０２の下側へ延在する角度を有する潤滑油のドレン穴４７０を含むスカート４６８を含む。溝４６２、４６４は、ピストンヘッド４０２が各溝の連結性に基づいてシールの異なる圧縮を生成することを可能にする。さらに、溝４６２、４６４は、円筒状のシールカップリングを有するか、あるいは有さずに、多数の曲がったあるいは平坦なシールをピストンヘッド４０２が受け入れることを可能にする。

【0029】

図１２Ｄのピストンヘッド４０２は、前部のシール溝４７２、中央のシール溝４７４、及び後部のシール溝４７６を含み、これらは全て実質的に平坦なシールを受け入れ保持するように構成される。前部の溝４７２及び中央の溝４７４は、ピボットスリーブと同様の方法で溝４７２、４７４内のシール間のリンクを連結し密閉する接続スリーブ（図示せず）を受け入れるように大きさを決めた接続スリーブ凹部４７８によって接続される。接続スリーブ凹部４７８は実質的に円形形状を有するように示されているが、接続スリーブ凹部４７８は、ここに記述され、図１３Ａ〜図１３Ｅに示されるように、密閉することを容易にする任意の形状を有することができる。同様に、ピボット接続４０８は、実質的に円形形状を有するように示されているが、図１３Ｆに示される涙形状のように、密閉することを容易にする任意の形状を有することができる。燃焼室内の圧力及び／又は密閉を維持するために、設計の任意の組み合わせを有する任意の数のシール溝がここで使用可能であるということに注目されるべきである。

【0030】

ピストンシール

【0031】

図１４Ａ〜図１４Ｆは、ピストンヘッド４０２で使用可能な例示的なシール５００、５０２、５０４、５０６、５０８、５０９の斜視図である。図１４Ａのシール５００、図１４Ｂのシール５０２、及び図１４Ｃのシール５０４は、それぞれ、図１２Ａに示される溝４５４のような、実質的に平坦な前部のピストン溝内で密閉するために構成された実質的に平坦なシールである。図１４Ｄのシール５０６は、曲がったもので、図１２Ｂの溝４５８のような曲がった前部のピストン溝内で密閉を行うように構成されている。図１４Ｅのシール５０８は、実質的に平坦で、図１２Ａに示される溝４５６のような後部のピストン溝内で密閉するように構成される。図１４Ｆのシール５０９は、図１２Ｄに示される溝４７４のような、中央のピストン溝内で密閉するために使用されてもよい実質的に固体のシールである。例示的な実施形態では、シール５００、５０２、５０４、５０６、５０８、５０９は金属であるが、しかしながらシール５００、５０２、５０４、５０６、５０８、５０９は、エラストマー材料、これに限定しない、を含み、ここに記述するような密閉を容易にする任意の材料であることができる。シール５００、５０２、５０４、５０６、５０８のそれぞれは、前端５１２を有するベース５１０を含む。ベース５１０から延在するものは、第１脚５１４及び第２脚５１６である。第１脚５１４及び第２脚５１６は各々、外端５１８、５２０を含む。このような構成は、シール５００、５０２、５０４、５０６、５０８がピストンヘッド４０２における溝内へ及び／又は溝の外へ滑るように、シール５００、５０２、５０４、５０６、５０８がピストンヘッド溝のすぐ近くにて組み上げられることを可能にする。ベース５１０及び脚５１４、５１６の上面及び下面は、ピストンの溝の上及び下面に対して密閉する。端５１２は、ローター１００の表面１２８あるいは１２６に対して密閉する。端５１８、５２０は、リング板２００の面２０２の後ろに対して密閉を行い、また、シールを拡張するためにスプリングの着座面としても作用する。

