CN103765046A - 用于转换直线运动到旋转运动的连控轨道轴和轭总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于转换直线运动到旋转运动的总成，并且特别涉及一种直线交互构件诸如轭结构及关联的活塞和可旋转轴诸如曲柄轴之间改进的关系。本发明可以用于任何从旋转运动转换到直线运动或者反之亦然的应用，例如压缩机。

Description

用于转换直线运动到旋转运动的连控轨道轴和轭总成

技术领域

本发明涉及一种用于转换直线运动到旋转运动的总成，并且特别涉及一种直线交互构件诸如轭结构及关联的活塞和可旋转轴诸如曲柄轴之间改进的关系。本发明可以用于任何从旋转运动转换到直线运动或者反之亦然的应用，例如压缩机。

背景技术

内燃机现在已经伴随我们几十年并且变成最熟悉的设计，其中，往复活塞使用连杆连接活塞至曲柄轴的曲柄销以转变活塞的直线往复运动成为该曲柄轴的旋转运动。

通常，连杆在其两端连接至活塞和曲柄销的地方是可连接的。这一活塞通过穿过该活塞和连杆的肘销连接至该连杆。通常，对于如此的内燃机的这些种设计称之为滑块曲柄发动机。然而，时间已经证明这些类型的内燃机具有显著的缺点和限制。

已经存在推动，尤其是现在矿物燃料变得缺乏，并且存在较大的通过来自传统内部燃烧能量的废气来改进传统的滑块曲柄发动机以保护环境的社会重点。

苏格兰轭已经用于寻求在滑块曲柄发动机上应用循环动力学的特定的发动机设计中。通常，传统的苏格兰轭发动机通过非可连接的连杆连接两水平相对的活塞至具有容纳曲柄轴的曲柄销的槽的梭子。导向设施限制该梭子的运动至直线路径并且当该曲柄轴旋转通过其范围时该曲柄销在该槽内滑动，转换该直线往复活塞移动成为旋转曲柄轴运动。

由于熟知本领域的技术人员可以认识到，该梭子内的该槽必须至少与该曲柄销直径一样宽并且至少与该曲柄销行程的直径一样长。进一步，由于该活塞杆为限制为直线往复运动的活塞板或类似物的一部分，该曲柄轴的任何移动将自动引起该活塞延伸或缩回离开任何可预设的瞬时位置，包括点火位置。

发动机设计中的当前趋势是使用传统的具有苏格兰轭结构的活塞杆增加发动机每分钟转数。传统苏格兰轭的使用通常并不总是可行的，因为该活塞行程短并且可用于吸入空气进入燃烧室的时间非常短。对于燃料来说这使得燃烧处于少于理想的15比1空气/燃料比，转而，留下未燃尽的燃料作为污染物排放进入大气。排放的未燃尽的燃料浪费了本应当转换为驱动活塞的动力的能量。

在当前可得到的滑块曲柄发动机以及基于苏格兰轭的设计两者中都实际上出现的是在活塞杆和曲柄轴之间存在低效的耦合。在连杆发动机中，通过增加行程的长度，在特定曲柄角度可以获得更大的力矩，也就是说连杆的高度及由此该发动机的高度。然而，在许多应用中这样并不实际，并且存在各种关联的缺点。

熟知技术的收件人可以认识到苏格兰轭传输其力量至曲柄销（常规曲柄）的圆心线位置，在90°曲柄角度达到其最大力矩。因此，苏格兰轭的直线冲程总是一致的，无论其是否已经更改停留，并且其最大杠杆作用总是在90°。该曲柄轴一般具有与其关联的在该曲柄轴的整个360度旋转时在该轭上滑动/滚动的滑动/滚动元件。苏格兰轭因此具有非常受限的应用。

本发明人已经认识到了对于转变直线运动为旋转运动的改进手段，或者反之亦然，以及在内燃机应用中轭和曲柄及轭和活塞之间改进的关系的需求，从而确保比诸如苏格兰轭大得多的力矩最大化。

