CN105143605B - 使用轨道行星齿轮传动系统的内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道行星齿轮系统和采用它的内燃发动机。在某个方面中，发动机包括具有第一壁为第一燃烧室定界的发动机壳体，第一主构件具有第一活塞并且第二主构件具有第二活塞。活塞还可以为第一燃烧室定界。第一壁限定至少一段环形部，活塞沿着由该段环形部限定的弯曲路径引导。主构件可以联接到中间构件。在不同实施方式中，中间构件可以通过轨道行星齿轮系统联接主构件的运动到曲轴。

Description

使用轨道行星齿轮传动系统的内燃发动机

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年9月25日提交的名称为“ORBITING PLANETARY GEARING SYSTEMAND INTERNAL COMBUSTION ENGINE EMPLOYING THE SAME”的系列号为No.61/705,490的美国临时专利申请的权益，且是2013年9月25日提交的名称为“ORBITING PLANETARY GEARINGSYSTEM AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE EMPLOYING THE SAME”的系列号为No.14/036,694待决美国专利申请的延续申请。上述申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及内燃发动机，更具体地，涉及使用轨道行星齿轮传动系统的内燃发动机。

背景技术

本节中的陈述仅提供涉及本公开的背景技术信息，而不构成现有技术。在常规内燃发动机中，对发动机腔室定界的壁为圆柱形并且在一端使用汽缸头封闭。活塞被可运动的引导穿过另一端进入汽缸中。内燃发动机具有四个基本步骤：（1）进气；（2）压缩；（3）燃烧和膨胀；和（4）排气。在进气步骤中，可燃混合物被注入到燃烧室中。该混合物被通过活塞的压缩在压力下进入汽缸。该混合物随后点火和燃烧。热燃烧产物最终膨胀，迫使活塞向相反方向运动，并且导致能量传输到联接或连接到活塞的机械部件，例如曲轴。冷却的燃烧产物最后被排出并且燃烧循环重新开始。根据这个原理运行的典型燃烧发动机可以是两循环或四循环的，例如Otto和柴油发动机。存在持续的问题，涉及常规内燃发动机显示出相对低的效率。发动机效率通常通过对比燃料中的理论化学能量和从燃料提取的以通过发动机传递动能形式的有用能量来加以限定。尽管用于从典型燃料提取能量的热力学极限是大约80%，典型的燃烧发动机显示平均效率仅为大约20-40%。因此，仍然有很大的空间来提高效率超过传统内燃发动机。

发明内容

为了提供发明的一些方面的基本理解，以下呈现发明的简要概述。本概述不是发明的广泛综述。它不是为了标识发明的关键/重要元素，或描述发明的范围。其唯一的目的在于以简化形式呈现发明的作为前序的一些思想，更详细的说明稍后呈现。

在一个方面中，发明包括内燃发动机的一个或多个实施方式，发动机包括具有为第一燃烧室定界的第一壁的发动机壳体，具有第一活塞的第一主构件和具有第二活塞的第二主构件。活塞还可以为第一燃烧室定界。第一壁可以限定环形部至少一段(例如，像环形部的形状，但是具有基本任何段形状，不只是圆形等)，并且活塞可以沿着由环形部的那段限定的弯曲路径被引导。

本发明主题的各个方面可以提供一种结构上紧凑和简单的内燃发动机。在一个或多个实施方式中，本发明主题可以包括内燃发动机，其包括联接到主构件的中间构件，其可以沿着预定路径行进，并且可以联接到曲轴。当与传统内燃发动机相比时，本发明主题的实施方式尺寸更紧凑，重量更轻，减少对内部润滑的需求，并且可能够容易的制造。

相对于传统燃烧发动机，根据本发明主题的各种实施方式的燃烧发动机具有不仅通过发动机壳体的壁和第一活塞所定界还通过第二活塞定界的燃烧室。活塞可以设置为附接到主构件的单独部件。活塞还可以是主构件的一体部分。发动机壳体的壁可以限定至少部分的引导活塞的环形部的一段，从而活塞可以沿着弯曲路径行进。当在如上述限定的燃烧室中点火燃烧气体时，两个活塞在相反方向被驱动，即迫使分开。气体在燃烧室中膨胀从而驱动不止一个，而是两个活塞以大大增加发动机的效率，通过增大燃烧气体可以作用其上的表面积。这降低了燃料消耗并且改善了排放值。

由于活塞沿着弯曲路径行进，本发明主题的燃烧发动机针对给定的燃烧室体积可以非常紧凑。

在其他方面中，本发明可以包括能够将线性或旋转运动(例如，本文中所述的活塞的旋转运动，该运动的线性分量，或其他线性或旋转运动等)转换为旋转运动的中间构件，例如以驱动曲轴等，或反之亦然。在一个示例中，中间构件可以接收例如本文所述的那些活塞的运动，而且可以传送这些运动到例如本文所述的曲轴。中间构件和单个曲轴从而代替两个曲轴和当采用于例如本文所述的发动机中时用于联接两个曲轴的其他装置，这提供非常紧凑和简单制造的发动机，尽管在某些这样的方面，中间构件可替代地联接到多于一个曲轴。

在其他方面，本发明主题的中间构件可以采用例如本文更详细描述的一种轨道旋转行星齿轮系统，其可以提供很多优点。这些优点包括提高结构完整性，降低制造和装配成本，减少摩擦和应力，并减少不必要的运动(倾斜、倾翻、振动等)。

如本文所述，根据本发明主题的发动机的活塞在燃烧气体的膨胀过程中可以在相反方向同时运动，因此产生的力和力矩可以很大程度上被补偿。因此振动可以几乎完全被补偿，减少例如平衡轴等的特殊设备的需要。

在一些实施方式中，第一主构件可以包括第三活塞并且第二主构件可以包括第四活塞，其中第三活塞和第四活塞可以为第二燃烧室定界。这允许两个燃烧室的非常紧凑的布置。每个主构件可以在其一端通过活塞为第一燃烧室定界且在其另一端通过另一个活塞为第二燃烧室。因此，减少一个燃烧室的尺寸的行程可以增加另一个燃烧室的尺寸，反之亦然。因此可以避免活塞的空行程，提高效率并且减少由于摩擦对应的损耗。

