CN111108308A - 齿轮组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于与旋转式发动机、压缩机或泵一起使用的齿轮组件。非圆形齿轮用于以不同的相对速度驱动转子，以便增加或减小一系列腔室的容积，并且提供了对于内燃机特有的进气、压缩、燃烧和排气循环的必要要求。非圆形齿轮可以物理地相互啮合或通过传输带或链条联接。转子的相对运动可以根据应用通过非圆形齿轮的长轴与短轴之比来控制。非圆形齿轮可以很容易地去除，而不必拆卸整个齿轮系统。

Description

齿轮组件

技术领域

本发明涉及齿轮组件，该齿轮组件特别是但不排他地与旋转式发动机、压缩机或泵一起使用。

背景技术

诸如旋转式发动机的内燃机经常需要特定的位移或速度特性来驱动转子。经常使用各种机械系统(例如凸轮和连杆机构)来提供这些运动要求，但是这些机械系统通常是复杂的，并且不能小型化至较小的区域内。这些机械系统的复杂性也可能使其不可靠。

非圆形齿轮(例如椭圆形齿轮或卵形齿轮)可能提供更简单且更紧凑的解决方案。这样的齿轮能够将恒定的输入速度转换为可变的输出速度，从而在运行周期中提供多个“无限”的不同速度段。

发明内容

本发明的目的是提供改进的齿轮组件，以有效地控制相关联的部件的位移和速度特性。

根据本发明，提供了一种用于控制旋转装置内的转子的齿轮组件，所述齿轮组件包括：-具有第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件的第一轴，所述第一可旋转轴元件同轴地安装以用于相对于所述第二可旋转轴元件的相对运动；第二轴，所述第二轴的轴线至少基本上平行于所述第一轴的轴线；位于所述第一轴上的第一非圆形齿轮和第二非圆形齿轮，所述第一非圆形齿轮被配置成与所述第一可旋转轴元件一起旋转，并且所述第二非圆形齿轮被配置成与所述第二可旋转轴元件一起旋转；位于所述第二轴上的第三非圆形齿轮和第四非圆形齿轮，所述第三非圆形齿轮和第四非圆形齿轮安装成用于与所述第二轴一起旋转，并且被布置成使其主轴线彼此成90°固定，其中，所述第一非圆形齿轮被配置成与所述第三非圆形齿轮联接，并且所述第二非圆形齿轮被配置成与所述第四非圆形齿轮联接；并且其中，所述第一可旋转轴元件联接至第一转子，并且所述第二可旋转轴元件联接至第二转子，所述第一转子和第二转子同轴地安装。以这种方式，所述装置可以提供紧凑且简单的齿轮系统，以有效地控制旋转装置内的转子。

优选地，齿轮具有椭圆形的构造。

此外，将理解术语“齿轮”旨在涵盖物理上相互啮合的齿轮，以及与链条和传输带一起使用的链轮和滑轮。

方便地，所述第一可旋转轴元件和所述第二可旋转轴元件的一部分包括用于将齿轮和转子可拆卸地安装至所述第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件的附接装置，所述附接装置包括一个或多个锥形锁定套管。无需拆卸整个齿轮系统即可轻松去除转子。轴、转子和齿轮都可以是可拆卸和可重新附接的，以便简化制造和维护。优选地，锥形锁定套管和/或“反向”锥形锁定套管可以用于附接轴、转子和齿轮中的任一者。

方便地，第二轴包括用于将齿轮可拆卸地安装至其上的附接装置。类似地，以这种方式，可以非常容易地调整齿轮系统的正时。例如，可以很容易地去除齿轮而不必拆卸整个齿轮系统，以便简化制造和维护。优选地，可以使用锥形锁定套管和/或“反向”锥形锁定套管。

优选地，第二轴的附接装置还包括一对键槽部分，该布置使得第一键槽部分基本上垂直于第二键槽部分定位。这使得齿轮能够彼此垂直定位。

优选地，第一可旋转轴元件形成第一轴的外侧部分的一部分，并且第二可旋转轴元件形成第一轴的内侧部分的一部分。这允许扭矩通过相同的第一轴传递，并且克服对在旋转装置的多个侧面上使用的不同轴布置的需求。

方便地，第一可旋转轴元件包括用于将第二可旋转轴元件容纳在其中的孔。这提供了紧凑的布置。

优选地，在第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件处的附接装置包括在第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件的第一端处的键槽部分。这可以包含锥形锁定套管和/或反向锥形锁定套管。以这种方式，非圆形齿轮可以被牢固地固定至第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件的第一端。