本申请人所拥有并且作为参考合并于此的申请号为PCT/AU2011/000398的国际专利申请提供了一种凸轮轭型啮合的例子，其通过提供一种在曲柄轴的一次旋转中曲柄模式和凸轮模式之间可互换的运行模式，实现了增大杠杆作用(压力传递至更大的杠杆作用点)和活塞停留时间以改进燃烧，克服了上述问题中的一些。那个发明包括使用了可绕关联于曲柄轴的曲柄臂的末端旋转并且与活塞所关联的可直线移动的轭结构的内表面啮合的轴承或轮构件。该内表面包括用于暂时中断该活塞的直线运动转换为该曲柄的旋转运动的肩部，由此该轴承经受从曲柄模式到凸轮模式的功能变化。

本申请人的在先国际申请因此提出了一种总成，其改进燃烧并且引入杠杆效应以相比于传统苏格兰轭大很多的力增加最大力矩。然而，虽然本申请人自身的在先技术到达其目的并且相比于这种类型的传统总成提供了独特的优点，但是，通过处理诸如但限于下述问题，本发明寻求提供一种进一步改进的总成：

·杠杆作用未完全最大化；

·燃烧和能量效率未最优化；

·组件设计和配置使得该总成包括大量零件并且不适合于简化制造；

·组件设计和配置使得该总成不易于调节杠杆作用/停留以适合不同的应用；以及

·由使用多重组件以及施加在单独滚动元件上的重大负载所导致的振动/嘎嘎声问题。

因此，本发明的目的在于克服上述问题中至少一部分，或者提供一种有用的选择。

在开始时应当理解，任何在此提到的“凸轮效果”不应当解释为与前面所述的本申请人的在先专利申请中的轴承的“凸轮模式”相同的现象。

本发明的进一步目的和益处将通过完整阅读下面的说明而明白。

发明内容

本发明涉及可旋转轴和直线交互构件之间的改进关系，使得该轴的直线运动产生最大能量传递至该轴用于其旋转。虽然本发明在此具体化为涉及内燃机，可以理解，本发明还能够应用至任何包含直线运动至旋转运动的转换或反之亦然的应用。

通过阅读说明书可以了解，该总成提供了大于苏格兰轭或连杆发动机型的杠杆作用，原因在于曲柄和活塞之间的相互作用为，部分地，凸轮关联的。本发明提供了刚性的直线运动机构，意味着该活塞运动为直线并且与该轭结构的运动成一体，并且以相同的行程长度能够比传统发动机转换能量至更大的杠杆作用点。因此，建立了杠杆效应并且最大化传递至该曲柄的压力。

相应的，本发明的一种形式中，虽然这不必是本发明的唯一形式也不必是最广泛形式，提供了一种总成，用于转换可直线移动构件的直线运动为可旋转轴的旋转运动，所述总成特征在于：

关联于所述直线移动构件的轭结构，所述轭结构包括内表面；

关联于该可旋转轴的杠杆装置，该杠杆装置包括适合于接触该轭结构内表面的至少一弧形表面，该杠杆装置表面和轭结构内表面尺寸形成为使得该轴每次旋转的至少一段时间，持续的接触力从该直线移动构件传递至在该两表面之间处于摇摆运动的该轴。

正是这种在该两个组件之间通过特定的角度范围的摇摆运动或“凸轮效果”，与滑动或滚动相对，使本发明区别于传统苏格兰轭型总成，并且产生在这些组件之间改进的相互作用和大得多的力矩范围。

优选的，在该轴旋转期间大体上全部时间在该所述杠杆装置和轭结构表面之间有两个接触点。

优选的，所述持续的接触力在该杠杆装置的弧形表面和该轭结构内表面的直线表面之间传递。

从而，本发明的该总成包含可啮合轭结构的内表面的可旋转轴，该轴在此作为杠杆装置提及，包括适合于在该轴旋转期间任意一时间沿关联于该杠杆装置的至少两个弧形表面接触轭结构的该内表面的外周边缘。所述组件尺寸形成为使在至少一角度范围期间，在该杠杆装置的弧形表面和该轭的该内表面之间具有“摇摆运动”相互作用（相似于摇摆木马在地面上摇摆的运动），重要地引起持续的接触力从该轭结构传递至该轴。这种效果在此作为“凸轮效果”提及。

