CN103270341A - 轴向活塞机械装置 - Google Patents

轴向活塞机械装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103270341A
CN103270341A CN2011800629412A CN201180062941A CN103270341A CN 103270341 A CN103270341 A CN 103270341A CN 2011800629412 A CN2011800629412 A CN 2011800629412A CN 201180062941 A CN201180062941 A CN 201180062941A CN 103270341 A CN103270341 A CN 103270341A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cylinder
reciprocating part
imagination
plane
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011800629412A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103270341B (zh
Inventor
诺尔·斯蒂芬·杜克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duke Engines Ltd
Original Assignee
Duke Engines Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duke Engines Ltd filed Critical Duke Engines Ltd
Publication of CN103270341A publication Critical patent/CN103270341A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103270341B publication Critical patent/CN103270341B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/0873—Component parts, e.g. sealings; Manufacturing or assembly thereof
    • F04B27/0895—Component parts, e.g. sealings; Manufacturing or assembly thereof driving means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0002—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F01B3/0005—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders having two or more sets of cylinders or pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0032—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F01B3/0035—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block having two or more sets of cylinders or pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/02—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis with wobble-plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B7/00—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F01B7/02—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons
    • F01B7/04—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/26—Engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main-shaft axis; Engines with cylinder axes arranged substantially tangentially to a circle centred on main-shaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F02B75/282—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders the pistons having equal strokes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/06—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F03C1/061—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F03C1/0623—Details, component parts
    • F03C1/0631—Wobbler or actuated element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/06—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F03C1/0636—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F03C1/0673—Connection between rotating cylinder and rotating inclined swash plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/14—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B1/141—Details or component parts
    • F04B1/146—Swash plates; Actuating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2092—Means for connecting rotating cylinder barrels and rotating inclined swash plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/0804—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B27/0869—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block connection between rotating cylinder barrel and rotating inclined swash plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036—Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054—Actuating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036—Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054—Actuating elements
    • F04B27/1063—Actuating-element bearing means or driving-axis bearing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H23/00—Wobble-plate gearings; Oblique-crank gearings
    • F16H23/04—Wobble-plate gearings; Oblique-crank gearings with non-rotary wobble-members
    • F16H23/08—Wobble-plate gearings; Oblique-crank gearings with non-rotary wobble-members connected to reciprocating members by connecting-rods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Compressor (AREA)

Abstract

一种具有多个活塞的轴向活塞机械装置，所述多个活塞的每一个在各自的汽缸里以基本上平行于曲轴轴线或与其成小于30度的角度的方向做往复运动。所述曲轴轴线给出曲柄，所述曲柄与曲轴轴线成一个角度，并且往复运动件安装到其上。往复运动件通过连接机构实施多个活塞在其汽缸内的受控制的运动，所述连接机构将每个所述活塞和所述往复运动件连接。所述机械装置包括至少一对旋转约束件来约束往复运动件和活塞之间的运动。

