JP2019530821A - Power transmission device, related system and method for reciprocating engine - Google Patents

Power transmission device, related system and method for reciprocating engine Download PDF

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JP2019530821A JP2019507846A JP2019507846A JP2019530821A JP 2019530821 A JP2019530821 A JP 2019530821A JP 2019507846 A JP2019507846 A JP 2019507846A JP 2019507846 A JP2019507846 A JP 2019507846A JP 2019530821 A JP2019530821 A JP 2019530821A
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サンダース,ニコラス・エイ
サンダース,ライアン・トーマス・キーレイ
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エンフィールド・エンジン・カンパニー,エルエルシー
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Abstract

いくつかの態様では、レシプロエンジンは、往復ピストンアセンブリから回転運動出力を発生させるための駆動機構であって、ピストンアセンブリと共にy軸に沿って往復運動するための軸方向に移動するy軸構成要素を含んでいる、駆動機構と、x軸構成要素であって、i)y軸に対して実質的に垂直に往復運動するように構成され、ii)内側リングギヤを有し、iii)内側リングギヤと実質的に同心の軌道係合構成要素を有する、x軸構成要素と、出力リングアセンブリであって、内側リングギヤと接線方向に係合する出力ピニオンギヤを有する、出力リングアセンブリと、出力シャフトアセンブリと実質的に同心な固定係合構成要素であって、軌道係合構成要素と接続され、固定係合構成要素と軌道係合構成要素との間の接触は、x軸構成要素に力を加えて内側リングギヤと出力ピニオンギヤとの間の接触を維持する、固定係合構成要素とを含んでいる。【選択図】図24In some aspects, the reciprocating engine is a drive mechanism for generating rotational motion output from the reciprocating piston assembly, the axially moving y-axis component for reciprocating along the y-axis with the piston assembly A drive mechanism and an x-axis component, i) configured to reciprocate substantially perpendicular to the y-axis, ii) having an inner ring gear, and iii) an inner ring gear An output ring assembly having a substantially concentric orbital engagement component, an output ring assembly, an output pinion gear tangentially engaged with the inner ring gear, and an output shaft assembly substantially A concentric fixed engagement component connected to the track engagement component, wherein contact between the fixed engagement component and the track engagement component is: The axial component of force to maintain contact between the inner ring gear and the output pinion gear, and a stationary engaging component. [Selection] Figure 24

Description

関連出願
本出願は、2014年6月3日に出願された「レシプロエンジン用動力伝達装置、関連システム、および方法」と題する米国特許出願第14/294,977号の一部継続出願であり、2013年6月3日に出願された「レシプロエンジン用動力伝達装置、関連システム、および方法」と題するシリアル番号61/830,456の米国仮特許出願の利益を主張するものであり、これら両方の出願の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
RELATED APPLICATIONS This application is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 14 / 294,977 entitled “Power Transmission Device, Related System, and Method for Reciprocating Engines” filed on June 3, 2014, Claims the benefit of the US provisional patent application serial number 61 / 830,456 entitled "Power transmission device, related system and method for reciprocating engines" filed June 3, 2013, both of which The entire contents of the application are incorporated herein by reference.

本開示は、概してレシプロエンジンに関し、より詳細にはレシプロエンジン用の動力伝達装置、ならびに関連するシステムおよび方法に関する。   The present disclosure relates generally to reciprocating engines, and more particularly to power transmission devices for reciprocating engines, and related systems and methods.

レシプロエンジンは一般に、クランクシャフトを用いて、シリンダ内で移動する1つまたは複数のピストンの直線往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換し、またその逆も行う。例えば、内燃エンジン(ICエンジン)は最も一般的な種類のレシプロエンジンである。レシプロエンジンは、一般に、様々な燃料(ガソリンなど)の燃焼中に放出される化学エネルギまたは熱エネルギ(水蒸気に由来するエネルギなど)を、物体を動かす(例えば、物体を推進させる)のにより容易に用いることができる、運動エネルギ(たとえば機械的回転運動)に変換するために使用される。レシプロエンジンのクランクシャフトは、典型的には、自動車、発電機、トラック、飛行機、溶接機、船舶、ブルドーザ、オートバイ、ボートなどのような、様々な装置または車両を動かすのに使用される出力装置に接続されるエンジン要素である。   Reciprocating engines typically use a crankshaft to convert the linear reciprocation of one or more pistons moving within a cylinder into the rotational motion of the crankshaft and vice versa. For example, an internal combustion engine (IC engine) is the most common type of reciprocating engine. Reciprocating engines are generally easier to move (e.g., propel objects) chemical or thermal energy (e.g., energy derived from water vapor) released during combustion of various fuels (such as gasoline). Used to convert kinetic energy (eg mechanical rotational motion) that can be used. Reciprocating engine crankshafts are typically used to drive various devices or vehicles, such as automobiles, generators, trucks, airplanes, welders, ships, bulldozers, motorcycles, boats, etc. Is an engine element connected to

いくつかの態様では、レシプロエンジンは、少なくとも1つのシリンダを画定するエンジンブロックと、前記少なくとも1つのシリンダ内で往復運動する少なくとも1つのピストンアセンブリと、前記ピストンアセンブリの往復運動入力から回転運動出力を発生させるための駆動機構であって、軸方向に移動するy軸構成要素であって、前記y軸構成要素が摺動可能に取り付けられた基部に対する前記ピストンアセンブリの前記往復運動入力により、y軸に沿って往復運動するように構成された、y軸構成要素と、前記y軸に沿って前記y軸構成要素に摺動可能に連結されかつ移動するx軸構成要素であって、i)前記y軸構成要素に対して前記y軸に対して実質的に垂直に往復運動するように構成され、ii)内側リングギヤを含み、iii)内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素を含んだ、x軸構成要素と、基部に回転可能に連結され、前記内側リングギヤと接線方向に接続および係合される出力ピニオンギヤを有する出力シャフトアセンブリと、前記基部に結合され、または前記基部に沿って一体的に形成されて、前記出力シャフトアセンブリと実質的に同心である、固定係合構成要素であって、前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素と接続および接線方向に係合し、前記固定係合構成要素と前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素との前記接続は、エンジン駆動軸アセンブリの駆動軸を駆動するために前記内側リングギヤが前記出力ピニオンギヤを周回および駆動して駆動するように、前記内側リングギヤと前記出力ピニオン歯車との間の接触を維持するために、x軸構成要素に力を付与する、固定係合構成要素とを備えている。   In some aspects, the reciprocating engine includes an engine block that defines at least one cylinder, at least one piston assembly that reciprocates within the at least one cylinder, and a rotational motion output from a reciprocating motion input of the piston assembly. A drive mechanism for generating a y-axis component that moves in an axial direction, wherein the reciprocating motion input of the piston assembly relative to a base on which the y-axis component is slidably mounted, A y-axis component configured to reciprocate along the y-axis, and an x-axis component slidably coupled and moved along the y-axis to the y-axis component, i) configured to reciprocate substantially perpendicular to the y-axis with respect to the y-axis component; ii) includes an inner ring gear; ii ) An x-axis component including a track engagement component disposed substantially concentric with the inner ring gear, and an output pinion gear rotatably connected to the base and connected and engaged tangentially with the inner ring gear An output shaft assembly having a fixed engagement component coupled to or integrally formed with the base and substantially concentric with the output shaft assembly, wherein the x-axis Connecting and tangentially engaging the track engaging component of the component, and the connection of the fixed engaging component and the track engaging component of the x-axis component drives the engine drive shaft assembly The connection between the inner ring gear and the output pinion gear is such that the inner ring gear circulates and drives the output pinion gear to drive the shaft. To maintain, applying a force to the x-axis component, and a fixed engagement element.

実施形態は以下の特徴の1つまたは複数を含んでいても良い。
前記レシプロエンジンは、対向ピストン多気筒エンジンを含み、前記軸方向に移動するy軸構成要素は、2つの対向するピストンに連結されていてもよい。前記固定係合構成要素は、回転可能要素を備えていてもよい。前記固定係合構成要素は、前記軌道係合構成要素が接続された凹部を備えていてもよい。前記軌道係合構成要素は、ギヤまたはローラを備えていてもよい。前記出力ピニオンギヤのピッチ直径は、前記レシプロエンジンのストローク長に実質的に等しく、前記内側リングギアのピッチ直径は前記レシプロエンジンの前記ストローク長の2倍に実質的に等しく、前記軌道係合構成要素および前記固定係合構成要素のそれぞれのピッチ直径の合計は、前記レシプロエンジンのストローク長と実質的に等しくてもよい。前記出力シャフトアセンブリは、前記出力シャフトアセンブリから前記エンジン駆動軸アセンブリの前記駆動ギヤにトルクを伝達するトルク伝達ギヤを備えていてもよい。前記トルク伝達ギヤは、スプロケットとチェーンとのアセンブリを含んでいてもよい。前記基部は、前記エンジンブロックの一部を構成していてもよい。前記y軸構成要素は、前記往復運動入力と共に前記y軸構成要素が前記基部に対して摺動するのに沿った線形軸受面を備えていてもよい。前記線形軸受面は、前記y構成要素が、前記往復運動入力の方向を除いて、前記基部に対して動くのを制限していてもよい。前記往復運動入力の方向に対して実質的に垂直に、前記x軸構成要素が沿うように摺動する線形軸受面を備えていてもよい。
Embodiments may include one or more of the following features.
The reciprocating engine may include an opposed piston multi-cylinder engine, and the axially moving y-axis component may be coupled to two opposing pistons. The fixed engagement component may comprise a rotatable element. The fixed engagement component may include a recess to which the track engagement component is connected. The track engaging component may comprise a gear or a roller. The pitch diameter of the output pinion gear is substantially equal to the stroke length of the reciprocating engine, and the pitch diameter of the inner ring gear is substantially equal to twice the stroke length of the reciprocating engine; And the sum of the pitch diameters of each of the fixed engagement components may be substantially equal to the stroke length of the reciprocating engine. The output shaft assembly may include a torque transmission gear that transmits torque from the output shaft assembly to the drive gear of the engine drive shaft assembly. The torque transmission gear may include a sprocket and chain assembly. The base may constitute a part of the engine block. The y-axis component may comprise a linear bearing surface along which the y-axis component slides relative to the base with the reciprocating input. The linear bearing surface may restrict the y component from moving relative to the base except in the direction of the reciprocating input. A linear bearing surface may be provided that slides along the x-axis component substantially perpendicular to the direction of the reciprocating input.

いくつかの態様では、レシプロエンジンのピストンアセンブリの往復運動入力から回転運動出力を生成するための駆動機構は、y軸構成要素が取り付けられた基部に対する前記ピストンアセンブリの前記往復運動入力のy軸に沿って往復運動するように構成された軸方向移動y軸構成要素と、y軸方向に沿ってy軸構成要素に摺動可能に連結されかつ移動するx軸構成要素であって、i)y軸構成要素に対してy軸に対して実質的に垂直に往復運動するように構成され、ii)内側リングギヤを含み、iii)前記内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素を含んだ、x軸構成要素と、前記基部に回転可能に連結され、前記内側リングギヤと接続して接線方向に係合する出力ピニオンギヤを有する、出力シャフトアセンブリと、固定係合構成要素であって、前記基部に結合され、または前記基部に沿って一体的に形成され、前記出力シャフトアセンブリと実質的に同心であり、前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素と接続して接線方向に係合し、前記固定係合構成要素と前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素との間の前記接続は、前記内側リングギヤが前記出力ピニオンギヤの周りを周回して駆動させて前記エンジンの前記駆動軸を駆動させるように、前記内側リングギヤと前記出力ピニオンギヤとの間の接線方向の係合を維持するために、x軸構成要素に力を付与する、固定係合構成要素とを備えている。   In some aspects, a drive mechanism for generating a rotational motion output from a reciprocating input of a piston assembly of a reciprocating engine is on a y-axis of the reciprocating input of the piston assembly relative to a base to which a y-axis component is attached. An axially moving y-axis component configured to reciprocate along, and an x-axis component slidably coupled and moved along the y-axis direction to the y-axis component, i) y A track engagement component configured to reciprocate substantially perpendicular to the y-axis relative to the shaft component, ii) includes an inner ring gear, and iii) is disposed substantially concentrically with the inner ring gear An output shaft assembly having an x-axis component and an output pinion gear rotatably connected to the base and connected to the inner ring gear for tangential engagement A fixed engagement component coupled to or integrally formed with the base, substantially concentric with the output shaft assembly, and the track engagement of the x-axis component The connection between the fixed engagement component and the track engagement component of the x-axis component is such that the inner ring gear is around the output pinion gear. Force the x-axis component to maintain a tangential engagement between the inner ring gear and the output pinion gear so that the drive shaft of the engine is driven by orbiting And a fixed engagement component.

いくつかの態様では、往復運動入力から回転運動出力を生成するための、および/または回転運動入力から往復運動出力を生成するための駆動機構は、前記y軸構成要素が取り付けられた基部に対して、前記往復運動入力とともにy軸に沿って往復運動するように構成された軸方向移動y構成要素と、y軸方向に沿ってy軸構成要素に摺動可能に連結されかつ移動するx軸構成要素であって、i)y軸構成要素に対してy軸に対して実質的に垂直に往復運動するように構成され、ii)内側リングギヤを含み、iii)前記内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素を含んだ、x軸構成要素と、前記基部に回転可能に連結され、前記内側リングギヤと接続して接線方向に係合する出力ピニオンギヤを有する、出力シャフトアセンブリと、固定係合構成要素であって、前記基部に結合され、または前記基部に沿って一体的に形成され、前記出力シャフトアセンブリと実質的に同心であり、前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素と接続して接線方向に係合し、前記固定係合構成要素と前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素との間の前記接続は、前記内側リングギヤが前記出力ピニオンギヤの周りを周回して駆動させて、前記内側リングギヤと前記出力ピニオンギヤとの間の接線方向の係合を維持するために、x軸構成要素に力を付与する、固定係合構成要素とを備えている。   In some aspects, a drive mechanism for generating a rotational motion output from the reciprocating motion input and / or for generating a reciprocating motion output from the rotational motion input is provided for the base to which the y-axis component is attached. An axially moving y component configured to reciprocate along the y-axis together with the reciprocating input, and an x-axis slidably coupled to the y-axis component and moved along the y-axis direction. A component, i) configured to reciprocate substantially perpendicular to the y-axis relative to the y-axis component, ii) includes an inner ring gear, and iii) substantially concentric with the inner ring gear An output shaft having an x-axis component including a track engagement component disposed on the shaft and an output pinion gear rotatably coupled to the base and connected to the inner ring gear to engage tangentially A assembly, a fixed engagement component, coupled to or formed integrally with the base, and substantially concentric with the output shaft assembly, the track of the x-axis component The connection between the fixed engagement component and the orbital engagement component of the x-axis component is such that the inner ring gear is connected to the output pinion gear. A fixed engagement component that is driven around and that applies force to the x-axis component to maintain tangential engagement between the inner ring gear and the output pinion gear. Yes.

いくつかの態様において、往復運動圧縮機またはポンプは、少なくとも1つのシリンダを画定するシリンダブロックと、前記少なくとも1つのシリンダ内で往復運動する少なくとも1つのピストンアセンブリと、回転運動入力から前記ピストンアセンブリの往復運動を生成するための駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記y軸構成要素が摺動可能に取り付けられた基部に対して、前記ピストンアセンブリの前記往復運動入力とともにy軸に沿って往復運動するように構成された軸方向移動y構成要素と、y軸方向に沿ってy軸構成要素に摺動可能に連結されかつ移動するx軸構成要素であって、i)前記y軸構成要素に対してy軸に対して実質的に垂直に往復運動するように構成され、ii)内側リングギヤを含み、iii)前記内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素を含んだ、x軸構成要素と、前記基部に回転可能に連結され、前記内側リングギヤと接続して接線方向に係合する入力ピニオンギヤを有する、出力シャフトアセンブリと、固定係合構成要素であって、前記基部に結合され、または前記基部に沿って一体的に形成され、前記入力軸アセンブリと実質的に同心であり、前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素と接続して接線方向に係合し、前記固定係合構成要素と前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素との間の前記接続は、前記内側リングギヤが前記入力シャフトアセンブリの前記入力ピニオンギヤの周りを周回して駆動させて、前記内側リングギヤと前記出力ピニオンギヤとの間の接線方向の係合を維持するために、x軸構成要素に力を付与する、固定係合構成要素とを備えている。   In some aspects, the reciprocating compressor or pump includes a cylinder block that defines at least one cylinder, at least one piston assembly that reciprocates within the at least one cylinder, and a rotational motion input to the piston assembly. A drive mechanism for generating a reciprocating motion, wherein the drive mechanism is along the y-axis along with the reciprocating motion input of the piston assembly relative to a base on which the y-axis component is slidably mounted. An axially moving y component configured to reciprocate, and an x-axis component that is slidably coupled and moved along the y-axis direction to the y-axis component, i) the y-axis configuration Configured to reciprocate substantially perpendicular to the y-axis relative to the element, ii) includes an inner ring gear, and iii) said inner ring An x-axis component including a track engagement component disposed substantially concentrically with the gear, and an input pinion gear rotatably connected to the base and connected to the inner ring gear in a tangential direction. An output shaft assembly having a fixed engagement component coupled to or integrally formed with the base and substantially concentric with the input shaft assembly; Connecting with the track engagement component of the element and tangentially engaging, the connection between the fixed engagement component and the track engagement component of the x-axis component is achieved by the inner ring gear. An x-axis component for driving around the input pinion gear of the input shaft assembly to maintain tangential engagement between the inner ring gear and the output pinion gear Applying a force, and a fixed engagement element.

実施形態は以下の特徴の1つまたは複数を含んでいてもよい。
前記レシプロエンジンは、対向ピストン多気筒エンジンを含み、前記軸方向に移動するy軸構成要素が2つの対向するピストンに連結されていてもよい。前記レシプロエンジンは、内燃エンジンを含んでいてもよい。前記レシプロエンジンは、直列多気筒燃焼エンジンを含んでいてもよい。前記固定係合構成要素は、回転可能要素を備えていてもよい。前記回転要素は、歯車を含んでいてもよい前記固定係合構成要素は、前記軌道係合構成要素が接合する凹部を備えていてもよい。前記軌道係合構成要素は、歯車またはローラを含んでいてもよい。前記軌道係合構成要素は、シャフト装置を含んでいてもよい。前記シャフト装置は、前記x軸構成要素内に固定的に結合されるかまたは一体的に形成されていてもよい。前記出力ピニオンギヤのピッチ直径は前記レシプロエンジンのストローク長に実質的に等しく、前記内側リングギヤのピッチ直径は前記レシプロエンジンの前記ストローク長の2倍に実質的に等しく、前記軌道係合構成要素と前記固定係合構成要素とのそれぞれのピッチ直径の合計は、前記レシプロエンジンのストローク長に実質的に等しくてもよい。前記出力シャフトアセンブリは、前記出力シャフトアセンブリから前記駆動軸にトルクを伝達するトルク伝達ギヤを備えていてもよい。前記トルク伝達ギヤは、スプロケットとチェーンとのアセンブリを含んでいてもよい。前記基部は、エンジンブロックの一部を含んでいてもよい。前記基部は、前記エンジンブロックに取り付けられた構成要素を含んでいてもよい。前記y軸構成要素は、リニア軸受面を含み、前記リニア軸受面に沿って前記y軸構成要素が前記往復運動で前記基部に対して摺動してもよい。前記リニア軸受面は、前記往復運動入力の方向を除いて、前記y軸構成要素が前記基部に対して動くのを制限してもよい。前記x軸構成要素は、リニア軸受面を含み、前記リニア軸受面に沿って前記x軸構成要素が前記往復運動入力の方向に対して実質的に垂直に摺動してもよい。
Embodiments may include one or more of the following features.
The reciprocating engine may include an opposed piston multi-cylinder engine, and a y-axis component that moves in the axial direction may be coupled to two opposed pistons. The reciprocating engine may include an internal combustion engine. The reciprocating engine may include an in-line multi-cylinder combustion engine. The fixed engagement component may comprise a rotatable element. The rotating element may include a gear, and the fixed engagement component may include a recess to which the track engagement component is joined. The track engagement component may include a gear or a roller. The track engagement component may include a shaft device. The shaft device may be fixedly coupled or integrally formed in the x-axis component. The pitch diameter of the output pinion gear is substantially equal to the stroke length of the reciprocating engine, and the pitch diameter of the inner ring gear is substantially equal to twice the stroke length of the reciprocating engine, the track engaging component and the The sum of the respective pitch diameters with the fixed engagement components may be substantially equal to the stroke length of the reciprocating engine. The output shaft assembly may include a torque transmission gear that transmits torque from the output shaft assembly to the drive shaft. The torque transmission gear may include a sprocket and chain assembly. The base may include a part of the engine block. The base may include components attached to the engine block. The y-axis component may include a linear bearing surface, and the y-axis component may slide relative to the base in the reciprocating motion along the linear bearing surface. The linear bearing surface may limit movement of the y-axis component relative to the base except in the direction of the reciprocating input. The x-axis component may include a linear bearing surface, and the x-axis component may slide substantially perpendicular to the direction of the reciprocating motion input along the linear bearing surface.

いくつかの態様では、往復運動要素の往復運動入力からの軸方向力を出力シャフトアセンブリに付与されるトルクに変換し、及び/又は前記出力シャフトアセンブリから付与されるトルクを前記往復運動要素の前記往復運動への軸方向力に変換する、方法は、軸方向に移動するy軸構成要素を動かすために軸方向力を加えるステップであって、前記y軸方向構成要素が摺動可能に取り付けられている基部に対するピストンアセンブリの前記往復運動入力を用いてy軸に沿って往復運動するように構成された、ステップと、前記y軸に沿って前記y軸構成要素と摺動可能に連結されて移動するx軸構成要素を介して前記軸方向力を伝達させるステップであって、前記x軸構成要素は、i)前記y軸構成要素に対して実質的に前記y軸に垂直に往復運動するように構成され、ii)内側リングギヤを備え、iii)前記内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素を備え、 前記基部に回転可能に結合され、前記内側リングギヤに接合して接線方向に係合する出力ピニオンギヤを有する、出力シャフトアセンブリに前記軸方向力を伝達するステップであって、前記基部に結合され、または前記基部に沿って一体的に形成され、前記出力シャフトアセンブリと実質的に同心な固定係合構成要素が前記x軸構成要素の前記固定係合構成要素と前記軌道係合構成要素と接合して接線方向に係合し、前記x軸構成要素の前記固定係合構成要素と軌道係合構成要素との間の前記接合は、着実に加えられるトルクおよびその逆として、前記軸方向力が前記内側リングギヤから前記出力ピニオンギヤに伝達されると、前記内側リングギヤと前記出力ピニオンギヤとの間の接線方向の係合を維持するように、前記x軸構成要素に力を加えるステップと、を含んでいる。   In some aspects, the axial force from the reciprocating input of the reciprocating element is converted to torque applied to the output shaft assembly and / or the torque applied from the output shaft assembly is The method of converting to an axial force for reciprocation is the step of applying an axial force to move the axially moving y-axis component, said y-axis component being slidably mounted. A step configured to reciprocate along the y-axis using the reciprocating input of the piston assembly relative to the base, and slidably coupled to the y-axis component along the y-axis. Transmitting the axial force through a moving x-axis component, wherein the x-axis component i) travels substantially perpendicular to the y-axis with respect to the y-axis component. Configured to move, ii) includes an inner ring gear, and iii) includes a track engagement component disposed substantially concentrically with the inner ring gear, rotatably coupled to the base and joined to the inner ring gear And transmitting the axial force to an output shaft assembly having a tangentially engaged output pinion gear, coupled to the base or integrally formed along the base, the output shaft A fixed engagement component substantially concentric with the assembly joins the fixed engagement component and the orbital engagement component of the x-axis component and tangentially engages, and the x-axis component of the x-axis component The joint between the fixed engagement element and the orbital engagement element is such that the axial force is applied from the inner ring gear to the output as a steadily applied torque and vice versa. Applying a force to the x-axis component so as to maintain a tangential engagement between the inner ring gear and the output pinion gear when transmitted to the pinion gear.

前記固定係合構成要素は、回転可能要素を備えていてもよい。前記軌道係合構成要素がギヤまたはローラを含んでいてもよい。前記y軸構成要素は、リニア軸受面を備え、前記リニア軸受面に沿って前記y軸構成要素が前記往復運動で前記基部に対して摺動してもよい。前記x軸構成要素は、リニア軸受面を備え、前記リニア軸受面に沿って前記x軸構成要素が前記往復運動入力の方向に対して実質的に垂直に摺動してもよい。   The fixed engagement component may comprise a rotatable element. The track engagement component may include a gear or a roller. The y-axis component may include a linear bearing surface, and the y-axis component may slide relative to the base in the reciprocating motion along the linear bearing surface. The x-axis component may comprise a linear bearing surface, and the x-axis component may slide substantially perpendicular to the direction of the reciprocating motion input along the linear bearing surface.

