專利名稱：用于將線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于替代傳統(tǒng)曲柄機(jī)構(gòu)的裝置，目的是將往復(fù)的線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)和將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成往復(fù)的線性運(yùn)動(dòng)。
具體而言，本發(fā)明可被應(yīng)用到往復(fù)容積式內(nèi)燃機(jī)或壓縮機(jī)上，但其并非僅限于這些用途。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)曲柄機(jī)構(gòu)具有很多缺陷。
其中一個(gè)缺陷就是摩擦力，可將其簡單地表示成“Fia”，在活塞的滑動(dòng)過程中，由連桿推力的反作用產(chǎn)生的摩擦力作用于活塞的側(cè)向表面和缸壁之間。
這樣就使所有類型的容積往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)由于摩擦力產(chǎn)生的能量損耗而存在很大的效能下降，具體而言，兩沖程(兩個(gè)循環(huán))發(fā)動(dòng)機(jī)需要消耗了大量的汽油(約2％)來保證良好的操作和滑動(dòng)，而汽油的燃燒又會(huì)導(dǎo)致污染。
另一缺陷在于連桿作用于活塞上的翻轉(zhuǎn)力，這樣就要求活塞的長度必須能夠避免活塞咬缸。但是，長度的增加又會(huì)使重量和慣性增加，從而降低了效率。
如果能夠通過使用小缸徑和大沖程而得到一定的換氣容量，那么就可以顯著減輕該機(jī)構(gòu)各個(gè)部件的重量，而且還能夠提高缸體的冷卻效率。傳統(tǒng)的曲柄機(jī)構(gòu)在這方面具有一定的局限性，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的曲柄機(jī)構(gòu)通常包括一個(gè)在運(yùn)動(dòng)過程中同時(shí)產(chǎn)生平移和振動(dòng)的連桿，以防止其由于空間(結(jié)構(gòu))問題而移動(dòng)到?jīng)_程的極限范圍之外。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于依據(jù)一個(gè)完全不同的原理提供一種能夠?qū)⒕€性往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)并能夠?qū)⑥D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置，根據(jù)本發(fā)明的原理，連桿的一端將沿一條直線移動(dòng)，而不是作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的另一目的在于當(dāng)將其應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)上時(shí)，提供一種能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷的裝置。
具體而言，該裝置允許活塞將在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的力更有效地傳遞給傳動(dòng)軸，這是通過在每個(gè)循環(huán)中形成一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)量圖表來完成的，這一點(diǎn)非常有利。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的功率是由角速度和扭矩的乘積瞬時(shí)確定的，因此可以知道整體功率將增加。
本發(fā)明的又一目的在于使用能夠執(zhí)行轉(zhuǎn)動(dòng)并能夠通過其形狀而自動(dòng)保持平衡的部件或組件，以得到用于將線性往復(fù)移動(dòng)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。因此，該裝置不需要添加配重。即使旋轉(zhuǎn)以很高的rpm值在進(jìn)行，也不會(huì)極大降低傳動(dòng)軸的振動(dòng)，而且其運(yùn)動(dòng)也極為平滑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一種用于將線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置來實(shí)現(xiàn)上述目的，該裝置包括-一個(gè)連桿；-一個(gè)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括連桿的轉(zhuǎn)軸，而且還可通過一同步軸直接或間接輸出或輸入動(dòng)力；-用于將轉(zhuǎn)動(dòng)以下述方式施加到連桿和轉(zhuǎn)子上的裝置當(dāng)連桿沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度時(shí)，使轉(zhuǎn)子沿相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)該角度的一半。