Description

轴向活塞机械装置
技术领域
本发明广泛地涉及到包括但不限于用于发动机、液压泵和马达的轴向活塞机械装置或涉及到轴向活塞机械装置的改进。虽然不唯一，本发明尤其涉及到用于轴向活塞机械装置的分度机构和/或同步机构，一般来说例如二冲程或四冲程轴向活塞内燃机，泵和马达。更具体但不唯一地，本发明涉及到在轴向活塞机械装置里，适合于以相对高速度操作和/或更能够应对内部机械载荷转移的分度机构和/或同步机构的结构。
背景技术
轴向活塞机械装置是由多个轴向延伸的汽缸组成的通常被安排成围绕中心轴的旋转对称布局的汽缸群，该中心轴与曲轴的旋转轴线一致的机械装置。每个汽缸包含一根轴，所述轴平行或轻微倾斜于另一个汽缸轴。每个汽缸包含可以沿着汽缸的轴往复运动的往复活塞。轴向活塞机械装置可以提供许多优于其它多缸活塞机构配置的潜在优势，包括：尺寸和重量的减小、流体端口设置的简化和实现接近动态惯性力理想平衡的能力。
有许多可以被用作驱动活塞在各自的汽缸里做往复运动不同的机构，最常见的两种是斜盘驱动和摆动板或z曲柄传动。术语可能变化，斜盘实际上是一个附着于并且围绕曲轴旋转的凸轮面，所述凸轮面驱动活塞的往复直线运动或由活塞的往复直线运动驱动。每个活塞有一个或多个附属于它的轴承，所述轴承在所述斜盘凸轮面的表面滑动或滚动。每个活塞还可有某种形式的线性轴承，比如所述轴承在所述斜盘的斜面时，活塞在其汽缸里的侧面，再次作用于由活塞传动轴承的作用产生的侧向力。活塞-斜盘轴承一般在斜盘上会有高的滑动速度和旋转速度，所述滑动速度和旋转速度与发动机旋转的速度和以旋转轴线的旋转半径成比例。当所述布置适合于具有相当低的活塞速度的轴向活塞机械装置，比如压缩机和液压泵或液压马达，新式的内燃机一般具有高得多的活塞相互速度，并且在运行于高活塞速度工况的斜盘传动装置中，高的惯性载荷和轴承滑动速度或滚动速度能够导致高摩擦损失，所述摩擦损失使斜盘传动对于内燃机的效果降低。
多方面地，z曲柄传动采用以摆动板、往复运动件或十字头而为人所知的中间机构，所述中间机构绕安装在曲柄部分的轴承旋转，所述曲柄部分倾斜于曲轴的旋转轴线线，与曲轴的旋转轴线线在一点交叉并成锐角，所述锐角下文称为“曲柄角”，所述点下文称为“点X”。所述往复运动件由可能使用了各种各样机构实现的扭矩约束机构，来约束相对汽缸群的旋转，所以倾斜式曲柄的旋转引起往复运动件的章动，或反之。因此，扭矩约束机构使往复运动件旋转与汽缸群旋转同步发生。US4235116描述了这样一个机构。WO9859160也是如此。
从点X到提供给旋转约束的所述往复运动件的特性的点的径向距离，保持不变。
所述往复运动件和活塞之间的连接可以采取多种形式，但是一般使用具有两个或多个旋转自由度的接头的连杆分别在两端来连接所述活塞和所述往复运动件。WO9859160示出了一个例子。
以典型的z曲柄传动配置，由具有多自由度的接头来连接所述连杆和所述活塞和所述往复运动件是很常见的，(连杆)大头端连接部在所述连杆连接到所述往复运动件的地方。当所述连杆大体上平行于汽缸轴时，所述连杆优选地获得最大负载。这将减少活塞在汽缸壁之上的显著的侧向负载。
从点X到每个连杆大头端连接点的径向距离保持不变。
现有的z曲柄式发动机布置已经以汽缸群相对于固定式发动机外壳旋转的形式为人熟知。WO9859160描述了一个例子。这种类型的发动机需要一个分度机构来分度汽缸群相对于端口的旋转。在WO9859160里，分度由锥齿轮完成。同步也是由锥齿轮完成。
如WO9859160所描述的，由往复运动件承载的同步锥齿轮在离点X有一段距离处运转，所述一段距离是不变的，并且基本上小于从点X到每个大头端连接点的距离。所述同步锥齿轮位置的其中一个缺点为接合时轮齿的节线冲击力很高，并且由于扭矩对于较小半径起作用，扭转刚度很低。
如图1所示，进一步的缺点是由于啮合在中线MA上的齿轮1000，需要往复运动件9A可以配置成围绕齿轮定位，以便于在赤道面EA上放置大头端连接部(连杆大头端连接部)。这样可以导致输入力(由活塞11A产生)的载荷转移，对多个往复运动件结构以较短的直接路径和增强的压力，经过连杆12A，经过往复运动件9A转移。
解决这些问题的方法是使锥齿轮的直径更大。这一点在US7,117,828的图5b有描述，其中它的直径到如此程度以致于围绕连杆的外部放置锥齿轮。但是这当中的缺点是发动机的总尺寸增大了。这样以较大半径增加了质量，并且因此基本上迟钝了。
US5109754中图4描述了放置在靠近大头端连接部的位置的锥齿轮的使用。
以这样的配置，锥齿轮(需要符合位于中线)会指示在哪里可以布置大头端连接部，以便避免锥齿轮与大头端连接部和/或连杆的碰撞。
这样可以导致大头端连接部基本上被放置在远离或朝着所述往复运动件的赤道平面上。于是由于活塞由显著的非正弦方式的运动所控制，这样可以产生第二阶或高阶线性振动，所述二阶或高阶线性振动归咎于之后活塞被控制的以明显非正弦形式的运动。这种类型的振动将会对发动机在高速运转或在振动灵敏的应用中非常有害。
锥齿轮不适于供靠近所述大头端连接部和/或所述连杆使用。在所述连杆之内有齿轮节圆半径允许的运转空隙，由于以小半径重新产生所需扭矩，锥齿轮受到高节线冲击力。而且，通过穿过连杆连接点和章动中心之间的空间运转，锥齿轮的位置需迁就所述往复运动件的结构。结果是低的最大汽缸压力和低性能，使用可用材料和结构工艺是可以被接受的。
在所述连杆和所述连杆到往复运动件连接的外部，在齿轮节圆半径允许的运转空隙内，以汽车的内燃机为典型，锥齿轮在高运转速度下承受了高节线速度。高节线速度需要高精度和机械稳定性高的组件来精确地保持齿轮齿的接合和润滑。
这样的精度在高性能轻型内燃机中难于实现。在所述连杆外部锥齿轮的定位也需要大型齿轮组件和具有大的惯性和质量的相关的支架结构，这导致高惯性力作用于轴承和结构，反过来所述轴承和结构必须被制造的更大以承载所述增加的载荷。
实行的结果是低的最高运行速度和具有相对较大尺寸和质量的发动机的低性能。
除以上所述的限制以外，锥齿轮也有一些固有的与扭矩传递、速度、齿强度等等有关的机械局限性。作为这些局限性的结果，提供了许多可替代的旋转约束件。比如举个例子，如在US1948827和US2917931中所公开的滚筒和槽装置。代表性地，这种机构位于在所述往复运动件的赤道平面上的径向位置，对应于像所述连杆到往复运动件的同一平面。然而，这些替代机构处理一些锥齿轮固有的问题的同时，也引入了进一步的限制，比如约束端速度、路径和旋转速度，所述这些限制都影响发动机的整体性能范围。
位于所述赤道平面的约束机构公开在US2182213中。但是，这种约束机构的进一步缺点是只有这种特别的发动机实施方式被允许，所述约束机构总是处于固定关系。导致润滑问题、磨损问题和/或可靠性问题。
存在于现有技术的约束机构，没有提及或试图达到用于实际上在高速汽车的大小的内燃机里运转所需的扭转刚度。低的扭转刚度是许多现有技术里的明显特征，并且尤其是那些大头端位于靠近点X的系统。
因此，本发明的目标是提供改进或与轴向活塞机械装置有关的改进，所述轴向活塞机械装置使得旋转约束件设计的比较自由，，所述旋转约束件的设计可以不用显著的妥协于发动机的运行，尤其地但不唯一地在高速或低速运转时。所述旋转约束件提供发动机部件封装的改进、性能的改进和/或至少提供给公众有用的选择。
发明内容
在第一方面，本发明可以说是用作热力发动机、压缩机、泵或马达的轴向活塞机械装置，包含；
可绕曲轴轴线旋转的且承载一个具有倾斜的曲柄轴线的曲柄的曲轴，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，另外，所述曲柄轴和所述曲轴轴线以锐角A在曲轴上一点(点X)交叉对齐。
包含至少两个关于彼此严格定位的汽缸的汽缸群，每个汽缸关于曲柄轴线(和所述曲柄轴线一致)相对于另一个汽缸隔开，每个所述汽缸包括至少一个汽缸开口来允许流体到/从所述汽缸入口和/或出口的控制(优选阀门控制)，以这样的控制方式允许机械装置作为热力发动机、压缩机、马达或泵运转，
在每个汽缸里沿着由其各自的汽缸限定的往复轴线做往复运动的互补活塞，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内以正弦方式或接近正弦方式往复运动，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行受控的往复位移，
在上述气缸群和上述往复运动件之间运转的多对旋转约束件，
每对旋转约束件包含：
a.安装在所述汽缸群上的或通过所述汽缸群安装的第一构件，和
b.安装在所述往复运动件上的或通过所述往复运动件安装的第二构件，并且
被定位为允许每对旋转约束件的第一构件和第二构件达成和脱离彼此的接合状态，确保在每个相应的第一构件和第二构件的接合点处所述汽缸群和所述往复运动件之间的同动态旋转约束，以便至少一对旋转约束件在任何时候是操作性接合的，
其中，每对旋转约束件被定位为使得：
(a)它们的相对运动不会与毗邻的连杆相冲突，也不会与往复运动件到连杆的连接部相冲突，另外
(b)每个第二构件被定位在与点X有一段距离处，如果通过绕所述曲柄轴线的旋转，所述第二构件被移动到充分地靠近一个想象平面，则所述一对旋转约束件将会开始与往复运动件到连杆的连接部和相应的连杆中的一个或两者都冲突，所述想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且(a)所述曲柄轴线位于所述想象平面上，并且(b)所述想象平面穿过往复运动件到连杆的连接部。
优选地，旋转约束件的成对的数量与连杆的数量相同。
优选地，旋转约束件的成对的数量是连杆的数量的两倍。
优选地，每个第二构件放置在与点X有一段距离，以致于如果由于绕所述曲柄轴线的旋转产生的移动不少于10度并且最好在10度到30度之间，所述想象平面的两侧径向地从所述曲柄轴线延伸、并且(a)所述曲柄轴线位于所述想象平面上，并且(b)穿过往复运动件到连杆的连接部，一对旋转约束件将会开始与往复运动件到连杆的连接部或各自的连杆中的一个或两者都有冲突。
优选地，每个第二构件放置在与点X有一段距离，以致于如果由于绕所述曲柄轴线的旋转产生的移动在15度到20度之间，，所述想象平面的两侧径向地从所述曲柄轴线延伸、并且(a)所述曲柄轴线位于所述想象平面上，并且(b)穿过往复运动件到连杆的连接部，一对旋转约束件将会开始与往复运动件到连杆的连接部或各自的连杆中的一个或两者都有冲突。
优选地，每个第二构件定位在与点X有一段距离处，该位置是两个想象平面之间的中点处，所述每个想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸、并且(a)所述曲柄轴线位于所述想象平面上，并且(b)穿过往复运动件到连杆的连接部。
优选地，一对旋转约束件位于各个毗邻的连杆中间。
优选地，所述连杆以连杆到往复运动件的连接部连接到所述往复运动件，所述连接部被定位成(a)关于所述曲柄轴线等间隔和(b)与点X等间距中的至少一种形式。
优选地，所述连杆到往复运动件的连接部被安排在或靠近一个想象平面(文中也被称为赤道平面)，所述想象平面与所述曲柄轴线垂直，并穿过点X。
优选地，所述连杆到往复运动件的连接部被安排在或靠近一个想象平面(在这里也被称为赤道平面)，所述想象平面与所述曲柄轴线垂直，并穿过点X，以致在每个汽缸里活塞的运动基本上是正弦曲线。
优选地，每个第二构件被安置在一个想象平面上，所述想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且所述曲柄轴线位于所述想象平面上，并且所述想象平面位于下述第二想象平面和第三想象平面中间：
a)第二想象平面，所述第二想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且所述曲柄轴线位于所述第二想象平面上，所述第二想象平面穿过第一往复运动件到连杆的连接部，以及
b)第三想象平面，所述第三想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且所述曲柄轴线位于所述第三想象平面上，所述第三想象平面穿过直接毗邻的第二往复运动件到连杆的连接部。
优选地，只有一个第二构件位于所述第二想象平面和所述第三想象平面之间。
优选地，至少有两个第二构件位于所述第二想象平面和所述第三想象平面之间。
优选地，所述第二构件位于所述第二想象平面和所述第三想象平面之间的中间处，优选是中点处。
优选地，所述第二构件所述第二想象平面和所述第三想象平面之间以一个方向偏离。
优选地，所述第一构件和第二构件是形状互补的一对，每个所述第二构件包含一个插孔，并且每个所述第一构件包含一个能够被所述插孔接收的插孔可接收构件。
优选地，所述第一构件和第二构件是形状互补的一对，每个所述第一构件包含一个插孔，并且每个所述第二构件包含一个能够被所述插孔接收的插孔可接收构件。
优选地，所述第二构件设有按凸轮设定轮廓的插孔表面，并且所述第一构件是凸轮从动件。
优选地，所述第一构件设有按凸轮设定轮廓的插孔表面，并且所述第二构件是凸轮从动件。
优选地，所述凸轮从动件包含一个接触表面，所述接触表面的形状至少部分地从(a)圆柱形、(b)恒定半径的表面或(c)具有可变曲率的表面选择。
优选地，每个插孔可接收构件包含：
轮
通过所述汽缸群安装并且定义旋转轴线的轮轴，所述轮可关于所述旋转轴线旋转，所述旋转轴线在一个平面内延伸，所述平面与所述曲柄轴线一致，并且所述曲柄轴线处于所述平面内。
优选地，所述轮的旋转轴线与一想象中线共轴，所述想象中线垂直于完全接合时角A的角平分线。
优选地，所述轮的旋转轴线瞄准点X。
优选地，所述轮的旋转轴线穿过点X。