いくつかの態様では、往復軸方向力を往復運動要素の往復運動から出力シャフトに加えられるトルクに変換する方法は、前記往復運動要素の往復運動を伴う前記往復運動要素の前記往復運動と共に軸方向移動構成要素を摺動させるために前記軸方向力を前記出力シャフトに加えるステップであって、前記軸方向移動構成要素は、前記出力シャフトに係合された内側リングギヤに軸方向に連結され、前記内側リングギヤは、前記往復運動要素の前記往復運動に対して実質的に垂直な方向に前記軸方向移動構成要素に対して摺動するように構成された、ステップと、内側リングギヤに対して実質的に同心に固定されたアイドラアセンブリを用いて、前記内側リングギヤと前記出力シャフトとの間の接触を維持するステップと、前記軸方向移動構成要素および前記軸方向移動構成要素に結合された前記内側リングギヤが前記出力シャフトに対して軸方向に摺動すると、前記内側リングギヤが前記アイドラアセンブリによって加えられる前記往復運動要素の前記往復運動に対して実質的に垂直な方向に摺動することを可能にして、前記内側リングギヤを前記出力シャフトの周りで周回させて、前記往復運動要素の往復運動中に、着実に前記トルクを前記出力シャフトに加えるステップとを備えている。   In some aspects, the method of converting the reciprocating axial force from the reciprocating motion of the reciprocating element to the torque applied to the output shaft is axially coupled with the reciprocating motion of the reciprocating element with the reciprocating motion of the reciprocating element. Applying the axial force to the output shaft to slide the moving component, wherein the axial moving component is axially coupled to an inner ring gear engaged with the output shaft; An inner ring gear configured to slide relative to the axially moving component in a direction substantially perpendicular to the reciprocating motion of the reciprocating element; Maintaining contact between the inner ring gear and the output shaft using an idler assembly concentrically secured to the shaft, and the axial movement arrangement When the inner ring gear coupled to the element and the axially moving component slides axially relative to the output shaft, the inner ring gear is against the reciprocating motion of the reciprocating element applied by the idler assembly. Allowing the inner ring gear to circulate around the output shaft to steadily apply the torque to the output shaft during the reciprocating movement of the reciprocating element. And steps.

実施形態は、以下の特徴の1つまたは複数を含んでいてもよい。前記往復運動要素の前記往復運動に対して実質的に垂直な方向に前記内側リングギヤを摺動させることができるようにすることは、前記内側リングギヤが前記軸方向移動構成要素に対して1つ以上の軸受面に沿って動くことを可能にすることを含んでいてもよい。前記アイドラアセンブリを用いた前記内側リングギヤと前記出力シャフトとの間の接触の前記維持は、前記出力シャフトと実質的に同心の、基部に結合され又は一体に形成された固定係合構成要素を用いて力を、前記内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素に加えることを含んでいてもよい。   Embodiments may include one or more of the following features. Allowing the inner ring gear to slide in a direction substantially perpendicular to the reciprocating motion of the reciprocating element means that the inner ring gear is one or more relative to the axially moving component. Allowing movement along the bearing surface of the. The maintenance of contact between the inner ring gear and the output shaft using the idler assembly uses a fixed engagement component that is substantially concentric with the output shaft, coupled to a base or integrally formed. Applying a force to a track engaging component disposed substantially concentrically with the inner ring gear.

いくつかの態様では、動作中のレシプロエンジンから機械仕事を抽出する方法は、エンジンの往復要素が往復運動して出力シャフトが回転するときに実質的に一定の長さを維持する最大長トルクモーメントアームを用いてレシプロエンジンの出力シャフトにトルクモーメントを加えることを含んでいてもよい。   In some aspects, a method of extracting mechanical work from an operating reciprocating engine includes a maximum long torque moment that maintains a substantially constant length when the reciprocating element of the engine reciprocates and the output shaft rotates. Applying a torque moment to the output shaft of the reciprocating engine using the arm may be included.

実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
実質的に一定の長さは、レシプロエンジンのクランクシャフトのクランクシャフト半径と実質的に同じであってもよい。最大長トルクモーメントアームを用いることは、実質的に一定の長さのモーメントアームを用いてエンジンの往復動要素を出力シャフトに連結することを含んでいてもよい。機械仕事の抽出は、最大長トルクモーメントアームを用いてトルクモーメントを加えることによってレシプロエンジンの出力を増大させることをさらに含んでいてもよい。最大長トルクモーメントアームは、出力シャフトの回転を通してその最大長さを維持するモーメントアームを含んでいてもよい。例えば、エンジンの往復動要素を出力シャフトに結合することは、実質的に一定のトルクモーメントアームを画定する回転トルク伝達装置に出力シャフトを結合することを含むことができ、回転トルク伝達装置はエンジンの往復動要素と接合するように構成されていてもよい。エンジンは内燃エンジンであってもよい。
Embodiments may include one or more of the following features.
The substantially constant length may be substantially the same as the crankshaft radius of the reciprocating engine crankshaft. Using the maximum length torque moment arm may include coupling the reciprocating element of the engine to the output shaft using a substantially constant length moment arm. The mechanical work extraction may further include increasing the output of the reciprocating engine by applying a torque moment using a maximum length torque moment arm. The maximum length torque moment arm may include a moment arm that maintains its maximum length through rotation of the output shaft. For example, coupling a reciprocating element of an engine to an output shaft can include coupling the output shaft to a rotational torque transmission device that defines a substantially constant torque moment arm, the rotational torque transmission device being an engine The reciprocating element may be configured to be joined. The engine may be an internal combustion engine.

実質的に一定の長さを維持する最大長トルクモーメントアームを用いてレシプロエンジンの出力シャフトにトルクモーメントを加えることは、移動部材をレシプロエンジンの往復動要素に結合することを含んでいてもよく、最大長さのトルクモーメントアームを用いて移動部材を出力シャフトに連結する。例えば、トルクモーメントアームは、回転可能な動力出力部材にトルクを加えるために移動部材の往復運動軸に対して実質的に垂直であり得る。実質的に一定の長さを維持するトルクモーメントアームは、動力出力部材に結合された回転可能な歯車装置と移動部材に結合されたギヤラックとを含んでいてもよい。   Applying the torque moment to the output shaft of the reciprocating engine using a maximum length torque moment arm that maintains a substantially constant length may include coupling the moving member to the reciprocating element of the reciprocating engine. The moving member is connected to the output shaft using the torque moment arm of the maximum length. For example, the torque moment arm can be substantially perpendicular to the reciprocating axis of the moving member to apply torque to the rotatable power output member. The torque moment arm that maintains a substantially constant length may include a rotatable gear unit coupled to the power output member and a gear rack coupled to the moving member.

いくつかの態様では、レシプロエンジンは、往復運動要素の往復運動中およびエンジンの出力シャフトの回転中に実質的に一定のままである少なくとも1つの実質的に不変の長さのトルクモーメントアームを含んでいてもよい。   In some aspects, the reciprocating engine includes at least one substantially constant length torque moment arm that remains substantially constant during reciprocation of the reciprocating element and rotation of the output shaft of the engine. You may go out.

実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
実質的に不変の長さのトルクモーメントアームは、エンジンのクランクシャフトのクランクシャフト半径に等しい長さを有することができる。エンジンはまた、実質的に不変の長さのトルクモーメントアームを用いて、エンジンの往復運動要素の往復運動を出力シャフトの回転運動に変換するための装置を含んでいてもよい。エンジンはまた、シリンダ内に配置された少なくとも1つの往復ピストンを含むことができ、ピストンは、一端でコネクティングロッドによってエンジンのクランクシャフトに接続され、さらに実質的に不変の長さのトルクモーメントアームによって出力シャフトに接続される。例えば、実質的に不変の長さのトルクモーメントアームは、少なくとも部分的に、出力シャフトに連結された回転装置と往復ピストンに連結された移動要素との組み合わせによって形成することができ、回転装置は、実質的に普遍の長さの取るくっモーメントアームを画定する。回転装置は、プーリ、ギヤ、またはスプロケットのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。移動要素は、ケーブル、チェーン、ベルト、プルロッド、またはギヤラックのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。エンジンはまた、往復ピストンと出力シャフトとの間に配置されたクラッチ装置を含んでいてもよい。エンジンはまた、エンジンの往復運動要素によって生成されたエネルギを一時的に蓄積し、続いて往復運動要素がエンジン内を移動するときにエネルギを出力シャフトに放出するためのエネルギ蓄積装置を含んでいてもよい。
Embodiments may include one or more of the following features.
The substantially constant length torque moment arm may have a length equal to the crankshaft radius of the engine crankshaft. The engine may also include a device for converting the reciprocating motion of the reciprocating element of the engine into the rotational motion of the output shaft using a torque moment arm of substantially invariable length. The engine may also include at least one reciprocating piston disposed within the cylinder, the piston being connected at one end to the engine crankshaft by a connecting rod and further by a torque moment arm of substantially invariable length. Connected to the output shaft. For example, a substantially constant length torque moment arm can be formed, at least in part, by a combination of a rotating device connected to the output shaft and a moving element connected to the reciprocating piston, Defining a universal arm of substantially universal length. The rotating device may include at least one of a pulley, a gear, or a sprocket. The moving element may include at least one of a cable, a chain, a belt, a pull rod, or a gear rack. The engine may also include a clutch device disposed between the reciprocating piston and the output shaft. The engine also includes an energy storage device for temporarily storing energy generated by the reciprocating element of the engine and subsequently releasing energy to the output shaft as the reciprocating element moves through the engine. Also good.

実質的に不変の長さのトルクモーメントアームは、トルクを発生するトルクモーメントアームを含んでいてもよく、i)出力シャフトの回転軸と移動部材および回転部材の間の接点との間に画定され、ii)移動部材の運動に対して概ね垂直であり、iii)エンジンの往復動要素の往復運動中に実質的に一定の長さを維持する。   The substantially constant length torque moment arm may include a torque moment arm that generates torque, i) defined between the rotational axis of the output shaft and the contact between the moving member and the rotating member. Ii) is generally perpendicular to the movement of the moving member, and iii) maintains a substantially constant length during the reciprocating movement of the reciprocating element of the engine.

いくつかの態様では、レシプロエンジンの往復運動要素に結合するための動力伝達装置は、往復動要素に結合して往復運動する軸方向に移動する引張部材と、動力出力要素に結合されて移動張力部材と接合する回転可能部材を含み、実質的に一定の長さのトルクモーメントアームを用いて、移動張力部材の軸方向運動の間に動力出力要素にトルクを加える移動張力部材は回転可能部材に軸方向力をもたらしてもよい。   In some aspects, a power transmission device for coupling to a reciprocating element of a reciprocating engine includes an axially moving tension member coupled to the reciprocating element, and a moving tension coupled to the power output element. The movable tension member includes a rotatable member joined to the member and applies torque to the power output element during axial movement of the movable tension member using a substantially constant length of torque moment arm. An axial force may be provided.

実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
トルクを発生させるトルクモーメントアームは、i)動力出力要素の回転軸と移動張力部材と回転部材との間の接点との間に画定され、ii)移動張力部材の動きに対して概ね垂直であり、iii)往復運動要素の往復運動中、実質的に一定の長さを維持する。回転可能部材は、回転可能部材が出力要素に対して第2の方向に自由に回転することを可能にするように構成されたクラッチ装置を用いて出力要素に結合されていてもよい。回転部材は歯車装置を含むことができ、移動張力部材は歯車装置と連結するギヤラックを含んでいてもよい。
Embodiments may include one or more of the following features.
A torque moment arm that generates torque is defined between i) the rotational axis of the power output element and the contact between the moving tension member and the rotating member, and ii) is generally perpendicular to the movement of the moving tension member. Iii) maintaining a substantially constant length during the reciprocating motion of the reciprocating element. The rotatable member may be coupled to the output element using a clutch device configured to allow the rotatable member to freely rotate in a second direction relative to the output element. The rotating member may include a gear device, and the moving tension member may include a gear rack connected to the gear device.

いくつかの実施形態では、往復運動要素は往復ピストンであってもよく、動力出力要素は、エンジンのクランクシャフト以外の回転動力出力シャフトであってもよく、移動張力部材は、往復運動するピストンに接続されてピストンの往復運動に基づいて移動運動させるプルロッド装置であってもよく、エンジンは、プルロッドと移動するようにプルロッドに連結されたリニアギヤ装置を含んでいてもよく、エンジンは、出力シャフトに連結され、リニアギヤ装置と接合するように構成された回転可能なピニオンギヤを含んでいてもよく、エンジンは、ピニオンギヤが回転するクランクシャフトに向かってピストン運動の第1の方向に回転するときに出力シャフトと係合するように出力シャフトとピニオンギヤとの間に配置されたワンウェイクラッチ装置を含んでいてもよく、ピストンがエンジン内で往復運動するとき、出力シャフトの回転軸線と、リニアギヤ装置およびピニオン歯車の間の接触領域との距離は実質的に一定のままである。   In some embodiments, the reciprocating element may be a reciprocating piston, the power output element may be a rotational power output shaft other than the engine crankshaft, and the moving tension member may be on a reciprocating piston. The pull rod device may be connected and moved based on the reciprocating motion of the piston, and the engine may include a linear gear device coupled to the pull rod to move with the pull rod, and the engine is connected to the output shaft. An output shaft may be included when the engine rotates in a first direction of piston movement toward a crankshaft on which the pinion gear rotates, coupled to and configured to be coupled to a linear gear device. One wake located between the output shaft and pinion gear to engage with It may include a pitch device, when the piston reciprocates within the engine, the rotational axis of the output shaft, the distance between the contact area between the Riniagiya device and the pinion gear remains substantially constant.

いくつかの態様では、レシプロエンジンは、少なくとも1つのピストンおよびシリンダを含むことができ、少なくとも1つのピストンは、一端でコネクティングロッドを介してクランクシャフトに接続され、また、実質的に不変長のトルクモーメントアームを介して出力シャフトに接続されており、エンジンは往復ピストンに結合して往復ピストンと移動する軸方向移動要素を含み、回転部材は出力シャフトに結合され移動要素と接合し、移動要素は、移動要素の軸方向運動中に出力シャフトにトルクを加える軸方向力を回転可能部材に提供し、実質的に不変の長さのトルクモーメントアームは、i)出力シャフトの回転軸と移動要素および回転部材の間の境界領域との間に画定され、ii)移動要素の運動に対して概ね垂直である。   In some aspects, the reciprocating engine can include at least one piston and cylinder, wherein the at least one piston is connected to the crankshaft via a connecting rod at one end and has a substantially invariant torque. Connected to the output shaft via a moment arm, the engine includes an axially moving element coupled to the reciprocating piston and moving with the reciprocating piston, a rotating member coupled to the output shaft and joined to the moving element, the moving element being Providing an axial force on the rotatable member that applies torque to the output shaft during the axial movement of the moving element, wherein the torque moment arm of substantially invariable length comprises: i) the rotating shaft of the output shaft and the moving element; Ii) is generally perpendicular to the movement of the moving element.

実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
実質的に不変の長さのトルクモーメントアームは、クランクシャフトに向かうピストンの内向き運動およびクランクシャフトから離れる方向へのピストンの外向き運動の間、実質的に不変のままであってもよい。回転可能部材は歯車装置を含むことができ、軸方向移動要素は歯車装置と係合するための張力装置を含んでいてもよい。エンジンはまた、移動要素の運動方向に基づいて出力シャフトを選択的に係合するためのクラッチ装置を含んでいてもよい。少なくとも1つのピストンおよびシリンダは、4つの直列のピストンおよびシリンダを含み、各ピストンは、実質的に不変の長さのトルクモーメントアームを介して出力シャフトと係合して回転するように構成される。
Embodiments may include one or more of the following features.
The substantially constant length torque moment arm may remain substantially unchanged during inward movement of the piston toward the crankshaft and outward movement of the piston in a direction away from the crankshaft. The rotatable member may include a gear device, and the axial movement element may include a tensioning device for engaging the gear device. The engine may also include a clutch device for selectively engaging the output shaft based on the direction of motion of the moving element. The at least one piston and cylinder includes four in-line pistons and cylinders, each piston configured to rotate in engagement with the output shaft via a torque moment arm of substantially invariable length. .

いくつかの態様では、レシプロエンジンの往復運動要素に結合するように構成された動力伝達装置は、往復運動要素に結合して往復運動する軸方向に移動する引張部材を含んでいてもよく、移動張力部材は、移動張力部材の軸方向運動中に回転部材に軸方向力を提供し、移動張力部材の軸方向運動中に動力出力要素にトルクを加え、トルクを発生するトルクモーメントアームは、i)動力出力要素の回転軸と移動張力部材および回転部材の間の接点との間に画定され、ii)移動引張部材の運動に対して概ね垂直であり、iii)往復運動要素の往復運動中、実質的に一定の長さを維持する。   In some aspects, a power transmission device configured to couple to a reciprocating element of a reciprocating engine may include an axially moving tensile member that couples to the reciprocating element and reciprocates. The tension member provides an axial force to the rotating member during the axial movement of the moving tension member, applies torque to the power output element during the axial movement of the moving tension member, and generates a torque moment arm i. ) Defined between the rotational axis of the power output element and the moving tension member and the contact between the rotating member, ii) generally perpendicular to the movement of the moving tension member, and iii) during the reciprocating movement of the reciprocating element; Maintain a substantially constant length.

実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
移動張力部材はプルロッドを含んでいてもよい。回転部材は、移動張力部材が第1の方向に動くときに出力要素を係合して回転させるように移動張力部材と接合し、移動張力部材が第1の方向と反対の第2の方向に動くときに出力要素に対して自由に回転するように係合解除するように構成されていてもよい。回転可能部材は、回転可能部材が出力要素に対して第2の方向に自由に回転することを可能にするように構成されたクラッチ装置を用いて出力要素に結合されることができる。例えば、クラッチ装置はスプラグクラッチであってもよい。回転可能部材は、歯車装置であってもよく、移動張力部材は歯車装置と連結するギヤラックであってもよい。回転可能部材は、スプロケットまたはプーリを含んでいてもよく、移動張力部材はスプロケットまたはプーリーホイールと係合可能なチェーンまたはケーブル要素を含んでいてもよい。動力出力要素は回転出力シャフトを含んでいてもよい。動力伝達装置は、動力伝達装置が往復要素に連結する開口部を介してレシプロエンジンのシリンダ圧力の損失を制限するためのシール部材を含んでいてもよい。シール部材はラビリンスシール部材を含んでいてもよい。動力伝達装置は、往復運動要素によって生成されたエネルギを一時的に貯蔵し、続いて往復運動要素がエンジン内を移動するときにエネルギを動力伝達装置に放出するエネルギ貯蔵装置を含んでいてもよい。例えば、エネルギ貯蔵装置は、往復運動要素に連結された移動張力部材と運動伝達装置との間に連結されたばね要素を含んでいてもよい。往復動要素は、往復動機関のシリンダ内で往復運動するように構成されたピストンであってもよい。
Embodiments may include one or more of the following features.
The moving tension member may include a pull rod. The rotating member is joined to the moving tension member to engage and rotate the output element when the moving tension member moves in the first direction, and the moving tension member is in a second direction opposite to the first direction. It may be configured to disengage so as to rotate freely with respect to the output element as it moves. The rotatable member can be coupled to the output element using a clutch device configured to allow the rotatable member to freely rotate in the second direction relative to the output element. For example, the clutch device may be a sprag clutch. The rotatable member may be a gear device, and the moving tension member may be a gear rack connected to the gear device. The rotatable member may include a sprocket or pulley and the moving tension member may include a chain or cable element engageable with the sprocket or pulley wheel. The power output element may include a rotary output shaft. The power transmission device may include a seal member for limiting loss of cylinder pressure of the reciprocating engine through an opening connected to the reciprocating element by the power transmission device. The seal member may include a labyrinth seal member. The power transmission device may include an energy storage device that temporarily stores energy generated by the reciprocating element and subsequently releases the energy to the power transmission device as the reciprocating element moves through the engine. . For example, the energy storage device may include a spring element coupled between the moving tension member coupled to the reciprocating motion element and the motion transmission device. The reciprocating element may be a piston configured to reciprocate within a cylinder of a reciprocating engine.

いくつかの態様では、レシプロエンジンは、シリンダ内に少なくとも1つの往復ピストンを含んでいてもよく、少なくとも1つの往復ピストンは、一端でコネクティングロッドを介してクランクシャフトに接続され、他端は実質的に不変の長さのトルクモーメントアームを介して出力シャフトに接続されており、ここでエンジンは往復ピストンに結合してそれと共に移動する軸方向移動要素を含んでおり、移動要素は、移動要素の軸方向運動中に出力シャフトにトルクを加える軸方向力を回転可能部材に提供し、実質的に不変の長さのトルクモーメントアームは、i)出力シャフトの回転軸と移動要素および回転部材の間の境界領域との間に画定され、ii)移動要素の運動に対して概ね垂直である。   In some aspects, the reciprocating engine may include at least one reciprocating piston within the cylinder, the at least one reciprocating piston connected to the crankshaft via a connecting rod at one end and the other end substantially Is connected to the output shaft via a torque moment arm of invariant length, wherein the engine includes an axially moving element coupled to and moving with the reciprocating piston, the moving element being Providing an axial force on the rotatable member that applies torque to the output shaft during axial movement, the torque moment arm having a substantially invariable length i) between the rotational axis of the output shaft and the moving element and rotating member; Ii) is generally perpendicular to the movement of the moving element.

実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
軸方向移動要素は、ピストンに固定されたプルロッドを含んでいてもよい。軸方向移動要素は、リニアギヤ装置を含んでいてもよい。リニアギヤ装置はギヤラックを含んでいてもよい。回転部材は、リニアギヤ装置と係合するための歯車を含んでいてもよい。エンジンは、出力シャフトと軸方向移動要素との間に連結されたクラッチ装置を含んでいてもよい。クラッチ装置はワンウェイクラッチを含んでいてもよい。ワンウェイクラッチは、フリーホイールクラッチ装置を含んでいてもよい。軸方向移動要素は、プルロッドに連結されたギヤラックを含んでいてもよく、回転可能部材は、クラッチ装置を介して出力シャフトに連結されたギヤラックに係合するピニオンギヤを含み、ギヤラックは出力シャフトを回転させてもよい。クラッチ装置は、実質的にピストンがクランクシャフトに向かって下降するストロークの間にのみ出力シャフトと係合されていてもよい。クラッチ装置は、ピストンがクランクシャフトに向かって内側に移動するときに出力シャフトと係合し、ピストンがクランクシャフトから外側に移動するときに出力シャフトとの係合を解除することができる。実質的に不変の長さのトルクモーメントアームは、出力シャフトの回転軸と移動要素および回転部材の間の境界領域との間に画定され、ピストンのクランクシャフトへの内向き運動およびピストンがクランクシャフトから離れる外向き運動中は実質的に不変のままであってもよい。エンジンはまた、軸方向移動要素と出力シャフトとの間に配置されたエネルギ貯蔵装置を含んでいてもよい。少なくとも1つの往復ピストンおよびシリンダは、4つのインラインピストンおよびシリンダを含むことができ、各ピストンは、実質的に不変の長さのトルクモーメントアームを介して出力シャフトと係合して回転するように構成されている。
Embodiments may include one or more of the following features.
The axial movement element may comprise a pull rod fixed to the piston. The axial movement element may include a linear gear device. The linear gear device may include a gear rack. The rotating member may include a gear for engaging with the linear gear device. The engine may include a clutch device coupled between the output shaft and the axially moving element. The clutch device may include a one-way clutch. The one-way clutch may include a freewheel clutch device. The axially moving element may include a gear rack coupled to the pull rod, the rotatable member includes a pinion gear that engages a gear rack coupled to the output shaft via a clutch device, and the gear rack rotates the output shaft. You may let them. The clutch device may be engaged with the output shaft substantially only during the stroke of the piston descending toward the crankshaft. The clutch device can be engaged with the output shaft when the piston moves inward toward the crankshaft, and can be disengaged from the output shaft when the piston moves outward from the crankshaft. A substantially constant length torque moment arm is defined between the rotational axis of the output shaft and the boundary region between the moving element and the rotating member, and the inward movement of the piston to the crankshaft and the piston It may remain substantially unchanged during the outward movement away from the. The engine may also include an energy storage device disposed between the axially moving element and the output shaft. The at least one reciprocating piston and cylinder may include four in-line pistons and cylinders, each piston engaging and rotating with the output shaft via a torque moment arm of substantially invariable length. It is configured.

いくつかの態様では、レシプロエンジンから回転可能な動力を抽出する方法は、移動部材をレシプロエンジンの往復運動部材に結合することを含んでいてもよく、回転可能な動力出力部材にトルクを加えるために、移動部材の往復軸に対して垂直な実質的に一定の長さのモーメントアームを用いて、移動部材を回転可能な動力出力部材に連結する。   In some aspects, a method for extracting rotatable power from a reciprocating engine may include coupling a moving member to a reciprocating member of the reciprocating engine to apply torque to the rotatable power output member. In addition, the moving member is connected to the rotatable power output member using a moment arm having a substantially constant length perpendicular to the reciprocating axis of the moving member.

実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
実質的に一定の長さのモーメントアームは、動力出力部材に結合された回転可能な歯車装置と移動部材に結合されたギヤラックとを含んでいてもよい。エンジンは内燃エンジンであり得る。移動部材は、往復運動部材の外向きの動きの結果として、移動部材が移動するときに回転可能な出力部材を係合解除することができる。回転可能な動力出力部材(例えば、出力シャフト)は、エンジンのクランクシャフト以外の回転シャフトを含んでいてもよい。
Embodiments may include one or more of the following features.
The substantially constant length moment arm may include a rotatable gear unit coupled to the power output member and a gear rack coupled to the moving member. The engine can be an internal combustion engine. The moving member can disengage the rotatable output member as the moving member moves as a result of the outward movement of the reciprocating member. The rotatable power output member (for example, output shaft) may include a rotating shaft other than the crankshaft of the engine.