本发明的一个形式中，该杠杆装置包括在此所提及的“凸轮从动件构件”和关联的较大的滚动元件，其中该凸轮从动件构件包括适合于接触该轭结构的内部直线表面的弧形表面，这样的相互作用在至少一轴旋转角度范围期间产生所述“凸轮效果”，该较大滚动元件包括适合于接触该轭结构邻近所述直线表面布置的圆形内部表面的弧形表面。

在本发明的进一步形式中，该杠杆装置包括“凸轮从动件构件”，具有适合于在该轴旋转期间大体上全部时间沿该凸轮从动件构件的两弧形表面接触该轭结构的内表面的外周边缘，这样的相互作用在至少一轴旋转角度范围期间产生所述“凸轮效果”。

优选的，该凸轮从动件构件和轭结构内表面尺寸形成为使所述“凸轮效果”发生于该轴至少90度和180度之间。

优选的，该凸轮从动件构件和轭结构内表面尺寸形成为使该轴旋转于0度和90度之间而无任何这样的旋转运动转换到该轭结构的直线运动上。由此，当应用至燃烧发动机时，本发明通过也在上死点引入停留时间改进燃烧效率。

优选的，该凸轮从动件构件和轭结构内表面尺寸形成为使该轴旋转于180度和270度之间而无任何这样的旋转运动转换到该轭结构的直线运动上。由此，当应用至燃烧发动机时，本发明通过也在下死点引入停留时间改进燃烧效率。

优选的，所述凸轮从动件构件包括具有限定了穿过该构件的圆心线的圆心点的至少一半圆周边缘，以及在该圆心线下方具有圆心点沿所述圆心线在该半圆周边缘圆心点两侧布置的两四分之一圆周边缘，该构件与该轴关联使得该轴圆心点沿与该四分之一圆周圆心点其中之一的该相同轴线延伸。

通过按相等比例调节关联于该凸轮从动件构件的各个该四分之一圆周和半圆周的半径，该总成能够调节杠杆作用。而且，通过调节该轴圆心点和该远侧的四分之一圆周的圆心点之间的距离，该直线移动构件的行程也可以调节。

在本发明的再一优选形式中，该轴为连控轨道轴，包括可绕关联于该凸轮从动件构件在所述“凸轮效果”期间接触所述轭结构内表面的弧形表面的圆心点旋转的滚动元件，该滚动元件与所述弧形表面半径相等，所述弧形表面包括锯短顶端以允许所述滚动元件接触所述轭结构，否则此时所述顶端将与所述内表面接触。使用抗摩擦或滚动元件来减少颤动在该轴0度到90度旋转期间特别重要，否则在接触表面之间会产生颤动。

该持续的接触“凸轮效果”从而从该轭结构至该曲柄轴传递该活塞力，没有如同传统苏格兰轭的“滑动”，而是通过一旋转角度范围的摇摆运动。这样允许比任何传统/苏格兰轭设计发动机大得多的力矩范围。显然，通过使用在此具体化的凸轮从动件构件和轭结构，本发明的杠杆作用和停留两方面能够变化以适应制造者的需求。

本发明为对前言中所提及的国际申请中揭露的总成的改进，原因在于，在此作为杠杆装置提及的相互作用装置，包括或包含有沿其周界与该轭结构的内表面相互作用的凸轮从动件构件。显然，包含这样的杠杆装置的总成处理了至少一部分本发明前言中所确认的问题。

优选的，该总成为内燃机，其中所述直线移动构件为具有至少一活塞与其关联的轭总成，并且所述可旋转轴为曲柄轴。有利的是，所述轴为连控轨道曲柄轴。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。附图中：