优选地，当每个第二构件的运动与相应的所述第一构件完全接合并且围绕在一个想象球体的纬线方向上(优选地也在相对汽缸群的纵向方向上)位置大致静止的点时，所述第一构件位于能够被这样定位的第二构件所接收的位置，所述想象球体的中心在点X处并且相对所述汽缸群静止。
优选地，当所述第二构件沿着其轨迹的运动接近和/或穿过垂直于角A的角平分线的想象中线时，每个第一构件位于能够接收这样定位的第二构件的位置。
优选地，所述插孔具有的形状和结构允许所述插孔可接收构件的接收和退出。
优选地，所述轴(例如轮的轴线)和想象中线同轴，所述想象中线垂直于完全接合时角A的角平分线。
优选地，所述插孔具有的形状和结构以允许所述插孔可接收构件以保持同动态旋转约束的方式接收和退出。
优选地，每个所述插孔包含两个反作用面，所述各自的插孔可接收构件能够在所述反作用面上和抵靠所述反作用面滑动/滚动，随着插孔可接收构件朝着所述中线前进，所述插孔可接收构件与所述反作用面中的第一个接触，随着插孔可接收构件远离所述中线前进，所述插孔可接收构件与所述反作用面中的第二个接触。
优选地，
随着所述插孔可接收构件从所述反作用面中的第一个转移到所述反作用面中的第二个，所述插孔可接收构件在以点X为中心的想象球体的经线方向和纬线方向上名义上瞬间静止。
优选地，所述往复运动件被安装为绕所述曲柄旋转，并且所述汽缸群相对于设有端口的构件旋转，所述设有端口的构件包括至少一个用于每个汽缸的入口端口和出口端口，并且随着所述汽缸群的旋转，所述每个汽缸达成与所述入口端口和出口端口流体连通，所述入口端口和出口端口通过分度驱动器相对所述活塞在每个汽缸中在TDC和BDC之间的位置被恰当地定时，所述分度驱动器保持所述汽缸群与所述设有端口的构件的相对定时，并且影响所述阀门控制。
优选地，所述阀门控制由于所述汽缸群相对于所述设有端口的构件的旋转位移而被影响。
优选地，阀门控制由于活塞在其汽缸的运动和/或活塞与汽缸相对于至少一个汽缸端口的布置而被影响。
优选地，所述分度驱动器是提供所述汽缸群与所述曲轴之间的恰当比率的任何齿轮传动装置。
优选地，所述分度驱动器包含在所述设有端口的构件和所述往复运动件之间运转的两个系列的旋转驱动器，即：
第一系列，安装在所述往复运动件上或通过所述往复运动件安装并且包含N个驱动元件，和
第二系列，安装在所述设有端口的构件上或通过所述设有端口的构件安装并且包含N+I(或N-I)个驱动元件，这里的I是任何正整数。
优选地，第一系列的旋转驱动器关于所述曲柄轴线互相定距离间隔放置。
优选地，第二系列的旋转驱动器关于所述曲柄轴线互相定距离间隔放置。
优选地，安装到所述往复运动件的旋转驱动器的第一系列可以包含N个驱动元件，并且安装到所述设有端口的构件上的旋转驱动器的第二系列包含N’个驱动元件，其中，N和N’之间的关系取决于下面的公式。
N′＝N±I
＝在汽缸群中汽缸的数量
I＝旋转驱动器相对于汽缸的比率
优选地，所述驱动元件被放置为允许所述第一系列和第二系列达成和脱离彼此的接合状态，以确保所述汽缸群和所述设有端口的构件之间的有效旋转。
优选地，所述第二系列的每个驱动元件包含一个插孔，并且所述第一系列的每个驱动元件包含一个插孔可接收构件。
优选地，所述第一系列的每个驱动元件包含：
轮
安装在所述往复运动件上并且定义旋转轴线的轮轴，所述轮可关于所述旋转轴线旋转，所述旋转轴线在所述曲柄轴线所处的平面内延伸。
优选地，所述轴穿过所述曲柄轴线。
优选地，所述插孔的形状和配置允许所述插孔可接收构件的接收和退出。
优选地，所述分度驱动器的有效旋转具有恒定速度。
优选地，所述第一系列的每个驱动元件包含一个插孔，并且所述第二系列的每个驱动元件包含一个插孔可接收构件。
优选地，所述第二系列的每个驱动元件包含：
轮
安装在所述设有端口的构件上并且定义旋转轴线的轮轴，所述轮可关于所述旋转轴线旋转，所述旋转轴线在所述曲轴轴线所处的平面内延伸。优选地，所述轴穿过所述曲柄轴线。
优选地，所述插孔的形状和配置允许所述插孔可接收构件的接收和退出。
优选地，所述分度驱动器的有效旋转相对于所述曲柄轴线具有恒定速度。
在第二方面，本发明可以说是运动转换机构，包含：
■主元件，所述主元件被安装为绕主曲柄轴线旋转并且包含安装了z曲柄的主曲轴，所述z曲柄具有与主曲柄轴线以角A在点X处交叉的运转轴；
■定子元件，所述主元件可相对于所述定子元件旋转，所述定子元件包含多个接合元件(在下文中称作“定子元件”)，所述接合元件以围绕主轴线并且围绕一个想象圆锥体的基圆的环形的方式布置，所述想象圆锥体具有与所述主曲轴轴线同轴的主轴线以及与点X重合的顶点；
■安装到z曲柄上以绕所述运转轴自由旋转的章动器体，所述章动器体在点X处具有章动中心；
■在以下点处由所述章动器体承载的多个往复接合元件(在下文中称作“章动器元件”)：
1.在垂直于所述运转轴且包括点X的赤道平面内或靠近所述赤道平面处，和
2.在到点X相等的距离处，
在所述章动体运动期间，所述点沿对称的或接近对称的双纽线轨迹移动；
■其中，所述章动器元件关于想象圆锥体的基圆以环形间隔的配置布置，所述想象圆锥体在形状上与所述定子元件的想象圆锥体相同，并且具有与所述运转轴同轴的主轴线以及与点X重合的顶点，所述环形间隔的配置与所述定子元件的配置互补，
其中，所述定子元件和所述章动器元件适合于和被定位为在所述运动转换机构运转期间的任何时候，至少一个章动器元件和至少一个定子元件互相操作地接合(接合点”)，以致于所述定子元件和所述章动器元件的连续的往复运动引起章动器关于点X同动态地章动，对应于所述定子元件和所述章动器元件的连续的接合和脱离，转而引起主元件关于所述曲轴轴线在每一章动周期旋转一转，或反之亦然
其中，所述接合点位于到点X的径向距离和所述往复元件到点X的径向距离相同处，或该处附近。
优选地，所述接合元件的径向位置在所述往复元件的径向位置中间。
优选地，所述接合元件的径向位置放置在两个毗邻的往复元件的中间的至少一个接合元件上。
优选地，所述章动器元件和所述定子元件包含形状互相相容的成对件。
优选地。每个章动器元件包含一个凸轮从动件，并且每个所述定子元件包含一个凸轮面，所述凸轮从动件能够沿着该凸轮面行进。
优选地，每个定子元件包含一个凸轮从动件，并且每个所述章动器元件包含一个凸轮面，所述凸轮从动件能够沿着该凸轮面行进。
优选地，所述定子元件按顺序排列。
优选地，所述章动器元件按顺序排列。
优选地，所述定子元件以等间隔连续排列。
优选地，所述章动器元件以等间隔连续排列。
优选地，所述定子元件以倾斜角A/2(角A的1/2)在点X指向所述圆锥体的顶点，所述主曲轴轴线穿过圆锥结构的中心点和点X，所述主元件可在定子内旋转。
优选地，提出了所述定子元件与各自的章动器元件在某个位置的接合，所述某个位置在一条穿过点X的线上，并且倾斜地成角度A/2，该线从所述运转轴径向延伸出去。
优选地，提出了所述章动器元件与各自的定子元件在某个位置的接合，所述某个位置在一条穿过点X的线上，并且倾斜地成角度A/2，该线从所述运转轴径向延伸出去。
优选地，所述定子元件是一个凸出形元件。
优选地，所述定子元件是一个凹入形元件。
优选地，所述定子元件包含凸出形元件和凹入形元件的混合元件。
优选地，所述凸出形元件包含轮子，所述凹入形元件包含与之配合的杯状体以在所述章动周期的接合和脱离期间，保持所述轮子和所述杯状体处于单项滚动接触。
优选地，对于所述章动器-定子接合，对称地和单独地布置接合元件的数量是往复元件数量的一小部分或部分。
优选地，对于所述章动器-定子接合，对称地和单独地布置接合元件的数量对于至少两个所述元件与和其对应的配件在任何时间点接合是足够的。
优选地，对于所述章动器-定子接合，所述接合元件的径向位置(角度)在所述往复元件的径向位置(角度)中间。
优选地，对于所述章动器-定子接合，所述接合元件可以被放置在距离点X的所有径向距离，包括所述往复元件的径向距离，其中，所述接合元件的径向角度对所述往复元件的径向角度起到中间作用。
优选地，对于所述章动器-定子接合，所述接合元件可以被放置在任何所述接合元件的径向距离大于或小于所述往复元件的径向距离的径向位置(角度)。
优选地，所述机构被用作往复运动转化为旋转运动的目的，或反之，或两者皆有。
优选地，所述往复元件是离子旋转，与此同时，所述章动体绕所述曲柄轴线旋转。
在进一步的方面，当用于发动机上时，本发明可以说是一个装置/机构，如同在此之前描述的。
在进一步的方面，当用于泵上时，本发明可以说是一个装置/机构，如同在此之前描述的。
在进一步的方面，当用于变速装置上(旋转与旋转之间转换)时，本发明可以说是一个装置/机构，如同在此之前描述的。
在进一步的方面，当正在担当或将要担当往复式膨胀机或压缩机时，本发明可以说是一个装置/机构，如同在此之前描述的。
在进一方面，本发明可以说是一种轴向活塞机械装置，所述轴向活塞机械装置用作热力发动机、压缩机、马达或泵，所述轴向活塞机械装置包含：
可绕曲轴轴线旋转并且承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄的曲轴，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，并且对齐从而在曲轴上一点(点X)处以锐角A与所述曲轴轴线交叉，
包含至少两个关于彼此严格定位的汽缸的汽缸群，每个汽缸关于汽缸群轴线相对于其它汽缸间隔开，每个所述汽缸包括至少一个汽缸开口以允许通向/来自所述汽缸的流体入口和/或出口，
在每个汽缸里沿着由其各自的汽缸限定的往复轴线做往复运动的互补活塞，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内往复运动，反之亦然，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行一致的和受控的往复位移
在所述汽缸群和所述往复运动件之间运转的多对旋转约束件，每对旋转约束件包含：安装在所述汽缸群上的第一构件，和安装在所述往复运动件上的第二构件，并且被定位为允许每对旋转约束件的第一构件和第二构件达成和脱离彼此的接合状态，以确保所述汽缸群和所述往复运动件之间的同动态旋转约束，以便至少一对旋转约束件在任何时候是操作性接合的
其中，没有第二构件定位在所述曲柄轴线位于其中且所述连杆和所述往复运动件之间的连接部位于其中的想象的径向平面上。
优选地，由所述第二构件实施的旋转约束发生在离点X一段距离处，所述距离不小于且不大于距离节圆直径的30％，在该处所述连杆接合到所述往复运动件。
甚至更进一方面，本发明可以说是一种轴向活塞机械装置，所述轴向活塞机械装置用作热力发动机、压缩机、泵或马达，所述轴向活塞机械装置包含：
可绕曲轴轴线旋转并且承载每个都具有倾斜的曲柄轴线的两个曲柄的曲轴，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，并且对齐从而在曲轴上一点(点X)处以锐角A与所述曲轴轴线交叉，
燃烧室组件，所述燃烧室组件位于所述两个曲柄之间，并且限定至少两个关于彼此严格定位的燃烧室，每个燃烧室关于与所述曲轴轴线重合的燃烧室组件轴线相对于其它燃烧室间隔开，所述燃烧室组件轴，每个所述燃烧室包括至少一个开口，以允许通向/来自所述燃烧室的流体入口和/或出口以这样的方式被控制(优选被阀门控制)从而允许机械装置作为热力发动机、压缩机、马达或泵运转，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，每个所述往复运动件通过各自的连杆与作用在在每个燃烧室中或每个燃烧室上的一个活塞操作地连接，以使得曲轴关于燃烧室组件的旋转运动驱动两个活塞在各自燃烧室内在上止点(TDC)和下止点(BDC)位置之间以正弦方式或接近正弦方式往复运动，反之亦然，
对于每个往复运动件，在所述燃烧室组件和所述往复运动件之间运转的多对旋转约束件，
每对旋转约束件包含：
a.安装在所述燃烧室组件上的或通过所述燃烧室组件安装的第一构件，和
b.安装在所述往复运动件上的或通过所述往复运动件安装的第二构件，并且
被定位为允许每对旋转约束件的第一构件和第二构件达成和脱离彼此的接合状态，以确保在每个相应的第一构件和第二构件的接合点处所述燃烧室组件和所述往复运动件之间的同动态旋转约束，以便至少一对旋转约束件在任何时候是操作性接合的，
其中，每对旋转约束被定位为使得：
(a)它们的相对运动不会与毗邻的连杆相冲突，也不会与往复运动件到连杆的连接部相冲突，另外
(b)每个第二构件被定位在与点X有一段距离处，如果通过绕所述曲柄轴线的旋转，所述第二构件被移动到充分地靠近一个想象平面，则所述一对旋转约束件将会开始与往复运动件到连杆的连接部和相应的连杆中的一个或两者都冲突，所述想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且(a)所述曲柄轴线位于所述想象平面上，并且(b)所述想象平面穿过往复运动件到连杆的连接部。
优选地，所述阀门控制由每个燃烧室的壁中的入口端口和单独的排气端口所提供，所述端口的开启由所述活塞的相对位置控制。
进一方面，本发明可以广泛地说是担当包含热力发动机、压缩机、泵或马达的轴向活塞机械装置；
可绕曲轴轴线旋转并且承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄的曲轴，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，另外，所述曲柄轴线和所述曲轴轴线以锐角A在曲轴上一点(点X)交叉对齐，
包含至少两个关于彼此严格定位的汽缸的汽缸群，每个汽缸关于曲柄轴线相对于另一个汽缸隔开，每个所述汽缸包括至少一个汽缸开口允许流体到/从所述汽缸入口和/或出口，