【0032】

一つの実施形態において、前端５１２、及び外端５１８、５２０は、既定形状の端を含むように製作され及び／又は仕上げられる。形作られる端は、シールのための、所望の摩耗、密閉、及び／又は振動特性を達成するように選択することができる。一つの実施形態では、前端５１２は、ローター１００のアームに対して相互作用し及び／又は密閉するように形作られ、及び、外端５１８、５２０は、リング板２００に対して相互作用し及び／又は密閉するように形作られる。別の実施形態では、フレキシブルシール（図示せず）がＯ−リング構成においてシール５００、５０２、５０４、５０６、５０８のまわりに置かれる。フレキシブルシールは、正方形及び円形、これに限定されないが、を含む任意の断面形状を有することができる。例示的な実施形態において、シール５００、５０２、５０４、５０６、５０８は、シールアセンブリとしてペアで使用されるように構成される。シール５００、５０２、５０４、５０６、５０８は、それぞれのシール溝と一致するように個々に独特となるように製作されてもよい。

【0033】

図１５Ａは、図１０に示されるピストンヘッド４０２で使用するシールアセンブリ６００の平面図であり、また図１５Ｂは、シールアセンブリ６００の斜視図である。例示的な実施形態では、シールアセンブリ６００は、図１４Ａ〜図１４Ｆに示されるシール５００、５０２、５０４、５０６、５０８のように、第１シール６０２及び第２シール６０４を含む。シール６０２、６０４のそれぞれは、ベース６１０から延在する第１脚６１４及び第２脚６１６と共に前端６１２を有するベース６１０を含む。脚６１４、６１６はそれぞれ、外端６１８、内端６２０、及び端６１８と端６２０との間で延在する幅６２２を有する。シールアセンブリ６００は、また、２つのばね部材６２４を含む。組み立てられたとき、ばね部材は、ピストンヘッド４０２と内端６２０との間における溝間に位置決めされる。ばね部材６２４は、シール溝から気密面（例えば、リング板の内側面及び／又はロータアーム）の方へ端６１２、６１８、６２０を付勢するように構成される。例示的な実施形態では、ばね部材６２４はウェーブスプリングである。一つの実施形態において、ばね部材６２４は、溝のベースでポケットに入れられたコイルばねである。コンプレッサー又はポンプの応用例での実施形態では、ばね部材６２４は、任意の横断面形状を有するＯ−リングタイプのシールである。あるいはまた、ばね部材６２４は、シール溝から気密面の方へシール６０２、６０４を付勢する任意の装置であることができる。

【0034】

例示的な実施形態において、第１シール６０２は、シール５０４のようなツーピースの平坦なシールであり、第２シール６０４は、シール５００のような単一ピースの平坦なシールである。この実施形態では、第１シール６０２の第１及び第２の脚６１４、６１６の幅６２２は、第２シール６０４の第１及び第２の脚６１４、６１６の幅６２２よりも広い。この実施形態では、ばね部材６２４は、第１シールが横に分離するように、リング板２００の気密面の方へ第１シール６０２のみを付勢する。この実施形態では、ばね部材６２４は、ローター１００の気密面の方へ第１シール６０２及び第２シール６０４の両方を前あるいは後に付勢する。シールアセンブリ６００は、始動時（例えばシールが冷えているとき）及び動作中（例えばシールが内部温度により膨張したとき）において、シールを往復動にて移動可能にすることによって、燃焼室の内部で一定圧力を維持可能にする。シールアセンブリ６００はまた、端６１２、６１８が摩耗及び／又は使用により減退したとき、シール６０２、６０４を一定圧力に維持可能にする。

【0035】

図１５Ｃは、図１０に示すピストンヘッド４０２で使用する別のシールアセンブリ６３０の斜視図である。シールアセンブリ６３０は、第１シール６０２が実質的にシール６０４に類似する単一の平坦なシールであることを除いて、シールアセンブリ６００（図１５Ａ及び図１５Ｂに示される）に実質的に類似する。よって、図１５Ｃに示す部品は、図１５Ａ及び図１５Ｂで使用されるのと同じ参考符号が付されている。例示的な実施形態において、第１シール６０２の第１脚６１４の幅６２２は、第２シール６０４の第１脚６１４の幅６２２と異なる。同様に、第１シール６０２の第２脚６１６の幅６２２は、第２シール６０４の第２脚６１６の幅６２２と異なる。この実施形態では、第１シール６０２の第１脚６１４の幅６２２は、第２シール６０４の第１脚６１４の幅６２２よりも小さく、また、第１シール６０２の第２脚６１６の幅６２２は、第２シール６０４の第２脚６１６の幅６２２よりも大きい。このような構成は、ばね部材６２４が第１方向６２６に第２シール６０４を付勢することを可能にし、ピボットヘッド４０２におけるシール溝のベースから押されたとき、第１方向６２６と反対の第２方向６２８に第１シール６０２を付勢することを可能にする。