图1为依照本发明第一实施例的曲柄总成的端视图，包括构建入该曲柄轴的杠杆装置；

图2为直线轭总成的透视图，包括了图1的包含杠杆装置的曲柄总成连同两单独的活塞轭结构；

图3为图2的部分爆炸图；

图4为表现绘示于图2-3中的该曲柄总成和该轭结构之间的相关运动传递的示意图，其中可确认该完整的曲柄轴旋转在0°和360°之间，相应的旋转转换为轭结构行程；

图5为依照本发明第二实施例的曲柄总成的端视图，包括构建入该曲柄轴的杠杆装置；

图6为可由图5的杠杆装置啮合的轭结构的内部尺寸；

图7为表现图5的该曲柄总成和杠杆装置及图6的该轭结构之间的相关运动传递的示意图，其中可确认该完整的曲柄轴旋转在0°和360°之间，相应的旋转转换为轭结构行程；

图8为依照本发明第三和优选实施例的曲柄总成的透视图，包含了利用内部滚动元件的杠杆装置；

图9为直线轭总成的透视图，包括了图8的带有两杠杆装置的曲柄总成以及相应的单独的活塞轭结构；以及

图10为图8-9中绘示的曲柄总成和杠杆装置的放大透视图。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明进行详细说明。尽管下面的说明中包括了代表性的实施例，但是并不排除其它实施例的存在，并且所描述的实施例可以作出不脱离本发明的精神和范围的改变。在整个实施例和下面的说明中，如果可能，相同的标号将用来指示相同或相近的部分。

本发明涉及总成10，其可以形成内燃机（未绘示）的一部分，包括曲柄轴12，关联于或建造于该曲柄轴中的杠杆装置14，以及包括该杠杆装置与之相互作用的轭结构18的至少一直线轭总成16，以转换例如关联于该轭结构的活塞20的直线运动为该曲柄或者广义上讲轴12的旋转运动。

通过图2可以了解，例如，本发明可以用作内燃机中的平移总成。当应用至内燃机环境中时，该杠杆装置14和直线轭总成16发生作用以有效转换运动活塞的直线运动为与该曲柄轴12接触的旋转运动。虽然未绘示，但是可以包括导向构件以辅助该活塞轭的直线滑动运动。在一优选实施例中，活塞配置为无摩擦的，因为它们不接触汽缸的侧面。

图2和3中绘示的总成示范两或更多轭总成如何适应于一个接一个沿该曲柄轴排列并且运转连接，从而当一个活塞处于TDC（上死点）时，邻近的活塞处于BDC（下死点），并且反之亦然。延伸穿过该轭的该曲柄轴12可以分成可分离的并且可连接多个以构建附加直线轭结构及由此该发动机所需的汽缸容量的模块化部分。

在此所描述的各实施例中，该杠杆装置组成为或者至少包括至少一凸轮从动件构件22，其可随该曲柄轴12旋转并且配置为在旋转期间其至少一弧形面接触关联于该直线轭结构18的内表面。这样确保整个燃烧循环大体上所有时间该曲柄和该轭结构完全接触，并且产生前面所描述的“凸轮效果”。

显然，使用这样的凸轮从动件构件22提供了改变该总成以适应不同需求/应用的简化装置。通过使用该构件22以及与其接触的适当改进的轭结构18，该总成10能够配置为单一或双重停留，因此还可以优化燃烧效率。该构件还容易制造并且不复杂，因为其不包括大量单独的运动零件或者重负载支撑轴承。

在此所描述的三个实施例用于指示该总成10，该杠杆装置14，轭总成16，以及该轭结构18的标号相互之间使用标记字母a，b和c来区分。例如，第一实施例的总成标记为10a，而第二实施例的杠杆装置标记为14b，以此类推。应当注意的是，为了简化，除去了一些组件，例如各个活塞将延伸及缩回于其中的实际的汽缸室，从而能够更清楚的讨论本发明的重要及创造性方面。