在每个汽缸里沿着由其各自的气缸限定的往复轴线做往复运动的互补活塞，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内的往复运动，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行一致的和受控的往复位移，
在所述汽缸群和所述往复运动件之间运转的多对旋转约束件，每对旋转约束件包含通过所述汽缸群安装的第一构件，和通过所述往复运动件安装的第二构件，并且被定位为允许每对旋转约束件的第一构件和第二构件达成和脱离彼此的接合状态，以确保所述汽缸群和所述往复运动件之间的同动态旋转约束，以便至少一对旋转约束件在任何时候是操作性接合的，
其中，当以沿着所述曲轴的轴线方向观察时，在与点X大致相等距离处，所述往复运动件承载各个毗邻连接点中间的至少3个连杆连接点，并且还在与点X大致相同距离处是所述第二构件中的至少一个。
进一方面，本发明可以广泛地说是用作热力发动机、压缩机、泵或马达的轴向活塞机械装置，包含；
可绕曲轴轴线旋转并且承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄的曲轴，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，除此之外，所述曲柄轴线和所述曲轴轴线以锐角A在曲轴上一点(点X)交叉对齐，
包含至少两个关于彼此严格定位的汽缸的汽缸群，每个汽缸关于曲柄轴线相对于另一个汽缸隔开，每个所述汽缸包括至少一个汽缸开口允许流体到/从所述汽缸入口和/或出口，
在每个汽缸里沿着由其各自的汽缸限定的往复轴线做往复运动的互补活塞，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内的往复运动，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行一致的和受控的往复位移，
在所述汽缸群和所述往复运动件之间运转的多对旋转约束件，每对旋转约束件包含安装在所述汽缸群上(优选通过所述汽缸群安装)的第一构件，及安装在所述往复运动件上(优选通过所述往复运动件安装)的第二构件，并且被定位为允许每对旋转约束件的第一构件和第二构件达成和脱离彼此的接合状态，以确保在所述汽缸群和所述往复运动件之间的旋转约束，以便至少一对旋转约束件在任何时候是操作性接合的，并且能够完成在所述汽缸群和所述往复运动件之间的同动态约束，以及
其中，所述往复运动件被安装为绕所述曲柄旋转，并且所述汽缸群相对于设有端口的构件旋转，所述设有端口的构件包括至少一个用于每个汽缸的入口端口和出口端口，并且随着所述汽缸群的旋转，所述每个汽缸达成与所述入口端口和出口端口流体连通，所述入口端口和出口端口通过分度驱动器相对所述活塞在每个汽缸中在TDC和BDC之间的位置被恰当地定时，所述分度驱动器包括：
在所述设有端口的构件和所述往复运动件之间运转的旋转驱动器的两个系列，
旋转驱动器的第一系列安装到所述往复运动件上或通过所述往复运动件安装并且可以包含N个驱动元件，旋转驱动器的第二系列安装到所述设有端口的构件上或通过所述设有端口的构件安装并且包含N’个驱动元件，其中，N和N’之间的关系取决于下面的公式：
N′＝N±I
＝在汽缸群中汽缸的数量
I＝旋转驱动器相对于汽缸的比率
优选地，所述驱动元件被放置为允许所述第一系列和第二系列达成和脱离彼此的接合状态，以确保所述汽缸群和所述设有端口的构件之间的有效旋转。
优选地，所述第二系列的每个驱动元件包含一个插孔，并且所述第一系列的每个驱动元件包含一个插孔可接收构件。
优选地，所述第一系列的每个驱动元件包含：
轮
安装在所述往复运动件上并且定义旋转轴线的轮轴，所述轮可关于所述旋转轴线旋转，所述旋转轴线在所述曲柄轴线所处的平面内延伸。
优选地，所述轴穿过所述曲柄轴线。
优选地，每个插孔的形状和配置允许所述插孔可接收构件的接收和退出。
优选地，所述分度驱动器的有效旋转具有恒定速度。
优选地，所述第一系列的每个驱动元件包含一个插孔，并且所述第二系列的每个驱动元件包含一个插孔可接收构件。
优选地，所述第二系列的每个驱动元件包含：
轮
安装在所述设有端口的构件上并且定义旋转轴线的轮轴，所述轮可关于所述旋转轴线旋转，所述旋转轴线在所述曲轴轴线所处的平面内延伸。
优选地，所述轴穿过所述曲柄轴线。
优选地，所述插孔具有的形状和结构允许所述插孔可接收构件的接收和退出。
优选地，所述分度驱动器的有效旋转具有恒定速度。
优选地，在每个所述连杆和所述往复运动件之间的连接部是用来确保单独的活塞在其汽缸里的正弦运动。
所述连杆到往复运动件的连接部被安排在一个想象平面，所述想象平面与所述曲柄轴线垂直，并穿过点X。
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内以正弦方式或接近正弦方式往复运动，反之亦然，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行一致的和受控的往复位移。
优选地，所述连杆到往复运动件的连接部被安排在一个想象平面，所述想象平面与所述曲柄轴线垂直，并穿过点X，以致在每个汽缸里活塞的运动基本上是正弦曲线。
进一方面，本发明可以广泛地说是用作热力发动机、压缩机、泵或马达的轴向活塞机械装置，包含；
可绕曲轴轴线旋转并且承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄的曲轴，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，另外，所述曲柄轴线和所述曲轴轴线以锐角A在曲轴上一点(点X)交叉对齐，
包含至少两个关于彼此严格定位的汽缸的汽缸群，每个汽缸关于曲柄轴线相对于另一个汽缸隔开，每个汽缸所述包括至少一个汽缸开口允许流体到/从所述汽缸入口和/或出口，
在每个汽缸里沿着由其各自的汽缸限定的往复轴线做往复运动的互补活塞，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内的往复运动，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行一致的和受控的往复位移，
在所述汽缸群和所述往复运动件之间运转的旋转约束件，其确保所述汽缸群和所述往复运动件之间的同动态旋转约束，以及
其中，所述往复运动件被安装为绕所述曲柄旋转，并且所述汽缸群相对于设有端口的构件旋转，所述设有端口的构件包括至少一个用于每个汽缸的入口端口和出口端口，并且随着所述汽缸群的旋转，所述每个汽缸达成与所述入口端口和出口端口流体连通，所述入口端口和出口端口通过分度驱动器相对所述活塞在每个汽缸中在TDC和BDC之间的位置被恰当地定时，所述分度驱动器包括：
在所述设有端口的构件和所述往复运动件之间运转的旋转驱动器的两个系列，
旋转驱动器的第一系列安装到所述往复运动件上或通过所述往复运动件安装并且可以包含N个驱动元件，旋转驱动器的第二系列安装到所述设有端口的构件上或通过所述设有端口的构件安装并且包含N’个驱动元件，其中，N和N’之间的关系取决于下面的公式：
N′＝N±I
＝在汽缸群中汽缸的数量
I＝旋转驱动器相对于汽缸的比率
优选地，所述驱动元件被放置为允许所述第一系列和第二系列达成和脱离彼此的接合状态，以确保所述汽缸群和所述设有端口的构件之间的有效旋转。
优选地，所述第二系列的每个驱动元件包含一个插孔，并且所述第一系列的每个驱动元件包含一个插孔可接收构件。
优选地，所述第一系列的每个驱动元件包含：
轮
安装在所述往复运动件上并且定义旋转轴线的轮轴，所述轮可关于所述旋转轴线旋转，所述旋转轴线在所述曲柄轴线所处的平面内延伸。
优选地，所述轴穿过所述曲柄轴线。
优选地，每个插孔的形状和配置允许所述插孔可接收构件的接收和退出。
优选地，所述分度驱动器的有效旋转具有恒定速度。
优选地，所述第一系列的每个驱动元件包含一个插孔，并且所述第二系列的每个驱动元件包含一个插孔可接收构件。
优选地，所述第二系列的每个驱动元件包含：
轮
安装在所述设有端口的构件上并且定义旋转轴线的轮轴，所述轮可关于所述旋转轴线旋转，所述旋转轴线在所述曲轴轴线所处的平面内延伸。
优选地，所述轴穿过所述曲柄轴线。
优选地，所述插孔具有的形状和结构允许所述插孔可接收构件的接收和退出。
优选地，所述分度驱动器的有效旋转具有恒定速度。
优选地，在每个所述连杆和所述往复运动件之间的连接部是一个来确保单独的活塞在其汽缸里的正弦运动。
所述连杆到往复运动件的连接部被安排在一个想象平面，所述想象平面与所述曲柄轴线垂直，并穿过点X。
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内以正弦方式或接近正弦方式往复运动，反之亦然，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行一致的和受控的往复位移。
优选地，所述连杆到往复运动件的连接部被安排在一个想象平面，所述想象平面与所述曲柄轴线垂直，并穿过点X，以致在每个汽缸里活塞的运动基本上是正弦曲线。
进一方面，本发明可以广泛地说是用作热力发动机、压缩机、泵或马达的轴向活塞机械装置，包含；
可绕曲轴轴线旋转并且承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄的曲轴，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，除此之外，所述曲柄轴线和所述曲轴轴线以锐角A在曲轴上一点(点X)交叉对齐，
包含至少两个关于彼此严格定位的汽缸的汽缸群，每个汽缸关于曲柄轴线相对于另一个汽缸隔开，每个所述包括至少一个汽缸允许流体到/从所述汽缸入口和/或出口，
在每个汽缸里沿着由其各自的汽缸限定的往复轴线做往复运动的互补活塞，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内的往复运动，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行一致的和受控的往复位移，
在所述汽缸群和所述往复运动件之间运转的多对旋转约束件，每对旋转约束件包含：安装在所述汽缸群上的第一构件，及安装在所述往复运动件上的第二构件，并且被布置可以允许每对旋转约束的第一构件和第二构件达成和脱离彼此的接合状态，以确保所述汽缸群和所述往复运动件之间的同动态旋转约束，以便至少一对旋转约束件在任何时候是操作性接合的，
其中，没有一个第二构件位于想象的径向平面，所述想象的径向平面和曲柄轴线相一致，并且在所述想象的径向平面上所述连杆和所述往复运动件接合。
优选地，所述连杆到往复运动件的连接部被安排在一个想象平面，所述想象平面与所述曲柄轴线垂直，并穿过点X，以致在每个汽缸里活塞的运动基本上是正弦曲线。
进一方面，本发明可以广泛地说是用作热力发动机、压缩机、泵或马达的轴向活塞机械装置，包含；
可绕曲轴轴线旋转并且承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄的曲轴，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，另外，所述曲柄轴线和所述曲轴轴线以锐角A在曲轴上一点(点X)交叉对齐，
包含至少两个关于彼此严格定位的汽缸的汽缸群，每个汽缸关于曲柄轴线相对于另一个汽缸隔开，每个所述汽缸包括至少一个汽缸开口允许流体到/从所述汽缸入口和/或出口，
在每个汽缸里沿着由其各自的汽缸限定的往复轴线做往复运动的互补活塞，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内的往复运动，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行一致的和受控的往复位移，
在所述汽缸群和所述往复运动件之间运转的多对旋转约束件，
每对旋转约束件包含：
a.安装在所述汽缸群上的第一构件，和
b.安装在所述往复运动件上的第二构件，并且
被定位为允许每对旋转约束件的第一构件和第二构件以一种方式达成和脱离彼此的接合状态，以确保在每个相应的第一构件和第二构件的接合点处所述汽缸群和所述往复运动件之间的同动态旋转约束，以便至少一对旋转约束件在任何时候是操作性接合的，
其中，每个第二构件被安置在一个想象平面上，所述想象平面径向地从位于其上所述曲柄轴线延伸，并且位于下述平面中间：
a)第二想象平面，所述第二想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且所述曲柄轴线位于所述第二想象平面上，所述第二想象平面穿过第一往复运动件到连杆的连接部，以及
b)第三想象平面，所述第三想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且所述曲柄轴线位于所述第三想象平面上，所述第三想象平面穿过直接毗邻的第二往复运动件到连杆的连接部。
优选地，所述第一想象平面等分所述第二平面和第三平面之间的角度。
优选地，所述第一想象平面是将所述第二平面和第三平面之间的角度三等分的平面，有两个第二构件位于所述第二平面和第三平面的中间。
进一方面，本发明可以广泛地说是用作热力发动机、压缩机、泵或马达的轴向活塞机械装置，包含；
可绕曲轴轴线旋转的曲轴和曲轴承载的具有倾斜的曲柄轴线的曲柄轴颈，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，除此之外所述曲柄轴线和所述曲轴轴线以锐角A在曲轴上一点(点X)交叉对齐，
包含至少两个关于彼此严格定位的汽缸的汽缸群，每个汽缸关于曲柄轴线相对于另一个汽缸隔开，每个所述汽缸包括至少一个汽缸开口以允许流体到/从所述汽缸入口和/或出口，