【0036】

シールアセンブリ６００、６３０の例示的な実施形態は、２つのシール６０２、６０４と共に図示されているが、シールアセンブリ６００、６３０は、図１５Ｄに示されるように４つを含めて、任意の数のシールを含むことができることは注目されるべきである。アセンブリ６００、６０３におけるシールは、アセンブリ６００、６０３内で可変厚さ及び可変サイズ差を有することができる。アセンブリ６００、６０３は、アセンブリパック（例えば図１５Ｄ）を生成するために互いに積み重ねることができる。同様に、多数のアセンブリ６００、６０３及び／又はアセンブリパックは、単一のシール溝４５０、４５２内で、あるいは、単一のピストン１００内で４５０、４５２のような多数の溝で使用可能である。

【0037】

図１６は、図１２Ｄに示されるピストンヘッド４０２のような、部分的に組み立てられたピストンヘッド６４０の斜視図である。図１７は、ピストンヘッド６４０（図１６に示される）で使用する例示的なピストンスリーブ６６０の斜視図である。ピストンヘッド６４０は、溝４７２、４７６のような、シール溝内に配置されるシールアセンブリ６００、６３０（図１５Ｂ及び図１５Ｃに示される）のようなシールアセンブリ６４２、６４３を含む。ピストンヘッド６４０は、また、図１４Ｆに示されるシール５０９のような、中央のシール６４４を含む。ピストンヘッド６４０は、ピストンスリーブ凹部６４６及びピボットスリーブ凹部６４８を含む。ピストンスリーブ６６０は、ピストンスリーブ凹部６４６及びピボットスリーブ凹部６４８内に位置するために製作されたピストンスリーブのような、ピストンヘッド６４０で使用する任意のスリーブであることができる。

【0038】

ピストンスリーブ６６０は、スリーブ６６２及びばね部材６６３を含む。スリーブ６６２は、ピストンシール及び／又はピストンシールアセンブリを受け入れ及び保持するために外面６６４、内面６６６、及び２つのシール穴６６８を含む。例示的な実施形態において、外面６６４は、リング板２００（図５に示される）の内面２０２に対して添うように及び／又は密閉するように構成される。一つの実施形態では、スリーブ６６２は、また、ピボット接続４０８及び凹部６４８から延在するピボットピン（図示せず）を通過可能にする大きさのピボットピン穴６７０を含む。あるいはまた、スリーブ６６２は、スリーブ凹部６４６で使用されるスリーブのように、ピボットピン穴を含んでいない。一つの実施形態において、スリーブ６６２は、ピストンピボット凹部６４８に据え付けるように大きさが決められ、シールアセンブリ６４３及び中央のシール６４４の少なくとも一部を受け入れ保持するように構成される。別の実施形態では、ピボットスリーブ６６２は、そのピボットピン内径穴を取り除いてピストンスリーブになるようにサイズが決められ、ピストンスリーブ凹部６４６に据え付けられ、シールアセンブリ６４２及び中央のシール６４４の少なくとも一部を受け入れ保持するように構成される。例示的な実施形態では、ばね部材６６３は、スリーブ６６２をピストンヘッド６４０から離して気密面（例えばリング板２００）の方へ付勢するように構成される。一つの実施形態では、ばね部材６６３は、皿ばねである。あるいはまた、ばね部材６６３は、ピストンあるいはピボットスリーブのいずれかが、ここに記述するような燃焼室を密閉可能にする任意のメカニズムであることができる。図１８は、ピストンヘッド６４０（図１６に示される）で使用するスリーブ６６２ペア及びシールアセンブリ６４３の斜視図である。