いくつかの態様では、レシプロエンジンの往復ピストンに連結するように構成された動力伝達装置は、エンジンのクランクシャフト以外の回転動力出力シャフトと、往復ピストンに接続し、ピストンの往復運動に基づいて移動するためのプルロッド装置と、プルロッドと移動するようにプルロッドに連結されたリニアギヤ装置と、出力シャフトに連結され、リニアギヤ装置と接合するように構成された回転可能なピニオンギヤと、ピニオンギヤがピストン運動の第1の方向にクランクシャフトに向かって回転してクランクシャフトが回転するときに出力シャフトを係合させるために、出力シャフトとピニオンギヤとの間に配置されたワンウェイクラッチ装置とを含み、出力シャフトの回転軸とリニアギヤ装置およびピニオンギヤの間の接触領域とは、ピストンがエンジン内で往復運動しても実質的に一定のままである。   In some aspects, a power transmission device configured to couple to a reciprocating piston of a reciprocating engine is connected to a rotary power output shaft other than the engine crankshaft and the reciprocating piston and moves based on the reciprocating motion of the piston. A pull rod device, a linear gear device connected to the pull rod so as to move with the pull rod, a rotatable pinion gear connected to the output shaft and configured to be joined to the linear gear device, and the pinion gear in the piston motion A one-way clutch device disposed between the output shaft and the pinion gear for engaging the output shaft when the crankshaft rotates in the direction of 1 to rotate the crankshaft, and the rotation of the output shaft Contact area between shaft and linear gear unit and pinion gear The piston remains constant substantially reciprocates within the engine.

実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
エネルギ貯蔵要素は、プルロッドとリニアギヤ装置との間に連結されていてもよい。出力シャフトの回転軸とリニアギヤ装置およびピニオンギヤの間の接触領域との間の距離は、リニア装置の移動軸に対して概ね垂直であってもよい。リニアギヤ装置はギヤラックを含んでいてもよい。リニアギヤ装置はチェーンであってもよい。
Embodiments may include one or more of the following features.
The energy storage element may be coupled between the pull rod and the linear gear device. The distance between the rotation axis of the output shaft and the contact area between the linear gear device and the pinion gear may be substantially perpendicular to the movement axis of the linear device. The linear gear device may include a gear rack. The linear gear device may be a chain.

いくつかの態様では、レシプロエンジンから回転可能な動力を抽出する方法は、移動ギヤラックのレシプロエンジンの往復ピストンへの連結と、回転するピニオンギヤのエンジンのクランクシャフト以外の回転出力シャフトへの連結であって、ピストンおよびギヤラックの移動運動に応じて、ピニオンギヤを回転させるためにピニオンギヤはギヤラックと接合された、連結と、ピストンが連結されているクランクシャフトに向かってピストンを移動する場合のみに、出力シャフトを回転させるために出力シャフトをピニオンギヤと選択的に係合させる、クラッチ装置の使用とを含んでおり、出力シャフトの回転軸とギヤラックおよびピニオンギヤの接触面との間のトルクモーメントアームの距離は、ピストンがエンジン内で往復運動するときに実質的に一定に維持される。   In some aspects, the method for extracting the rotatable power from the reciprocating engine is to connect the moving gear rack to the reciprocating piston of the reciprocating engine and to connect the rotating pinion gear to a rotating output shaft other than the engine crankshaft. The pinion gear is joined with the gear rack to rotate the pinion gear according to the movement movement of the piston and the gear rack, and the output shaft is connected only when the piston moves to the crankshaft to which the piston is connected. Use of a clutch device to selectively engage the output shaft with the pinion gear to rotate the shaft, and the distance of the torque moment arm between the rotating shaft of the output shaft and the contact surface of the gear rack and the pinion gear is When the piston reciprocates in the engine It is maintained substantially constant.

いくつかの態様では、本明細書の方法は、レシプロエンジンの出力シャフトを駆動する実質的に一定の長さのトルクモーメントアームを維持することによって、作動中のレシプロエンジンの出力トルク(例えば、平均出力トルク)を増大させることができる。エンジンは内燃エンジンであってもよい。エンジンは外燃エンジンであってもよい。   In some aspects, the methods herein maintain the output torque of the operating reciprocating engine (e.g., average) by maintaining a substantially constant length of torque moment arm that drives the output shaft of the reciprocating engine. Output torque) can be increased. The engine may be an internal combustion engine. The engine may be an external combustion engine.

いくつかの態様では、レシプロエンジンは、少なくとも1つのピストンおよびシリンダを含むことができ、ピストンは、一端でコネクティングロッドを介してクランクシャフトに接続され、ピストンはまた、実質的に不変の長さのトルクモーメントアームを介して出力シャフトに接続される。モーメントアームは、プルロッド/ギヤラック/ピニオンギヤ/クラッチ構成を含んでいてもよい。ギヤラックはプルロッド上に配置されることができ、ピニオンギヤはクラッチを介して出力シャフトに連結され、ギヤラックはピニオンギヤに係合して出力シャフトを回転させることができる。クラッチは、フリーホイールクラッチを含んでいてもよい。クラッチはスプラグ式のクラッチを含んでいてもよい。   In some aspects, the reciprocating engine can include at least one piston and cylinder, the piston being connected to the crankshaft via a connecting rod at one end, the piston also having a substantially invariant length. It is connected to the output shaft via a torque moment arm. The moment arm may include a pull rod / gear rack / pinion gear / clutch configuration. The gear rack can be disposed on the pull rod, the pinion gear is connected to the output shaft via a clutch, and the gear rack can be engaged with the pinion gear to rotate the output shaft. The clutch may include a freewheel clutch. The clutch may include a sprag clutch.

いくつかの態様では、エネルギ貯蔵装置は、プルロッドと出力シャフトとの間に配置されることができ、プルロッドは、レシプロエンジンの往復運動部材に結合するように構成されている。エネルギ貯蔵装置はばね(例えば、皿ばね)を含んでいてもよい。   In some aspects, the energy storage device can be disposed between the pull rod and the output shaft, the pull rod being configured to couple to a reciprocating member of the reciprocating engine. The energy storage device may include a spring (eg, a disc spring).

いくつかの態様では、プルロッド圧力シール装置は、プルロッドがシリンダを通って入る開口を通るレシプロエンジンシリンダの圧力損失を制限するように実装することができる。圧力シール装置はラビリンスシール手段を含んでいてもよい。   In some aspects, the pull rod pressure seal device can be implemented to limit the pressure loss of the reciprocating engine cylinder through an opening through which the pull rod enters through the cylinder. The pressure seal device may include labyrinth seal means.

いくつかの態様では、自動車は、少なくとも1つのピストンおよびシリンダを備えたレシプロエンジンを含んでいてもよく、ピストンは、コネクティングロッドを介して一端でクランクシャフトに接続され、さらに実質的に不変の長さのトルクモーメントアームを介して出力シャフトに接続されていてもよい。自動車は、軽トラック、配達トラック、消防車、陸上トラック、オートバイ、および乗用車のうちの1つまたは複数を含んでいてもよい。   In some aspects, the automobile may include a reciprocating engine with at least one piston and cylinder, the piston being connected to the crankshaft at one end via a connecting rod, and having a substantially constant length. It may be connected to the output shaft via a torque moment arm. The automobile may include one or more of light trucks, delivery trucks, fire trucks, land trucks, motorcycles, and passenger cars.

いくつかの態様では、オフロード用の車両は、少なくとも1つのピストンおよびシリンダを備えたレシプロエンジンを含んで、ピストンがコネクティングロッドを介して一端でクランクシャフトに接続され、ピストンがさらに実質的に不変の長さのトルクモーメントアームを介して出力シャフトに接続されていてもよい。オフロード用の車両は、農業用トラクタ、建設機械、トラック、グレーダ、クレーン、ブルドーザ、溶接機、およびポンプのうちの1つまたは複数を含んでいてもよい。   In some aspects, an off-road vehicle includes a reciprocating engine with at least one piston and cylinder, the piston is connected to the crankshaft at one end via a connecting rod, and the piston is further substantially unchanged. It may be connected to the output shaft via a torque moment arm of a length of. The off-road vehicle may include one or more of agricultural tractors, construction machinery, trucks, graders, cranes, bulldozers, welders, and pumps.

いくつかの態様では、ジェネレータセット(例えば、発電機セット)は、少なくとも1つのピストンおよびシリンダを有するレシプロエンジンを含むことができ、ピストンは、コネクティングロッドを介して一端でクランクシャフトに接続され、ピストンは、さらに実質的に不変の長さのトルクモーメントアームを介して出力シャフトに接続されていてもよい。   In some aspects, the generator set (eg, generator set) can include a reciprocating engine having at least one piston and cylinder, the piston connected to the crankshaft at one end via a connecting rod, May also be connected to the output shaft via a torque moment arm of substantially unchanged length.

いくつかの態様では、ボートまたは船は、少なくとも1つのピストンおよびシリンダを備えたレシプロエンジンを含むことができ、ピストンは、コネクティングロッドを介して一端でクランクシャフトに接続され、さらに実質的に不変の長さのトルクモーメントアームを介して出力シャフトに接続される。   In some aspects, a boat or ship can include a reciprocating engine with at least one piston and cylinder, the piston being connected to the crankshaft at one end via a connecting rod, and further substantially invariant. It is connected to the output shaft through a length torque moment arm.

いくつかの態様において、飛行機またはヘリコプターは、少なくとも1つのピストンおよびシリンダを有するレシプロエンジンを含んでいてもよく、ピストンは、一端でコネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結され、ピストンはさらに実質的に不変の長さのトルクモーメントアームを介して出力シャフトに連結される。   In some embodiments, the airplane or helicopter may include a reciprocating engine having at least one piston and cylinder, the piston being connected to the crankshaft via a connecting rod at one end, the piston being further substantially It is connected to the output shaft via a torque moment arm of invariable length.

いくつかの態様では、電力供給装置は、電力供給装置に結合するように構成されて、実質的に一定の長さのモーメントアームを介して動力出力要素に結合されるように構成されていてもよい。   In some aspects, the power supply apparatus may be configured to be coupled to the power supply apparatus and configured to be coupled to the power output element via a substantially constant length moment arm. Good.

実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
動力伝達装置は、往復運動要素に連結されたプルロッドを含んでいてもよい。動力伝達装置は、プルロッドと係合可能な回転部材を含むことができ、回転可能部材は動力出力要素を回転させるように構成されている。回転可能部材は、実質的に第1の方向にのみプルロッドと係合して回転し、回転可能部材が第1の方向と反対の第2の方向に出力要素に対して自由に回転することを可能にするように構成されていてもよい。回転可能部材は、回転可能部材が出力要素に対して第2の方向に自由に回転することを可能にするように構成されたクラッチ装置を用いて出力要素に結合されていてもよい。クラッチ装置はスプラグクラッチを含んでいてもよい。回転可能部材はギヤ装置を含むことができ、プルロッドはギヤ装置と係合可能なギヤラックを含んでいてもよい。動力出力要素は出力シャフトを含んでいてもよい。動力伝達装置は、動力伝達装置が通って往復運動要素に連結する開口を介してレシプロエンジンのシリンダ圧力の損失を制限するためのシール部材を含んでいてもよい。シール部材はラビリンスシール部材を含んでいてもよい。電力供給装置は、往復動要素によって生成されたエネルギを一時的に貯蔵し、その後往復運動要素がエンジン内を移動するときにエネルギを動力伝達装置に放出する、エネルギ貯蔵装置を含んでいてもよい。エネルギ貯蔵装置は、プルロッドと運動伝達装置との間に連結されたばね要素を含んでいてもよい。ばね要素は1つ以上の皿ばねを含むことができ、運動伝達装置は出力要素に結合された回転可能な歯車と係合可能なギヤラックを含んでいてもよい。往復運動要素は、シリンダ内で往復運動するように構成されたピストンである。いくつかの態様では、レシプロエンジンは動力伝達装置を含んでいてもよい。いくつかの態様では、レシプロエンジンの出力を増大させるためのレシプロエンジン用のキットは、動力伝達装置を含んでいてもよい。
Embodiments may include one or more of the following features.
The power transmission device may include a pull rod connected to the reciprocating element. The power transmission device can include a rotating member engageable with the pull rod, the rotatable member being configured to rotate the power output element. The rotatable member rotates in engagement with the pull rod substantially only in the first direction and the rotatable member is free to rotate relative to the output element in a second direction opposite to the first direction. It may be configured to allow. The rotatable member may be coupled to the output element using a clutch device configured to allow the rotatable member to freely rotate in a second direction relative to the output element. The clutch device may include a sprag clutch. The rotatable member may include a gear device and the pull rod may include a gear rack engageable with the gear device. The power output element may include an output shaft. The power transmission device may include a seal member for limiting loss of cylinder pressure of the reciprocating engine through an opening through which the power transmission device is coupled to the reciprocating element. The seal member may include a labyrinth seal member. The power supply device may include an energy storage device that temporarily stores the energy generated by the reciprocating element and then releases the energy to the power transmission device as the reciprocating element moves through the engine. . The energy storage device may include a spring element coupled between the pull rod and the motion transmission device. The spring element may include one or more disc springs, and the motion transmission device may include a gear rack engageable with a rotatable gear coupled to the output element. The reciprocating element is a piston configured to reciprocate within the cylinder. In some aspects, the reciprocating engine may include a power transmission device. In some aspects, a kit for a reciprocating engine for increasing the output of a reciprocating engine may include a power transmission device.

いくつかの態様では、レシプロエンジンから回転可能な動力を抽出する方法は、移動部材をレシプロエンジンの往復運動部材に結合させるステップと、実質的に一定の最大長さのモーメントアームを用いて、移動部材を回転可能な動力出力部材に連結するステップを含んでいてもよい。   In some aspects, a method for extracting rotatable power from a reciprocating engine includes moving a moving member to a reciprocating member of a reciprocating engine and using a substantially constant maximum length of a moment arm. A step of connecting the member to a rotatable power output member may be included.

実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
実質的に定モーメントアームは、動力出力部材に連結された回転可能なギヤ装置と移動部材に連結されたギヤラックとを含んでいてもよい。モーメントアームは、プルロッド/チェーン/スプロケット/クラッチ構成を含んでいてもよい。モーメントアームは、プルロッド/ケーブル/プーリ/クラッチ構成を含んでいてもよい。
Embodiments may include one or more of the following features.
The substantially constant moment arm may include a rotatable gear device connected to the power output member and a gear rack connected to the moving member. The moment arm may include a pull rod / chain / sprocket / clutch configuration. The moment arm may include a pull rod / cable / pulley / clutch configuration.

いくつかの態様では、動作中のレシプロエンジンの出力(例えば、平均出力)を増大させる方法は、レシプロエンジンの出力シャフトを駆動する実質的に一定の長さのトルクモーメントアームを維持することを含んでいる。   In some aspects, a method of increasing the power (eg, average power) of an operating reciprocating engine includes maintaining a substantially constant length torque moment arm that drives the output shaft of the reciprocating engine. It is out.

いくつかの態様では、動作中のレシプロエンジンの熱効率を高める方法は、レシプロエンジンの出力シャフトを駆動する実質的に一定の長さのトルクモーメントアームを維持することを含んでいてもよい。   In some aspects, a method for increasing the thermal efficiency of an operating reciprocating engine may include maintaining a substantially constant length of torque moment arm that drives an output shaft of the reciprocating engine.

いくつかの態様では、本明細書に記載の出力供給装置は、エンジンのピストンのダウンストローク中にレシプロエンジンのクランクシャフトの回転に結合された出力シャフトの回転と、レシプロエンジンのクランクシャフトが減速した(例えば、または停止した)場合でも回転を続けるように、(例えば、ワンウェイクラッチを用いて)ピストンから係合解除されるように構成された、回転する出力シャフトの蓄積エネルギを用いることによって有用な動力を生成するためと、の両方の結果として、貯蔵された回転エネルギを用いて有用な動力(例えば機械的(例えば回転)動力)を生成するハイブリッドエネルギ貯蔵システムとして用いられていてもよい。すなわち、後述するように、出力シャフトは、ピストンのダウンストローク中に出力シャフトがピストンにのみ連結されるが、ピストンのアップストローク中に自由に回転し続けられるようにレシプロエンジン(例えば、エンジンのピストン)に連結されていてもよい。クランクシャフトから外れると自由に回転する動力出力シャフトの蓄積エネルギは、エンジンが減速または停止したときに取り付けられた負荷を駆動するのに有用な動力を生み出すのに用いられることができる。   In some aspects, the power supply apparatus described herein includes a rotation of an output shaft coupled to rotation of a reciprocating engine crankshaft during a downstroke of an engine piston, and the reciprocating engine crankshaft decelerated. Useful by using the stored energy of the rotating output shaft configured to disengage from the piston (eg, using a one-way clutch) so that it will continue to rotate even if (eg, stopped) As a result of both generating power and may be used as a hybrid energy storage system that uses stored rotational energy to generate useful power (eg, mechanical (eg, rotational) power). That is, as will be described later, the output shaft is connected only to the piston during the piston downstroke, but reciprocating engine (e.g., the piston of the engine) so that it can continue to rotate freely during the piston upstroke. ). The stored energy of the power output shaft, which rotates freely when disengaged from the crankshaft, can be used to generate power useful for driving the attached load when the engine is decelerated or stopped.

本明細書で説明されるように、いくつかの場合では、使用時に、出力シャフトはエンジンのクランクシャフトとは潜在的に異なる回転速度を有していてもよい。したがって、出力シャフトと、ピストンおよびクラッチ装置の間の接続点との間の回転速度の差(例えば、クラッチ装置の外側部分に連結されたプーリまたはスプロケット(または出力シャフトに直接的に連結されていないクラッチ装置のいずれかの部分))が使用時にあってもよい。ピストンの往復運動(すなわち、クラッチ装置の外側部分の関連する脈動)の結果として、クラッチ装置の外側部分からの入力に基づいて生じる出力シャフトの運動は、往復運動するピストンがそのストロークを通して動くにつれて速度およびトルクが変化するパルス状の回転を含んでいてもよい。したがって、いくつかの実施形態では、電力供給装置は、電力供給装置と電力供給装置が電力を供給するシステムとの間に接続され、このような脈動運動の悪影響を低減(例えば、最小化)させるのを助け、トルク増倍装置(例えば、トルク増倍トルクコンバータ)としても機能し得る、継手(例えば、流体継手(例えば、トルクコンバータ))を含んでいてもよい。例えば、継手は、動力伝達装置の出力シャフトの端部と、自動車の駆動系の軸、発電機入力軸、または他の同様のシステム入力とに接続されていてもよい。   As described herein, in some cases, in use, the output shaft may have a rotational speed that is potentially different from the crankshaft of the engine. Thus, the difference in rotational speed between the output shaft and the connection point between the piston and the clutch device (for example, a pulley or sprocket coupled to the outer part of the clutch device (or not directly coupled to the output shaft) Any part of the clutch device)) may be in use. As a result of the reciprocating motion of the piston (ie, the associated pulsation of the outer portion of the clutch device), the output shaft motion resulting from the input from the outer portion of the clutch device is the speed as the reciprocating piston moves through its stroke. And a pulsed rotation in which the torque changes. Thus, in some embodiments, the power supply is connected between the power supply and the system to which the power supply supplies power to reduce (eg, minimize) the adverse effects of such pulsating motion. A coupling (e.g., a fluid coupling (e.g., torque converter)) that can also serve as a torque multiplier (e.g., a torque multiplication torque converter) can be included. For example, the coupling may be connected to the end of the output shaft of the power transmission device and to the driveline shaft of the automobile, the generator input shaft, or other similar system input.

定義
以下の定義は、一般にエンジニアリング業界で使用されており、多くの教科書やインターネットの情報源で見つけることができる。これらは、例示目的でのみ使用されるようにここに提供されており、この開示を限定することを意図していない。
Definitions The following definitions are commonly used in the engineering industry and can be found in many textbooks and Internet sources. These are provided herein for illustrative purposes only and are not intended to limit this disclosure.

トルクは、ホイールやクランクシャフトなどの物体にかかるねじり力である。トルクが存在するために運動は必要とされないことに留意されたい。例えば、凍結されたラグボルトに取り付けられているラグレンチの上に立っている場合は、動きがなくてもそのボルトにトルクがかかっている。簡単にするために、本明細書におけるトルクはポンド力フィート(lbf−ft)の単位で測定されかつ記述され、これはフィートの長さのレバーの端部に作用する与えられた力の等価物をポンドで意味する。例えば、30.5cm(1フィート)の長さのモーメントアームを有するラグレンチの上に81.6kg(180ポンド)の体重で立っていると、1.36Nm(180ポンド力フィート)のトルクが生じる。また、61.0cm(2フィート)のラグナットレンチの上に立っている40.8kg(90ポンド)の子供も同じ結果のトルクをかける。   Torque is a torsional force applied to an object such as a wheel or crankshaft. Note that no motion is required due to the presence of torque. For example, when standing on a lug wrench attached to a frozen lug bolt, the bolt is torqued without any movement. For simplicity, the torque herein is measured and described in units of pound-force feet (lbf-ft), which is the equivalent of a given force acting on the end of a foot-length lever. Means in pounds. For example, standing at a weight of 81.6 kg (180 lbs) on a lug wrench with a 10.5 ft long moment arm produces a torque of 1.36 Nm (180 lb force ft). A 40.8 kg (90 lb) child standing on a 21.0-foot lug wrench also applies the same torque.

仕事は、力に距離を適用させることである。仕事を説明するのに使用される単位はトルクと同じである(例えば、ポンド×フィート)が、仕事の単位はトルク値と区別するためにft−lbと書くことができることに留意されたい。トルクと仕事との実際的な違いは、この場合または仕事の場合、距離の単位(例えば、「フィート」の部分)は移動の長さ(例、フィート)を表し、トルクの場合、距離はモーメントアームの長さを表している。もし車が45.4kg(100ポンド)の力で9.1m(30フィート)押されると、行われる仕事は4.07kN・m(3000ft−lb)の仕事である。より簡単な例は、重量(ポンド)を所定の距離(フィート)だけ持ち上げることである。ウィンチのようなある種の機械的な利点を用いる場合、必要な労力を半分にすることによって、同じ目的を達成するために力を加える距離を2倍にする必要があるため、同じ量の仕事を行うことになる。   The task is to apply distance to the force. Note that the unit used to describe the work is the same as the torque (eg, pound x foot), but the unit of work can be written as ft-lb to distinguish it from the torque value. The practical difference between torque and work is that in this or work, the unit of distance (eg “feet” part) represents the length of travel (eg, feet), and in the case of torque, distance is the moment Represents the length of the arm. If the car is pushed 9.1 m (30 ft) with a force of 45.4 kg (100 pounds), the work done is 4.07 kN · m (3000 ft-lb). A simpler example is lifting a weight (pounds) by a predetermined distance (feet). When using certain mechanical advantages such as winches, the same amount of work is required because the required effort has to be doubled to achieve the same objective by halving the required effort. Will do.

出力は、仕事に有限時間を適用させることである。1秒間に0.75kN・m(550ft−lb)の仕事が、1馬力(HP)に相当する。
従って、以下の説明と計算は、トルクから馬力への変換を説明するために使用される。1フィートモーメントアームラグレンチの端を39.7kg(87.5ポンド(力))で押すと、0.12kN・m(87.5lbf−ft)のトルクがかかる。まだ動きがないので、仕事も力も生み出されていない。ただし、ラグボルトがわずかに緩み、回転し始めると、レンチを回転させ続けるためには同じ39.7(87.5ポンド)の力が必要である。レンチが1回転するごとに、39.7kg(87.5ポンド)の力が(2*π*1フィート)または1.9m(6.28フィート)(レンチを押す手が作っている円の円周である)の距離にわたって適用される。従って、レンチを回転させるために合計0.75kN・m(550フィート−ポンド)の仕事が発生する。このシステムが実際に動いているときだけ、仕事が実行されている。仕事の計算から、仕事がそのレンチを毎秒1回転させるのに十分速く適用されるならば、1秒あたり0.75kN・m(550ft−lb)の仕事が行われ、1馬力の出力が加えられることを意味すると言うのは容易である。
The output is to apply a finite time to the work. A work of 0.75 kN · m (550 ft-lb) per second corresponds to one horsepower (HP).
Therefore, the following description and calculation is used to explain the conversion from torque to horsepower. Pushing the end of a 1 foot moment arm lug wrench with 39.7 kg (87.5 pounds (force)) will apply a torque of 0.12 kN · m (87.5 lbf-ft). Since there is still no movement, neither work nor power has been created. However, if the lug bolt is slightly loosened and begins to rotate, the same 39.7 (87.5 pounds) force is required to keep the wrench rotating. Each turn of the wrench results in a force of 39.7 kg (87.5 lbs) (2 * π * 1 ft) or 1.9 m (6.28 ft) (circle of a hand made by pressing the wrench) Applied over a distance). Thus, a total of 0.75 kN · m (550 ft-lb) of work is generated to rotate the wrench. Work is only performed when the system is actually running. From work calculations, if work is applied fast enough to turn the wrench one revolution per second, 0.75 kN · m (550 ft-lb) work is done per second, and one horsepower output is added. It's easy to say that means.