图1-4绘示本发明第一实施例，为配置为该曲柄轴12从0到90度旋转单一停留的总成10a，该总成包括具有构建至该曲柄轴22上并且与该轭结构18a相互作用的两个凸轮从动件构件22的杠杆装置14a，从而从该轭传送力以旋转该曲柄。

特别的，该杠杆装置14a包括两个平行的且侧面间隔的包括适合于接触该轭结构18a的相应内表面24的弧形面的凸轮从动件构件22，该表面24为位于该轭总成16a“底部”的该轭结构的内表面，也就是说，在该活塞20的相对端上。该杠杆装置14a进一步包括在该两个凸轮从动件构件之间延伸并且适合于接触该轭结构的弧形内表面28的大直径滚动元件或者轴承26。布置于该大直径滚动元件26内的为该曲柄轴12和连接该两个凸轮从动件构件22的连接销32延伸穿过的较小直径的轴承30。熟知技术的收件人可以认识到，当该曲柄轴12旋转时，该较小直径的轴承30在该较大直径的滚动元件26内随该曲柄轴一起旋转，该两个凸轮从动件构件22和连接该两个构件的该销32也同样旋转。

图1绘示另一作为轴颈环绕该连接销32的较小直径的轴承，但是其未绘示于图2-4中。为了使该三个实施例互相区别，这一附加的轴承虽然作为可选组件绘示于图1中，但是直到说明书中后面关于描绘于图8-10中的优选的连控轨道轴实施例时才会描述。

该轭结构的该弧形内表面28由大体上J形其弯曲边缘形成朝向该相应内表面24的邻近边缘的插入物34提供。该插入物34优选由弹簧钢制成以除去该较大轴承26的压力。该内表面24由形成该轭结构的该"底部"的直线杆36提供。

包括该凸轮从动件构件22和滚动元件26的该杠杆装置14a，以及该轭结构18a的该内表面配置为确保对于该曲柄的每次旋转存在至少一个活塞停留时间，并且在该旋转至少一段期间存在凸轮效果。在绘示的该实施例中，实现这一点是通过使用凸轮从动件构件22，其具有包括圆心线的刚性结构，沿该圆心线沿布置有三个各自限定该构件22的三个弧形外表面的半径圆心的圆心点38,40和42。这一点大概最好能够从虽然涉及本发明第二实施例的图5中看到，但是图5正好是与第一实施例的凸轮从动件构件作比较。

该第一圆心点38是在该构件22底角形成四分之一圆周的第一弧形表面44的半径圆心。该第二圆心点40是在该构件的相对底角形成第二四分之一圆周的第二弧形表面46的半径圆心。该第三圆心点42是在该圆心线上方形成半圆周和该构件22的整个上部的第三弧形表面48的半径圆心。该第一和第二表面44和46为相等半径的四分之一圆周，优选为该半圆周表面48的半径的一半，并且优选通过第四直线外表面50连接。

通过图4可以了解，在该曲柄旋转的全部时间，沿各个凸轮从动件构件22的三个弧形表面其中之一的点，以及该大直径滚动元件26的表面，与该轭结构18的所述内表面其中之一接触。特别的，该滚动元件26接触该J形插入物34的表面28，而各个凸轮从动件构件22的所述三个弧形表面其中之一接触该轭结构杆36的表面24。因此在该杠杆装置的各个“弧”有两个接触点38。绘示于图1中的轭接触点与90°曲柄轴旋转一致。由于具有双重接触，该总成比迄今已知的这类总成强健及平衡许多，并且振动的可能性少得多。