【0039】

図１９Ａから図１９Ｅは、ピストンアセンブリ４００で使用する代替のピストンピボットカップリングアセンブリ７００、７０２、７０４、７０６、７０８の底部斜視図である。図１９Ａから図１９Ｅにて見ることができるように、ピストンヘッド４０２がピストンヘッド４０２の下側において少なくとも一つの潤滑油溜め領域７１０を含むことに注目されるべきである。溜め領域７１０は、パワーモジュールの任意のチャンバが、これは回転停止後下方へ向いている、回転中に集められた潤滑油をピストンシールエリアのプールに有するよりもむしろ流し出すことを可能にする。

【0040】

図１９Ａのピストンカップリングアセンブリ７００は、アセンブリ７００から第１横方向に延在する第１ピボットピン７１２、及びアセンブリ７００から第２横方向に延在する第２ピボットピン７１４を含む。ピボットピン７１２、７１４のそれぞれは、アセンブリ７００をパワーモジュール１２に連結するためにリング板２００の内面２０２の対応する穴２０８内に据え付けられるように構成される。ピストンカップリングアセンブリ７０２、７０４は、それぞれ、ピン７１６がカップリングアセンブリから横に外へ延在せず、片側面から同一平面上に（flush）押されるように、中央部ピボットピン７１６を含む。この実施形態では、ピストンカップリング機構は、ピストンアセンブリ７０２、７０４をリング板２００よりもむしろロータアームへ連結するために使用される。

【0041】

図１９Ｄ及び図１９Ｅのカップリングアセンブリ７０６、７０８は、それぞれ、トップサイド７１８ピストンヘッド及びボトムサイド７２０ピストンベースを含む。トップサイド７１９とボトムサイド７２０とは、ボトムサイド７２０の前端をトップサイド７１９の正面における受入れ溝に滑り込ませた後、ピボットピン（図示せず）で共に連結される。アセンブリ７００と同様に、ピボットピンは、アセンブリ７００をパワーモジュール１２へ連結するために、リング板２００の内面２０２の対応する穴２０８内に据え付けられるように構成される。アセンブリ７０６、７０８は、シール設置を単純化し、シール漏れを低減し、シール溝加工効率を改善する。

【0042】

図９を再び参照して、ピストンアセンブリ４００は、ピストンヘッド４０２及び連接棒４０６の往復運動の結果として回転するように構成されるピストンクランクシャフトアセンブリ４０４を含む。図２０Ａは、クランクシャフトアセンブリ４０４のような、例示的なピストンクランクシャフトアセンブリ７３０の分解組立図である。アセンブリ７３０は、ピストンシャフト７３２、２つのピストンクランクシャフトジャーナル７３４、及び２つの平歯車７３６を含む。一つの実施形態では、シャフト７３２は、シャフト７３２がジャーナル軸凹部７４０に挿入されたとき、シャフト７３２とジャーナル７３４とのしっかりした配列を提供する加工端部７３８を含む。同様に、ジャーナル７３４は、平歯車７３６を受け入れ、整列し、及び保持するアラインメント肩７４２を含む。一つの実施形態において、アラインメント肩７４２は、ジャーナル肩７４２上の平歯車７３６の回転を実質的に排除する、六角形のような、既定のスプラインを含む。一つの実施形態において、ジャーナル肩７４２及び／又は平歯車７３６は、リング板２００において軸受支持部を提供するために硬化された円形端を含む。アセンブリ７３０は、５つの別々の部品を有するが、アセンブリ７３０は、５、４、３、２あるいは１個の部分を含むことができる。例えば、ジャーナル７３４は、３つの部品あるいは部分（図２０Ｃに示される）のアセンブリを形成するジャーナル７３４（図２０Ｂに示される）へ一体的に加工されたギヤー７３６を有することができる。さらにアセンブリ７３０は、プレス、フュージング、溶接、これらに限定されない、を含む、単一の部品を形成するような任意の適切な方法で組み立てることができる。図２１Ａは、クランクシャフト１８、クロスオーバーシール３００、及びピストンアセンブリ４００を有するローター１００の斜視図である。図２１Ｂは、クランクシャフト１８、クロスオーバーシール３００、及びピストンアセンブリ４００を有するパワーモジュール１２の斜視図である。