具有环形部形状的壁可以为第一和第二燃烧室定界。第二燃烧室还可以通过单独的第二壁来定界，第二壁还可以为环形部的至少一段定界。如本文所使用的，环形部被限定为环形形状主体，其可以具有任何截面，例如圆形、方形、矩形、椭圆形、不规则形状等。

两个主构件可以围绕共同枢转轴线枢转。这可以减小发动机的尺寸和减少需要定位活塞的部件的数量。两个燃烧室和两个插入的主构件可以以对称方式布置以减小发动机振动。

在某些方面，曲轴可以围绕与枢转轴线共轴的旋转轴线旋转，而在其它方面中，它可以围绕单独的轴线旋转。在共轴的实施方式中，活塞和主构件的运动可以被传送到中间构件，并且由此以对称的方式到曲轴。枢转轴线和曲轴的旋转轴线的共轴布置可以有助于发动机非常紧凑的结构。

在发明的方面中，中间构件可以被插入由主构件的枢转运动限定的平面之间。在这种方式中，力在横向上作用并且因此可以减小引发的不需要的力矩和负载。

在发明的某些实施方式中，主构件和中间构件可以通过旋转和滑动接头相互联接。每个接头可以被置于主构件和中间构件之间，以允许每个主构件相对于中间构件的旋转和滑动。中间构件可以以相似方式被联接到曲轴。中间构件可以具有容纳区域用于容纳对应主构件的接合构件。接合构件可以是容纳在设置在中间构件中或在中间构件处的狭槽状区域的螺栓。这可以提供从主构件到中间构件的运动和力的非常牢固和可靠的传送。在其它方面中，主构件和中间构件的连接可以通过滚子完成，滚子可以提供中间构件在基于主构件的旋转或主构件的单个线性维度的运动。中间构件可以包括可以容纳在对应主构件的容纳区域中的接合构件(例如，销等)。

中间构件可以具有容纳区域用于容纳对应曲轴的接合构件，以从中间构件传送运动和力到曲轴。在一些实施方式中，该容纳区域可以与设置用于主构件的接合构件的容纳区域相同。根据本发明的替代实施方式，中间构件可以包括可以被容纳在对应曲轴的容纳区域中的接合构件。

在某些方面中，中间构件可以通过引导装置引导，引导装置平行于中间构件行进沿着的轴线延伸。这些引导装置可以包括平行柱，沿着中间构件可以滑动并且在它的端部位置之间行进和回退。

在各个方面中，本发明主题可以用作或有关两循环或四循环发动机的燃烧发动机，无论是Otto原理还是柴油原理可以在各种实施方式中使用。

为了完成前述和相关目的，本文结合以下说明书和附图描述本发明的某些说明性的方面。这些方面是象征性的，然而，发明原理中各种方式的一小部分可以被采用，而且本发明主题目的是包括所有这样的方面和它们的等效方式。当结合附图考虑时，本发明其他优点和新颖性特征将从本发明以下详细说明中变得清楚。

