CN101796265B - 具有旋转抑制机构的轴向活塞机器 - Google Patents

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Abstract

描述了用于Z形曲柄轴向活塞机的往复装置抑制组件。该组件包括在万向节连接接头处连接在一起、并在点T处相交的两个万向节臂。点T位于中间平面M内，中间平面M被限定为通过曲柄轴线和曲轴轴线的重合点且与曲柄角的角平分线正交的平面。每个万向节臂都枢轴地安装在距点T相同的距离L处。缸万向节从缸组枢轴地安装，往复装置万向节从往复装置枢轴地安装。往复装置万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离分别与缸万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离相等。当曲轴相对于缸组旋转时，两个万向节臂的枢轴轴线的方向在中间平面M内相互反射，使得点T位于中间平面M上，并从而确保往复装置和缸组之间的同运动旋转抑制。

Description

具有旋转抑制机构的轴向活塞机器
技术领域
本发明涉及轴向活塞机器中的旋转抑制机构或者用于轴向活塞机器的旋转抑制机构，轴向活塞机器包括(但是不限于)：热力发动机和流体泵和包括旋转抑制机构的这种发动机和泵。
特别地，虽然不是唯一地，但本发明通常涉及用于例如两冲程或者四冲程轴向活塞内燃机或者泵的Z型曲柄轴向活塞机器的旋转抑制机构。
背景技术
轴向活塞机器是这样一种机器，其中，多个轴向延伸的缸(共同包括缸组)围绕与曲轴的旋转轴一致的中心轴以通常旋转对称的布局布置。每个缸包含往复活塞并且可以沿着平行于其它缸的轴或者稍稍向其它缸的轴倾斜的轴往复运动。轴向活塞机器相对于其它多缸活塞机器配置可提供多项潜在的优势，包括：尺寸和重量上的降低、简化的流体进出和能够实现接近于动态惯性力的完美平衡。
存在多种不同的机构，能够用于驱动活塞在缸内往复运动，两种最常见的类型是旋转斜盘(Swashplate)驱动和Z型曲柄驱动。尽管术语可能不同，旋转斜盘实际上是附着到曲轴上并且与曲轴一起旋转的凸轮面，该曲轴驱动活塞的往复线性运动或者由活塞的往复线性运动驱动。每个活塞具有连接到活塞上的一个或多个轴承，轴承在旋转斜盘凸轮面的表面上滑动或者旋转。每个活塞还具有某种形式的线性轴承，例如，其缸内的活塞的侧面，线性轴承对当活塞驱动轴承在旋转斜盘倾斜的表面上运动时产生的侧向力做出反应。活塞-旋转斜盘轴承相对于旋转斜盘可以具有大约为峰值活塞速度的两倍的滑动速度或者滚动速度。尽管这种布置足够用于具有相对较低的活塞速度的轴向活塞机器，例如，压缩机和液压泵或者发动机，但现代的内燃机通常具有更高的活塞速度。而且，旋转斜盘驱动工作中的惯性载荷和轴承滑动速度或者滚动速度可以导致更高速的内燃机的高摩擦损耗，使得对于内燃机来说，标准的旋转斜盘配置不那么具有吸引力。
Z型曲柄驱动不同地采用中间体，众所周知为摇摆板(Wobbleplate)、偏心轮(Wabbler)、往复器(Reciprocator)或者在往复器轴承上旋转的星形轮(Spider)。通过往复器轴承，将这种中间体安装在曲轴的曲柄部分上并且围绕曲轴的曲柄部分旋转。倾斜的曲柄部分具有与曲轴的旋转轴成锐角(在下文中称为“旋转角(swash angle)”)并且与曲轴的旋转轴相交的倾斜的曲柄轴。相交点在下文中称为“点X”。
抑制往复器相对于缸组(cylinder cluster)的旋转。由曲轴的旋转导致的倾斜曲柄部分的旋转使得往复器下降。结果，在穿过点X并且垂直于曲柄轴的平面内的往复器本体上的点平行于曲柄轴轴线进行主轴震荡运动，且伴随着垂直于曲轴的平面内的运动具有相对小的幅度。这些点定义了用于接合用于传输活塞和往复器之间运动的连杆的优选位置。
往复器和活塞之间的连接可以采取多种形式，但是通常利用了在两端具有足够旋转自由度的连杆。往复器轴承的滑动速度通常比相当的旋转斜盘驱动的旋转斜盘活塞轴承的滑动速度低得多。结果，通常将降低摩擦损耗，并且可能实现更高的工作速度。
包含Z型曲柄驱动的轴向活塞机器设计的一个重要要素是用来抑制往复器相对于缸组旋转的方法(下文中，称为“旋转抑制”的方法)。没有这种抑制，往复器通常将不能按需要将曲轴的旋转变换成必要的活塞往复运动。依赖于旋转角，旋转抑制布置通常传送幅度上与曲轴传递的(或者在泵或者压缩机中吸收的)旋转类似的旋转。
已经采用了许多旋转抑制系统。
美国专利4,491,057使用了万向接头，也公知为Cardan接头或者Hooke’s接头，以提供往复器的旋转抑制。万向接头不是恒定速度的接头，当曲轴旋转时，往复器发生万向节误差(gimbal error)，万向节误差以两倍于曲轴旋转频率产生不平衡的角加速度和惯性旋转。如果增加旋转角，这些加速和旋转大大地增加而且高速时变得更加显著。万向节误差相对于往复器具有曲柄轴旋转的180度的周期。对于在关于曲柄轴间距除180度以外连接的连杆(即，具有两个活塞的轴向活塞机器)，在缸内活塞的往复运动的改变，使得不同活塞将不会具有相同的位移、速度和加速周期。这能导致的缸之间的流体和热动力过程的变化通常是不想要的。因此，Cardon接头不是容易地适合于在具有奇数个活塞的机器中使用。
如在美国专利6,003,480或者美国专利4,852,418中描述的已经采用的另一种系统使用了连接到缸组的平面滑动导轨、槽或者凸轮面，附着到往复器的互补的轴承靠着缸组运动，以便抑制往复器旋转。因为往复器上的轴承的运动相对于缸组保持在平面内，所以采用这种滑动旋转抑制系统的Z型曲柄机器中的活塞可以经历如万向接头旋转抑制系统的活塞运动中类似的变化。由于在旋转抑制轴承接触点处相对高的滑动速度，还可以存在与这种滑动旋转抑制系统关联的显著的摩擦损耗。
美国专利5,094,195利用了啮合锥齿轮，其中，安装了与往复器轴同轴的锥齿轮的往复器与第二相同的锥齿轮配合，锥齿轮的圆锥齿的最高点与点X重合，将第二相同的锥齿轮安装脱离与曲轴轴线同心的缸组，第二相同的锥齿轮的圆锥齿的最高点也与点X重合。两个锥齿轮具有相同数量的齿和等于180度减去旋转角的相同的锥形角。这个锥齿轮旋转抑制方法具有许多可能的不足：
●在往复器上安装的锥齿轮可能显著地增加往复器的质量并且在往复器轴承上贡献更高的惯性负载。
●锥齿轮高速地啮合，并且可以是显著的摩擦损耗的源。
●经受由内部燃气或者气体压缩产生的搏动旋转的锥齿轮还可能遭受需要更重的齿轮的显著的冲击载荷，并且可能由于后坐力产生明显的噪声。
●锥齿轮通常需要精确对准，以无磨损地安静地和高效地转动，在往复器的高载荷动态环境内，这可能难以实现。
●锥齿轮通常限制于在一个固定的旋转角下工作。
●在给定其它部件的必要布置和传送的旋转的条件下，空间和几何限制使得难以在机器内建造足够强健的锥齿轮。将适当的锥齿轮放置在点X周围所需的位置还可能折中往复器设计，锥齿轮的锥形面通常需要径向地位于连杆的环形阵的内部或者外部，内部的径向位置可以导致设计中的结构上的折中，这可能增加往复器质量和往复器轴承摩擦损耗。往复器上的锥轴承的外部径向位置可以通常具有更少的结构折中，但是会显著地增加引擎的总体直径。往复器的外围上的大直径的锥齿轮通常大大增加了往复运动质量，结果导致更高的往复器轴承载荷。往复器和连杆外围的大直径的锥齿轮更高的齿距线接合速度会导致不能接受的噪声、摩擦和损耗。
美国专利5,450,823采用了双万向接头形式的同动力(homo-kinetic)或者恒定速度(CV)类型接头，包含通过短中间轴连接在一起的两个万向接头，使得来自每个接头的万向节误差由另一个抵消。存在显著的复杂度和在此布置中包括的大量的轴承，由于在此布置周围构造的往复器中不太理想的载荷路径，这个旋转抑制机构所需的布置也使得往复器更沉重。
美国专利5,129,752中提议的用于旋转抑制的另一种解决方案采用球-裂缝(Ball-and-Crevice)或者Rzeppa类型恒定速度(CV)接头，如通常用来驱动轿车前轮的接头。在大多数CV应用中，这种接头中的球在圆形路径中运动。因此球具有主要是离心力的惯性力并且由几乎没有摩擦的包围外壳提供反作用力，但是在Z型曲柄的机器中，沿着弓形路径以简谐运动的方式，球连续地来回加速。轴向活塞内燃机的相对高速下的这种交替的加速和减速过程连同冲击的甚至反向旋转的载荷会导致过多的摩擦和损耗。
美国专利1,948,827使用了旋转臂，旋转臂枢轴地安装在往复器上，垂直于往复器轴的枢轴轴线穿过点X。这个旋转臂的末端穿过短连杆连接到两倍于曲轴速度旋转的偏心轴上。这产生了比万向接头更接近理想状态的旋转抑制系统。由于副轴必需调整到两倍于曲轴旋转的速度，这个机构也具有额外的复杂度。这种旋转抑制方法甚至更难以并入轴向活塞机器内，在轴向活塞机器中，缸组如在美国专利3,654,906(Airas)中描述那样旋转。
在图1和图2中示出的美国专利4,235,116描述了一种旋转抑制方法，该方法利用了两个抑制万向接头(gimbal)60，70。两个万向接头在点64处连接到一起。
美国专利4,235,116表明，两个万向接头60，70之间的连接64应当由球形接头或者万向接头组成。但是，球形接头通常不适合于高载荷条件下的高速往复运动。这种条件会导致快速的磨损和短寿命。高的旋转角从而更大范围的球形接头运动会进一步恶化磨损和短寿命。利用点64处具有两个垂直的旋转自由度的传统万向接头(例如，通常在汽车传动系统中发现的)可能不具有足够的旋转自由度，以防止接头过度受限并锁住。过度限制这个接头可能意味着这个接头(通过延伸旋转抑制机构)不能按需要自由地运动。
美国专利4,235,116说明的一种机构布局具有抑制万向接头60、70，抑制万向接头由较大的环或者环63、73的部分形成，环63、73装配在往复器34和连杆41的外侧周围。这意味着围绕往复器的套管的直径需要增加，以便容纳万向接头，则可能增加轴向活塞机器的总体尺寸和重量。因为这个万向接头结构连接两个万向接头铰接轴承38或71以及万向接头末端枢轴64，万向接头末端枢轴64实际上是弯曲梁，比起如果万向接头由更多结构上高效的直梁组成，这种万向接头通常需要制作得更重，以便具有足够的刚度来承载旋转抑制和高速运动中遇到的惯性力。这个更高的质量会导致更高的惯性载荷和需要更重的万向接头铰接和万向接头连接轴承，并且会极大地增加往复器轴承32上的载荷。较重的万向接头产生的更高的轴承载荷导致摩擦损耗增加，还会限制机器的最大工作速度和功率。