【0043】

ハウジング及びスリーブ

【0044】

図２２は、図２に示されるハウジングアセンブリ１４のような、例示的なハウジングアセンブリ８００の分解組立図である。ハウジングアセンブリ８００は、ハウジング８０２、スリーブ８０４、及び２つのカバープレート８０６を含む。例示的な実施形態において、ハウジング８０２は、鋳物によって製作される。あるいはまた、図２３に示される、別のハウジング８０３によって見ることができるように、ハウジング８０２は、押出し法によって製作することができる。ハウジング８０２は、ハウジング入口（inlet）８１０、ハウジング出口（outlet）８１２、少なくとも一つの入口点８１４、及びアクセスポイント（図示せず）を含む。ハウジング入口８１０は、圧力による力あるいは真空による吸引によって、ガス、ガスと燃料の混合物、及び／又は液体を受け入れるように構成され、及び、ハウジング出口８１２は、受け入れたガス、燃焼したガス、及び／又は液体を放出するように構成される。一つの実施形態において、少なくとも一つの入口点８１４は、燃焼室への電気的な点火（例えばスパークあるいはプラズマ）又は加熱（例えばグロープラグ）を可能にするように構成される。別の実施形態では、少なくとも一つの入口点８１４は、燃料（例えばガソリン、軽油、アルコール、天然ガス）の導入（例えば直噴）及び／又は霧状化された液体（例えば水、尿）の燃焼援助を可能にするように構成される。別の実施形態では、少なくとも一つのアクセスポイントは、モニタリング装置が、室温度、圧力、変位、速度、加速／ノック、フロー、湿度、及び化学成分センシング、これらに限定されないが、を含む、エンジン性能を感知することを可能にする。例示的な実施形態において、メインユニット８０２は、スリーブがスピンする及び／又は回転するのを実質的に防止するためにハウジング８０２の内側にスリーブ８０４を保持する２つのタブ凹部あるいは平坦部８１６を含む。

【0045】

スリーブ８０４は、ハウジング８０２とパワーモジュール１２との間の仲介部として働くように構成される。スリーブ８０４は、室（及びピストン）サイズあるいはパワーモジュールのスタッキング（stacking）又はその両方における増加によって、５０ミリリットルから２００リットルを超えるまでスケーラブル（scalable）であるように設計される。スリーブ８０４は、スリーブ８０４の軸長の一部又は全てに沿ってスリーブ８０４の外面の周囲の長さ８２０のまわりでハウジング８０２の内面８１８と、厳しい許容範囲のプレスあるいはクランプによって、静的に相互作用するように製作される。例示的な実施形態において、スリーブは、ハウジングの凹部あるいは平坦部８１６と結合するタブあるいは平坦部８２２を含む。ハウジング８０２と同様に、スリーブ８０４は、入口８２４、出口８２６、少なくとも一つの入口点８２８、及びアクセスポイント（図示せず）を含む。スリーブ８０４は、入口８２４、出口８２６、及び少なくとも一つの入口点８２８のそれぞれと実質的に漏れのない流路接続（例えば通過しない）を提供するために、ハウジング入口８１０、ハウジング出口８１２、及び少なくとも一つの入口点８１４のまわりでメインユニット８０２と静的に相互作用する。