方便地，在第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件处的附接装置包括在第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件的第二端处的键槽部分。这使得转子能够附接至第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件的第二端。

优选地，第一转子和第二转子各自包括相应的第一活塞和基本上相对的第二活塞。

优选地，第一活塞和第二活塞各自通常总体上呈环形截面的形式。这提供了确保有效密封和简化制造的活塞。

方便地，第一转子和第二转子中的每一者都具有毂形式的支撑件，所述支撑件定位于相应的第一活塞和第二活塞之间，使每个毂都连接第一活塞和第二活塞的布置使得第一活塞和第二活塞基本上彼此相对地定位。这使得转子能够在旋转装置中工作。

优选地，每个毂具有基本上弯曲的圆锥形侧面。这使得转子能够牢固地安置在旋转装置内。而且，大多数转子密封面与外部腔室匹配。

方便地，每个毂的基本上弯曲的圆锥形侧面与转子的外侧面互补。这使转子能够抵靠毂。

优选地，每个毂具有外表面和内表面，该布置使得外表面的表面积大于内表面的表面积。

优选地，毂在尺寸上是基本上相同的。

方便地，每个毂的内表面向内突出以彼此面对。以这种方式，邻接的毂形成具有凹形弯曲侧壁的线轴状构件。

优选地，邻接的毂的外围圆锥形侧面在对齐时形成连续的凹形轮廓。

方便地，键槽部分基本上彼此垂直。这为齿轮组件提供了必要的正时安排。

优选地，非圆形齿轮是双叶片非圆形齿轮。双叶片齿轮提供精确的齿轮，以便为旋转装置提供可变速的齿轮组件。

方便地，第一轴和第二轴延伸穿过它们相关联的非圆形齿轮的中心。这提供了齿轮组件的平稳操作。

优选地，非圆形齿轮具有基本上相同的齿轮廓。这允许每个非圆形齿轮彼此平滑地啮合。

方便地，非圆形齿轮具有100mm的总长度和50mm的总宽度。这确保了非圆形齿轮为旋转装置提供了准确的正时。

优选地，非圆形齿轮的长轴与短轴之比基本上在0.43至0.72之间。这确保了非圆形齿轮为旋转装置提供了准确的正时。

方便地，非圆形齿轮的长轴与短轴之比基本上在0.50与0.64之间。这确保了非圆形齿轮为旋转装置提供了准确的正时。

优选地，非圆形齿轮的长轴与短轴之比基本上在0.57至0.58之间。这确保了非圆形齿轮为旋转装置提供了准确的正时。

方便地，非圆形齿轮的长轴与短轴之比基本上为0.57446。这确保了非圆形齿轮为旋转装置提供了准确的正时。

优选地，非圆形齿轮分别具有用于附接至其各自的第一轴或第二轴的键槽。键槽可以分别包含锥形锁定组件。这提供了齿轮和轴之间的牢固固定。

优选地，齿轮组件布置在旋转装置的一个面的后面。这提供了紧凑的齿轮组件，从而消除了在旋转装置的两侧上都需要设置齿轮的需要。

优选地，第一非圆形齿轮配置成与第三非圆形齿轮啮合，并且第二非圆形齿轮布置成与第四非圆形齿轮啮合。以这种方式，该布置被保持为尽可能地紧凑。

可替选地，第一非圆形齿轮配置成通过传输带或链条与第三非圆形齿轮联接。第二非圆形齿轮也可以布置成通过传输带或链条与第四非圆形齿轮联接。以这种方式，使用这样的传输带或链条可以帮助减少噪音、减少齿轮齿的损耗并且应对相互啮合的部件的膨胀和收缩。因此，部件所需的制造公差可能不太严格。

在替选的实施方式中，第一可旋转轴的第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件沿其共同的纵向轴线线性地安装。在该构造中，第一非圆形齿轮和第三非圆形齿轮位于旋转装置的一个面的后面，并且第二非圆形齿轮和第四非圆形齿轮为相对面的前面。轴承可以放置在第一可旋转轴元件的端部和第二可旋转轴元件之间，以促进第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件的相对运动。