为了平衡万向接头的运动产生的惯性力，美国专利4,235,116介绍了万向接头60、70应当由质量块76、66平衡，使得质量块各自的中心位于万向接头各自的铰接轴承38、71的轴上，以允许机器中的惯性力平衡。这是对于平衡万向接头的问题的抑制性解决方案。万向接头的额外重量和体积以及使得机构难以紧凑地封装的其它元件严重地妨碍了用于平衡在高速轴向活塞发动机中的万向接头的这些解决方案的实践性。在万向接头连接枢轴接头的铰接轴的相对侧上的万向接头的范围在不妨碍其它组件的期望位置的情况下，可能难于容纳。高速情况下，这些平衡的万向接头的更大的旋转惯量和质量还会导致通过万向接头和往复器轴承传送的非常高的惯性载荷。这些万向接头惯性感应的轴承载荷会不切实际地高，限制了机器的最大工作速度，限制了寿命并且导致了摩擦损耗增加。还会产生不期望的回转力。
因此，本发明的目的是提供用于Z型曲柄轴向活塞机器的旋转抑制机构，该旋转抑制机构可针对通过参考上面讨论的现有技术概述的一些或者所有不足，提供许多改进，或者至少向公共提供有用的选择。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种用作为热力发动机、压缩机、电动机或泵的轴向活塞机，包括：
曲轴，其能够绕曲轴轴线旋转，并承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄轴颈，所述曲柄轴线相对于所述曲轴轴线倾斜，但与之对准为在所述曲轴上的点(点X)处以锐角A相交；
缸组，包括相互固定地定位的至少两个缸，在缸组轴线周围每个缸相对于其它缸间隔设置，每个所述缸均包括至少一个缸开口，以允许流体流入和/或流出所述缸；
每个缸中的互补式活塞，沿着由各自的缸限定的往复运动轴线往复运动；
往复装置，安装为相对于所述曲柄轴颈绕所述倾斜的曲柄轴线旋转，所述往复装置在操作上将所述活塞连接于所述曲柄轴颈，从而使所述曲轴相对于所述缸组的旋转运动驱动各缸内的活塞的往复运动、或者反之亦然，并允许各缸内的每个活塞在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间具有一致的且受控的往复运动位移；
旋转抑制器，在所述缸组和所述往复装置之间运转，以抑制二者之间绕所述曲轴轴线的相对移动，所述旋转抑制器包括两个万向节臂，所述万向节臂通过具有多个旋转自由度的万向节连接接头连接在一起并在点T相交，所述点T位于中间平面M中，所述中间平面M为穿过点X并与角A的角平分线正交的平面，其中，每个所述万向节臂都枢轴地安装在距点T相同的距离L处，所述万向节臂中的一个从所述缸组绕缸万向节枢轴轴线枢轴地安装，下文将其称为“缸万向节”，所述万向节臂中的第二个从所述往复装置绕往复装置万向节枢轴轴线枢轴地安装，下文将其称为“往复装置万向节”，所述往复装置万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离分别与所述缸万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离相等，当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴的方向在所述中间平面M内相互反射，使得点T位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
优选地，所述缸万向节枢轴轴线与所述曲轴轴线所在的平面正交。
优选地，所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的、点T所在的平面内。
优选地，垂直于所述缸万向节枢轴轴线并穿过点T的直线与所述曲轴轴线在点C处相交、或突出至与所述曲轴轴线在点C处相交。
优选地，点C位于所述曲轴轴线上。
优选地，所述缸万向节枢轴轴线垂直于所述曲轴轴线。
优选地，点C不位于所述曲轴轴线上。
优选地，所述缸万向节枢轴轴线偏离所述曲轴轴线，而所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的平面内。
优选地，所述往复装置万向节枢轴轴线与所述曲柄轴线所在的平面正交。
优选地，所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的、点T所在的平面内。
优选地，垂直于所述往复装置万向节枢轴轴线并穿过点T的直线与所述曲柄轴线在点R相交、或突出至与所述曲柄轴线在点R相交。
优选地，点R位于所述曲柄轴线上。
优选地，所述往复装置万向节枢轴轴线垂直于所述曲柄轴线。
优选地，点R不位于所述曲柄轴线上。
优选地，所述往复装置万向节枢轴轴线偏离所述曲柄轴线，而所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的平面内。
优选地，所述点R到点X和点T的距离分别与点C到点X和点T的距离相同，并且当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴轴线的方向在所述中间平面M内相互反射，使得所述点T总是位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
优选地，每个所述万向节臂均具有两端，即，位于各自枢轴轴线处或附近的近端、和位于点T处或附近的远端。
优选地，所述往复装置安装为绕所述曲柄轴颈在沿着所述曲柄轴颈轴向间隔设置的两个往复装置轴承上旋转。
优选地，距所述缸组最近的往复装置轴承比距所述缸组最远的另一个往复装置轴承距离点X更近。
优选地，所述万向节连接接头将所述往复装置万向节与所述缸万向节连接在一起，所述万向节连接接头具有的两个旋转自由度相交于点T，并允许所述往复装置万向节和所述缸万向节相对于彼此旋转，而不以同运动旋转抑制所需的方式抑制。
优选地，所述万向节连接接头通过滑动轴承或滚柱轴承提供所述旋转自由度，所述万向节连接接头的第一旋转轴线与点C和点T之间的直线重合，所述万向节连接接头的第二旋转轴线与点R和点T之间的直线重合，当所述缸万向节枢轴轴线安装为与所述曲轴的轴线在点C相交、且所述往复装置万向节枢轴轴线安装为与所述倾斜的曲柄轴线在点R相交时，对于给定的角度A，所述第一旋转轴线和第二旋转轴线之间形成的角度是不变的。
优选地，在操作中所述万向节连接接头的两个旋转自由度中的每个均通过相同的运动范围旋转，并且，优选地，所述万向节连接接头的轴承适于以低摩擦损耗工作并受到大的、快速的振荡旋转和负载。
优选地，所述万向节连接接头限定主枢轴和补充枢轴，主枢轴和补充枢轴的旋转轴线都通过点T，所述主枢轴的主枢轴旋转轴线相对于所述万向节定向为使得主枢轴轴线在操作中在所述万向节的整个运动范围内由点T经过点X或其附近。
优选地，所述主枢轴由滑动轴承或滚轮轴承限定，所述滑动轴承或滚轮轴承形成两个万向节之间的连接接头的一部分，所述主枢轴提供两个所述抑制万向节之间的全部相对旋转运动中的大部分，所述补充枢轴并入在所述万向节连接接头中，并具有相对较小的振荡旋转范围，所述补充枢轴的旋转轴线在点T相互相交并与主枢轴轴线以锐角在点T相交。
优选地，所述万向节连接接头补充枢轴的旋转轴线相互垂直，并与所述主枢轴轴线垂直。
优选地，所述万向节连接接头补充枢轴由滑动轴承、弯曲部或其组合提供，或者由允许在所述万向节连接接头中绕除了所述主枢轴轴线之外的轴线小幅度旋转运动的单个球轴承提供。
优选地，所述缸组在操作中相对于固定的参考框架绕所述曲轴轴线旋转，以允许通过由带孔口的构件限定的入口/出口实现所述缸组的流体进出，在所述曲轴和所述缸组之间、在操作接合上提供分度驱动，以使所述缸组在所述曲轴旋转后相对于所述带孔口的构件旋转、或者反之亦然，所述带孔口的构件相对于所述固定的参考框架是固定的。
优选地，所述缸组和所述往复装置分别相对于所述曲轴和所述曲柄轴颈以相同的角速率旋转。
优选地，所述缸组和所述往复装置关于所述带孔口的构件、分别相对于所述曲轴和所述曲柄轴颈以相同的角速率旋转。
优选地，所述分度驱动是在所述曲轴和所述缸组之间操作的行星齿轮。
优选地，所述行星齿轮包括中心齿轮、内齿轮和至少一个行星齿轮，所述中心齿轮安装在所述曲轴上以绕所述曲轴轴线旋转，所述内齿轮操作地连接于所述缸组并能够绕所述曲轴轴线旋转，所述至少一个行星齿轮安装为在所述中心齿轮和所述内齿轮中间、在相对于所述带孔口的构件保持的旋转轴线上旋转和操作。
优选地，所述中心齿轮、所述内齿轮和所述行星齿轮都具有相互平行的齿轮轴线。
优选地，所述缸万向节枢轴轴线是所述缸万向节相对于所述缸组的唯一的枢轴轴线，所述往复装置万向节枢轴轴线是所述往复装置万向节相对于所述往复装置的唯一的枢轴轴线。
优选地，每个所述活塞的往复运动轴线都平行于所述曲轴轴线。
优选地，所述缸组包括三个或更多个缸。
优选地，所述缸组的所述三个或更多个缸是相同的并绕所述曲轴轴线等间隔地设置，从而当所述曲轴相对于所述缸组以固定速度旋转时，所述活塞具有的复合动能变化相对较小的量。
优选地，每个活塞都通过用于该活塞的连接杆连接于所述往复装置。
优选地，每个所述连接杆在所述往复装置与每个所述活塞之间提供两个或更多个旋转自由度但不提供平移自由度，以允许将活塞相对于各自的缸的线性往复运动转化为所述往复装置的振荡运动，或者反之亦然。
优选地，提供了至少两对万向节臂。
优选地，每个连接杆之间设置一对所述万向节臂。
优选地，万向节臂对的数量对应于所述缸组中的缸的数量。
根据本发明的第二方面，一种用作为热力发动机、压缩机、电动机或泵的轴向活塞机，包括：
曲轴，其能够绕曲轴轴线旋转，并承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄轴颈，所述曲柄轴线相对于所述曲轴轴线倾斜，但与所述曲轴轴线对准为在点X处以锐角A相交；
缸组，包括相互固定地定位的至少两个缸，每个缸包括互补式活塞，以使每个活塞沿着由各自的缸限定的往复运动轴线往复运动，每个活塞的横截面与所述缸的横截面匹配，每个所述缸与至少一个用阀调节的入口/出口流体连通；
往复装置，安装为相对于所述曲柄轴颈绕所述倾斜的曲柄轴线旋转，所述往复装置与每个活塞机械接合，以允许各缸内的每个活塞在所述曲轴相对于所述缸组绕所述曲轴轴线旋转时，在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间具有必要的往复运动位移；