附图说明

图1A示出了根据本发明方面的燃烧发动机的示意性侧视图。

图1B示出了沿着图1所示的线II-II截取的段图。

图2示出了根据本发明主题方面的内燃发动机的实施方式的分解视图。

图3示出了根据本发明主题方面的内燃发动机的实施方式的透视和侧视图。

图4示出了根据本发明主题方面的内燃发动机的示例实施方式的前视和后视图。

图5示出了根据本发明主题方面的示例曲柄子组件的分解视图。

图6表示根据本发明主题方面的示例曲柄子组件的侧视和顶视图。

图7示出了根据本发明主题方面的示例第二曲轴的顶视和透视图。

图8示出了根据本发明主题方面的示例第一曲轴的顶视和透视图。

图9示出了根据本发明主题方面的示例主构件轴承的透视图。

图10示出了根据本发明主题方面的示例配重的透视、侧视和底视图。

图11示出了根据本发明主题方面的示例曲柄正齿轮的侧视和透视图。

图12示出了根据本发明主题方面的示例曲柄垫圈的透视和侧视图。

图13示出了根据本发明主题方面的示例曲柄轴轴承座圈和曲柄衬垫的透视图。

图14示出了根据本发明主题方面的示例中间子组件的分解视图。

图15示出了根据本发明主题方面的中间子组件的顶视和前视图，和中间构件的前视和透视图。

图16示出了根据本发明主题方面的示例行星齿轮架的顶视、透视和前视图。

图17示出了根据本发明主题方面的示例行星齿轮架盖的透视和前视图。

图18示出了根据本发明主题方面的行星齿轮架轴承和中间构件(IM)滚子轴承的透视图。

图19示出了根据本发明主题方面的IM滚子的侧视和透视图。

图20示出了根据本发明主题方面的滑块的顶视、透视、和侧视图。

图21示出了根据本发明主题方面的行星齿轮架杆、滑块杆、和滑块轴承的透视图。

图22示出了根据本发明主题方面的行星齿轮的前视和透视图。

图23示出了根据本发明主题方面的环形齿轮的前视和透视图。

图24示出了根据本发明主题方面的IM滚子盖的前视图，和外轨道轴承和内轨道轴承盖的透视图。

图25示出了根据本发明主题方面的示例主构件子组件的分解视图。

图26示出了根据本发明主题方面的第一主构件部件的透视、顶视、和后视图。

图27示出了根据本发明主题方面的第二主构件部件的透视、顶视、和前视图。

图28示出了根据本发明主题方面的第一活塞的透视图和第二活塞的侧视图。

图29示出了根据本发明主题方面的活塞插入件和中间构件滚子轴的透视图。

图30示出了根据本发明主题方面的活塞插入件盖的侧视和透视图。

图31示出了根据本发明主题方面的IM滚子轴轴承和主构件垫圈的透视图。

图32示出了根据本发明主题方面的示例底板子组件的分解视图。

图33是根据本发明主题方面的示例底板子组件的顶视图。

图34是根据本发明主题方面的示例底板子组件的后视图。

图35示出了根据本发明主题方面的底汽缸衬垫的后视、透视、和侧视图。

图36示出了根据本发明主题方面的侧板的侧视、后透视图和前透视图。

图37示出了根据本发明主题方面的流体储存室的侧视和透视图。

图38示出了根据本发明主题方面的第一底板的透视和前视图。

图39示出了根据本发明主题方面的第一汽缸衬垫插入件和第二汽缸衬垫插入件的透视和侧视图。

图40示出了根据本发明主题方面的第二底板的前视和透视图，和相关调整杆和调整杆螺母的透视图。

图41示出了根据本发明主题方面的喷射器插入件、喷射器垫圈、喷射器适配器、喷射器压板的透视图。

图42示出了根据本发明主题方面的底板盖的透视和前视图。

图43示出了根据本发明主题方面的第一和第二底板密封件和活塞密封件的透视图。

图44示出了根据本发明主题方面的示例顶板子组件的分解视图。

图45示出了根据本发明主题方面的顶板子组件的透视和侧视图，和顶板的透视图。

图46示出了根据本发明主题方面的顶板和顶板子组件的前视图。

图47示出了根据本发明主题方面的顶汽缸衬垫的前视、后视、和透视图。

图48示出了根据本发明主题方面的排气歧管的侧视图和进气歧管的透视图。

图49示出了根据本发明主题方面的第三和第四汽缸衬垫插入件的透视和侧视图。

图50示出了根据本发明主题方面的示例前端子组件的前视和分解视图。

图51示出了根据本发明主题方面的飞轮和环形齿轮透视图。

图52示出了根据本发明主题方面的前端滑轮罩和前端滑轮的透视图。

图53示出了根据本发明主题方面的联接板和垫圈的透视图。

图54示出了根据本发明主题方面的示例后端子组件的侧视和分解视图。

图55示出了根据本发明主题方面的后端滑轮的透视和侧视图。

图56示出了根据本发明主题方面的内轨道的透视图。

图57示出了根据本发明主题方面的外轨道的透视和后视图。

具体实施方式

现在本发明参照附图加以说明，其中全文相似的附图标记用于指示相似的元件。在以下说明书中，为了阐释，陈述大量具体细节，以便于提供对本发明主题的彻底理解。然而，清楚的是，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，公知的结构和设备被以框架图的形式示出，以便于描述本发明。

图1A示出了内燃发动机2的初始实施方式的主要部分。尽管其他的实施方式不同于结合图1A和1B所述的，可以理解的是不同的实施方式可以具有相似的结构和功能，其中没有特别确定为不同的方面。内燃发动机2可以包括两个燃烧室，第—燃烧室4和第二燃烧室6(未在图中示出)，其可以对称的布置在第—燃烧室4的对面。发动机2具有第一主构件8和第二主构件10，其可以以对称的方式布置。第一主构件8可以包括在其一端的第一活塞12和在其另一端的第三活塞16。第二主构件10可以包括在其一端的第二活塞14和在其另一端的第四活塞18。活塞16和18在图中未示出，它们可以与活塞12和14相同。

活塞12到18可以具有环形部形状并且可以是主构件8和10的一体部分。以下所述具有活塞的主构件的替代实施方式被设置为单独部件。

第—燃烧室4可以不仅通过活塞12和14，还通过第一壁20定界，第一壁可以通过发动机的壳体提供。第二燃烧室6可以相应地通过第二壁22定界。壁20和22可以具有环形部形段形状，并且这些段的端部可以引导在活塞12到18放置的主构件8和10的端部。

主构件8可以具有枢转臂24，其可以在朝向发动机2中心的径向方向延伸。主构件10可以具有对应的枢转臂26。枢转臂24和26可以围绕共同的枢转轴28枢转。枢转轴28可以在垂直于图平面的方向上延伸。

主构件8的枢转臂24可以被保持在曲轴42上运行的轴承30。因此，主构件10的枢转臂26可以被保持在曲轴42上运行的轴承32(图1B和以下所附说明提供进一步的细节)。

当主构件8和10围绕如箭头34所示的共同枢转轴线28枢转时，它们可以以这样的方式运动，即它们压缩燃烧室4中包括的气体。主构件8和10也可在相反方向枢转，如箭头36所示。当主构件8和10按照方向34和36往复枢转时，它们可以在对应平面38和40中运动，如图1B所示。

曲轴42可以在垂直于平面38和40的方向中延伸，并且可以围绕旋转轴线44旋转，旋转轴线44可以与枢转轴线28共轴。

曲轴42可以包括凸角46，其可以布置在平面48内，其可以插入到平面38和40之间。

主构件8的枢转臂24可以包括螺栓形状的接合构件52，其可以被置于枢转臂24的端部，其可以面对主构件10。因此，主构件10的枢转臂26可以承载螺栓形状的接合构件50，其可以被置于枢转轴26的面对主构件8的端部。接合构件50和52的中心轴线被分别指定为54和56。当接合构件50和52分别被可旋转地置于枢转臂24和26时，这些中心轴线可以是旋转轴线。

在各种实施方式中，接合构件50也可以靠近主构件8布置，例如在中心轴56。因此，接合构件52也可以更靠近主构件10布置，例如在中心轴线 54。

对于图1A和1B，发动机2可以包括中间构件58，其具有框架形状。该框架可以被布置在平面48内。中间构件58可以具有开放容纳区域60，接合构件50和52以及曲轴42的凸角46可以被置于其中。在替代实施方式中，如以下更加详细描述的，中间构件可以包括本文所述的轨道行星齿轮系统。

发动机2还可以包括引导装置62，其可以包括两个或多个平行柱。它们可以被容纳在轴承部件64中，其可以被一体成型在中间构件58的侧端部，如图1B中所示。中间构件58可以沿着轴线66运动，其在平行于引导装置62延伸方向的方向上延伸。因此中间构件58可以沿着轴线66在向上方向68或在向下方向70上运动。