附图说明

为了帮助理解本发明，现在将通过示例并参考附图来描述本发明的具体实施方式，其中：

图1A是根据本发明的一对双叶片非圆形齿轮的正视图；

图1B是示出图1中所示的齿轮的减速比与主动齿轮的旋转的关系的曲线图；

图2是根据本发明的安装在旋转装置的后部的齿轮组件的侧视图；

图3是根据本发明的变速箱组件的正视图；

图4是根据本发明的输出轴的侧视图；

图5是根据本发明的第一可旋转轴元件的视图；

图6是根据本发明的第二可旋转轴元件的视图；

图7是根据本发明的动力传输轴的视图；

图8是根据本发明的变速箱组件的正视图，其示出了时序；

图9是根据本发明的示出了毂的转子组件的视图；

图10是具有相关联的转子部分的毂的平面图，其示出了外表面；

图11是具有相关联的转子部分的毂的另一平面图，其示出了内表面；

图12是通过传输带而不是通过直接相互啮合连接的非圆形齿轮的视图；以及

图13A和图13B是通过链条而不是通过直接相互啮合连接的非圆形齿轮的视图。

图14示出在使用齿轮系统的示例性旋转式发动机中第一可旋转轴元件旋转360度时活塞之间的容积，以提供时序。

图15示出当第一可旋转轴旋转360度时，图14的实施方式中的第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件之间的关系。

图16示出转子组件(没有外壳)以及第一可旋转轴元件和第二可旋转轴元件的替选布置。

具体实施方式

图1A和图1B示出根据本发明的一对双叶片非圆形齿轮和相关联的曲线图。这些齿轮的减速(或增加)比在K至1/K之间变化。

在如图1A中那样定位齿轮的情况下，主动齿轮的最大半径与从动齿轮的最小半径联接，使得主动齿轮的输出速度处于最大值。随着齿轮沿所示方向旋转，主动齿轮的半径逐渐减小，而从动齿轮的半径逐渐增大。对于主动齿轮，速度在第一1/4转中减小，然后在下一个1/4转中增大，依此类推。这些增大或减小速度的周期每转发生四次。以这种方式，可以控制从动齿轮的速度以满足要求。已经发现，图1A中所示的特定齿轮轮廓在产生转子运动的平滑度方面提供了优势。在这方面，如图1B中所示，减速比与主动齿轮的旋转角度的曲线图示出通过主动齿轮的角旋转的平滑的减速比过渡。

参照图2-图7，提供了齿轮组件10，用于控制旋转装置11内的转子A和B。齿轮组件10安装在旋转装置11的后部，并且布置在壳体36的一个面的后面。

齿轮组件包括用于从旋转装置11传递扭矩的输出轴12，该输出轴12具有第一可旋转轴元件14和第二可旋转轴元件13。非圆形齿轮15和16位于输出轴12上。第一可旋转轴元件14形成输出轴12的外侧部分的一部分，并且第二可旋转轴元件13形成输出轴12的内侧部分的一部分。

第一可旋转轴元件14包括用于将第二可旋转轴元件13容纳在其中的孔或中空部分28。这样，第一可旋转轴元件14的直径大于第二可旋转轴元件13的直径，从而使第二可旋转轴元件13能够穿过第一可旋转轴元件14的中空部分28，以便形成输出轴12。第二可旋转轴元件13通常比第一可旋转轴元件14更长。通常，第一可旋转轴元件14具有50mm的直径和115mm的长度，并且第二可旋转轴元件13具有30mm的直径和200mm的长度。

第一可旋转轴元件14和第二可旋转轴元件13是同轴的，并且共用同一个纵向轴线24。在使用中，第一可旋转轴元件14和第二可旋转轴元件13通常以不同的速度彼此独立地旋转。输出轴12从转子A和B径向地延伸，并穿过齿轮组件壳体(未示出)。这样，输出轴12由被压入壳体中的轴承26支撑，并且轴承26通常是滚珠轴承或圆锥滚型轴承。此外，一个或多个轴承(未示出)被夹在第一可旋转轴元件14和第二可旋转轴元件13之间。这些轴承通常为白色金属轴承壳的形式，通常用于将曲柄轴支撑在内燃机的内部。这种布置有助于减少在第一可旋转轴元件14和第二可旋转轴元件13之间发生的磨损。

如图4中所示，第一可旋转轴元件14的第一端部30和第二端部31以及第二可旋转轴元件13的第一端部29和第二端部32的一部分包括附接装置33，以将齿轮15和16以及转子A和B可拆卸地固定至第一可旋转轴元件14和第二可旋转轴元件13。第一可旋转轴元件14的第一端部30和第二可旋转轴元件13的第一端部29的附接装置33包括键槽部分34，并且相对于齿轮15和16是不可调节的。键槽部分34具有25mm的长度、8mm的宽度以及4mm的深度。在第一可旋转轴元件14的第二端部31和第二可旋转轴元件13的第二端部32处的附接装置33也不能相对于转子A和B调节。在第一可旋转轴元件14的第二端部31和第二可旋转轴元件13的第二端部32处的附接装置33包括键槽部分35。键槽部分35具有25mm的长度、8mm的宽度以及4mm的深度。如图所示，键槽部分34和35通常彼此大致成90°定位。

