特表 2020-512500 内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2020-512500(P2020-512500A)

(43)【公表日】2020年4月23日

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02B 75/32 20060101AFI20200331BHJP

   F16C 19/26 20060101ALI20200331BHJP

   F16H 21/24 20060101ALI20200331BHJP

   F16H 21/30 20060101ALI20200331BHJP

   F01B 3/08 20060101ALI20200331BHJP

   F02B 75/18 20060101ALI20200331BHJP

   F02B 75/24 20060101ALI20200331BHJP

【ＦＩ】

   F02B75/32 E

   F16C19/26

   F16H21/24

   F16H21/30

   F01B3/08

   F02B75/18 H

   F02B75/24

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2019-547147(P2019-547147)

(86)(22)【出願日】2018年2月19日

(85)【翻訳文提出日】2019年8月28日

(86)【国際出願番号】GB2018050433

(87)【国際公開番号】WO2018162876

(87)【国際公開日】20180913

(31)【優先権主張番号】1703606.2

(32)【優先日】2017年3月7日

(33)【優先権主張国】GB

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT

(71)【出願人】

【識別番号】516060314

【氏名又は名称】ニューレノアー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100196117

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 利恵

(72)【発明者】

【氏名】ライアン ボーウェン

【テーマコード（参考）】

3J062

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J062AA43

3J062AB29

3J062AC07

3J062BA25

3J062CB06

3J062CB14

3J062CB27

3J062CB32

3J062CB43

3J062CB44

3J701AA13

3J701AA52

3J701AA62

3J701BA03

3J701BA53

3J701FA60

(57)【要約】

内燃機関は、ケーシングと、トラックに連結されたピストンを含むピストン装置とを有する。トラックは、シャフトに連結されるとともに、内側カム面および外側カム面を有する。ピストンは、ピストンの運動を制御するため、トラックの内側および外側それぞれのカム面上を通るフォロワによってトラックに連結される。摺動要素がピストンに接続され、摺動要素は、ピストンヘッドの下方を延在するとともに、ケーシングの対応するプロファイルにかみ合う、型出しされたスライダ表面を有する。フォロワは摺動要素上に装着される。また、ケーシングは、トラックを受け入れる切り欠きおよびシャフトを受け入れるボアを有する少なくとも２つのプレートと、プレートに対して横断方向で連結される少なくとも２つのエンドプレートとを含む。少なくとも１つのシリンダボアがエンドプレートに形成され、ピストンは、シリンダボア内で往復運動で動くように配置される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングと、トラックに連結されたピストンを含むピストン装置と、を備える内燃機関であって、
前記トラックが、シャフトに連結されるとともに、内側カム面および外側カム面を有し、
前記ピストンが、前記ピストンの運動を制御するため、前記トラックの前記内側および外側それぞれのカム面上を通るフォロワによって前記トラックに連結され、
摺動要素が前記ピストンに接続され、前記摺動要素が、ピストンヘッドの下方を延在するとともに、前記ケーシングの対応するプロファイルにかみ合う、型出しされたスライダ表面を備え、
前記フォロワが前記摺動要素上に装着される内燃機関。

【請求項2】

前記摺動要素が、１つまたは複数の締結具によって前記ピストンに固く取り付けられるか、または前記摺動要素が、前記ピストンと一体的に形成される請求項１に記載の内燃機関。

【請求項3】

前記摺動要素が、前記トラックとのランニングクリアランスを有するように配置される請求項１または２に記載の内燃機関。

【請求項4】

前記フォロワが、１つまたは複数の平軸受またはころ軸受を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項5】

前記摺動要素が、前記トラックをまたぐようにして前記ピストンの下方をそれぞれ延在する２つのリムを備え、
前記型出しされたスライダ表面が、各リム上に提供され、
前記型出しされたスライダ表面が、それぞれ、前記ケーシングにおけるそれぞれのプロファイルにかみ合う請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項6】

前記フォロワが、前記トラックの前記外側カム面上を通る少なくとも１つのフォロワが前記摺動要素の前記２つのリムの間に位置するようにして配置される請求項５に記載の内燃機関。

【請求項7】

前記フォロワが、前記摺動要素の前記２つのリムがそれぞれ前記トラックの前記内側カム面上を通る少なくとも１つのフォロワを有するようにして配置される請求項５または６に記載の内燃機関。

【請求項8】

前記トラックの両側に１つずつで前記シャフトに連結された一対のタイミングホイールを更に備え、
各タイミングホイールが、前記トラックの前記内側カム面に実質的に合致する内側カム面を有し、
前記摺動要素の各リムが、前記タイミングホイールそれぞれの前記内側カム面上を通る少なくとも１つのフォロワを有する請求項７に記載の内燃機関。

【請求項9】

前記型出しされたスライダ表面が、前記型出しされたスライダ表面が潤滑剤の層を介して前記ケーシングプロファイルに接触するようにして、潤滑されるように配置される請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項10】

前記プロファイル形成されたスライダ表面が、前記ケーシングプロファイルにある細長いスロットから油を受け入れるように適合された、油回収穴を備える請求項９に記載の内燃機関。

【請求項11】

前記ケーシングプロファイルの前記細長いスロットが、前記ピストンから最も遠い前記ケーシングプロファイルの端部までは延在しない請求項１０に記載の内燃機関。

【請求項12】

前記トラックの前記内側および外側カム面が、前記フォロワが潤滑剤の層を介して前記カム面に接触するようにして、潤滑されるように配置される請求項１から１１のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項13】