在初始实施方式中，主构件8和10的运动可以如下被传递到曲轴42(轨道行星齿轮系统实施方式的运动在以下更详细的说明)。当主构件8和10在枢转方向34旋转时(从而减小燃烧室4的尺寸并且增加相对燃烧室6的尺寸)，接合构件50和52沿着圆形路径在大致向上方向行进。接合构件50和52的移位通过虚线(原位置)和点划线(在方向36枢转运动之后)在图1中示出。接合构件50和52接合中间构件58的容纳区域60，从而在向上方向68驱动中间构件58。中间构件58的对应移位通过虚线和点划线在图1中示出。

带有容纳区域60的中间构件58还与曲轴42的凸角46接触。因此，当中间构件58在向上方向68行进时，凸角46相应地移位，其通过点划线表示。凸角46的移位可以导致曲轴42的旋转运动72。

本发明主题的其他实施方式包括轨道行星齿轮系统，以及在中间构件采用这种轨道行星齿轮系统以驱动曲轴的内燃发动机。在各个实施方式中，轨道行星齿轮系统和/或相关中间构件可以被用于有关如本文或其他情况中所述的发动机中。采用这种轨道行星齿轮系统的实施方式可以提供超过常规发动机以及本文所述实施方式的多个优点。这些优点包括但不限制于以下：增加结构完整性，降低制造成本，和降低组装成本。一个或多个这样的实施方式在以下说明。

上述实施方式包括中间构件组件(包括引导装置62、中间构件58等)，绞索(例如，中间构件58)从一个端部位置滑动到另一个(中间位置)到中间构件组件上每个行程相应中间位置(上死点(TDC)和下死点(BDC))。然而，绞索在中间构件组件上这个方向的传送可以带来以下问题：高摩擦值，整个中间构件组件的倾斜和倾翻，等。

由于中间构件的倾翻，高应力可以被引入到不同部件，包括在某些实施方式中包括陶瓷部件(例如，轴承等)的那些部件。

然而，采用轨道行星齿轮系统的实施方式，在它们的中间构件组件中不具有例如前述绞索的部件。当与本文公开的其他实施方式相比时，这个实施方式的一个优点是减少了中间构件组件的“倾翻”。为了达到降低前述力，各种实施方式可以采用轨道行星齿轮系统。

如上所述和以下更加详细的说明，各种实施方式可以采用齿轮，更具体的是轨道行星齿轮组，以实现对主要构件的摆动运动。行星齿轮组可以具有称为曲柄正齿轮的中心齿轮。曲柄正齿轮可以刚性固定到曲轴的曲柄销，例如，通过内外花键对。需要注意的是曲柄销仍然位于偏移到曲轴对的球旋转轴线(例如，共同内燃发动机型)。曲轴可以包括阴和阳曲轴(例如，本文中所述的第一和第二曲轴)，其可以通过花键对连接到一起。

曲柄销不仅可以刚性地联接到两个曲柄正齿轮，它还可以限定行星齿轮架的绕轨运动。行星齿轮架可以通过轴承横跨在曲柄销上。行星齿轮架在曲柄销上的位置可以通过曲柄正齿轮的位置限定，由于曲柄正齿轮可以位于行星齿轮架的任一端上。

行星齿轮架的旋转轴线可以与曲柄销的偏移轴线重合，从而允许它围绕旋转轴自由旋转。然而，行星齿轮架的旋转运动可以被限制。在R_z的旋转可以通过包括棒(例如，滑动棒等)限制。这些轨道可以锁定在平行于中间构件组件的水平轴线运动的中行星齿轮架的水平轴线。这可以导致限制设置，其约束行星齿轮架相对于中间构件组件的球形坐标系统的到x和y传动的运动。

除了一个球形旋转轴(其当被组装时与第一曲轴的曲柄销的偏移轴线重合)之外，行星齿轮架可以具有其它旋转轴线的多个(例如，所示六个，或更多或更少的数量，例如，三个或更多)，其可以围绕上述主球形旋转轴线位于圆形周边上。这些轴线限定圆柱突出特征的位置，两个用于每个其它旋转轴线(所示示例实施方式中十二个)，一半(示例中六个)在行星齿轮架的一侧并且另一半(示例中六个)在行星齿轮架的另一侧。行星齿轮架可以设计为对称的并且在所示实施方式中整体形状类似于圆柱。

行星齿轮架可以通过行星齿轮直接连接到曲柄正齿轮，行星齿轮通过(所示示例中十二个)行星齿轮架的圆柱突出特征引导。因此当曲轴旋转时，曲柄销可以绕轨道旋转。该绕轨运动，沿着曲柄正齿轮的绕轨运动，可以允许扭矩传递从曲轴到曲柄正齿轮并且进入到行星齿轮进行。需要注意的是行星齿轮在与曲轴旋转方向相反的方向旋转。

行星齿轮可以另外连接到具有内齿轮组(即，具有齿轮轮齿在环内部)的环形齿轮。作为具有行星齿轮的内齿轮副，环形齿轮的旋转方向与行星齿轮的旋转方向相同，并且与曲轴的旋转方向相反。

可以具有大致圆柱形状的环形齿轮(其在偏移更大突出的原点处有另一个圆柱突出)可以作为用于中间构件组件的“外心”，其中各个轴相对于彼此偏移，并且不共轴。第二圆柱突出可以作为具有其内齿轮的环形齿轮。第二突出的上述偏移应当与曲柄销偏移值紧密匹配以促进正常运行。

作为采用本文所述轨道行星齿轮系统的实施方式的操作的示例，如果第一曲轴ccw(逆时针)旋转，曲柄正齿轮也会逆时针旋转，由于它们连接到第一曲轴的曲柄销。行星齿轮架不旋转，但是在x和y上平移，曲柄销的绕轨运动偏移。行星齿轮(所示示例中十二个)在行星齿轮架上各突出特征上cw(顺时针)旋转，并且行星齿轮会导致环形齿轮也cw旋转。