在该第一实施例中，该轭结构的内表面配置为在0和90度曲柄旋转之间停留。这一停留时间的至少一段期间，该外轴承26在该J形插入物上滚动，直到该“凸轮效果”建立于该凸轮从动件构件22和轭表面24之间，特别的，建立于该构件22的弧形表面46和该直线表面24之间。该凸轮效果从至少90度到180度轴旋转角度引起持续的接触力从该轭结构施加至该曲柄轴。通过该凸轮从动件构件的延长的形状杠杆作用由此获得增益并且与该曲柄的该圆心点38和该第二圆心点40之间的距离成比例。本发明的一个优点是当用于内燃机环境时，发生于该活塞行进时的燃烧压力减少由该杠杆作用的增加来平衡。

各凸轮从动件构件22的该第一和第二圆心点38和40之间的距离限定该活塞的行程长度。熟知技术的收件人由此可以认识到容易之处在于本发明的总成10a能够改进以适应需要不同力矩范围的不同的应用。为了增加力矩性能，人们仅需增加各个该四分之一圆周表面44和46的半径，以及随后增加该半圆周表面48的半径以补偿该构件增加的长度。由于该圆心点38和40之间的距离保持相同，行程长度保持相同，意味着该总成能够改进为不同力矩范围而无需改变行程及由此的发动机或总成高度。类似的，如果人们希望调节该行程，圆心点38和40之间的距离能够易于调节。熟知技术的收件人可以认识到该凸轮从动件构件的任何调整将需要类似的对该轭结构内表面重新量尺寸。

总之，该曲柄轴从0到90度的旋转该总成10a提供该活塞单一停留，并且然后从该直线轭结构至该杠杆装置传递持续的接触力，没有如同传统苏格兰轭类型配置的滑动，而是用摇摆运动，如前言所述的摇摆运动可以认为相似于例如摇摆木马“摇摆”的运动。正是这种“凸轮效果”允许比任何传统或苏格兰轭设计发动机大得多的力矩范围。90度后活塞行程的余下部分包括从90到180度从上死点运动至下死点，以及从180度到360度从下死点返回上死点。

该杠杆装置的使用，特别是该凸轮从动件构件22及其与该轭结构相互作用，提供了超出在先技术的优点，包括减少零件总数，简化制造和安装，原因在于该杠杆构件为单独的刚性构件，以及充分的可调节性，原因在于该杠杆装置设计中的轻微变化将引起满足任意应用需求的杠杆作用以及停留时间的改变。

图5-6绘示具有杠杆装置14b的曲柄轴12，包括配置为与本发明第二实施例一致的凸轮从动件构件22和轭结构18b。组件标有尺寸，使得如图7绘示，在该燃烧循环的整个时间前述从动件构件22的外周边缘接触该轭结构18b的内周边缘54。显然，该接触点55处于类似于该第一实施例的接触点38在90度曲柄角度的位置。

该第二实施例的总成10b提供了少于该第一实施例的组件，原因在于仅带有一个需要啮合该内表面的凸轮从动件构件22，该轭结构18b的该内表面代替了对外部滚动元件的需求。此外，如下面更详细的描述，这种配置对于该曲柄的每次运行引入该活塞的双重停留。

该轭的内周边缘54的尺寸形成为确保接触保持在该凸轮从动件构件22的表面44和46其中之一与该内部轭边缘54之间，以及另外，表面48与边缘54之间。在绘示的实施例中，该内部轭边缘54包括两平行的表面56和58，间隔的距离相当于如图7的TDC位置所绘示的该凸轮从动件构件22的长度，以及当分别从该曲柄轴中心位于90°和270°时所测量的半径相等的两圆形边60和62。所绘示的该附加的圆形边64非为必须的，但是尺寸形成为像这样以简化该轭的制造。当弧形表面46接触该轭结构的该直线表面58时，该凸轮从动件构件22以相同于前述的相同方式工作，在该轴的90度旋转时建立“凸轮效果”。

图5和6中提供了一些特定半径，然而，可以理解，本发明无意限制于任何特别的凸轮从动件或轭内部边缘半径。如前面所描述，这些尺寸意旨在于取决于所需的杠杆作用和停留配置以适应特定应用而充分可调。