連桿的銷通過一桿與缸體的活塞相連接。該連桿銷將執(zhí)行線性或近似線性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)其運(yùn)動(dòng)為線性時(shí)，該桿不必以一個(gè)鉸接接頭的形式與活塞相連接，但可以與活塞剛性連接。
因此，用于與活動(dòng)部件相連接的所述桿也被叫做“柱塞”。
對(duì)于內(nèi)燃機(jī)而言，該活動(dòng)部件就是一個(gè)執(zhí)行往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)的活塞。顯然，活塞的沖程遠(yuǎn)大于活塞的直徑。這樣就可以根據(jù)作用在活塞上的力來選擇該裝置各個(gè)部件的尺寸，當(dāng)然對(duì)于小缸徑、大沖程的換氣容量而言，作用于活塞上的力也較小。這樣，就可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。所述用于對(duì)連桿和轉(zhuǎn)子施加上述相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置最好是齒輪。
根據(jù)權(quán)利要求2，通過將連桿安裝到冕形齒輪上，其中冕形齒輪或行星齒輪的節(jié)距圓直徑等于“配合”齒輪(具有內(nèi)齒或外齒的齒圈)的節(jié)距圓直徑的一半，就可以使冕形齒輪或行星齒輪圍繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度2a。同時(shí)，轉(zhuǎn)子及行星齒輪的中心(或連桿的中心)將沿相反的方向圍繞轉(zhuǎn)子中心轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度a，而轉(zhuǎn)子可以是一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸直接或間接連接的轉(zhuǎn)動(dòng)部件(當(dāng)應(yīng)用到內(nèi)燃機(jī)上時(shí))。
這樣，本發(fā)明的效果在于連桿將沿一條幾乎為線性的路線移動(dòng)，而且所述路線最好為線性，假設(shè)根據(jù)權(quán)利要求6，兩個(gè)相互嚙合的齒輪(線性齒輪和配合齒輪或齒圈)的中心限定了一條線段，該線段的長度等于行星齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的軌跡半徑，該其軌跡半徑又完全等于連桿銷和行星齒輪(冕形齒輪)的中心之間的距離。
設(shè)置有齒輪的本發(fā)明之裝置還可使用具有外齒而不是內(nèi)齒的“配合齒輪”或齒圈，如權(quán)利要求3和4所述。在這兩種情況下，配合齒輪的齒狀部分的直徑(節(jié)距圓的直徑)總是等于行星齒輪(行星齒輪的齒狀部分)直徑的兩倍。
根據(jù)權(quán)利要求7，根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思設(shè)計(jì)的幾個(gè)相同類型的裝置可用于構(gòu)成一種可將動(dòng)力輸出給(收集到)傳動(dòng)軸的機(jī)器上，而傳動(dòng)軸又同時(shí)與裝置的不同轉(zhuǎn)子相嚙合。
可通過閱讀下面對(duì)本發(fā)明之最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明而更加容易地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)。


現(xiàn)參照兩個(gè)在附圖中示出的最佳實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明加以說明，但這只是說明性的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，其中附圖圖1為與傳統(tǒng)的曲柄機(jī)構(gòu)相比，本發(fā)明之裝置的操作原理圖；圖2為由帶內(nèi)齒的齒圈或配合齒輪、與連桿成一體的行星齒輪及連桿構(gòu)成的部件在與活動(dòng)部件的上死點(diǎn)(TDC)相對(duì)應(yīng)的位置上的視圖，圖中示出了采用兩個(gè)齒輪的實(shí)施例；圖3為圖2所示之部件的另一視圖，圖中示出了行星齒輪的一個(gè)中間位置，而且從相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度方面示出了操作原理的條件是如何得到滿足的，和連桿銷是如何沿一條直線(X軸)移動(dòng)的；圖4為位于四個(gè)不同位置上的行星齒輪(冕狀齒輪)的移動(dòng)順序；圖5示出了用一個(gè)圓盤替代連桿的應(yīng)用情況，目的是在圓盤上形成多個(gè)銷，而這些銷的軌跡與“往復(fù)”線性軌跡彼此異相對(duì)應(yīng)；圖6a為本發(fā)明第一實(shí)施例的視圖，該實(shí)施例尤其適用于執(zhí)行線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)部件具有較小行程的情況下；圖6b為圖6a所示的實(shí)施例的部件分解圖；
圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例的剖視圖，該實(shí)施例尤其適用于在缸體內(nèi)具有較大行程的活塞，而且配合齒輪或齒圈具有外齒的情況下。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所依據(jù)的原理在于將傳統(tǒng)曲柄機(jī)構(gòu)的臂劃分成兩個(gè)鉸接部分，并在運(yùn)動(dòng)過程中，使這兩個(gè)鉸接部分沿相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而且一個(gè)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)量是另一部分轉(zhuǎn)動(dòng)量的兩倍。為更好地說明該原理，在圖1中的左側(cè)示出了一個(gè)由一連桿和一曲柄構(gòu)成的容積往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)位于TDC(上死點(diǎn))位置和一個(gè)一般位置上的情況，而在圖1的右側(cè)示出了相同的發(fā)動(dòng)機(jī)，但其曲柄被劃分成兩個(gè)與線段OC和CB相對(duì)應(yīng)的部分，這兩個(gè)部分在鉸接墊C處相互鉸接，而且在運(yùn)動(dòng)過程中，線段CB被迫圍繞鉸鏈C轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)兩倍于線段OC的轉(zhuǎn)動(dòng)角度但方向相反。在這兩個(gè)視圖中，中心O表示傳動(dòng)軸的軸線(或者是傳動(dòng)軸的軸線與附圖平面的交點(diǎn))。
對(duì)于這兩種情況而言，緊隨TDC位置的一個(gè)一般位置如圖1的頂部所示。在傳統(tǒng)的曲柄機(jī)構(gòu)中，用于使活塞產(chǎn)生一定位移量s的曲柄銷B將沿半徑OB的圓形軌跡t移過一個(gè)角度a。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，在活塞的位移s過程中，線段OC將圍繞軸線O順時(shí)針(逆時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度b，而線段BC將圍繞鉸鏈C逆時(shí)針(順時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)。
這種相對(duì)移動(dòng)將使連桿銷(點(diǎn)B)產(chǎn)生一條幾乎為線性的軌跡，根據(jù)線段BC的長度是否大于或小于線段OC的長度(在圖1中，線段BC大于OC，而軌跡具有一個(gè)朝向右側(cè)的凸出部分，如圖所示)，其軌跡相對(duì)軸線XX有一個(gè)面朝右側(cè)或左側(cè)的略微凸出的部分。
顯然，如果OC＝CB，那么點(diǎn)B的軌跡將完全為線性，而且將通過中心O。對(duì)于該原理的實(shí)例而言，可以采用齒輪，這樣就允許在運(yùn)動(dòng)過程中通過其齒輪比實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的原理，根據(jù)齒輪比的限制條件，當(dāng)線段OC圍繞其中心O覆蓋一角度b時(shí)，線段CB將沿相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)兩倍于該轉(zhuǎn)角的角度。
對(duì)于合理的較短活塞行程而言，為使機(jī)械部件具有顯著的阻力，而采用一個(gè)以下述方式配置的具有內(nèi)齒的配合齒輪或齒圈1和行星齒輪或冕狀齒輪3(見圖2)使齒圈的節(jié)距圓直徑兩倍于行星齒輪的節(jié)距圓直徑。
圖2示出了能夠使其相對(duì)移動(dòng)產(chǎn)生所需往復(fù)運(yùn)動(dòng)的主要部件的結(jié)構(gòu)。在該圖中，通過與圖1的右側(cè)相比，可以看出齒圈1的中心O1與點(diǎn)O對(duì)應(yīng)，而行星輪3的中心O2與點(diǎn)C相對(duì)應(yīng)，最后，與行星輪一體制成的連桿4由線段CB示意性地表示；點(diǎn)O3與點(diǎn)B相對(duì)應(yīng)并“覆蓋”點(diǎn)T，即與在上死點(diǎn)TDC處，齒狀部分2、5的兩個(gè)節(jié)距圓彼此相切的點(diǎn)T重合。