在这个实施方式中，以分层顺序，以下部件可以相互依赖。行星齿轮架可以在曲柄销上在x和y上运动。环形齿轮可以沿着行星齿轮架在x和y上运动，并且可以在行星齿轮架上旋转。环形齿轮可以通过中间构件中圆柱突出切口特征直连接到中间构件。环形齿轮可以分别在上死点(TDC)和下死点(BDC)位置旋转中间构件组件。

在各个实施方式中，中间构件的运动可以被限制为仅转换为y轴(上下运动)。这种限制可以通过包括外轨道和内轨道来获得。这些轨道可以与发动机的壳体(板和圆柱衬套)直接连接。为了消除中间子组件中任何其他的滑动运动(例如可能发生在上述绞索实施方式中)，中间构件也可以罩住圆柱连接装置用于振荡构件(主构件，例如本文所述的那些)。这些圆柱连接装置，它们总的分为两种(一种在环形齿轮突出切口的任一侧)被称为中间构件滚子(或IM滚子)。IM滚子可以是如下示例所述的圆柱形突出切口在偏移其中心轴线的圆柱形汽缸。圆柱形突出切口可以允许IM滚子通过销连接联接到主构件。IM滚子可以被定位在偏移中间构件的中心轴(x轴)位置。这可以允许IM滚子的突出切口旋转以适应主构件销连接的x和y转换。在各种实施方式中，IM滚子可以被设计为就其圆柱切口偏移而言，仅允许在中间构件内轻微旋转同时主构件从BDC运动到TDC，从而销连接仅在每个IM滚子自身的四分之一的象限坐标系统内运动。

转到可以实施这些特征的特定示例实施方式，图2示出了采用根据本发明主题方面的轨道行星齿轮系统的内燃发动机100的实施方式的分解视图。尽管多个特定部件和特征结合内燃发动机100被描述，可以理解的是这些细节被包括的目的是表示发明的概念和特征，其不限制于本文提供特定示例实施方式。因此，虽然该示例实施方式提供有特定细节和部件以提供本发明主题的少数特定实施方式的详细描述，可以理解的是结合示例内燃发动机100公开的许多特定部件或特征是可选的，在其它实施方式中这些部件或特征可以不存在，或可替代的，可以被其他部件或特征替换。

在某些实施方式中，内燃发动机100可以包括曲柄子组件200，中间子组件300，主构件子组件400，底板子组件500，顶板子组件600，前端子组件700，后端子组件800，内轨道902，和外轨道904。这些组件或部件的每个在本文中更详细的描述。如同是内燃发动机2，内燃发动机100可以包括两个燃烧室，第一(或上)燃烧室和第二(或下)燃烧室可以通过主构件子组件400的活塞和底板子组件500和顶板子组件600的汽缸衬垫所定界或限定。主构件子组件400的主构件可以联接到中间子组件300，主构件的旋转可以导致中间子组件300沿着内轨道902和外轨道904运动。该运动可以驱动曲柄子组件200的旋转，并且还可以驱动前端组件700和后端组件800的滑轮，以及前端组件700的飞轮，产生可以被用于内燃发动机任何应用的机械能(例如，用于车辆运动，来运行车辆配件，用于固定应用等)。

图3示出了根据本发明主题方面的内燃发动机100的实施方式的透视图和侧视图。多个部件可以被包括在至少一个图3可见的内燃发动机100或其子组件中。第一曲轴202和第二曲轴204可以被联接到中间子组件300(图3中未示出)的运动。多个部件可以被包括在图3所示的底板子组件500中，包括可以部分限定燃烧室的底汽缸衬垫502、侧板504、流体储存室506(例如，用于储存发动机油等)、第一底板508、第二底板510、可以喷射燃料到燃烧室的喷射器适配器512和底板盖514。图3中可以看到的包括在顶板子组件600中的部件是可以部分限定燃烧室的顶汽缸衬垫602、进气歧管604和排气歧管606。可以在图3中看到包括在前端子组件700的部件，包括可以将前端子组件700或其部件的运动联接到曲柄子组件200的运动前端连接板702、前端滑轮704、飞轮706、环形齿轮708。可以在图3中看到包括在后端子组件的部件，包括可以将后端子组件800或其部件的运动联接到曲柄子组件200和后端滑轮804的运动后端连接板802。图4示出了根据本发明主题方面的内燃发动机100的示例实施方式的前视和后视图。另外在图4中可看到的是调整杆516和调整杆螺母518，其可以包括在底板子组件的500中以便于调整和第二底板510到第一底板508的附接。

图5示出了根据本发明主题方面的示例曲柄子组件200的分解视图。示例曲柄子组件200可以包括第一曲轴202和第二曲轴204，它们可以通过花键接头相互连接，花键接头包括在第一曲轴202的内侧(即，面对第二曲轴204的一侧)上看到的花键。在第一曲轴202和第二曲轴204之间，花键接头可以联接一个或多个曲柄正齿轮206、曲柄垫圈208、曲柄轴承座圈210和曲柄衬垫212。主构件子组件400的主构件可以围绕第一曲轴202和第二曲轴204的圆形内表面旋转，在主构件轴承214之间(例如，其可以由陶瓷等制成，在没有润滑的情况下以提供用于减少摩擦等)。在第一和第二曲轴202和204的外侧可以看到的圆柱形突出可以联接到滚子轴承，滚子轴承可以包括在底板子组件500和顶板子组件600中。配重216可以包括在第一和第二曲轴202和204上以减少振动。