至少两个旋转抑制器，其抑制所述缸组本体和所述往复装置之间绕所述曲轴轴线的相对旋转运动，每个所述旋转抑制器包括连接在所述往复装置和所述缸组之间的一对万向节臂，所述一对万向节臂中的第一万向节臂为缸万向节臂，其枢轴地连接于所述缸组并仅能够绕着相对于所述曲轴轴线倾斜(但不是必须与之相交)的缸万向节铰接轴线枢轴旋转，所述一对万向节臂中的第二万向节臂为往复装置万向节臂，其枢轴地连接于所述往复装置并仅能够绕着相对于所述倾斜的曲柄轴线倾斜(但不是必须与之相交)的往复装置万向节铰接轴线枢轴旋转，每一对往复装置万向节臂和缸万向节臂都由具有三个旋转自由度的万向节臂端部连接件连接在一起并在点T1相交，所述点T1到各万向节臂铰接轴线的距离相等，并总是位于中心平面上，所述中心平面为穿过点X并与角A的角平分线正交的平面，每对万向节臂的铰接轴线的方向在所述中间平面内相互反射，使得在所述曲轴相对于所述缸组旋转时确保所述往复装置的同运动抑制。
优选地，所有缸万向节臂等间距地绕所述曲柄轴线设置，所有所述往复装置万向节臂等间距地绕所述曲轴轴线设置。
优选地，提供了三个或更多个旋转抑制器。
优选地，所述旋转抑制器的数量对应于所述缸组中的缸数量。
优选地，每个所述缸万向节臂都被设置为使得由所述缸万向节臂产生的组合的总惯性力在所述曲轴轴线的径向方向上基本平衡。
优选地，每个所述往复装置万向节臂都被设置为使得由所述往复装置万向节臂产生的组合的总惯性力在所述曲柄轴线的径向方向上基本平衡。
优选地，所述旋转抑制器被设置为使得相对于所述曲轴的参考旋转框架的、产生的组合的总惯性力和力矩在大小和方向上基本恒定，从而可通过向所述曲轴添加适当的平衡块来保持基本平衡。
优选地，所述缸万向节枢轴轴线与所述曲轴轴线所在的平面正交。
优选地，所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的、点T1所在的平面内。
优选地，垂直于所述缸万向节枢轴轴线并穿过点T1的直线突出至与所述曲轴轴线在点C相交。
优选地，点C不位于所述曲轴轴线上。
优选地，所述缸万向节枢轴轴线偏离所述曲轴轴线，而所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的平面内。
优选地，所述往复装置万向节枢轴轴线与所述曲柄轴线所在的平面正交。
优选地，所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的、点T1所在的平面内。
优选地，垂直于所述往复装置万向节枢轴轴线并穿过点T的直线突出至与所述曲柄轴线在点R相交。
优选地，点R不位于所述曲柄轴线上。
优选地，所述往复装置万向节枢轴轴线偏离所述曲柄轴线，而所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的平面内。
优选地，所述点R到点X和点T1的距离分别与点C到点X和点T1的距离相同，并且当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴轴线的方向在所述中间平面M内相互反射，使得所述点T总是位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
优选地，对于每个缸万向节臂，所述缸万向节臂铰接轴线距离所述曲轴轴线比距离所述点T1更近。
优选地，每个所述缸的所述往复运动轴线均与所述曲轴轴线平行，并且优选地，所述缸组包括三个或更多个缸。
优选地，提供三个或更多个相同的且绕所述曲轴轴线等间隔设置的缸。
优选地，这使得当所述曲轴相对于所述缸组以固定的速度旋转时，所述活塞所具有的组合动能变化相对较小的量，从而允许所述轴向活塞机趋向于完全平衡。
优选地，所述往复装置与每个活塞之间的所述机械接合由连接杆提供，所述连接杆为所述往复装置的延伸或一部分，优选地，将所述往复装置与所述活塞相连的每个所述连接杆均具有两个或更多个旋转自由度但不具有平移自由度，并且每个所述连接杆提供足够的自由度以允许所述活塞相对于各缸的线性往复运动转化为所述往复装置的振荡运动，或者反之亦然。
优选地，所述往复装置安装为在沿着所述曲柄轴颈轴向间隔设置的两个往复装置轴承上旋转所述往复装置的本体，以桥接在所述往复装置轴承之间。
优选地，距所述缸组最近的往复装置轴承比距所述缸组最远的往复装置轴承离点X更近。
优选地，每个所述旋转抑制器都是相同的。
优选地，所述往复装置经由在所述往复装置和所述活塞中间延伸的连接杆连接于所述活塞，所述旋转抑制器的数量等于所述缸组中的缸数量，并且所述旋转抑制器安装在相邻的连接杆之间的间隔中。
优选地，每个所述万向节臂对中的所述往复装置万向节臂铰接轴线和所述缸万向节臂铰接轴线至少部分地由两个轴向分离的同轴轴承限定，并且都能承受所述铰接轴线的径向负载和所述铰接轴线的轴向负载。
优选地，每个万向节臂对的所述万向节臂端部连接件都是球轴承。
优选地，每个所述万向节臂端部连接件包括不平行的三个单旋转自由度枢轴接头，所述三个单旋转自由度枢轴接头的旋转轴线在点T1相交。
优选地，每个所述万向节臂对中的所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第一个与所述往复装置万向节臂铰接轴线垂直并相交或接近，每个所述万向节臂对中的所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第二个与所述缸万向节臂铰接轴线垂直并相交或接近，每个所述万向节臂对中的所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第三个与另外两个单旋转自由度枢轴接头相互垂直。
优选地，所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第一个与所述往复装置万向节臂铰接轴线垂直并相交或接近，并且包括双向推力轴承和两个轴向分离的径向轴承；所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第二个与所述缸万向节臂铰接轴线垂直并相交或接近，并且包括双向推力轴承和两个轴向分离的径向轴承；所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第三个与另外两个旋转自由度枢轴接头相互垂直，并且包括双向推力轴承和一个或多个径向轴承。
优选地，所述单旋转自由度枢轴接头中的所述推力轴承和/或所述径向轴承中的一个或多个和/或万向节臂铰接轴线枢轴中并入了中间轴承元件，所述中间轴承元件相对于与所述轴承连接到一起的两个万向节臂组件旋转。
优选地，这使得在机器的操作过程中，所述中间轴承元件和各自的接触万向节臂组件之间的滑动速度小于在没有所述中间轴承元件的情况下所述各万向节臂组件之间的滑动速度，因为浮动的推力垫圈或浮动的轴颈轴承元件可包含在内，从而可通过将轴承有效地堆叠在其它轴承的顶部来减小各个轴承的滑动速度。
优选地，所述缸组安装为绕所述曲轴轴线相对于固定的参考框架旋转，由带孔口的构件控制每个用阀调节的入口/出口的阀调节，缸组相对于所述带孔口的构件旋转，以使所述入口/出口与有利于带孔口构件的、通过其它方式用阀控制的入口/出口密封件的孔口顺序关联，从而允许流体从对应于在TDC和BDC之间移动的活塞的适当位置的所述缸组中的缸流出或流入。
优选地，提供在所述缸组和所述带孔口的构件的中间作用的分度驱动，以调整所述缸组相对于所述带孔口的构件的旋转。
优选地，所述旋转抑制器在所述缸组和所述往复装置之间作用，从而使所述缸组和所述往复装置分别相对于所述曲轴和所述曲柄轴颈、并相对于所述带孔口的构件以相同的角速率旋转。
优选地，每个旋转抑制器在所述缸组和所述往复装置之间作用，以抑制所述缸组和所述往复装置分别相对于所述曲轴和所述曲柄轴颈的相对旋转。
根据本发明的另一方面，一种Z形曲柄轴向活塞机的往复装置抑制组件或用于Z形曲柄轴向活塞机的往复装置抑制组件，包括能够绕曲轴轴线旋转并承载曲柄轴颈的曲轴，所述曲柄轴颈的倾斜的曲柄轴线相对于所述曲轴轴线倾斜，但与之对准为在所述曲轴上的点(点X)处以锐角A与所述曲轴轴线相交，所述组件抑制缸组本体与往复装置之间的相对旋转，所述组件包括：
两个万向节臂，所述万向节臂由具有多个旋转自由度的万向节连接接头连接在一起，并在点T处相交，点T位于中间平面M内，所述中间平面M被限定为通过点X且与角A的角平分线正交的平面，其中，每个万向节臂都枢轴地安装在距点T相同的距离L处，所述万向节臂中的一个从所述缸组绕缸万向节枢轴轴线枢轴地安装，下文将其称为“缸万向节”，所述万向节臂中的第二个从所述往复装置绕往复装置万向节枢轴轴线枢轴地安装，下文将其称为“往复装置万向节”，所述往复装置万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离与所述缸万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离相等，当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴轴线的方向在所述中间平面M内相互反射，使得点T位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
优选地，所述缸万向节枢轴轴线与所述曲轴轴线所在的平面正交。
优选地，所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的、点T所在的平面。
优选地，垂直于所述缸万向节枢轴轴线并穿过点T的直线与所述曲轴轴线在点C相交、或突出至与所述曲轴轴线在点C相交。
优选地，点C位于所述曲轴轴线上。
优选地，所述缸万向节枢轴轴线垂直于所述曲轴轴线。
优选地，点C不位于所述曲轴轴线上。
优选地，所述缸万向节枢轴轴线偏离所述曲轴轴线，而所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的平面内。
优选地，所述往复装置万向节枢轴轴线与所述曲柄轴线所在的平面正交。
优选地，所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的、点T所在的平面内。
优选地，垂直于所述往复装置万向节枢轴轴线并穿过点T的直线与所述曲柄轴线在点R相交、或突出至与所述曲柄轴线在点R相交。
优选地，如权利要求80所述的轴向活塞机，其中，点R位于所述曲柄轴线上。
优选地，所述往复装置万向节枢轴轴线垂直于所述曲柄轴线。
优选地，如权利要求80所述的轴向活塞机，其中，点R不位于所述曲柄轴线上。
