CN111566314A - 用于将往复运动转换为旋转运动或进行反向转换的机构及其应用 - Google Patents

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Abstract

用于将旋转运动转换为往复运动或进行反向转换的机构，包括第一环形组件(1)和第二环形组件(3)，第一环形组件(1)和第二环形组件(3)沿纵轴(ΔΑ)同轴放置，并且第一环形组件(1)在第二环形组件(3)旁边，其中两者都能绕纵轴旋转并能沿纵轴往复运动，其中第一环形组件(1)的邻近第二环形组件(3)的一侧(A)在至少一点上与第二环形组件(3)的相邻的一侧(Γα)持续接触，使得第二环形组件(3)能够在与所相邻的第一环形组件(1)的一侧(A)至少一个点上持续接触的情况下相对于第一环形组件(1)旋转，从而如果强制第一环形组件(1)和第二环形组件(3)相对于彼此旋转，同时保持持续接触，则起伏表面(Α，Γα)的每一点将跟踪相对于另一点的起伏轨迹，并同时相对另一点进行往复运动。

Description

用于将往复运动转换为旋转运动或进行反向转换的机构及其 应用
技术领域
本发明涉及根据权利要求1所述的将往复运动转换为旋转运动或进行反向转换的机构。它还涉及机构在诸如流体流量控制阀门、活塞发动机(如电动机或泵/压缩机)、自动化系统以及离合器、差速器、旋转/往复速度增减装置以及发电机/电动机中的机电耦合中的应用。
背景技术
最著名和最广泛的直线往复到旋转运动的转换机构是活塞-活塞杆-曲柄机构。它广泛应用于活塞发动机(发电机或泵/压缩机)，该活塞发动机通常与空气、水(液体或蒸汽)、油以及液态或气态(如碳氢化合物、氢气等)燃料一起作用。每种作用流体的流量控制都是通过各种类型的阀门来实现的，这些阀门通过许多不同的方式或机构(例如重力、弹簧、杆、凸轮轴等)打开和关闭。
活塞-活塞杆-曲柄机构以及该机构上的发动机的严重劣势在于其移动部分复杂并且数量多。这同样适用于与移动部分的位置、速度和加速度、以及由产生的惯性力引起的振动相关的运动特性。这就是平衡机构是必要的的原因；但由于高阶谐波仍然存在，平衡并不能完全解决问题。此外，在内燃机(Internal Combustion Engines)中，该机构的劣势还包括活塞不能在特定的时间间隔内停留在上止点(TDC)和下止点(BDC)处以改善燃烧和提高效率，并使二冲程发动机有足够的时间对气缸废气分别进行吹扫/冲洗。
发明内容
本发明涉及简单机构，该机构无需曲轴和活塞杆即可用于将直线往复运动转换为旋转运动或进行反向转换，并且还能够提供在往复运动的极端位置(TDC和BDC)延迟运动反向转换的可能性。同时，它允许提供用于流体流量控制的具有简单孔的阀门配置。它还涉及可将上述机构和/或具有简单孔的阀门配置结合在一起的产品(例如活塞发动机(电机或泵/压缩机)、离合器、差速器、旋转/往复速度增/减装置、发电机/电动电机中的机电耦合以及自动化装置)。
根据本发明，提出了一种将往复运动转换为旋转运动或者进行反向转换的机构，该机构包括第一环形组件以及沿着纵轴同轴安装在第一环形组件附近的第二环形组件，其中二者均能绕纵轴旋转并沿着纵轴做往复运动，其中第一环形组件的邻近第二环形组件的一侧在至少一点上与相邻的第二环形组件的一侧持续接触，其中，相接触的侧是光滑的起伏表面，所述起伏表面形成为半径通过第一和第二环形组件的外圆柱表面的光滑的起伏曲线的几何轨迹，所述几何轨迹从所述外表面开始并终止于所述内表面，以n(自然数≠0)对重复的波峰和波谷为特征，其中所述波峰和波谷相对于由波峰和波谷的最高/最低点(分别)和纵轴限定的水平对称。
根据本发明，第一环形组件的起伏表面的波峰可与第二环形组件的起伏表面的波峰接触，并且在该位置，该接触点位于垂直于纵轴的平面上，第一环形组件和第二环形组件的起伏表面相对于该平面对称。
此外，每个起伏表面的波峰均比与其几何相似且相似比为1:3的波峰小，这样，当波峰进入另一波峰的波谷并且波峰边缘与相对起伏表面的波谷的最低点接触时，起伏表面之间留有自由空间，因此，当润滑时，摩擦和磨损由于动态润滑而最小化。
在所提出的机构中，如果强制第一环形组件和第二环形组件相对于彼此旋转，同时保持持续接触，则相接触的起伏表面的每一点将跟踪相对于另一点的起伏轨迹，并同时以相应旋转运动频率的n倍的频率(frequency n-times)在上止点(Top Dead Centre)和下止点(Bottom Dead Centre)之间相对于另一点往复运动，其中n是波峰/波谷的数量，此相对运动由牢固地连接到环形组件的其中一个的每个组件执行，当每个组件(例如活塞)连接到环形组件的其中一个、从而使得该连接组件可以自由地不跟随其连接的组件的旋转时，仅相对于另一环形组件执行往复运动，从而将旋转运动转换为具有或不具有共存的旋转的往复运动，而在相反条件下，将一环形组件相对于另一个的强制往复运动转化为组件的具有或不具有共存往复运动的旋转运动。
两个环形组件的起伏表面的波峰和波谷的边缘可以是垂直于纵轴的点或直线部分，其中，如果波峰和波谷的边缘是点，则在两个环形组件以恒定速度相对旋转的情况下，通常产生简单往复运动，在特殊情况下会产生谐波往复运动，而如果波峰和波谷的边缘是直线部分，则在两个环形组件以恒定速度相对旋转的情况下会产生往复运动，该往复运动在上止点(TDC)和下止点(BDC)处的运动的反向转换会具有与直线部分长度成比例的延迟。如果这些曲线的平面排列包含正弦曲线，且波峰上没有垂直于纵轴的直线部分，则往复运动将是谐波的。
注1：在之前的部分落中，以及在随后的说明书中以及在权利要求中，无论何时，为了表达的简便性和简洁性，只要参考波峰和波谷边缘的“点或直线部分”并参考环形组件的正面起伏表面的“曲线”，在实际中，该参考意味着第一、第二和第三环形组件(无论何时提供)的外表面的起伏曲线的平面排列，从该平面开始形成环形组件的邻近(相邻)起伏表面的半径。
注2：在说明书和权利要求书中，每当分别提及在第一环形组件1和第二环形组件2或第二环形组件2和第三环形组件3之间的“至少一点”接触时，该点是指象征位置。实际上，接触发生在形成环形组件1、2和3的起伏表面的半径的直线部分上，这些组件在负载作用下转化为窄条形：实际上转化为窄梯形。
第二环形组件可用作转子，而第一环形组件可用作定子，反之亦然。在本说明书中提出了应用，其中第二环形组件用作转子，第一环形组件用作定子。
在许多应用中，提供了附加机构，该附加机构强制将第二环形组件推到第一环形组件上，使得相接触的起伏表面彼此持续接触。
附图说明
图1-20示出了该机构的运行原理及其应用。这些附图并没有严格遵循机械工程制图的原则。这些示图并没有画得很详细，并进行了简化，主要有以下几点：
a.图5至13未示出视图，仅示出半立面图：转子和活塞的布置位置示出在上止点(TDC)右侧和左侧，与在下止点(BDC)处的布置位置相同。