与输出轴12相邻地间隔的是动力传输轴17，该动力传输轴17具有纵向轴线25。动力传输轴布置成接收来自输出轴12的扭矩。如图所示，一个或多个非圆形齿轮18、19位于在动力传输轴上。这样，位于在输出轴12上的一个或多个非圆形齿轮15、16与位于动力传输轴17上的一个或多个非圆形齿轮18、19啮合。输出轴12和动力传输轴17延伸穿过非圆形齿轮的中心。

输出轴12和动力传输轴17的轴线基本上平行。动力传输轴17具有30mm的直径和100mm的长度。动力传输轴17被固定在壳体(未示出)中，并且由后侧和前侧轴承27支撑。轴承27被压入壳体中，并且通常是滚珠轴承或圆锥滚型轴承。

如图7中所示，动力传输轴17的第一端部37和第二端部38包括键槽部分39a和39b。第一键槽部分39a基本上垂直于第二键槽部分39b定位。部分39a和39b从动力传输轴的第一端部和第二端部的端部边缘稍微偏移，并且大体上布置在轴17的中间。这种布置允许轴17的一部分从齿轮18和19向外突出，从而允许动力输出(例如，将滑轮附接至轴17)。每个键槽部分39a和39b具有25mm的长度、8mm的宽度和4mm的深度。由于键槽部分39在动力传输轴17上的垂直定向，第三齿轮18和第四齿轮19布置成使得其长轴线彼此成90°固定。

非圆形齿轮15、16、19和18是双叶片非圆形齿轮，并且如图8所示，为旋转组件11提供了必要的正时要求。齿轮15、16、19和18由钢或铝制成，但在某些情况下例如塑料或复合材料的替选材料可能是适合的。

非圆形齿轮15、16、19和18具有相同的齿形轮廓。非圆形齿轮15、16、19和18具有大致100mm的总体长度和大致50mm的总体宽度。每个非圆形齿轮的长轴与短轴之比大致在0.43至0.72之间。更优选地，大致在0.50至0.64之间，还更优选地，大致在0.57至0.58之间，并且在优选的实施方式中，该比率大致是0.57446。在图1A中所示的实施方式中，每个齿轮具有围绕其圆周分布的62个齿。

返回参考图2，非圆形齿轮包括用于附接至输出轴12和动力轴17的键沟40。将齿轮15和16固定至第一可旋转轴元件14和第二可旋转轴元件13的装置是借助于锥形锁定套管和/或反向锥形锁定套管的键接头。齿轮15和16包括键沟40，键沟40具有8mm的宽度和4mm的深度，这些键沟被加工至键轴孔中。键位于键槽34和键沟40之间。优选地，键的长度为25mm、高度为8mm并且宽度为8mm。

类似地，键接头通过锥形锁定套管和/或反向锥形锁定套管将第三齿轮和第四齿轮固定至动力传输轴17。在这方面中，第三齿轮19和第四齿轮18包括键沟40，该键沟40被加工至键轴孔中，具有8mm的宽度和4mm的深度。在键槽39和键沟40之间捕获键。优选地，键的长度为25mm、高度为8mm并且宽度为8mm。

为了补偿轴元件13和14的不同尺寸，第一齿轮15具有30.1mm的键轴孔直径，并且第二齿轮16具有45.1mm的键轴孔直径。第三齿轮18和第四齿轮19两者具有30.1mm的键轴孔直径，用于联接至动力传输轴17。

在替选的齿轮附接布置中，齿轮15、16、18和19各自包括轴孔，该轴孔没有在其中加工的键沟。在这方面，将锥形锁定套管驱动至轴孔中，并且可以在轴孔中加工出带螺纹的或不带螺纹的附加孔，附加孔可以完全或部分地延伸穿过厚度。这与螺栓或螺钉一起，为锥形锁定套管提供了额外的固定装置。锥形锁定套管各自包括键轴孔，以便将齿轮15、16、18和19固定至相应的轴12、13、14、17。

第一可旋转轴元件14联接至第二齿轮16，第二可旋转轴元件13联接至第一齿轮15，并且动力传输轴17联接至第三齿轮18和第四齿轮19。第一齿轮15与第三齿轮18相互啮合，并且第二齿轮16与第四齿轮19相互啮合。