【0046】

スリーブ８０４は、設計要求及びサイジングに依存する様々な壁厚を有することができる。一つの実施形態において、スリーブ壁厚は、０．１インチから０．７５＋インチまで変動する。例示的な実施形態では、スリーブ８０４の壁厚は、０．１５インチと０．５インチとの間にある。あるいはまた、スリーブ１６は、ここに記述するような密閉することを容易にするあらゆる壁厚を有することができる。スリーブ１６は、増加した円周応力及び機械的健全性のため、外径８０２におけるバックアップ用の機械的サポートとしてハウジング８０２を利用することができる。さらに、スリーブ１６は、燃焼室から熱を離してハウジング８０２へ移動させるために熱導体として機能することができる。摩耗した、あるいは汚染物が彫られたパワーモジュールクロスオーバーシール接合面が、全ハウジングの交換を必要とせずに容易に交換されることを可能にすることによって、スリーブ８０４は、改善された保守容易性を提供する。

【0047】

ハウジング８０２及びスリーブ８０４の使用は、パワーモジュールクロスオーバーシール３００と直接接触しない材料（つまりハウジング８０２）が、シール３００からの摩耗を受けないことから、軽量で良好な熱導電材料から作られることを可能にする。さらに、スリーブ８０４の使用は、摩耗に耐えるために、パワーモジュールのクロスオーバーシール３００に接触する表面が、より重い、より強い、より長い摩耗性、及びより低い摩擦係数の材料から作られることを可能にする。それが故に、スリーブ８０４は、クロスオーバーシール３００に関する据え付け（seating-in）、密閉、及び摩耗面を提供するため、クロスオーバーシール３００を通してパワーモジュール１２と直接的に相互作用（interfaces）する。スリーブ８０４は、また、パワーモジュール１２におけるピストン用の、外側のほとんどの室滑り面領域を形成する。

【0048】

スリーブ８０４の使用は、ハウジング入口８１０及びハウジング出口８１２を通る流路の横断面積における変化を、スリーブを変更することによって可能にする。例えば、ハウジング入口８１０よりも小さい断面形状を有する取入れ口８２４は、ハウジング入口８１０を通る流路を取入れ口８２４の断面サイズ及び／又は形状に、取入れ口８２４が減じることを可能にする。そのため、ポート８２３、８２４、８２６は、燃焼室へ及び燃焼室の外へ流路を変更することができる。流路の横断面積の変更は、バルブサイズの変更に似ており、これは、持続期（duration）の及び最終の室チャージ（chamber charge）及び／又は室ディスチャージ（chamber discharge）に影響する。このような変更は、リフトに影響するカムローブ高さ及びリフト速度に影響するカムローブ立上がり角度に類似しており、これは、エンジンにおける持続期及び流量に影響する。一つの実施形態において、ポート「幅」は、スリーブ軸に平行な最大寸法として定義され、ポート「長さ」は、スリーブ軸に垂直でスリーブの内面円周に沿った最大寸法として定義される。この実施形態では、「幅」はリフト速度と同種であり、「長さ」は持続期と同種である。クロスオーバーシール３００と平行な側方を有する正方形のポート形状は、即時（immediate）の高流量を与えるだろう。これは、非常に大きなリフト速度を模擬し、長い持続期を有するだろう。クロスオーバーシール３００に垂直あるいは平行な対角線を有する四角形のポート形状（例えば菱形）は、高流量へ直線的な漸増を与えるだろう。これは、わずかなリフト速度を模擬し、非常に長い持続期を有するだろう。図２４に示すように、配向された長方形、円形、配向された楕円形、配向された三角形、及び事実上任意の形のポート断面形状が、与えられたパワーモジュールＲＰＭのための種々のエンジン流量及びチャージ／ディスチャージされる燃焼室体積のために、実施可能である。