优选地，所述往复装置万向节枢轴轴线偏离所述曲柄轴线，而所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的平面内。
优选地，所述点R到点X和点T的距离分别与点C到点X和点T的距离相同，并且当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴轴线的方向在所述中间平面M内相互反射，使得所述点T总是位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
优选地，所述缸组具有奇数个缸。
优选地，所述轴向活塞机为内燃机。
根据本发明的又一方面，一种用作为热力发动机、压缩机、电动机或泵的轴向活塞机，包括：
曲轴，其能够绕曲轴轴线旋转，并承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄轴颈，所述曲柄轴线相对于所述曲轴轴线倾斜，但与所述曲轴轴线对准为在点X处以锐角A相交；
缸组，包括相互固定地定位的至少两个缸，每个缸包括互补式活塞，以沿着由各自的缸限定的往复运动轴线往复运动，每个活塞的横截面与每个缸的横截面匹配，每个所述缸与至少一个用阀调节的入口/出口流体连通；
往复装置，安装为相对于所述曲柄轴颈绕所述倾斜的曲柄轴线旋转，所述往复装置与每个活塞机械接合，以允许各缸内的每个活塞在所述曲轴相对于所述缸组绕所述曲轴轴线旋转时、在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间具有必要的往复运动位移；
至少两个旋转抑制器，其抑制所述缸组本体和所述往复装置之间绕所述曲轴轴线的相对旋转运动，每个所述旋转抑制器包括连接在所述往复装置和所述缸组之间的一对万向节臂，
所述万向节臂中的第一个(下文称为“缸万向节臂”)可枢轴转动地连接于所述缸组并能够绕缸万向节铰接轴线枢轴旋转，所述缸万向节铰接轴线与所述曲轴轴线所在的平面正交，并且所述缸万向节铰接轴线被设置为在其一侧与所述曲轴轴线相隔一定距离，从而所述缸万向节臂从所述缸万向节铰接轴线向远离所述曲轴的方向突出，
所述万向节臂中的第二个(下文称为“往复装置万向节臂”)可枢轴转动地连接于所述往复装置并能够绕往复装置万向节铰接轴线枢轴旋转，所述往复装置万向节铰接轴线与所述曲柄轴线所在的平面正交，并且所述往复装置万向节铰接轴线被设置为在其一侧与所述曲柄轴线相隔一定距离，从而所述往复装置万向节臂从所述往复装置万向节铰接轴线向远离所述曲柄的方向突出，
每对所述万向节臂中的所述往复装置万向节臂和所述缸万向节臂都由具有三个旋转自由度的万向节臂端部连接件连接在一起并在点T1相交，所述点T1到各万向节臂铰接轴线的距离相等，并总是位于中心平面上，所述中心平面被限定为穿过点X并与角A的角平分线正交的平面，每对万向节臂的铰接轴线的方向在所述中间平面内相互反射，从而在所述曲轴相对于所述缸组旋转时确保所述往复装置的同运动抑制。
优选地，所述缸臂铰接轴线由两个间隔设置的缸臂铰接件限定，所述两个间隔设置的缸臂铰接件相互同轴并分别位于T1和所述曲轴轴线所在的平面的两侧。
优选地，所述往复装置臂铰接轴线由两个间隔设置的缸臂铰接件限定，所述两个间隔设置的缸臂铰接件相互同轴并分别位于T1和所述曲柄轴线所在的平面的两侧。
优选地，所述分度驱动传送所述缸组和所述曲轴之间的旋转，从而在使用中以指示所述曲轴的旋转的速率的旋转速率将所述缸组相对于所述带孔口的构件绕所述曲轴轴线旋转，从而操作地将所述缸开口呈现给一些或每个所述端口，以便在各缸中的所述活塞在其TDC和BDC位置之间的循环往复运动中对应于期望位置的情况下、允许这些端口依次与每个缸周期性连通。
优选地，所述分度驱动在操作上作用于所述缸组和所述曲轴的中间，并包括曲轴安装的中心齿轮、内齿轮以及至少一个中间行星齿轮，中心齿轮相对于所述曲轴绕所述曲轴轴线旋转，内齿轮操作地连接于所述缸组以相对于所述缸组绕所述曲轴轴线旋转，中间行星齿轮在所述中心齿轮和所述内齿轮之间操作，所述至少一个行星齿轮相对于所述带孔口的构件安装。
根据本发明的再一方面，一种Z形曲柄轴向活塞内燃机，包括：
缸组，包括相互固定地定位的、至少两个包含活塞的缸，每个所述缸包括至少一个工作流体传输端口；
曲轴，其能够相对于所述缸组旋转并承载成角度的曲柄，与所述活塞机械连接的往复装置能够绕所述成角度的曲柄旋转，所述成角度的曲柄的曲柄轴线相对于所述曲轴轴线倾斜，但与之对准为在所述曲轴上的点(点X)处以锐角A相交；
带孔口的构件，所述缸组能够相对于所述带孔口的构件旋转，所述带孔口的构件能够密封每个缸的至少一个流体传输端口，并间隔地将其暴露物提供至火花塞和/或工作流体传输和去除设备；
分度驱动，其传送所述缸组和所述曲轴之间的旋转，以在使用中以旋转速率将所述缸组相对于所述带孔口的构件绕所述曲轴轴线旋转，所述旋转速率在时间上与每个缸中的活塞在TDC和BDC之间的期望移动范围一致；以及
两个万向节臂，所述万向节臂通过万向节连接接头以多个旋转自由度连接在一起并在点T相交，所述点T位于中间平面M中，所述中间平面M被限定为穿过点X并与角A的角平分线正交的平面，其中，每个所述万向节臂都枢轴地安装在距点T相同的距离L处，所述万向节臂中的一个从所述缸组绕缸万向节枢轴轴线枢轴地安装，下文将其称为“缸万向节”，所述万向节臂中的第二个从所述往复装置绕往复装置枢轴轴线枢轴地安装，下文将其称为“往复装置万向节”，所述往复装置万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离分别与所述缸万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离相等，当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴轴线的方向在所述中间平面M内相互反射，使得点T位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
在本文中，术语“和/或”表示“和”或者“或”，或者“和”和“或”。
在本文中，名词后跟随的“(s)”表示该名词的单数和/或复数形式。
本说明书中使用的术语“包括(comprising)”表示“至少部分地由......构成”。在解释本说明书中包括了该术语的语句时，每个语句中以该术语开始的特征需要全部具有，但还可具有其它特征。相关的术语例如“comprise”和“comprised”也应以同样的方式解释。
在本说明书中，当引用了专利说明书、其它外来文件、或其它信息源时，通常是为了提供用于讨论本发明特征的上下文。除非另有专门的说明，对这些外来文件的引用都不应被认为是承认这些文件或信息源在任何范围内为现有技术或形成本领域的公知常识。
本发明还可单独或共同地广泛包括本申请的说明书中涉及或指出的部件、元件和特征、以及这些部件、元件或特征中任意两个或更多个的任意或全部组合，当本文提及的具体整数在本领域具有与本发明相关的公知的等同时，这些公知的等同应视为通过单独列出并入了本文。
附图说明
现在参照附图对本发明的优选形式进行描述，在附图中：
图3是如泵或发动机的5缸轴向活塞机器的横截面图，其中示出了主要部件的布局，同时省去了缸头和孔道布置(所示部件仅代表性地具有简化的轴承并缺少组装细节及在实际的机器中可能需要的其它特征)，并且采用了包括多个万向接头臂对的转动抑制机构，每对万向接头臂均具有简单的球形末端连接，以及
图3a示出了可作为内燃发动机工作的轴向活塞机器的更多细节，其可包括转动抑制机构，但其中并未示出任何转动抑制机构，
图4是不具有可见的任何其它机器部件的简化抑制万向接头的等距图，其图示了万向接头枢轴、曲柄轴线、倾斜的曲柄轴线和万向接头连接接头的几何关系，
图4a示出了万向接头臂末端接头的更多细节，
图5示出了曲线图，其作为在缸万向接头与往复装置万向接头之间绕图4a所示的万向接头连接接头中3个正交转动轴线的每一个的、以度为单位的相对转动的示例，该曲线图的横坐标是曲轴转动角，
图5a示出了对应于沿图5的曲线图横坐标的3个点的万向接头几何设置的3个位置的等距图，并且图5的曲线对应于在图4a中万向接头末端接头上表示的一组轴线的转动，
图6图示了往复装置上的点在连杆接合在往复装置的非转动参考框架的位置处或附近所行进的8字形路线，
图7是类似于图3的5缸发动机的视图，其中除曲轴和多个万向接头臂对外的所有部件都被隐去，其中多个万向接头臂对中的每一对均包含图3的发动机的末端连接的可替换形式。
具体实施方式
当在本文中提及锐角A时，其还可被指称为“旋转斜角”。当提及“转动约束”时，其还可称为“转动抑制”、“转动的约束”或“转动的抑制”。
这种约束的抑制还可称为“扭矩抑制”。本发明的转动抑制机构在缸组与往复装置之间提供了扭矩传递。
当提及“万向接头”时，其个别地或总体地指的是“缸万向接头”或“往复装置万向接头”。
参照图3，其中实质上示出了轴向活塞机器的优选形式的简化横截面图。其省去了缸头和流体孔道细节。例如，美国专利6,494,171描述了提供用于作为内燃发动机的轴向活塞机器工作的效用的孔口和缸和缸组之间的关系。因此，以引用的方式将美国专利6,494,171并入本文。
本发明参照图3的轴向活塞机器包括具有曲轴轴线30的曲轴28。将曲轴沿其长度、由允许曲轴相对于缸组8转动的多个同轴轴承区域26、44(优选地由球轴承或轴颈轴承限定)支撑。
在优选形式中，当轴向活塞机器作为发动机工作时，曲轴28作为动力输出轴工作，或者当轴向活塞机器作为泵工作时，曲轴28作为动力输入轴工作。
具有曲柄轴线32的曲柄轴颈34被设置为可与曲轴28分离或紧固于曲轴28，或者形成曲轴28的一体部分。曲轴轴线30和曲柄轴线32相交于点X。往复装置16被设置为与曲柄轴颈34分离并可在适当轴承上绕曲柄轴颈34转动。往复装置16的本体通过这样一种结构桥接于往复装置轴承与连杆附接接头20之间，所述结构足够牢固，从而当尽量使往复装置绕点X的惯性矩最小以减小作用在往复机构轴承上的惯性力时能够承受来自活塞6和连杆12的惯性力和流体力。往复装置轴承优选地在所述曲柄轴颈34上以一轴向距离分开，该轴向距离大到可以使往复装置轴承容易地容纳于其它约束装置内，以减小往复装置轴承中的载荷和摩擦损耗。
往复装置16通过连杆12控制活塞6在缸组8的缸4内的往复运动。连杆12通过具有连杆附接接头10、20的刚性杆将往复装置16和活塞6连接在一起，连杆附接接头10、20具有分别相对于活塞和往复装置的多重转动自由度。
缸相对于带孔口的构件676的流体流入孔口和流体流出孔口的转动可能受到分度驱动的影响。当机器以这种方式工作时，缸开口679可相对于带孔口的构件676滑动且密封并绕轴线30转动。孔口被定位为顺序地与每个缸的缸开口对准，以允许流体输送(并且如果发动机作为火花点火式发动机工作，则使火花塞暴露)。
引起曲轴、缸和带孔口的构件之间相对运动的分度驱动可以包括曲轴28与缸组之间的齿轮传动操作，以使缸组相对于曲轴共同转动或反转并使其相对于孔口转动。可通过行星齿轮组提供由齿轮传动所限定的速率下分度的相对转动。这可包括中心齿轮600，中心齿轮600形成为曲轴28的一部分或被接合为可与曲轴28一起转动以绕曲轴轴线30转动。中心齿轮600可与绕曲轴轴线定位的一个或多个行星齿轮662接合。每个行星齿轮662可绕相对于带孔口的构件固定的行星齿轮轴线664转动地安装。每个行星齿轮662还可与经由壳体或支架18固定于缸组8的内齿环形齿轮658接合。这例如示出在图3a中。图3a中还示出了带孔口的构件676，带孔口的构件676包括多个流入孔口和流出孔口，以经由缸开口679向缸4输送流体或从缸4输送流体。还可设置火花塞开口和/或燃料喷射开口。可将每个缸的流入/流出孔口在每个缸处直接设置于主缸腔处或设置于所述主缸腔的延伸部处。该延伸部可以是在主缸腔与流入/流出孔口之间延伸的通道，带孔口的构件在该通道处对流入/流出孔口进行密封。
尽管在图3中示出了用于以5个缸4进行工作的轴向活塞机器的几何设置，但是可以采用任何数量的缸。然而，为了改进动态平衡，一般3个或更多缸是优选的。
分度驱动确保在曲轴、缸组和带孔口的构件之间出现正确的相对转动速度，从而在缸开口679暴露于带孔口的构件676的孔口时定位的活塞在其上死点与下死点之间的正确定位过程中呈现出缸开口679，从而使轴向活塞机器进行正确工作。
被设置为与曲轴28分离或成为曲轴28的一体部分，或者可紧固于曲轴28的动态平衡块24、42有助于由轴向活塞机器的活塞6、连杆12、往复装置16、和万向接头36、40所产生的惯性力和惯性矩的动态平衡。
可在轴向活塞机器中采用包括万向接头臂(如万向接头臂102和104)的往复装置转动抑制装置(其示例在图4中示出)，以限制往复装置16和缸组8的相对转动，从而使得往复装置16绕曲柄轴颈34以与缸组8绕曲轴28转动相同的角速度转动。其还提供了对于来自曲轴的输出转动或向曲轴28的输入转动所需的转动反作用，否则必须通过例如作用在位于活塞6的缸4内的活塞6上的侧向载荷对来自曲轴的输出转动或向曲轴28的输入转动进行反作用。
往复装置转动抑制装置实现了每个活塞6使用连杆12，连杆12具有带多重(例如全部3个轴线)转动自由度的枢转接头10和带多重转动自由度的另一枢转接头20，连杆12在枢转接头10处连接于活塞6并在枢转接头20处连接于往复装置16。往复装置转动抑制装置确保连杆12的、均可自由枢转的往复装置端部附接接头20和活塞端部附接接头10在任何时间都不会显著地相对彼此转动地超前或滞后。换言之，这就是使缸组和往复装置绕曲轴轴线30的转动基本同步的一种转动同步机构。
参照图4，转动约束装置优选地包括缸万向接头臂102和往复装置万向接头臂104。缸万向接头臂102安装于缸组8。其通过具有转动轴线46的轴承被安装为可相对于缸组8枢转，转动轴线46在点C垂直地穿过曲轴轴线30。往复装置万向接头臂104安装于往复装置16。其在具有转动轴线48的轴承或类似物上被枢转地安装于往复装置16，转动轴线48在点R垂直地穿过倾斜的曲柄轴线32。
缸万向接头臂102和往复装置万向接头臂104由万向接头连接接头691连接在一起，万向接头连接接头691允许万向接头臂绕共同的点T在3个轴线上相对于彼此转动。点T与点C和点R等距。点X也与点C和点R等距。
在图4a的等距剖视图中更详细示出的万向接头连接接头691包含组合的球轴承和滑动轴承中间体38，其中，共同包括单一旋动轴承(一般更适于大的往复转动)的内部滑动轴颈45和推力轴承41、43具有主转动轴线39。该转动轴线39随着往复装置万向接头36绕往复装置枢轴轴线48转动而相对于点X略微地运动，但是转动轴线39优选地被定向为具有与点X大致最小的偏离，以减小在末端绕其它轴线的转动。该单一转动轴承受到万向接头连接接头的轴承的最大范围转动的影响，其中最大转动是绕主轴线39发生的。中间体38的外部球轴承47受到并未由单一转动轴承承受的相对较小的残留转动的影响。以下解释的图5和图5a中图示了绕主转动轴线39和绕该万向接头连接接头37中的两个其它正交转动轴线中的每一个转动的相对幅值。
在固定于往复装置的参考框架中，万向接头连接接头691的主转动轴线39(也在图4a中以横截面示出)在点X附近但并非总是穿过点X略微地来回运动。
图6所示的8字形运动799描述了在完全“同运动(homokinetic)”的往复装置(相对于缸组)上的并不位于往复装置轴线32上的任意固定点F。当该固定点(位于想象的‘球’SS上)位于往复装置轴线32正交且交于点X的平面上时，那么8字形相对于两个对称轴线完全对称。
图4图示了转动抑制万向接头的基本几何结构。这个构造的几何结构只允许提供一对万向接头臂。优选的多个万向接头臂对如图7所示。图4a所示的末端接头可能不适用于多个臂对，这是由于在缸组和往复装置处的多个臂对的铰接轴线并未分别与轴线30和32相一致。
参照图4，位于两个万向接头臂102与104之间点T处的万向接头连接接头51可以是球形滑动轴承。由于球形滑动轴承与大振幅、高频率、高负载振动操作之间的通常不兼容性，因此这不是优选的解决方案。
倾斜的曲柄轴线32与曲轴轴线30在点X处以作为旋转斜角的锐角A相交，倾斜的曲柄轴线32和曲轴28绕着曲轴轴线30同步转动，使得往复装置万向接头枢轴线48与倾斜的曲柄轴线32垂直相交的点R绕曲轴轴线30、沿着圆形路径P运动。缸万向接头枢轴线46与曲轴轴线30在点C处垂直相交，并且缸万向接头枢轴线46相对于缸组8保持固定。从点C和点R到点T是等距的，从点C和点R到点X也是等距的。点T与点C之间的线在点C处垂直于缸万向接头枢轴线46延伸。点T与点R之间的线在点R处垂直于往复装置万向接头枢轴线48延伸。通过这些几何约束，点T总是位于中心平面上。参照多臂万向接头，在图3中示出了中心平面M，中心平面M将曲轴轴线30与倾斜的曲柄轴线32之间的优角在点X处二等分。换句话说，中心平面M是通过点X的平面，将角A二等分的线垂直于该平面。
如图4所示的转动抑制万向接头102和104并不必须包括分别通过且分别垂直于曲轴轴线30和倾斜的曲柄轴线32的万向接头枢轴线46、48。只要点T仍然在中心平面M上并且万向接头枢轴线46、48恰好映射在中心平面M内，则往复装置16相对于缸组8的期望的同运动(homo-kinetic)转动抑制就会得到保持。
图5是示出了缸万向接头102与往复装置万向接头104之间绕着在万向接头连接接头691中的点T处重合的三个转动正交轴i，j，k中的每一个的相对转动程度的实施例的曲线图。在图5所示的实施例中，图中所指的第一枢轴线i(与图4a中的枢轴线39相同)相对于万向接头定向，使得第一枢轴线i与遍布在运动范围内的点X之间的平均距离近似地最小。图中所指的第二枢轴线j平行于缸万向接头枢轴线46，并且具有相对较小的振动幅度。图5中的第三枢轴线k垂直于第一枢轴线i和第二枢轴线j，并且具有非常小的振动幅度(但不是0)。图5a是通过30、90和180度角表示的曲轴转动的三个连续几何构造的万向接头的等距图示，0度曲轴转动是瞬时的，在该时刻点T离点X最远，曲轴转动对应于图5的曲线图的横坐标。
图3示出了一种多臂转动抑制机构，该机构所具有的相同的万向接头臂对的数量等于绕着发动机以对称方式排列的缸的数量。每对万向接头臂包括缸万向接头臂102和往复装置万向接头臂104。缸万向接头臂102可枢轴转动地安装在延伸部108的缸臂铰接轴线C1上，延伸部108形成为缸组8的一部分或者附接于缸组8。枢轴安装允许缸臂102相对于缸组8绕着与曲轴轴线垂直的轴线转动，而约束了沿着缸臂铰接轴线C1的任何运动。往复装置万向接头臂104可枢轴转动地安装在与往复装置16分离的往复装置万向接头臂铰接轴线R1，枢轴安装允许往复装置臂104相对于往复装置16、绕着与曲柄轴线垂直的轴线转动，而防止沿着往复装置万向接头臂铰接轴线R1的任何运动。
每对中的缸万向接头臂102和往复装置万向接头臂104均通过拥有在点T1处相交的三个转动自由度的通用末端接头连接在一起。在图3的情况下，为了简化而使用球形轴承，尽管具有三个相交的转动自由度的其它末端接头构造可能更有利。末端接头的点T1与臂对的各自枢轴转动铰接轴线R1和C1距离相同，在操作中，用于所有臂对的末端接头T1的轨迹总是落在中心平面M上，中心平面M在图3中处于与绘图平面垂直的瞬时方向上。这意味着并且要求每对臂的枢轴转动铰接轴线R1和C1在中心平面M内互成严格的镜像，或者换句话说，缸万向接头臂铰接轴线C1到曲轴轴线30和点X的距离必须分别与往复装置万向接头臂铰接轴线R1到曲柄轴线32和点X的距离恰好相等，以确保多个万向接头臂转动抑制系统的同运动操作。
图3的抑制机构的所有缸万向接头臂铰接轴线和所有往复装置万向接头臂铰接轴线被定位为分别绕着曲轴轴线30和曲柄轴线32旋转对称，并且优选地位于如图所示的枢轴接头20往复装置16的连接杆12之间，以允许多个臂转动抑制的更紧凑实现。缸万向接头臂铰接轴线的轴承和往复装置万向接头臂铰接轴线的轴承必须能够承受平行和垂直于它们的铰接轴线施加于它们之上的较强负载的操作，这是因为每个臂都将显著的力矩和惯性负载施加于其铰接装配，力矩尤其要求在形成铰接轴线的轴承之间的相对大的轴线间隔，正如形成往复装置万向接头臂铰接轴线之一的往复装置万向接头臂铰接轴承106的实施例所示出的那样。
所需的总转动抑制在多对万向接头臂之间共享，从而使多个单独的臂及其轴承仅需要承受总负载的一部分，并因此多个单独的臂及其轴承可单独地被制成为比单对万向接头臂小。为了确保总抑制转动的共享发生在多对万向接头臂(例如臂102、104等)之间，较小程度的柔量对于对平行于它们各自的铰接轴线R1或C1、在T1处施加的负载作出响应的臂102、104自身的轻微弯曲是有利的，或者可选地来自于臂的各自铰接轴线R1、C1的推力轴承的少量弹簧轴向柔量，或者可选地来自于形成为缸组8的一部分或附接于缸组8的延伸部108上的缸臂铰接轴线C1的少量柔量。