如图3和图8-图11中所示，第一转子A由顶部20和相应的底部23形成。类似地，第二转子B由顶部21和底部22形成。

在图9-图11中所示的一实施方式中，转子组件41包括以呈环形截面形状的活塞20、21、22和23形式的转子部分。每个活塞20、21、22、23包括凹槽54、55，以容纳用于为转子组件41提供密封手段的活塞环。涡流室58设置在活塞外端面56、57上，并且活塞包括切口56以减轻重量。

第一转子A和第二转子B中的每一者具有毂43、44形式的环形支撑件，该环形支撑件定位于相应的第一转子部分20和21与第二转子部分23和22之间。每个毂43、44连接第一活塞20和21与第二活塞23和22，使得它们基本上彼此相对定位。

图10和图11更详细地示出了连接至活塞20和23的毂43。虽然明确地示出了毂43，但是图9中所示的连接至活塞21和22的毂44具有相同的特征。

如图所示，每个毂43、44具有设置在外表面46的边缘49和内表面47的边缘48之间的大致上圆锥形的外周侧面50。

圆锥形的外周侧面50与活塞20、21、22和23的外侧面互补。就这一点而言，活塞20、21、22和23抵靠相应的毂43、44的圆锥形外周侧面50安置。优选地，活塞20、21、22、23通过诸如螺栓51的紧固件固定至其各自的毂43、44。可选地，螺纹孔设置成穿过活塞20、21、22、23和相应的毂43、44。可选地，活塞20、21、22、23可以焊接至相关的毂43、44。

每个毂43、44具有外表面46和内表面47，当毂43、44彼此堆叠时，内表面47彼此相向面对。毂的外表面46的表面积通常大于毂的内表面47的表面积。

穿过每个毂43、44的中心并且相对于面46、47设置的是形成中心锥形孔52的垂直孔，可选地，该中心锥形孔布置成容纳锥形锁定套管和/或反向锥形锁定套管。锥形锁定套管和/或反向锥形锁定套管通常被驱动至每个支撑件43、44的孔52中，并且可选地，可以绕孔52的外周加工出带螺纹或不带螺纹的切口部分53，切口部分53可以完全地或部分地延伸穿过孔52的厚度。与驱动穿过切口部分53的螺栓或螺钉一起，这种布置为锥形锁定套管和/或反向锥形锁定套管提供了额外的固定方式。锥形锁定套管(未示出)包括键轴孔，以便将转子组件固定至相应的轴部分13、14。

如图9和图11中所示，以毂43、44形式的环形支撑件相互抵靠安置，使得毂43的内表面47抵靠毂44的内表面47安置。在该连接中，每个毂43、44的内表面47朝向彼此向内地突出，并且每个毂43、44的外表面46彼此远离地向外突出。如图所示，活塞20、21、22、23被每个毂43、44提供的外周侧面50容纳，使得当对齐在一起时，每个毂43、44的圆锥形外周侧面50形成凹形轮廓45。由于每个毂43、44连接至相应的轴部分13、14，由相应的毂43、44和活塞20、21、22、23组成的每个转子A、B一起形成完整的转子组件41。

在图9中所示的布置中，优选地，活塞20、21、22和23具有270mm的直径、135mm的半径以及80mm的转子面直径。

返回至图8，示出了齿轮组件10的时序。在阶段1至8，由于齿轮的非圆形的形状，转子A和B以不同的速度运动，该速度在第一个1/4转中减小，并且在下一个1/4转中增加。假设两个转子A和B的正时异相，即一个转子正在加速而另一个转子正在减速，则允许形成一系列的腔室W、X、Y和Z，该一系列的腔室在输出轴12(其形成第一可旋转轴元件14和第二可旋转轴元件13两者)的单个转中改变容积。换句话说，腔室W、X、Y和Z是可变容积的腔室，并且因此齿轮组件可以为待形成的这些腔室提供必要的正时。由于容积的这种变化，这为内燃机特有的进气、压缩、燃烧和排气循环提供了必要的要求。

在阶段1(在本文中被称为相对于腔室W的上止点(top dead centre，TDC))，该阶段1在第一可旋转轴元件14绕旋转轴线24旋转期间开始于第一可旋转轴元件14(即，输出轴12的外侧部分)，齿轮16以旋转运动运动，并且绕旋转轴线24旋转，从而使由部分20和23形成的转子A运动。在其旋转运动期间，齿轮16与齿轮19啮合并且使得动力传输轴17绕旋转轴线25旋转。