定義により、HPはトルクおよびRPMに正比例することが分かる。「正比例」とは、乗数が関係している可能性があることを意味している。上記の例の数値を用いて、1秒あたり1回転が60RPMであることを思い出すと、HP、トルク、およびRPMの間の関係を以下に示すように決定される。   By definition, it can be seen that HP is directly proportional to torque and RPM. “Directly proportional” means that a multiplier may be involved. Using the numerical values in the example above and recalling that one revolution per second is 60 RPM, the relationship between HP, torque, and RPM is determined as shown below.

トルク*RPM*定数=hp
87.5lbs−ft*60回転/分*X=1hp
X=1/(60*87.5)=1/5250
トルク*RPM*1/5250=hp
hp=(トルク×RPM)/5250
内燃エンジンでは、エンジンが回転していないときにはトルクを発生させることができないので、トルクは一般に一定のRPMで与えられる。エンジンがそれ自体の動作を維持するのに十分な速さで動作していると、負荷に対抗して加えられた力を測定することができ、エンジンが回転している速度を測定することができる。従って、トルク(そしてそれ故に動力)値を決定することができる。
Torque * RPM * constant = hp
87.5 lbs-ft * 60 rev / min * X = 1 hp
X = 1 / (60 * 87.5) = 1/5250
Torque * RPM * 1/5250 = hp
hp = (torque × RPM) / 5250
In an internal combustion engine, torque cannot be generated when the engine is not rotating, so torque is generally applied at a constant RPM. If the engine is operating fast enough to maintain its own operation, the force applied against the load can be measured and the speed at which the engine is rotating can be measured. it can. Thus, the torque (and hence power) value can be determined.

いくつかの実施形態では、ワンウェイフリーホイーリングクラッチ、スプラグクラッチ(例えば、CSKモデルのワンウェイベアリング)などのベアリングクラッチ、または他の同様に適したワンウェイクラッチ装置を含むことができる、クラッチ装置という用語は、ドリブンシャフトが駆動シャフトよりも速く回転するときに、駆動シャフト(すなわち、本明細書に記載のレシプロエンジンのクランクシャフト)をドリブンシャフト(すなわち、本明細書に記載の動力伝達装置の出力シャフト)から係合解除する装置を説明するために用いられており、例えば、後述するように、レシプロエンジンが減速するときにクランクシャフトは減速する。   In some embodiments, the term clutch device, which can include a one-way free wheeling clutch, a bearing clutch such as a sprag clutch (eg, one-way bearing of a CSK model), or other similarly suitable one-way clutch device is When the driven shaft rotates faster than the drive shaft, the drive shaft (ie, the crankshaft of the reciprocating engine described herein) is driven to the driven shaft (ie, the output shaft of the power transmission device described herein). For example, as will be described later, when the reciprocating engine decelerates, the crankshaft decelerates.

従来のレシプロエンジンの設計における特定の課題
連続運転では、クランクシャフトタイプのレシプロエンジンは、ピストンの往復運動を負荷連結クランクシャフトの回転運動に変換する。往復運動内燃(IC)エンジンは、化石燃料の燃焼を介して燃焼室(例えば、シリンダ)内に放出された爆発エネルギを物体を推進するのに使用される回転機械エネルギに変換するためにクランクシャフト機構を用いる。蒸気機関などの外燃(EC)エンジンもクランクシャフト機構を用いる。ICエンジンが2または4(またはそれ以上)のサイクルであるかどうか、および/または、それがガソリン、プロパン、天然ガス、またはディーゼル(または他の種類の燃料または熱サイクル)であるかどうかにかかわらず、ほとんどのレシプロエンジンはピストンの往復運動(動力)を回転機械運動(出力)に変換するためにクランクシャフトを用いる。
Specific Challenges in Conventional Reciprocating Engine Design In continuous operation, a crankshaft type reciprocating engine converts the reciprocating motion of a piston into the rotational motion of a load coupled crankshaft. A reciprocating internal combustion (IC) engine uses a crankshaft to convert explosive energy released into a combustion chamber (eg, a cylinder) via fossil fuel combustion into rotating mechanical energy used to propel the object. Use mechanism. External combustion (EC) engines such as steam engines also use a crankshaft mechanism. Whether the IC engine is 2 or 4 (or more) cycles and / or whether it is gasoline, propane, natural gas, or diesel (or other type of fuel or thermal cycle). Instead, most reciprocating engines use a crankshaft to convert piston reciprocating motion (power) into rotating mechanical motion (output).

簡単に定義すると、本明細書で論じられるシステムおよび方法は、レシプロエンジンの出力トルク(動力)をクランクシャフトから分離し、出力シャフトにトルクを発生させる比較的不変(一貫したまたは一定の)な最大長モーメントアームを有する、そのトルク(動力)を代替的な動力伝達装置(例えばパワートレイン)経路を介して供給することに関する。   Briefly defined, the systems and methods discussed herein provide a relatively invariant (consistent or constant) maximum that separates reciprocating engine output torque (power) from the crankshaft and generates torque on the output shaft. It relates to supplying the torque (power) with a long moment arm via an alternative power transmission (eg powertrain) path.

そのようなシステムおよび方法は少なくとも以下の理由で有利であると期待される。
典型的なレシプロエンジンのクランクシャフトは、その主要機能として、エンジンの様々なサイクルの間に、エンジンの1つまたは複数のピストンのそれぞれを、それぞれのシリンダ内の以前の位置に戻す。また、クランクシャフトは、エンジンが結合されているあらゆる負荷に回転エネルギを供給するために二次的に使用される。クランクシャフトは、ピストンをそれらの前の位置(例えば上死点)に戻す際には効果的に機能するが、潜在的なトルクおよび出力をエンジンの加えられた負荷に伝達するには一般的に非効率的である。この非効率性の主な原因は、クランクシャフトが回転するときのトルクモーメントアーム長の基本的な変動である。長さはクランクシャフトの半回転毎にゼロから最大まで変化する。したがって、実質的に一定の最大長さのモーメントアームを用いてエンジンの動力出力シャフト用のトルクおよび動力を発生させるレシプロエンジン用の動力伝達装置は、動力出力シャフトとして従来のクランクシャフトを用いる同様の大きさのエンジンと比較してより大きな(例えば、著しくより大きな)トルクおよび動力を生み出すと予想される。
Such systems and methods are expected to be advantageous for at least the following reasons.
A typical reciprocating engine crankshaft, as its primary function, returns each of the engine's piston or pistons to their previous position within the respective cylinder during various cycles of the engine. The crankshaft is also used secondary to provide rotational energy to any load to which the engine is coupled. Crankshafts function effectively in returning the pistons to their previous position (eg top dead center), but generally transfer potential torque and power to the engine's applied load. Inefficient. The main cause of this inefficiency is the basic variation of the torque moment arm length as the crankshaft rotates. The length varies from zero to maximum with every half rotation of the crankshaft. Therefore, a power transmission device for a reciprocating engine that generates torque and power for a power output shaft of an engine using a moment arm of a substantially constant maximum length is similar to that using a conventional crankshaft as the power output shaft. It is expected to produce greater (eg, significantly greater) torque and power compared to a sized engine.

したがって、本明細書に記載されたシステムおよび方法をよりエネルギ効率の高いエンジンの作成に用いることができ、より小さな構成要素を用いて、より小さなサイズで設計および製造されることができ、それでも所望のレベルの電力を生成することができる。場合によっては、これらの効率および出力の向上は、燃料消費および効率にも直接影響を及ぼすことが予想され、その結果、より燃料効率の高いエンジンを得ることができる。例えば、自動車用途では、このような燃料効率の向上は、本明細書で説明するように、定モーメントアームを有する電力供給装置を有する自動車を運転するための所有コストに影響を与えると予想される。   Thus, the systems and methods described herein can be used to create more energy efficient engines, can be designed and manufactured in smaller sizes using smaller components, and are still desirable. Level of power can be generated. In some cases, these efficiency and power increases are expected to directly affect fuel consumption and efficiency, resulting in a more fuel efficient engine. For example, in automotive applications, such fuel efficiency improvements are expected to affect the cost of ownership for driving a vehicle having a power supply with a constant moment arm, as described herein. .

図1aは、従来のレシプロエンジンの概略図である。図1bは、クランクシャフトが回転するにつれて変化するモーメントアームを示す、図1aのレシプロエンジンの拡大概略図である。FIG. 1a is a schematic diagram of a conventional reciprocating engine. FIG. 1b is an enlarged schematic view of the reciprocating engine of FIG. 1a showing the moment arm changing as the crankshaft rotates. 動力工程中の内燃エンジンの例示的なシリンダ圧力曲線と、圧力を駆動トルクに伝達するために使用される対応するモーメントアーム長(例えば、従来のモーメントアームと定モーメントアーム)との図面である。1 is a drawing of an exemplary cylinder pressure curve of an internal combustion engine during a power process and corresponding moment arm lengths (eg, conventional moment arm and constant moment arm) used to transmit pressure to drive torque. 動力工程中の内燃エンジンの別の例示的なシリンダ圧力曲線の図面である。3 is another exemplary cylinder pressure curve drawing of an internal combustion engine during a power process. 動力工程中に様々なクランク角度で従来の内燃エンジンで発生するトルクを推定するために使用される計算の表である。4 is a table of calculations used to estimate torque generated in a conventional internal combustion engine at various crank angles during a power process. 動力工程中に様々なクランク角でトルクを発生させるために定モーメントアームを用いて内燃エンジンで発生されるトルクを推定するために使用される計算の表である。FIG. 4 is a table of calculations used to estimate the torque generated in an internal combustion engine using a constant moment arm to generate torque at various crank angles during the power process. 動力行程中のいくつかの異なるエンジン負荷における内燃エンジン内の複数の例示的なシリンダ圧力曲線の図面である。2 is a drawing of a plurality of exemplary cylinder pressure curves in an internal combustion engine at several different engine loads during a power stroke. 定モーメントアームを有する動力伝達装置を用いた理論的な増加動力およびトルク出力を示す図面である。It is drawing which shows theoretical increase power and torque output using the power transmission device which has a constant moment arm. 定モーメントアームを有する動力伝達装置を用いた理論的な増加動力およびトルク出力を示す図面である。It is drawing which shows theoretical increase power and torque output using the power transmission device which has a constant moment arm. 定モーメントアームを有する動力伝達装置を用いた理論的な増加動力およびトルク出力を示す図面である。It is drawing which shows theoretical increase power and torque output using the power transmission device which has a constant moment arm. 定モーメントアームを有する動力伝達装置を用いた理論的な増加動力およびトルク出力を示す図面である。It is drawing which shows theoretical increase power and torque output using the power transmission device which has a constant moment arm. 定モーメントアームを有する動力伝達装置を用いた理論的な増加動力およびトルク出力を示す図面である。It is drawing which shows theoretical increase power and torque output using the power transmission device which has a constant moment arm. 定モーメントアームを有する動力伝達装置を用いた理論的な増加動力およびトルク出力を示す図面である。It is drawing which shows theoretical increase power and torque output using the power transmission device which has a constant moment arm. 定モーメントアームを有する動力伝達装置を用いた理論的な増加動力およびトルク出力を示す図面である。It is drawing which shows theoretical increase power and torque output using the power transmission device which has a constant moment arm. 定モーメントアームを有する動力伝達装置を用いた理論的な増加動力およびトルク出力を示す図面である。It is drawing which shows theoretical increase power and torque output using the power transmission device which has a constant moment arm. 出力トルクを発生させるための定モーメントアームを有する動力伝達装置を有する例示的なレシプロエンジンの概略図である。1 is a schematic view of an exemplary reciprocating engine having a power transmission device having a constant moment arm for generating output torque. FIG. ピストンに接続されて動力を発生させる可撓性の張力装置(例えば、ケーブル)を有する動力伝達装置を有する往復運動エンジンの別の例の側断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional side view of another example of a reciprocating engine having a power transmission device having a flexible tensioning device (eg, cable) connected to a piston to generate power. 図16の電力出力供給装置の正面図である。It is a front view of the power output supply apparatus of FIG. 動力出力シャフトに連結されたチェーンおよびスプロケットシステムを有する動力伝達装置の側面図である。1 is a side view of a power transmission device having a chain and a sprocket system coupled to a power output shaft. FIG. レシプロピストンエンジンに取り付けられた定モーメントアームを用いて出力トルクを発生させる動力伝達装置の別の例の斜視図である。It is a perspective view of another example of the power transmission device which generates an output torque using the constant moment arm attached to the reciprocating piston engine. 図19の動力伝達装置およびレシプロピストンエンジンの正面断面図である。It is front sectional drawing of the power transmission device of FIG. 19, and a reciprocating piston engine. 図19の動力伝達装置およびレシプロピストンエンジンの側面断面図であり、エンジンシリンダからの圧力損失を制限するためのシールアセンブリと、往復ピストンに結合された動力伝達装置のプルロッドおよびギヤラックの間に連結されたエネルギ貯蔵装置とを示す。FIG. 20 is a side cross-sectional view of the power transmission device and reciprocating piston engine of FIG. 19 connected between a seal assembly for limiting pressure loss from the engine cylinder and a pull rod and gear rack of the power transmission device coupled to the reciprocating piston. Energy storage device. 往復ピストンに連結された動力伝達装置のプルロッドを示す図19のエンジンの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the engine of FIG. 19 which shows the pull rod of the power transmission device connected with the reciprocating piston. 燃焼室からのガス圧力損失を制限するために用いることができるシール装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a sealing device that can be used to limit gas pressure loss from a combustion chamber. 往復運動を出力シャフトの回転に変換するための例示的な駆動機構の斜視図であり、アイドラアセンブリを示す。FIG. 5 is a perspective view of an exemplary drive mechanism for converting reciprocating motion into output shaft rotation, showing an idler assembly. 出力シャフトを示す、例示的な駆動機構の別の斜視図である。FIG. 6 is another perspective view of an exemplary drive mechanism showing an output shaft. 図26A〜26Iは、往復ピストンの動力行程全体にわたって振動する例示的な駆動機構の概略側面図である。26A-26I are schematic side views of an exemplary drive mechanism that vibrates throughout the power stroke of a reciprocating piston. 図26A〜26Iは、往復ピストンの動力行程全体にわたって振動する例示的な駆動機構の概略側面図である。26A-26I are schematic side views of an exemplary drive mechanism that vibrates throughout the power stroke of a reciprocating piston. 図26A〜26Iは、往復ピストンの動力行程全体にわたって振動する例示的な駆動機構の概略側面図である。26A-26I are schematic side views of an exemplary drive mechanism that vibrates throughout the power stroke of a reciprocating piston. 図26A〜26Iは、往復ピストンの動力行程全体にわたって振動する例示的な駆動機構の概略側面図である。26A-26I are schematic side views of an exemplary drive mechanism that vibrates throughout the power stroke of a reciprocating piston. 図26A〜26Iは、往復ピストンの動力行程全体にわたって振動する例示的な駆動機構の概略側面図である。26A-26I are schematic side views of an exemplary drive mechanism that vibrates throughout the power stroke of a reciprocating piston. 図26A〜26Iは、往復ピストンの動力行程全体にわたって振動する例示的な駆動機構の概略側面図である。26A-26I are schematic side views of an exemplary drive mechanism that vibrates throughout the power stroke of a reciprocating piston. 図26A〜26Iは、往復ピストンの動力行程全体にわたって振動する例示的な駆動機構の概略側面図である。26A-26I are schematic side views of an exemplary drive mechanism that vibrates throughout the power stroke of a reciprocating piston. 図26A〜26Iは、往復ピストンの動力行程全体にわたって振動する例示的な駆動機構の概略側面図である。26A-26I are schematic side views of an exemplary drive mechanism that vibrates throughout the power stroke of a reciprocating piston. 図26A〜26Iは、往復ピストンの動力行程全体にわたって振動する例示的な駆動機構の概略側面図である。26A-26I are schematic side views of an exemplary drive mechanism that vibrates throughout the power stroke of a reciprocating piston. エンジンの往復運動ピストンにそれぞれの燃焼室を通して連結された例示的な駆動機構の斜視図であり、複合駆動シャフトに連結された各駆動機構を示す。FIG. 2 is a perspective view of an exemplary drive mechanism coupled to a reciprocating piston of an engine through a respective combustion chamber, showing each drive mechanism coupled to a composite drive shaft. 図27の例示的な駆動機構およびエンジンの別の斜視図であり、それぞれのx軸構成要素のアイドラアセンブリ部分を示す。FIG. 28 is another perspective view of the exemplary drive mechanism and engine of FIG. 27, showing the idler assembly portion of each x-axis component. 往復ピストンに接続するための摺動面および取り付け点を示す例示的な移動y軸構成要素の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an exemplary moving y-axis component showing sliding surfaces and attachment points for connection to a reciprocating piston. 移動するy軸構成要素に対して振動する滑動面を示す例示的なx軸構成要素の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an exemplary x-axis component showing a sliding surface that oscillates relative to a moving y-axis component. 従来のクランクシャフト機構の代わりに例示の駆動機構を用いる例示の内燃エンジンの斜視図である。It is a perspective view of an example internal-combustion engine using an example drive mechanism instead of the conventional crankshaft mechanism. 明確にするためにエンジンブロックを取り除いた、図31の例示的なエンジンの別の斜視図であり、駆動機構と駆動シャフトとの間の接続を示す。FIG. 32 is another perspective view of the example engine of FIG. 31 with the engine block removed for clarity, showing the connection between the drive mechanism and the drive shaft. 従来のクランクシャフトの代わりに駆動機構を有する例示的な内燃エンジンの斜視図であり、各駆動機構は2つの対向する往復ピストンに連結されている。1 is a perspective view of an exemplary internal combustion engine having a drive mechanism instead of a conventional crankshaft, each drive mechanism being connected to two opposing reciprocating pistons. 駆動機構内の歯車のピッチ直径と相互作用する例示的な力成分ベクトルの図である。FIG. 4 is an exemplary force component vector interacting with a gear pitch diameter in a drive mechanism. 従来のクランクシャフトコネクティングロッド往復運動機構の例示的な力ベクトルおよびトルク計算の図である。FIG. 5 is an exemplary force vector and torque calculation diagram for a conventional crankshaft connecting rod reciprocating mechanism. 本明細書に記載の駆動機構によって出力シャフトに加えられるトルクの例示的な力成分ベクトルおよび例示的な関連トルク計算の図である。FIG. 6 is a diagram of an example force component vector of torque applied to an output shaft by the drive mechanism described herein and an example associated torque calculation. 同じ入力圧力(または力)関数についての従来のクランクシャフトコネクティングロッド往復運動機構と比較した、本明細書に記載のものなどの例示的な接線駆動機構の計算されたトルク出力の比較図面である。6 is a comparative drawing of the calculated torque output of an exemplary tangential drive mechanism, such as that described herein, compared to a conventional crankshaft connecting rod reciprocating mechanism for the same input pressure (or force) function.

図1aおよび図1bは、固定シリンダ102、ピストン104、コネクティングロッド106、およびクランクシャフト108を有するレシプロエンジン100の概略図を示す。図示のように、ピストン104は動力行程中にシリンダ102内を下方に移動しており、クランクシャフト108は時計回りに回転している。ICエンジンにおける典型的な動力行程は、上死点(ATDC)後の0°のクランク角(θ)から180°ATDCの回転でピストンの最下部位置まで続く。   FIGS. 1 a and 1 b show schematic views of a reciprocating engine 100 having a fixed cylinder 102, a piston 104, a connecting rod 106, and a crankshaft 108. As shown, the piston 104 is moving downward in the cylinder 102 during the power stroke, and the crankshaft 108 is rotating clockwise. A typical power stroke in an IC engine continues from 0 ° crank angle (θ) after top dead center (ATDC) to the lowest position of the piston with a 180 ° ATDC rotation.

(シリンダ内の燃焼圧力の結果として)ICエンジンのクランクシャフトに加えられるピストンの垂直力は、次のように書くことができる。
VerticalForce=P(θ)cosα・A 式1
ここで、(θ)は(上死点に対する)クランク角(θ)の関数である燃焼圧力であり、Aは、移動軸110にほぼ垂直なピストンの頂部の全投影表面積である。αはコネクティングロッドの角度である(シリンダの中心線に対する)。エンジン設計によっては、コネクティングロッドは、ピストンの中心線から軸外のピストンピン(例えば、リストピン)を介してピストンに接続されていてもよく、これは通常コネクティングロッドの角度に影響を与える。ピストンピンオフセットは、往復動部品の軽量化を可能にするため、往復動部品の応力を軽減するための製造業者による方法であり、これにより、より効率的な製造とエンジンの出力損失の低減、およびより高いrpm性能が得られる。ピストンピンオフセットの補完的な結果は、エンジン動作中の大推力から小推力へのより緩やかなシフトによるピストンスラップを減少させることができる。
The piston normal force applied to the crankshaft of the IC engine (as a result of the combustion pressure in the cylinder) can be written as:
VerticalForce = P (θ) cos α · A Equation 1
Where (θ) is the combustion pressure that is a function of the crank angle (θ) (relative to top dead center), and A is the total projected surface area of the top of the piston approximately perpendicular to the moving axis 110. α is the angle of the connecting rod (relative to the cylinder centerline). Depending on the engine design, the connecting rod may be connected to the piston via an off-axis piston pin (eg, a wrist pin) from the centerline of the piston, which usually affects the angle of the connecting rod. Piston pin offset is a manufacturer's way to reduce the stress of reciprocating parts to enable weight reduction of reciprocating parts, thereby making more efficient manufacturing and reducing engine power loss, And higher rpm performance is obtained. The complementary result of piston pin offset can reduce piston slap due to a more gradual shift from large thrust to small thrust during engine operation.

クランクシャフトにねじり力を発生させるモーメントアーム(またはトルクアーム)(例えば、図1bにおいて「m」として提供される)は、クランクシャフトが回転するにつれて変化する。モーメントアーム(m)は、クランクシャフトメインジャーナルの回転軸(3)(通常、ピストンおよび/またはシリンダの中心線110に位置する)とコネクティングロッドがクランクシャフトに接続されているクランクピンジャーナルの回転軸(2)との間の水平距離である。従って、モーメントアームの変化する長さは、クランクシャフトの回転位置(例えば、クランク角θ)に関して以下のように書くことができる。   The moment arm (or torque arm) that generates the torsional force on the crankshaft (eg, provided as “m” in FIG. 1b) changes as the crankshaft rotates. The moment arm (m) is the rotation axis (3) of the crankshaft main journal (usually located at the piston and / or cylinder centerline 110) and the rotation axis of the crankpin journal where the connecting rod is connected to the crankshaft. The horizontal distance between (2). Accordingly, the changing length of the moment arm can be written as follows with respect to the rotational position of the crankshaft (for example, crank angle θ).

MomentArm=rsinθ 式2
ここで、rは、クランクシャフトメインジャーナルの中心線(例えば回転軸)(3)からコネクティングロッド用のスローアームまたはクランクピンの中心線(例えば回転軸)(2)までの半径方向距離であり(すなわち、コネクティングロッドはクランクシャフトに接続されている)、従って、rsin(θ)は垂直力トルクモーメントアームの長さである。変動トルクモーメントアームの最大長さは90度のクランク角で生じ、クランク半径に等しいことに留意されたい。
MomentArm = rsinθ Equation 2
Here, r is a radial distance from the center line (for example, rotation axis) (3) of the crankshaft main journal to the center line (for example, rotation axis) (2) of the connecting rod slow arm or crank pin (2) ( That is, the connecting rod is connected to the crankshaft), and thus rsin (θ) is the length of the normal force torque moment arm. Note that the maximum length of the variable torque moment arm occurs at a crank angle of 90 degrees and is equal to the crank radius.

様々な接続片による上記の定義を用いて、クランク角θの関数としてクランクシャフトトルク(ねじり力)(T)を表すのに以下の式を書くことができる。
T(θ)=VerticalForce(θ)・MomentArm(θ) 式3
上記の式を組み合わせた後、動力工程中にレシプロエンジンによって発生するトルクは、次のように表すことができる。
Using the above definitions for various connection pieces, the following equation can be written to represent crankshaft torque (torsional force) (T) as a function of crank angle θ:
T (θ) = VerticalForce (θ) · MomentArm (θ) Equation 3
After combining the above equations, the torque generated by the reciprocating engine during the power process can be expressed as:

T(θ)=P(θ)cosα・rsin(θ) 式4
示されたように、このトルク方程式はクランク角(θ)に大きく依存している。固定エンジン設計の場合、Aおよびrは一定であり、αはモーメントアーム(すなわち、rsinθ)およびコネクティングロッド長さ(l)の関数である。コネクティングロッドの長さ(l)は、(コネクティングロッドをピストンに接続する)リストピンの回転軸(1)とクランクピンの回転軸(2)との間の距離に等しい。ピストン圧力P(θ)もクランク角(θ)の非常に強い関数であり、多くの燃焼関連要因(例えば、空燃比、圧縮比、燃料タイプ、および他の要因)に対して異なる。圧力P(θ)は、ICエンジンとECエンジンとで異なっていてもよい。ピストン圧力もまた、エンジン回転速度の変化と共に変化することもあり、これは一般に毎分回転数(RPM)で表される。
T (θ) = P (θ) cos α · rsin (θ) Equation 4
As shown, this torque equation is highly dependent on the crank angle (θ). For a fixed engine design, A and r are constant and α is a function of the moment arm (ie, r sin θ) and the connecting rod length (l). The length (1) of the connecting rod is equal to the distance between the rotation axis (1) of the wrist pin (connecting the connecting rod to the piston) and the rotation axis (2) of the crank pin. Piston pressure P (θ) is also a very strong function of crank angle (θ) and differs for many combustion-related factors (eg, air / fuel ratio, compression ratio, fuel type, and other factors). The pressure P (θ) may be different between the IC engine and the EC engine. Piston pressure may also change with changes in engine speed, which is generally expressed in revolutions per minute (RPM).