图6-13表示可以包括在根据本发明主题方面的曲柄子组件200中或与之相关的各个部件。图6表示根据本发明主题方面的示例曲柄子组件200的侧视和顶视图。图7示出了根据本发明主题方面的示例第二曲轴204的顶视和透视图，示出了可以包括在第二曲轴204上使得与第一曲轴202联接的花键。图8示出了根据本发明主题方面的示例第一曲轴202的顶视和透视图。图9示出了根据本发明主题方面的示例主构件轴承214的透视图。在各方面中，这些轴承和内燃发动机2或100的其他部件可以是陶瓷的，陶瓷可以提供减少摩擦。图10示出了根据本发明主题方面的示例配重216的透视、侧视和底视图。图11示出了根据本发明主题方面的示例曲轴正齿轮206的侧视和透视图。图12示出了根据本发明主题方面的示例曲轴垫圈208的透视和侧视图。图13示出了根据本发明主题方面的示例曲轴轴承座圈210和曲轴衬垫214的透视图。

转向图14，示出了根据本发明主题方面的示例中间子组件300的分解视图。中间构件302可以在中心开口罩住一对环形齿轮304和相关环形齿轮轴承306(例如，减少摩擦等)，从而环形齿轮304可以在中心开口内旋转。行星齿轮架308可以定位于环形齿轮304内，并且可以在所示每侧具有多个销或圆柱形突出特征，其每个可以与行星齿轮310联接，行星齿轮可以保持在行星齿轮架盖312之间。行星齿轮架308、行星齿轮310(包围在虚线区域内)和行星齿轮架盖312可以置于中间构件302的中心开口内，从而行星齿轮310的轮齿联接曲柄正齿轮206的轮齿(例如，其可充当中心齿轮等)和环形齿轮304的轮齿。这样，环形齿轮304和行星齿轮310通过曲柄正齿轮206联接到曲柄子组件200。行星齿轮310可以围绕行星齿轮架308的销货圆柱形突出特征旋转；然而，行星齿轮架308不需要旋转，但是替代为在水平和竖直方向转换(如本文所使用的，为便于参考，“水平”和“竖直”是指一对任意的、相互正交的方向，而不是相对于重力)，行星齿轮架轴承332置于环形齿轮304和行星齿轮架308之间以提供用于较少摩擦。行星齿轮架308的旋转可以使用包括滑块杆314和行星齿轮架316来限制，其可以通过行星齿轮架308沿着滑块杆314竖直滑动而允许行星齿轮架308和相关部件的竖直运动。滑块杆314和行星齿轮架杆316可以联接到滑块318，其可以沿着滑块轴承320水平运动，允许行星齿轮架308和相关部件的水平运动。这些部件，环形齿轮304，行星齿轮架308，和行星齿轮310，具有或不具有其他相关部件，可以作为根据本发明主题方面的轨道行星齿轮系统，从而中间子组件300的线性运动(竖直)可以通过行星齿轮架308的平移(水平或竖直)运动驱动曲柄子组件200的旋转运动，并且驱动环形齿轮304的旋转运动，其联接到行星齿轮310，其还联接到曲柄正齿轮206。

中间子组件300可以沿着内轨道902和外轨道904竖直运动。外轨道轴承322和内轨道轴承324，其可以通过内轨道轴承盖326保持就位。如本文所述其他轴承，在某些实施方式中，轴承322和324可以由陶瓷或可以提供减少摩擦的其他材料制成。

中间子组件300的运动可以通过中间构件滚子328(本文中也称作IM滚子)连接到主构件子组件400的主构件的运动，其可以沿着相关IM滚子轴承 330和IM滚子盖334置于中间构件302的侧开口中。由于IM滚子328和主构件的偏移连接，中间子组件300的竖直运动可以联接到沿着主构件的圆弧的运动。

图15-24表示可以包括在根据本发明主题方面的中间子组件300中或与之相关的各个部件。图15示出了根据本发明主题方面的中间子组件300的顶视和前视图，和中间构件302的前视和透视图。图16示出了根据本发明主题方面的示例行星齿轮架308的顶视、透视和前视图。图17示出了根据本发明主题方面的示例行星齿轮架盖312的透视和前视图。图18示出了根据本发明主题方面的行星齿轮架轴承332和IM滚子轴承330的透视图。图19示出了根据本发明主题方面的IM滚子328的侧视和透视图。用于联接到主构件子组件400的主构件的偏移开口在透视图中是可见的。图20示出了根据本发明主题方面的滑块318的顶视、透视、和侧视图。图21示出了根据本发明主题方面的行星齿轮架杆316、滑块杆314、和滑块轴承320的透视图。图22示出了根据本发明主题方面的行星齿轮310的前视和透视图。图23示出了根据本发明主题方面的环形齿轮304的前视和透视图。图24示出了根据本发明主题方面的IM滚子盖334的前视图，和外轨道轴承322和内轨道轴承盖326的透视图。

转向图25，示出的是根据本发明主题方面的示例主构件子组件400的分解视图。主构件子组件400可以包括一对第一主构件部件402和一对第二主构件部件404。每个第一主构件部件402可以联接到第二主构件部件404，并且联接或装配对(例如，类似于上述那些结合内燃发动机2形成主构件)可以包括相关主构件垫圈406。活塞延展部分408可以附接到第一主构件部件402和第二主构件部件404的联接对的每个端部，第一活塞410和第二活塞412可以附接到联接的第一主构件部件402和第二主构件部件404(第一主构件部件402和第二主构件部件404的联接对对应于结合内燃发动机2描述的主构件8或主构件10之一；在不同实施方式中，可以采用单一主构件替代一对的第一主构件部件402和第二主构件部件404)。活塞插入件414可以包括为将第一活塞410或第二活塞412固定到联接的第一和第二主构件部件402和404，而活塞插入件盖416可以包括为在活塞插入件414上方的盖(尽管在图25中标出的只有一个活塞插入件414和一个活塞插入件盖416，每个中有四个在图25中是可见的，尽管其他的被其它部件重叠)。在某些实施方式中，本发明主题的活塞(例如，第一活塞410，第二活塞412等)可以由陶瓷或提供减少摩擦的其它材料制成。第一活塞410和第二活塞412连同以下讨论的汽缸衬套一起可以限定内燃发动机100的燃烧室。可以包括IM滚子轴418和IM滚子轴轴承420以将每对第一主构件部件402和第二主构件部件404联接到IM滚子328，从而将主构件部件402和404的运动(其可以基于通过联接活塞410和412而部分限定的燃烧室内燃料的燃烧而至少部分地运动)联接到中间构件子组件300的运动(从而到曲柄子组件200)。