在绕旋转轴线24旋转期间运动至第二可旋转轴元件13(即输出轴12的内侧部分)，在第二可旋转轴元件13旋转期间，齿轮15以旋转运动运动，并且绕旋转轴线24旋转，从而使由部分21和22形成的转子B运动。在其旋转运动中，齿轮15与齿轮18啮合并且使动力传输轴17绕旋转轴线25旋转。

对于每个腔室W、X、Y和Z，每个腔室在输出轴12的一个完整旋转过程中运动经过以下阶段：

阶段1：

腔室W-点火冲程。示出腔室W位于上止点(TDC)。点火可能会在TDC处、稍微在TDC之前(即(BTDC)延迟时间)发生，或者稍微在TDC之后(即(ATDC)提前时间)。在点火之前，燃料/空气混合物已经被压缩。

腔室X-做功冲程/膨胀冲程。来自燃料/空气混合物的气体的膨胀导致化学能转换成有用的机械能。即，通过部分22施加至转子B的膨胀力作为扭矩通过第二可旋转轴元件13输出。

腔室Y-排气冲程。尽管不容易看到，随着腔室从做功冲程减小了容积，排气通过排气口排出。随着腔室尺寸的增加，通过由于腔室尺寸增加产生的真空而将燃料/空气混合物通过进气口吸入。

腔室Z-进气冲程/压缩行程。燃料空气/混合物在点火之前被压缩。

阶段2：

腔室W-点火冲程。腔室W显示为TDC之前。

腔室X-做功冲程/膨胀冲程。爆炸膨胀力通过部分22施加至转子B，并且作为扭矩通过第二可旋转轴元件13输出。

腔室Y-排气冲程。排气通过排气口排出，并且燃料/空气混合物通过进气口吸入。

腔室Z-进气冲程/压缩冲程。燃料空气/混合物在点火之前被压缩。

阶段3：

腔室W-做功/膨胀冲程(中)。爆炸膨胀力通过部分20施加至转子A，并且作为扭矩通过第一可旋转轴元件14输出。

腔室X-做功/膨胀冲程(中)。爆炸膨胀力通过部分22施加至转子B，并且作为扭矩通过第二可旋转轴元件13输出。

腔室Y-进气(中)。燃料空气/混合物在点火之前被压缩。

腔室Z-压缩冲程(中)。燃料空气/混合物在点火之前被压缩。

阶段4：

腔室W-做功/膨胀冲程。爆炸膨胀力通过部分20施加至转子A，并且作为扭矩通过第一可旋转轴元件14输出。

腔室X-排气冲程。排气通过排气口排出，并且燃料/空气混合物通过进气口吸入。

腔室Y-进气。燃料空气/混合物在点火之前被压缩。

腔室Z-压缩冲程(结束)。燃料空气/混合物在点火之前被压缩。

阶段5：

腔室W-做功/膨胀冲程(中)。爆炸膨胀力通过部分20施加至转子A，并且作为扭矩通过第一可旋转轴元件14输出。

腔室X-进气(中)。燃料空气/混合物在点火之前被压缩。

腔室Y-进气/压缩冲程(中)。燃料空气/混合物在点火之前被压缩。

腔室Z-做功/膨胀冲程(开始)。爆炸膨胀力通过部分21施加至转子B，并且作为转矩通过第二可旋转轴元件13输出。

阶段6：

腔室W-排气冲程。排气通过排气口排出，并且燃料/空气混合物通过进气口吸入。

腔室X-进气/压缩冲程。燃料空气/混合物在点火之前被压缩。

腔室Y-点火冲程。腔室Y显示为在TDC之前。

腔室Z-做功/膨胀冲程。爆炸膨胀力通过部分21施加至转子B，并且作为扭矩通过第二可旋转轴元件13输出。

阶段7：

腔室W-进气/压缩冲程。燃料空气/混合物在点火之前被压缩。

腔室X-点火冲程。腔室X显示为在TDC之前。

腔室Y-做功/膨胀冲程。爆炸膨胀力通过部分23施加至转子A，并且作为扭矩通过第一可旋转轴元件14输出。

腔室Z-排气冲程。排气通过排气口排出，并且燃料/空气混合物通过进气口吸入。

阶段8(与阶段1相同)：

腔室W-点火冲程。腔室W显示为在TDC处。

腔室X-做功/膨胀冲程。爆炸膨胀力通过部分22施加至转子B，并且作为扭矩通过第二可旋转轴元件13输出。

腔室Y-排气冲程。排气通过排气口排出，并且燃料/空气混合物通过进气口吸入。

腔室Z-进气/压缩冲程。燃料空气/混合物在点火之前被压缩。

图12示出用于联接齿轮(滑轮/链轮)15和18以及齿轮(滑轮/链轮)16和19的替选布置。在这方面中，不是直接地啮合齿轮，而是使用传输带59和60将齿轮联接在一起。这在减少操作噪音、在齿处减少损耗、以及潜在地放宽所需的制造公差方面具有优势。