前記フォロワがそれぞれ、前記摺動要素に固着された平面軸受シャフト上に装着されたローラを含み、
前記平面軸受シャフトが、前記摺動要素から油を受け入れるように適合された油回収穴を含む請求項１から１２のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項14】

前記トラックが、前記内側および外側カム面が前記トラックの回転軸に対する内側ラジアル面および外側ラジアル面として配置される、径方向トラックである請求項１から１３のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項15】

前記トラックの１つまたは複数に連結された複数の前記ピストンを備える、複数のピストン装置を更に備える請求項１から１４のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項16】

２つのピストンが前記トラックの１つに連結され、
前記ピストンが前記トラックの対向面に連結される請求項１５に記載の内燃機関。

【請求項17】

各トラックに一対の前記タイミングホイールが付随する請求項８に従属する、請求項１５または１６に記載の内燃機関。

【請求項18】

前記ケーシングが、前記トラックを受け入れる切り欠きおよび前記シャフトを受け入れるボアを有する少なくとも２つのプレートと、前記プレートに対して横断方向で連結される少なくとも２つのエンドプレートとを備え、
少なくとも１つのシリンダボアが、前記エンドプレートに形成され、
前記ピストンが、前記シリンダボア内で往復運動で動くように配置される請求項１から１７のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項19】

前記プレートが、複数の締結具によってともに取り付けられる請求項１から１８のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項20】

トラックに連結されたピストンを含むピストン装置を備える内燃機関であって、
前記トラックが、シャフトに連結されるとともにカム面を有し、
前記ピストンが、前記ピストンの運動を制御するため、前記トラックの前記カム面上を通るフォロワを有し、
前記機関が、ケーシングを更に備え、
前記ケーシングが、前記トラックを受け入れる切り欠きおよび前記シャフトを受け入れるボアを有する少なくとも２つのプレートと、前記プレートに対して横断方向で連結される少なくとも２つのエンドプレートとを備え、
少なくとも１つのシリンダボアが、前記エンドプレートに形成され、
前記ピストンが、前記シリンダボア内で往復運動で動くように配置される内燃機関。

【請求項21】

前記プレートが、複数の締結具によってともに取り付けられる請求項２０に記載の内燃機関。

【請求項22】

ケーシングと、トラックに連結されたピストンを含むピストン装置と、を備える内燃機関を組み立てる方法であって、
前記トラックが、シャフトに連結されるとともに、内側カム面および外側カム面を有し、
前記ピストンが、前記ピストンの運動を制御するため、前記トラックの前記内側および外側それぞれのカム面上を通るフォロワによって前記トラックに連結され、
摺動要素が前記ピストンに接続され、前記摺動要素が、ピストンヘッドの下方を延在するとともに、前記ケーシングの対応するプロファイルにかみ合う、型出しされたスライダ表面を備え、
前記フォロワが、前記摺動要素上に装着され、
前記ケーシングが、前記トラックを受け入れる切り欠きおよび前記シャフトを受け入れるボアを有する少なくとも２つのプレートと、少なくとも２つのエンドプレートとを備え、
少なくとも１つのシリンダボアが、前記エンドプレートに形成され、
前記ピストンが、前記シリンダボア内で往復運動で動くように配置され、
ａ）前記トラックを前記シャフトに連結し、前記ピストンを前記トラックに連結することによって、前記ピストン装置を前記シャフトに連結するステップと、
ｂ）前記少なくとも２つのプレートを前記トラックのどちらかの側で合わせるステップと、
ｃ）前記プレートに対して横断方向であるようにして、前記エンドプレートを合わせるステップと、
ｄ）前記エンドプレートを前記プレートに連結するステップと、
を含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関、および内燃機関を組み立てる方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ほとんどの内燃機関は、コンロッドによってクランクシャフトに連結された、シリンダ内で移動可能なピストンヘッドを備える。一部の代替の内燃機関では、ピストンヘッドはカム面を有するトラックに連結され、ピストンヘッドは、ピストンヘッドの移動を制御する、トラックに沿って通る１つまたは複数のカムフォロワを備える（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１５／１０７３３０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、かかる代替の内燃機関における改善に関する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の態様は、ケーシングと、トラックに連結されたピストンを含むピストン装置とを備える内燃機関を提供し、トラックは、シャフトに連結されるとともに、内側カム面および外側カム面を有し、ピストンは、ピストンの運動を制御するため、トラックの内側および外側それぞれのカム面上を通るフォロワによってトラックに連結され、摺動要素がピストンに接続され、摺動要素は、ピストンヘッドの下方に延在するとともに、ケーシングの対応するプロファイルにかみ合う、型出しされたスライダ表面を備え、フォロワは摺動要素上に装着される。

【0006】

トラックがケーシングに対して回転すると、ピストンヘッドは、内側および外側カム面の経路にしたがって往復運動で動く。本発明は、スライダおよびケーシングの対応するプロファイルが、往復運動するピストンの運動方向に直交する両方向において、ケーシングに対する摺動要素の運動を拘束することができるという点で有利である。

【0007】

本発明の第２の態様は、トラックに連結されたピストンを含むピストン装置を備える内燃機関を提供し、トラックは、シャフトに連結されるとともにカム面を有し、ピストンは、ピストンの運動を制御するため、トラックのカム面上を通るフォロワを有し、機関はケーシングを更に備え、ケーシングは、トラックを受け入れる切り欠きおよびシャフトを受け入れるボアを有する少なくとも２つのプレートと、プレートに対して横断方向で連結される少なくとも２つのエンドプレートとを備え、少なくとも１つのシリンダボアがエンドプレートに形成され、ピストンは、シリンダボア内で往復運動で動くように配置される。