b.本领域技术人员已知的某些组件示出为单个的整体部分，然而，实际上它们是多个组件的复合品。
c.常用的发动机部分(如螺钉、滚珠轴承、衬套、垫圈、法兰等)未示出。
d.小的轴线表明相邻的组件牢固地连接在一起。
图1、2、3和4以简化的方式示出了本发明所依据的工作原理，而在图2(上图)中以简化的方式示出了根据本发明控制流体流量的简单阀门阵列。
图5示出了具有根据本发明的运动转换机构的活塞发动机的气缸、带孔阀门、通过方栓与轮轴配合的转子、以及旋转时往复运动的活塞。
图6示出了图5中的气缸，不同之处在于定子也是与旋转轴配合的齿轮。
图7示出了图5中的气缸，不同之处在于轴连接到与旋转轴配合的齿轮。
图8示出了具有根据本发明的运动转换机构的内燃机活塞发动机的气缸、常规阀门、通过方栓与轮轴配合的转子、轴上的碟形凸轮以及旋转时往复运动的活塞。
图9示出了图8中的气缸，不同之处在于定子也是与旋转轴配合的齿轮。
图10示出了图8中的气缸，不同之处在于轴连接到与旋转轴配合的齿轮。
图11示出了图8中的气缸，不同之处在于活塞往复运动时不旋转。
图12示出了图9中的气缸，不同之处在于活塞往复运动时不旋转。
图13示出了图10中的气缸，不同之处在于活塞往复运动时不旋转。
图14示出了镜像对称的两缸双效活塞发动机，该发动机具有根据本发明的运动转换机构、带孔阀门或常规阀门、通过方栓与轮轴配合的转子，其中转子也是活塞的替代品，因为作用流体在两个定子、转子和圆柱形主体之间运作。
图15示出了基于图5至图14的多缸布置，其中转子和活塞的往复质量产生的惯性力实现了完全抵消。
图16示出了基于根据本发明的运动转换机构的离合器的布置。
图17示出了基于根据本发明的运动转换机构的差速器的布置。
图18示出了基于根据本发明的运动转换机构的旋转/往复速度增减装置的布置。
图19示出了基于根据本发明的运动转换机构的电动发动机(发电机/电动电机)与两个发动机(分别为电机或泵/压缩机)的耦合。
图20示出了基于根据本发明的运动转换机构的发动机，该发动机具有两个镜像对称的气缸、每个气缸所具有的一对起伏表面以及利用压力和弹簧的辅助迫使它们接触的机构。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的运动转换机构，该机构包括第一环形组件1和沿着纵轴ΔΑ同轴定位的第二环形组件3，第一环形组件位于第二环形组件的旁边，这两个组件能够围绕纵轴ΔΑ旋转，并且能够沿着纵轴ΔΑ往复运动。第一环形组件1的相邻于第二环形组件3的一侧A与所邻近的第二环形组件3的一侧Γα在至少一点上持续接触，使得第二环形组件3能够相对于第一环形组件1移动，移动时第二环形组件与所邻近的第一环形组件1的侧A在至少一点上持续接触。所接触的侧为光滑起伏表面A、Γα，该光滑起伏表面形状为半径分别通过第一和第二环形组件1、3的外圆柱表面的起伏曲线α和γα的几何轨迹，该几何轨迹从外表面开始并终止于内表面，以n(自然数≠0)对与其几何相似且相似比为1:3的波峰和波谷为特征，其中，波峰/波谷相对于由波峰/波谷的最该点/最低点(分别)和纵轴ΔΑ限定的水平对称。在图1到图4中，n＝2。
如果强制第一环形组件1和第二环形组件3相对于彼此旋转，同时保持持续接触，则起伏表面Α、Γα的每一点将跟踪相对于另一点的起伏轨迹，并同时以相应旋转运动频率的n倍的频率在上止点(Top Dead Centre)和下止点(Bottom Dead Centre)之间进行往复运动，其中n是波峰/波谷的数量，此相对运动由牢固地连接到环形组件1或3中的其中一个的每个组件执行，在另一方面，每个组件连接到环形组件1或3中的其中一个上，从而使得该连接的组件可以自由地不跟随其连接的组件的旋转时，仅相对于另一环形组件执行往复运动，从而将旋转运动转换为具有或不具有共存旋转的往复运动，而在相反条件下，将一环形组件1或3相对于另一个的强制相对往复运动转化为组件的具有或不具有共存往复运动的旋转运动。
根据图1，每个起伏表面A、Γα的波峰比与其几何相似且相似比为1:3的波峰小，这样，当它们进入另一个的波谷并且波峰的点与相对起伏表面的点接触时，起伏表面之间留有自由空间，因此，当润滑时，摩擦和磨损由于动态润滑而最小化。
在图2中示出了不同于图1的机构的根据本发明的运动转换机构，该机构包括附加机构，该附加机构强制将第二环形组件3推到第一环形组件1上，以使起伏表面Γα持续接触起伏表面A。附加机构包括第三环形组件2，该第三环形组件相对于第一和第二环形组件1、3同轴安装，使得第二环形组件3位于第一和第三环形组件1、2之间，第三环形组件2的相邻的一侧(朝向第二环形组件3的一侧)是起伏表面B，其特征在于与第一环形组件1相同的起伏曲线A，并且是其在空间中的镜像，并且与第二环形组件3的相邻的一侧在至少一点上持续接触，第二环形组件3的相邻的一侧也是起伏表面Γβ，其特征在于具有与第一环形组件1的相邻于第二环形组件3的一侧Γα的相同的起伏曲线形状，但位于与表面Γα对称的位置，并且与位于表面Γα的波谷相对位置的波峰一起移动远离，使得第二环形组件3可相对于第一和第三环形组件1、2旋转，并与第一和第三环形组件1、2的一侧在至少一个点上持续接触。
在图2的示例中，第二环形组件3牢固地连接到活塞4，或者以第二环形组件3和活塞4能够自由地围绕纵轴ΔΑ独立旋转的方式连接。此外，图中还示出了圆柱形衬套5(在纵轴ΔΑ的延长部分中拆卸)，在该衬套内保持周向接触地移动由盖8覆盖的圆柱形活塞4。在本例中，第二环形组件3用作转子，而第一和第三环形组件1、2用作定子。
如果活塞4是凹面并且牢固地连接到第二环形组件3，并且至少一个孔O4位于活塞表面4上，则在第二环形组件3的旋转运动的情况下，跟踪波浪形轨迹E的孔O4将与在轨迹E内部或者穿过轨迹E发现的固定衬套5的至少一个孔O5相交。孔O4和O5的公共点允许活塞4的内部和衬套5的外部之间的周期性连通，在这部分时间内，活塞4和衬套5的孔是连通的。因此，在活塞发动机的气缸内，通过凹面活塞4和衬套5在内部空间和外部环境之间形成了非常简单的流体流量控制阀门的布置。
图3分别地示出了图2的第一、第二和第三环形组件1、3和2的外圆柱表面的起伏曲线α、γα/γβ和β。
从图3可看出，第一环形组件1的起伏表面的波峰可与第二环形组件3的起伏表面的波峰接触，并且在该位置，第一环形组件1和第二环形组件3的起伏表面Α、Γα均对称于将它们的接触点连接在一起的平面，而在该位置，第三环形组件2的起伏表面B的波峰与第二环形组件3的相对的起伏表面Γβ的波谷接触，第二环形组件3的起伏表面的波峰与第三环形组件2的相对的起伏表面的波谷接触。
从图3可以看出，如果转子3旋转，则转子3和活塞4(该活塞牢固地连接到转子)的每个点都将沿着闭合的起伏轨迹移动，其扩展范围相似于由转子3的γα曲线的各波峰的点3追踪的曲线ω(具有与起伏曲线α、γα/γβ、β的波峰和波谷几何相似且相似比分别为2:1和2:3的等波峰和波谷)。在转子3以恒定速度旋转的情况下，将该运动分解为具有相同频率的光滑圆周运动以及在上止点(Top Dead Centre)和下止点(Bottom Dead Centre)之间的具有两倍(通常为n倍)频率的往复运动。