典型的なICエンジンでは、シリンダ内でピストンの頂部に作用する圧力(例えば、ピストン圧力)は、クランクシャフトの上死点(TDC)位置のわずかに後方で、具体的なエンジン設計に応じて約9°から18°のATDCで、ピークに達し、エンジン回転速度によって変動する。例えば、図2は、クランク角(θ)の関数としての例示的なICエンジンの例示的なピストン圧力52およびモーメントアーム長さ54を示す。図示のように、ピストン圧力52はTDC後数度で最大値に達し、次いでピストンが180°ATDCでその底部位置に向かって移動するにつれてかなり急速に減衰する。モーメントアーム長54の関数(rsinθ)は、TDCにおいて0°でゼロから始まり(コネクティングロッドとクランクシャフトとの接続点がクランクシャフトの主ジャーナル回転軸(例えば中心線)の真上にあるので)、(クランクピンの回転軸がクランクシャフトの主ジャーナルの回転軸のすぐそばにあるので)90°で最大値に達し、180°で(コネクティングロッドとクランクシャフトとの接続点がクランクシャフトの中心線の真上に戻るにつれて)再び0°に移動する。図2のこの図面から分かるように、ピストンの垂直方向の力が最大であるとき、ストロークの頂部付近では、クランクシャフトを回転させるように作用するモーメントアームは非常に短い。この変動するモーメントアームは発生トルクに大きな影響を与えそして制限する。   In a typical IC engine, the pressure acting on the top of the piston in the cylinder (e.g., piston pressure) is slightly behind the top dead center (TDC) position of the crankshaft, depending on the specific engine design. At ATDC from 9 ° to 18 °, peaks are reached and varies with engine speed. For example, FIG. 2 shows an exemplary piston pressure 52 and moment arm length 54 of an exemplary IC engine as a function of crank angle (θ). As shown, the piston pressure 52 reaches a maximum value a few degrees after TDC and then decays fairly rapidly as the piston moves toward its bottom position at 180 ° ATDC. The function of moment arm length 54 (rsin θ) starts at zero at 0 ° in TDC (since the connecting point between the connecting rod and the crankshaft is directly above the crankshaft main journal axis of rotation (eg, centerline)), The maximum value is reached at 90 ° (since the rotation axis of the crankpin is right next to the rotation shaft of the main journal of the crankshaft), and at 180 ° (the connecting point between the connecting rod and the crankshaft is the centerline of the crankshaft) Move to 0 ° again (as it returns to just above). As can be seen from this drawing of FIG. 2, when the vertical force of the piston is maximum, near the top of the stroke, the moment arm acting to rotate the crankshaft is very short. This fluctuating moment arm greatly affects and limits the generated torque.

また、図2に示されているのは、出力パワートレインが、動力工程全体を通して変化するモーメントアームのおおよそ最大長さである長さを有する、本明細書に記載の定長モーメントアームを有する場合に見られる例示的な定長モーメントアーム56である。以下に示され論じられるように、トルクを発生させる(すなわち、特にシリンダ内の最大圧力の間)ような一定長さのモーメントアームを有することは、ICエンジンからより多くの出力トルクおよび出力を引き出すことを可能にする。   Also shown in FIG. 2 is when the output power train has a constant length moment arm as described herein having a length that is approximately the maximum length of the moment arm that varies throughout the power process. 2 is an exemplary constant length moment arm 56 found in FIG. As shown and discussed below, having a constant length moment arm to generate torque (ie, especially during maximum pressure in the cylinder) draws more output torque and power from the IC engine Make it possible.

変動するモーメントアームに対する定長モーメントアームのエンジン出力トルクおよび馬力への影響を実証するために、典型的なICエンジンについての2つの場合に対する予測出力計算を計算することができる。1番目のケースは可変モーメントアーム(MomentArm=rsinθ)の場合で、2番目のケースは固定長モーメントアーム(MomentArm=m)の場合である。
変動モーメントアーム構成と定モーメントアーム構成との単純な比較は、両方の場合に等しい対応する値を用いて本明細書に記載されている様々な式を比較することによって推定することができる。
In order to demonstrate the effect of the constant length moment arm on the varying moment arm on the engine output torque and horsepower, a predicted output calculation for two cases for a typical IC engine can be calculated. The first case is a variable moment arm (MomentArm = rsinθ), and the second case is a fixed length moment arm (MomentArm = m).
A simple comparison between a variable moment arm configuration and a constant moment arm configuration can be estimated by comparing the various equations described herein with corresponding values equal in both cases.

図3に示す例示的な圧力曲線(上記のRakopoulos、C、Michos、C、およびGiakoumis、E。Availability analysis of a syngas fueled spark ignition engine using a multi−zone combustion model, Energy, 33巻, 第9版 (2008年9月)、1378〜1398頁から得て、その内容は参照により本明細書中に全体的にふくまれる)が記載されており、可変モーメントアームエンジンの例示的なトルク値は、動力行程を通して種々のクランクシャフト角度で計算することができる。トルク値を比較するのを簡単にするために、様々なパラメータおよび寸法は、いくつかの単位なしの値を用いて正規化された。特に、2のエンジンストローク(S)と、3.14159のピストン面積(A)と、2のエンジンボア(B)と、1のクランクシャフト半径(r=S/2)と、2.924のコネクティングロッド長さ(L)とは、全て計算を簡単にするために用いられた。これらの計算例の結果を図4の表に示す。示されるように、これらの例示的な値を用いて、典型的なICエンジンは約0.122076の平均トルクを生み出すことが見出された。   The exemplary pressure curve shown in FIG. 3 (Rakopoulos, C, Michos, C, and Giakoumis, E. Availability analysis of a syngas federation sparking engine edition used in the United States (September 2008), pages 1378-1398, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety) It can be calculated at various crankshaft angles throughout the stroke. In order to simplify the comparison of torque values, the various parameters and dimensions were normalized using several unitless values. In particular, 2 engine strokes (S), 3.14159 piston area (A), 2 engine bores (B), 1 crankshaft radius (r = S / 2), 2.924 connecting The rod length (L) was all used to simplify the calculation. The results of these calculation examples are shown in the table of FIG. As shown, using these exemplary values, a typical IC engine was found to produce an average torque of about 0.122076.

定長モーメントアームICエンジンの場合、上述したように、トルク方程式はT(θ)=P(θ)A・mのように簡略化することができ、ここで、P(θ)はクランク角に基づくシリンダ圧力であり(例えば、図3に示すように)、mは定モーメントアームの長さである(例えば、モーメントアーム(m)=モーメントアームの半径(r)=S/2)。上述した可変モーメントアームを有する典型的なICエンジンと同様に、推定トルク値は、上記と同じ正規化寸法を用いて、動力行程を通して種々のクランクシャフト角度で計算することができる。これらの計算例の結果を図5の表に示す。示されるように、これらの例示的な値を用いて、定モーメントアームを有する理論的に修正されたICエンジンは、約0.290584の平均トルクを生成することが分かった。したがって、定モーメントアームを有するICエンジンの平均出力は、典型的な可変モーメントアームICエンジンの平均出力の約2.38倍である。   In the case of a constant-length moment arm IC engine, as described above, the torque equation can be simplified as T (θ) = P (θ) A · m, where P (θ) is the crank angle. Cylinder pressure based (eg, as shown in FIG. 3), where m is the length of the constant moment arm (eg, moment arm (m) = moment arm radius (r) = S / 2). Similar to a typical IC engine having a variable moment arm as described above, the estimated torque value can be calculated at various crankshaft angles throughout the power stroke using the same normalized dimensions as described above. The results of these calculation examples are shown in the table of FIG. As shown, using these exemplary values, a theoretically modified IC engine with a constant moment arm has been found to produce an average torque of about 0.290584. Thus, the average output of an IC engine with a constant moment arm is about 2.38 times the average output of a typical variable moment arm IC engine.

追加の計算もまた完了し、それはコンスタントモーメントアームICエンジンの増大した出力およびトルク性能を推定した。例示目的のために、両方の場合(例えば、変動モーメントアームの場合および定モーメントアームの場合)の計算に使用されるICエンジンは、デュアルオーバーヘッドカム(DOHC)、16バルブ、4サイクルガソリンエンジンである。両方の場合について予測出力およびトルク出力を計算するために、(図6に示すように)いくつかの異なるエンジン負荷に対する所定のシリンダ圧力曲線を取り、図4と図5のトルク表の作成に使用したものと同様の計算を用いて変動モーメントアームおよび定モーメントアーム構成を比較した。図6の圧力曲線は、Martychenko、A.、Park、J.、Ko、Y.、Balin、A.らの「A Study on the Possibility of Estimation of In−Cylinder Pressure by Means of Measurement of Spark Gap Breakdown Voltage, SAE Technical Paper 1999−01−1115(1999)」から得たものであり、その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。Martychenkoらにより詳述されているように、圧力曲線は典型的なDOHC、16バルブ、4気筒ガスエンジンの例であるため、異なるエンジン負荷に対してトルクと出力との推定値を作成するのに使われる計算は3.1693インチのピストンボア(B)および3.1693インチのストローク(S)を使って計算され、これはMartychenkoらにより詳細に記載されたDOHC、16バルブ、4気筒ガスエンジンのタイプの典型的な例である(例えば、4気筒2300cc、OHCヒュンダイソナタエンジン)。トルクおよび出力推定値もまた、ある範囲のエンジン速度(すなわち、クランクシャフトの回転速度)にわたる設定エンジン負荷(例えば、80.0Nm(59ポンドフィート))に対して計算された。   Additional calculations were also completed, which estimated the increased power and torque performance of the constant moment arm IC engine. For illustrative purposes, the IC engine used to calculate both cases (eg, for the variable moment arm case and the constant moment arm case) is a dual overhead cam (DOHC), 16 valve, 4 cycle gasoline engine. . To calculate the predicted power and torque output for both cases, take a predetermined cylinder pressure curve for several different engine loads (as shown in FIG. 6) and use it to create the torque tables of FIGS. The configuration of the variable moment arm and the constant moment arm was compared using the same calculation as that described above. The pressure curve in FIG. 6 is shown in Martychenko, A .; Park, J .; , Ko, Y. Balin, A .; “A Study on the Possibilities of Estimate of In-Cylinder Pressure by Means of Measurement of Pain 99 Ch. The entirety of which is incorporated herein. As detailed by Martychenko et al., The pressure curve is an example of a typical DOHC, 16-valve, 4-cylinder gas engine, so it can be used to make estimates of torque and power for different engine loads. The calculations used are calculated using a 3.1693 inch piston bore (B) and a 3.1693 inch stroke (S), which is a DOHC, 16-valve, 4-cylinder gas engine described in detail by Martychenko et al. This is a typical example of the type (for example, a 4-cylinder 2300 cc, OHC Hyundai Sonata engine). Torque and power estimates were also calculated for a set engine load (eg, 80.0 Nm (59 lb-ft)) over a range of engine speeds (ie, crankshaft rotational speed).

モーメントアーム(m)=クランク半径(r)=1/2ストローク(S/2)であるこの場合の一定の最大長さのモーメントアームエンジンの出力を決定するために、ピストンの往復運動は出力シャフトの回転運動に変換される。採用されていてもよい1つの例示的な一般的概念(例えば、実施)を図15に示す。コネクティングロッドとクランクシャフトとの接続点(2)(例えば、クランクピン)がπ*Sだけ移動する間のクランクシャフトの各回転に対して、出力シャフト連結点(5)(すなわち、プルロッド、張力装置、または同様の構成要素がピストンをクラッチ装置に(したがって出力シャフトにも)結合する点)は、ピストンがストロークSの距離だけ下方に移動し、ストロークSの距離だけ上方に戻るにつれて、だけで2*Sだけ移動する。本明細書の例は、単純化のために1つのシリンダのみであるとして一般的に説明されており、2つ以上のシリンダを有する例示的なエンジンでは、それぞれの異なるピストンが下方に移動して出力シャフトの運動を発生させるように、出力シャフトが連続的に回転することに留意されたい。したがって、出力シャフトの回転速度はクランクシャフトの回転速度よりも比例して遅い。従って、クランクシャフトの一定の回転速度のための出力シャフトの定常状態の回転速度を決定するために、クランクシャフトの回転速度は(2/π)で乗算される。ピストンの回転中、ストロークの最上部(上死点(TDC))および最下部(下死点(BDC))の両方でピストンが瞬間的に垂直方向への移動を停止し、クランクシャフトは回転し、TDCとBDCとの間で急速に加速および減速することに留意されたい。したがって、出力シャフトの推定速度は、ピストンがTDCで0から始まりピストンの平均速度まで上昇するまで同じであってもよい(すなわち、モーメントアームの長さ(例えば、出力シャフトの中心からプルロッド、引張装置、または同様の構成要素が連結される場所までの距離)によって影響を受けるため)、最大速度まで加速し、次いでBDCで0まで減速する。上述したように、出力シャフトは通常、ピストンがBDCからTDCまで上方に移動するときに回転し続けることができる。したがって、ピストンが上方に(出力シャフトの回転とは反対方向に)移動している間、出力シャフトは、例えば、ピストンがBDCからTDCへ上方に移動するときのピストンの平均速度を用いて推定できる速度で、回転し続けることができる。すなわち、ピストンは2つの反対方向に往復運動することができるが、出力シャフトの速度は、ピストンがBDCとTDCとの間を移動するときのピストンの絶対平均速度に基づいて推定することができる。   In order to determine the output of the moment arm engine of constant maximum length in this case where moment arm (m) = crank radius (r) = 1/2 stroke (S / 2) Is converted into a rotational motion. One exemplary general concept (eg, implementation) that may be employed is shown in FIG. For each rotation of the crankshaft while the connecting point (2) (eg, crankpin) of the connecting rod and crankshaft moves by π * S, the output shaft coupling point (5) (ie, pull rod, tension device Or the point at which a similar component couples the piston to the clutch device (and thus also to the output shaft) is only 2 as the piston moves down the distance of the stroke S and back up the distance of the stroke S. * Move by S. The examples herein are generally described as being only one cylinder for simplicity, and in an exemplary engine having two or more cylinders, each different piston moves downward. Note that the output shaft rotates continuously to produce movement of the output shaft. Therefore, the rotational speed of the output shaft is proportionally slower than the rotational speed of the crankshaft. Thus, to determine the steady state rotational speed of the output shaft for a constant rotational speed of the crankshaft, the rotational speed of the crankshaft is multiplied by (2 / π). During the rotation of the piston, the piston momentarily stops moving vertically at both the top (top dead center (TDC)) and bottom (bottom dead center (BDC)) of the stroke, and the crankshaft rotates. Note that it accelerates and decelerates rapidly between TDC and BDC. Thus, the estimated speed of the output shaft may be the same until the piston starts at 0 at TDC and rises to the average speed of the piston (i.e., the length of the moment arm (e.g., pull rod, tensioning device from the center of the output shaft) , Or the distance to the location where similar components are connected))) to maximum speed and then to zero at BDC. As mentioned above, the output shaft can typically continue to rotate as the piston moves upward from BDC to TDC. Thus, while the piston is moving upward (in the opposite direction to the rotation of the output shaft), the output shaft can be estimated using, for example, the average speed of the piston as it moves upward from BDC to TDC. Can continue to rotate at speed. That is, the piston can reciprocate in two opposite directions, but the speed of the output shaft can be estimated based on the absolute average speed of the piston as it moves between BDC and TDC.

さらに、1つのシリンダのみを有するエンジンでは、フライホイール装置のような装置を用いて、ピストンが上方に移動する間(すなわち、ピストンの移動が出力シャフトに回転力を直接的に加えていない間)出力シャフトの回転速度の一部を維持することが期待される。   Further, in an engine having only one cylinder, a device such as a flywheel device is used to move the piston upward (that is, while the movement of the piston does not directly apply a rotational force to the output shaft). It is expected to maintain a portion of the output shaft's rotational speed.

これらの計算結果は、図7〜14の図面に示されている。図示するように、一定の最大長さのモーメントアームエンジンについて観察された推定トルクおよび出力の増加は、一般に、計算値のすべてに比例して大きい。上述のように、出力シャフトとクランクシャフトとの回転速度は一般に同じではなく、図7〜図14に列挙された回転速度(例えば、2400RPM)はクランクシャフトの回転速度である(すなわち、必ずしも出力シャフトの回転速度ではない)。   The results of these calculations are shown in the drawings of FIGS. As shown, the estimated torque and power increases observed for a constant maximum length moment arm engine are generally large in proportion to all of the calculated values. As described above, the rotational speeds of the output shaft and the crankshaft are generally not the same, and the rotational speeds listed in FIGS. 7-14 (eg, 2400 RPM) are the rotational speeds of the crankshaft (ie, not necessarily the output shaft). Is not the rotation speed).

上述したトルクおよび出力の潜在的な増加に加えて、一定の最大長さのモーメントアームを有する本明細書に記載の出力装置は、エンジンが減速しているときに使用されるエネルギ(例えば、動力)を蓄積するためにも使用できる。例えば、本明細書に詳述されるように、動力伝達装置は、出力シャフトが1方向に自由に回転することを可能にするクラッチ装置(例えば、ワンウェイクラッチ)によってレシプロエンジン(すなわちエンジンの往復ピストン)に連結された出力シャフトを含んでいてもよい。すなわち、クラッチ装置は、ピストンが下方へ移動しているときにのみ出力シャフトと係合することができる。上述のように、この構成は、出力シャフトが、動力伝達装置が結合されているレシプロエンジンのクランクシャフトとは異なる速度で回転することを可能にするのを助ける。   In addition to the potential increase in torque and power described above, the output device described herein having a constant maximum length of moment arm can provide energy (e.g., power) used when the engine is decelerating. ) Can also be used to accumulate. For example, as detailed herein, the power transmission device is a reciprocating engine (ie, a reciprocating piston of the engine) by a clutch device (eg, a one-way clutch) that allows the output shaft to rotate freely in one direction. ) May be included. That is, the clutch device can be engaged with the output shaft only when the piston is moving downward. As mentioned above, this configuration helps to allow the output shaft to rotate at a different speed than the reciprocating engine crankshaft to which the power transmission is coupled.

いくつかの態様では、クランクシャフトとは異なる速度で出力シャフトを回転させる能力により、動力伝達装置を動力貯蔵装置として機能させることが可能になる。例えば、使用中、クランクシャフトの回転速度は、(例えば、エンジン減速の結果として)ユーザによって減少させることができ、それは典型的には減少された回転速度に基づいて出力の減少をもたらす。しかしながら、出力シャフトは通常クランクシャフトから自由に一方向に回転することができるので、出力シャフトはクランクシャフトが減速するときに減速する必要はない。したがって、クランクシャフトが減速するとき、例えば使用中にユーザがエンジンを減速させるとき、出力シャフトはより高い回転速度で回転し続けて動力を発生し続けることを許可されていてもよい。後述するように、出力シャフトは、回転モーメントおよび出力シャフトの運動を発生させかつ維持するのに有用なフライホイールを含んでいてもよい。   In some aspects, the ability to rotate the output shaft at a different speed than the crankshaft allows the power transmission device to function as a power storage device. For example, in use, the rotational speed of the crankshaft can be reduced by the user (eg, as a result of engine deceleration), which typically results in a decrease in output based on the reduced rotational speed. However, since the output shaft can normally rotate freely in one direction from the crankshaft, the output shaft need not be decelerated when the crankshaft decelerates. Thus, when the crankshaft decelerates, for example when the user decelerates the engine during use, the output shaft may be allowed to continue to rotate at a higher rotational speed and continue to generate power. As described below, the output shaft may include a flywheel useful for generating and maintaining rotational moments and output shaft motion.

いくつかの場合では、この構成は、エンジンの減速中にエネルギを蓄積または回収するために使用することができる。例えば、レシプロエンジンおよび動力伝達装置が自動車で使用されるいくつかの実施形態では、クランクシャフトの減速中(例えば、アクセルペダルを放した結果として)、出力シャフトは回転し続けて他のシステムで用いるための動力(例えば、電気的出力または機械的出力)を生成することができる。したがって、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の1つまたは複数の動力伝達装置を含む装置は、レシプロエンジンが機械的に連結してエンジンの動力工程の間に出力シャフトを回転させることの結果として生じる動力と、エンジンが減速または停止しているときでも、出力シャフトの継続的な回転によって利用可能にすることができる蓄積エネルギ(例えば、電力)との両方を利用できるハイブリッド装置として使用できる。   In some cases, this configuration can be used to store or recover energy during engine deceleration. For example, in some embodiments where a reciprocating engine and power transmission are used in an automobile, the output shaft continues to rotate and is used in other systems during crankshaft deceleration (eg, as a result of releasing the accelerator pedal). Power (eg, electrical output or mechanical output) can be generated. Accordingly, in some embodiments, an apparatus including one or more power transmission devices described herein causes a reciprocating engine to be mechanically coupled to rotate an output shaft during an engine power process. Used as a hybrid device that can utilize both the resulting power and stored energy (eg, power) that can be made available by continuous rotation of the output shaft even when the engine is decelerated or stopped it can.

また、いくつかの実施形態では、出力シャフトは、(例えば、クランクシャフトが急減速した後も)出力シャフトの連続的かつ一貫した回転が可能になるように、自動変速機のカップリングまたは構成要素(例えば、変速機のトルクコンバータ)に接続されていてもよく、急減速すると、自動変速機に一定の回転速度と出力を供給するのに役立つ。上述のように、そのような継手(例えば、トルクコンバータ)はまた、クラッチ装置を駆動するピストンの往復運動から生じ得る出力シャフトの脈動運動の影響を減少させるために使用されていてもよい。   Also, in some embodiments, the output shaft is a coupling or component of an automatic transmission that allows continuous and consistent rotation of the output shaft (e.g., even after the crankshaft has suddenly decelerated). (For example, a torque converter of a transmission) may be connected, and sudden deceleration helps to supply a constant rotational speed and output to the automatic transmission. As noted above, such couplings (eg, torque converters) may also be used to reduce the effects of pulsating motion of the output shaft that may result from the reciprocating motion of the piston driving the clutch device.

定モーメントアームを有するレシプロエンジン
上述したように、動力行程を通して実質的に一貫した(例えば一定の)長さ(例えば一定の最大長さ)を有するトルクモーメントアームを介して往復ピストンに接続された回転パワートレイン(例えば、動力伝達装置)を用いることにより、往復ピストンの動力工程からより多くの(例えば、著しくより多くの)回転運動動力を引き出すことは理論的に可能である。いくつかの実施形態では、実質的に一貫した長さのトルクモーメントアームは、その最大長である設定長さに固定され、その固定最大値(例えば、一定、または不変、または一貫性のある)からほんの少しだけ変動することが許されるトルクモーメントアームを含んでいてもよい。いくつかの場合では、実質的に一定の長さのトルクモーメントアームは、接触領域に沿って、または連結スプロケットとチェーンとの間で接触領域が移動する結果として(例えば、わずかに)変化し得る。
Reciprocating engine with constant moment arm As described above, rotation connected to the reciprocating piston via a torque moment arm having a substantially consistent (eg constant) length (eg constant maximum length) throughout the power stroke. It is theoretically possible to extract more (eg, significantly more) rotational motion power from the reciprocating piston power process by using a powertrain (eg, power transmission). In some embodiments, the substantially consistent length of the torque moment arm is fixed at its set length, which is its maximum length, and its fixed maximum (e.g., constant, invariant, or consistent). May include a torque moment arm that is allowed to vary only slightly. In some cases, a substantially constant length of torque moment arm may change (e.g., slightly) as a result of the contact area moving along or between the connecting sprocket and the chain. .

例えば、図15に示すように、例示的なレシプロエンジン100の例は、コネクティングロッド106を介して回転可能なクランクシャフト108に接続され、シリンダ102に出入りするガスを制御する、シリンダ102およびバルブ(例えば、吸気バルブと排気バルブ)105内で上下に移動するように構成された往復動要素(たとえばピストン104)を有している。エンジン100は、定長モーメントアーム204を有する動力伝達装置200を介してピストン104に回転可能に連結された別個の動力出力要素(例えば、動力出力シャフト202)を有する動力伝達装置200に接続されることができる。動力出力シャフト202は、自動車の駆動系(例えば、自動車、トラック、オートバイ、建設機器(例えば、ブルドーザー)、または飛行機もしくはボートのような他の輸送機器を含む回転力を利用できる様々な機器のいずれにも連結されることができる。)、発電機、溶接機、または回転力を利用する他の装置であってもよい。   For example, as shown in FIG. 15, an exemplary reciprocating engine 100 example is connected to a rotatable crankshaft 108 via a connecting rod 106 and controls cylinders 102 and valves (which control gas entering and exiting the cylinder 102). For example, it has a reciprocating element (for example, piston 104) configured to move up and down in an intake valve and an exhaust valve). Engine 100 is connected to a power transmission device 200 having a separate power output element (eg, power output shaft 202) rotatably coupled to piston 104 via power transmission device 200 having a constant length moment arm 204. be able to. The power output shaft 202 can be any of a variety of devices that can utilize rotational force, including a vehicle driveline (eg, automobile, truck, motorcycle, construction equipment (eg, bulldozer), or other transport equipment such as an airplane or boat. Or a generator, welder, or other device that utilizes rotational force.