图26-31表示可以包括在根据本发明主题方面的主构件子组件400中或与之相关的各个部件。图26示出了根据本发明主题方面的第一主构件部件402的透视、顶视、和后视图。图27示出了根据本发明主题方面的第二主构件部件404的透视、顶视、和前视图。图28示出了根据本发明主题方面的第一活塞410的透视图和第二活塞412的侧视图。在该方面中，发明主题的活塞可以由例如陶瓷的材料制成，以提供减少摩擦。此外，如图2中所示(但是在图25或28的视图中不可见)，第一活塞410和第二活塞412的端部可以包括可以在由它们部分限定的燃烧室中制造漩涡的轮廓或特征，提供燃料和气体的增加混合，从而燃料更有效率的燃烧。图29示出了根据本发明主题方面的活塞插入件414和中间构件滚子轴418的透视图。图30示出了根据本发明主题方面的活塞插入件盖416的侧视和透视图。图31示出了根据本发明主题方面的IM滚子轴轴承420和主构件垫圈406的透视图。

转向图32，示出的是根据本发明主题方面的示例底板子组件500的分解视图。底板子组件500可以包括底汽缸衬垫502，其可以部分限定内燃发动机100的燃烧室，滑板504，和流体储存室506，其可以存储用于内燃发动机100的油。每个底汽缸衬垫502可以与第一汽缸衬垫插入件534和第二汽缸衬垫插入件536相关，并联接到第一底板508，第一底板508可以连接到第二底板510，第二底板510可以通过底板盖514和调整杆516以及调整杆螺母518加以联接。喷射器适配器512可以提供燃料用于燃烧室，并且可以通过喷射器插入件520和喷射器压板522连接，喷射器垫圈524提供密封。底板子组件500也可以包括活塞密封件526，其可以布置为燃烧室中的固定元件，并且可以便于油与活塞延展部分408协作的控制，当活塞延展部分408滑过活塞密封件526时。此外，底板子组件500可以包括第一底板密封件528，第二底板密封件530，和垫圈532。曲柄子组件200的第一曲轴202可以经过第一底板508中的开口与本文所述的后端子组件800联接。图33是根据本发明主题方面的示例底板子组件500的顶视图。图34是根据本发明主题方面的示例底板子组件500的后视图。

图35-43表示可以包括在根据本发明主题方面的底板子组件500中或与之相关的各个部件。图35示出了根据本发明主题方面的底汽缸衬垫502的后视、透视、和侧视图。在后视图中可以看到，在某些实施方式中，底汽缸衬垫502(和顶汽缸衬垫602)可以包括轮廓(例如，冷却通道，突起特征等)，在不同实施方式中可以通过增加表面面积和热转移到流动流体(例如，空气、油液、水等)提供更有效率的冷却；这些特征在其他部件(例如，顶板等)上也是可见的。从而从由底汽缸衬垫502(和顶汽缸衬垫602)部分限定的燃烧室传递出去的热量可以更有效率。图36示出了根据本发明主题方面的侧板504的侧视、后视图，和前透视图。图37示出了根据本发明主题方面的流体储存室506的侧视和透视图。图38示出了根据本发明主题方面的第一底板508的透视和前视图。图39示出了根据本发明主题方面的第一汽缸衬垫插入件和第二汽缸衬垫插入件的透视和侧视图。图40示出了根据本发明主题方面的第二底板510的前视和透视图，和相关调整杆516和调整杆螺母518的透视图。图41示出了根据本发明主题方面的喷射器适配器520、喷射器垫圈524、喷射器适配器512、喷射器压板522的透视图。图42示出了根据本发明主题方面的底板盖514的透视和前视图。图43示出了根据本发明主题方面的第一和第二底板密封件528和530和活塞密封件526的透视图。

图44示出了根据本发明主题方面的示例顶板子组件600的分解视图。顶板子组件可以包括顶汽缸衬垫602，其可以与进气歧管604和排气歧管606相关，它们分别可以提供空气到燃烧室并且从燃烧室收集废气。顶汽缸衬垫602可以与第三汽缸衬垫插入件608和第四汽缸衬垫插入件610相关，其与第一汽缸衬垫插入件534和第二汽缸衬垫插入件536相似。顶板612可以罩住顶汽缸衬垫602，并且可以与第一底板密封件528和第二底板密封件530以及垫圈532相关联，大致如同以上结合底板子组件500所描述的。轴承架614可以罩住用于结合前端子组件的一对滚子轴承。图45示出了根据本发明主题方面的顶板子组件的透视和侧视图，和顶板的透视图。图46示出了根据本发明主题方面的顶板和顶板子组件的前视图。

图47-49表示可以包括在根据本发明主题方面的顶板子组件600中或与之相关的各个部件。图47示出了根据本发明主题方面的顶汽缸衬垫602的前视、后视、和透视图。图48示出了根据本发明主题方面的排气歧管606的侧视图和进气歧管604的透视图。图49示出了根据本发明主题方面的第三和第四汽缸衬垫插入件608和610的透视和侧视图。

图50示出了根据本发明主题方面的示例前端子组件700的前视和分解视图。示例前端子组件700可以包括环形齿轮708用于启动内燃发动机100，飞轮706(例如，其可以包括冷却叶轮以从内燃发动机100将热量传递出去等)，前端滑轮704，前端滑轮罩710，可以联接到第二曲轴204(或第一曲轴202，其具有相似花键)的外延展部分上的花键的前端连接板702，和垫圈712。

图51-53表示可以包括在根据本发明主题方面的前端子组件700中或与之相关的各个部件。图51示出了根据本发明主题方面的飞轮(和冷却叶轮)706和环形齿轮708的透视图。图52示出了根据本发明主题方面的前端滑轮罩710和前端滑轮704的透视图。图53示出了根据本发明主题方面的联接板和垫圈的透视图。