【0008】

本発明の第３の態様は、ケーシングと、トラックに連結されたピストンを含むピストン装置とを備える、内燃機関を組み立てる方法を提供し、トラックは、シャフトに連結されるとともに、内側カム面および外側カム面を有し、ピストンは、ピストンの運動を制御するため、トラックの内側および外側それぞれのカム面上を通るフォロワによってトラックに連結され、摺動要素がピストンに接続され、摺動要素は、ピストンヘッドの下方を延在するとともに、ケーシングの対応するプロファイルにかみ合う型出しされたスライダ表面を備え、フォロワは摺動要素上に装着され、ケーシングは、トラックを受け入れる切り欠きおよびシャフトを受け入れるボアを有する少なくとも２つのプレートと、少なくとも２つのエンドプレートとを備え、少なくとも１つのシリンダボアがエンドプレートに形成され、ピストンは、シリンダボア内で往復運動で動くように配置され、方法は、ａ）トラックをシャフトに連結し、ピストンをトラックに連結することによって、ピストン装置をシャフトに連結するステップと、ｂ）少なくとも２つのプレートをトラックのどちらかの側で合わせるステップと、ｃ）プレートに対して横断方向であるようにして、エンドプレートを合わせるステップと、ｄ）エンドプレートをプレートに連結するステップとを含む。

【0009】

プレートをトラックのどちらかの側で組み立てることによって、機関を簡単に構築することができ、トラック、ピストン、および使用されるプレートの数を増減することによって、機関の能力をスケールアップまたはスケールダウンすることができる。プレートは実質的に、互いに同一であってもよく、ならびに／あるいは互いの鏡像であってもよい。したがって、機関の構造は、わずかな構成要素を用いて高度にスケーラブルである。エンドプレートは、シリンダボアを含み、有利には、所望の場合は冷却通路を通すことができる。エンドプレートはまた、シリンダ・ヘッドに対して固着してもよい。エンドプレートは、機関の能力およびピストンの数などにしたがって、サイズおよび構成が異なってもよい。

【0010】

摺動要素は、１つもしくは複数の締結具によってピストンに固く取り付けられてもよく、またはピストンと一体的に形成されてもよい。

【0011】

摺動要素は、トラックとのランニングクリアランスを有するように配置されてもよい。

【0012】

フォロワは、１つまたは複数の平軸受またはころ軸受を備えてもよい。

【0013】

摺動要素は、トラックをまたぐようにしてピストンの下方をそれぞれ延在する、２つのリムを備えてもよい。型出しされたスライダ表面が各リム上に設けられてもよく、型出しされたスライダ表面はそれぞれ、ケーシングにおけるそれぞれのプロファイルにかみ合う。

【0014】

フォロワは、トラックの外側カム面上を通る少なくとも１つのフォロワが摺動要素の２つのリムの間に位置するようにして配置されてもよい。

【0015】

フォロワは、摺動要素の２つのリムがそれぞれ、トラックの内側カム面上を通る少なくとも１つのフォロワを有するようにして配置されてもよい。

【0016】

機関は、トラックの両側に１つずつでシャフトに連結された一対のタイミングホイールを更に備えてもよく、各タイミングホイールは、トラックの内側カム面に実質的に合致する内側カム面を有し、摺動要素の各リムは、タイミングホイールそれぞれの内側カム面上を通る少なくとも１つのフォロワを有する。

【0017】

型出しされたスライダ表面は、型出しされたスライダ表面が潤滑剤の層を介してケーシングプロファイルに接触するようにして、潤滑されるように配置されてもよい。

【0018】

型出しされたスライダ表面は、ケーシングプロファイルにある細長いスロットから油を受け入れるように適合された、油回収穴を備えてもよい。細長いスロットは、好ましくは、ピストンから最も遠いケーシングプロファイルの端部までは延在しない。このことが油を収容する助けとなり得る。

【0019】

トラックの内側および外側カム面は、フォロワが潤滑剤の層を介してカム面に接触するようにして、潤滑されるように配置されてもよい。

【0020】

フォロワはそれぞれ、摺動要素に固着された平面軸受シャフト上に装着されたローラを含んでもよい。平面軸受シャフトは、摺動要素から油を受け入れるように適合された油回収すき間を含んでもよい。

【0021】

トラックは、内側および外側カム面が、トラックの回転軸に対する内側ラジアル面および外側ラジアル面として配置される、径方向トラックであってもよい。

【0022】

機関は、トラックの１つまたは複数に連結された複数のピストンを備える、複数のピストン装置を更に備えてもよい。例えば、２つのピストンがトラックの１つに連結され、ピストンが、トラックの実質的に対向する側に連結されてもよい。複数のトラックがシャフトの軸線方向に沿って配置されてもよい。２つのかかるトラックが、機関を均衡させるため、シャフト上で互いに対して１８０度の位相（ｐｈａｓｅ）ずれで配置されてもよい。

【0023】

各トラックには一対のタイミングホイールが付随してもよい。一対のタイミングホイールは、トラックの両側に１つずつ配置されてもよい。各タイミングホイールはカム面を備えてもよい。タイミングホイールのカム面は、それぞれのトラックの内側または外側カム面のうち１つの経路と対応してもよい。

【0024】

ケーシングは、トラックを受け入れる切り欠きおよびシャフトを受け入れるボアを有する少なくとも２つのプレートと、プレートに対して横断方向で連結される少なくとも２つのエンドプレートとを備えてもよい。少なくとも１つのシリンダボアがエンドプレートに形成されてもよく、ピストンは、シリンダボア内において往復運動で動くように配置されてもよい。