図示のように、動力伝達装置200は、ピストン104がシリンダ内で前後に動くと(例えば、図15の例に示すように、シリンダが垂直向いているときに上下に動くように)、プルロッド206は、ピストン104と実質的に同じように動くように(例えば、ピストンと実質的に同じ移動距離、速度、加速度で、実質的に同じ利用可能な軸方向力(例えば、外部の仕事をするのに利用できる力)を生み出す)、ピストン104に接続された細長い移動張力装置(例えばプルロッド)206を含んでいてもよい。プルロッド206は、ピストン104上の任意の所望の位置に接続することができる。すなわち、プルロッドはピストンの領域に固定するか、またはピストンをコネクティングロッドに接続するリストピンに接続されることができる。プルロッド206は通常、動力出力シャフト202に取り付けられているかまたは動力出力シャフト202内に一体化されている動力伝達装置200の他の構成要素と相互作用するように構成されている。例えば、以下に記載されるようないくつかの例では、プルロッド206は、出力シャフト202に結合される動力伝達装置の実質的に円形の部材(例えば、歯車装置)のような、回転可能な部材208と接触し係合するように構成された歯付きラック(例えば、1列以上の歯列を有する細長い部材)を含んでいてもよい。プルロッド206がシリンダ(例えば、シリンダーヘッド)内に通過する開口部210(例えば、プルロッド開口部)を画定するエンジンの部分は、通常、開口部とプルロッドの間の領域でのガス流および圧力損失を制限する(例えば、防止する)ためのシール装置を含んでいる。   As shown, the power transmission device 200 is configured such that when the piston 104 moves back and forth within the cylinder (eg, moves up and down when the cylinder is vertically oriented as shown in the example of FIG. 15), the pull rod 206 To move in substantially the same way as the piston 104 (eg, substantially the same available axial force (eg external work) at substantially the same travel distance, speed, acceleration as the piston 104). An elongate moving tension device (eg, pull rod) 206 connected to the piston 104. The pull rod 206 can be connected to any desired position on the piston 104. That is, the pull rod can be fixed to the area of the piston or connected to a wrist pin that connects the piston to the connecting rod. The pull rod 206 is typically configured to interact with other components of the power transmission device 200 that are attached to or integrated within the power output shaft 202. For example, in some examples as described below, the pull rod 206 is a rotatable member, such as a substantially circular member (eg, a gear device) of a power transmission coupled to the output shaft 202. A toothed rack configured to contact and engage 208 (eg, an elongated member having one or more rows of teeth) may be included. The portion of the engine that defines an opening 210 (eg, pull rod opening) through which the pull rod 206 passes into a cylinder (eg, cylinder head) typically reduces gas flow and pressure loss in the region between the opening and the pull rod. It includes a sealing device for limiting (eg preventing).

ピストンの直線運動を動力伝達装置の回転運動に変換する動力伝達装置は、概して、出力シャフトに連結された歯車装置と連結し係合する単一の歯付きラックとして説明および図示されているが、他の構成も可能である。例えば、いくつかの実施形態では、動力伝達装置は、往復ピストンの線速度および力に基づいて出力シャフトの回転速度またはトルクを増減するために使用される1つまたは複数の追加のギヤセットを含んでいてもよい。追加的または代替的に、動力伝達装置は、実質的に一貫性のある(例えば、一定の)長さのモーメントアームを維持しながら、ピストンの直線運動を出力シャフトの回転運動に適切に伝達することができる様々な装置またはシステムのいずれかを含んでいてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、動力伝達装置(例えば、動力伝達装置の回転部材)は、ベルトシステム、プーリーシステム、および/またはチェーンドライブシステムを追加的または代替的に含んでいてもよい。場合によっては、図16〜図18を参照すると、引張装置(例えば、ベルト、ケーブル206a、チェーン206b、または引張力を加えることができる他の装置)の一端をピストンに取り付け、引張装置 の他端をピストンに取り付けることができ、引張装置は、プーリ208aまたはスプロケット208bを用いて出力シャフトに接続されることができる。ピストン104がストロークの最上部に移動するときに張力装置(例えば、ケーブル206a、ベルトまたはチェーン206b)を上方に戻すのを助けるために、ばね戻し機構212を含めることもできる。いくつかの実施形態では、動力伝達装置は、様々な装置のうちのいずれかを含む他の種類の動力伝達システムを含んでいてもよい。   Although the power transmission device that converts the linear motion of the piston into the rotational motion of the power transmission device is generally described and illustrated as a single toothed rack that connects and engages with a gear device that is connected to an output shaft, Other configurations are possible. For example, in some embodiments, the power transmission device includes one or more additional gear sets that are used to increase or decrease the rotational speed or torque of the output shaft based on the linear speed and force of the reciprocating piston. May be. Additionally or alternatively, the power transmission device properly transmits the linear motion of the piston to the rotational motion of the output shaft while maintaining a substantially consistent (eg, constant) length of moment arm. It may include any of a variety of devices or systems that can. For example, in some embodiments, a power transmission device (eg, a rotating member of the power transmission device) may additionally or alternatively include a belt system, a pulley system, and / or a chain drive system. In some cases, referring to FIGS. 16-18, one end of a tensioning device (eg, belt, cable 206a, chain 206b, or other device capable of applying a tensile force) is attached to the piston and the other end of the tensioning device Can be attached to the piston, and the tensioning device can be connected to the output shaft using pulley 208a or sprocket 208b. A spring return mechanism 212 may also be included to help return the tensioning device (eg, cable 206a, belt or chain 206b) upward as the piston 104 moves to the top of the stroke. In some embodiments, the power transmission device may include other types of power transmission systems including any of a variety of devices.

ピストン104の運動は前後に交互に変わるが、一般に出力シャフト202を一方向にのみ回転させることが望ましいので、動力伝達装置200(例えば、場合によっては回転部材208)は通常、出力に係合するように構成され、出力シャフトが一方向にのみ回転するように、実質的に一方向に回転する(例えば、2サイクルICエンジンの場合、シリンダ内での燃焼によって生じる圧力上昇の結果としてピストンが下方に移動する動力行程中のみ)。注:4サイクルエンジンの場合、クラッチベアリング動力伝達装置は、吸気下降行程および動力下降行程の両方の間に係合されるであろうが、それでもなお1つの一貫した方向への回転を可能にするだけである。   Although the movement of the piston 104 alternates back and forth, it is generally desirable to rotate the output shaft 202 in only one direction, so the power transmission device 200 (eg, the rotating member 208 in some cases) typically engages the output. Configured so that the output shaft rotates substantially in one direction so that the output shaft rotates only in one direction (for example, in the case of a two-cycle IC engine, the piston is Only during the power stroke to move to). Note: In the case of a four-cycle engine, the clutch bearing power transmission will be engaged during both the intake downstroke and the power downstroke, but still allow rotation in one consistent direction. Only.

いくつかの実施形態では、動力伝達装置(例えば、動力伝達装置の回転部材)は、引張装置(例えば、プルロッド、ケーブル、またはスプロケット)がピストンによりシリンダ内に引っ張られた後に、ピストンが上死点に戻るときに、プルロッドがシリンダから外に移動したときに、出力シャフトを実質的に解放したときにのみ出力シャフトをつかむように構成される。いくつかの実施形態では、動力伝達装置200は、張力装置がシリンダ内に移動するが、動力供給装置(例えば丸歯車装置)の回転成分が、プルロッドがシリンダから外に移動したときに、往復ピストンがシリンダ内で動くときに出力シャフトが誤って前方または後方に回転するのを制限する(例えば、防止する)ように、出力シャフトに対して反対方向に自由に回転することを許容する、場合にのみ出力シャフトを係合して回転させるように構成された、ワンウェイクラッチなどのクラッチ装置214を含んでいる。いくつかの実施形態では、回転部材は、スプロケット、ギヤ、プーリ、ホイール、クラッチ装置、または1つ以上の装置の任意の適切な組み合わせを含んでいてもよい。   In some embodiments, a power transmission device (e.g., a rotating member of a power transmission device) is used when the tension device (e.g., pull rod, cable, or sprocket) is pulled into the cylinder by the piston and the piston is at top dead center. When returning to, the pull rod is configured to grip the output shaft only when the output shaft is substantially released when moved out of the cylinder. In some embodiments, the power transmission device 200 includes a reciprocating piston when the tensioning device moves into the cylinder, but the rotational component of the power supply device (eg, a round gear device) moves out of the cylinder. When allowing the output shaft to rotate freely in the opposite direction relative to the output shaft so as to limit (eg prevent) the output shaft from accidentally rotating forward or backward as it moves in the cylinder Only a clutch device 214, such as a one-way clutch, is configured to engage and rotate the output shaft. In some embodiments, the rotating member may include a sprocket, gear, pulley, wheel, clutch device, or any suitable combination of one or more devices.

いくつかの例では、以下でさらに論じるように、クラッチ装置214は、ワンウェイフリーホイールクラッチ、スプラグクラッチなどのベアリングクラッチ(例えば、CSKモデルワンウェイベアリング)、または他の同様に適切なワンウェイクラッチ装置を含んでいる。クラッチベアリングは、一方向に回転すると単純なボールベアリングまたはローラーベアリングとして機能し、反対方向に回転すると回転を制限する(例えば、防止する)ことができる。これは時々2つの軸受けレースの間のくさびとして機能する、バネ仕掛けのスプラグを用いることによって達成される。クラッチベアリングは、CSKベアリング、ワンウェイベアリング、単方向ベアリング、およびスプラグベアリングとして様々に知られている。ワンウェイクラッチ装置は、出力シャフトが係合しているときのバックラッシュを制限するためにばね荷重をかけることができる。代替的または追加的に、クラッチ装置は、動力伝達装置が出力シャフトを一方向に回転させようとするときにのみ出力シャフトを実質的に係合させることができるラチェットクラッチなどの、ラチェット機構を含んでいてもよい。   In some examples, as further discussed below, the clutch device 214 includes a one-way free wheel clutch, a bearing clutch such as a sprag clutch (eg, a CSK model one-way bearing), or other similarly suitable one-way clutch device. It is out. The clutch bearing can function as a simple ball or roller bearing when rotated in one direction and can limit (eg, prevent) rotation when rotated in the opposite direction. This is accomplished by using a spring loaded sprag that sometimes acts as a wedge between the two bearing races. Clutch bearings are variously known as CSK bearings, one-way bearings, unidirectional bearings, and sprag bearings. The one-way clutch device can be spring loaded to limit backlash when the output shaft is engaged. Alternatively or additionally, the clutch device includes a ratchet mechanism, such as a ratchet clutch that can substantially engage the output shaft only when the power transmission device attempts to rotate the output shaft in one direction. You may go out.

図示のように、プルロッドと動力伝達装置との間の境界面が、往復ピストンの運動軸に対して出力シャフトの回転軸から概ね一定の距離だけ離れている結果として(すなわち、上述のような、コネクティングロッドとクランクシャフトとの間の連結とは異なり)、出力シャフトに作用するトルクを発生させる力のモーメントアームは、実質的に一定、定常、または不変である。   As shown, as a result of the interface between the pull rod and the power transmission device being separated from the rotational axis of the output shaft by a generally constant distance relative to the reciprocating piston motion axis (ie, Unlike the connection between the connecting rod and the crankshaft), the moment arm of the force that generates the torque acting on the output shaft is substantially constant, steady or unchanged.

上述のように、この実質的に一貫性のある(例えば、実質的に一定の)長さのモーメントアームにより、プルロッドによって駆動される出力シャフトを介して増大した(例えば、実質的に増大した)トルク及び動力出力を引き出すことができる。クランクシャフト
レシプロエンジンからの発生トルクの実質的に定モーメントアーム抽出の結果として、エンジンは燃焼の爆発的エネルギをより容易に機械的回転運動に変換し、そしてエンジンの熱損失は減少されそしてエンジン全体が減少することが期待される。熱効率が向上します。
As described above, this substantially consistent (eg, substantially constant) length of moment arm is increased (eg, substantially increased) through the output shaft driven by the pull rod. Torque and power output can be extracted. As a result of the extraction of the substantially constant moment arm of the torque generated from the crankshaft reciprocating engine, the engine converts the explosive energy of combustion more easily into mechanical rotational motion, and the engine heat loss is reduced and the entire engine Is expected to decrease. Increases thermal efficiency.

図示された往復ピストンエンジンは、典型的にはクランクシャフトとコネクティングロッドとを含み、これらは少なくとも動力工程後にピストンを上死点に戻すために使用されるが、これらの構成は、使用可能なトルクと動力をエンジンから伝達するために使用されていないため、場合によってはクランクシャフトとコネクティングロッドとの両方を減らすことができる。クランクシャフトおよびコネクティングロッドのそのようなサイズの縮小は、そうでなければエンジン内の追加の回転質量から生じる可能性がある寄生動力損失の量を減らすのを助けることが期待されていてもよい。   The illustrated reciprocating piston engine typically includes a crankshaft and a connecting rod, which are used to return the piston to top dead center at least after a power step, but these configurations are based on usable torque. In some cases, both the crankshaft and the connecting rod can be reduced because it is not used to transmit power from the engine. Such a reduction in the size of the crankshaft and connecting rod may be expected to help reduce the amount of parasitic power loss that could otherwise result from additional rotating mass in the engine.

図15の概略図に示される例示的なレシプロエンジンは、様々な適切な構成および設計のうちのいずれかで実行されていてもよい。上述のように、エンジン(例えば、ICエンジン)は、往復ピストンによって生成された動力を抽出することができる、別個の動力伝達装置および動力出力シャフトを含むように特に設計することができる。そのような特別に設計されたエンジンは、回転質量から生じ得る動力損失を制限するために、減少したクランクシャフトおよびコネクティングロッドを含んでいてもよい。   The exemplary reciprocating engine shown in the schematic diagram of FIG. 15 may be implemented in any of a variety of suitable configurations and designs. As described above, an engine (eg, an IC engine) can be specifically designed to include a separate power transmission and power output shaft that can extract the power generated by the reciprocating piston. Such specially designed engines may include reduced crankshafts and connecting rods to limit the power loss that can result from the rotating mass.

実装例
いくつかの実施形態では、既存のエンジン(例えば、既存のICエンジン)は、往復ピストンによって生成された動力を抽出することができる、別個の動力伝達装置および動力出力シャフトを含むように修正されることができる。例えば、図19〜図23は、別個の動力伝達装置400および動力出力シャフト402を含むように改良された、改良4気筒エンジン300を示す。明瞭にするために、クランクシャフト、コネクティングロッド、いくつかのガスシール、およびエンジンの他の部分は図面から省略されていることに留意されたい。
Implementation Example In some embodiments, an existing engine (eg, an existing IC engine) is modified to include a separate power transmission and power output shaft that can extract the power generated by the reciprocating piston. Can be done. For example, FIGS. 19-23 illustrate an improved four-cylinder engine 300 that has been modified to include a separate power transmission 400 and a power output shaft 402. Note that for clarity, the crankshaft, connecting rod, some gas seals, and other parts of the engine are omitted from the drawings.

図示のように、改良ICエンジンは、デュアルオーバーヘッドカム(DOHC)4気筒、4サイクルのインラインガソリンエンジン(例えば、改良型トヨタ3RZ−FEガソリンエンジン)である。多気筒レシプロエンジン(例えば、ICエンジン)の場合、単一の出力シャフトを有することが一般に望ましいので、単純な予想される構成は、ピストンとシリンダとが互いに一直線に並んだ各ピストンおよびシリンダの動力伝達装置が並ぶものを含んでおり、シリンダは単一の動力出力シャフトとして構成されることができる。従って、4サイクルICエンジンでは、クランクシャフトの2回転ごとに1回の動力行程がある。従って、4気筒4サイクルICエンジンでは、クランクシャフトの180度回転毎に動力工程がある。6気筒のICエンジンでは、クランクシャフトの120度の回転ごとに、そして8気筒のICエンジンでは、90度の回転ごとに動力工程がある。4、6、または8気筒であるかにかかわらず、上述のインラインICエンジンの単一の出力シャフトが望ましい。単一の出力シャフトを有することが望ましいかもしれないが、この定トルクアームの発明の増大したトルクおよび出力の全ての利点は、全ての動力サイクルおよび全ての機械的構成(例えば、V6、V8、V12、ラジアルなど)のレシプロエンジンに適用される。「インライン」ではない多気筒エンジンの機械的構成では、多出力シャフトがあり得る。また、いくつかの実施形態では、V型エンジン構成は、単一の出力シャフトを有する動力伝達装置に結合されることができる。すなわち、全てが互いに一直線に並んでいないピストン及びシリンダを有するエンジンの場合でさえも、ピストンに接続された張力装置は、出力シャフトの一貫した回転を引き起こすために様々なギヤ又はプーリ構成のいずれかを用いて共通の出力シャフトに連結されていてもよい。   As shown, the improved IC engine is a dual overhead cam (DOHC) 4-cylinder, 4-cycle in-line gasoline engine (eg, an improved Toyota 3RZ-FE gasoline engine). For multi-cylinder reciprocating engines (eg, IC engines), it is generally desirable to have a single output shaft, so a simple anticipated configuration is the power of each piston and cylinder with the piston and cylinder aligned with each other. The cylinder can be configured as a single power output shaft, including a line of transmission devices. Therefore, in a 4-cycle IC engine, there is one power stroke for every two rotations of the crankshaft. Therefore, in a 4-cylinder 4-cycle IC engine, there is a power process for every 180 ° rotation of the crankshaft. In the 6-cylinder IC engine, there is a power process for every 120 degrees of rotation of the crankshaft, and in the 8-cylinder IC engine, there is a power process for every 90 degrees of rotation. Regardless of whether it is 4, 6, or 8 cylinders, a single output shaft of the inline IC engine described above is desirable. Although it may be desirable to have a single output shaft, all the benefits of the increased torque and power output of this constant torque arm invention are all power cycles and all mechanical configurations (eg, V6, V8, V12, radial, etc.). In multi-cylinder engine mechanical configurations that are not “in-line”, there may be multiple output shafts. Also, in some embodiments, the V-type engine configuration can be coupled to a power transmission device having a single output shaft. That is, even in the case of an engine having pistons and cylinders that are not all in line with each other, the tensioning device connected to the piston can be one of a variety of gear or pulley configurations to cause consistent rotation of the output shaft. May be coupled to a common output shaft.

DOHC直列ICエンジンでは、ピストンとシリンダの中心線より上の領域は、さまざまなエンジン部品でほとんど遮られず、ピストンに取り付けられてシリンダーヘッドを通って移動する動力伝達装置を追加するのが簡単になる。図示するように、動力伝達装置400は、(例えば、ピストンをコネクティングロッドに連結するのに使用される既存のピストンピンを介して)ピストンに連結された各シリンダに対して2つのプルロッド406を含んでいてもよい。図示の例では、ピストン304にかかる負荷を釣り合わせるために2つのプルロッド406が使用され(例えば、ピストンの反対側に1つずつ)、各プルロッド406にかかる負荷も軽減されていてもよい。いくつかのICエンジン設計では、コネクティングロッドは、ピストン中心線からわずかに軸がずれてピストンに接続されている。プルロッド406は、エンジンの構成要素(例えば、シリンダヘッド302)上の開口部410を通って配置され、ピストンの動きと共に開口部410を通って上下に動くように構成される。図19〜22に示す、4気筒、4サイクルのレシプロエンジンの例では、2つのピストンを常に同じ方向に、他の2つのピストンから正確に180度離して移動するように設定されてもよい。1つのシリンダが動力工程で点火してそのピストンをシリンダ内に下向きに駆動させると、一緒に動く2つのピストンの4つのプルロッドすべてが動力工程の駆動負荷を分担する。   In a DOHC series IC engine, the area above the piston and cylinder centerline is almost unobstructed by various engine components, and it is easy to add a power transmission that is attached to the piston and moves through the cylinder head Become. As shown, the power transmission device 400 includes two pull rods 406 for each cylinder coupled to the piston (eg, via an existing piston pin used to couple the piston to the connecting rod). You may go out. In the illustrated example, two pull rods 406 are used to balance the load on the piston 304 (eg, one on the opposite side of the piston), and the load on each pull rod 406 may be reduced. In some IC engine designs, the connecting rod is connected to the piston slightly off-axis from the piston centerline. Pull rod 406 is disposed through opening 410 on an engine component (eg, cylinder head 302) and is configured to move up and down through opening 410 with the movement of the piston. In the example of the four-cylinder, four-cycle reciprocating engine shown in FIGS. 19 to 22, the two pistons may always be set to move in the same direction and exactly 180 degrees away from the other two pistons. When one cylinder ignites in the power process and drives its piston downward into the cylinder, all four pull rods of the two pistons that move together share the drive load of the power process.

いくつかの実施形態において、プルロッド406は、プルロッドの上部領域に連結された歯付きギヤラック407を含んでいる。いくつかの実施形態では、ギヤラック407をプルロッド406に結合して、ギヤラック407をプルロッドにわずかに沿って個別に動かすことができる。いくつかの場合には、図示されるように、ギヤラックは、いくつかの機能を実行するのを助けることができる、1つまたは複数のばね要素(例えば、ベルビルスタイルのばね)409を用いてプルロッドに取り付けることができる。例えば、ばねは、電力供給装置用のエネルギ貯蔵装置409として機能することができる。上述し、図2に示すように、シリンダ内の圧力(したがって、ピストンに作用する力)は通常、動力工程の非常に早い段階で明確なスパイクを有し、その後、ピストンがシリンダ内に移動するにつれて急速に減衰する。したがって、図19〜図21に示されるようにギヤラックをプルロッドに結合するばねは、圧力が急上昇するにつれて(プルラックをギヤラックに対してわずかに下方に移動させる)として初期荷重の一部を吸収するように圧縮することができ、ばねの圧縮でエネルギを蓄える。次に、ピストンがシリンダ内に移動して圧力が低下すると、ばねが伸びてギヤラックをプルロッドに抗して押し下げ、蓄えられたエネルギを解放する。このようなばねの圧縮および伸長は、上死点付近のピストンから見た力の急上昇を分散させるのに役立つ。比喩的には、これは、圧力曲線をわずかに滑らかにし、力の一部をピストンの動力行程全体に分散させるように作用することができる。追加的または代替的に、ばねはまた、往復ピストンが前後に移動するときに発生し得る衝撃を制限するのに役立る。   In some embodiments, the pull rod 406 includes a toothed gear rack 407 coupled to the upper region of the pull rod. In some embodiments, the gear rack 407 can be coupled to the pull rod 406 so that the gear rack 407 can be individually moved along the pull rod. In some cases, as shown, the gear rack can be used with one or more spring elements (eg, Belleville style springs) 409 that can help perform some functions. Can be attached to. For example, the spring can function as an energy storage device 409 for a power supply device. As described above and shown in FIG. 2, the pressure in the cylinder (and hence the force acting on the piston) usually has a well-defined spike at a very early stage of the power process, after which the piston moves into the cylinder. Decays rapidly as Accordingly, as shown in FIGS. 19-21, the spring coupling the gear rack to the pull rod will absorb some of the initial load as the pressure increases rapidly (moving the pull rack slightly downward relative to the gear rack). The energy can be stored by the compression of the spring. Next, when the piston moves into the cylinder and the pressure drops, the spring extends and pushes down the gear rack against the pull rod to release the stored energy. Such spring compression and extension serves to disperse the force spike seen from the piston near top dead center. Figuratively, this can act to make the pressure curve slightly smoother and distribute some of the force throughout the piston power stroke. Additionally or alternatively, the spring also helps limit the impact that can occur when the reciprocating piston moves back and forth.

代替的に、ギヤラックは、(例えば、締結具を介して、またはプルロッドに一体的に形成されることによって)プルロッドに恒久的に固定されていてもよい。ギヤラックは、出力シャフトを回転させるために出力シャフト402に結合されて、出力シャフトを回転させるために出力シャフト402に連結された回転部材(例えば、実質的に円形のギヤ408)と係合し結合するように大きさが設定および構成される。上述したように、歯付き歯車408は、通常、プルロッドの往復直線運動を実質的に一方向のみの回転運動に変換するために、クラッチ(例えば、ワンウェイクラッチベアリング414)を用いて出力シャフト402に連結されている。   Alternatively, the gear rack may be permanently secured to the pull rod (eg, via a fastener or by being integrally formed with the pull rod). The gear rack is coupled to the output shaft 402 for rotating the output shaft and engages and couples with a rotating member (eg, a substantially circular gear 408) coupled to the output shaft 402 for rotating the output shaft. The size is set and configured to As described above, the toothed gear 408 typically uses a clutch (eg, one-way clutch bearing 414) to output shaft 402 to convert the reciprocating linear motion of the pull rod into a substantially one-way rotational motion. It is connected.