图54示出了根据本发明主题方面的示例后端子组件800的侧视和分解视图。示例后端子组件800可以包括后端滑轮804，后端滑轮罩806，可以联接到第一曲轴202(或第二曲轴204，其具有相似花键)的外延展部分上的花键的后端联接板802，和垫圈808。图55示出了根据本发明主题方面的后端滑轮804的透视和侧视图。

图56示出了根据本发明主题方面的内轨道902的透视图。图57示出了根据本发明主题方面的外轨道904的透视和后视图。

以上所述的包括本发明的示例。当然，为了描述本发明主体，不可能描述每一种可以想到的部件或方法的组合，但是本领域普通技术人员可以认识到，本发明的许多进一步的组合和排列是可能的。因此，本发明意为涵盖落入所附权利要求精神和范围之内的所有这些替代、修改和改变。此外，用于详细说明或权利要求中的术语“包括”，当在权利要求中采用作过渡词语时，该术语意思是包括性的，其类似于解释为“包括”的术语“包括”。

Claims (15)

1.一种用于内燃发动机的传动系统，包括：

中间构件子组件，其包括轨道行星齿轮系统、一个或多个滑块和一个或多个滑块杆；和

至少一个曲轴，其联接到所述中间构件子组件，

其中，所述轨道行星齿轮系统将所述中间构件子组件的线性运动联接到所述至少一个曲轴的旋转运动，

其中，所述轨道行星齿轮系统包括联接到行星齿轮架的多个行星齿轮，

其中，所述多个行星齿轮中的每个的轮齿与环形齿轮的轮齿接合，并且与和所述至少一个曲轴相关的曲柄正齿轮的轮齿接合，

其中，所述行星齿轮架沿着所述一个或多个滑块杆竖直运动，

其中，所述一个或多个滑块杆联接到所述一个或多个滑块，

其中，所述一个或多个滑块中的每个沿着一个或多个滑块轴承水平运动。

2.如权利要求1所述的传动系统，还包括：

第一主构件，其联接到所述中间构件子组件；和

第二主构件，其联接到所述中间构件子组件，

其中，所述中间构件子组件的线性运动联接到所述第一主构件和所述第二主构件的旋转运动。

3.如权利要求2所述的传动系统，还包括发动机壳体，包括第一汽缸衬垫和第二汽缸衬垫，其中，所述第一主构件联接到第一活塞，其中，所述第二主构件联接到第二活塞，并且其中，燃烧室通过所述第一活塞、所述第二活塞、所述第一汽缸衬垫和所述第二汽缸衬垫所限定。

4.一种内燃发动机，所述发动机包括：

发动机壳体，其包括第一汽缸衬垫和第二汽缸衬垫，其在所述第一汽缸衬垫和所述第二汽缸衬垫之间限定环形部的至少第一段并且为第一燃烧室定界；

第一主构件，其联接到第一活塞，所述第一活塞还为所述第一燃烧室定界，所述第一活塞沿着由所述环形部的所述第一段所限定的第一弯曲路径加以引导；

第二主构件，其联接到第二活塞，所述第二活塞还为所述第一燃烧室定界，所述第二活塞沿着由所述环形部的所述第一段所限定的第二弯曲路径加以引导；和

如权利要求1所述的传动系统，其具有包括轨道行星齿轮系统的中间构件子组件，且具有联接到所述中间构件子组件的至少一个曲轴，

其中，所述中间构件子组件联接到所述第一主构件和所述第二主构件。

5.如权利要求4所述的内燃发动机，其中，所述第一主构件和所述第二主构件围绕所述至少一个曲轴旋转。

6.如权利要求4所述的内燃发动机，其中，所述第一汽缸衬垫或所述第二汽缸衬垫的至少一个包括冷却通道，其促进从所述内燃发动机将热量传递出去。

7.如权利要求4所述的内燃发动机，其中，所述第一活塞或所述第二活塞的至少一个包括在所述第一燃烧室内制造漩涡的轮廓。

8.如权利要求4所述的内燃发动机，其中，提供通过花键接头连接的两个曲轴。

9.如权利要求4所述的内燃发动机，

其中，所述发动机壳体包括第三汽缸衬垫和第四汽缸衬垫，其在所述第三汽缸衬垫和所述第四汽缸衬垫之间限定所述环形部的至少第二段并且为第二燃烧室定界；

其中，所述第一主构件联接到第三活塞，所述第三活塞还为所述第二燃烧室定界，所述第三活塞沿着由所述环形部的所述第二段限定的第三弯曲路径加以引导；并且

其中，所述第二主构件联接到第四活塞，所述第四活塞还为所述第二燃烧室定界，所述第四活塞沿着由所述环形部的所述第二段限定的第四弯曲路径加以引导。

10.如权利要求4所述的内燃发动机，其中，所述第一主构件通过第一中间构件滚子联接到所述中间构件子组件，所述第一中间构件滚子设置成相对于所述至少一个曲轴偏移，从而使得所述第一主构件围绕所述至少一个曲轴的旋转运动联接到所述中间构件子组件的线性运动，并且

所述第二主构件通过第二中间构件滚子联接到所述中间构件子组件，所述第二中间构件滚子设置成相对于所述至少一个曲轴偏移，从而使得所述第二主构件围绕所述至少一个曲轴的旋转运动联接到所述中间构件子组件的线性运动。

11.如权利要求4所述的内燃发动机，其中，所述中间构件子组件沿着多个轨道线性滑动。

12.如权利要求4所述的内燃发动机，其中，所述至少一个曲轴联接到飞轮和冷却叶轮。

13.如权利要求4所述的内燃发动机，其中，所述第一活塞或所述第二活塞的至少一个是陶瓷。

14.如权利要求4所述的内燃发动机，其中，所述至少一个曲轴联接到前端滑轮并联接到后端滑轮。

15.如权利要求4所述的内燃发动机，其中，所述第一主构件由数个部件装配而成，包括至少一对接合的第一主构件部件，并且其中，所述第二主构件由数个部件装配而成，包括至少一对接合的第二主构件部件。