在每个汽缸里沿着由其各自的汽缸限定的往复轴线做往复运动的互补活塞，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内的往复运动，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行一致的和受控的往复位移，在所述汽缸群和所述往复运动件之间运转的多对旋转约束件，每对旋转约束件包含：
a.安装在所述汽缸群上的第一构件，和
b.安装在所述往复运动件上的第二构件，并且
被定位为允许每对旋转约束件的第一构件和第二构件以一种方式达成和脱离彼此的接合状态，确保在每个相应的第一构件和第二构件的接合点处所述汽缸群和所述往复运动件之间的同动态旋转约束，以便至少一对旋转约束件在任何时候是操作性接合的，
其中，所述第二构件位于与PSR实质相同，所述连杆与所述往复运动件接触的位置，以及
其中，每个第二构件被定位为在接合时，所述第二构件位于想象中线上，所述想象中线以垂直于角A的角平分线的角度从所述曲柄轴线径向延伸。
更进一方面，本发明可以说是一种轴向活塞机械装置，所述轴向活塞机械装置包含多个活塞，所述每一个活塞以实际上平行于曲轴轴线、或相对于曲轴轴线成锐角的方向上，在各自的汽缸里往复运动，所述曲轴轴线连接曲柄，所述曲柄与所述曲轴轴线成一个角度，且一个往复运动件安装在所述曲柄上并通过连接机构来影响所述活塞在其汽缸内的受控运动，所述连接机构连接每个所述活塞和所述往复运动件，至少一对旋转约束件来约束在所述往复运动件和所述活塞之间的运动，并且能够以间歇和滚动的方式彼此接合。
优选地，所述旋转约束件位于与所述曲轴有一段距离的位置，所述曲轴有与所述连接机构的活塞冲突的可能，但是已经选定不予所述连接机构冲突的位置。
更进一方面，本文可以说是一种轴向活塞机械装置，所述轴向活塞机械装置包含多个活塞，所述活塞的每一个活塞以实际上平行于曲轴轴线、或相对于曲轴轴线成锐角的方向上，在各自的汽缸里往复运动，所述曲柄轴线连接曲柄，所述曲柄与所述曲轴轴线成一个角度，且一个往复运动件安装在所述曲柄上并通过连接机构来影响所述活塞在其汽缸内的受控运动，所述连接机构连接每个所述活塞和所述往复运动件，同步装置包括：
第一构件，所述第一构件使所述往复机构往复运动件移动，以及
第二构件，所述第二构件能够以间歇的滚动接触方式接收第一构件。
本发明也可概括地说明单独地或全部地存在于说明书的所提及或指明的元件、原理和特征，以及任何两个或多个所述元件、原理和特征的任何组合或全部组合，以及本文提到的具体整数，所述具体整数是本发明技术涉及到的技术领域内已知的等同物，据此这些已知的等同物均视为被合并到本文中，犹如单独说明。
本文用到的术语“和/或”表示“和”或“或”，或“两者”。
本文用到的跟随名词的“(s)”表示名词的复数形式和/或单数形式。
本说明书用到的术语“包含”表示“至少部分地组成”。当本发明书的解释说明包括那个该术语时，在每个陈述里由所述术语引用的特征都需要呈现，但是其它特征也能被呈现。相关的术语如“包含”和“已包含”以同样的方式说明。
节圆半径代表节圆半径。节圆半径可以表示从点X测量的组件接合线的名义上的半径。
本文涉及的任何“章动中心”表示点X。
本文涉及的任何“章动周期”表示曲柄轴线相对于章动体的一次旋转。
所提及的本文公开的数字范围(例如，1到10)合并了范围内的全部有理数(例如，1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9和10)及对范围内的有理数的任何范围(例如，2到8、1.5到5.5和3.1到4.7)，因此，本文清楚地公开的所有数字范围的全部子区间据此清楚地公开。这些仅仅只是特定预期的和在列举的最小值和最大值之间所有可能的数值组合的并被认为是在本申请中以相似的方式清楚地说明了的示例。
一般地，出于给论述本发明的特征提供语境的目的，本说明书中专利说明书中引用了参考文献、其它外部文件或其它信息来源。除非特殊阐明，否则对这种外部文件的引用不会被理解为对所述文档或所述信息来源在任何司法权内，是现有技术或领域内一般技术常识组成部分的许可。
附图说明
本发明的优选实施方式现在将用参考附图描述，其中：
图1图解说明了一种现有技术的z曲柄机械装置，图解说明了同步锥齿轮的位置位于比连杆到往复运动件的连接处(由所述往复运动件示出)更接近点XA的位置；
图2为本发明的第一优选实施方式的5缸内燃发动机的剖视图，为了易于说明，所述发动机的一些元件没有示出；
图3为局部透视图，所述局部透视图示出了依据第一优选实施方式的发动机的末端，以说明端口设置和汽缸；
图4图解说明了在所述往复运动件上的位于或接近于所述连杆与所述往复运动件(下文称大头端连接部)接合处的点，在与任何汽缸群的旋转固定的参考坐标系下的运行轨迹；
图5示出了图2中的发动机，其中，示出了一对彼此接合的旋转约束件；
图6为发动机处于相应于图2中位置的剖开透视图；
图7为发动机处于相应于图5中位置的剖开透视图；
图8示出了本发明的发动机的变形，其中，旋转约束件被放置以接合在与图2中发动机的旋转约束相反的位置；
图9示出了轴向活塞机械装置的变化形式，没有提供分度机构，其中，端口的控制由提升阀完成；
图10为依据图2中所述发动机的图解说明，示出了两个圆锥体120和110的接触点在点T，所述圆锥体相对于彼此旋转，限定所述接触点位于旋转约束件对在所述中线M上完全接合的位置；
图11进一步从几何学方面图解说明了图2所示的发动机和图10图解说明的所述大头端连接部和所述旋转约束件的所述第二构件的优选位置；
图12为示出了往复运动件和在其上的点的跟踪轨迹的某些特征的图解说明；
图13为在接合条件下的旋转约束的栓和杯状体的闭合剖视图；
图14为在与完全脱离相反的条件下的旋转约束件的栓和杯状体的闭合剖视图；
图15为在接合条件下的旋转约束件的栓和杯状体的闭合透视图；
图16为在完全脱离条件下的旋转约束件的栓和杯状体的闭合透视图；
图17为所述旋转约束件的所述第二构件的轨迹以及与第一构件的关系的图解说明；
图18图解说明了在毗邻的大头端连接点轨迹的中心线上的球体半月形，以说明所述位于定义为半月形的半圆形的第二构件的优选位置(无论在所述半月形表面上或接近所述半月形表面)；
图19进一步从几何学方面图解说明了涉及所述大头端连接部和所述旋转约束件的优选位置；
图20图解说明了如何提供紧凑的往复运动件来允许直接力传递到所述曲柄、扭矩传递以产生旋转约束和与所述曲柄合适的距离；
图21示出了本发明的所述发动机的进一步变形，其中，具备的分度驱动器不同于在图2中示出的；
图22示出了所述分度驱动器的元件的数量的原理图；
图23为与图22中的所述发动机的曲柄相比，曲柄旋转后的发动机的截面剖视图；
图24为图22中所述的透视图；
图25为线状图，所述线状图表示出了随着锥齿轮约束机构的节圆半径增大，节线速度增大并且齿轮节线载荷成比例的减小；
图26为相反位置的内燃机的截面剖视图，包含了每个往复运动件的一对往复运动件和一对旋转约束件，每对旋转约束位于所述汽缸的两端；
图27图解地示出了连杆到往复运动件连接点的位置，叠加第二构件位置点以显示所示连接点位于毗邻的连杆到往复运动件的连接点的中间，以及
图28示出了图27中的图解说明，但是其中，所述连杆到往复运动件的连接点转移到或更偏向毗邻的一对第二构件的其中之一。
具体实施方式
参考图2，示出了本发明的第一优选实施方式的简化的截面剖视图。所述简化的截面剖视图省略了所有汽缸盖或流体端口设置的细节，还省略了轴承、冷却和其它设备的细节。举例来说，美国专利6,494,171描述了汽缸群和汽缸之间的关系以及端口，所述端口提供了用于作为内燃发动机运转的轴向活塞机械装置设备的设备。于是美国专利6,494,171以参考的形式被并入本文中。
依据图2的机械装置能够作为使用5汽缸的四冲程内燃发动机运转，并且所述汽缸相对于发动机体旋转的方向与所述曲轴的旋转的方向相反。其它具有不同汽缸数的实施方式，所述汽缸群和曲轴的协同旋转的周期性变化、点火或热传递已被设想到。而且，作为泵或马达的机械装置的运转也已被设想到。
如图2所示，所述轴向活塞机械装置包含具有曲轴轴线2的曲轴1。所述曲轴1由轴承(未示出)支撑，所述轴承允许所述曲轴绕曲轴轴线2相对于和关于汽缸群3、设有端口的构件4和发动机壳5旋转。
当所述轴向活塞机械装置作为发动机运行时，所述曲轴1作为动力输出轴运行。在一个可替代的形式中，当所述轴向活塞机械装置作为泵运行时，所述曲轴1能够充当输入轴，这一点例如是由曲轴末端6实现的。所述曲轴末端可以是键槽配合端，所述键槽配合端承载链轮或齿轮或其它装置来允许传递扭矩到所述曲轴1或从所述曲轴1传递扭矩。
布置在所述曲轴1上，并且或是形成所述曲轴的不可分割的一部分或是可固定到所述曲轴1上的是曲柄7(本文中也被称为z曲柄)，所述曲柄7具有曲柄轴线8。所述曲轴轴线2与所述曲柄轴线8成锐角A并在点X相交。所述角A在这里也被称为“曲柄角”。
布置在所述曲柄轴线8上，并且可在所述曲柄7周围的相配的轴承上绕所述轴线8旋转的是往复运动件9。这里所述往复运动件也被称为章动器体。所述往复运动件9的主体跨接在所述曲柄处的往复运动件的轴承和连杆12之间。每个连杆12在其“小头端连接部”处连接到活塞11。所述连杆12在“大头端连接部”处连接到所述往复运动件，这种情况发生在大头端连接点10。
所述往复运动件具有足够坚固的结构以承受由所述活塞11和所述连杆12给予的惯性力和流体膨胀力(当所述机械装置作为燃烧发动机运行时)，同时争取使所述往复运动件关于点X的惯性力矩减到最小，以便减小施加在所述往复运动件的轴承上的惯性力。
所述往复运动件9经由所述连杆12控制在所述汽缸群3的汽缸13内的所述活塞11的往复运动。所述汽缸可以有互相平行或互相成角度的汽缸轴线。
所述连杆12将所述往复运动件9和所述活塞11连在一起。
所述汽缸群3和所述往复运动件9之间的旋转约束使两者都以相同的平均角速度绕所述曲轴轴线2旋转，并由旋转约束件控制，所述旋转约束件会在下文中描述。缺乏旋转约束件时，所述活塞11的直线运动不能转化为所述曲轴1绕其曲轴轴线2的旋转运动，或反之亦然。
所述汽缸群3绕所述曲轴轴线2的相对旋转及涉及到所述设有端口的构件4的流体入口端口和出口端口(如端口15就是一个这种端口)受到分度驱动器的影响，所述分度驱动器会在下文中描述。在本发明可替代的实施方式中，可以没有这样的相对旋转，并且以不同的方式、比如利用提升阀来实现端口设置。
当所述机械装置用依据第一实施方式的方式运行，因为汽缸开口绕所述曲轴轴线2旋转，伴随着围绕曲轴轴线2旋转，汽缸开口借助于其相对于所述设有端口的构件4的滑动实现阀门调节。端口或设有端口的构件4被放置的可循环地与每个汽缸的所述汽缸开孔对齐(直接地或间接地)，以允许发生流体输送(而且，如果发动机作为火花点火式发动机运行，火花塞可露出)。
图4图解说明了双纽线轨迹799，所述双纽线轨迹799是在相对于所述汽缸群固定的参考坐标系下，随着活塞在上止点(这里被称为TDC)和下止点9(这里被称为BDC)之间运动，追踪大头端连接点10在具有点X为中心的假想的球体55上的轨迹。在这个示例中，所述大头端连接点10被放置在赤道平面EQ上，所述赤道平面垂直于所述曲柄轴线8并穿过点X。在本发明的优选实施方式下，所述大头端连接点在所述赤道平面EQ上，但是和EQ有轻微位移及朝向任一极点也是可考虑的。因此，本文所参考的所述大头端连接点被安排成在所述EQ上，需理解的是也能够包括大体上位于但并不精确的位于所述EQ上的示例。
从点X到所述连杆和所述往复运动件的连接点的径向距离保持不变。所述连接点的运动在距离点X有一段距离的想象球体的表面上，本文将所述距离称为“连杆节距球面半径”或“连杆PSR”。如图19中PSR-2所示。
对所述往复运动件9到所述汽缸群3的相对运动的约束由一对旋转约束件40实现，一对这样的约束机构在图5中所示。这些在本文中也被称为章动器元件和定子元件。
优选地，当所述发动机由至少5个汽缸配置组成时，所述发动机具有至少相同对数的旋转约束，因为连接部通过连杆布置在所述往复运动件。因此，以图2和图4-图7所示的发动机的形式，存在5对旋转约束件40。更多的旋转约束件可以被提供，这取决于发动机的规格。
每对旋转约束件40包含第一构件70和第二构件80，所述第一构件70安装在所述汽缸群3上或优选地通过所述汽缸群3安装，所述第二构件80安装在所述往复运动件上或优选地通过所述往复运动件安装。这些构件确保所述汽缸群和所述往复运动件之间的同步。依据图2中的那种发动机，所述汽缸群相对于所述设有端口的构件4旋转，所述旋转约束件确保所述汽缸群和所述往复运动件相对于所述设有端口的构件4同步旋转。
从点X到每个第二构件的径向距离保持不变。每个第二构件的运动可以在距离点X有一段距离的想象球体的表面上追踪，本文将所述距离称为“往复运动件旋转约束节距球面半径”或“往复运动件旋转约束件PSR”。如图19中PSR-1所示。
在优选的实施方式中，所述第一构件和所述第二构件分别是栓和杯状体(或反之亦然)。所述第一构件和第二构件充当凸轮从动件和凸轮。在图2和图5中，可以看出所述第一构件为栓70以及所述第二构件为杯状体80。每个栓70设计为随着所述往复运动件绕所述曲柄轴线8的章动用来与杯状体80间歇性接合。
当所述第一构件和第二构件的优选结构分别为栓和杯状体(或反之亦然)，其它形式，像球头销和球头座或销和孔，也是可以考虑的。所述每个构件能够允许另一个构件的对接和释放，所以接触是间歇性的。
在接触期间，所述往复运动件绕所述曲轴轴线的旋转相对于所述汽缸群被约束。所述第一构件和所述第二构件的形状和位置的性质可以实现约束。