根据本发明，如图3所示，波峰和波谷的边缘是垂直于纵轴的点或直线部分，其中如果波峰和波谷的边缘是点，则在转子3以恒定速度在两个环形组件1、3之间相对旋转的情况下，会产生简单和/或谐波往复运动，而如果波峰和波谷的边缘是直线部分，当转子3以恒定速度在两个环形组件1、3之间相对旋转时，会在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间产生具有反向转换延迟的往复运动。
图4分别地示出了图2的第一、第二和第三环形组件1、3和2的外圆柱表面的起伏曲线α、γα/γβ和β，唯一的区别是，第三环形组件3与垂直于纵轴的平面ΔΑ对称。相对于图3，曲线α和γα与图3中的曲线α和γα相同，并且处于与图3中的曲线α和γα相同的相对和绝对位置；另一方面，曲线γβ和β与图3中的曲线γβ和β相同，并且处于与图3中的曲线γβ和β相同的相对位置，但是相对于曲线α和γα处于不同的位置，这导致第二环形组件3的波峰和波谷是对称的，并且分别位于相对波峰和波谷。同样在这种特殊情况下，第二环形组件3可相对于第一和第三环形组件1、2旋转，旋转中第二环形组件至少在一点上持续接触第一环形组件1的一侧和第三环形组件2的一侧。
在图3和图4中，对于曲线α、γα，如果存在包含第三环形组件2的附加机构，对于曲线β和γβ，以下适用：
1.它是在不同位置的、具有数量n(自然≠0)个重复对的、与其几何相似且相似比为1:3(在图1、2、3和4中：n＝2)的波峰12345和波谷56789的具有相同光滑度、周期性、起伏的曲线。
2.曲线γα与α相对于轴ζ-ζ对称。在图3中，曲线β由γα轴向位移(d)得到，而γβ由α轴向位移(L+d)再周向位移(90)(通常为360/2n)得到。在图4中，曲线β由γα轴向位移(L+d)再周向位移(90)(通常为360/2n)得到，而γβ由α轴向位移(2L+d)得到。
3.每个波峰12345相对于μ-μ轴对称，每个波谷56789相对于ν-ν轴对称。波峰和波谷分别用具有公共原点、点5和相对轴的坐标系x1-y1和x2-y2表示，坐标系分别来自类似的方程y1＝f(x1)和y2＝f(x2)。波峰占起伏曲线α、β、γα和γβ总高度L的1/4，波谷占其余3/4。
4.部分234和678可以是直线的，其中：678≥234≥0
5.当一条曲线的波峰进入另一条曲线的波谷时，在曲线之间留有自由空间，即波峰的尺寸小于与其几何相似且相似比为1:3的波谷的尺寸。
6.如果转子3的外表面向一个方向移动，而定子2和3的外表面保持静止，则证明曲线γα和γβ将分别与曲线α和β保持持续接触，因此对于曲线γα的点3(波峰中心)以及对于转子3外表面扩展的每一点，证明了无论在其波峰和波谷中有无直线部分(图3或图4)，它都将沿着ω这样的起伏轨迹移动(具有与起伏曲线α、γα/γβ和β的波峰和波谷几何相似且相似比分别为2:1和2:3的等波峰和波谷)，如下第9节所述。在坐标系x-y中表示曲线ω，高度L中间的点为原点，该点到轴μ-μ和ν-ν的距离相等，方程y＝f(x)与方程y1＝f(x1)和y2＝f(x2)相似。曲线ω的总高度等于起伏曲线α、β、γα和γβ的总高度L。
7.参考图3和图4，以两个特征方程组为例，分别描述了曲线α的部分45和56：
a.
Figure BDA0002569128840000071
和
Figure BDA0002569128840000072
(正弦)，
其中：
Figure BDA0002569128840000073
具有234＝c≥0并且
Figure BDA0002569128840000074
具有678＝3c。
b.
Figure BDA0002569128840000075
和
Figure BDA0002569128840000076
(多元)，
其中：
Figure BDA0002569128840000077
具有234＝c≥0并且
Figure BDA0002569128840000078
具有678＝3c。
坐标系是指上文第3节中提到的每个方程的所选择的适当坐标轴。
8.在前述部分的曲线的情况下，转子3的外表面扩展的每个点所跟踪的轨迹ω将分别从以下方程中导出：
a.
Figure BDA0002569128840000079
其中：
Figure BDA00025691288400000710
(正弦)。
b.
Figure BDA00025691288400000711
二次，其中：
Figure BDA00025691288400000712
(多元)。
坐标系是指上文第3节中提到的每个方程的所选择的适当坐标轴。
9.如果部分234和678是长度(精确地)分别为c和3c的直线，则在通道8前面的方程所描述的轨迹或曲线运动ω的曲线部分之间等长插入的是相等的长度为2c的部分，对应于上止点(TDC)和下止点(BDC)处运动的反向转换的延迟的等长时间间隔。部分234和678的长度的差分关系(比率)产生问题，例如使得插入不等长的直线部分(即上止点和下止点处的运动的反向转换的不同延迟)，这可能导致多缸发动机中的定时问题。通常地，当波峰边缘分别为长度为c的直线部分和波谷边缘为长度为3c的直线部分时，会在上止点和下止点处的运动的反向转换产生等延迟时间间隔。
备注：为了实现(转子3外表面所有点)的期望的光滑周期起伏轨迹或曲线运动ω(均为等波峰和等波谷)，我们指定了起伏曲线α、γα/γβ和β，使波峰和波谷分别与曲线ω的波峰/波谷相似且相似比分别为1:2和3:2。随后，转子3平稳地旋转和往复运动、滑动-持续接触-同时与定子1和2接触，但是，如果曲线ω的波峰不等于其波谷，则情况并非如此，因为定子3的运动受阻。
限定：我们说，几何形状∑2与其他几何形状∑1(关于公共坐标系)相似，前提是∑2的坐标是由∑1的相应坐标乘以相似比得到的。相似比可大于、小于或等于1；从而我们可分别得到∑1的放大、缩小或等同。
图5、6和7示出了根据本发明的具有整体运动转换机构的活塞发动机(电机或泵/压缩机)中的应用，包括具有第三环形组件2的附加机构和根据本发明的阀门阵列。所述发动机包括一个或多个气缸(平行和/或相对布置以中和惯性力)，其中作为转子的第二环形组件3与同时旋转和往复运动的圆柱形活塞4牢固连接。所述发动机包括现有技术已知的辅助系统(润滑、制冷、燃料、起动器等)。
第一和第三环形组件1、2用作定子并牢固地安装在主体7上，而转子3根据本发明轴向旋转并往复运动，通过方栓从与图5中的活塞发动机气缸轴线重合的轴6移动，或从轴6经由位于气缸外部的平行于其轴的轮轴11移动，如图7所示，其中运动通过轮轴11通过齿轮12、15传递到轴。在图6中，运动通过轮轴11经由转子外表面3中的齿轮12和齿条传递给转子。齿轮齿条12的长度允许转子齿条3在旋转时往复运动时持续啮合。标记16指的是主体盖7。