現(xiàn)在可以想象我們迫使線段O1-O2圍繞點(diǎn)O1向右(順時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度a，而齒圈1的位置總是處于同一平面內(nèi)，如圖3所示。與齒圈1相嚙合的行星輪3也將由于其中心O2圍繞O1的轉(zhuǎn)動(dòng)而相對(duì)軸線O2轉(zhuǎn)動(dòng)，所述行星輪的轉(zhuǎn)動(dòng)(角度)將與角度2a相對(duì)應(yīng)(因?yàn)檫@兩個(gè)部件直徑的齒輪傳動(dòng)比為2∶1)，而且將沿相反的方向(逆時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)。與行星輪3一體制成的上述連桿4將轉(zhuǎn)動(dòng)與后者的轉(zhuǎn)角相同的角度，從而再次沿圖2的軸線X移動(dòng)其中心O3。
在圖4中示出了該裝置在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中可能經(jīng)過的許多位置中的某些位置，為更好地說明位移的動(dòng)力學(xué)原理，該圖還示出了與行程結(jié)束位置相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)位置S和I。我們注意到如果通過將與行星輪一體制成的圓盤固定到一個(gè)相對(duì)點(diǎn)O2轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度的一般位置O4上而用圓盤6來替代圖2的連桿4，如圖5所示，那么所述的點(diǎn)將在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中沿一個(gè)相對(duì)第一軌跡(X軸)傾斜一定角度的不同線性軌跡移動(dòng)。
總之，可在圓盤6上圍繞該圓盤連接多個(gè)能夠線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)并以任意的角度異相動(dòng)作的活動(dòng)部件。
這樣，為清楚起見，可以與其功能相一致的原則將線段AB(圖1)定義為“柱塞”，線段BC定義為“連桿”，將一缸體定義為“轉(zhuǎn)子”，其中缸體的軸線穿過O，而且該缸體還包含與附圖平面在點(diǎn)C相交的軸線。
圖6a示出了從多個(gè)可能的實(shí)施例中選出的第一實(shí)施例之剖視圖，當(dāng)活塞的行程受到限制時(shí)，該第一實(shí)施例的裝置是最佳的。
圖6b示出了圖6a所示的同一實(shí)施例在略微變形后的部件分解透視圖。
在圖6a中，齒圈1被安裝在設(shè)置有蓋8的部件或機(jī)架7內(nèi)。
半徑為R/2的行星輪3被安裝在轉(zhuǎn)子30內(nèi)，而如圖6b所示的轉(zhuǎn)子30設(shè)置有一圓筒形的支座9。行星輪3的有齒部分5與配合輪或齒圈1嚙合，而齒圈1的內(nèi)齒部分的半徑為行星輪3的半徑的兩倍(等于R)。
在圖6b中可以看到，圓筒形支座9具有一間斷部分，即，該支座沒有沿支座30的整個(gè)縱向延長部分延伸，從而使行星輪3的有齒部分5能夠與配合輪或齒圈1相互嚙合，而齒圈1的齒由附圖標(biāo)記2表示。
還應(yīng)該注意到，在圖6a中，半徑為R/2的行星輪設(shè)置有一個(gè)一體的輪轂11，該輪轂容納在轉(zhuǎn)子30的延伸部分內(nèi)。
輪轂11被安裝在軸承或軸承銅襯(陰影部分)內(nèi)。
行星輪3和轉(zhuǎn)子30還分別被軸承12或軸承銅襯13所支承。
由附圖標(biāo)記10表示并鄰近壁8的轉(zhuǎn)子30的一部分可形成圖6b所示的變形結(jié)構(gòu)中的齒輪，在這種結(jié)構(gòu)中，所述齒輪14處于暴露狀態(tài)下(圖6a所示的上壁7已被省去)，而且可用于通過一個(gè)從多個(gè)裝置吸收和收集動(dòng)力的同步軸(未示出)使如圖6b所示的同一類型的多個(gè)裝置同步工作。
圖6a所示的裝置的另一種變形結(jié)構(gòu)在于(見圖6b)本發(fā)明的裝置關(guān)于連桿4的連桿銷15對(duì)稱設(shè)置，即本發(fā)明的裝置被“復(fù)制”，就是說可將另一個(gè)行星輪3’安裝到第二轉(zhuǎn)子30內(nèi)，目的是提高該機(jī)構(gòu)的阻力。
在圖6a中，傳動(dòng)軸由附圖標(biāo)記16表示，而且與轉(zhuǎn)子30一體制成；該傳動(dòng)軸從壁8向外伸出。還可以看到該傳動(dòng)軸16支承在一個(gè)軸承銅襯17上。
很明顯，在圖6a中，軸18、19、20分別表示部件16、3、15的軸。應(yīng)該注意和強(qiáng)調(diào)的是在將一個(gè)以上的機(jī)構(gòu)裝配在同一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)時(shí)，需要使這些機(jī)構(gòu)同步工作。
這可通過下述方式得以實(shí)現(xiàn)-齒輪14可被剛性連接(例如通過鍵連接)或直接形成于各個(gè)轉(zhuǎn)子30上，每個(gè)所述的齒輪都與其它齒輪(例如見圖6a中齒圈1和蓋子8之間的區(qū)域；轉(zhuǎn)子30的部分10)具有相同的節(jié)距圓直徑；-將一橫向軸添加到該部件中，該軸上設(shè)置有多個(gè)與裝置(機(jī)構(gòu))的數(shù)量相當(dāng)?shù)凝X輪，橫向軸上的每個(gè)齒輪都與對(duì)應(yīng)的齒輪14相互嚙合。
當(dāng)然，由于除同步功能外，添加的軸，也能實(shí)現(xiàn)每個(gè)機(jī)構(gòu)所要完成的收集任務(wù)，因此將在其機(jī)架的輸出裝置上形成一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)器的動(dòng)力輸出裝置。
到現(xiàn)在為止，所作的說明僅僅是針對(duì)許多可能結(jié)構(gòu)中的一種進(jìn)行的，目的是將操作原理付諸實(shí)踐，而操作原理在于在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，使線段OC和CB(圖1)圍繞其各自的中心沿相反的方向移過一定的角度，但其中一條線段的移動(dòng)角度是另一條線段移動(dòng)角度的一半。
可圖2中可看到，上述的說明采用了包括有一齒圈和一行星輪的技術(shù)方案，如上所述，這種方案能夠?yàn)閷⒕哂泻艽笞枇Φ臋C(jī)械部件應(yīng)用到行程較短的活塞上提供了可能性。
在活塞行程較長的情況下，通過圖7所示的技術(shù)方案也可以得到類似的結(jié)果。
旨在將上述動(dòng)力學(xué)原理付諸實(shí)踐的許多可能方案中，圖7所示的設(shè)計(jì)方案只是一種建議。
圖7示出了下述基本部件-一個(gè)該機(jī)構(gòu)的支架21，在該支架中，兩個(gè)軸22、23可在各自的軸承銅襯(陰影部分)內(nèi)自由活動(dòng)；-一個(gè)同步主軸22，該主軸22與半徑分別為R2、R3的兩個(gè)齒輪24、25一體制成；-一個(gè)同步副軸23，該副軸23與半徑分別為R4和R1的兩個(gè)齒輪26、27一體制成；-一個(gè)轉(zhuǎn)子30，該轉(zhuǎn)子30與一個(gè)半徑為R5的齒輪28一體制成；-一個(gè)連桿4，該連桿4上設(shè)置有一個(gè)用來與“柱塞”相連接的銷或軸15并與一個(gè)半徑為R6的齒輪29一體制成。
此外，每個(gè)齒輪都具有下述數(shù)值的節(jié)距圓半徑R1＝2rR2＝3rR3＝4rR4＝2rR5＝3rR6＝r其中r為任意值。
假設(shè)部件30沿任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度a，那么半徑為R5并與部件30一體制成的齒輪28將沿相反的方向?qū)⒌韧霓D(zhuǎn)動(dòng)傳遞給半徑為R2的齒輪24及齒輪25(R3)，因?yàn)镽5和R2的齒輪比＝1；因此，半徑為R3的齒輪25將轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度-a。而齒輪25與半徑為R4的齒輪26相嚙合并將將兩倍于該轉(zhuǎn)動(dòng)角度的轉(zhuǎn)動(dòng)沿相反的方向傳遞給齒輪26，即其轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為2a，因?yàn)槎咧g的齒輪比為2∶1。
與齒輪26一體制成(剛性連接)的齒輪27將轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度2a，從而相對(duì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)而且轉(zhuǎn)動(dòng)角度為a的部件30產(chǎn)生一個(gè)2a-a＝a的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
因此，齒輪29及一體設(shè)置有軸或銷15的連桿(在圖1中為線段CB)將通過與齒輪R1的嚙合及使其中心在部件30上的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度-2a，所述轉(zhuǎn)動(dòng)是部件23和30之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角a的兩倍(齒輪比為2∶1)而且方向相反。
總之，已經(jīng)看出，如果部件30(轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度a，那么部件4(連桿)將沿相反的方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度2a，即是轉(zhuǎn)角a的兩倍，從而實(shí)現(xiàn)上述的原理。
工業(yè)實(shí)用性由曲柄和連桿構(gòu)成的傳統(tǒng)裝置絕對(duì)不能實(shí)現(xiàn)的一些目標(biāo)可通過能夠?qū)⒕€性往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動(dòng)的本發(fā)明之裝置來完成。