因此，虽然从0到90度曲柄旋转该活塞20再次停留时，但是该行程的余下部分不同于该第一实施例，原因在于其90度后的行程包括从90到180度从上死点到下死点的移动，从180到270度曲柄旋转的第二停留时间，以及从270到360度从下死点返回上死点。

现在转到图8以及本发明的优选形式，绘示有形成图9中绘示的该总成10c的一部分的杠杆装置14c，该杠杆装置14c包括描述于该第二实施例中的类似的凸轮从动件构件和轭结构轮廓，但是还包括挖空的其之间旋转安装有内部滚轴72的沟槽70。该滚轴可绕销73旋转。包括像这样配置的凸轮从动件以及包括内部滚轴72的轴在此称之为连控轨道曲柄轴。

图9-10图解该杠杆装置14c使用于直线轭总成16c，并且应当明白该轭结构本质上与关于该第二实施例所论述的相同，但是具有配置稍微不同的内表面。应当理解，该内表面仍然包括该第二实施例的主要的圆形边60和62，以及平行表面56和58，但是附加的边64为不同的半径。该第三实施例因此提供了如何可以改变该轭结构的该内部尺寸（例如，为简化制造）而不必改变本发明的工作的示例。

该第三实施例中的进一步的显著不同是在该凸轮从动件构件顶端在表面46和48之间的会合点的该锯短部分74。有时，该平坦位置74允许该滚轴70和该轭的该内周边缘54之间的接触，否则该构件14c的该顶端，也就是表面46和48之间的该会合点将接触该轭的该内表面，例如，从0到90度的该停留时期期间。该滚轴70由此用于在该曲柄的360度旋转期间在适当时间减少这些表面之间的摩擦和颤动。

考虑到附图和上面的说明，熟知本领域的技术人员可以明白本发明的该总成10如何工作以及提供各种超过迄今已知的转换直线到旋转运动及反之亦然的总成的优点。当应用至内燃机时，其中该直线移动构件为轭活塞结构并且该可旋转轴为曲柄轴，熟知技术的收件人可以理解，通过使用本发明的该总成，该发动机的每个汽缸处于燃烧点的一个时间段而不是仅仅一个时间点在其最上面的位置将具有活塞，因此活塞能够保持在那一最上面的位置以确保燃烧空气/燃料吸入量中的所有的碳氢化合物燃料而不是剩下任何待排出的未燃尽的燃料。在本发明的另外的形式中，该总成还能够配置为在该活塞的最低位置具有第二停留时间的双重停留。

因此，如最佳参见于图7，当该曲柄轴在0°-90°之间继续它的旋转时，该活塞自身没有自其最上面的位置移动，这意味着因为该活塞允许停留在它的最上面位置一时间段，尽管该曲柄轴已经继续它的旋转，意味着这个额外的时间允许该碳氢化合物燃料完全燃烧。类似的，在后面的实施例中，当该曲柄轴在180°-270°之间继续其旋转时，该活塞尚未自其最低位置移动，这意味着气体自该汽缸排出可以更有效的进行。这是通过该凸轮从动件总成和该轭结构之间的配对轮廓实现。

为该活塞产生停留时间的能力仅是本发明的一个好处。该凸轮从动件构件22的配置及其与该轭结构18的相互作用使得杠杆作用最大化，因为停留和杠杆作用通过简单调整这些组件的尺寸为充分可调的，并且在本发明的优选形式中，利用滚动元件来减少摩擦和颤动。

在不偏离本发明的范围的情况下，可以使本发明具有进一步的优点和改进。尽管本发明已经通过被认为是最实用和优选的实施例来显示和描述，但其并不是限制本发明为所揭露的细节，而是为了与权利要求的全部范围一致，从而包括任一和所有的等同装置和设备，可以理解，在不脱离本发明精神和范围的情况下可以作出各种改变。

在权利要求中，除非上下文要求，否则由于明确的语言或必要的暗示，词语“包括”表示“包括但不仅限于”，也就是本发明各种实施例中所详细说明的特征可以与进一步的特征相联系。