图13示出用于联接齿轮(带轮/链轮)15和18以及齿轮(带轮/链轮)16和19的另一替选布置。在这方面中，不是直接地啮合齿轮，而是使用链条70和71将齿轮联接在一起。这在减少操作噪音、在齿处减少损耗、以及潜在地放宽所需的制造公差方面具有优势。

图14示出在使用齿轮组件的旋转式发动机中两个活塞之间的容积，以提供时序。当第一可旋转轴元件14旋转时，毂43在第一可旋转轴元件14和毂44在第二可旋转轴元件13上的相对运动使得活塞之间的腔室的容积变化。当腔室X和Z处于最大容积时，腔室W和Y处于最小容积。在优选的实施方式中，腔室容积以正弦方式变化，如图所示，尽管精确的变化取决于非圆形齿轮的形状。

图15示出在使用齿轮组件的旋转式发动机的优选实施方式中的“转子与曲柄角的关系”。可以看出，转子在第一个四分之一转中分开运动，然后在下一个四分之一转中聚拢运动，依此类推。

图16示出转子组件，其可以用于联接至齿轮组件的替选实施方式的旋转式内燃发动机中。在该实施方式中，转子B通过第一可旋转轴元件联接至第一齿轮15，并且转子A通过第二可旋转轴元件联接至第二齿轮16。在这种配置中，第一齿轮和第三齿轮在旋转装置的一侧，并且第二齿轮和第四齿轮在旋转装置的相对侧。第一可旋转轴元件可以以与第二可旋转轴元件不同的速度旋转，以便允许活塞20、21、22、23的适当的相对运动，如前所述。第一齿轮(或滑轮)15通过传输带60联接至第三齿轮(或滑轮)18。第二齿轮(或滑轮)16通过传输带59联接至第四齿轮(或滑轮)19。根据应用，传输带59、60可以具有齿，以便防止其在滑轮上滑动。第三齿轮(或滑轮)18通过第二轴17联接至第四齿轮(或滑轮)19。

Claims (30)

1.一种用于控制旋转装置内的转子(A，B)的齿轮组件(10)，所述齿轮组件包括：

具有第一可旋转轴元件(14)和第二可旋转轴元件(13)的第一轴(12)，所述第一可旋转轴元件(14)相对于所述第二可旋转轴元件(13)同轴地安装以进行相对运动；

第二轴(17)，所述第二轴的轴线至少基本上平行于所述第一轴(12)的轴线；

位于所述第一轴(12)上的第一非圆形齿轮(15)和第二非圆形齿轮(16)，所述第一非圆形齿轮(15)配置成与所述第一可旋转轴元件(14)一起旋转，并且所述第二非圆形齿轮(16)配置成与所述第二可旋转轴元件(13)一起旋转；

位于所述第二轴(17)上的第三非圆形齿轮(18)和第四非圆形齿轮(19)，所述第三非圆形齿轮(18)和所述第四非圆形齿轮(19)安装成与所述第二轴(17)一起旋转，并且布置成使得其长轴线相互成90°固定；

其中，所述第一非圆形齿轮(15)配置成与所述第三非圆形齿轮(18)联接，并且所述第二非圆形齿轮(16)布置成与所述第四非圆形齿轮(19)联接；以及

其中，所述第一可旋转轴元件(14)联接至第一转子(A)，并且所述第二可旋转轴元件(13)联接至第二转子(B)，所述第一转子(A)和所述第二转子(B)同轴地安装。

2.根据权利要求1所述的齿轮组件，其中，所述第一可旋转轴元件(14)的一部分和所述第二可旋转轴元件(13)的一部分包括用于将所述齿轮(15，16，18，19)和所述转子(A，B)可拆卸地安装至所述第一可旋转轴元件和所述第二可旋转轴元件的附接装置(33)，所述附接装置(33)包括一个或多个锥形锁定套管。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮组件，其中，所述第二轴(17)包括用于将所述齿轮(18，19)可拆卸地安装至所述第二轴(17)的附接装置(40)。

4.根据权利要求3所述的齿轮组件，其中，所述第二轴(17)的附接装置(40)还包括一对键槽部分(39a，39b)，该布置使得第一键槽部分(39a)基本上垂直于第二键槽部分(39b)定位。