在图5、图6和图7中，气缸由一个圆柱形衬套5补充，衬套5在气缸内以周向接触的方式移动由气缸盖8覆盖的活塞4。还包括活塞环9和阀门弹簧10。
当流体未压缩时，在每一个具有本发明类型的孔(衬套中的一个孔和活塞上的一个孔)的阀门中，一个孔是圆形的，另一个是长方形的。此外，在有活塞液压发动机或泵/压缩机和二冲程内燃机的应用中，本发明类型的阀门孔(吸入和压缩)的数量是波峰/波谷数量n的两倍，而四冲程内燃机的阀的数量等于n。
在图8、图9和图10中示出了根据本发明的具有集成运动转换机构的活塞发动机(电机或泵/压缩机)的应用，包括具有第三环形组件2的附加机构，其中，作为转子的第二环形组件3与活塞4牢固地连接，活塞4与常规/经典阀门18同时旋转和往复运动。所述发动机由一个或多个气缸(平行和/或相对布置，以用于惯性力的中和)和公共轮轴11以及来自现有技术的辅助系统(润滑、制冷、燃料、起动机等)组成。
图8与图5的不同之处在于，根据本发明的阀门布置已由常规/经典阀门18取代。在用于内燃机的情况下，碟形凸轮13可直接安装在轴6和杆17的正上方。
图9与图6的不同之处在于，根据本发明的阀门布置已由常规/经典阀门18取代。在用于内燃机的情况下，碟形凸轮13可直接安装在轮轴11和杆17的正上方。
图10与图7的不同之处在于，根据本发明的阀门布置已由传统/经典阀门18替换，而在用于内燃机的情况下，提供了直接安装在轮轴11和杆17上方的碟形凸轮13。
图11、图12和图13分别与图8、图9和图10不同，因为活塞4与转子3的连接方式使其能够自由地不跟随转子3的旋转，从而导致轴6或轮轴11的旋转，并且仅在衬套5内执行往复运动。这是通过线性滑动元件14(楔块、球等)实现的。
由于活塞仅在衬套5内执行往复运动，所述机构仅可与常规/经典阀18组合，并且在使用内燃机的情况下，与直接安装在轴6或轮轴11上方的碟形凸轮13以及杆17组合。
在图14中，根据本发明的双效活塞发动机(发动机或泵/压缩机)的另一个应用，其中作用流体在定子1和2、转子3和衬套主体5/7之间工作。具体地说，示出了一种双效双缸活塞发动机，该发动机具有运动转换机构、带孔阀或常规阀、通过滑动方栓在轴6上旋转的转子3，其中活塞的作用受转子3的影响，因为作用流体在两个定子1和2、转子3和衬套主体5/7之间工作。
如图5至13所示，发动机可与在定子3和缸套体5/7上的作为根据本发明的阀门的简单的孔一起作用，也可与衬套主体5/7上方的各种类型的常规/经典阀门一起作用。
为了抵消惯性力，指示器(如图14所示地)将两个相对的定子3与对应的定子1和2组合在同一衬套主体5/7中，或适当地组合更多的气缸(如图15所示)。在这种应用中，二冲程内燃机、液压电动机和泵/压缩机的情况尤其令人关注。
图5至图14所示的发动机在每一个旋转过程中都会进行许多(如存在于定子1、2和转子3的每个起伏表面上的波峰/波谷的数量n一样多的)次往复运动。由于不对称的惯性力的出现，导致活塞4和衬套5之间的摩擦力和相对磨损，n＝1的情况不常见。通常地，n＝2，因此在体现本发明的四冲程内燃机中，每个运行循环在一个旋转中完成，而在传统内燃机中是在两个旋转中完成。结果，相同气缸容量的发动机的功率(大致)增加了一倍。在发动机的尺寸/重量方面的效果是相反的(在也没有活塞杆和经典的凸轮轴的情况下)：在相同的功率输出下，这种效果会减少(大约)50％。以上适用于n>2，并相应地推广。
这同样适用于二冲程内燃机，在相同的气缸容量或功率下，与传统二冲程发动机相比，功率再次增加一倍或尺寸/重量减少一半。
最后，在包括本发明和使用碟形凸轮的所有内燃机中，由于在选择凸轮的位置和配置凸轮的形状和尺寸方面没有限制，使得对常规/经典阀门的冲程、定时和激活持续时间的绝对控制成为可能。
在图15中，示出了基于与图5至图14相对应的应用的布置，其中转子3和活塞4的往复质量产生的惯性力在没有平衡的情况下实现绝对中和：箭头示出了各个气缸中的相对运动。在可行的情况下，燃烧在各个气缸中持续进行并在轮轴11的每次旋转中平均分配，以平滑功率流。
具体地，在图15中列出了以下值得关注的情况：
a.两个气缸相对放置，工作液室位于端部，并具有来自具有两个输出位置的平行轮轴的功率输出。特定布置构成简单自主运行单元(SUAO)，该布置的往复惯性力完全平衡。
b.两个气缸相对放置，工作液室中央连通或不连通，并且具有来自具有两个输出位置的平行轮轴的功率输出。在多缸内燃机中，由于一半的燃烧正在发生，连通的室的情况相对于单个燃烧室的情况是处于劣势的，该情况导致功率流曲线的起伏较大。这种布置构成了简单自主运行单元(SUAO)的另一种形式。
c.四缸或多缸发动机，由情况15.a中的单元组成，以使运行更平稳、和/或单输出功率更大。
d.四缸或多缸发动机，由图15.b中的单元组成，以使运行更平稳、和/或单输出功率更大。
e.四个气缸平行布置在同一水平面上，两个功率输出构成轴6的延伸。
f.四个气缸平行布置在同一水平面上，在具有两端部的中央有平行功率输出。
g.四个气缸平行排列成一个圆圈(每90)，具有两端的中央有平行功率输出。
h.四个气缸平行排列成一个圆圈(交叉排列)，具有两端的中央有平行功率输出。
此外，对于图5至14的应用，以下注释有效：
1.作用流体在活塞4和盖8的自由表面之间的衬套5内运行。
2.在图5、7、8、10、11、13和14中，轴6与气缸轴重合。
3.在图6、图9和图12中，轮轴11位于气缸外部，与气缸轴平行。从轮轴11到转子3的运动是经由齿轮12和转子3外表面上的齿条传递的。反之也适用。齿轮齿条12的长度允许转子齿条3在旋转时往复运动时持续接合。
4.在使用常规阀门18的图8和图11中，碟形凸轮13定位在轴6上。
5.在图9、10、12和13中，也使用了常规阀门18，碟形凸轮13定位在轮轴11上，并且其碟上仅承载一组凸轮。这些情况推荐用于多缸发动机，前提是气缸平行排列，并且到单个轮轴11周围呈相等的(周向)距离(见图15g和15h)。
6.在图7、10和13中，轮轴11由轴6经由一对齿轮12和15驱动。反之也适用。
7.在图8至13中，当参考活塞液压电机或泵/压缩机的应用时，根据特定配置使用合适的常规/经典阀门。弃用阀门、活塞杆和曲轴盘(指内燃机)。
8.在图5、6、7和14中，当参考在活塞液压电机或泵中的应用时，当流体未压缩时，在每对具有孔(本发明类型)的阀门中，一个孔为圆形，另一个孔为长方形。
9.在图5、6、7和14中，当参考活塞液压电机或泵/压缩机和二冲程内燃机中的应用时，阀门的孔(本发明类型)的数量是四冲程内燃机中阀门的孔的数量的两倍。
10.在图5、7、8、10、11、13和14中，转子3的旋转和同时进行的往复运动是通过轴6上方的方栓实现的，而在图6、9和12中是通过齿轮12和转子3上的外部齿条实现的。