簡言之，一些目標(biāo)如下所述-提高M(jìn)m值(發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩)；-完全消除代表摩擦力的傳統(tǒng)力(Fia)的影響，而摩擦力又是阻礙運(yùn)動(dòng)的最不論的因素之一，而且該摩擦力是在活塞的滑動(dòng)過程中由曲柄沖擊力的反作用力而產(chǎn)生的，并作用于活塞側(cè)面和缸壁之間。因此，極大地降低了用于缸壁潤滑的油量；-不用過大增加發(fā)動(dòng)機(jī)的容量，就可以使用更大的工作容積和較小的缸徑。
因此，可以得到大沖程和與大沖程有關(guān)的極長的缸體側(cè)面，從而能夠更加有效地散熱；-顯著降低該裝置組成部分的重量(前面一段的直接結(jié)果)；-在該裝置內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分或部件能夠通過其形狀自然平衡。因此，不需要為該裝置設(shè)置配置。
實(shí)驗(yàn)證明對(duì)于相同的恒定工作容積而言，與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，本發(fā)明可以使傳動(dòng)軸得到更高的功率和更平滑(規(guī)則)的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還極大減少了振動(dòng)。
最后，無需任何鉸鏈就可將定位在“柱塞”(見圖1中的線段AB)端部的活塞連接到柱塞本身上，所述活塞具有最小的縱向尺寸，只要其長度足以保證形成活塞環(huán)。
按照條約第19條的修改1.一種用于將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)及將線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，尤其是用于容積式內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)內(nèi)的裝置，其特征在于，其包括一個(gè)連桿(4)和一個(gè)轉(zhuǎn)子(30)，該轉(zhuǎn)子包含有連桿(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，所述副曲柄和轉(zhuǎn)子均設(shè)置于副曲柄銷(15)的一側(cè)；其還包括用于將轉(zhuǎn)動(dòng)以下述方式作用于連桿(4)和轉(zhuǎn)子(30)上的裝置(1，3；22，24，25，23，26，27，29)當(dāng)連桿(4)沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度時(shí)，使所述轉(zhuǎn)子(30)沿相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)該角度的一半。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述裝置包括一個(gè)殼體(7)；一個(gè)由一整體部件構(gòu)成的內(nèi)部轉(zhuǎn)子(30)；一個(gè)與所述連桿(4)一體制成的行星輪(3)，該行星輪(3)定位于安裝在轉(zhuǎn)子(30)內(nèi)的兩個(gè)支架之間；一個(gè)具有內(nèi)齒并與所述殼體(7)一體制成的齒圈(1)，其中功率的輸入或收集是通過一根與轉(zhuǎn)子(30)一體制成并和轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)的軸(16)來完成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述連桿(4)與行星輪(29)一體制成，而且所述行星輪(29)與一個(gè)具有外齒的配合輪(27)相嚙合。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的裝置，其特征在于所述裝置可用于由多個(gè)相同類型的裝置構(gòu)成的機(jī)器結(jié)構(gòu)中，而且這些相同類型的裝置通過一根同時(shí)與各個(gè)裝置上的轉(zhuǎn)子(30)相嚙合的軸彼此同步工作；所述軸的軸線以下述方式設(shè)定不與每個(gè)裝置上的副曲柄(4)的銷(15)的線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干涉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于所述軸除了使各個(gè)裝置同步操作外還收集每個(gè)裝置的扭矩并通過一個(gè)動(dòng)力輸出裝置將這些扭矩輸出。
權(quán)利要求