足够对数的旋转约束件被提供以确保在所述往复运动件的任何一个章动点，至少一对或第一构件和第二构件是有效接合的。优选地，两者大多数时间处于操作性接合。
优选的实施方式中，在图2中所示的发动机，当所述往复运动件在下止点位置时，一对旋转约束件的接触发生的位置基本上在连杆位于所述往复运动件的位置的对侧。可替代的实施方式在图8中示出，当相反的活塞位于上止点位置时，旋转约束件40A放置为每对开始互相接触。应当理解的是，当有有双数汽缸时，旋转约束件的布置可能不会如此，以致在每个相应的活塞的直接对面都有一对约束机构。
在图2描述的发动机的实施方式中，所述汽缸群3相对于设有端口的构件4旋转。当作为四冲程发动机运行，并且所述活塞的位置在上止点和下止点之间时，所述旋转的分度能够由分度机构91实现以用来确保发动机循环的适当同步。所述分度机构91可包含中心齿轮92、由承载件95支撑的行星齿轮组93和内齿轮94，与在WO2009022918描述的相似，因为所述WO2009022918据此通过参考被合并。
根据图9，示出了本发明的发动机，其中，没有示出影响所述汽缸群旋转的分度机构，但是其中，端口控制例如利用提升阀98实现，其可由合适的机械装置或电子设备定时，以允许本发明的发动机(或泵)运转。所述发动机(或泵)运转来控制进入和离开所述汽缸的流体的流量。
为使得所述往复运动件和所述汽缸群之间的约束的优选形式呈同动态的，所述旋转约束件的定位是重要的。
根据图10，静态线条图从几何学方面说明了处于图5所示位置的发动机的第一优选实施方式，由一对旋转约束件40机构产生的接触位于点T。
点T到点C和点T到点R是等间距的，点X到点C和点X到点R是等间距的。在点T和点C之间的连线延伸并与所述曲轴轴线2在点C垂直。在点T和点R之间的连线延伸并与所述曲柄轴线8在点R垂直。由于这些几何约束，点T会一直位于中线M上。中线M在点X平分所述曲轴轴线2和所述曲柄轴线8之间的优角。换句话说，所述中线M是穿过点X的与角A的角平分线垂直的线。
换句话说，动态的情况，顶点在点X并且其底部周长与所述第一构件70一致的想象的锥体120和锥体110的大小和形状相同，所述锥体110的顶点在点X且具有与所述第二构件一致的底部周长。在动态参考坐标系下，所述两个锥体会不断地互相相对旋转，因此接触点T会一直处于移动中。
如在图11所示，所述每个第二构件80经过的合成的轨迹为泪珠形状的轨迹780。
在图11中，示出了大头端连接点10位于在所述赤道平面EQ上。这是比如能确保轨迹799为对称双纽线的优选位置。在图11中，被示出的点10对应于其汽缸处于上止点(TDC)。
赤道位置是大头端连接部的优选位置，因为它确保了汽缸里的活塞的运动接近正弦。这减少了任何二阶(或更高)振动谐波的可能性或大小。
在图11中，当大头端连接部10在对应于其关联的活塞的上止点(TDC)的位置时，所述往复运动件9的位置能够放置所述第二构件80正好在其与所述第一构件(未示出)的完全接触点之前的点T。
根据图12示出的多个第二构件80由所述往复运动件承载。相反地当大头端连接点10B在对应于其关联的活塞的下止点的位置时，示出的第二构件80B在位于与第一构件(未示出)完全接合相对应的位置。
随着所述往复运动件的章动，每个第二构件顺序的达成和脱离与其对应的第一构件的接合状态。在任何时候，至少一对旋转约束件是互相有效接合的。优选地，在任何时候，至少两对旋转约束处于接合以防止大量冲击力，因为每对接合的旋转约束只在一个方向上接触(完全接合位置除外)。
当发动机具有大曲柄角A或较少的活塞，多于一个的第二构件可能需要被放置在每个大头端连接部10的之间，每个第二构件具有由所述汽缸群承载的与其相应的第一构件。当具有5汽缸的发动机运转，5个第二构件被使用。
旋转约束件的每对第一构件和第二构件在所述汽缸群的每一个循环中只互相接触一次。随着一对第一构件和第二构件朝向脱离接合移动，中间的活塞向上止点(TDC)行进，并且在下一对第一构件和第二构件达成完全接合状态之前到达。
随着所述下一对第一构件和第二构件朝向完全接合移动，所述活塞离开上止点(TDC)并朝着下止点(BDC)移动。这样可以知道，在章动期间，活塞运动，然后旋转约束件作用，然后下一活塞运动，然后下一个旋转约束件作用等等，循序的达到其两个运动极限的一个。
接合发生在所述追踪第二构件的轨迹的顶点T。就其本身而论，所述第二构件相对于所述第一构件的运动基本上只在轴向方向上(参考有关图4中极点在P的球体)。这样使杯状体适合于使栓以具有小公差的方式进入和退出。
图13到图15示出了一对旋转约束件的栓和杯状体。
优选地，栓70包含滚筒90，所述滚筒90被安装用于绕轴线311的旋转。滚筒的使用是有益处的，因为它增加疲劳寿命并且减小摩擦。这是因为所述滚筒不太可能每次与所述杯状体完全接合在同一旋转位置，并且所述滚筒绕其轴线自由旋转。
如在图17中所示，所述杯状体包含至少两个反作用面171和172，所述两个反作用面被配置以关于曲柄轴线相切地沿L-L方向传递载荷。
在任何时候(除了优选在点T)，只有一个反作用面171或者172与对应的滚筒90接触。在T点时，两个反作用面171和172都与所述滚筒瞬间接触。
在任何时候，滚筒推动所述反作用面171和172的其中之一或被其推动。
所述两个反作用面对于所述栓/滚筒经过的轨迹是互补的。所以通过所述反作用面172所述栓进入杯状体可以是平缓接触。当所述栓到达其轨迹的点T时，所述栓继续沿着所述路径移动到所述反作用面171。然后所述栓退出所述杯状体，离开所述反作用面171。这样的退出也是平缓的。
所述杯状体包含反作用面，所述反作用面具有的形状能确保所述栓与所述杯状体操作性接合的足够久，以使得在接触以前(和/或至少在最终接触的初期)，另一个栓和杯状体处于有效接合以确保旋转约束。优选地，在任何时候，两对旋转约束处于操作性接合以避免冲击。
所述往复运动件可以承载所述杯状体(如所示)或所述栓。
将所述往复运动件的栓(或杯状体，看情况而定)放置在对应的所述中线M的位置上会确保泪珠形状的轨迹。放置所述往复运动件栓(或杯状体)远离所述中线并更接近所述赤道平面会导致类似八字形的运动，当在所述赤道平面时，所述八字形的运动是对称的。然而，从简化所述杯状体和栓的设计的观点来看，任何背离所述泪珠形状的轨迹的偏差是不合需要的。
所述杯状体和栓在尾端接触是有益的，如同轨迹的顶点在尾端，无须调节任何横向运动，并且所述杯状体和栓必须在接触期间克服的速度显著地被减小。
决定(由所述往复运动件承载的)所述第二构件的轨迹的公式如下：
其中，
r＝从点X到所述第二构件的径向距离
所述公式表示所述第二构件的轨迹，所述轨迹投射在x-z平面，所述x-z平面里，轴x同轴于所述曲轴轴线、轴y垂直于所述曲轴轴线以及z也垂直于所述曲轴轴线并且垂直于所述y轴，所述轴和平面都穿过“点X”。
如在图12中所示，多个第二构件(由所述往复运动件承载的旋转约束件的部分)被配置为间隔序列。
所述第二构件被放置在所述毗邻的大头端连接点10的中间。
根据图18，示出了球体的半月形55。所述半月形55的通过两个大圆弧211和212(具有加黑的半圆形弧)定义边界，所述两个大圆弧211和212表示两个毗邻的连杆(并且这样放置在赤道平面上)的所述连杆大头端连接点10到和离开极点P的运动的中轴。在一个优选的实施方式中，优选地，所述第二构件位于界定半月形的所述大圆弧212和211的中间。优选地，位于或最接近半月形表面或径向地在所述半月形表面内或外部。优选地，所述第二构件位于与两个所述大圆弧等间距处。并且优选地，位于所述中线上。举例来说，弧线679示出了第二构件不会与所述连杆或毗邻的连杆的大头端连接部的干涉的位置范围，但是所述第二构件仍然在距离点X一段距离(考虑到碰撞发生)处。
这样放置毗邻的连杆大头端连接点10，使得所述第二构件距离点X的距离可以被选择为免于与所述连杆干涉。以这种方式，所述第二构件可以位于到点X的距离接近或者在所述连杆大头端连接点10到点X的距离的位置处。换句话说，所述连杆PSR可以与所述往复运动件旋转约束件PSR相同或与所述往复运动件旋转约束件PSR具有相同的等级(same order)。
在图19中示出了这种优选关系。
发动机，特别是那些在高负荷下或在高速度下运转的发动机，出现了如上所强调的一系列需要克服的独特问题。
如图20中示出，所述第二构件的间歇方式布置(仍然在距离点X一段距离有效运转，所述距离与所述连杆大头端连接点10到X的距离相同大小)，允许：
1.所述往复运动件的结构的自由度为了将载荷传递到所述曲柄7(或从所述曲柄7传递)，例如力Fc能够经由轴承318和319以直接的方式施加到所述曲柄7，以及
2.所述连杆、旋转约束和大头端连接部的设计的自由度，应使得它们不在可以互相干涉的位置。
如在图27中所示，第二构件是位于在所述大头端连接部到所述往复运动件的中点处的构件。这是结构的优选形式。但是，可以设想到可能有偏离中间的其它方式。当所述第一构件和第二构件相应于在汽缸内的活塞的点火而达成接触时，这样可能对通过改变约束的相位以减少接触力/应力有用。
在本发明的优选实施方式中，发动机被设计用于高速运转，所述发动机具有到点X距离相同的所述第二构件80，使得紧凑的内燃发动机被设计为能够在高转速下运转。
这样提供了使4个决定因素平衡的能力，即速度、惯性、强度和硬度(当更接近点X时)，当所述旋转约束发生在远离点X的位置时，所述惯性缺乏抵抗。
根据图21到图24，示出了两个系列的旋转驱动器609，所述两个系列的旋转驱动器609能作为可替代的选择被提供以驱动关于图2所示的机构。
图21到图24的驱动机构由包含独立部件驱动元件610的第一系列驱动构件组成，所述驱动元件610以定距离间隔分布并且位于所述曲轴轴线2附近。所述驱动元件610可能和所述旋转约束件类似，由杯状体或孔和销或栓或球或类似物组成。
优选地，第一系列的驱动元件接合到和/或固定到发动机外壳或和发动机外壳整体成型，并且因此旋转地固定到所述设有端口的构件4上。
由所述往复运动件承载并优选地固定在其上面的是包含单独的驱动元件611的第二系列的驱动构件。所述驱动元件611能够与外壳上的所述驱动元件610以类似于所述旋转约束件构件的方式接合。每个所述驱动元件611可以由杯状体或孔和销或栓或球或与所述驱动元件610形状互补的那些类似物组成，以便于是能够达成接合状态和脱离接合状态。
所述设有端口的构件和往复运动件的旋转能够利用两个系列的旋转驱动器互相分度。在优选的实施方式中，所述第一系列的旋转驱动器安装到所述往复运动件上，并且包含N个驱动元件611。所述第二系列的旋转驱动器安装到所述设有端口的构件上，并且包含N’个驱动元件。其中，N和N’之间的关系取决于下述公式：
＝在汽缸群中汽缸的数量
I＝旋转驱动器相对于汽缸的比率
N′＝N±I
结果是产生了受到所述第一系列和第二系列之间的驱动元件的数量的差异的影响的并且因此建立了所需的分度的步进运动。
分度的功能不是同动态的而是恒定的速度差，因为需求的旋转不是1∶1(而例如是-1/汽缸数)。基础滚筒和杯状体的几何学服从与所述旋转约束件相同的行为框架，只是啮合点不在中线上。相反，其处于N/N’圆周之比的圆锥体的公共点处，它们的顶点在点X处。
图22示出了与所述驱动元件610相应的驱动元件611所跟随的轨迹611P。
如在图21中所示，当最接近的所述旋转约束件的第二构件与其各自的第第一构件接合时，在一对分度驱动元件之间的发生接合。
本文描述的优选的分度机构的使用可以独立于本文描述的优选的旋转约束件使用之外。
根据图26所示的机械装置能够作为使用多个燃烧室200的二冲程对置活塞内燃发动机运转，每个所述燃烧室200由安装在发动机机体上并且布置在围绕曲轴轴线的节圆直径(PCD)上的汽缸限定。两个往复运动件9的每一个都有各自的曲柄轴线8，并且每个往复运动件位于汽缸的两端，在所述汽缸里的两个活塞11交替形成工作容积201。至少一对旋转约束件被提供给每个往复运动件。
每个汽缸至少装备有一个进气端口202和至少一个排气端口203，其中，在燃烧循环期间，随着到机械增压器(未示出)的标称进气管204的使用，所述机械增压器促使新鲜充量的吸入并且排除废气。在使用期间，因为所述活塞被迫在一起(优选同相位，但是相位变化也可)，所述工作容积被减小，注入燃料和提供用于点火的空气燃料混合物的方法被提供，由此产生的燃烧对所述活塞起作用以提供有用功。运行周期可能是压缩或火花点火。随着所述活塞横跨所述进气端口和所述排气端口往复运动，所述活塞提供阀门调节功能给端口。其它形式的阀门调节可以被实施。它可以是四冲程发动机的二个冲程。
图25是表示出了同步节圆半径(PCR)/连杆连接部节圆半径的影响的线条图。底部的轴为同步节圆半径相对于连杆连接部节圆半径的比值。纵轴为节线载荷和节线速度的无量纲的表示。线355示出了所述节线速度。线356示出了所述节线载荷。线357示出了所述节线速度的界限，并且线358示出了所述节线载荷的界限。阴影区域359示出了所述连杆/第二构件的干涉区域。
在典型的内燃发动机中，假设应用于齿轮上的扭矩是相等的，随着所述第二构件位于所述往复运动件处的节圆半径(PCR)增大，节线速度增大，并且齿轮节线载荷成比例的减小。如在图20中描绘，区域A所描述的针对第二构件的节圆半径基本上小于(＜30％)连杆连接部节圆半径，于是机械载荷大并且往复运动件的结构变得缺乏抵抗力。在典型的高速度内燃发动机应用中，区域C中第二构件节圆半径基本上大于(＞30％)连杆连接部节圆半径，节线速度高并且安装了高惯性和高质量的往复运动件导致高惯性力施加在齿轮和结构上。区域259表示对于第二构件在区域A和C遇到的问题能够减轻或减少或平衡的区域。但是在这个区域，由于角位置涉及到所述同步约束机构和所述连杆之间的机械碰撞，节圆半径的位置可能不能在在不考虑角位置的情况下被使用。本文所述的同步机构为设计约束提供解决方法。