【0025】

１つのプレートが、シャフトの軸線方向に沿って、各トラックとタイミングホイールとの間に設けられてもよい。サイドプレートは、シャフトの軸線方向でプレートの外面に取り付けられてもよい。ケーシングのプレートは、複数の締結具によってともに取り付けられてもよい。エンドプレートは、プレートをともに保持するのを支援してもよい。

【0026】

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して記載する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】機関を示す図である。

【図2】様々な構成要素を省略した機関を示す図である。

【図3a】特定の構成要素を省略した、機関のピストンの１つに対する動力伝達メカニズムを示す側面図である。

【図3b】特定の構成要素を省略した、機関のピストンの１つに対する動力伝達メカニズムを示す斜視図である。

【図4a】フォロワを有するピストンおよび摺動要素を示す斜視図である。

【図4b】フォロワを有するピストンおよび摺動要素を示す正面図である。

【図5】フォロワを省略したピストンおよび摺動要素を示す図である。

【図6】フォロワ取付具が取り付けられたピストンおよび摺動要素を示す図である。

【図7a】機関のフィンプレートを示す側面図である。

【図7b】機関のフィンプレートを示す上面図である。

【図7c】機関のフィンプレートを示す反対側の側面図である。

【図7d】機関のフィンプレートを示す端面図である。

【図7e】機関のフィンプレートを示す斜視図である。

【図8a】２つのトラックとトラック１つ当たり２つのピストンとを有する動力伝達メカニズムを示す斜視図である。

【図8b】２つのトラックとトラック１つ当たり２つのピストンとを有する動力伝達メカニズムを示す側面図である。

【図9a】組立て中の様々な段階における機関を示す図である。

【図9b】組立て中の様々な段階における機関を示す図である。

【図9c】組立て中の様々な段階における機関を示す図である。

【図9d】組立て中の様々な段階における機関を示す図である。

【図9e】組立て中の様々な段階における機関を示す図である。

【図9f】組立て中の様々な段階における機関を示す図である。

【図9g】組立て中の様々な段階における機関を示す図である。

【図9h】組立て中の様々な段階における機関を示す図である。

【図10】機関ケーシングのプレート間のアジャスタを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１は、ブロックアセンブリ２と、２つのヘッドアセンブリ３ａ、３ｂと、排気系統（省略）とを備える、内燃機関１を示している。ヘッドアセンブリ３ａ、３ｂおよび排気系統については、ここでは詳細に考察しない。ブロックアセンブリ２は、サイドプレート４ａ、４ｂ、フィンプレート４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ、エンドプレート５ａ，５ｂ、頂部カバー６ａ、および底部カバー６ｂを含む、複数のケーシング部材、即ちプレートを備える。

【0029】

図２は、機関の更なる部品が見えるように、ヘッドアセンブリ３ａ，３ｂ、頂部および底部カバー６ａ，６ｂ、ならびにエンドプレート５ｂを除去した、機関１を示している。エンドプレート５ｂは２つのボアを有し、各ボアはそれぞれのシリンダライナ７ａ，７ｂを受け入れ、各シリンダライナはそれぞれのピストン８ａ，８ｂを受け入れ、ピストンのヘッドが図２に図示されている。同様に、図２には図示されないが、エンドプレート５ａは、それぞれのピストンの２つの更なるシリンダライナに対する２つのボアを有する。機関１は、２つのトラック９ａ，９ｂに対して対向する関係で連結された計４つのピストンを有し、トラックの頂部が図２に図示されている。したがって、機関１は４つのピストンアセンブリを含み、第１のピストンアセンブリの構造および機能について詳細に記載するが、第２、第３、および第４のピストンアセンブリについては、第１のピストンアセンブリと構造的および機能的に類似していることが認識されるであろう。

【0030】

第１のピストンアセンブリが図３ａおよび３ｂに示されている。第１のピストンアセンブリ１０ａは、ピストンヘッド８ａがシリンダライナ７（図２に図示）内で移動可能である、ピストン８０を備える。ピストンヘッド８ａは、トラック１３を介して、回転軸１１ａを有する出力シャフト１１と出力フランジ１２とに連結される。トラック１３は、スプライン接続部（図示なし）を介して、出力シャフト１１上に装着され、出力シャフト１１に対して回転可能に固定される。トラック１３は、ピストンヘッド８ａおよびシリンダスリーブ７ａに対して、回転軸１１ａを中心にして、出力シャフト１１とともに回転する。

【0031】

各トラック１３は、周囲を延在する径方向外側カム面１４を有する。また、トラック１３は、張出し部分の下面に位置する径方向内側カム面１５を有し、内側カム面１５は、外側カム面１４から離れる方向に、即ち反対方向に面する。平面の縁部表面１６は、トラック１３の外側および内側カム面の間を延在する。

【0032】

ピストン８０は、ピストンヘッド８ａと、ピストンヘッドに接続されるとともにその下方を延在する、安定化摺動要素１７とを含む。摺動要素１７およびピストンヘッド８ａは、図示される実施形態では一体的に形成されるが、あるいは、摺動要素１７は、ピストンヘッド８ａとは別個の部品として形成され、締結具、例えばボルトによって接続されてもよい。ピストン８０は、ピストンの運動を制御する、トラックの内側および外側それぞれのカム面上を通る、摺動要素１７上に装着されたフォロワを更に含む。図示される実施形態では、フォロワは、単一の外側の円筒状ローラ１８と、ピストン８０にそれぞれ回転可能に装着される４つの内側の円筒状ローラ１９とを備える。