【0049】

一つの実施形態において、スリーブ８０４は、ハウジング入口８１０及びハウジング出口８１２を通る流路の入口角度あるいは出口角度を、スリーブ変更によって変更可能である。それにより、スリーブ取入れ口８２４及びスリーブ排出口８２６の中心線と非連続であるハウジング入口８１０及び／又はハウジング出口８１２を有することは、ピストンヘッド４０２の位置に対するハウジング入口８１０及びハウジング出口８１２を通る流路角度に影響する。そのため、ハウジング入口８１０及びハウジング出口８１２の各流路中心線は、スリーブ８０４の使用によって互いに近づくあるいは離れることができ、それによって、ハウジング入口８１０及びハウジング出口８１２の両方が両方とも同じ室に開いている重複あるいは時間を制御する。

【0050】

別の実施形態では、スリーブ８０４は、ハウジング入口８１０及びハウジング出口８１２を通る流路を、スリーブ変更によって、軸を下に曲げた（neck-down）あるいは広げた（open-up）形状に変更可能である。スリーブ８０４の外面からスリーブ８０４の内面へ横断面積において下へ曲がり進む、ハウジング入口８１０及び／又はハウジング出口８１２を通る流れは、スリーブ入口８２４によってガス速度流れを増加し、スリーブ出口８２６によって速度を減じるだろう。あるいはまた、スリーブ８０４の外面からスリーブ８０４の内面へ進む横断面積において広げられる（spread out）、ハウジング入口８１０及び／又はハウジング出口８１２を通る流れは、スリーブ入口８２４によってガス速度流れを減じ、スリーブ出口８２６によって速度流れを増すだろう。このような実施形態は、パワーモジュール回転の度合いにおいて、通過する室（passing chamber）がハウジング入口８１０が開くのを見る、あるいはハウジング出口８１２が開くのを見る持続期もしくは時間を制御することを支援する。したがって、スリーブは、持続期に影響するように構成することができ、これは、エンジンのトルク及びエンジンの馬力に強い影響を与えるチャージ及び／又はディスチャージに順番に影響を与えることができる。

【0051】

別の実施形態において、スリーブ８０４は、中心線位置に関するハウジング入口８１０及びハウジング出口８１２を、よってタイミングを、アセンブリ８０４の取入れ口８２４及び排出口８２６の周方向位置によって変更可能にする。室のクロスオーバーシールのタンジェントラインの後縁がスリーブの内面における排出口８２６の後縁に関連があり、かつ、室のクロスオーバーシールのタンジェントラインの先端がスリーブの内面における取入れ口８２４の先端に関連がある場所は、取入れ口８２４及び排出口８２６がどれくらい長く互いに室へ開いているかに影響する。よって、取入れ口８２４における進入は、排出口の排出の押し出しを援助することができ、排出口の排出は、吸気の進入を引き込むことを援助することができる。

【0052】

さらに別の実施形態において、スリーブ８０４は、直噴用のインジェクターポート８１４の位置を、スリーブの変更によって、ピストンアセンブリ下死点（ＢＤＣ）に対して変更することができる。そのため、スリーブ８０４は、ハウジング８００において単にスリーブ８０４を変更することによって、燃料タイミングに影響することができ及び／又は燃料タイミングを変更することができる。同様に、スリーブ８０４は、点火プラグポート８１４の位置を、スリーブの変更によって、ピストンアセンブリ上死点（ＴＤＣ）に対して変更することができる。そのため、スリーブ８０４は、典型的な点火タイミングに影響することができ及び／又は点火タイミングを変更することができる。さらに、ポートの変化は、また、特別な燃料タイプの要求にしたがいエンジン１０を作動可能にするスリーブ８０４を利用することによって、異なる燃料タイプにおいてエンジン１０の駆動を可能にする。

【0053】

図２２に戻って参照し、第１カバープレート８０６及び第２カバープレート８０７は、エンジン１０を囲み密閉するために使用される。例示的な実施形態において、それぞれのカバープレート８０６、８０７は、外面８３０及び内面８３２を含む。一つの実施形態では、プレート８０６は、その内面（図示せず）からの円形の突出部を含み、その外径は、スリーブ穴の内径に添う。スリーブ８０４の外径は、ハウジング８０２の内径に位置するだろう。これらの中心線を整列させる特徴は、エンドプレート８０６がボルトか同様の締結装置によってハウジング８０２に固定される前に、最適に中心に置かれたパワーモジュール１２をスリーブ８０４に保持するだろう。