Claims (34)

1.一种轴向活塞机械装置，所述轴向活塞机械装置用作热力发动机、压缩机、马达或泵，所述轴向活塞机械装置包含：
可绕曲轴轴线旋转并且承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄的曲轴，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，并且对齐从而在曲轴上一点(点X)处以锐角A与所述曲轴轴线交叉，
包含至少两个关于彼此严格定位的汽缸的汽缸群，每个汽缸关于与所述曲轴轴线重合的汽缸群轴线相对于其它汽缸间隔开，每个所述汽缸包括至少一个汽缸开口以允许通向/来自所述汽缸的流体入口和/或出口以这样的方式被控制(优选被阀门控制)从而允许所述机械装置作为热力发动机、压缩机、马达或泵运转，
在每个汽缸里沿着由其各自的汽缸限定的往复轴线做往复运动的互补活塞，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内以正弦方式或接近正弦方式往复运动，反之亦然，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行受控的往复位移，
在所述汽缸群和所述往复运动件之间运转的多对旋转约束件，
每对旋转约束件包含：
a.安装在所述汽缸群上的或通过所述汽缸群安装的第一构件，和
b.安装在所述往复运动件上的或通过所述往复运动件安装的第二构件，并且
被定位为允许每对旋转约束件的第一构件和第二构件达成和脱离彼此的接合状态，以确保在每个相应的第一构件和第二构件的接合点处所述汽缸群和所述往复运动件之间的同动态旋转约束，以便至少一对旋转约束件在任何时候是操作性接合的，
其中，每对旋转约束件被定位为使得：
(a)他们的相对运动不会与毗邻的连杆相冲突，也不会与往复运动件到连杆的连接部相冲突，另外
(b)每个第二构件被定位在与点X有一段距离处，如果通过绕所述曲柄轴线的旋转，所述第二构件被移动到充分地靠近一个想象平面，则所述一对旋转约束件将会开始与往复运动件到连杆的连接部和相应的连杆中的一个或两者都冲突，所述想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且(a)所述曲柄轴线位于所述想象平面上，并且(b)所述想象平面穿过往复运动件到连杆的连接部。
2.根据前述权利要求中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，成对的旋转约束件的数量等于连杆的数量。
3.根据前述权利要求中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，一对旋转约束件位于各个毗邻的连杆的中间。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，在连杆到往复运动件的连接部处，所述连杆被连接到所述往复运动件，所述连接部被定位成(a)关于曲柄轴线等间隔及(b)与点X等间距中的至少一种形式。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，所述连杆到往复运动件的连接部被设定在与所述曲柄轴线垂直并穿过点X的想象平面(这里也被称为赤道平面)中或设定为靠近所述想象平面。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，每个第二构件被定位在一个想象平面上，所述想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且所述曲柄轴线位于所述想象平面上，并且所述想象平面位于下述第二想象平面和第三想象平面的中间：
a)第二想象平面，所述第二想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且所述曲柄轴线位于所述第二想象平面上，所述第二想象平面穿过第一往复运动件到连杆的连接部，以及
b)第三想象平面，所述第三想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且所述曲柄轴线位于所述第三想象平面上，所述第三想象平面穿过直接毗邻的第二往复运动件到连杆的连接部。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，所述第二构件位于所述第二想象平面和所述第三想象平面之间的中间处，优选是中点处。
8.根据权利要求6所述的机械装置，其特征在于，所述第二构件沿所述第二想象平面和所述第三想象平面之间的一个方向偏离。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，所述第一构件和第二构件是形状互补的一对，其中每个所述第二构件包含一个插孔，并且每个所述第一构件包含一个能够被所述插孔接收的插孔可接收构件。
10.根据权利要求9所述的机械装置，其特征在于，所述第二构件装备有按凸轮设定轮廓的插孔表面，并且所述第一构件是凸轮从动件。
11.根据权利要求10所述的机械装置，其特征在于，所述凸轮从动件包含一个接触表面，所述接触表面的形状至少部分地从(a)圆柱形、(b)恒定半径的表面或(c)具有可变曲率的表面选择。
12.根据权利要求9所述的机械装置，其特征在于，每个插孔可接收构件包含：
轮
通过所述汽缸群安装并且定义旋转轴线的轮轴，所述轮可关于所述旋转轴线旋转，所述旋转轴线在一个平面内延伸，所述平面与所述曲柄轴线一致，并且所述曲柄轴线处于所述平面内。
13.根据权利要求12所述的机械装置，其特征在于，所述轮的旋转轴线与想象中线共轴，所述想象中线垂直于完全接合时角A的角平分线。
14.根据前述权利要求中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，当每个第二构件的运动与相应的所述第一构件完全接合并且围绕在一个想象球体的纬线方向上(优选地也在相对汽缸群的纵向方向上)位置大致静止的点时，所述第一构件位于能够被这样定位的第二构件所接收的位置，所述想象球体的中心在点X处并且相对所述汽缸群静止。
15.根据权利要求9到13中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，所述插孔具有的形状和结构允许所述插孔可接收构件的接收和退出。
16.根据权利要求9到13中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，所述插孔具有的形状和结构以允许所述插孔可接收构件以保持同动态旋转约束的方式接收和退出。
17.根据权利要求9到13中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，每个所述插孔包含两个反作用面，相应的所述插孔可接收构件能够在所述反作用面上和抵靠所述反作用面滑动/滚动，随着插孔可接收构件朝着所述中线前进，所述插孔可接收构件与所述反作用面中的第一个接触，随着插孔可接收构件远离所述中线前进，所述插孔可接收构件与所述反作用面中的第二个接触。
18.根据权利要求9到13中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，随着所述插孔可接收构件从所述反作用面中的第一个转移到所述反作用面中的第二个，所述插孔可接收构件在以点X为中心的想象球体的经线方向和纬线方向上名义上瞬间静止。
19.根据前述权利要求中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，所述往复运动件被安装为绕所述曲柄旋转，并且所述汽缸群相对于设有端口的构件旋转，所述设有端口的构件包括至少一个用于每个汽缸的入口端口和出口端口，并且随着所述汽缸群的旋转，所述每个汽缸达成与所述入口端口和出口端口流体连通，所述入口端口和出口端口通过分度驱动器相对所述活塞在每个汽缸中在TDC和BDC之间的位置被恰当地定时，所述分度驱动器保持所述汽缸群与所述设有端口的构件的相对定时，并且影响所述阀门控制。
20.根据权利要求19所述的机械装置，其特征在于，所述分度驱动器是提供所述汽缸群与所述曲轴之间的恰当比率的任何齿轮传动装置。
21.根据权利要求19或20所述的机械装置，其特征在于，所述分度驱动器包含在所述设有端口的构件和所述往复运动件之间运转的两个系列的旋转驱动器，
第一系列安装在所述往复运动件上或通过所述往复运动件安装，并且包含N个驱动元件，以及
第二系列安装在所述设有端口的构件上或通过所述设有端口的构件安装，并且包含N+I(或N-I)个驱动元件，这里的I是任何正整数。
22.根据权利要求21所述的机械装置，其特征在于，安装到所述往复运动件的旋转驱动器的第一系列可包含N个驱动元件，并且安装到所述设有端口的构件上的旋转驱动器的第二系列包含N’个驱动元件，其中，N和N’之间的关系取决于下面的公式。
N′＝N±I
＝在汽缸群中汽缸的数量
I＝旋转驱动器相对于汽缸的比率。
23.根据权利要求21或22所述的机械装置，其特征在于，所述驱动元件被定位为允许所述第一系列和第二系列达成和脱离彼此的接合状态，以确保在所述汽缸群和所述设有端口的构件之间的有效旋转。
24.根据权利要求21到23中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，所述第二系列的每个驱动元件包含一个插孔，并且所述第一系列的每个驱动元件包含一个插孔可接收构件。
25.根据权利要求21到23中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，所述第一系列的每个驱动元件包含：
轮
安装在所述往复运动件上并且定义旋转轴线的轮轴，所述轮可关于所述旋转轴线旋转，所述旋转轴线在所述曲柄轴线所处的平面内延伸。
26.根据权利要求19到24中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，所述分度驱动器的有效旋转具有恒定速度。
27.根据权利要求19到23中的一项或多项所述的机械装置，其特征在于，所述第二系列的每个驱动元件包含：
轮
安装在所述设有端口的构件上并且定义旋转轴线的轮轴，所述轮可关于所述旋转轴线旋转，所述旋转轴线在所述曲轴轴线所处的平面内延伸。
28.一种运动转换机构，其包含：
■主元件，所述主元件被安装为绕主曲柄轴线旋转并且包含安装了z曲柄的主曲轴，所述z曲柄具有与主曲柄轴线以角A在点X处交叉的运转轴线；
■定子元件，所述主元件可相对于所述定子元件旋转，所述定子元件包含多个接合元件(在下文中称作“定子元件”)，所述接合元件以围绕主轴线并且围绕一个想象圆锥体的基圆的环形的方式布置，所述想象圆锥体具有与所述主曲轴轴线同轴的主轴线以及与点X重合的顶点；
■安装到z曲柄上以绕所述运转轴自由旋转的章动器体，所述章动器体在点X处具有章动中心；
■在以下点处由所述章动器体承载的多个往复接合元件(在下文中称作“章动器元件”)：
1.在垂直于所述运转轴且包括点X的赤道平面内或靠近所述赤道平面处，和
2.在到点X相等的距离处，
在所述章动体运动期间，所述点沿对称的或接近对称的双纽线轨迹移动；
■其中，所述章动器元件关于想象圆锥体的基圆以环形间隔的配置布置，所述想象圆锥体在形状上与所述定子元件的想象圆锥体相同，并
且具有与所述运转轴同轴的主轴线以及与点X重合的顶点，所述环形间隔的配置与所述定子元件的配置互补，
其中，所述定子元件和所述章动器元件适合于和被定位为在所述运动转换机构运转期间的任何时候，至少一个章动器元件和至少一个定子元件互相操作地接合(接合点”)，以致于所述定子元件和所述章动器元件的连续的往复运动引起章动器关于点X同动态地章动，对应于所述定子元件和所述章动器元件的连续的接合和脱离，转而引起主元件关于所述曲轴轴线在每一章动周期旋转一转，或反之亦然
其中，所述接合点位于到点X的径向距离和所述往复元件到点X的径向距离相同处，或该处附近。
29.一种运动转换机构，其中，所述接合元件的径向位置在所述往复元件的径向位置中间。
30.根据权利要求28或29所述的运动转换机构，其特征在于，所述章动器元件和所述定子元件包含形状互相相容的成对件。
31.根据权利要求28或29所述的运动转换机构，其特征在于，每个章动器元件包含凸轮从动件，并且每个所述定子元件包含凸轮面，所述凸轮从动件可沿着所述凸轮面行进。
32.一种轴向活塞机械装置，所述轴向活塞机械装置用作热力发动机、压缩机、马达或泵，所述轴向活塞机械装置包含：
可绕曲轴轴线旋转并且承载具有倾斜的曲柄轴线的曲柄的曲轴，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，并且对齐从而在曲轴上一点(点X)处以锐角A与所述曲轴轴线交叉，
包含至少两个关于彼此严格定位的汽缸的汽缸群，每个汽缸关于汽缸群轴线相对于其它汽缸间隔开，每个所述汽缸包括至少一个汽缸开口以允许通向/来自所述汽缸的流体入口和/或出口，
在每个汽缸里沿着由其各自的汽缸限定的往复轴线做往复运动的互补活塞，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，所述往复运动件通过各自的连杆与所述活塞操作地连接，以使得曲轴相对汽缸群的旋转运动驱动活塞在其各自汽缸内往复运动，反之亦然，并且允许每个活塞在其相应的汽缸内在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间进行一致的和受控的往复位移
在所述汽缸群和所述往复运动件之间运转的多对旋转约束件，每对旋转约束件包含：安装在所述汽缸群上的第一构件，和安装在所述往复运动件上的第二构件，并且被定位为允许每对旋转约束件的第一构件和第二构件达成和脱离彼此的接合状态，以确保所述汽缸群和所述往复运动件之间的同动态旋转约束，以便至少一对旋转约束件在任何时候是操作性接合的
其中，没有第二构件定位在所述曲柄轴线位于其中且所述连杆和所述往复运动件之间的连接部位于其中的想象的径向平面上。
33.根据权利要求32所述的机械装置，其特征在于，由所述第二构件实施的旋转约束发生在离点X一段距离处，所述距离不小于且不大于距离节圆直径的30％，在该处所述连杆接合到所述往复运动件。
34.一种轴向活塞机械装置，所述轴向活塞机械装置用作热力发动机、压缩机、泵或马达，所述轴向活塞机械装置包含：
可绕曲轴轴线旋转并且承载每个都具有倾斜的曲柄轴线的两个曲柄的曲轴，所述曲柄轴线与所述曲轴轴线成一个角度，并且对齐从而在曲轴上一点(点X)处以锐角A与所述曲轴轴线交叉，
燃烧室组件，所述燃烧室组件位于所述两个曲柄之间，并且限定至少两个关于彼此严格定位的燃烧室，每个燃烧室关于与所述曲轴轴线重合的燃烧室组件轴线相对于其它燃烧室间隔开，所述燃烧室组件轴，每个所述燃烧室包括至少一个开口，以允许通向/来自所述燃烧室的流体入口和/或出口以这样的方式被控制(优选被阀门控制)从而允许所述机械装置作为热力发动机、压缩机、马达或泵运转，
被安装以相对于所述曲柄围绕所述倾斜曲柄轴线旋转的往复运动件，每个所述往复运动件通过各自的连杆与作用在在每个燃烧室中或每个燃烧室上的一个活塞操作地连接，以使得曲轴关于燃烧室组件的旋转运动驱动两个活塞在各自燃烧室内在上止点(TDC)和下止点(BDC)位置之间以正弦方式或接近正弦方式往复运动，反之亦然，
对于每个往复运动件，在所述燃烧室组件和所述往复运动件之间运转的多对旋转约束件，
每对旋转约束件包含：
a.安装在所述燃烧室组件上的或通过所述燃烧室组件安装的第一构件，和
b.安装在所述往复运动件上的或通过所述往复运动件安装的第二构件，并且
被定位为允许每对旋转约束件的第一构件和第二构件达成和脱离彼此的接合状态，以确保在每个相应的第一构件和第二构件的接合点处所述燃烧室组件和所述往复运动件之间的同动态旋转约束，以便至少一对旋转约束件在任何时候是操作性接合的，
其中，每对旋转约束被定位为使得：
(a)它们的相对运动不会与毗邻的连杆相冲突，也不会与往复运动件到连杆的连接部相冲突，另外
(b)每个第二构件被定位在与点X有一段距离处，如果通过绕所述曲柄轴线的旋转，所述第二构件被移动到充分地靠近一个想象平面，则所述一对旋转约束件将会开始与往复运动件到连杆的连接部和相应的连杆中的一个或两者都冲突，所述想象平面径向地从所述曲柄轴线延伸，并且(a)所述曲柄轴线位于所述想象平面上，并且(b)所述想象平面穿过往复运动件到连杆的连接部。
CN201180062941.2A 2010-10-26 2011-10-25 轴向活塞机械装置 Expired - Fee Related CN103270341B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US40676710P 2010-10-26 2010-10-26
US61/406,767 2010-10-26
PCT/IB2011/054745 WO2012056392A1 (en) 2010-10-26 2011-10-25 Axial piston machines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103270341A true CN103270341A (zh) 2013-08-28
CN103270341B CN103270341B (zh) 2016-03-23