【0033】

外側の円筒状ローラ１８は、トラック１３の外側カム面１４上を通り、ピストン８０とトラック１３との間で負荷を伝達する、円筒状の外側ラジアル面を有する。内側の円筒状ローラ１９は二対の円筒状ローラを備える。ローラの各対には、トラック１３の内側カム面１５上を通るトラックフォロワと、後述するタイミングホイールの内側カム面上を通るタイミングホイールフォロワとがある。安定化摺動要素１７は、左側リム、即ちアーム２０と、右側リム、即ちアーム２１とを形成する、分岐構造を有する。アーム２０、２１は、トラック１３のどちらかの側をまたぐようにして、ピストンヘッド８ａから離れる方向で下方に垂下する。外側の円筒状ローラ１８は、ローラ１８がアーム２０，２１の間で係留されるようにして、左側アーム２０と右側アーム２１との間を延在する、ジャーナル２２上に回転可能に装着される。

【0034】

内側の円筒状ローラ１９は、それぞれのアーム２０，２１に一対ずつ、対にして配置される。内側ローラ１９の対のうちトラック追随ローラは、アーム２０とトラックホイール中心２３との間で係留されて保持される。内側フォロワ１９の対のうちタイミングホイールフォロワは、アーム２０とタイミングホイールとの間で係留されて保持される。内側の円筒状ローラ１９は、安定化摺動要素１７の左側アーム２０に固着されたジャーナル２４上に装着される。ジャーナル２４上の同様のローラ１９の対は、分岐した安定化摺動要素１７の右側アーム２１の下端部に装着される。トラック１３の内側および外側カム面１４，１５のプロファイルは、トラック１３がシャフト軸線１１ａを中心にして回転する際、外側の円筒状ローラ１８および内側の円筒状ローラ（トラックフォロワ）１９がトラックの外側および内側カム面１４，１５との継続的な回転接触を維持するようにして、型出しされる。トラック１３の外側および内側カム面１４，１５は、回転軸１１ａの周りで非円形であるため、ピストンヘッド８ａは、ピストンライナ７ａの円筒状の内表面内において往復線形運動で動くようにされ、ピストンは、トラックのプロファイルにしたがって往復線形運動で動く。

【0035】

ピストン８０は、図４ａおよび図４ｂに更に詳細に示されている。分岐した安定化摺動要素１７のアーム２０，２１は、実質的に平面であって平行であり、トラック１３の平面的な側面１６とのすきま嵌めをもたらすように寸法が決められる。ピストン８０は、ピストンヘッド８ａの下側にいくつかの軽量化切り欠き２５を含む。安定化要素１７は、圧力下で油を受け入れ、内部の油通路を介してこの油をピストン８０の周りで、潤滑を要する場所に、例えば外側の円筒状ローラ１８とジャーナル２２との間の境界面、および内側の円筒状ローラ１９とジャーナル２４との間の境界面に分配するように配置された油回収部２６を含む。

【0036】

図５は、フォロワおよびそれらそれぞれのジャーナルを取り除いたピストン８０を示し、図６は、フォロワのジャーナルのみが元の位置にあるピストン８０を示している。図５から分かるように、ジャーナル２４を受け入れる円形穴２７はそれぞれ、油回収部２６と流体連通している油送達穴を有する。外側の円筒状ローラ１８に対するジャーナル２２は、ほぼ円筒状であり、一端が縮小されて、ジャーナル２２の回転を防ぐようにほぼ四角形のプロファイルを形成している。ジャーナル２２の端部はそれぞれ、ピストン８０のアーム２０，２１における実質的に四角形の穴および実質的に円形の穴に位置する。

【0037】

分岐した安定化要素１７のアーム２０，２１はそれぞれ、型出しされたスライダ表面２０ａ，２１ａを備える。型出しされたスライダ表面２０ａ，２１ａは、ブロックアセンブリ２の対応するプロファイルにかみ合う。特に図５および６で分かるように、型出しされたスライダ表面２０ａおよび型出しされたスライダ表面２１ａはそれぞれ、ほぼＵ字形のプロファイルを有する。スライダ表面２０ａのプロファイルは実質的に、スライダ表面２１ａのプロファイルの鏡像である。型出しされたスライダ表面２０ａ，２１ａは、円筒状のシリンダライナ７ａの長手方向軸線に沿ってのみ移動するように、ピストン８０の運動を拘束する。この拘束によって、分岐した安定化摺動要素１７のアーム２０，２１の向かい合う表面がトラック１３の側面１６に接触しないことが確保される。

【0038】

図７ａ〜図７ｅは、図２に示されるようなブロックアセンブリ２を構成するフィンプレート４ｃの１つを示している。フィンプレート４ｃおよびフィンプレート４ｅは同一であり、フィンプレート４ｄおよびフィンプレート４ｆはフィンプレート４ｃの鏡像である。フィンプレート４ｃは、図示される実施形態では、ブロックアセンブリ２の隣接するプレート４ａ，４ｄ，６ａ，６ｂ，５ａ，５ｂを固定する固着穴を有する、機械加工された金属プレートである。プレート４ｃは、回転可能なシャフト１１を受け入れる貫通ボア３１を有する。プレート４ｃは、ボア３１の一方の側でトラックホイール１３を受け入れ、ボア３１の他方の側でタイミングホイール３０を受け入れるように配置される。図示されるように、トラックホイール１３は、図７ａに示されるフィンプレートの第１の側にある陥凹部３２内に収まるように配置され、タイミングホイール３０は、図７ｃに示されるフィンプレートの反対側にある陥凹部３３に収まるように配置される。