臂对的旋转对称定位意味着，对于具有三个或更多臂对的发动机，由臂的运动产生的惯性力和惯性力矩可通过附接于曲轴的适当的平衡块几乎完全地抵消掉，从而导致发动机具有较少的明显振动。通过使铰接轴线C1、R1分别从曲轴轴线30和曲柄轴线32径向向外偏置，使得更多的空间可用于往复装置16、其轴承14、22以及曲轴前端平衡块42的结构。
图7示出了具有用于多个臂对的通用末端接头的可选设计的、图3的严格相同的发动机，取而代之的是，该发动机采用拥有三个独立且相交的转动自由度的复合接头。除了曲轴28和五个臂对(其中的两个臂对直接位于其它万向接头臂对后面，从而完全隐蔽)以外的所有部件为了清晰起见而被隐去。缸臂112绕两个同轴的径向轴承114和推力轴承116上的缸臂铰接轴线C3枢轴转动，径向轴承114和推力轴承116在补充的缸组装配108(未示出)上运转。缸臂112结合有补充的缸臂叉状转向节118，补充的缸臂叉状转向节118相对于在位置120和122处的两个轴向分离轴承上的缸臂112、绕着轴线V3转动，两个轴向分离轴承还防止了缸臂叉状转向节118沿着轴线V3相对于缸臂112的轴向运动。往复装置臂124绕着两个同轴的径向轴承126和推力轴承128上的往复装置臂铰接轴线R3枢轴转动，径向轴承126和推力轴承128在往复装置16(未示出)中运转。往复装置臂124结合有补充的往复装置臂U形转向节130，往复装置臂U形转向节130相对于在位置132和134上的两个轴向分离轴承上的往复装置臂124、绕着轴线U3转动，两个轴向分离轴承还防止了往复装置臂U形转向节130沿着轴线U3相对于往复装置臂124轴向运动。缸臂叉状转向节118和往复装置臂U形转向节130通过径向轴承和推力轴承、以叉状-U形式转向节枢轴的方式连接在一起，径向轴承和推力轴承允许缸臂叉状转向节118和往复装置臂U形转向节130绕着垂直于轴线U3和V3的末端铰接轴线W3相对于彼此转动。所有三个轴线U3、V3、W3在位于中心平面M(未示出)上的末端接头点T3处相交。对于图7中可见的其它两个万向接头臂对，C1、C2是缸臂铰接轴线，R1、R2是往复装置臂铰接轴线，W1、W2是万向接头臂末端铰接轴线，V1、V2是缸臂叉状转向节转动轴线，U1、U2是往复装置臂U形转向节转动轴线，T1、T2是末端接头点。
臂轴承可以是滚动元件或滑动轴承，但是如果使用滑动轴承，那么在某些情况下它有必要使用浮动轴套和/或推力垫圈，以减少轴承的摩擦和磨损。例如，在图7所描述的实施中，转向节枢轴比其它万向接头臂轴承承受更大范围的角运动，并且转向节枢轴可从浮动轴承的使用中极大获益。
本发明的轴向活塞机器没有必要受限于每个缸4的缸轴线2均平行。实际上，这些缸可具有与曲轴轴线30成倾斜角的轴线。此外，尽管在本文中描述了在单侧模式中工作的轴向活塞机器，但是本发明的轴线活塞机器可被使用为，使得两组活塞6和缸4共享曲轴28和曲轴轴线30上的公共往复装置16并且被排列为在基本相反的方向上动作。本发明的轴向活塞机器可具有固定的缸组排列。缸组8、缸支架18和图3中所示的所有其它部件可安装在轴承内以绕着曲轴轴线30转动，从而便于如图3a所示的流体孔道要求。
本文中所描述的机器或发动机可包括其它可提供某些益处的特征。这些特征记载在NZ 560586和NZ 560587的共同存在的完整说明书中。
本文中所提到的“绕着...转动”或类似说法，例如“绕着曲轴轴线转动”，可理解这意味着绕着例如曲轴轴线的完全旋转或部分旋转。本发明的发动机或机器可设置有任意数量的缸，尽管3个或多个是优选的。当机器工作为内燃发动机时，通过孔口的流体可能是燃料和/或燃料/空气混合物。
本文中所提到的缸组可以是其内设置有圆柱形孔的缸体。可选地，它可包括通过框架或类似物附接于彼此的分离缸体。每个缸体限定了燃烧室，本发明被提供为作为内燃发动机工作。

Claims (88)

1.一种用作为热力发动机的轴向活塞机，包括：
曲轴，其能够绕曲轴轴线旋转，并承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄轴颈，所述曲柄轴线相对于所述曲轴轴线倾斜，但与之对准为在所述曲轴上的点X处以锐角A相交；
缸组，包括相互固定地定位的至少两个缸，在缸组轴线周围每个缸相对于其它缸间隔设置，每个所述缸均包括至少一个缸开口，以允许流体流入和/或流出所述缸；
每个缸中的互补式活塞，沿着由各自的缸限定的往复运动轴线往复运动；
往复装置，安装为相对于所述曲柄轴颈绕所述倾斜的曲柄轴线旋转，所述往复装置在操作上将所述活塞连接于所述曲柄轴颈，从而使所述曲轴相对于所述缸组的旋转运动驱动各缸内的活塞的往复运动，并允许各缸内的每个活塞在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间具有一致的且受控的往复运动位移；
至少一个旋转抑制器，在所述缸组和所述往复装置之间运转，以抑制二者之间绕所述曲轴轴线的相对移动，每个所述旋转抑制器包括两个万向节臂，所述万向节臂通过具有多个旋转自由度的万向节连接接头连接在一起并在点T相交，所述点T位于中间平面M中，所述中间平面M为穿过点X并与角A的角平分线正交的平面，其中，每个所述万向节臂都枢轴地安装在距点T相同的距离L处，所述万向节臂中的一个为缸万向节，所述缸万向节从所述缸组绕缸万向节枢轴轴线枢轴地安装，所述万向节臂中的第二个为往复装置万向节，所述往复装置万向节从所述往复装置绕往复装置万向节枢轴轴线枢轴地安装，所述往复装置万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离分别与所述缸万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离相等，当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴的方向在所述中间平面M内相互反射，使得点T位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
2.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述缸万向节枢轴轴线与所述曲轴轴线所在的平面正交。
3.如权利要求1或2所述的轴向活塞机，其中，所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的、点T所在的平面内。
4.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，垂直于所述缸万向节枢轴轴线并穿过点T的直线与所述曲轴轴线在点C处相交。
5.如权利要求4所述的轴向活塞机，其中，点C位于所述曲轴轴线上。
6.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述缸万向节枢轴轴线垂直于所述曲轴轴线。
7.如权利要求4所述的轴向活塞机，其中，点C不位于所述曲轴轴线上。
8.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述缸万向节枢轴轴线偏离所述曲轴轴线，而所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的平面内。
9.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置万向节枢轴轴线与所述曲柄轴线所在的平面正交。
10.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的、点T所在的平面内。
11.如权利要求4所述的轴向活塞机，其中，垂直于所述往复装置万向节枢轴轴线并穿过点T的直线与所述曲柄轴线在点R相交。
12.如权利要求11所述的轴向活塞机，其中，点R位于所述曲柄轴线上。
13.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置万向节枢轴轴线垂直于所述曲柄轴线。
14.如权利要求11所述的轴向活塞机，其中，点R不位于所述曲柄轴线上。
15.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置万向节枢轴轴线偏离所述曲柄轴线，而所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的平面内。
16.如权利要求11所述的轴向活塞机，其中，所述点R到点X和点T的距离分别与点C到点X和点T的距离相同，并且当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴轴线的方向在所述中间平面M内相互反射，使得所述点T总是位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
17.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，每个所述万向节臂均具有两端，即，位于各自枢轴轴线处的近端和位于点T处的远端。
18.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置安装为绕所述曲柄轴颈在沿着所述曲柄轴颈轴向间隔设置的两个往复装置轴承上旋转。
19.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，距所述缸组最近的往复装置轴承比距所述缸组最远的另一个往复装置轴承距离点X更近。
20.如权利要求1或13所述的轴向活塞机，其中，所述万向节连接接头将所述往复装置万向节与所述缸万向节连接在一起，所述万向节连接接头具有的两个旋转自由度相交于点T，并允许所述往复装置万向节和所述缸万向节相对于彼此旋转，而不以同运动旋转抑制所需的方式抑制。
21.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述缸组在操作中相对于固定的参考框架绕所述曲轴轴线旋转，以允许通过由带孔口的构件限定的入口/出口实现所述缸组的流体进出，在所述曲轴和所述缸组之间、在操作接合上提供分度驱动，以使所述缸组在所述曲轴旋转后相对于所述带孔口的构件旋转，所述带孔口的构件相对于所述固定的参考框架是固定的。
22.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述缸组和所述往复装置分别相对于所述曲轴和所述曲柄轴颈以相同的角速率旋转。