在图5至图14所示的情况下，由于第二环形组件3(也可作为转子)的表面Γα和Γβ分别滑动到第一和第三环形组件1和3(如图2、3和4所示，可用作定子)的表面A和B上，从而进行旋转到往复运动的转换，反之亦然。如果消除了表面Γβ和B，并且强制将第二环形组件3推到第一环形组件1上，以使表面Γα与A持续接触，也会出现相同的结果。这可以通过以下方式实现(例如更换第三环形组件2)：
1.使用弹簧和轴承向转子3上施加压力(特殊情况(例如图20的情况)除外)
2.在转子3上安装两个截然相反的滚轴，该滚轴滚动到定子2上形成的类似于表面B(图2)的适当起伏表面上，以便滚轴的轴跟踪图3或4中的曲线ω。
3.在转子3上施加压力(液压或气压)。
4.在转子3上施加磁力/电磁力。
5.施加重力(仅适用于带垂直气缸的发动机)。
最后，本发明适用于所有类型的发动机和自动化装置，其中正在发生旋转到往复运动的转换或反向转换，例如在机械压力机、制钉机、缝纫机、印刷机等中。
如图16.a所示，离合器的布置包括第一环形组件1通过轴向滑动方栓连接到轴6、组件(第二轴)4牢固地连接到第二环形组件3上、同时根据现有技术的特殊机构可对第一环形组件1施加轴向力F，并迫使其顶部进入第二环形组件3的波谷。在这种情况下，轴6的旋转完全传递到第二轴4上。如果提升第一环形组件1上的轴向力F，它将后退并从第二环形组件3分离，在这种情况下，从轴6到第二轴4的旋转传递将中断。
图16.b示出了更有效的离合器布置，其中轴6通过滑动方栓连接到转子3(即与第二环形组件相连)，定子2(即第三环形组件)牢固地连接到组件(第二轴)4上，另一方面，在这个初始位置/状态下，转子3在不影响其运动状态的情况下同时滑动并在定子1和2之间自由移动。此外，根据现有技术的特殊机构可对定子1施加轴向力F，迫使第一和第三环形组件1和2彼此充分地接近。在这种新情况下，转子3固定在定子1和2之间；因此，轴6的旋转完全传递到第二轴4上。如果特殊机构提升了定子1上的轴向力F，该定子将退到其初始位置/状态，转子3将被释放并通过在定子1和2之间滑动重新开始移动，并且从轴6到第二轴4的旋转传递将中断。
可选地，从外部将定子1和2连接到衬套7：该第一定子具有轴向滑动楔块14，该第三定子仅能轻微旋转。
施加力F的特殊机构在现有技术中有着广泛的应用，它可能在一定程度上等效于各种车辆(汽车、卡车、拖拉机等)离合器中存在的机构，并且它可机械和/或液压和/或气压等地运行。
这种离合器的特点/优点在于结构简单紧凑，但主要在于，由于流体动力润滑，在配合部分的滑动动作中没有摩擦，导致机构啮合(而不是摩擦)的运动的传递(几乎完全)没有损耗。
在图17.a中示出了差速器的布置，该布置包括两个镜像对称的部分，每个部分由第一环形组件1和第二环形组件3组成，组件通过滑动方栓与轴6相连。根据现有技术的特殊机构对第一环形组件1施加力F，从而使其与第二环形组件3啮合。两个环形组件3中的每一个都牢固地连接到经由配合齿轮12通过轮轴11移动的齿轮15。只要运动中的两个轴6的阻力相同，第一环形组件1就与第二环形组件3保持啮合，并且齿轮15的旋转将完全传递到轴6上。如果轴6的其中一个受到的阻力增大，则相应的第一环形组件1将后退，相应轴6的旋转次数将减少，同时另一个轴6将继续正常移动，直到其轴6的阻力恢复平衡，并恢复先前的运行。即，这种布置作为简单差分器。为了规避一个轴6固定而仅另一个轴旋转的问题，如果后者的阻力为零，则必须通过电子辅助来控制力F和轴6的旋转。在这种情况下，两个轴可能完全传导阻滞，两个轴可能以相同的速度旋转：限滑差速器“LSD”。
在图17.b中示出了如图16.b和图17.a所示布置的组合设置的更有效的差速器布置，它们的组合说明提供了这种特殊类型差速器的运行模式。差速器布置包括两个镜像对称部分、第一环形组件1和第三环形组件2，每个部分由第二环形组件3(用作转子)组成，每个部分通过滑动方栓连接到轴6。在此初始位置/状态下，转子3在定子1和2之间滑动，同时在不影响其运动状态的情况下自由移动。根据现有技术的特殊机构对移动到第三环形组件2的第一环形组件1施加力F，该第一环形组件将第二环形组件3夹持并固定在第一和第三组件1和2之间，使得将第三环形组件2牢固地啮合并同时移动到轴6。两个镜像对称部分通过第三环形组件2牢固地连接到齿轮15，齿轮15经由配合齿轮12从一个轮轴11移动。布置为差速器的运行由是否夹持和固定第二环形组件3决定。因此，只要两个轴6在运动过程中的阻力相同，第二环形组件3就会与第三环形组件2保持啮合，齿轮15的旋转效果将完全传递到轴6上，另一方面，如果其中一个轴6上的阻力增大，相应的第一环形组件1将略微后退，相应的第二环形组件3将释放并且将同时开始滑动并在第一和第三环形组件1和2之间自由移动，相应轴6的旋转次数将因此而减少，直到轴6的阻力恢复平衡，布置回到初始位置/工作状态为止。
任选地，第一环形组件1通过轴向滑动14连接到主体7，并且第三环形组件2连接到具有轻微圆周滑动能力的主体7。
施加力F的特殊机构(如图16.a和16.b中的差速器布置应用一样)可在有或无电子辅助的情况下机械和/或液压和/或气压等地运行。
这种差速器的特点/优点在于结构简单紧凑，但主要在于，在配合部分的滑动动作中没有摩擦(由于其流体动力润滑以及以“LSD”差速器运行的能力)，这导致通过机构啮合传递的运动(而不是摩擦)(几乎完全)没有损耗。
在图18.a中示出了根据本发明的用于将旋转运动转换为往复运动或进行反向转换的第一机构，该第一机构通过销19和活塞4同轴连接到类似的第二机构，从而允许彼此旋转，但不允许轴向位移，第一机构的波峰和波谷数量n＝n1，其中第一和第三环形组件1和2用作定子并牢固地安装在主体7上，同时通过带有滑动方栓的轴6移动第二环形组件3，该第二环形组件用作转子并与活塞4牢固连接，活塞4轴向转动和往复运动，类似的第二机构具有相同的往复路径L和若干波峰和波谷n＝n2≠n1。在这种情况下，如果第一机构的轴6以转数N1旋转，那么第二机构的轴6将以转数N2＝N1×(n1/n2)旋转，即，这对机构作为转速增减装置。
在图18.b中，两机构的轴6分别通过耦合器20的楔块14以固定方式同轴连接，因此这对机构用作往复速度增减装置。在后一种情况下，如果第一机构的往复路径长度L1与第二机构的往复路径长度L2不同，则它也可用作往复路径长度增减装置L。
这种增/减装置的特征/优点在于同轴(同轴)布置，并且除了能增加/减少旋转次数外，还能够在改变或不改变路径长度的情况下实现往复次数的增加/减少。
图19示出了电动发动机(发电机/电动电机)与两个如本发明图5、8和11中所述的应用所述的类似发动机M(分别为电机或泵/压缩机)的耦合。发动机M的主体同轴安装在电动机E的主体(定子)上：一个在右侧，另一个在左侧。弃用电动发动机E的转子轴并以发动机M的轴6代替，这样一来，它们彼此同步，从而使活塞朝相反方向运动以平衡往复运动的惯性力。这种类型的耦合对应于图15.a，但是它比图15.a所示的有优势，因为这种类型的耦合没有平行轴(已经由电动发动机转子代替)。