5.根据权利要求1或2所述的齿轮组件，其中，所述第一可旋转轴元件(14)形成所述第一轴(12)的外侧部分的一部分，并且所述第二可旋转轴元件(13)形成所述第一轴(12)的内侧部分的一部分。

6.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述第一可旋转轴元件(14)包括孔(28)，所述孔用于在其中容纳所述第二可旋转轴元件(13)。

7.根据权利要求2所述的齿轮组件，其中，在所述第一可旋转轴元件(14)和所述第二可旋转轴元件(13)处的所述附接装置(33)包括在所述第一可旋转轴元件(14)的第一端部(30)和所述第二可旋转轴元件(13)的第一端部(29)处的键槽部分(34)。

8.根据权利要求2所述的齿轮组件，其中，在所述第一可旋转轴元件(14)和所述第二可旋转轴元件(13)处的所述附接装置(33)包括在所述第一可旋转轴元件(14)的第二端部(31)和所述第二可旋转轴元件(13)的第二端部(32)处的键槽部分(35)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述第一转子(A)和所述第二转子(B)各自包括相应的第一活塞(20，21)和基本上相对的第二活塞(22，23)。

10.根据权利要求9所述的齿轮组件，其中，所述第一活塞(20，21)和所述第二活塞(22，23)各自总体呈环形截面的形式。

11.根据权利要求9所述的齿轮组件，其中，所述第一转子(A)和所述第二转子(B)中的每一者具有呈毂(43，44)形式的支撑件，所述毂(43，44)定位于相应的第一活塞(20，21)和第二活塞(22，23)之间，该布置使得每个毂(43，44)连接所述第一活塞(20，21)和所述第二活塞(22，23)，使得所述第一活塞(20，21)和所述第二活塞(22，23)基本上彼此相对地定位。

12.根据权利要求11所述的齿轮组件，其中，每个毂(43，44)具有基本上弯曲的圆锥形侧面(50)。

13.根据权利要求12所述的齿轮组件，其中，每个毂的基本上弯曲的圆锥形侧面(50)与所述活塞(20，21，22，23)的外侧面互补。

14.根据权利要求11所述的齿轮组件，其中，每个毂(43，44)具有外表面(46)和内表面(47)，所述布置使得所述外表面(46)的表面积比所述内表面(47)的表面积更大。

15.根据权利要求14所述的齿轮组件，其中，每个毂(43，44)的内表面(47)向内突出以彼此面对。

16.根据权利要求12或13所述的齿轮组件，其中，邻接的所述毂(43，44)的外周圆锥形侧面(50)当对齐时形成连续的凹形轮廓(45)。

17.根据权利要求7或8所述的齿轮组件，其中，所述键槽部分(34，35)基本上彼此垂直。

18.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述非圆形齿轮(15，16，18，19)是双叶片非圆形齿轮。

19.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述第一轴(12)和所述第二轴(17)延伸穿过其相关联的非圆形齿轮(15，16，18，19)的中心。

20.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述非圆形齿轮(15，16，18，19)具有基本上相同的齿形轮廓。

21.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述非圆形齿轮(15，16，18，19)具有100mm的总长度和50mm的总宽度。

22.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述非圆形齿轮(15，16，18，19)的长轴与短轴之比基本上在0.43与0.72之间。

23.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述非圆形齿轮(15，16，18，19)的长轴与短轴之比基本上在0.50与0.64之间。

24.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述非圆形齿轮(15，16，18，19)的长轴与短轴之比基本上在0.57与0.58之间。

25.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述非圆形齿轮(15，16，18，19)的长轴与短轴之比基本上为0.57446。

26.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述非圆形齿轮(15，16，18，19)分别具有用于附接至其各自的第一轴或第二轴的键沟。

27.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述齿轮组件布置在所述旋转装置的一个面的后面。

28.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组件，其中，所述第一非圆形齿轮(15)配置成与所述第三非圆形齿轮(18)啮合，并且所述第二非圆形齿轮(16)布置成与所述第四非圆形齿轮(19)啮合。

29.根据权利要求1至27中任一项所述的齿轮组件，其中，所述第一非圆形齿轮(15)配置成通过传输带或链条与所述第三非圆形齿轮(18)联接，并且所述第二非圆形齿轮(16)布置成通过传输带或链条与所述第四非圆形齿轮(19)联接。

30.根据权利要求1或2所述的齿轮组件，其中，所述第一可旋转轴(12)的所述第一可旋转轴元件(14)和所述第二可旋转轴元件(13)沿其共同的纵向轴线线性地安装。

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