示されるように、いくつかの実施形態では、出力シャフトは、出力シャフトを位置決めするが動力伝達装置によって発生されるトルクの下で出力シャフトを回転可能にする取り付け装置(例えばベアリングキャリア416)を用いてエンジン(例えば、シリンダヘッド)に連結されている。   As shown, in some embodiments, the output shaft employs an attachment device (eg, bearing carrier 416) that positions the output shaft but allows the output shaft to rotate under torque generated by the power transmission device. Connected to an engine (for example, a cylinder head).

具体的に図20〜図23を参照すると、シリンダーヘッド302は、プルロッド406がシール部材412を通って自由に動くことができるように、適切なクリアランスをもたらす、プルロッド406が貫通する開口部410を通る圧力損失を制限することができるシール部材(例えば、ラビリンスシールなどのシール)412を含んでいる。図23の拡大図に示すように、ラビリンスシールアセンブリ412は、ディスクスペーサ22によって互いに分離された一連のシールディスク21を収容するほぼ円筒形の本体20を含んでいる。ラビリンスシールアセンブリ412はまた、シールディスク21およびディスクスペーサ22を本体20内に保持するためのクランププラグ23を含んでいる。締め付けプラグ23を本体20に結合するために薄ナット24を用いることができる。シリンダガスケット25は、シールアセンブリ412の端部(例えば、エンジンシリンダ内に挿入されるように構成された端部)に配置されてシリンダをシールするのを助けてもよい。   Referring specifically to FIGS. 20-23, the cylinder head 302 has an opening 410 through which the pull rod 406 passes that provides adequate clearance so that the pull rod 406 can move freely through the seal member 412. A seal member (eg, a seal such as a labyrinth seal) 412 that can limit pressure loss through is included. As shown in the enlarged view of FIG. 23, the labyrinth seal assembly 412 includes a generally cylindrical body 20 that houses a series of seal discs 21 separated from one another by disc spacers 22. The labyrinth seal assembly 412 also includes a clamp plug 23 for retaining the seal disc 21 and disc spacer 22 within the body 20. A thin nut 24 can be used to couple the clamping plug 23 to the body 20. The cylinder gasket 25 may be disposed at the end of the seal assembly 412 (eg, the end configured to be inserted into the engine cylinder) to help seal the cylinder.

シールディスク21の内径は、プルロッド直径よりわずかに大きいだけになるように構成されることができる。ディスクスペーサ22の内径は、シールディスク21の内径よりもプルロッドとシールディスクの内径との間のギャップ距離の数倍だけ大きくすることができ、シールディスク間にキャビティを形成する。シールディスク21の間に形成された一連のキャビティは、形成されるキャビティが多いほど流れに対する抵抗を増大させることができる場合にガス流に対する大きな抵抗を生じさせることができる。ディスクスペーサ22は、シールが緩む傾向を補償するために幾分適合させることができる。代替的に、別個のコンプライアント部品(例えば、ばね)をスタックに追加することができる。   The inner diameter of the seal disc 21 can be configured to be only slightly larger than the pull rod diameter. The inner diameter of the disk spacer 22 can be larger than the inner diameter of the seal disk 21 by several times the gap distance between the pull rod and the inner diameter of the seal disk, thereby forming a cavity between the seal disks. The series of cavities formed between the seal discs 21 can create a greater resistance to gas flow if more cavities are formed, which can increase resistance to flow. The disk spacer 22 can be somewhat adapted to compensate for the tendency of the seal to loosen. Alternatively, separate compliant parts (eg, springs) can be added to the stack.

いくつかの例示的な動力伝達機構が本明細書に記載され、添付の図面に示されているが、他の例示的な装置を用いて、ピストンの往復運動を出力シャフトの回転運動に変換してもよい。場合によっては、本明細書に記載されている機構は、典型的なエンジンクランクシャフトに追加的にまたは代替的に用いられることができる。   Although some exemplary power transmission mechanisms are described herein and shown in the accompanying drawings, other exemplary devices are used to convert the reciprocating motion of the piston into the rotational motion of the output shaft. May be. In some cases, the mechanisms described herein can be used in addition or alternatively to a typical engine crankshaft.

例えば、図24および図25を参照すると、駆動機構1000は、基部1010と、基部1010に結合され往復運動要素(例えば、ピストン)と連結するように構成された振動アセンブリ1100と、揺動アセンブリ1100と係合して、例えば駆動シャフトに回転動力出力を提供する回転出力シャフトアセンブリ1300とを含んでいてもよい。   For example, referring to FIGS. 24 and 25, the drive mechanism 1000 includes a base 1010, a vibration assembly 1100 coupled to the base 1010 and configured to couple with a reciprocating element (eg, a piston), and a swing assembly 1100. And a rotational output shaft assembly 1300 that provides rotational power output to the drive shaft, for example.

基部1010は、揺動アセンブリ1100および出力シャフトアセンブリ1300などの、駆動機構の他の構成要素のための取り付けおよび位置決め面として働くことができる。場合によっては、基部は、エンジンブロックまたはヘッドの一部または領域などの、エンジンの一体部分であり得るか、またはエンジンに取り付けられた別個の構成要素であり得る。基部1010は、出力シャフトアセンブリ1300(すなわち、出力シャフト1302)が通過して回転することができる第1の基部プレート1012を含んでいてもよい。第1の基部プレート1012は、それに沿って出力シャフト1302が回転することができるベアリング面として機能する穴または凹部を画定することができる。いくつかの実施形態では、第1の基部プレート1012は、例えば、互いに固定することができるジャーナル部1012Aとキャップ部1012Bとから形成された、マルチピースアセンブリの形態であってもよい。場合によっては、基部プレート1012とシャフト1302との間にベアリングを用いることができる。明確にするために、基部の一部は、図24および図25では透明として示されている。   Base 1010 can serve as a mounting and positioning surface for other components of the drive mechanism, such as rocking assembly 1100 and output shaft assembly 1300. In some cases, the base can be an integral part of the engine, such as a part or region of the engine block or head, or can be a separate component attached to the engine. Base 1010 may include a first base plate 1012 through which output shaft assembly 1300 (ie, output shaft 1302) can rotate. The first base plate 1012 can define a hole or recess that serves as a bearing surface along which the output shaft 1302 can rotate. In some embodiments, the first base plate 1012 may be in the form of a multi-piece assembly formed, for example, from a journal portion 1012A and a cap portion 1012B that can be secured together. In some cases, a bearing can be used between the base plate 1012 and the shaft 1302. For clarity, a portion of the base is shown as transparent in FIGS.

基部の少なくとも1つの部分、例えば第1の基部プレート1012は、それに沿って振動アセンブリの1つまたは複数の構成要素が接合することができる接合面を含んでいてもよい。例えば、第1の基部プレート1012は、振動アセンブリ1100がそれに沿って移動することができる摺動係合面1020を画定することができる。後述するように、係合面1020は、往復動ピストンが移動するが概してx軸方向に連結される、部品が軸方向に(y軸に沿って)自由に移動することができるように、振動アセンブリの部品を連結することができる。y軸は典型的にはピストン往復運動の方向(または他の往復運動入力の運動)であり、x軸はy軸および往復運動に対して実質的に垂直である。   At least one portion of the base, such as the first base plate 1012, may include a joining surface along which one or more components of the vibration assembly can join. For example, the first base plate 1012 can define a sliding engagement surface 1020 through which the vibration assembly 1100 can move. As described below, the engagement surface 1020 vibrates so that the reciprocating piston moves but is generally coupled in the x-axis direction so that the component can move freely in the axial direction (along the y-axis). The parts of the assembly can be connected. The y-axis is typically the direction of piston reciprocation (or other reciprocating input movement) and the x-axis is substantially perpendicular to the y-axis and reciprocation.

振動アセンブリ1100は、軸方向に平行移動するy軸構成要素(例えば、フレーム)1102、およびフレーム1102と接続され、それに対してx軸に沿って移動するように構成され、出力シャフトアセンブリ1300の一部と係合する、x軸構成要素1130を含んでいてもよい。明確にするために、図24および図25のx軸成分は透明として示されている。フレーム1102は、振動アセンブリがエンジンのピストンの往復運動と共に動くことを可能にするy軸運動を提供するように構成することができる。したがって、フレーム1102は、x軸に沿ってフレーム1102を連結するが、ピストンの動きと共にフレーム1102がy軸に沿って移動することを可能にする1つまたは複数の摺動面1104を含んでいてもよい。いくつかの場合において、摺動面1104は、(例えば、第1の基部プレート1012の)基部の摺動面1020と噛み合いそして接合するように構成されることができる。また、摺動面1104および1020は、個別にまたは一緒に、フレーム1102がz軸方向に沿って摺動すること、またはそうでなければ移動することを制限することができる。   The vibration assembly 1100 is connected to an axial translational y-axis component (eg, frame) 1102 and the frame 1102 and is configured to move along the x-axis relative to the output shaft assembly 1300. An x-axis component 1130 that engages the portion may be included. For clarity, the x-axis component of FIGS. 24 and 25 is shown as transparent. The frame 1102 can be configured to provide y-axis motion that allows the vibration assembly to move with the reciprocating motion of the engine piston. Thus, the frame 1102 includes one or more sliding surfaces 1104 that couple the frame 1102 along the x-axis, but allow the frame 1102 to move along the y-axis with piston movement. Also good. In some cases, the sliding surface 1104 can be configured to engage and join a base sliding surface 1020 (eg, of the first base plate 1012). Also, the sliding surfaces 1104 and 1020 can restrict the frame 1102 from sliding or otherwise moving along the z-axis direction individually or together.

フレーム1102はまた、開口部(例えば穴)1106を含むことができ、それを通して出力シャフト1302を配置することができる。フレームが往復動ピストンの動きと共にy軸方向に振動するとき、開口部1106はシャフト1302のためのクリアランスを提供することができる。フレーム1102は、様々な方法のうちのいずれかで往復ピストンに連結されることができる。例えば、図29を簡単に参照すると、フレームは、引張部材がフレームを駆動するために接続することができる1つ以上の取り付け点(例えば、ねじ穴)1107を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、図示のように、フレームは、フレーム1102の2つの側面でバランスのとれた2つの取り付け点1107を有することができる。バランスのとれた取り付け点の結果として、往復ピストンによって加えられる力をフレームに均等に加えることができる。   The frame 1102 can also include an opening (eg, a hole) 1106 through which the output shaft 1302 can be placed. The opening 1106 can provide clearance for the shaft 1302 when the frame vibrates in the y-axis direction with the movement of the reciprocating piston. The frame 1102 can be coupled to the reciprocating piston in any of a variety of ways. For example, referring briefly to FIG. 29, the frame may include one or more attachment points (eg, threaded holes) 1107 to which a tension member can be connected to drive the frame. In some embodiments, as shown, the frame can have two attachment points 1107 that are balanced on two sides of the frame 1102. As a result of the balanced attachment point, the force applied by the reciprocating piston can be applied evenly to the frame.

フレーム1102は、様々な構造的に適切な材料のうちの任意のもので作ることができる。例えば、フレーム1102は、軽量で高強度の材料、例えば、アルミニウム(例えば、合金;4032、7055、6061、7068、5052、2024、2618)、チタン(例えば、合金;Ti−6242)、鋼(例えば、ASM合金;6516、6414、6419、6512、6425、6532、5844)、マグネシウム(例えば、ASM合金;4429、4425)で作製されることができる。x軸構成要素1130は、様々な構造的に適切な材料のうちの任意のものから作製されていてもよい。例えば、x軸構成要素1130は、軽量で高強度の材料、例えば、アルミニウム(例えば、合金;4032、7055、6061、7068、5052、2024、2618)、チタン(例えば、合金Ti−6242)、鋼(例えば、ASM合金;6516、6414、6419、6512、6425、6532、5844)、マグネシウム(例えば、ASM合金;4429、4425)で作製されることができる。   The frame 1102 can be made of any of a variety of structurally suitable materials. For example, the frame 1102 can be a lightweight, high-strength material such as aluminum (eg, alloy; 4032, 7055, 6061, 7068, 5052, 2024, 2618), titanium (eg, alloy; Ti-6242), steel (eg, ASM alloy; 6516, 6414, 6419, 6512, 6425, 6532, 5844), magnesium (eg, ASM alloy; 4429, 4425). The x-axis component 1130 may be made from any of a variety of structurally suitable materials. For example, the x-axis component 1130 can be a lightweight, high-strength material such as aluminum (eg, alloy; 4032, 7055, 6061, 7068, 5052, 2024, 2618), titanium (eg, alloy Ti-6242), steel (Eg, ASM alloy; 6516, 6414, 6419, 6512, 6425, 6532, 5844), magnesium (eg, ASM alloy; 4429, 4425).

振動アセンブリ1100のx軸構成要素1130(図30にも示される)は、フレームがy軸に沿って移動するときにフレーム1102と共に移動するように構成されている。すなわち、ピストンの運動方向に関して、x軸構成要素1130はフレーム1102に結合されている。しかしながら、x軸構成要素1130は、ピストン運動に対してほぼ垂直なx軸に沿ってフレーム1102に対して移動するように構成されることができる。例えば、x軸構成要素1130は、フレーム1102の1つまたは複数の摺動面1108と噛み合い摺動して係合するように構成された1つまたは複数の摺動面1133を含んでいてもよい。x軸構成要素1130がフレーム1102に対して動くことを可能にするのを助ける滑り面1133、1108は、フレーム1102が基部1010に対して動くことを可能にする滑り面1104、1020に対して実質的に垂直であり得る。いくつかの実施形態では、フレーム1102が基部1010に対して動くことを可能にする摺動面1104、1020は、x軸構成要素1130がx軸に沿って配置されていてもよいフレーム1102に対して動くことを可能にするのを助ける摺動面1133、1108に実質的に垂直であり得る(概してピストンの動きと一直線上にある)実質的にy軸に沿って配置されていてもよい。x軸構成要素1130がy方向(軸方向)およびx方向(横方向)の両方に移動するのを可能にするのを助ける補助的な滑り面のために、x軸構成要素1130は、例えば、出力シャフト1302の周りを周回することができる(例えば、実質的に円形の経路に沿って移動する)。さらに、摺動面1133および1108は、個別にまたは一緒に、x軸構成要素1130がz軸方向に沿って摺動することまたは他の方法で移動することを制限することができる。   The x-axis component 1130 (also shown in FIG. 30) of the vibration assembly 1100 is configured to move with the frame 1102 as the frame moves along the y-axis. That is, the x-axis component 1130 is coupled to the frame 1102 with respect to the direction of piston movement. However, the x-axis component 1130 can be configured to move relative to the frame 1102 along an x-axis that is substantially perpendicular to the piston motion. For example, the x-axis component 1130 may include one or more sliding surfaces 1133 configured to mate and slide into engagement with one or more sliding surfaces 1108 of the frame 1102. . Sliding surfaces 1133, 1108 that help allow the x-axis component 1130 to move relative to the frame 1102 are substantially relative to the sliding surfaces 1104, 1020 that allow the frame 1102 to move relative to the base 1010. Can be vertical. In some embodiments, the sliding surfaces 1104, 1020 that allow the frame 1102 to move relative to the base 1010 are relative to the frame 1102 where the x-axis component 1130 may be positioned along the x-axis. May be disposed substantially along the y-axis (generally in line with the movement of the piston), which may be substantially perpendicular to the sliding surfaces 1133, 1108, which help to allow movement. For an auxiliary sliding surface that helps to allow the x-axis component 1130 to move in both the y-direction (axial direction) and the x-direction (lateral direction), the x-axis component 1130 is, for example, The output shaft 1302 can be circulated (eg, moved along a substantially circular path). Further, the sliding surfaces 1133 and 1108 can restrict the x-axis component 1130 from sliding or otherwise moving along the z-axis direction, either individually or together.

摺動面は、様々な形態のうちの任意の形態で設計および実装することができる。例えば、滑り面は滑らかなおよび/または面を画定することができる。摺動面はまた、所望の方向以外の構成要素間の相対運動を制限するのに役立つ特徴を画定することもできる。すなわち、場合によっては、摺動面は、x方向およびy方向の相対運動を許容するが、使用中に駆動機構を組み立てて一緒に保つのを助けるためにz軸(例えば、z方向)に沿った相対運動を制限し得る。例えば、相補的な摺動面は、一方の構成要素上の突出部(例えば、フランジ)と、他方の構成要素に沿ってフランジを受容するように構成された凹部(例えば、溝)とを含んでいてもよい。場合によっては、フランジおよび溝は、x方向またはy方向に配置され、z方向の相対運動を制限することができる。いくつかの実施形態では、摺動面は、ボールベアリングまたは転がり軸受摺動などの取り外し可能および/または交換可能な表面(例えば、SchneebergerタイプM/Vなどの市販のリニアベアリング表面)を含んでいてもよい。当業者には理解されるように、金属対金属表面を含むすべり摺動表面ならびにベアリングおよびギヤリング接触の表面を潤滑することは、滑らかで低摩擦の動きを容易にし、損傷、粘着、かじり、および振動を防ぐために重要である。これには、ポンピングされた潤滑剤によるすべての摺動面の強制潤滑(例えば、給油)、または潤滑剤(例えば、グリース)を可動部品の摺動接触領域に密封することによる密封システム潤滑、またはテフロンなどの非粘着表面コーティングの適用が含まれる。   The sliding surface can be designed and implemented in any of a variety of forms. For example, the sliding surface can be smooth and / or define a surface. The sliding surface may also define features that help limit relative movement between components other than in the desired direction. That is, in some cases, the sliding surface allows relative movement in the x and y directions, but along the z-axis (eg, the z-direction) to help assemble and keep the drive mechanism together during use. May limit relative movement. For example, the complementary sliding surface includes a protrusion (eg, a flange) on one component and a recess (eg, a groove) configured to receive the flange along the other component. You may go out. In some cases, the flanges and grooves can be placed in the x or y direction to limit relative movement in the z direction. In some embodiments, the sliding surface includes a removable and / or replaceable surface, such as a ball bearing or a rolling bearing slide (eg, a commercially available linear bearing surface such as a Schneeberger type M / V). Also good. As will be appreciated by those skilled in the art, lubricating sliding surfaces including metal-to-metal surfaces as well as bearing and gearing contact surfaces facilitates smooth, low-friction movement, resulting in damage, sticking, galling, and It is important to prevent vibration. This may include forced lubrication of all sliding surfaces with pumped lubricant (eg, lubrication), or sealing system lubrication by sealing lubricant (eg, grease) to the sliding contact area of moving parts, or Includes the application of non-stick surface coatings such as Teflon.

ピストンの往復運動によってx軸構成要素1130に与えられる円運動は、出力シャフト1302に円運動(例えば、回転)を与えるために用いることができる。結果として、駆動機構1000は、純粋に軸方向の運動(例えば、ピストン運動と一致するy方向に沿った運動)を、x方向成分およびy方向成分を有する運動に変換して、出力シャフトを連続的な接線方向の力で推進させる。すなわち、x軸構成要素1130が出力シャフトの周りを移動するとき、出力シャフトを駆動する力は、上死点と下死点との間のピストンの位置にかかわらず、常に接線方向に加えられ得る。例えば、x軸構成要素1130は、出力シャフト1302に連結された回転ピニオンギヤ1304などの回転出力シャフトアセンブリ1300の噛合装置と接合するように構成された外側係合装置(例えば、環状動力伝達内部リングギヤ)1132を含んでいてもよい。回転ピニオンギヤピニオンギヤ1304の周りのx軸構成要素1130の一貫した円運動の結果として、x軸構成要素1130は、x軸方向およびy軸方向に様々な方向に移動するときに一貫したモーメントアーム長でトルク力をピニオンギヤに加える。   The circular motion imparted to the x-axis component 1130 by the reciprocating motion of the piston can be used to impart circular motion (eg, rotation) to the output shaft 1302. As a result, the drive mechanism 1000 converts purely axial motion (eg, motion along the y direction consistent with piston motion) into motion with an x-direction component and a y-direction component, and continues the output shaft. To promote with tangential force. That is, when the x-axis component 1130 moves around the output shaft, the force driving the output shaft can always be applied tangentially regardless of the position of the piston between top dead center and bottom dead center. . For example, the x-axis component 1130 is an outer engagement device (eg, an annular power transmission internal ring gear) configured to interface with a meshing device of a rotary output shaft assembly 1300, such as a rotary pinion gear 1304 coupled to the output shaft 1302. 1132 may be included. As a result of the consistent circular motion of the x-axis component 1130 around the rotating pinion gear pinion gear 1304, the x-axis component 1130 has a consistent moment arm length when moving in various directions in the x-axis and y-axis directions. Apply torque force to the pinion gear.

外側係合装置1132は、典型的には、x軸構成要素1130に対して連結(例えば、固定)されている。外側係合装置1132は、締結具、接着剤、または機械的接合(例えば、溶接)を用いて、圧入または熱収縮接続を含む様々な方法のうちのいずれかでx軸構成要素1130に結合されることができる。場合によっては、外側係合装置1132およびx軸構成要素1130は、機械加工または鋳造または他の方法で直接x軸構成要素1130に形成された特徴(例えば、接合溝の歯車歯)を有する一体構成要素として製造されることができる。   The outer engagement device 1132 is typically coupled (eg, fixed) to the x-axis component 1130. The outer engagement device 1132 is coupled to the x-axis component 1130 in any of a variety of ways, including a press fit or heat shrink connection, using fasteners, adhesives, or mechanical joints (eg, welding). Can. In some cases, the outer engagement device 1132 and the x-axis component 1130 have a one-piece configuration with features (eg, gear teeth in a joining groove) formed directly on the x-axis component 1130 by machining or casting or other method. Can be manufactured as an element.

ピニオンギヤ1304および外側係合装置1132は、駆動機構が使用されるエンジンの態様に基づいて大きさが設定および構成されることができる。例えば、外側係合装置1132の直径(例えば、内側リングギヤの場合のピッチ直径)は、エンジンのストローク長の2倍であり得る。ストローク長が2倍になるように外側係合装置を形成することは、振動アセンブリ1100が、ストローク中にピストンが移動するのと同じ距離だけy軸に沿って移動することを可能にし得る。ピニオンギヤ1304の直径(例えば、ピッチ直径)は、通常、エンジンのピストンストローク長にほぼ等しい。その結果、駆動機構の振動はピストンの往復運動とより密接に調和することができる。このように構成されたピニオンギヤ1304および内部リングギヤ1132の直径は、ピニオンギヤが上死点から下死点まで移動して戻ることにより1回転する間にピニオンギヤ1304の周りのx軸成分の1つの完全な360度軌道を可能にするように構成されている。   The pinion gear 1304 and the outer engagement device 1132 can be sized and configured based on the mode of the engine in which the drive mechanism is used. For example, the diameter of the outer engagement device 1132 (eg, the pitch diameter for the inner ring gear) can be twice the stroke length of the engine. Forming the outer engagement device to double the stroke length may allow the vibration assembly 1100 to move along the y-axis by the same distance that the piston moves during the stroke. The diameter (eg, pitch diameter) of the pinion gear 1304 is typically approximately equal to the piston stroke length of the engine. As a result, the vibration of the drive mechanism can be more closely coordinated with the reciprocating motion of the piston. The diameters of the pinion gear 1304 and the inner ring gear 1132 configured in this way are such that one complete rotation of the x-axis component around the pinion gear 1304 is achieved during one revolution as the pinion gear moves back from top dead center to bottom dead center. It is configured to allow a 360 degree trajectory.