【0039】

フィンプレート４ｃは、プレート４ｃの対向する端面３４，３５から延在する、ほぼＵ字形のプロファイルを形成する一対の切り欠きを有する。これらの切り欠きは、ピストン８０の分岐した安定化摺動要素１７のほぼＵ字形のプロファイル２０ａ，２１ａと対応するように形作られた、ケーシングプロファイル３８ａ，３８ｃである。ほぼＵ字形のプロファイル３８ａ，３８ｃのそれぞれの側には、ピストン８０の油回収部２６の１つとそれぞれ協働する油送達スロット３９がある。ピストン８０の摺動要素１７が、ブロックアセンブリ２のフィンプレート４ｃにおけるそれぞれのプロファイル３８ａ，３８ｃ内で摺動すると、油回収部２６は、細長いスロット３９の上を移動して、潤滑を要するピストン８０の部品に対するブロックアセンブリ２からの連続的な油送達を維持する。油は、フィンプレート４ｃに形成された油送達導管を通して、細長いスロット３９に送達される。ケーシングプロファイル３８ａ，３８ｃを形成するフィンプレート４ｃにおける切り欠きの長さは、ピストン８０の往復線形運動の意図される経路よりも長いので、機関におけるビルドアップがピストン８０の運動を妨げることはない。フィンプレート４ｃおよびそれに対する相手側部品４ｄをピストン８０のどちらかの側で背中合わせに配置することによって、またスライダ表面２０ａおよびスライダ表面２１ａのプロファイルをケーシングプロファイルに合致させることによって、ピストン８０の運動が、その安定化摺動要素１７がシリンダライナ７ａの長手方向軸線に沿ってのみ運動するように拘束される。

【0040】

図３ａでは、単一のトラック１３上に装着された単一のピストン８０のみが示されているが、図示される機関１は、上述したように、２つのトラック１３および４つのピストン８０を有する。図８ａおよび図８ｂは、シャフト１１上で互いに対して１８０度の位相ずれで配置された、２つの同一に型出しされたトラック１３上に配置された４つ全てのピストンヘッド８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを示すようにして、機関１のピストン装置の斜視図および上面図を示している。各トラック１３は一対のピストン８ａ，８ｃおよびピストン８ｂ，８ｄを有する。ピストン８ａ，８ｃは、線形往復運動の平行であるがオフセットされた経路に沿って動くようにして、トラック１３上に対向する関係で配置されている。ピストン８ｂ，８ｄは同様に配置される。トラック１３を互いに対して１８０度位相ずれさせてピストン装置を提供することによって、またトラック１つ当たり２つのピストンがオフセットされた平行な軸線上で対向する関係であることによって、カウンターウェイトを追加することなく、機関１の完璧な重量均衡が達成できる。

【0041】

図８ｂに最良に示されるように、各トラック１３には、トラック１３の対向面上に配置された一対のタイミングホイール３０が付随する。各タイミングホイール３０は、付随するトラック１３と同一の内側カムプロファイルを有する。タイミングホイール３０は、トラック１３および付随する２つのタイミングホイールの角度位置が常に同期されるようにして、シャフト１１とともに回転するように固着される。一方のトラック１３が他方のトラック１３に対して１８０度位相ずれしているので、二対のタイミングホイール３０は同様に、シャフト回転軸１１ａを中心にして、タイミングホイール３０の他方の対に対して１８０度位相ずれして配置される。

【0042】

機関の動作中、４つのピストンそれぞれの外側の円筒状ローラ１８は、トラック１３の外側カム面１４に接してそれに沿って横転し、４つのピストンそれぞれの内側の円筒状ローラ１９は、トラック１３およびタイミングホイール３０の内側カム面１５に接してそれに沿って横転する。トラック１３およびタイミングホイール３０が機関１とともに回転するにつれて、ピストンヘッド８ａ〜８ｄは、トラック１３およびタイミングホイール３０の経路形状にしたがって、ピストンヘッドそれぞれのシリンダスリーブ７ａ〜７ｄ内で移動する。

【0043】

動作サイクルのいくつかの部分の間、例えば、吸気行程、圧縮行程、および排気行程の間、ピストンはトラックによって駆動される。動作サイクルのいくつかの部分の間、例えば動力行程の間、仕事を出力シャフト１１から抽出できるように、トラックはピストンによって駆動される。トラック１３およびそれに付随するタイミングホイール３０の経路形状には、任意の所望の形状が与えられ得るので、ピストンは、ほとんどの従来の内燃機関のように単弦運動を辿るように拘束されず、その代わりに、任意の所望の変位プロファイルを有することができる。変位プロファイルは、例えば、異なる高さにおける複数の異なる局所的な上死点位置、および／または異なる高さにおける複数の異なる下死点位置を含んでもよい。図３ａから分かるように、トラック１３は、ピストンが出力シャフトの一回転ごとに四行程を完了し、異なる高さで上死点位置および異なる下死点位置を経験するように形作られる。

【0044】

図示される実施形態では、機関は２つのトラックおよび４つのピストンを備えるが、代替実施形態では、機関は、任意の数のトラック（例えば、１つ、２つ、３つ、またはそれ以上）を備えてもよく、各トラックによって操作される任意の数のピストン装置（例えば、１つ、２つ、３つ、またはそれ以上）を有してもよい。トラックおよびピストンの数に応じて、機関の振動を打ち消すのに機関の何らかの重量均衡が必要なことがある。

【0045】

機関は、図９ａ〜図９ｈを参照して、以下のステップによって組み立てられる。以下に示す方法は、機関１の一部を形成する構成要素の全てを組み立てるのに要する全てのステップを含むものではなく、その代わりに、明瞭にするため、動力伝達メカニズムおよびケーシングを組み立てるための主要ステップに限定している。

【0046】

トラック１３およびタイミングホイール３０をフィンプレート４ｅの対向面に配置し、シャフト１１に連結し、次にフォロワ１８がトラック１３の外側カム面に接触するまで、フォロワ１９なしでピストン８ｂおよび８ｃを挿入する（図９ａ）。

【0047】

第２のタイミングホイール３０を、第１のタイミングホイール３０と位相が１８０度ずれるようにして、シャフト１１の遠端の上に供給する（図９ｂ）。

【0048】

フィンプレート４ａをシャフト１１の遠端の上に供給し、フィンプレート４ｅと接触させ、次に第２のトラック１３をシャフト１１の遠端の上に供給し、フォロワ１９を取り外した状態でピストン８ａおよび８ｄを挿入する（図９ｃ）。

【0049】

４つ全てのピストンを２つのトラック１３に連結するようにして、四対全ての内側の円筒状ローラ（フォロワ）１９を４つのピストン８０に取り付ける（図９ｄ）。

【0050】

フィンプレート４ｆおよびフィンプレート４ｃを２つのトラック１３の対向面に取り付ける（図９ｅ）。

【0051】

２つの更なるタイミングホイール３０（やはり互いに位相が１８０度ずれている）をブロックアセンブリの空いている側に取り付ける（図９ｇ）。

【0052】

エンドプレート４ａおよび４ｂを取り付けて、ブロックアセンブリの主要部を完成させ、シリンダライナおよびエンドプレート５ａ，５ｂを装填する（図９ｈ）。

【0053】

機関ブロックのプレートが全て組み立てられると、例えばボルト締めによって、プレートが互いに固着され、その後、図１に示されるような機関を完成させるように、２つのヘッドアセンブリ３ａ，３ｂならびに頂部および底部カバー６ａ，６ｂが追加される。

【0054】

シャフト１１に沿って装着されたトラック１３、タイミングホイール３０、およびスペーサは、トラック、タイミングホイール、およびスペーサのハブを通して、全てともにボルト締めされてもよい。トラックおよびタイミングホイールそれぞれの周りに、ニードルローラが設けられてもよく、ニードルローラはプレートから間隔を空けて装着される。

【0055】

図示される実施形態では、型出しされたスライダ表面および対応するケーシングプロファイルは、実質的にＵ字形であるが、これらの型出しされた表面は異なる形状をとってもよい。ケーシングプロファイルを形成する切り欠きは、代替実施形態では、型出しされたスライダ表面に接触する内側プロファイルを有する、別個のインサートを受け入れるように拡大されてもよい。

【0056】

図１０は、ケーシングフィンプレート４ｅおよび４ｆの間にある任意のアジャスタ機構を示している。類似のアジャスタ機構がフィンプレート４ｃおよび４ｄの間に設けられてもよい。アジャスタ機構は、図示される例では、４つのアジャスタボルト９０を含むが、異なる数のボルトまたは他の調節手段が使用されてもよい。アジャスタボルトヘッドは、ケーシングのサイドプレート４ｂにあるクリアランス穴（図示なし）を通して機関の外部からアクセスされ、同様に、フィンプレート４ｃおよび４ｄに対するアジャスタ機構のアジャスタボルトヘッドは、ケーシングのサイドプレート４ａにある孔を通してアクセスされる。アジャスタ機構は、矢印Ｃ−Ｃの方向で、プレート４ｆを押してプレート４ｅから離すように作用し、その作用は、図示される例では、プレート４ｆのそれぞれのねじ付き穴内でねじ付きボルト９０を回転させ、それによってボルトの軸端がプレート４ｅに接するようにすることによる。この調節は、ピストン８０の安定化摺動要素１７およびケーシングのＵ字形プロファイル３８ｅ，３８ｆの外側面の間の隙間を設定するのに使用することができる。

【0057】

アジャスタボルト９０のねじ付き穴、ならびにケーシングのプレート４ａ〜プレート４ｆをともに保持するボルトのための穴は、Ｏリングを有してもよい。

【0058】

１つまたは複数の好ましい実施形態を参照して本発明を上記に記載してきたが、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更または修正が行われてもよいことが認識されるであろう。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図7d】

【図7e】

【図8a】

【図8b】

【図9a】

【図9b】

【図9c】

【図9d】

【図9e】

【図9f】

【図9g】

【図9h】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2019年9月10日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングと、トラックに連結されたピストンを含むピストン装置と、を備える内燃機関であって、
前記トラックが、シャフトに連結されるとともに、内側カム面および外側カム面を有し、
前記ピストンが、前記ピストンの運動を制御するため、前記トラックの前記内側および外側それぞれのカム面上を通るフォロワによって前記トラックに連結され、
摺動要素が前記ピストンに接続され、前記摺動要素が、ピストンヘッドの下方を延在するとともに、前記ケーシングの対応するプロファイルにかみ合う、型出しされたスライダ表面を備え、
前記フォロワが前記摺動要素上に装着される内燃機関。

【請求項2】

前記摺動要素が、１つまたは複数の締結具によって前記ピストンに固く取り付けられるか、または前記摺動要素が、前記ピストンと一体的に形成される請求項１に記載の内燃機関。

【請求項3】

前記摺動要素が、前記トラックとのランニングクリアランスを有するように配置される請求項１または２に記載の内燃機関。

【請求項4】

前記フォロワが、１つまたは複数の平軸受またはころ軸受を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項5】

前記摺動要素が、前記トラックをまたぐようにして前記ピストンの下方をそれぞれ延在する２つのリムを備え、
前記型出しされたスライダ表面が、各リム上に提供され、
前記型出しされたスライダ表面が、それぞれ、前記ケーシングにおけるそれぞれのプロファイルにかみ合う請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項6】

前記フォロワが、前記トラックの前記外側カム面上を通る少なくとも１つのフォロワが前記摺動要素の前記２つのリムの間に位置するようにして配置される請求項５に記載の内燃機関。

【請求項7】

前記フォロワが、前記摺動要素の前記２つのリムがそれぞれ前記トラックの前記内側カム面上を通る少なくとも１つのフォロワを有するようにして配置される請求項５または６に記載の内燃機関。

【請求項8】

前記トラックの両側に１つずつで前記シャフトに連結された一対のタイミングホイールを更に備え、
各タイミングホイールが、前記トラックの前記内側カム面に実質的に合致する内側カム面を有し、
前記摺動要素の各リムが、前記タイミングホイールそれぞれの前記内側カム面上を通る少なくとも１つのフォロワを有する請求項７に記載の内燃機関。

【請求項9】

前記型出しされたスライダ表面が、前記型出しされたスライダ表面が潤滑剤の層を介して前記ケーシングプロファイルに接触するようにして、潤滑されるように配置される請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項10】

前記プロファイル形成されたスライダ表面が、前記ケーシングプロファイルにある細長いスロットから油を受け入れるように適合された、油回収穴を備える請求項９に記載の内燃機関。

【請求項11】

前記ケーシングプロファイルの前記細長いスロットが、前記ピストンから最も遠い前記ケーシングプロファイルの端部までは延在しない請求項１０に記載の内燃機関。

【請求項12】

前記トラックの前記内側および外側カム面が、前記フォロワが潤滑剤の層を介して前記カム面に接触するようにして、潤滑されるように配置される請求項１から１１のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項13】

前記フォロワがそれぞれ、前記摺動要素に固着された平面軸受シャフト上に装着されたローラを含み、
前記平面軸受シャフトが、前記摺動要素から油を受け入れるように適合された油回収穴を含む請求項１から１２のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項14】

前記トラックが、前記内側および外側カム面が前記トラックの回転軸に対する内側ラジアル面および外側ラジアル面として配置される、径方向トラックである請求項１から１３のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項15】

前記トラックの１つまたは複数に連結された複数の前記ピストンを備える、複数のピストン装置を更に備える請求項１から１４のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項16】

２つのピストンが前記トラックの１つに連結され、
前記ピストンが前記トラックの対向面に連結される請求項１５に記載の内燃機関。

【請求項17】

各トラックに一対の前記タイミングホイールが付随する請求項８に従属する、請求項１５または１６に記載の内燃機関。

【請求項18】

前記ケーシングが、前記トラックを受け入れる切り欠きおよび前記シャフトを受け入れるボアを有する少なくとも２つのプレートと、前記プレートに対して横断方向で連結される少なくとも２つのエンドプレートとを備え、
少なくとも１つのシリンダボアが、前記エンドプレートに形成され、
前記ピストンが、前記シリンダボア内で往復運動で動くように配置される請求項１から１７のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項19】

前記プレートが、複数の締結具によってともに取り付けられる請求項１から１８のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項20】

前記ケーシングが複数のプレートを含み、前記プレートが、前記プロファイル形成されたスライダ表面に対応するように形作られたカットアウトを有する、請求項１から１９のいずれか一項に記載の内燃機関。

【請求項21】

トラックに連結されたピストンを含むピストン装置を備える内燃機関であって、
前記トラックが、シャフトに連結されるとともにカム面を有し、
前記ピストンが、前記ピストンの運動を制御するため、前記トラックの前記カム面上を通るフォロワを有し、
前記機関が、ケーシングを更に備え、
前記ケーシングが、前記トラックを受け入れる切り欠きおよび前記シャフトを受け入れるボアを有する少なくとも２つのプレートと、前記プレートに対して横断方向で連結される少なくとも２つのエンドプレートとを備え、
少なくとも１つのシリンダボアが、前記エンドプレートに形成され、
前記ピストンが、前記シリンダボア内で往復運動で動くように配置される内燃機関。

【請求項22】

前記プレートが、複数の締結具によってともに取り付けられる請求項２１に記載の内燃機関。

【請求項23】

ケーシングと、トラックに連結されたピストンを含むピストン装置と、を備える内燃機関を組み立てる方法であって、
前記トラックが、シャフトに連結されるとともに、内側カム面および外側カム面を有し、
前記ピストンが、前記ピストンの運動を制御するため、前記トラックの前記内側および外側それぞれのカム面上を通るフォロワによって前記トラックに連結され、
摺動要素が前記ピストンに接続され、前記摺動要素が、ピストンヘッドの下方を延在するとともに、前記ケーシングの対応するプロファイルにかみ合う、型出しされたスライダ表面を備え、
前記フォロワが、前記摺動要素上に装着され、
前記ケーシングが、前記トラックを受け入れる切り欠きおよび前記シャフトを受け入れるボアを有する少なくとも２つのプレートと、少なくとも２つのエンドプレートとを備え、
少なくとも１つのシリンダボアが、前記エンドプレートに形成され、
前記ピストンが、前記シリンダボア内で往復運動で動くように配置され、
ａ）前記トラックを前記シャフトに連結し、前記ピストンを前記トラックに連結することによって、前記ピストン装置を前記シャフトに連結するステップと、
ｂ）前記少なくとも２つのプレートを前記トラックのどちらかの側で合わせるステップと、
ｃ）前記プレートに対して横断方向であるようにして、前記エンドプレートを合わせるステップと、
ｄ）前記エンドプレートを前記プレートに連結するステップと、
を含む方法。

【国際調査報告】