【0054】

一つの実施形態において、エンドプレート８０６は、中心歯車アセンブリ８４０を含む。別の実施形態では、両方のエンドプレート８０６、８０７は、中心歯車アセンブリ８４０を含む。中心歯車アセンブリ８４０は、外面８３０に置かれた中心歯車ロック８４４に連結する内面８３２に置かれた中心歯車８４２を含む。組み立てられたとき、中心歯車８４２は、ピストンアセンブリ２２のピストンヘッド４０２の往復運動に応じてあるいは反応してピストンアセンブリ２２及びパワーモジュール１２の回転を可能にするため、遊星の態様において、ピストンアセンブリ２２の図２０に示す平歯車７３６と結合する。中心歯車ロック８４４は、中心歯車８４２の回転を防ぐためにそこに据え付けられたボルトを有する長方形（図示せず）の穴８４６を含む。ロック８４４を解放することによって中心歯車８４２は回転可能である。中心歯車８４２を回転することは、回転サイクル対ポート位置によってピストン位置に順番に影響可能であるパワーモジュール１２の回転を可能にする。回転サイクルによりピストン位置を変更することは、また、エンジン１０の出力曲線対ＲＰＭに影響を与えることができる。一つの実施形態において、エンジン１０の出力曲線対ＲＰＭは、ロック８４４を解放すること、及び、所望の及び／又は既定の位置に中心歯車８４２を回転することによって、エンジン１０を開けることなく変更することができる。

【0055】

図２５は、図２２に示されるスリーブ８０４と共に使用することができる代わりのハウジング８５０の斜視図である。ハウジング８５０は、第２ユニット８５４に連結される第１ユニット８５２を含む。例示的な実施形態では、ハウジング８５０は、ハウジングにて使用されてもよいスリーブ８０４を取り外し及び／又は交換するための単純化された方法を提供するために分離するように構成される。図２６は、ポンプに使用することができるハウジング８６０の斜視図である。

【0056】

回転式の内燃機関の例示的な実施形態は上に詳細に記述されている。方法及びシステムは、ここに記述された特定の実施形態に制限されないが、むしろ、システムの部品及び／又は方法のステップは、ここに記述された他の部品及び／又はステップから独立して別々に利用されてもよい。例えば、方法は、また、他のタイプのシステム及び方法と組み合わせて使用されてもよく、ここに記述されるようなエンジンシステム及び方法だけで実行することに制限されない。むしろ、例示的な実施形態は、他の多くのコンプレッサー及びポンプの応用に関して実施され利用されることができる。実施形態は、内燃機関を含むように記述されているが、ここに記述されたエンジンは、機械的な回転運動を圧力あるいは真空に変換する、作業用に使用可能である空気圧縮機あるいは油圧ポンプとして機能することができることに注目されるべきである。

【0057】

開示の様々な実施形態の特別な特徴は、いくつかの図面において示され、他のものにおいては示されていないけれども、これは便宜上のみである。開示の原理に従い、図面のいずれの特徴も、他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照され及び／又はクレームされてもよい。

【0058】

この書かれた記述は、ベストモードを含む開示において例示を使用しており、また当業者は、任意の装置あるいはシステムを製作し使用すること、及び任意の編入された方法を実行することを含めて開示を実施することができる。開示の特許可能な範囲は、請求範囲によって定義され、当業者に生じる他の例を含んでいるかもしれない。そのような他の例は、それらが請求範囲の文字どおりの言語と異ならない構造的要素を有する場合、あるいはそれらが請求範囲の文字どおりの言語と実質的に差異がない等価の構造的要素を有する場合には、請求範囲内にあるように意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図13E】

【図13F】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図14D】

【図14E】

【図14F】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図15D】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19A】

【図19B】

【図19C】

【図19D】

【図19E】

【図20A】

【図20B】

【図20C】

【図21A】

【図21B】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】