与其他传统情况相比，这种电动机构对的特点/优点在于其简单、特别小的尺寸/重量、高功率集中并且结构紧密(紧凑)。
在图5至图14中，本发明所述的发动机可用作具有清洁燃料(无润滑剂添加)的二冲程汽油发动机。需要进行燃料喷射(使用压缩机(涡轮的)、根据本发明的允许TDC和BDC中运动反向转换延迟的结构、以及根据本发明的或由碟形凸轮控制的带孔阀门输入空气)并将燃料喷射调节(本发明也提供了可能性)为按以下顺序运行：一旦膨胀阶部分结束，活塞到达下止点(BDC)，输出阀门打开，大部分废气逸出，随后，输入阀门打开，压力下的进入空气将排出剩余的废气(吹扫/冲洗)，一旦气缸充满空气，输出阀门关闭，接着输入阀门关闭，运动反向转换朝着上止点(TDC)开始。接着是压缩阶部分，燃料喷射、点火和燃烧、最后膨胀，新的相同的循环重新开始。
这种二冲程汽油发动机的特点/优点在于体积/重量小(大约是相同功率输出的常规二冲程汽油发动机的一半)、以及它的无污染运行(即与常规的二冲程汽油发动机的污染废气相反，该二冲程汽油发动机废气排放重量与四冲程汽油发动机相当)。
所述发动机也可以与柴油发动机相同的方式工作。
在这两种情况下(汽油发动机或柴油发动机)，其尺寸/重量约为相应常规四冲程发动机尺寸/重量的四分之一。
图20示出了机构在两缸活塞发动机中的应用(与图15.a中的机构相对应)，其中气缸同轴安装在镜像布置中，并具有两个朝相反方向移动的组件4(用作活塞)以用于平衡往复惯性力，其特征在于每个气缸与一对环形组件一起工作，环形组件具有起伏表面并在环形组件的相邻的一侧使运动转换，当活塞从上止点(TDC)移动到下止点(BDC)，或进行相反的转换时，它们的持续接触确保了力持续作用在活塞上。
更具体地，在图20中，每个气缸包括用作定子的第一环形组件1和用作转子的第二环形组件3，第二环形组件3牢固地连接到活塞4上。定子1牢固地连接在它们之间并与公共主体7连接。每个转子3均带有与齿轮12配合的外部齿条，齿轮12安装在与气缸纵轴平行的公共轴11上。齿轮12与转子3同步，并将运动传递到轮轴11。当活塞4在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间移动时，由于作用流体的压力和/或牵引弹簧21的帮助，活塞4受到力，从而使转子3的起伏表面与相应的定子1持续接触。牵引弹簧21通过定子1上的孔将活塞(4)之间连接起来，因此它用作辅助活塞(4)恢复、保持转子3与相应的定子1持续接触(这在发动机不工作期间尤为重要)，从而避免了其失谐。每个气缸包括根据本发明的阀门或常规/经典阀门18，以及碟形凸轮13和杆17。这种发动机是二冲程内燃机、液压和空气电机，其中作用在活塞上的力是由作用流体的压力引起。泵/压缩机构成了类似的情况，其中在吸入阶部分作用于活塞的力仅由牵引弹簧21施加；对于其余元件，同样适用于电机。
与其他传统情况相比，这种发动机的特点/优点在于其简单、特别小的尺寸/重量、高功率集中并且结构紧密。
与现有机构的缺点相比，本发明的机构的优点、以及在活塞发动机(电动机或泵/压缩机)和自动化装置中实施的优点如下：
1.构造非常简单并且实现它们需极少数组件。
2.移动组件数量最少：仅轮轴11或轴6、转子3和活塞4。
3.在没有附加组件和/或机构的情况下可能实现具有简单孔的阀门布置。
4.可能将常规阀门18和碟形凸轮13中的凸轮(内燃机)组合到轴6或轮轴11上。凸轮可以以适当的配置成形，以便它们可以在预定的时间内更有效地打开和关闭阀门。
5.可能在没有高次谐波的情况下实现绝对谐波往复。
6.活塞4的往复运动可以多种方式实现，并用简单的数学方程来描述。方程的典型情况是正弦和多元函数。
7.可能延迟在上止点(TDC)和下止点(BDC)处的活塞运动的反向转换，从而更好地燃烧和提高效率。
8.在没有平衡的情况下，只需要适当的气缸布置，就可能完全中和往复运动的惯性力。
9.由于活塞4和衬套5之间完全没有横向力，活塞4和衬套5之间基本上没有摩擦和磨损。
10.施加在转子1、2和3的起伏滑动表面A、B和Γα/Γβ接触点处的次多重力(n＝2时为最大值的一半)与施加在常规发动机活塞销活塞杆接触点上的力有关。
11.转子1、2和3的滑动起伏表面A、B和Γα/Γβ的摩擦和磨损分别为最小值，这是由于良好的几何形状而产生的动态润滑。
12.防污染技术的二冲程内燃机的制造能力，其尺寸/重量/成本约为常规二冲程内燃机的50％或常规四冲程内燃机的25％。
13.多缸发动机的紧凑结构：可以将气缸与一个(图15.f)或两个相对的轴(图15.e)排成一条线，或者与一个中心轴交叉布置(分别是图15.g和h)。
14.在相同的功率输出下，尺寸和/或体积减小大约50％，从而使功率集中加倍。反之也适用。
15.由于相同功率输出的尺寸和/或体积相应减小，成本大约降低了50％。
附图标记：
1.第一环形组件，定子。
2.第三环形组件，定子。
3.第二环形组件，转子。
4.活塞或第二离合器轴。
5.衬套。
6.具有滑动方栓的轴。
7.主体。
8.气缸盖。
9.活塞环。
10.阀门弹簧(孔)。
11.轮轴(公共)。
12.轮轴齿轮。
13.凸轮碟。
14.滑动元件(楔块)。
15.轴齿轮。
16.主体盖。
17.阀门杆。
18.常规/经典阀门。
19.耦合销。
20.耦合器。
21.牵引弹簧。

Claims (16)

1.用于将旋转运动转换为往复运动或进行反向转换的机构，其特征在于，该机构包括第一环形组件(1)和第二环形组件(3)，第一环形组件(1)和第二环形组件(3)沿纵轴(ΔΑ)同轴放置，并且第一环形组件(1)在第二环形组件(3)旁边，其中两者都能绕纵轴旋转并能沿纵轴往复运动，
其中，第一环形组件(1)的邻近第二环形组件(3)的一侧(A)在至少一点上与第二环形组件(3)的邻近的一侧(Γα)持续接触，使得第二环形组件(3)能够在与所相邻的第一环形组件(1)的一侧(A)至少一个点上持续接触的情况下相对于第一环形组件(1)同轴移动，其中，接触侧是光滑的起伏表面(Α，Γα)，该起伏表面形成为半径分别通过第一和第二环形组件(1、3)的外圆柱表面的起伏曲线(α，γα)的几何轨迹，从外表面开始并终止于内表面，以n(自然数≠0)对几何相似且相似比为1:3的波峰和波谷为特征，其中波峰/波谷相对于由波峰/波谷的最高点/最低点(分别)限定的水平和相对于纵轴对称，
其中第一环形组件(1)的起伏表面的波峰能够与第二环形组件(3)的起伏表面的波峰接触，并且其中，在该位置，该接触点位于垂直于纵轴的平面上，第一环形组件(1)和第二环形组件(3)的起伏表面(Α,Γα)相对于该平面对称，
其中，每个起伏表面(Α,Γα)的波峰比与具有几何相似且相似比为1:3的波峰小，这样，当它们进入另一波峰的波谷并且波峰边缘与相对的起伏表面的最低点接触时，起伏表面之间留有自由空间，因此，当润滑时，摩擦和磨损由于动态润滑而最小化，