Claims (15)

1.一种用于转换可直线移动构件的直线运动为可旋转轴的旋转运动的总成，其特征在于，包括：

关联于所述直线移动构件的轭结构，所述轭结构包括内表面；

关联于该可旋转轴的杠杆装置，该杠杆装置包括适合于接触该轭结构内表面的至少一弧形表面，该杠杆装置表面和轭结构内表面尺寸形成为使得该轴每次旋转的至少一段时间，持续的接触力从该直线移动构件传递至在该两表面之间处于摇摆运动的该轴。

2.如权利要求1所述的总成，其特征在于，在该轴旋转期间大体上全部时间在该所述杠杆装置和轭结构表面之间有两个接触点。

3.如权利要求2所述的总成，其特征在于，所述杠杆装置包括可随所述轴旋转的凸轮从动件构件以及关联的较大滚动元件，所述凸轮从动件构件和所述滚动元件包括各自限定了在该轴旋转期间大体上全部时间与所述内部轭表面接触的表面的外周边缘。

4.如权利要求3所述的总成，其特征在于，所述凸轮从动件构件包括具有限定了穿过该构件的圆心线的底部的至少一半圆周边缘，以及布置在该圆心线下方沿该圆心线在该半圆周边缘圆心点两侧布置圆心点的第一和第二四分之一圆周边缘，该构件与该轴关联使得轴旋转轴线延伸穿过该第一四分之一圆周边缘的该圆心线。

5.如权利要求4所述的总成，其特征在于，所述持续的接触力在关联于该第二四分之一圆周边缘的弧形表面和该轭结构内表面的直线表面之间传递。

6.如权利要求5所述的总成，其特征在于，从该轴至少90度到180度旋转所述弧形表面和所述直线内部轭表面接触。

7.如权利要求3-6中任一所述的总成，其特征在于，所述较大滚动元件适合于接触形成所述轭结构内表面一部分的J形插入物。

8.如权利要求2所述的总成，其特征在于，所述杠杆装置包括凸轮从动件构件，其包含了限定至少两表面的外周边缘，其两表面在该轴旋转期间大体上全部时间与所述内部轭表面接触。

9.如权利要求8所述的总成，其特征在于，所述凸轮从动件构件包括具有限定了穿过该构件的圆心线的底部的至少一半圆周边缘，以及布置在该圆心线下方沿该圆心线在该半圆周边缘圆心点两侧布置圆心点的第一和第二四分之一圆周边缘，该构件与该轴关联使得轴旋转轴线延伸穿过该第一四分之一圆周边缘的该圆心线。

10.如权利要求9所述的总成，其特征在于，所述持续的接触力在关联于该第二四分之一圆周边缘的弧形表面和该轭结构内表面的直线表面之间传递。

11.如权利要求10所述的总成，其特征在于，从该轴至少90度到180度旋转所述弧形表面和所述直线内部轭表面接触。

12.如权利要求9-11中任一所述的总成，其特征在于，所述第二四分之一圆周边缘包括锯短顶端和可绕该第二四分之一圆周边缘的该圆心点旋转的滚动元件，所述滚动元件具有与该第二四分之一圆周边缘相同的半径，使得该滚动元件随着该凸轮从动件构件的旋转不时接触所述轭结构内表面，否则所述顶端将与该内表面接触。

13.如权利要求3-11中任一所述的总成，其特征在于，所述杠杆装置和轭结构内表面尺寸形成为使该轴旋转于至少0度和90度之间而无任何这样的旋转运动转换到该轭结构的直线运动上。

14.如权利要求3-12中任一所述的总成，其特征在于，所述杠杆装置和轭结构内表面尺寸形成为使该轴旋转于0度和90度之间以及180度和270度之间而无任何这样的旋转运动转换到该轭结构的直线运动上。

15.一种包括如权利要求1-14中任一所述的总成的内燃机，其特征在于，所述直线移动构件包括与此关联的活塞，并且所述可旋转轴为曲轴。

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