1.一種用于將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)及將線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，尤其是用于容積式內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)內(nèi)的裝置，其特征在于，其包括-一個(gè)連桿(4)；-一個(gè)轉(zhuǎn)子(30)，該轉(zhuǎn)子包含有連桿(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，而且轉(zhuǎn)動(dòng)能量可直接或間接從該轉(zhuǎn)子輸出或輸入到該轉(zhuǎn)子內(nèi)；-對(duì)連桿(4)和轉(zhuǎn)子(30)施加轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置(1，3；22，24，25，23，26，27，29)，從而當(dāng)連桿(4)沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度時(shí)，所述轉(zhuǎn)子(30)沿相反的方向旋轉(zhuǎn)該角度的一半。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述連桿(4)被安裝到一個(gè)行星輪(3)上或與該行星輪(3)一體制成，所述行星輪的直徑等于其配合輪或齒圈(1；27)之直徑的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述配合輪或齒圈(1)是一個(gè)設(shè)置有內(nèi)齒的齒輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述配合輪或齒圈是一個(gè)具有外齒(27)的齒輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的裝置，其特征在于兩個(gè)相互嚙合的齒輪的中心，即配合齒輪(1；27)和行星齒輪(3)的中心限定了一條線段，該線段的長度等于行星輪(3)及與該行星輪一體制成的連桿(4)之轉(zhuǎn)動(dòng)中心的軌跡半徑；所述線段等于、小于或大于連桿銷(15)和行星輪(3)的中心之間的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于當(dāng)所述線段等于連桿銷(15)和行星輪(3)的中心之間的距離時(shí)，連桿銷(15)將在裝置的操作過程中作完全線性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的裝置，其特征在于所述裝置可用于由多個(gè)相同類型的裝置構(gòu)成的機(jī)器結(jié)構(gòu)中，而且這些相同類型的裝置通過一根同時(shí)與各個(gè)裝置上的轉(zhuǎn)子(30)相嚙合的軸彼此同步工作；所述軸的軸線以下述方式設(shè)定不與每個(gè)裝置上的連桿銷(15)的線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干涉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于所述軸除了使各個(gè)裝置同步操作外還收集每個(gè)裝置的扭矩并通過一個(gè)動(dòng)力輸出裝置將這些扭矩輸出。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的裝置，其特征在于一個(gè)圓盤(6)替代連桿(4)剛性安裝到所述行星輪(3)上，這樣就可以在圓盤周邊的內(nèi)部相對(duì)圓盤(6)的中心(O2)以一個(gè)等于所述行星輪(3)之節(jié)距圓半徑的距離設(shè)置多個(gè)以任意角度異相操作的“連桿”銷(O4)，所述多個(gè)連桿銷能夠分別獨(dú)立地執(zhí)行往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一種用于將往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動(dòng)和將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)的裝置,其包括:一個(gè)安裝在一行星輪(3)上的連桿(4),而行星輪(3)又與一個(gè)設(shè)置有外齒(27)或內(nèi)齒(1)的齒圈(1,27)相嚙合。齒圈(1,27)和行星輪(3)的節(jié)距圓半徑形成了2∶1的齒輪比。連桿(4)的連桿銷(15)能夠執(zhí)行線性運(yùn)動(dòng),這樣能夠得到多個(gè)優(yōu)點(diǎn),尤其是將其應(yīng)用到內(nèi)燃機(jī)中時(shí)。
文檔編號(hào)F02B75/32GK1376237SQ00813224
公開日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2000年8月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月24日
發(fā)明者安德烈亞·迪·福賈 申請(qǐng)人:安德烈亞·迪·福賈