Family

ID=45993231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180062941.2A Expired - Fee Related CN103270341B (zh) 2010-10-26 2011-10-25 轴向活塞机械装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9103333B2 (zh)
EP (1) EP2633207B1 (zh)
CN (1) CN103270341B (zh)
WO (1) WO2012056392A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104196625A (zh) * 2014-07-11 2014-12-10 裴云飞 旋轴式发动机

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103291581B (zh) * 2013-06-15 2015-06-10 浙江鸿友压缩机制造有限公司 斜轴式无油压缩机
EP3048245B1 (en) * 2015-01-23 2019-08-21 Gerrit-Jan Van Rossem Wobble plate mechanism for a piston machine
RU2621420C2 (ru) * 2015-08-26 2017-06-06 Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений" Аксиально-поршневой двигатель внутреннего сгорания
US10920663B1 (en) 2019-11-22 2021-02-16 Dorce Daniel Internal combustion engine with rotating pistons and cylinders and related devices and methods of using the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1020436A (zh) * 1963-01-30 1966-02-16 Societe D'etudes Et D'applications Industrielles, Commerciales Et Immobiliers "Inter-Technique"
CN1122627A (zh) * 1993-05-07 1996-05-15 威斯坡尔技术有限公司 摆动轭架组件
US20050155488A1 (en) * 2004-01-21 2005-07-21 Shulenberger Arthur M. Axial piston machines
WO2009022916A2 (en) * 2007-08-10 2009-02-19 Duke Engines Limited Axial piston machine connection rod assemblies
WO2009022917A2 (en) * 2007-08-10 2009-02-19 Duke Engines Limited An axial piston machine with rotation restraint mechanism

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1948827A (en) 1932-03-18 1934-02-27 Bristol Tramways & Carriage Co Swash plate mechanism for engines
US2182213A (en) 1937-09-02 1939-12-05 Bristol Tramways & Carriage Co Wobble or swash plate engine
US2917931A (en) 1955-06-13 1959-12-22 Battelle Development Corp Cage control device for slant type engine
FR2251220A5 (zh) * 1973-11-09 1975-06-06 Girodin Marius
US4235116A (en) 1978-05-10 1980-11-25 U.S. Philips Corporation Balanced variable wobble plate drive
US4433596A (en) * 1980-03-11 1984-02-28 Joseph Scalzo Wabbler plate engine mechanisms
CA1235664A (en) * 1984-06-27 1988-04-26 Hendrikus A.B. Van Meegen Piston-operated machine
DE3526496A1 (de) * 1985-07-24 1987-01-29 Linde Ag Axialkolbenmaschine in schwenkschlittenbauform
JPH0310386Y2 (zh) * 1985-09-20 1991-03-14
US4852418A (en) * 1987-03-30 1989-08-01 Armstrong Richard J Nutating drive
US5109754A (en) 1990-06-13 1992-05-05 Shaw Edwin L High torque low speed motor
NZ270736A (en) 1995-03-17 1998-12-23 Noel Stephen Duke Wobble plate engine with pairs of rotating cylinders around output shaft, with port plates in end covers
WO1998059160A1 (en) 1997-06-25 1998-12-30 Noel Stephen Duke Axial piston rotary machine
NZ513155A (en) 2001-07-25 2004-02-27 Shuttleworth Axial Motor Compa Improvements relating to axial motors
RU2316661C1 (ru) * 2006-07-13 2008-02-10 Игорь Васильевич Боев Аксиально-поршневой двигатель
WO2008108670A1 (en) * 2007-03-06 2008-09-12 Duke Engines Limited Axial piston device
WO2009022918A1 (en) 2007-08-10 2009-02-19 Duke Engines Limited Advance-retard mechanism for axial piston machine and axial piston machine incorporating such

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1020436A (zh) * 1963-01-30 1966-02-16 Societe D'etudes Et D'applications Industrielles, Commerciales Et Immobiliers "Inter-Technique"
CN1122627A (zh) * 1993-05-07 1996-05-15 威斯坡尔技术有限公司 摆动轭架组件
US20050155488A1 (en) * 2004-01-21 2005-07-21 Shulenberger Arthur M. Axial piston machines
WO2009022916A2 (en) * 2007-08-10 2009-02-19 Duke Engines Limited Axial piston machine connection rod assemblies
WO2009022917A2 (en) * 2007-08-10 2009-02-19 Duke Engines Limited An axial piston machine with rotation restraint mechanism

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104196625A (zh) * 2014-07-11 2014-12-10 裴云飞 旋轴式发动机

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012056392A1 (en) 2012-05-03
EP2633207A1 (en) 2013-09-04
US20120180650A1 (en) 2012-07-19
US9103333B2 (en) 2015-08-11
EP2633207A4 (en) 2018-01-24
CN103270341B (zh) 2016-03-23
EP2633207B1 (en) 2020-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102465771B (zh) 可变压缩比的装置
CN103270341A (zh) 轴向活塞机械装置
CN102465770B (zh) 可变压缩比装置
KR20070088348A (ko) 조립식 크랭크샤프트, 특히 중속 4-사이클 디젤 엔진용조립식 크랭크샤프트
CN101371019A (zh) 具有变容比的发动机的改进
CN1067742C (zh) 曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机
JP5089771B2 (ja) 内燃機関
JP2015503054A (ja) エンジン
CN103573427A (zh) 可变压缩比装置
CN103047002B (zh) 一种连杆轴颈偏心套可变压缩比装置
CN102003277A (zh) 一种内燃机
CN107709703A (zh) 单室多独立轮廓旋转机器
US7543559B2 (en) Gear crank mechanism for engine
CN100504052C (zh) 旋转直轴四冲程活塞式发动机装置
US1715368A (en) Internal-combustion engine
US8141475B2 (en) Piston machine
CA1254401A (en) Crank mechanism
CN108506101A (zh) 用于发动机的可变压缩比结构
JP4845989B2 (ja) エンジン
CN102011643A (zh) 一种内燃机
CN1091178A (zh) 改进的内燃机
US11708761B2 (en) Multi-cylinder rotary engine having triangular cylinder
CN101749111A (zh) 一种旋转活塞式发动机
CN101586491A (zh) 一种旋转活塞式发动机
CN201269135Y (zh) 一种旋转活塞式发动机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160323

Termination date: 20211025

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee