JP2013524078A - 改良された内燃機関 - Google Patents

Abstract

本発明は内燃機関に関し、より詳細には、スコッチ・ヨーク（Ｓｃｏｔｃｈ Ｙｏｋｅ）を利用して直線方向の動きを回転運動に変換するピストン往復機関に関する。特に、本発明の機関のピストンおよび／または複数のピストンは、所与の供給燃料のための有効な点火および混合気の燃焼のために、一期間の間、最上位置に置かれ、それ故、ピストンおよび／またはクランクを駆動する動力軸の間のより効率的な連結により、ピストン機関の高められた効率を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関に関し、より詳細には、スコッチ・ヨーク（Ｓｃｏｔｃｈ Ｙｏｋｅ）を利用して直線方向の動きを回転運動に変換するピストン往復機関に関する。

当業者が理解するように、内燃機関は、何十年間も我々と共にあり、最も良く知られた設計になっており、その設計において、往復運動ピストンは、コネクティング・ロッドを使用してピストンをクランク軸のクランク・ピンに連結し、ピストンの直線往復運動をクランク軸の回転運動に変換している。

ほとんどの場合、コネクティング・ロッドは、それがピストンおよびクランク・ピンに取り付けられる両端において関節接合可能である。このピストンは、ピストンとコネクティング・ロッドに通したリスト・ピンによって、コネクティング・ロッドに連結されている。ほとんどの場合、このような内燃機関のためのこの種の設計は、スライダ・クランク機関として知られている。それにもかかわらず、この種類の内燃機関には重大な欠点および限界があるということが、時間の経過と共に明らかになってきた。

従来のスライダ・クランク機関の改良についての圧力があり、これは、特に、今や化石燃料が乏しくなってきており、従来の内燃エネルギから来る排気で、環境を保護するために、地域社会の注目が大きくなってきているからである。

スコッチ・ヨークは、スライダ・クランク機関上での周期的な原動力を利用しようとしているある種の機関設計において用いられてきた。

ほとんどの場合、従来のスコッチ・ヨーク機関は、クランク軸のクランク・ピンを収容する溝穴を有するシャトルに、２つの水平に対向するピストンを非関節接合可能なコネクティング・ロッドによって連結している。案内サービスによって、シャトルの運動は直線経路に閉じ込められ、そして、クランク軸がその範囲で回転するにつれて、クランク・ピンは溝穴の中を摺動し、ピストンの直線方向の往復する動きをクランク軸の回転運動に変換する。

当業者が認識するように、シャトル内の溝穴は、少なくとも、クランク・ピン径と同じ幅、および、クランク・ピン行程の径と同じ長さでなければならない。

更に、ピストン・ロッドは、直線往復運動に制限されるピストン・プレートまたはその他同種のものの一部分であるので、任意のクランク軸の動きによって、ピストンは自動的に点火位置を含む設定可能な瞬間的位置から拡張または収縮する。

機関設計における最近の傾向は、スコッチ・ヨーク構造を有する従来のピストン・ロッドを用いて、機関回転数を増加させることである。従来のスコッチ・ヨークの使用は、ほとんどの場合に必ずしも可能とは限らない。というのは、ピストン・ストロークが短く、そして、燃焼室に空気を吸入するために利用可能な時間が大変に短いからである。これは、燃料にとって理想的な１５：１の空燃比より低くい状態での燃焼をもたらし、つぎには、未燃焼の燃料が大気中へ汚染物質として排出されることになる。

排出された未燃焼燃料とともに、浪費されたエネルギが出て行く。そのエネルギは、ピストンを駆動するために動力に変換されるはずであったものである。

実際上、現在利用可能なスライダ・クランク機関ならびにスコッチ・ヨークに基づく設計の両方において起っていることは、ピストン・ロッドとクランク軸との間に非効率的な連結があるということである。そして、今まで、この問題を解決するために、すべての人々が行ってきたことは、追加の吸気を容易にするために各シリンダに配置される追加の高価な吸気弁を導入し、混合気の不完全燃焼の結果もたらされる問題に対抗しようとすることであった。

それゆえに、ピストン・ロッド／クランク軸連結の非効率を打破する最善な方法の１つは、ピストン・ロッドが、一時点よりもむしろ一瞬の間だけ完全に伸ばされた位置にあるような機構を考案することである。この機構では、ピストン全体の力は、燃焼室の最上位置で完全に垂直な位置にあり、そして、混合気の効果的な燃焼を保障する点火が与えられる。

したがって、本発明の１つの目的は、少なくとも上述した問題のいくつかを解決すること、または、有用な変形例を公開することである。

本発明の更なる目的は、スコッチ・ヨーク構造を用いる原理に基づく内燃機関を提供することであり、このスコッチ・ヨーク構造を用いる原理では、ピストンおよび／または複数のピストンが、所与の供給燃料のための有効な点火および混合気の燃焼のために、一期間の間、最上位置に置かれ、それ故、ピストンおよび／またはクランクを駆動する動力軸の間のより効率的な連結により、ピストン機関の高められた効率を論証可能に提供する。

本発明の更なる目的および長所は、以下に続く明細書を徹底的に読むことによって明らかになるであろう。

したがって、本発明の１つの形において、これが唯一である必要もないし、実際に発明の最も幅広い形である必要もないが、内燃機関が提供され、前記機関は、少なくとも１つのピストンの実質的に直線方向の運動をクランク軸の回転運動に変換するためのスコッチ・ヨーク構造と組み合わせた少なくとも１つのピストンと、前記スコッチ・ヨーク構造は、その作動モードが、クランク軸が第１の角度の範囲の中にあるときのクランク・モードとクランク軸が第２の角度の範囲の中にあるときのカム・モードとの間で交替でき、前記カム・モードでは、クランク軸が第２の角度の範囲の中にあるとき、少なくとも１つのピストンが停留すること、とによって特徴づけられる。

好ましくは、クランク軸角度の前記第２の範囲は、０°と４５°の間にある。

好ましくは、クランク軸角度の前記第１の範囲は、４５°と３６０°の間にある。

好ましくは、前記スコッチ・ヨーク構造は、クランク軸と組み合わせた輪部材によって係合可能であり、その結果、前記輪がそれに沿って回転可能に案内される、内側周辺端部を含む。

好ましくは、前記内側周辺端部は、スコッチ・ヨーク構造の前記内側周辺端部に沿った肩部を含み、輪部材が肩部に係合するとき、ピストンがその最上位置にあり、そして、とどまるように、前記肩部が、前記内側周辺端部に沿って成形および配置され、前記輪部材が、スコッチ・ヨーク構造の内側周辺端部の肩部を越えて回転可能に案内される状態になるまで、前記ピストンが、前記最上位置にとどまる。

好ましくは、前記内側周辺端部は、少なくとも１つのピストンと同じ構造の部分を形成し、前記構造はその直線方向運動を容易にする案内手段を含む。

好ましくは、前記案内手段は、ピストンの運動に実質的に平行に延在するハウジングに沿って移動可能な一連のローラを含み、前記ローラがそれぞれのハウジングの中に回転可能に支持される。

好ましくは、前記スコッチ・ヨーク構造は、その両側に２組の案内手段を含む。

好ましくは、少なくとも１つのピストンは、そのピストンがその室の内側で拡張および収縮したときに、ピストンに摩擦のない気密サポートを提供する手段として、ピストン・ヘッドおよび着脱可能な内側スライドを含む。

好ましくは、各スコッチ・ヨーク構造は、それと組み合せた２つのピストンを含む。

本発明の更なる形として、内燃機関が提案されており、前記内燃機関は、拡張および収縮するピストンの実質的に直線方向の運動をクランク軸の回転可能な運動に変換するためのスコッチ・ヨーク構造と組み合せた、少なくとも１つのピストン；クランク・モードおよびカム・モードを有する輪部材を含んでいる伝達部；内側周辺端部（前記輪がそのあたりで回転可能に案内されるようになされている）で特徴づけられる前記スコッチ・ヨーク構造；および、輪部材の作動モードが、カムとして機能するように、輪部材に係合するようなされている前記内側周辺端部長さに沿う肩部を含む、スコッチ・ヨークの前記内側周辺端部；を特徴とし、輪部材が、スコッチ・ヨークの内側周辺端部の肩部を越えて回転するまで、ピストンの位置を同じ拡張されたまたは収縮された位置に維持することによって、輪部材の作動モードをクランク・モードに戻し、輪部材の続く回転が、拡張および収縮するピストンの直線方向運動をクランク軸に対する回転運動に変換する。

好ましくは、スコッチ・ヨークの内側周辺端部が、輪部材が、内側周辺端部の長さに沿う肩部と係合し、そして、輪部材が、カムのモードになるとき、肩部係合で、ピストンが、ピストンのシリンダ室の中のその最上位置にあり、そして、そこにとどまるように構成され、輪部材が、スコッチ・ヨーク構造の内側周辺端部の肩部を越えて回転可能に案内された状態になるまで、前記ピストンが、最上位置にとどまる。

好都合にも、端部のまわりの輪部材の回転は、輪部材が肩部にとどまり、そして、それにより、案内期間（ピストンが最上拡張位置にあるとき、０°〜４５°の間のクランク軸回転をもたらす）のためのカム・モードにあるように、内側周辺端部が、その長さに沿って肩部を採り入れる。

好ましくは、ピストンは、混合気の点火の瞬間に最上位置にあるとき、いかなるこのような回転運動も、ピストンの直線方向運動に変換されることなく、クランク軸が、０°〜４５°の間で回転を続ける。

このような装置の利点は、次の様である。スコッチ・ヨーク構成の内側周辺端部に沿う肩部で担われる長さの導入使用により、一旦、輪部材が肩部に係合すると、回転運動に変換されている直線方向運動をもたらすピストンとクランク軸間の継続的な直線方向運動が瞬間的に中断され、輪部材は、クランクからカムへ機能変更を開始する。

輪部材は、肩部と接触しているときにはカムではないので、その最上位置からピストンの配置には変化がない。好都合にも、輪部材のモードを切り換えたり変更したりすることによって、ピストン・ロッドおよびクランク軸が、クランクからカムへ効果的に分離されるので、ピストンは、ある停留時間を有し、炭化水素燃料を完全に燃焼させる最上位置にとどまることができる。

好都合にも、大気へ汚染物質として排出される未燃焼燃料は存在しない。

同じく好都合にも、排出される未燃焼燃料がないので、無駄になるエネルギがない、そして、実際、燃料が、ほとんどの場合、その全体で点火されるので、これは、クランク軸上のピストンその他を駆動するための追加の動力に変換される。

好都合にも、スコッチ・ヨークに肩部を導入するという、このユニークな再設計によって、輪部材はクランクからカムへ変化し、ピストンとクランク軸を分離する。
この分離は、ピストンが最上位置にあるための固定された長さの瞬間的な時間（ａ ｆｉｘｅｄ ｌｅｎｇｔｈ ｍｏｍｅｎｔ ｏｆ ｔｉｍｅ）をもたらし、燃料の点火が、力が加えれるべきピストンに全体力をもたらすことになる。その理由は、輪部材が再び直接にクランクと係合させられ次第、すべての燃料が燃焼し、これが、クランク軸への出力軸でのより高いトルク動力に変換されるからである。

当業者が理解するように、この装置は、ピストン・ロッドとクランク軸との間の従来の連結で可能なものに比べて、より多くのピストンの動力を、出力軸に、および、動力ストロークのより大きな部分で加える。

実際上、このユニークな特徴によって、スコッチ・ヨークの内側周辺端部を、次のように設計することができる。それは、内側周辺端部まわりの輪部材の回転可能な運動が、クランク軸回転のある角度に対して、拡張されたまたは収縮された位置間のどちらでも、ピストン行程の一切の動きをもたらさないように設計することである。

好ましくは、端部のまわりの輪部材の回転は、輪部材が肩部にとどまり、そして、それにより、案内期間（ピストンが最上拡張位置にあるとき、０°〜４５°の間のクランク軸回転をもたらす）のためのカム・モードにあるように、内側周辺端部が、その長さに沿って肩部を採り入れる。

従って、ピストンは、混合気の点火の瞬間に最上位置にあるとき、いかなるこのような回転運動も、ピストンの直線方向運動に変換されることなく、クランク軸が、０°〜４５°の間で回転を続けることができる。

好ましくは、選択におけるカム（加圧）およびクランク（解放）は、表１で、下記でまとめられた結果に従う。

停留によって、燃料はすべて効率的に燃焼され、最も効果的なクランク角度（トルク）ですべての圧力を効果的に（エミッションを低下させながら）解放することが可能となる。摩擦のない設計によって、馬力および信頼性を得る。ヨーク設計は、ＴＤＣの前または後の動きのいかなる角度にも変更可能である。

正反対のものは次のケースである。輪部材の使用によって、クランク軸とピストンとの間にほぼ分離効果があり、それによって、ピストンを一旦最上位置にし、そして、ある停留時間が、空気混合で燃料の効果的な燃焼をもたらすようになるであろう。

添付図面（この明細書の中に組み込まれ、その一部を構成する）は、本発明のいくつかの実施態様を図示し、説明と共に、利点および発明の原理を説明するのに役立つ。図面の内容は以下の通りである。
本発明の１つの実施形態の斜視図を示す。４シリンダ内燃機関が提示されている。 ２つのピストンが取り付けられたスコッチ・ヨークの１つの例を示している分解構成における、図１の分解図を示す。 回転の過程を通じての、それぞれのシリンダ内でのクランク軸とピストンとの間の関連性がある動きの変換に関する概略図を示す。 図３に示した表現の更なる展開を示し、ここでは、０°〜３６０°の間の完全なクランク軸の回転が、その対応する回転に対しての変換されたピストン行程に関して認められる。 図３に示した表現の更なる展開を示し、ここでは、０°〜３６０°の間の完全なクランク軸の回転が、その対応する回転に対しての変換されたピストン行程に関して認められる。 図２に示す構成に対する分解されていない構成での類似の実施形態を示し、いくつかの追加の特徴および説明が含まれている。 本発明の更なる実施形態を示しており、ここでは、クランク軸が区分ごとに変化して組み立てられている。

本発明の続く詳細な説明は、添付の図面を参照する。説明は例示的実施形態を含むけれども、他の実施形態も可能であり、発明の意図と範囲から逸脱することなく、記載されている実施形態に変更がなされてもよい。可能な場合はいつでも、同じ参照番号が、各実施形態および次の説明を通して、同じおよび類似の部品を参照するために使用されるであろう。

次に、より詳細に図面を参照すると、内燃機関１０はスコッチ・ヨーク構造１２を、その装置の一部として含んでいる。このスコッチ・ヨーク構造１２は、上部部分２８および下部部分２６に分けられている。

スコッチ・ヨーク構造１２は、案内部を提供する内側周辺端部１３を含み、輪部材２９は、そのあたりで回転するようなされている。

図１は、４つのピストン、または、より正確に言うと、４シリンダ内燃機関を示している。

簡潔さのために、実際のシリンダ室（この中で、それぞれのピストン１６、１８、２０および２２が拡張および収縮する）は、本発明の重要で発明的な態様が、より明らかに論じられ得るように取り除かれている。

ピストン対１６および１８、ならびに２０および２２は、全体のスコッチ・ヨーク構造１２の一部分を形成する。したがって、燃焼がシリンダ室で生じるとき、ピストン、したがってスコッチ・ヨーク構造１２は、直線方向経路に沿って動き、そして、このような動きは、スコッチ・ヨーク構造１２の横に延在するクランク・アーム３３を介して、クランク軸の回転運動に変換される。図示した実施形態において、クランク軸は、２枚の円板３１をその端部で含む。この２枚の円板は、ハウジングまたは他のエンジン構成部品（図示せず）への連結を容易にするために、それらの外径面で歯合させられている。

案内部材３０が、図２で３２として全体で示されるボール・ベアリング構成の装置を介して含まれている。このボール・ベアリング構成の装置は、それぞれのハウジング３８、３９で回転可能に支持され、ボルト３４によって一緒につながれる一連のローラ３６を含んでいる。

ベアリングまたはローラ装置３２とともに案内部３０は、ほとんどの場合、それぞれのピストンが、シリンダ室の内での拡張および収縮された位置から摩擦のない動きに寄与する。

図２で最もよく見ることができるように、ピストン・ヘッド１７および１９は、固定ピン４３および４５を用いることによって容易に取り外され得る。

好都合にも、これが意味するところは、シリンダ・ヘッドまたはピストン・ヘッドが保守または交換を必要とするとき、それぞれのヘッドがスコッチ・ヨークの上部構造から分離され得るので、仕事が簡単になることである。

ベアリングまたはローラ装置３２がローラ機構によって案内部３０を上下に案内され得るので、シリンダ室を上下に進むとき、シリンダ・ヘッドまたはピストン・ヘッドの間には、実際の摩擦係合がないことになっている。

図５で、おそらく最もよく見ることができるように、リングおよびオイル・スクレーバ１０２を使用するので、不必要な熱または高い温度条件が生じないことになっている。リングおよびオイル・スクレーバを使用しないと、移動しているピストンの実質的に直線方向の運動がクランク軸の回転運動に変換されるとき、輪部材がスコッチ・ヨーク構造の内側周辺端部を回り、そのとき、ピストンがシリンダ室を上下に進み、不必要な熱または高い温度条件が生じる恐れがある。

図２および５で最もよく見ることができるように、スコッチ・ヨーク構造の上部部分および下部部分は、それぞれの位置４２ａ、４２ｂおよび４４ａ、４４ｂで、それぞれのボルト６１および６３によって互いに固定され得る。

着脱可能な内側スライド１０４も、装置の一部として含まれることができ、さらに、ピストンが、スコッチ・ヨーク構造１２の内側周辺端部を回転可能に動く輪部材の効果により上がったり下がったりするときに、シリンダ室の内側の完全に摩擦のない気密の拡張および収縮におけるピストンを、案内システム・サポートにより強化する。

好ましい実施形態では、点火される燃料とピストン・ヘッドが楕円面領域で係合する、傾斜面を有するピストンが提示されている。楕円面により、より大きな表面積が与えられる。このような設計を使用することは好都合であるが、それは本発明にとって本質的なことではない。

図１〜５を考察すると、当業者は、この内燃機関のために使用されるシステムがどのように機能しているかを認識するはずである。それは、その主目的のために以下の内容を知ることであり、その内容とは、それぞれのシリンダで、ピストンは、点火時点で最高位置にあり、排出される未燃焼燃料を残すよりはむしろ、空気／燃料吸気中の炭化水素燃料のすべてを燃焼させるように、単に一時点ではなくむしろ一期間の間、この最高位置にあるということである。

ピストンが、シリンダ室の内部で最高位置にとどまる停留時間を作るこの能力は、輪部材２９が、スコッチ・ヨーク構造１２の内側周辺端部１３の肩部４１に対して回転上昇するという事実によって達成される。そして、これが起こったとき、輪部材の機能は、クランク・モードからカム・モードへ変化する。

それゆえに、図３で最もよく見ることができるように、クランク軸が０°〜４５°へ回転を続ける間、ピストン自体はそれらの最高位置から移動していない。このことは、クランク軸が回転を続けたという事実にもかかわらず、ピストンが、一瞬の間、最高位置に停留することを可能とされ、この追加の時間によって、炭化水素燃料が完全に燃焼することが考慮されていることになっている。

好都合にも、最適クランク角のピーク圧力は、一時点ではなく、実際には、一期間の間で達成されている。

輪部材２９がスコッチ・ヨーク１２の内側周辺端部１３を回り続けるとき、肩部４１は、輪部材を、肩部４１から離れるまでカム・モードに保ち、スコッチ・ヨークの従来の形状に再び接合する、画定された長さを有する。そして、これによって、スコッチ・ヨーク構造１２の内側周辺端部１３の肩の長さ４１から離れようとする輪部材２９の動きによって、輪部材２９の機能はクランクに戻る。その結果、クランク軸のすべての後続の回転も、および、その逆のピストンのすべての直線運動も、ピストンからのクランク軸まで、およびその逆のこのような運動の間の直接変換をもたらす。

従来のスコッチ・ヨーク装置において、このような設計を、図１〜５に図示される設計に直ちに適用するのは難しいが、当業者は、ほとんどの場合、輪部材は、スコッチ・ヨーク構造内で連続回転が案内されるリムの中に、非常に慎重に拘束されることを理解できるであろう。

輪部材のいかなる回転可能な動きも、クランク軸の動きに簡単に変換される。

それ故、クランク軸が回転中である限り、ピストンは決して静止状態を保つことはなく、したがって、ピストンが一期間というよりもむしろ単に一時点より長く最高位置にとどまる機会はない。

しかしながら、本発明において好都合にも、スコッチ・ヨークの周辺端部への肩部の導入は、ピストンおよびクランク軸が、クランク軸の回転のある角度とある角度の間で効果的に分離される手段を提供した。

好都合にも、ピストンとクランク軸間の分離効果が、どこで、いつ生じ、どれだけ長く継続するかを決定するのは機関の設計者次第である。

実際上、本発明によって提供されるこのような機関によって、設計者は、炭化水素燃料の最適炎燃焼を達成するために、自分自身のクランク角度、およびシリンダ圧を今や決定することができることになっている。

これが本発明の基本的態様であると共に、スコッチ・ヨーク構造に対する単一部品として連結される２つのシリンダを有する最少のものではなく、さまざまな好都合な拡張が、そこにおいて含まれ得る。

当業者が理解できるように、隣接するピストンが吸気、その他のための位置にあることが可能でありながら、１つのピストンが点火の位置にあることが可能である。

好都合にも、２つのピストンをスコッチ・ヨーク構造の上に都合よく配置することができるので、内燃機関の大きさを大幅に縮小することが可能となっている。

以上で紹介されたように、ローラ３２に加えての案内部３０による案内機構の導入によって、それぞれのピストンが、摩擦またはシリンダ室の側面との接触なしに所定位置に保持され、それによって、あらためて機関の温度を実質的により低く保つことになっている。

図３および４は、クランク軸回転に対してピストンが移動した相対距離を概略的に示し、ここで、クランク軸回転は、４７で０°で始まり、４７から９２（このとき、クランク軸回転は３４５°に達する）まで機能する。

記載されたようなクランク軸回転の間、ピストンは、ある長さを移動する。しかしながら、一旦、輪部材がカム・モードでなくクランク・モードにあるならば、ピストンは移動するだけである。カム・モードの機能は、一旦、輪部材がスコッチ・ヨーク構造の周辺端に肩部を係合し始めるならば提供される。

図６は、この発明の更なる実施形態に提供しており、ここで、クランク軸１１０は、追加のスコッチ・ヨーク構造を増加させるためのモジュール・セクション１１２および１１４などに分けられることができ、それによって、機関のシリンダ容積を必要に応じて増加できる。

本発明に対して、その範囲から逸脱することのなく、更なる利点および改良を大変適切に加えてもよい。本発明については最も実用的で好ましいと考えられる実施形態により開示および説明したが、本発明の範囲と精神において変更を加えても良く、ここに開示された細部に制限されるものではないが、いずれかおよび全ての均等なデバイスおよび装置物を包含するよう、特許請求の全ての範囲が許されるものとする。

続く請求項および本発明の要約において、表現する言語または必要な意味のために、文脈が別途要求する場合を除き、単語「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という意味で使用され、すなわち、明記された特徴は、本発明のさまざまな実施形態における更なる特徴に関連してもよい。

１０ 内燃機関
１２ スコッチ・ヨーク構造
１３ 内側周辺端部
１６ ピストン
１７ ピストン・ヘッド
１８ ピストン
１９ ピストン・ヘッド
２０ ピストン
２２ ピストン
２６ 下部部分
２８ 上部部分
２９ 輪部材
３０ 案内部材、案内部
３１ 円板
３２ ローラ装置、ベアリング装置
３３ クランク・アーム
３８ ハウジング
３９ ハウジング
４１ 肩部
４２ａ 位置
４２ｂ 位置
４３ 固定ピン
４４ａ 位置
４４ｂ 位置
４５ 固定ピン
６１ ボルト
６３ ボルト
１０２ リングおよびオイル・スクレーバ
１０４ 内側スライド
１１０ クランク軸
１１２ モジュール・セクション
１１４ モジュール・セクション

本発明は内燃機関に関し、より詳細には、スコッチ・ヨーク（Ｓｃｏｔｃｈ Ｙｏｋｅ）を利用して直線方向の動きを回転運動に変換するピストン往復機関に関する。

当業者が理解するように、内燃機関は、何十年間も我々と共にあり、最も良く知られた設計になっており、その設計において、往復運動ピストンは、コネクティング・ロッドを使用してピストンをクランク軸のクランク・ピンに連結し、ピストンの直線往復運動をクランク軸の回転運動に変換している。

ほとんどの場合、コネクティング・ロッドは、それがピストンおよびクランク・ピンに取り付けられる両端において関節接合可能である。このピストンは、ピストンとコネクティング・ロッドに通したリスト・ピンによって、コネクティング・ロッドに連結されている。ほとんどの場合、このような内燃機関のためのこの種の設計は、スライダ・クランク機関として知られている。それにもかかわらず、この種類の内燃機関には重大な欠点および限界があるということが、時間の経過と共に明らかになってきた。

従来のスライダ・クランク機関の改良についての圧力があり、これは、特に、今や化石燃料が乏しくなってきており、従来の内燃エネルギから来る排気で、環境を保護するために、地域社会の注目が大きくなってきているからである。

スコッチ・ヨークは、スライダ・クランク機関上での周期的な原動力を利用しようとしているある種の機関設計において用いられてきた。

ほとんどの場合、従来のスコッチ・ヨーク機関は、クランク軸のクランク・ピンを収容する溝穴を有するシャトルに、２つの水平に対向するピストンを非関節接合可能なコネクティング・ロッドによって連結している。案内サービスによって、シャトルの運動は直線経路に閉じ込められ、クランク軸がその範囲で回転するにつれて、クランク・ピンは溝穴の中を摺動し、ピストンの直線方向の往復する動きをクランク軸の回転運動に変換する。

当業者が認識するように、シャトル内の溝穴は、少なくとも、クランク・ピン径と同じ幅、および、クランク・ピン行程の径と同じ長さでなければならない。

更に、ピストン・ロッドは、直線往復運動に制限されるピストン・プレートまたはその他同種のものの一部分であるので、任意のクランク軸の動きによって、ピストンは自動的に点火位置を含む設定可能な瞬間的位置から拡張または収縮する。

機関設計における最近の傾向は、スコッチ・ヨーク構造を有する従来のピストン・ロッドを用いて、機関回転数を増加させることである。従来のスコッチ・ヨークの使用は、ほとんどの場合に必ずしも可能とは限らない。というのは、ピストン・ストロークが短く、燃焼室に空気を吸入するために利用可能な時間が大変に短いからである。これは、燃料にとって理想的な１５：１の空燃比より低くい状態での燃焼をもたらし、つぎには、未燃焼の燃料が大気中へ汚染物質として排出されることになる。

排出された未燃焼燃料とともに、浪費されたエネルギが出て行く。そのエネルギは、ピストンを駆動するために動力に変換されるはずであったものである。

実際上、現在利用可能なスライダ・クランク機関ならびにスコッチ・ヨークに基づく設計の両方において起っていることは、ピストン・ロッドとクランク軸との間に非効率的な連結があるということである。今まで、この問題を解決するために、すべての人々が行ってきたことは、追加の吸気を容易にするために各シリンダに配置される追加の高価な吸気弁を導入し、混合気の不完全燃焼の結果もたらされる問題に対抗しようとすることであった。

それゆえに、ピストン・ロッド／クランク軸連結の非効率を打破する最善な方法の１つは、ピストン・ロッドが、一時点よりもむしろ一瞬の間だけ完全に伸ばされた位置にあるような機構を考案することである。この機構では、ピストン全体の力は、燃焼室の最上位置で完全に垂直な位置にあり、混合気の効果的な燃焼を保障する点火が与えられる。

したがって、本発明の１つの目的は、少なくとも上述した問題のいくつかを解決すること、または、有用な変形例を公開することである。

本発明の更なる目的は、スコッチ・ヨーク構造を用いる原理に基づく内燃機関を提供することであり、このスコッチ・ヨーク構造を用いる原理では、ピストンおよび／または複数のピストンが、所与の供給燃料のための有効な点火および混合気の燃焼のために、一期間の間、最上位置に置かれ、それ故、ピストンおよび／またはクランクを駆動する動力軸の間のより効率的な連結により、ピストン機関の高められた効率を論証可能に提供する。

本発明の更なる目的および長所は、以下に続く明細書を徹底的に読むことによって明らかになるであろう。

したがって、本発明の１つの形において、これが唯一である必要もないし、実際に発明の最も幅広い形である必要もないが、上死点位置と下死点位置との間で移動可能な、直線的に移動可能な部材の実質的に直線方向の運動を回転可能な軸の回転運動に、またはその逆に変換するためのアセンブリが提供され、前記アセンブリは、直線的に移動可能な部材と組み合わされたヨーク構造であって、前記ヨーク構造が内側表面を有しているヨーク構造と、前記回転可能な軸の回転軸から間隔を置いて配置される軸のまわりを回転可能な輪部材を含む前記回転可能な軸であって、その結果、前記回転可能な輪部材の外側周辺端部が、ヨーク構造内側表面と実質的に摩擦がなく係合するようになされた前記回転可能な軸と、前記係合が、少なくとも軸回転角度の第１の範囲（この範囲で、直線的移動可能部材の拡張運動または収縮運動が軸の回転運動に変換される）を通してクランクに関係づけられ、少なくとも軸回転角度の第２の範囲（この範囲で、軸が、前記少なくとも軸回転角度の第２の範囲を越えて回転するまで、直線的移動可能部材の位置が、拡張された位置または収縮された位置に停留する）を通してカムに関係づけられる係合とによって、および、前記係合が、少なくとも各軸回転の開始時において、上死点において前記直線的移動可能部材の停留を引き起こすためにカムに関係づけられることによって、特徴づけられているアセンブリ。

好ましくは、前記ヨーク構造はくり抜かれた部分を含み、前記内側表面がくり抜かれた部分の内側周辺端部である。

好ましくは、前記内側周辺端部は、前記軸の４５°〜３６０°の回転の間、アセンブリがクランク・モード（このクランク・モードにおいて、軸およびレバレッジ手段の回転によって、拡張および収縮する部材の直線方向運動は軸に対する回転運動に変換される）であるように寸法を決められている。

好ましくは、前記内側周辺端部は、前記軸の０°〜４５°の回転の間、アセンブリがカム・モード（このカム・モードによって、軸が４５°を越えて回転するまで、移動可能部材の位置は上死点に停留する）であるように寸法を決められている。

好ましくは、寸法を決められている前記内側周辺端部は、少なくとも１つの肩部（この肩部は、２つの平行した直線状の端部の端から外れている）を含み、前記肩部は内側周辺端部（この内側周辺端部は、前記カム・モード中にカムとして機能する）を有する。

好ましくは、前記輪部材が内側周辺端部によって回転可能に案内されるように、輪部材は、軸の各回転の全体にわたって実質的に２つの接触点で内側周辺端部に接触するようなされていることを特徴とする。

本発明の更なる形として、上死点と下死点との間で移動可能な、拡張および収縮するピストンの、実質的に直線方向の運動をクランク軸の回転可能運動に変換するための内燃機関が提案されており、前記機関が、内側表面を有するヨーク構造とともに組み合される少なくとも１つのピストン；前記回転可能な軸の回転軸から間隔を置いて配置される軸のまわりを回転可能な輪部材を含む前記クランク軸であって、その結果、前記輪部材の外側周辺端部が、ヨーク構造内側表面と実質的に摩擦がなく係合するようになされた前記クランク軸；および前記係合が、少なくとも軸回転角度の第１の範囲（この範囲で、ピストンの拡張運動または収縮運動が軸の回転運動に変換される）を通してクランクに関係づけられ、少なくともクランク回転角度の第２の範囲（この範囲で、軸が、前記少なくともクランク角度の第２の範囲を越えて回転するまで、ピストンの位置が、拡張された位置または収縮された位置に停留する）を通してカムに関係づけられる係合とによって、特徴づけられる内燃機関であって、前記係合が、少なくとも各軸回転の開始時において、上死点において前記ピストンの停留を引き起こすためにカムに関係づけられていることによって、特徴づけられている。

好ましくは、機関は、輪部材が、内側周辺端部の長さに沿う肩部と係合し、輪部材が、カムのモードになるとき、肩部係合で、ピストンが、ピストンの最上位置にあり、そこにとどまるように構成され、輪部材が、内側周辺端部の肩部を越えて回転可能に案内された状態になるまで、前記ピストンが、最上位置にとどまる。

好都合にも、端部のまわりの輪部材の回転は、輪部材が肩部にとどまり、それにより、案内期間（ピストンが最上拡張位置にあるとき、０°〜４５°の間のクランク軸回転をもたらす）のためのカム・モードにあるように、内側周辺端部が、その長さに沿って肩部を採り入れる。

好ましくは、ピストンは、混合気の点火の瞬間に最上位置にあるとき、いかなるこのような回転運動も、ピストンの直線方向運動に変換されることなく、クランク軸が、０°〜４５°の間で回転を続ける。

このような装置の利点は、次の様である。スコッチ・ヨーク構成の内側周辺端部に沿う肩部で担われる長さの導入使用により、一旦、輪部材が肩部に係合すると、回転運動に変換されている直線方向運動をもたらすピストンとクランク軸間の継続的な直線方向運動が瞬間的に中断され、輪部材は、クランクからカムへ機能変更を開始する。

輪部材は、肩部と接触しているときにはカムではないので、その最上位置からピストンの配置には変化がない。好都合にも、輪部材のモードを切り換えたり変更したりすることによって、ピストン・ロッドおよびクランク軸が、クランクからカムへ効果的に分離されるので、ピストンは、ある停留時間を有し、炭化水素燃料を完全に燃焼させる最上位置にとどまることができる。

好都合にも、大気へ汚染物質として排出される未燃焼燃料は存在しない。

同じく好都合にも、排出される未燃焼燃料がないので、無駄になるエネルギがない、実際、燃料が、ほとんどの場合、その全体で点火されるので、これは、クランク軸上のピストンその他を駆動するための追加の動力に変換される。

好都合にも、スコッチ・ヨークに肩部を導入するという、このユニークな再設計によって、輪部材はクランクからカムへ変化し、ピストンとクランク軸を分離する。
この分離は、ピストンが最上位置にあるための固定された長さの瞬間的な時間（ａ ｆｉｘｅｄ ｌｅｎｇｔｈ ｍｏｍｅｎｔ ｏｆ ｔｉｍｅ）をもたらし、燃料の点火が、力が加えれるべきピストンに全体力をもたらすことになる。その理由は、輪部材が再び直接にクランクと係合させられ次第、すべての燃料が燃焼し、これが、クランク軸への出力軸でのより高いトルク動力に変換されるからである。

当業者が理解するように、この装置は、ピストン・ロッドとクランク軸との間の従来の連結で可能なものに比べて、より多くのピストンの動力を、出力軸に、および、動力ストロークのより大きな部分で加える。

実際上、このユニークな特徴によって、スコッチ・ヨークの内側周辺端部を、次のように設計することができる。それは、内側周辺端部まわりの輪部材の回転可能な運動が、クランク軸回転のある角度に対して、拡張されたまたは収縮された位置間のどちらでも、ピストン行程の一切の動きをもたらさないように設計することである。

好ましくは、端部のまわりの輪部材の回転は、輪部材が肩部にとどまり、それにより、案内期間（ピストンが最上拡張位置にあるとき、０°〜４５°の間のクランク軸回転をもたらす）のためのカム・モードにあるように、内側周辺端部が、その長さに沿って肩部を採り入れる。

従って、ピストンは、混合気の点火の瞬間に最上位置にあるとき、いかなるこのような回転運動も、ピストンの直線方向運動に変換されることなく、クランク軸が、０°〜４５°の間で回転を続けることができる。

好ましくは、選択におけるカム（加圧）およびクランク（解放）は、表１で、下記でまとめられた結果に従う。

停留によって、燃料はすべて効率的に燃焼され、最も効果的なクランク角度（トルク）ですべての圧力を効果的に（エミッションを低下させながら）解放することが可能となる。摩擦のない設計によって、馬力および信頼性を得る。ヨーク設計は、ＴＤＣの前または後の動きのいかなる角度にも変更可能である。

正反対のものは次のケースである。輪部材の使用によって、クランク軸とピストンとの間にほぼ分離効果があり、それによって、ピストンを一旦最上位置にし、ある停留時間が、空気混合で燃料の効果的な燃焼をもたらすようになるであろう。

添付図面（この明細書の中に組み込まれ、その一部を構成する）は、本発明のいくつかの実施態様を図示し、説明と共に、利点および発明の原理を説明するのに役立つ。図面の内容は以下の通りである。
本発明の１つの実施形態の斜視図を示す。４シリンダ内燃機関が提示されている。 ２つのピストンが取り付けられたスコッチ・ヨークの１つの例を示している分解構成における、図１の分解図を示す。 回転の過程を通じての、それぞれのシリンダ内でのクランク軸とピストンとの間の関連性がある動きの変換に関する概略図を示す。 図３に示した表現の更なる展開を示し、ここでは、０°〜３６０°の間の完全なクランク軸の回転が、その対応する回転に対しての変換されたピストン行程に関して認められる。 図３に示した表現の更なる展開を示し、ここでは、０°〜３６０°の間の完全なクランク軸の回転が、その対応する回転に対しての変換されたピストン行程に関して認められる。 図２に示す構成に対する分解されていない構成での類似の実施形態を示し、いくつかの追加の特徴および説明が含まれている。 本発明の更なる実施形態を示しており、ここでは、クランク軸が区分ごとに変化して組み立てられている。

本発明の続く詳細な説明は、添付の図面を参照する。説明は例示的実施形態を含むけれども、他の実施形態も可能であり、発明の意図と範囲から逸脱することなく、記載されている実施形態に変更がなされてもよい。可能な場合はいつでも、同じ参照番号が、各実施形態および次の説明を通して、同じおよび類似の部品を参照するために使用されるであろう。

次に、より詳細に図面を参照すると、内燃機関１０はスコッチ・ヨーク構造１２を、その装置の一部として含んでいる。このスコッチ・ヨーク構造１２は、上部部分２８および下部部分２６に分けられている。

スコッチ・ヨーク構造１２は、案内部を提供する内側周辺端部１３を含み、輪部材２９は、そのあたりで回転するようなされている。

図１は、４つのピストン、または、より正確に言うと、４シリンダ内燃機関を示している。

簡潔さのために、実際のシリンダ室（この中で、それぞれのピストン１６、１８、２０および２２が拡張および収縮する）は、本発明の重要で発明的な態様が、より明らかに論じられ得るように取り除かれている。

ピストン対１６および１８、ならびに２０および２２は、全体のスコッチ・ヨーク構造１２の一部分を形成する。したがって、燃焼がシリンダ室で生じるとき、ピストン、したがってスコッチ・ヨーク構造１２は、直線方向経路に沿って動き、このような動きは、スコッチ・ヨーク構造１２の横に延在するクランク・アーム３３を介して、クランク軸の回転運動に変換される。図示した実施形態において、クランク軸は、２枚の円板３１をその端部で含む。この２枚の円板は、ハウジングまたは他のエンジン構成部品（図示せず）への連結を容易にするために、それらの外径面で歯合させられている。

案内部材３０が、図２で３２として全体で示されるボール・ベアリング構成の装置を介して含まれている。このボール・ベアリング構成の装置は、それぞれのハウジング３８、３９で回転可能に支持され、ボルト３４によって一緒につながれる一連のローラ３６を含んでいる。

ベアリングまたはローラ装置３２とともに案内部３０は、ほとんどの場合、それぞれのピストンが、シリンダ室の内での拡張および収縮された位置から摩擦のない動きに寄与する。

図２で最もよく見ることができるように、ピストン・ヘッド１７および１９は、固定ピン４３および４５を用いることによって容易に取り外され得る。

好都合にも、これが意味するところは、シリンダ・ヘッドまたはピストン・ヘッドが保守または交換を必要とするとき、それぞれのヘッドがスコッチ・ヨークの上部構造から分離され得るので、仕事が簡単になることである。

ベアリングまたはローラ装置３２がローラ機構によって案内部３０を上下に案内され得るので、シリンダ室を上下に進むとき、シリンダ・ヘッドまたはピストン・ヘッドの間には、実際の摩擦係合がないことになっている。

図５で、おそらく最もよく見ることができるように、リングおよびオイル・スクレーバ１０２を使用するので、不必要な熱または高い温度条件が生じないことになっている。リングおよびオイル・スクレーバを使用しないと、移動しているピストンの実質的に直線方向の運動がクランク軸の回転運動に変換されるとき、輪部材がスコッチ・ヨーク構造の内側周辺端部を回り、そのとき、ピストンがシリンダ室を上下に進み、不必要な熱または高い温度条件が生じる恐れがある。

図２および５で最もよく見ることができるように、スコッチ・ヨーク構造の上部部分および下部部分は、それぞれの位置４２ａ、４２ｂおよび４４ａ、４４ｂで、それぞれのボルト６１および６３によって互いに固定され得る。

着脱可能な内側スライド１０４も、装置の一部として含まれることができ、さらに、ピストンが、スコッチ・ヨーク構造１２の内側周辺端部を回転可能に動く輪部材の効果により上がったり下がったりするときに、シリンダ室の内側の完全に摩擦のない気密の拡張および収縮におけるピストンを、案内システム・サポートにより強化する。

好ましい実施形態では、点火される燃料とピストン・ヘッドが楕円面領域で係合する、傾斜面を有するピストンが提示されている。楕円面により、より大きな表面積が与えられる。このような設計を使用することは好都合であるが、それは本発明にとって本質的なことではない。

図１〜５を考察すると、当業者は、この内燃機関のために使用されるシステムがどのように機能しているかを認識するはずである。それは、その主目的のために以下の内容を知ることであり、その内容とは、それぞれのシリンダで、ピストンは、点火時点で最高位置にあり、排出される未燃焼燃料を残すよりはむしろ、空気／燃料吸気中の炭化水素燃料のすべてを燃焼させるように、単に一時点ではなくむしろ一期間の間、この最高位置にあるということである。

ピストンが、シリンダ室の内部で最高位置にとどまる停留時間を作るこの能力は、輪部材２９が、スコッチ・ヨーク構造１２の内側周辺端部１３の肩部４１に対して回転上昇するという事実によって達成される。これが起こったとき、輪部材の機能は、クランク・モードからカム・モードへ変化する。

それゆえに、図３で最もよく見ることができるように、クランク軸が０°〜４５°へ回転を続ける間、ピストン自体はそれらの最高位置から移動していない。このことは、クランク軸が回転を続けたという事実にもかかわらず、ピストンが、一瞬の間、最高位置に停留することを可能とされ、この追加の時間によって、炭化水素燃料が完全に燃焼することが考慮されていることになっている。

好都合にも、最適クランク角のピーク圧力は、一時点ではなく、実際には、一期間の間で達成されている。

輪部材２９がスコッチ・ヨーク１２の内側周辺端部１３を回り続けるとき、肩部４１は、輪部材を、肩部４１から離れるまでカム・モードに保ち、スコッチ・ヨークの従来の形状に再び接合する、画定された長さを有する。これによって、スコッチ・ヨーク構造１２の内側周辺端部１３の肩の長さ４１から離れようとする輪部材２９の動きによって、輪部材２９の機能はクランクに戻る。その結果、クランク軸のすべての後続の回転も、および、その逆のピストンのすべての直線運動も、ピストンからのクランク軸まで、およびその逆のこのような運動の間の直接変換をもたらす。

従来のスコッチ・ヨーク装置において、このような設計を、図１〜５に図示される設計に直ちに適用するのは難しいが、当業者は、ほとんどの場合、輪部材は、スコッチ・ヨーク構造内で連続回転が案内されるリムの中に、非常に慎重に拘束されることを理解できるであろう。

輪部材のいかなる回転可能な動きも、クランク軸の動きに簡単に変換される。

それ故、クランク軸が回転中である限り、ピストンは決して静止状態を保つことはなく、したがって、ピストンが一期間というよりもむしろ単に一時点より長く最高位置にとどまる機会はない。

しかしながら、本発明において好都合にも、スコッチ・ヨークの周辺端部への肩部の導入は、ピストンおよびクランク軸が、クランク軸の回転のある角度とある角度の間で効果的に分離される手段を提供した。

好都合にも、ピストンとクランク軸間の分離効果が、どこで、いつ生じ、どれだけ長く継続するかを決定するのは機関の設計者次第である。

実際上、本発明によって提供されるこのような機関によって、設計者は、炭化水素燃料の最適炎燃焼を達成するために、自分自身のクランク角度、およびシリンダ圧を今や決定することができることになっている。

これが本発明の基本的態様であると共に、スコッチ・ヨーク構造に対する単一部品として連結される２つのシリンダを有する最少のものではなく、さまざまな好都合な拡張が、そこにおいて含まれ得る。

当業者が理解できるように、隣接するピストンが吸気、その他のための位置にあることが可能でありながら、１つのピストンが点火の位置にあることが可能である。

好都合にも、２つのピストンをスコッチ・ヨーク構造の上に都合よく配置することができるので、内燃機関の大きさを大幅に縮小することが可能となっている。

以上で紹介されたように、ローラ３２に加えての案内部３０による案内機構の導入によって、それぞれのピストンが、摩擦またはシリンダ室の側面との接触なしに所定位置に保持され、それによって、あらためて機関の温度を実質的により低く保つことになっている。

図３および４は、クランク軸回転に対してピストンが移動した相対距離を概略的に示し、ここで、クランク軸回転は、４７で０°で始まり、４７から９２（このとき、クランク軸回転は３４５°に達する）まで機能する。

記載されたようなクランク軸回転の間、ピストンは、ある長さを移動する。しかしながら、一旦、輪部材がカム・モードでなくクランク・モードにあるならば、ピストンは移動するだけである。カム・モードの機能は、一旦、輪部材がスコッチ・ヨーク構造の周辺端に肩部を係合し始めるならば提供される。

図６は、この発明の更なる実施形態に提供しており、ここで、クランク軸１１０は、追加のスコッチ・ヨーク構造を増加させるためのモジュール・セクション１１２および１１４などに分けられることができ、それによって、機関のシリンダ容積を必要に応じて増加できる。

本発明に対して、その範囲から逸脱することのなく、更なる利点および改良を大変適切に加えてもよい。本発明については最も実用的で好ましいと考えられる実施形態により開示および説明したが、本発明の範囲と精神において変更を加えても良く、ここに開示された細部に制限されるものではないが、いずれかおよび全ての均等なデバイスおよび装置物を包含するよう、特許請求の全ての範囲が許されるものとする。

続く請求項および本発明の要約において、表現する言語または必要な意味のために、文脈が別途要求する場合を除き、単語「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という意味で使用され、すなわち、明記された特徴は、本発明のさまざまな実施形態における更なる特徴に関連してもよい。

１０ 内燃機関
１２ スコッチ・ヨーク構造
１３ 内側周辺端部
１６ ピストン
１７ ピストン・ヘッド
１８ ピストン
１９ ピストン・ヘッド
２０ ピストン
２２ ピストン
２６ 下部部分
２８ 上部部分
２９ 輪部材
３０ 案内部材、案内部
３１ 円板
３２ ローラ装置、ベアリング装置
３３ クランク・アーム
３８ ハウジング
３９ ハウジング
４１ 肩部
４２ａ 位置
４２ｂ 位置
４３ 固定ピン
４４ａ 位置
４４ｂ 位置
４５ 固定ピン
６１ ボルト
６３ ボルト
１０２ リングおよびオイル・スクレーバ
１０４ 内側スライド
１１０ クランク軸
１１２ モジュール・セクション
１１４ モジュール・セクション

Claims (20)

1. 内燃機関であって、前記機関は、
   少なくとも１つのピストンの実質的に直線方向の運動をクランク軸の回転運動に変換するためのスコッチ・ヨーク構造と組み合わせた、前記少なくとも１つのピストンと、
   前記スコッチ・ヨーク構造は、その作動モードが、前記クランク軸が第１の角度の範囲の中にあるときのクランク・モードおよび前記クランク軸が第２の角度の範囲の中にあるときのカム・モードの間で交替可能であり、前記カム・モードでは、前記クランク軸が前記第２の角度の範囲の中にあるとき、前記少なくとも１つのピストンが停留すること、とによって特徴づけられる機関。
2. 請求項１に記載の内燃機関であって、クランク軸角度の前記第２の範囲が、０°と４５°の間にある内燃機関。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関であって、クランク軸角度の前記第１の範囲が、４５°と３６０°の間にある内燃機関。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の内燃機関であって、前記スコッチ・ヨーク構造が、前記クランク軸と組み合わせた輪部材によって係合可能であり、その結果、前記輪がそれに沿って回転可能に案内される、内側周辺端部を含む内燃機関。
5. 請求項４に記載の内燃機関であって、前記内側周辺端部が、前記スコッチ・ヨーク構造の前記内側周辺端部に沿った肩部を含み、前記輪部材が前記肩部に係合するとき、前記ピストンがその最上位置にあり、とどまるように、前記肩部が、前記内側周辺端部に沿って成形および配置され、前記輪部材が、前記スコッチ・ヨーク構造の前記内側周辺端部の前記肩部を越えて回転可能に案内される状態になるまで、前記ピストンが、前記最上位置にとどまる内燃機関。
6. 請求項３〜５のうちいずれか一項に記載の内燃機関であって、前記内側周辺端部が、前記少なくとも１つのピストンと同じ構造の部分を形成し、前記構造はその直線方向運動を容易にする案内手段を含む内燃機関。
7. 請求項６に記載の内燃機関であって、前記案内手段が、前記ピストンの運動に実質的に平行に延在するハウジングに沿って移動可能な一連のローラを含み、前記ローラがそれぞれのハウジングの中に回転可能に支持される内燃機関。
8. 請求項６または７に記載の内燃機関であって、前記スコッチ・ヨーク構造が、その両側に２組の案内手段を含む内燃機関。
9. 請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の内燃機関であって、前記少なくとも１つのピストンが、前記ピストンがその室の内側で拡張および収縮したときに、前記ピストンに摩擦のない気密サポートを提供する手段として、ピストン・ヘッドおよび着脱可能な内側スライドを含む内燃機関。
10. 請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の内燃機関であって、各スコッチ・ヨーク構造が、それと組み合せた２つのピストンを含む内燃機関。
11. 内燃機関であって、前記機関は、
    拡張および収縮するピストンの実質的に直線方向の運動をクランク軸の回転可能な運動に変換するためのスコッチ・ヨーク構造と組み合せた、少なくとも１つのピストン；クランク・モードおよびカム・モードを有する輪部材を含んでいる伝達部；内側周辺端部（前記輪がそのあたりで回転可能に案内されるようになされている）で特徴づけられる前記スコッチ・ヨーク構造；および、前記輪部材の前記作動モードが、カムとして機能するように、前記輪部材に係合するようなされている前記内側周辺端部長さに沿う肩部を含む、前記スコッチ・ヨークの前記内側周辺端部を特徴とし、前記輪部材が、前記スコッチ・ヨークの前記内側周辺端部の前記肩部を越えて回転するまで、前記ピストンの位置を同じ拡張されたまたは収縮された位置に維持することによって、前記輪部材の前記作動モードをクランク・モードに戻し、前記輪部材の続く回転が、前記拡張および収縮するピストンの前記直線方向運動を前記クランク軸に対する回転運動に変換する内燃機関。
12. 請求項１１に記載の内燃機関であって、前記スコッチ・ヨークの前記内側周辺端部が、前記輪部材が、前記内側周辺端部の前記長さに沿う前記肩部と係合し、前記輪部材が、前記カムのモードになるとき、前記肩部係合で、前記ピストンが、前記ピストンのシリンダ室の中のその最上位置にあり、そこにとどまるように構成され、前記輪部材が、前記スコッチ・ヨーク構造の前記内側周辺端部の前記肩部を越えて回転可能に案内された状態になるまで、前記ピストンが、前記最上位置にとどまる内燃機関。
13. 請求項１１または１２に記載の内燃機関であって、前記端部のまわりの前記輪部材の回転は、前記輪部材が前記肩部にとどまり、そして、それにより、案内期間（前記ピストンが前記最上拡張位置にあるとき、０°〜４５°の間のクランク軸回転をもたらす）のための前記カム・モードにあるように、前記内側周辺端部が、その長さに沿って前記肩部を導入する内燃機関。
14. 請求項１３に記載の内燃機関であって、前記ピストンが、混合気の点火の瞬間に最上位置にあるとき、いかなるこのような回転運動も、前記ピストンの直線方向運動に変換されることなく、前記クランク軸が、０°〜４５°の間で回転を続ける内燃機関。
15. 請求項１３または請求項１４に記載の内燃機関であって、０°〜４５°のクランク回転の間で、前記少なくとも１つのピストンが、そのストロークの上死点で停留する内燃機関。
16. 請求項１５に記載の内燃機関であって、４５°〜１３５°のクランク回転の間で、前記ピストンが下死点まで移動し、および圧力が、クランクを回転させるのに最も効果的である内燃機関。
17. 請求項１５または請求項１６に記載の内燃機関であって、１３５°〜１８０°のクランク回転の間で、前記ピストンが、そのストロークの下死点に達する内燃機関。
18. 請求項１５〜１７のうちいずれか一項に記載の内燃機関であって、１８０°〜０°のクランク回転の間で、前記ピストンが、上死点に移動して戻る内燃機関。
19. 請求項１３または請求項１４に記載の内燃機関であって、１８０°〜０°のクランク回転の間で、前記ピストンが、下死点に停留する内燃機関。
20. 請求項１１〜１９のうちいずれか一項に記載の内燃機関であって、前記スコッチ・ヨーク構造が、その直線方向運動を容易化し摩擦を減らすための案内ローラを含む内燃機関。

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