23.如权利要求21所述的轴向活塞机，其中，所述缸组和所述往复装置关于所述带孔口的构件、分别相对于所述曲轴和所述曲柄轴颈以相同的角速率旋转。
24.如权利要求21所述的轴向活塞机，其中，所述分度驱动是在所述曲轴和所述缸组之间操作的行星传动。
25.如权利要求24所述的轴向活塞机，其中，所述行星传动包括中心齿轮、内齿轮和至少一个行星齿轮，所述中心齿轮安装在所述曲轴上以绕所述曲轴轴线旋转，所述内齿轮在操作上连接于所述缸组并能够绕所述曲轴轴线旋转，所述至少一个行星齿轮安装为在所述中心齿轮和所述内齿轮中间、在相对于所述带孔口的构件保持的旋转轴线上旋转和操作。
26.如权利要求25所述的轴向活塞机，其中，所述中心齿轮、所述内齿轮和所述行星齿轮都具有相互平行的齿轮轴线。
27.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述缸万向节枢轴轴线是所述缸万向节相对于所述缸组的唯一的枢轴轴线，所述往复装置万向节枢轴轴线是所述往复装置万向节相对于所述往复装置的唯一的枢轴轴线。
28.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，每个所述活塞的往复运动轴线都平行于所述曲轴轴线。
29.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，所述缸组包括三个或更多个缸。
30.如权利要求29所述的轴向活塞机，其中，所述缸组的所述三个或更多个缸是相同的并彼此之间等间隔地绕所述曲轴轴线设置，从而当所述曲轴相对于所述缸组以固定速度旋转时，所述活塞具有的复合动能变化相对较小的量。
31.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，每个活塞都通过用于该活塞的连接杆连接于所述往复装置。
32.如权利要求31所述的轴向活塞机，其中，每个所述连接杆在所述往复装置与每个所述活塞之间提供两个或更多个旋转自由度但不提供平移自由度，以允许将活塞相对于各自的缸的线性往复运动转化为所述往复装置的振荡运动。
33.如权利要求1所述的轴向活塞机，其中，提供了至少两个旋转抑制器和至少两对万向节臂。
34.如权利要求32所述的轴向活塞机，其中，每个连接杆之间设置一对所述万向节臂。
35.如权利要求32所述的轴向活塞机，其中，万向节臂对的数量对应于所述缸组中的缸的数量。
36.一种用作为热力发动机的轴向活塞机，包括：
曲轴，其能够绕曲轴轴线旋转，并承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄轴颈，所述曲柄轴线相对于所述曲轴轴线倾斜，但与所述曲轴轴线对准为在点X处以锐角A相交；
缸组，包括相互固定地定位的至少两个缸，每个缸包括互补式活塞，以使每个活塞沿着由各自的缸限定的往复运动轴线往复运动，每个活塞的横截面与所述缸的横截面匹配，每个所述缸与至少一个用阀调节的入口/出口流体连通；
往复装置，安装为相对于所述曲柄轴颈绕所述倾斜的曲柄轴线旋转，所述往复装置与每个活塞机械接合，以允许各缸内的每个活塞在所述曲轴相对于所述缸组绕所述曲轴轴线旋转时，在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间具有必要的往复运动位移；
至少两个旋转抑制器，其抑制所述缸组本体和所述往复装置之间绕所述曲轴轴线的相对旋转运动，每个所述旋转抑制器包括连接在所述往复装置和所述缸组之间的一对万向节臂，所述一对万向节臂中的第一万向节臂为缸万向节臂，其枢轴地连接于所述缸组并仅能够绕着相对于所述曲轴轴线倾斜的缸万向节铰接轴线枢轴旋转，所述一对万向节臂中的第二万向节臂为往复装置万向节臂，其枢轴地连接于所述往复装置并仅能够绕着相对于所述倾斜的曲柄轴线倾斜的往复装置万向节铰接轴线枢轴旋转，每一对往复装置万向节臂和缸万向节臂都由具有三个旋转自由度的万向节臂端部连接件连接在一起并在点T1相交，所述点T1到各万向节臂铰接轴线的距离相等，并总是位于中心平面上，所述中心平面为穿过点X并与角A的角平分线正交的平面，每对万向节臂的铰接轴线的方向在所述中间平面内相互反射，使得在所述曲轴相对于所述缸组旋转时确保所述往复装置的同运动抑制。
37.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，所有缸万向节臂彼此之间等间距地绕所述曲柄轴线设置，所有所述往复装置万向节臂彼此之间等间距地绕所述曲轴轴线设置。
38.如权利要求36或37所述的轴向活塞机，其中，提供了三个或更多个旋转抑制器。
39.如权利要求38所述的轴向活塞机，其中，所述旋转抑制器的数量对应于所述缸组中的缸数量。
40.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，每个所述缸万向节臂都被设置为使得由所述缸万向节臂产生的组合的总惯性力在所述曲轴轴线的径向方向上平衡。
41.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，每个所述往复装置万向节臂都被设置为使得由所述往复装置万向节臂产生的组合的总惯性力在所述曲柄轴线的径向方向上平衡。
42.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，所述旋转抑制器被设置为使得相对于所述曲轴的参考旋转框架的、产生的组合的总惯性力和力矩在大小和方向上恒定，从而可通过向所述曲轴添加适当的平衡块来保持平衡。
43.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，所述缸万向节枢轴轴线与所述曲轴轴线所在的平面正交。
44.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的、点T1所在的平面内。
45.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，垂直于所述缸万向节枢轴轴线并穿过点T1的直线与所述曲轴轴线在点C相交。
46.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，所述缸万向节枢轴轴线偏离所述曲轴轴线，而所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的平面内。
47.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置万向节枢轴轴线与所述曲柄轴线所在的平面正交。
48.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的、点T1所在的平面内。
49.如权利要求45所述的轴向活塞机，其中，垂直于所述往复装置万向节枢轴轴线并穿过点T1的直线与所述曲柄轴线在点R相交。
50.如权利要求49所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置万向节枢轴轴线偏离所述曲柄轴线，而所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的平面内。
51.如权利要求49所述的轴向活塞机，其中，所述点R到点X和点T1的距离分别与点C到点X和点T1的距离相同，并且当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴轴线的方向在所述中间平面M内相互反射，使得所述点T1总是位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
52.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，对于每个缸万向节臂，所述缸万向节臂铰接轴线距离所述曲轴轴线比距离所述点T1更近。
53.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，每个所述缸的所述往复运动轴线均与所述曲轴轴线平行，并且所述缸组包括三个或更多个缸。
54.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，提供三个或更多个相同的且彼此之间等间隔地绕所述曲轴轴线设置的缸。
55.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置与每个活塞之间的所述机械接合由连接杆提供，所述连接杆为所述往复装置的延伸或一部分，将所述往复装置与所述活塞相连的每个所述连接杆均具有两个或更多个旋转自由度但不具有平移自由度，并且每个所述连接杆提供足够的自由度以允许所述活塞相对于各缸的线性往复运动转化为所述往复装置的振荡运动。
56.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置安装为在沿着所述曲柄轴颈轴向间隔设置的两个往复装置轴承上旋转所述往复装置的本体，以桥接在所述往复装置轴承之间。
57.如权利要求56所述的轴向活塞机，其中，距所述缸组最近的往复装置轴承比距所述缸组最远的往复装置轴承离点X更近。
58.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，每个所述旋转抑制器都是相同的。
59.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置经由在所述往复装置和所述活塞中间延伸的连接杆连接于所述活塞，所述旋转抑制器的数量等于所述缸组中的缸数量，并且所述旋转抑制器安装在相邻的连接杆之间的间隔中。
60.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，每个万向节臂对的所述万向节臂端部连接件都是球轴承。
61.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，每个所述万向节臂端部连接件包括不平行的三个单旋转自由度枢轴接头，所述三个单旋转自由度枢轴接头的旋转轴线在点T1相交。