从而使得如果强制第一环形组件(1)和第二环形组件(3)相对于彼此旋转，同时保持持续接触，则起伏表面(Α，Γα)的每一点将跟踪相对于另一点起伏轨迹，并同时在上止点(Top Dead Centre)和下止点(Bottom Dead Centre)之间相对于另一点以相应旋转运动频率的n倍的频率进行往复运动，其中n是波峰/波谷的数量，此相对运动由牢固地连接到环形组件(1，3)中的其中一个的每个组件执行，而每个组件连接到环形组件(1，3)中的其中一个上，从而使得该连接组件能够自由地不跟随其连接部件的旋转时，仅相对于另一环形组件执行往复运动，从而将旋转运动转换为具有或不具有共存旋转的往复运动，而在相反条件下，将一环形组件(1，3)相对于另一个的强制相对往复运动转化为组件的具有或不具有共存往复运动的旋转运动，
其中，在第一和第二环形组件的起伏曲线的扩散平面上的波峰和波谷的边缘是垂直于纵轴的点或直线部分，其中，如果波峰和波谷的边缘是点，则在两个环形组件(1,3)之间以恒定速度相对旋转的情况下，会产生简单往复运动和/或谐波往复运动，在另一方面，如果波峰和波谷的边缘是直线部分，则在两个环形组件(1,3)以恒定速度相对旋转的情况下会产生往复运动，往复运动在TDC和BDC处的运动的反向转换会产生延迟，其中当波峰边缘为长度为c的直线部分，波谷边缘为长度为3c的直线部分时，在TDC和BDC处的运动反向转换会产生等延迟时间间隔。
2.根据权利要求1所述的用于将旋转运动转换为往复运动或进行反向转换的机构，其特征在于，第二环形组件(3)与圆柱形组件(4)牢固地连接，或者使得以第二环形组件(3)和圆柱形组件(4)能够绕纵轴自由旋转或彼此独立地保持静止的方式连接。
3.根据权利要求2所述的用于将旋转运动转换为往复运动或进行反向转换的机构，其特征在于，在圆柱形衬套(5)内保持周向接触地移动由盖(8)覆盖的圆柱形活塞(4)。
4.根据权利要求3所述的用于将旋转运动转换为往复运动或进行反向转换的机构，其特征在于，圆柱形组件是凹面活塞(4)，凹面活塞(4)牢固地连接到第二环形组件(3)上，并且在活塞(4)的表面上至少有一个孔(O4)，当跟踪起伏轨迹(E)时，所述孔将与位于或横贯轨迹(E)内的衬套(5)上的至少一个孔(O5)相交，以允许活塞(4)内部和衬套(5)外部之间的周期性连通，只要活塞(4)和衬套(5)的孔共用公共点，就可以形成非常简单的阀门配置，所阀门配置通过凹面活塞(4)和衬套(5)控制活塞发动机气缸内部空间和外部环境之间的流体。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的用于将旋转运动转换为往复运动或进行反向转换的机构，其特征在于，附加机构强制将第二环形组件(3)推到第一环形组件(1)上，从而使得第二环形组件(3)的起伏表面(Γα)与第一环形组件(1)的起伏表面(Α)持续接触。
6.根据权利要求5所述的用于将旋转运动转换为往复运动或进行反向转换的机构，其特征在于，附加机构包括第三环形组件(2)，第三环形组件(2)相对于第一和第二环形组件(1，3)同轴安装，使得第二环形组件(3)位于第一和第三环形组件(1，2)之间，相邻的第三环形组件(2)的一侧，即朝向第二环形组件(3)的一侧，是起伏表面(B)，其特征在于与第一环形组件(1)的起伏表面相同的起伏表面，并且是第一环形组件的起伏表面在空间中的镜像，并且与第二环形组件(3)的相邻于第一环形组件的起伏表面的一侧在至少一点上持续接触，所述相邻的一侧也是起伏表面(Γβ)，起伏表面(Γβ)的特征是具有与相邻于第一环形组件(1)的第二环形组件(3)的一侧(Γα)相同的起伏表面，但位于与表面Γα对称的位置，并且与表面(Γα)的波谷相对的波峰一起移动远离，使得第二环形组件(3)能够相对于第一和第三环形组件(1,2)移动，并与第一和第三环形组件(1,2)的中的各一侧在至少一个点上持续接触，
其中，第一环形组件(1)的起伏表面的波峰能够与第二环形组件(3)的起伏表面的波峰接触，并且在该位置，第一环形组件(1)和第二环形组件(3)的起伏表面(Α，Γα)均对称于将它们的接触点连接在一起的平面，而在该位置，第三环形组件(2)的起伏表面(B)的波峰与第二环形组件(3)的相对起伏表面(Γβ)的波谷接触，第二环形组件(3)的起伏表面的波峰与第三环形组件(2)的相对起伏表面的波谷接触。
7.根据权利要求5所述的用于将旋转运动转换为往复运动或进行反向转换的机构，其特征在于，附加机构包括第三环形组件(2)，第三环形组件(2)相对于第一和第二环形组件(1，3)同轴安装，使得第二环形组件(3)位于第一和第三环形组件(1，2)之间，所相邻的第三环形组件(2)的一侧，即朝向第二环形组件(3)的一侧，是起伏表面(B)，其特征在于与第一环形组件(1)的起伏表面相同的起伏表面，并且与起伏表面(A)在空间中镜像对称并移动远离，使得其波峰位于与起伏表面(A)的波谷相对的位置，并且与第二环形组件(3)的相邻于第一环形组件的一侧在至少一点上持续接触，所述相邻的一侧也是起伏表面(Γβ)，起伏表面(Γβ)的特征是具有与第二环形组件(3)的相邻于第一环形组件(1)的一侧(Γα)相同的起伏表面，但位于与表面Γα对称的位置，使得第二环形组件(3)能够相对于第一和第三环形组件(1,2)移动，并与第一环形组件和第三环形组件(1，2)的各一侧在至少一个点上持续接触，
其中，第一环形组件(1)的起伏表面的波峰可与第二环形组件(3)的起伏表面的波峰接触，并且在该位置，第一环形组件(1)和第二环形组件(3)的起伏表面(Α，Γα)均对称于将它们的接触点连接在一起的平面，而在该位置，第三环形组件(2)的起伏表面(B)的波峰与第二环形组件(3)的相对起伏表面(Γβ)的波谷接触，第二环形组件(3)的起伏表面的波峰与第三环形组件(2)的相对起伏表面的波谷接触。
8.一种根据权利要求6或7所述的机构在活塞发动机气缸中的应用，其中，第一和第三环形组件(1，2)用作定子并牢固地安装在主体(7)上，第二环形组件(3)用作转子并牢固地连接到转动和仅轴向地往复运动的活塞(4)，或可能性与仅轴向往复的活塞(4)旋转地连接，通过方栓从与活塞发动机气缸轴线重合的轴(6)移动，或通过安装在气缸外部的平行于其轴线的轮轴(11)从轴(6)移动，其中，运动通过轮轴(11)经由齿轮(12，15)传递到轴(6)，或通过轮轴(11)经由转子(3)外表面上的齿轮(12)和齿条移动，其中阀门设置为根据权利要求4所述的阀门、或者常规/经典阀门(18)，以及在用于内燃机的情况下的常规/经典阀门(18)与碟形凸轮(13)和杆(17)的组合。