62.如权利要求61所述的轴向活塞机，其中，每个所述万向节臂对中的所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第一个与所述往复装置万向节臂铰接轴线垂直并相交或接近，每个所述万向节臂对中的所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第二个与所述缸万向节臂铰接轴线垂直并相交或接近，每个所述万向节臂对中的所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第三个与另外两个旋转自由度枢轴接头相互垂直。
63.如权利要求61所述的轴向活塞机，其中，所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第一个与所述往复装置万向节臂铰接轴线垂直并相交或接近，并且包括双向推力轴承和两个轴向分离的径向轴承；所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第二个与所述缸万向节臂铰接轴线垂直并相交或接近，并且包括双向推力轴承和两个轴向分离的径向轴承；所述三个单旋转自由度枢轴接头中的第三个与另外两个旋转自由度枢轴接头相互垂直，并且包括双向推力轴承和一个或多个径向轴承。
64.如权利要求63所述的轴向活塞机，其中，所述单旋转自由度枢轴接头中的所述推力轴承和所述径向轴承、或万向节臂铰接轴线枢轴中并入了中间轴承元件，所述中间轴承元件相对于与所述轴承连接到一起的两个万向节臂组件旋转。
65.如权利要求36所述的轴向活塞机，其中，所述缸组安装为绕所述曲轴轴线相对于固定的参考框架旋转，由带孔口的构件控制每个用阀调节的入口/出口的阀调节，缸组相对于所述带孔口的构件旋转，以使所述入口/出口与有利于带孔口构件的、通过其它方式用阀控制的入口/出口密封件的孔口顺序关联，从而允许流体从对应于在TDC和BDC之间移动的活塞的适当位置的所述缸组中的缸流出或流入。
66.如权利要求65所述的轴向活塞机，其中，提供在所述缸组和所述带孔口的构件的中间作用的分度驱动，以调整所述缸组相对于所述带孔口的构件的旋转。
67.一种Z形曲柄轴向活塞机的往复装置抑制组件或用于Z形曲柄轴向活塞机的往复装置抑制组件，包括能够绕曲轴轴线旋转并承载曲柄轴颈的曲轴，所述曲柄轴颈的倾斜的曲柄轴线相对于所述曲轴轴线倾斜，但与之对准为在所述曲轴上的点X处以锐角A与所述曲轴轴线相交，所述组件抑制缸组本体与往复装置之间的相对旋转，所述组件包括：
两个万向节臂，所述万向节臂由具有多个旋转自由度的万向节连接接头连接在一起，并在点T处相交，点T位于中间平面M内，所述中间平面M被限定为通过点X且与角A的角平分线正交的平面，其中，每个万向节臂都枢轴地安装在距点T相同的距离L处，所述万向节臂中的一个为缸万向节，所述缸万向节从所述缸组绕缸万向节枢轴轴线枢轴地安装，所述万向节臂中的第二个为往复装置万向节，所述往复装置万向节从所述往复装置绕往复装置万向节枢轴轴线枢轴地安装，所述往复装置万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离与所述缸万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离相等，当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴轴线的方向在所述中间平面M内相互反射，使得点T位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
68.如权利要求67所述的组件，其中，所述缸万向节枢轴轴线与所述曲轴轴线所在的平面正交。
69.如权利要求67或68所述的组件，其中，所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的、点T所在的平面。
70.如权利要求67所述的组件，其中，垂直于所述缸万向节枢轴轴线并穿过点T的直线与所述曲轴轴线在点C相交。
71.如权利要求70所述的组件，其中，点C位于所述曲轴轴线上。
72.如权利要求67所述的组件，其中，所述缸万向节枢轴轴线垂直于所述曲轴轴线。
73.如权利要求70所述的组件，其中，点C不位于所述曲轴轴线上。
74.如权利要求67所述的组件，其中，所述缸万向节枢轴轴线偏离所述曲轴轴线，而所述曲轴轴线位于与所述缸万向节枢轴轴线正交的平面内。
75.如权利要求67所述的组件，其中，所述往复装置万向节枢轴轴线与所述曲柄轴线所在的平面正交。
76.如权利要求67所述的组件，其中，所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的、点T所在的平面内。
77.如权利要求70所述的组件，其中，垂直于所述往复装置万向节枢轴轴线并穿过点T的直线与所述曲柄轴线在点R相交。
78.如权利要求77所述的轴向活塞机，其中，点R位于所述曲柄轴线上。
79.如权利要求67所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置万向节枢轴轴线垂直于所述曲柄轴线。
80.如权利要求77所述的轴向活塞机，其中，点R不位于所述曲柄轴线上。
81.如权利要求67所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置万向节枢轴轴线偏离所述曲柄轴线，而所述曲柄轴线位于与所述往复装置万向节枢轴轴线正交的平面内。
82.如权利要求77所述的轴向活塞机，其中，所述点R到点X和点T的距离分别与点C到点X和点T的距离相同，并且当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴轴线的方向在所述中间平面M内相互反射，使得所述点T总是位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
83.如权利要求67所述的轴向活塞机，其中，所述缸组具有奇数个缸。
84.如权利要求67所述的轴向活塞机，其中，所述轴向活塞机为内燃机。
85.一种用作为热力发动机、压缩机、电动机或泵的轴向活塞机，包括：
曲轴，其能够绕曲轴轴线旋转，并承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄轴颈，所述曲柄轴线相对于所述曲轴轴线倾斜，但与所述曲轴轴线对准为在点X处以锐角A相交；
缸组，包括相互固定地定位的至少两个缸，每个缸包括互补式活塞，以沿着由各自的缸限定的往复运动轴线往复运动，每个活塞的横截面与每个缸的横截面匹配，每个所述缸与至少一个用阀调节的入口/出口流体连通；
往复装置，安装为相对于所述曲柄轴颈绕所述倾斜的曲柄轴线旋转，所述往复装置与每个活塞机械接合，以允许各缸内的每个活塞在所述曲轴相对于所述缸组绕所述曲轴轴线旋转时、在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间具有必要的往复运动位移；
至少两个旋转抑制器，其抑制所述缸组和所述往复装置之间绕所述曲轴轴线的相对旋转运动，每个所述旋转抑制器包括连接在所述往复装置和所述缸组之间的一对万向节臂，
所述万向节臂中的第一个为缸万向节臂，所述缸万向节臂可枢轴转动地连接于所述缸组并能够绕缸万向节铰接轴线枢轴旋转，所述缸万向节铰接轴线与所述曲轴轴线所在的平面正交，并且所述缸万向节铰接轴线被设置为在其一侧与所述曲轴轴线相隔一定距离，从而所述缸万向节臂从所述缸万向节铰接轴线向远离所述曲轴的方向突出，
所述万向节臂中的第二个为往复装置万向节臂，所述往复装置万向节臂可枢轴转动地连接于所述往复装置并能够绕往复装置万向节铰接轴线枢轴旋转，所述往复装置万向节铰接轴线与所述曲柄轴线所在的平面正交，并且所述往复装置万向节铰接轴线被设置为在其一侧与所述曲柄轴线相隔一定距离，从而所述往复装置万向节臂从所述往复装置万向节铰接轴线向远离所述曲柄的方向突出，
每对所述万向节臂中的所述往复装置万向节臂和所述缸万向节臂都由具有三个旋转自由度的万向节臂端部连接件连接在一起并在点T1相交，所述点T1到各万向节臂铰接轴线的距离相等，并总是位于中心平面上，所述中心平面被限定为穿过点X并与角A的角平分线正交的平面，每对万向节臂的铰接轴线的方向在所述中间平面内相互反射，从而在所述曲轴相对于所述缸组旋转时确保所述往复装置的同运动抑制。
86.如权利要求85所述的轴向活塞机，其中，所述缸万向节铰接轴线由两个间隔设置的缸臂铰接件限定，所述两个间隔设置的缸臂铰接件相互同轴并分别位于T1和所述曲轴轴线所在的平面的两侧。
87.如权利要求85所述的轴向活塞机，其中，所述往复装置臂铰接轴线由两个间隔设置的缸臂铰接件限定，所述两个间隔设置的缸臂铰接件相互同轴并分别位于T1和所述曲柄轴线所在的平面的两侧。
88.一种Z形曲柄轴向活塞内燃机，包括：
缸组，包括相互固定地定位的、至少两个包含活塞的缸，每个所述缸包括至少一个工作流体传输端口；
曲轴，其能够相对于所述缸组旋转并承载成角度的曲柄，与所述活塞机械连接的往复装置能够绕所述成角度的曲柄旋转，所述成角度的曲柄的曲柄轴线相对于所述曲轴轴线倾斜，但与之对准为在所述曲轴上的点X处以锐角A相交；
带孔口的构件，所述缸组能够相对于所述带孔口的构件旋转，所述带孔口的构件能够密封每个缸的至少一个流体传输端口，并间隔地将其暴露物提供至火花塞和/或工作流体传输和去除设备；
分度驱动，其传送所述缸组和所述曲轴之间的旋转，以在使用中以旋转速率将所述缸组相对于所述带孔口的构件绕所述曲轴轴线旋转，所述旋转速率在时间上与每个缸中的活塞在TDC和BDC之间的期望移动范围一致；以及
两个万向节臂，所述万向节臂通过万向节连接接头以多个旋转自由度连接在一起并在点T相交，所述点T位于中间平面M中，所述中间平面M被限定为穿过点X并与角A的角平分线正交的平面，其中，每个所述万向节臂都枢轴地安装在距点T相同的距离L处，所述万向节臂中的一个为缸万向节，所述缸万向节从所述缸组绕缸万向节枢轴轴线枢轴地安装，所述万向节臂中的第二个为往复装置万向节，所述往复装置万向节从所述往复装置绕往复装置枢轴轴线枢轴地安装，所述往复装置万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离分别与所述缸万向节枢轴轴线距离点X和点T的距离相等，当所述曲轴相对于所述缸组旋转时，所述两个万向节臂的枢轴轴线的方向在所述中间平面M内相互反射，使得点T位于所述中间平面M上，并从而确保所述往复装置和所述缸组之间的同运动旋转抑制。
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