9.根据权利要求8所述的机构在活塞发动机气缸中的应用，其中，发动机用作具有无润滑剂添加的清洁燃料的二冲程汽油发动机，其中需要进行燃料喷射，使用压缩机(涡轮的)、根据权利要求1的允许上止点和下止点处的运动反向转换的等延迟时间间隔、以及根据权利要求4的或由碟形凸轮(13)和杆(17)控制的带孔阀门输入空气，其中，阀门按以下顺序运行：一旦膨胀阶部分结束，活塞到达下止点(BDC)，输出阀门打开，大部分废气逸出，随后，输入阀门打开，压力下的进入空气将排出剩余的废气(吹扫/冲洗)，一旦气缸充满空气，输出阀门关闭，接着输入阀门关闭，运动反向转换朝着上止点(TDC)开始，接着是压缩阶部分，燃料喷射、点火和燃烧、最后膨胀，新的相同的循环重新开始。
10.一种根据权利要求6或7所述的机构在离合器布置中的应用，其中，轴(6)通过滑动方栓连接到用作转子(3)的第二环形组件(3)相连，其中第三环形组件(2)牢固地连接到组件(4)上，其中，机构可对第一环形组件(1)施加轴向力(F)，从而迫使第一和第三环形组件(1，2)彼此充分地接近，其中在这种情况下第二环形组件(3)固定在第一和第三环形组件(1,2)之间，轴(6)的旋转因此完全传递到组件(4)上，另一方面，如果机构提升了第一环形组件(1)上的轴向力(F)，第一环形组件(1)将退到初始位置/状态，第二环形组件(3)将因此释放并通过在第一和第三环形组件(1，2)之间滑动重新开始移动，并且从轴(6)到组件(4)的旋转传递将因此中断，其中，第一和第三环形组件可选地连接到外部衬套(7)，第一环形组件具有轴向滑动楔块(14)，第三环形组件仅能轻微旋转。
11.一种根据权利要求6或7所述的机构在差速器布置中的应用，所述差速器布置包括两个镜像对称部分、第一环形组件(1)和第三环形组件(2)，每个部分由用作转子的第二环形组件(3)组成，每个部分通过滑动方栓连接到轴(6)，机构向第一环形组件(1)上施加所需的力(F)从而充分接近第三环形组件(2)、将第二环形组件(3)夹持并固定在第一和第三组件(1，2)之间从而使第三环形组件(2)牢固地啮合并同时移动到轴(6)，其中，两个环形组件(2)中的每一个均牢固地连接到通过轮轴(11)经由配合齿轮(12)移动的齿轮(15)，使得只要两个轴(6)在运动过程中的阻力相同，第二环形组件(3)就会与第三环形组件(2)保持啮合，齿轮(15)的旋转效果将完全传递到轴(6)上，另一方面，如果其中一个轴(6)上的阻力增大，相应的第一环形组件(1)将略微后退，相应的第二环形组件(3)将释放并且将同时开始滑动并在第一和第三环形组件(1，2)之间自由移动，相应轴(6)的旋转次数将因此而减少，直到轴(6)的阻力恢复平衡并且它们的转数相等为止，其中，第一环形组件(1)中的每一个可选地通过轴向滑动(14)连接到主体(7)，并且第三环形组件(2)连接到能轻微周向滑动的主体(7)。
12.一种根据权利要求6或7所述的机构在转数增/减装置中的应用，其中，用于将旋转运动转换为往复运动或进行反向转换的机构通过销(19)和活塞(4)同轴连接到另一类似机构，从而使得彼此旋转但不能轴向位移，机构的波峰和波谷数量n＝n1，其中第一和第三环形组件(1，2)用作定子并牢固地安装在主体(7)上，同时通过带有滑动方栓的轴(6)移动第二环形组件(3)，该第二环形组件用作转子并与活塞(4)牢固连接，活塞(4)轴向旋转和往复运动，另一类似机构具有相同的往复路径L和若干波峰和波谷n＝n2≠n1，其中，如果机构的轴(6)以转数N1旋转，那么另一类似机构的轴(6)将转数N2＝N1×(n1/n2)旋转，即，这对机构用作转速增减装置。
13.一种根据权利要求6或7所述的机构在往复次数增/减装置中的应用，其中，用于将旋转运动转换为往复运动或进行反向转换的机构，所述机构通过轴(6)和具有楔块(14)的耦合器(20)同轴连接到另一类似机构，从而使得彼此旋转但不能轴向位移，机构的波峰和波谷数量n＝n1，其中第一和第三环形组件(1，2)用作定子并牢固地安装在主体(7)上，而第二环形组件(3)用作与活塞(4)牢固连接的转子，转子轴向旋转和往复运动并通过带有滑动方栓的轴(6)移动，另一类似机构具有的波峰和波谷的数量n＝n2≠n1，因此，如果一机构的往复路径长度(L1)与另一机构的往复路径长度(L2)不同，则机构对用作增加/减少往复路径长度的装置。
14.一种根据权利要求6或7所述的机构在电力发动机(E)与两个具有根据权利要求8或9所述的气缸的类似发动机(M)的耦合中的应用，所述发动机的轴(6)与它们的气缸轴重合，其中，发动机M的主体同轴安装在电动机E的主体(定子)上：一个在右侧，另一个在左侧，其中弃用电动发动机(E)的转子轴并以发动机(M)的轴(6)代替，这样一来，它们彼此同步，从而使活塞朝相反方向运动以平衡往复运动的惯性力。
15.一种根据权利要求1、2、3或5所述的机构在两缸发动机中的应用，其特征在于，每个气缸与一对环形组件一起工作，环形组件具有起伏表面并在环形组件的相邻的一侧使运动转换，气缸同轴安装在镜像布置中，并具有两个朝相反方向移动的用作活塞(4)的组件以用于平衡往复惯性力，其中每个气缸包括用作定子的第一环形组件(1)和用作转子的第二环形组件(3)，第二环形组件(3)牢固地连接到活塞(4)上，其中定子(1)牢固地彼此连接并与公共主体(7)连接，其中每个转子(3)均带有与齿轮对中的一个齿轮(12)配合的外部齿条(凹陷)，齿轮(12)安装在与气缸纵轴平行的公共轮轴(11)上，其中齿轮(12)对与转子(3)同步，并将运动传递到轮轴(11)，因此当活塞(4)在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间移动时，由于作用流体的压力和/或牵引弹簧(21)的帮助，活塞(4)受到力，从而使转子(3)的起伏表面与相应的定子(1)持续接触，牵引弹簧(21)通过定子(1)上的孔将活塞(4)彼此连接，并且(在电机上)和(在泵、压缩机上)辅助作用于它们的恢复方面、保持转子(3)与相应的定子(1)持续接触，这在发动机不工作期间尤为重要，从而避免了其失谐，其中每个气缸均包括根据权利要求4所述的阀门、或者常规/经典阀门(18)，以及在用于内燃机的情况下，常规/经典阀门(18)与碟形凸轮(13)和杆(17)的组合。
16.一种根据权利要求6或7所述的机构在两缸双效活塞发动机中的应用，其特征在于，气缸同轴安装在镜像布置中，并具有两个朝相反方向移动的组件以用于平衡往复惯性力，其中，气缸中的每一个包括用作转子第一和第三环形组件(1,2)，通过方栓从活塞发动机气缸轴重合的公共轴(6)移动，其中定子(1,2)牢固地连接到公共主体(5/7)，并且除此之外，定子(2)还相对于彼此连接，其中转子(3)起到了活塞的作用，并且作用流体在定子(1,2)、转子(3)和圆柱形衬套主体(5/7)之间，其中在转子(3)和衬套主体(5/7)上提供根据权利要求4所述的阀门、或在衬套(5/7)上提供常规/经典阀门(18)、以及在用于内燃机时，在衬套(5/7)上提供常规/经典阀门(18)与碟形凸轮(13)和杆(17)的组合。
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