駆動機構1000はまた、外側係合装置1132をピニオンギヤ1304と一貫して接触させ続けるために力を提供することができるアイドラ(例えば、係合)アセンブリ1200を含んでいてもよい。例えば、アイドラアセンブリ1200は、ピストンの全ストロークにわたって外側係合装置1132の歯車の歯がピニオン歯車1304の歯車の歯としっかりと噛み合うように力を加えることができる。いくつかの実施形態では、アイドラアセンブリ1200は、駆動外側係合装置1132および被動ピニオンギヤ1304に対してz方向にオフセットしていてもよく、軌道係合構成要素(例えば、x軸構成要素1130に結合された、またはその中に一体的に形成された位置決め要素(例えば、ポスト、ローラ、プーリーホイール、スプロケット、またはギヤ))1202を含んでいてもよい。すなわち、アイドラアセンブリ1200は、外側係合装置1132よりもx軸構成要素1130の反対側にあり得る。位置決め要素1202は、係合構成要素(例えば、固定係合構成要素(例えば、基部1010に結合された、捕捉的構成(例えば、ポスト、ローラ、プーリーホイール、ベルト、スプロケット、チェーン、ギヤ、または溝または凹部等の、軌道係合構成要素が係合することのできる構成))1204)と接合することができる。位置決め要素1202は、典型的には、外側係合装置1132の中心内で実質的に中央に(例えば、同心円状に)位置決めされる。相補的構成1204は、ピニオンギヤ1304と(例えば、同軸に、同心に)整列することができる。位置決め要素1202を外側係合装置1132および相補形構成1204とピニオンギヤ1304と整列させることにより、フレーム1102がy方向に往復運動し、x軸構成要素1130がx方向に往復運動し、往復運動装置から出力シャフトへの運動およびトルクを提供するに従い、外側係合装置1132はピニオンギヤ1304の周りを滑らかに動きそしてピニオンギヤ1304と連続的に係合して出力シャフト1302を連続的に回転させる。結果として、駆動機構1000は、他のいくつかの駆動装置、例えば、出力シャフトがピストンの移動と整列していないものよりもバランスがとれたものにすることができる。   The drive mechanism 1000 may also include an idler (eg, engagement) assembly 1200 that can provide force to keep the outer engagement device 1132 in consistent contact with the pinion gear 1304. For example, the idler assembly 1200 can apply a force so that the gear teeth of the outer engagement device 1132 mesh closely with the gear teeth of the pinion gear 1304 over the entire stroke of the piston. In some embodiments, idler assembly 1200 may be offset in the z-direction with respect to drive outer engagement device 1132 and driven pinion gear 1304 and coupled to a track engagement component (eg, coupled to x-axis component 1130). Positioning elements (eg, posts, rollers, pulley wheels, sprockets, or gears) 1202 made or integrally formed therein. That is, the idler assembly 1200 can be on the opposite side of the x-axis component 1130 than the outer engagement device 1132. Positioning element 1202 may be an engagement component (eg, a fixed engagement component (eg, a capture configuration (eg, post, roller, pulley wheel, belt, sprocket, chain, gear, or groove) coupled to base 1010). Or a configuration such as a recess that can be engaged by a track engaging component))) 1204). The positioning element 1202 is typically positioned substantially centrally (eg, concentrically) within the center of the outer engagement device 1132. The complementary configuration 1204 can be aligned with the pinion gear 1304 (eg, coaxially and concentrically). By aligning the positioning element 1202 with the outer engagement device 1132 and the complementary configuration 1204 and the pinion gear 1304, the frame 1102 reciprocates in the y direction and the x-axis component 1130 reciprocates in the x direction. As providing motion and torque to the output shaft, the outer engagement device 1132 moves smoothly around the pinion gear 1304 and continuously engages the pinion gear 1304 to continuously rotate the output shaft 1302. As a result, the drive mechanism 1000 can be more balanced than some other drive devices, such as those in which the output shaft is not aligned with the movement of the piston.

図示のように、場合によっては、位置決め要素1202は、出力シャフト1302とは反対側のx軸構成要素1130の側に配置することができる。位置決め要素1202は、固定ギヤなどのx軸構成要素1130に回転可能に固定することができ、相補的機構1204は、基部から取り付けられた回転可能ギヤとすることができる。しかしながら、場合によっては、位置決め要素1202を回転させるように構成することができ、相補形体1204を静止させることができる。いくつかの場合では、位置決め要素1202と相補的機構1204との両方が回転するように構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、図示のように、アイドラアセンブリは、位置決め要素1202と相補形体1204との間の接合接点が、出力シャフト1302の回転軸に対して、係合装置1132とピニオンギヤ1304との間の接合接点と反対側になるように構成および位置決めされていてもよい。それぞれの位置決め要素1202および相補形体1204の大きさは変えることができる。ローラまたは歯車の場合、位置決め要素1202と相補機構1204とを組み合わせた直径(例えば、ピッチ直径)は、通常、ピニオンギヤ1304の直径に等しい。この大きさの設定は、ピニオンギヤ1304を係合装置1132と接触させ続けるための一貫した接触力を提供するのを助けることができる。いくつかの実施形態では、様々な歯車のピッチ直径は、連続接線駆動が達成されていてもよいように互いに関係して構成されていてもよい。例えば、ピニオンギヤ1304のピッチ直径はピストンストロークと実質的に等しく、係合装置(例えば、内側リングギヤ)1132はピニオンギヤ1304のピッチ直径の2倍と、アイドラアセンブリの構成要素((ピニオンギヤとしての)位置決め要素1202および(ピニオンギヤとして)の相補的機構1204の)幅との合計(例えば、ピッチ直径)は、ピニオンギヤ1304のピッチ直径に実質的に等しい。   As shown, in some cases, the positioning element 1202 can be located on the side of the x-axis component 1130 opposite the output shaft 1302. The positioning element 1202 can be rotatably fixed to an x-axis component 1130, such as a fixed gear, and the complementary mechanism 1204 can be a rotatable gear attached from the base. However, in some cases, the positioning element 1202 can be configured to rotate and the complementary feature 1204 can be stationary. In some cases, both positioning element 1202 and complementary mechanism 1204 may be configured to rotate. In some embodiments, as shown, the idler assembly has a joint contact between the positioning element 1202 and the complementary feature 1204 between the engagement device 1132 and the pinion gear 1304 relative to the rotational axis of the output shaft 1302. It may be configured and positioned to be opposite to the junction contact between them. The size of each positioning element 1202 and complementary feature 1204 can vary. In the case of a roller or gear, the combined diameter (eg, pitch diameter) of positioning element 1202 and complementary mechanism 1204 is typically equal to the diameter of pinion gear 1304. This size setting can help provide a consistent contact force to keep the pinion gear 1304 in contact with the engagement device 1132. In some embodiments, the pitch diameters of the various gears may be configured relative to one another so that continuous tangential drive may be achieved. For example, the pitch diameter of the pinion gear 1304 is substantially equal to the piston stroke, and the engagement device (eg, inner ring gear) 1132 is twice the pitch diameter of the pinion gear 1304 and the idler assembly components (as pinion gears). The sum (eg, pitch diameter) of 1202 and the width of complementary mechanism 1204 (as pinion gear) is substantially equal to the pitch diameter of pinion gear 1304.

図26A〜図26Iに示す順次的な略図に示すように、ピストンの往復運動が一組の相補的な滑り面を介して円形経路に沿ってx軸構成要素1130を駆動すると、係合装置(例えば、環状歯車1132の形態である)1132は、ピニオン歯車1304および出力シャフト1302を回転させる。当業者には理解されるように、図26A〜図26Iは、駆動機構の様々な構成要素間の相互作用を概略的に表すように簡略化されている。x軸成分およびy軸成分の運動は、x軸方向およびy軸方向の両方において実質的に(例えば、純粋に)正弦波であるので、ピーク軸速度は、典型的には、それぞれの移動中点で生じ、最小軸速度(すなわち、ゼロ)は通常、それぞれの移動の両極端で発生する。位置決め要素1202と相補的機構1204との間の界面は、係合装置1132をピニオンギヤ1304と接触状態に保つのを助ける。図26A〜26Iは概略図に簡略化されている(すなわち、明確にするために物理的アイドラアセンブリ構成要素が省略されている)ので、位置決め要素1202と相補形体1204との間の界面によって生じる力はアイドラ力Fによって図26A〜26Iに表されている。さらに、係合装置1132は、x軸構成要素1130と共に周回する。ピニオンギヤ1304の周りのx軸構成要素1130の円形経路は、ピストンの往復動を通して一貫したモーメントアームを維持する力をピニオンギヤ1304に加えるのを助ける。いくつかの態様では、係合装置1132、ピニオンギヤ1304、および位置決め要素1202/相補的機構1204は、位置決め要素1202が太陽ギヤであり、ピニオンギヤ1304が遊星ピニオンである一組の遊星ギヤとして考えることができ、係合装置1132は、固定された外側リングギヤである。しかしながら、遊星歯車およびリングギヤが太陽歯車の周りを回転するのではなく、この場合では、回転するピニオンギヤ1304は中心に留まり、位置決め要素1202および係合装置1132は回転出力を与えるためにピニオンギヤの周りを動いている。 As shown in the sequential schematics shown in FIGS. 26A-26I, when the reciprocating motion of the piston drives the x-axis component 1130 along a circular path through a set of complementary sliding surfaces, the engagement device ( 1132 (in the form of, for example, an annular gear 1132) rotates the pinion gear 1304 and the output shaft 1302. As will be appreciated by those skilled in the art, FIGS. 26A-26I have been simplified to schematically represent the interaction between the various components of the drive mechanism. Since the movement of the x-axis component and the y-axis component is substantially (eg, purely) sinusoidal in both the x-axis direction and the y-axis direction, the peak axis velocity is typically The point occurs and the minimum axial speed (ie zero) usually occurs at the extremes of each movement. The interface between the positioning element 1202 and the complementary mechanism 1204 helps keep the engagement device 1132 in contact with the pinion gear 1304. 26A-26I are simplified in the schematic (ie, physical idler assembly components have been omitted for clarity), so that the force generated by the interface between positioning element 1202 and complementary feature 1204 It is represented in FIG 26A~26I by idler force F I. Further, the engagement device 1132 orbits with the x-axis component 1130. The circular path of the x-axis component 1130 around the pinion gear 1304 helps to apply a force to the pinion gear 1304 that maintains a consistent moment arm throughout the piston reciprocation. In some aspects, engagement device 1132, pinion gear 1304, and positioning element 1202 / complementary mechanism 1204 may be considered as a set of planetary gears where positioning element 1202 is a sun gear and pinion gear 1304 is a planetary pinion. The engagement device 1132 is a fixed outer ring gear. However, instead of the planetary gear and ring gear rotating around the sun gear, in this case the rotating pinion gear 1304 stays in the center and the positioning element 1202 and the engagement device 1132 move around the pinion gear to provide a rotational output. moving.

本明細書に記載の駆動機構は、従来のクランクシャフトシステムよりも、内燃エンジンからより多くの動力を獲得し、往復ピストンからのより大きな線形力を回転トルクに変換するために使用されていてもよいことが期待される。例えば、従来のクランクシャフト往復運動機構の力とトルクの関係と比較した駆動機構1000の力とトルクの関係は、図34、35、36、および37に示されており、以下で説明される。   The drive mechanism described herein may be used to obtain more power from the internal combustion engine and convert greater linear force from the reciprocating piston into rotational torque than conventional crankshaft systems. Expected to be good. For example, the relationship between the force and torque of the drive mechanism 1000 compared to the relationship between the force and torque of a conventional crankshaft reciprocating mechanism is shown in FIGS. 34, 35, 36 and 37 and will be described below.

図34は、様々な歯車のピッチ直径(例えば、係合装置(内側リングギヤ)1132のピッチ直径1501、ピニオン歯車1304のピッチ直径1503、位置決め要素1202のピッチ直径1502、および相補形体1204のピッチ直径1504)によって表されるような、例示的機構1000の歯車上の力ベクトル間の関係を示す。例示的な駆動機構1000では、ピッチ直径1501および1502は、一方の動きが他方の動きに対応し、一方に加えられる力が他方に加えられる力となるように、互いに関して実質的に固定されている(例えば、内側リングギヤ1132と位置決め要素1202は、1つのユニットとして動く)。さらに、例示的な駆動機構1000では、ピッチ直径1503および1504は、x−y座標において静止しており、移動しない。ピッチ直径1503と関連するピニオンギヤ1304は回転することができる。示されるように、垂直力F(すなわち、往復ピストンからの力であり得る)がピッチ直径1501および1502に加えられ、この力は同時に2つの成分力、法線力成分Fおよび接線成分Fに分けられる。法線方向力ベクトルFは接線方向力ベクトルFに対して垂直であり、典型的には4つのギヤ軸の全てを通して方向付けられる。歯車装置の上死点位置(TDC)では、法線力Fは、接線力F成分がない場合の全垂直力Fに等しい。正確なTDC位置では、垂直力は典型的には回転運動を引き起こさず、そしてこの状態を通る運動は、回転する歯車の運動量と、歯車に結合されている全て(例えば、ドライブトレーン、発電機、ポンプなど)によって運ばれる。正確なTDC位置におけるこの状態は、従来のクランクシャフトコネクティングロッド機構が経験する状態と実質的に同じである。駆動機構1000の歯車上およびそれを通る力、ならびにそれらの歯車の様々な部分(例えば、歯車面)に作用する力は大きく、連続的に変化する。これは機構1000の全ての歯車に材料強度に対する非常に高い要求を課す。歯車装置の材料は任意の高強度材料とすることができ、場合によっては表面硬化された材料を含んでいる。例示的な材料は、以下のような表面焼入れ鋼を含む、DIN−EN MnCr鋼(例えば、20MnCr5、20MoCr4、20CrMo5)、DIN−EN NiCrMo鋼(例えば、20NiCrMo6−4、18CrNiMo7−6、14NiCrMol3−4、17NiCrMo6−5)等の多くの材料のうちのいずれかを含んでいてもよい。 FIG. 34 shows various gear pitch diameters (eg, pitch diameter 1501 of engagement device (inner ring gear) 1132, pitch diameter 1503 of pinion gear 1304, pitch diameter 1502 of positioning element 1202, and pitch diameter 1504 of complementary feature 1204. ) Shows the relationship between force vectors on the gears of the exemplary mechanism 1000 as represented by In the exemplary drive mechanism 1000, the pitch diameters 1501 and 1502 are substantially fixed with respect to each other such that one movement corresponds to the other movement and the force applied to one is the force applied to the other. (E.g., inner ring gear 1132 and positioning element 1202 move as one unit). Further, in the exemplary drive mechanism 1000, the pitch diameters 1503 and 1504 are stationary in the xy coordinates and do not move. The pinion gear 1304 associated with the pitch diameter 1503 can rotate. As shown, a normal force F (ie, can be a force from a reciprocating piston) is applied to pitch diameters 1501 and 1502, which simultaneously have two component forces, a normal force component F N and a tangential component F T. It is divided into. Normal direction force vector F N is perpendicular to the tangential force vector F T, is typically directed through all four gear shaft. At the top dead center position (TDC) of the gear device, the normal force FN is equal to the total normal force F in the absence of the tangential force FT component. In the correct TDC position, normal forces typically do not cause rotational movement, and movement through this state is the momentum of the rotating gear and all that is coupled to the gear (eg, drive train, generator, Carried by a pump). This condition at the correct TDC position is substantially the same as that experienced by conventional crankshaft connecting rod mechanisms. The forces on and through the gears of the drive mechanism 1000 and the forces acting on various parts of the gears (eg, the gear faces) are large and continuously changing. This places very high demands on material strength on all gears of the mechanism 1000. The gear unit material can be any high-strength material, and in some cases includes a surface hardened material. Exemplary materials include DIN-EN MnCr steel (eg, 20MnCr5, 20MoCr4, 20CrMo5), DIN-EN NiCrMo steel (eg, 20NiCrMo6-4, 18CrNiMo7-6, 14NiCrMol3-4), including surface hardened steel such as: , 17NiCrMo6-5), or any other material.

図36はさらに力成分をxおよびy成分に分解し、xおよびy力と機構ストロークの頂部からの角距離との関数としてのトルクの数学的関係を示す。図36に示すように、垂直力Fは、F=F=P(θ)・Aとして表すことができる。ここで、P(θ)は、TDCからの角度の関数としてのシリンダ圧力であり、Aはピストン面積であり、m=r・sinθ、ただしrはピニオンギヤ1304の半径(またはピッチ直径1503の半分)であってトルクアームの長さを表し、n=r・cosθであり、F=F・sinθであり;F=F・cosθであり、F=F・sinθ・cosθである。結果として、2つの分力の結果として出力シャフトに加えられる全体のトルクTは、以下のように表すことができる。T=F・n+F・m=F・sinθ・cosθ・r・cosθ+F・r・sinθ。これらの表現は、次のように単純化することができる。T=P(θ)・A・r・sinθ・cosθ+P(θ)・A・r・sinθ。 FIG. 36 further breaks down the force component into x and y components and shows the mathematical relationship of torque as a function of x and y forces and angular distance from the top of the mechanism stroke. As shown in FIG. 36, the normal force F can be expressed as F = F y = P (θ) · A. Where P (θ) is the cylinder pressure as a function of angle from TDC, A is the piston area, m = r · sin θ, where r is the radius of pinion gear 1304 (or half of pitch diameter 1503) And represents the length of the torque arm, n = r · cos θ, F T = F Y · sin θ; F x = F T · cos θ, and F x = F Y · sin θ · cos θ. . As a result, the total torque T applied to the output shaft as a result of the two component forces can be expressed as: T = F x · n + F Y · m = F Y · sinθ · cosθ · r · cosθ + F Y · r · sinθ. These representations can be simplified as follows. T = P (θ) · A · r · sin θ · cos 2 θ + P (θ) · A · r · sin θ.

図35は、従来のクランクシャフト往復運動機構について、x力およびy力ならびにストロークの頂部からの角度距離の関数としてのトルクについての数学的関係を示す。図35に示すように、垂直力Fは、F=F=P(θ)・Aとして表すことができる。ここで、P(θ)は、TDCからの角度の関数としてのシリンダ圧力であり、Aはピストン面積である。sinα=m/lであり、ここで、αはコネクティングロッドの角度であり、lはコネクティングロッドの長さである。m=r・sinθ、ただし、rはクランクシャフトの半径である。n=cosθである。α=sin−1((r・sinθ)/l)である。F=F・sinαである。そして、F=F・cosαである。この結果、クランクシャフトに加えられる全体のトルクTは、次のように表すことができる:T=F・n+F・m=F・sinα・r・cosθ+F・cosα・r・sinθ。したがって、トルクTは、T=F・r(sinα・cosθ)+F・r(cosα・sinθ)に等しい。 FIG. 35 shows the mathematical relationship for torque as a function of x and y forces and angular distance from the top of the stroke for a conventional crankshaft reciprocating mechanism. As shown in FIG. 35, the normal force F can be expressed as F = F y = P (θ) · A. Where P (θ) is the cylinder pressure as a function of angle from TDC and A is the piston area. sin α = m / l, where α is the angle of the connecting rod and l is the length of the connecting rod. m = r · sin θ, where r is the radius of the crankshaft. n = cos θ. α = sin −1 ((r · sin θ) / l). F x = F · sin α. Then, F Y = F · cos α. As a result, the torque T of the entire applied to the crankshaft can be expressed as follows: T = F x · n + F Y · m = F · sinα · r · cosθ + F · cosα · r · sinθ. Therefore, the torque T is equal to T = F · r (sin α · cos θ) + F · r (cos α · sin θ).

式を単純にすると、T=P(θ)・A・r・(sinα・cosθ)+P(θ)・A・r・(cosα・sinθ)となる。
図37は、内燃エンジンに適用される接線駆動機構1000について計算された例示的なトルクの計算の図面であり、そのトルクは図35に表された内燃エンジンに適用された従来のクランクシャフトコネクティングロッド機構の例示的なトルクと比較されて図36に示されており、両方とも角度の関数として同じ圧力(力)、同じトルクアーム長、r=1.87インチを使用し、そして従来のクランクシャフトコネクティングロッドエンジンの場合にはコネクティングロッドの典型的な長さの値は/=5.78インチが使用されている。トルク値は、x成分とy成分の両方と合計に対して表され、同じ180度の動力工程にわたって表されている。図37から分かるように、駆動機構1000の瞬間トルクは、クランクシャフト機構のトルクよりも常に大きく、駆動機構1000の全体の平均トルクは、従来のクランクシャフトコネクティングロッド機構のトルクより約33%高い。また、図37から明らかなように、クランクシャフト機構のコネクティングロッドのx軸方向の動き(例えば、ピストンの長手方向中心軸から離れる方向および中心方向に向かう方向)の悪影響により、90°以降のトルクに悪影響を及ぼす。度。x軸位置を変えるというこの効果は、駆動機構1000には存在しない。
To simplify the equation, T = P (θ) · A · r · (sin α · cos θ) + P (θ) · A · r · (cos α · sin θ).
FIG. 37 is a drawing of an exemplary torque calculation calculated for a tangential drive mechanism 1000 applied to an internal combustion engine, which torque is a conventional crankshaft connecting rod applied to the internal combustion engine represented in FIG. Compared to the exemplary torque of the mechanism is shown in FIG. 36, both using the same pressure (force), the same torque arm length, r = 1.87 inches as a function of angle, and a conventional crankshaft In the case of a connecting rod engine, a typical length value for the connecting rod is used as / = 5.78 inches. Torque values are expressed for both the x and y components and the sum and are represented over the same 180 degree power step. As can be seen from FIG. 37, the instantaneous torque of the drive mechanism 1000 is always greater than the torque of the crankshaft mechanism, and the overall average torque of the drive mechanism 1000 is approximately 33% higher than the torque of the conventional crankshaft connecting rod mechanism. As is apparent from FIG. 37, the torque after 90 ° is caused by the adverse effect of the movement of the connecting rod of the crankshaft mechanism in the x-axis direction (for example, the direction away from the longitudinal center axis of the piston and the direction toward the center) Adversely affect. Every time. This effect of changing the x-axis position does not exist in the drive mechanism 1000.

図24〜図33に戻って参照すると、出力シャフト1302は、駆動機構の所望の実装形態または使用分野に応じて、1つまたは複数の追加の駆動系構成要素に接続することができる。示されるように、いくつかの実施形態において、出力ギヤ1306は出力シャフト1302に連結されていてもよい。   Referring back to FIGS. 24-33, the output shaft 1302 can be connected to one or more additional driveline components, depending on the desired implementation or field of use of the drive mechanism. As shown, in some embodiments, the output gear 1306 may be coupled to the output shaft 1302.

本明細書で説明したように、往復運動する軸方向運動を実質的に連続的な半径方向運動に変換する駆動機構は、様々な異なる用途に用いることができる。例えば、駆動機構1000は、内燃エンジンと接合するために動力伝達装置400と同様に実施され使用されていてもよい。いくつかの実施形態において、引張装置(例えば、プルロッド)は、上述のプルロッド206と同様の方法でフレーム1102を往復ピストンに軸方向に連結することができる。実施例が図27および図28に示されている。明確にするために、図27および図28に示される例は、駆動機構の妨げのない図を提供するために、通常は取り付けられている相補的機構1204は取り外されている。しかしながら、基部は、エンジンに取り付けられる別々の構成要素、または駆動機構1000をエンジンブロックに結合する構造に製造されていてもよい。   As described herein, a drive mechanism that converts reciprocating axial motion into substantially continuous radial motion can be used in a variety of different applications. For example, the drive mechanism 1000 may be implemented and used in the same manner as the power transmission device 400 to join the internal combustion engine. In some embodiments, a tensioning device (eg, a pull rod) can axially connect the frame 1102 to the reciprocating piston in a manner similar to the pull rod 206 described above. Examples are shown in FIGS. 27 and 28. FIG. For clarity, the example shown in FIGS. 27 and 28 has removed the normally attached complementary mechanism 1204 to provide an unobstructed view of the drive mechanism. However, the base may be manufactured in a separate component attached to the engine, or a structure that couples the drive mechanism 1000 to the engine block.

図27および図28に示すように、それぞれの出力シャフト1302が複合駆動シャフト1402に機械的に連結されている場合、複数の駆動機構1000を一緒に用いることができる。ベルトおよびプーリ、チェーンおよびスプロケット、歯車など、様々な装置のうちのいずれかを用いて、組合せ駆動シャフト1402を個々の出力シャフト1302で駆動することができる。図示の例は、駆動機構(例えば、出力歯車)1306を複合駆動軸1402に接続するための歯車セット1303を含んでいる。上述したように、駆動機構1000および複合駆動シャフト1402を用いてエンジンから動力を引き出すことができる一方で、エンジンは、クランクシャフトおよびコネクティングロッドを含むことができ、それらはピストンの往復運動を容易にし、ピストンを上死点に戻す働きをする。。   As shown in FIGS. 27 and 28, when each output shaft 1302 is mechanically coupled to a composite drive shaft 1402, multiple drive mechanisms 1000 can be used together. The combination drive shaft 1402 can be driven by individual output shafts 1302 using any of a variety of devices such as belts and pulleys, chains and sprockets, gears, and the like. The illustrated example includes a gear set 1303 for connecting a drive mechanism (eg, output gear) 1306 to the composite drive shaft 1402. As described above, while the drive mechanism 1000 and composite drive shaft 1402 can be used to extract power from the engine, the engine can include a crankshaft and a connecting rod, which facilitate piston reciprocation. , Work to return the piston to top dead center. .

駆動機構1000として上述したものなどの駆動機構は、追加的または代替的に、内燃エンジンの動力を回転駆動軸に伝達するために従来のクランクシャフトおよびコネクティングロッドシステムを置き換えるために実装することができる。図31および図32に示すように、燃焼室を通して配置されたプルロッド装置を用いてピストンに接続するのではなく、駆動機構1000をピストンと駆動軸1402との間のエンジンブロック50内に配置することができる。例えば、フレーム2102は、従来のコネクティングロッドの代わりに、燃焼室75と反対側のエンジンのブロック50内のピストン304に直接連結することができる。図示のように、フレーム2102は、例えばリストピンまたは同様の接続を用いて、ピストンに接続する梁状首部2104を有する接続ロッドと同様に設計および構造化することができる。   A drive mechanism, such as that described above as drive mechanism 1000, may additionally or alternatively be implemented to replace a conventional crankshaft and connecting rod system to transmit the power of the internal combustion engine to the rotating drive shaft. . As shown in FIGS. 31 and 32, the drive mechanism 1000 is disposed in the engine block 50 between the piston and the drive shaft 1402 instead of being connected to the piston using a pull rod device disposed through the combustion chamber. Can do. For example, the frame 2102 can be connected directly to a piston 304 in the engine block 50 opposite the combustion chamber 75, instead of a conventional connecting rod. As shown, the frame 2102 can be designed and structured similar to a connecting rod having a beam-like neck 2104 that connects to the piston, eg, using a wrist pin or similar connection.

いくつかの実施形態では、ブロック50は、駆動機構1000を接続する(例えば、固定する、連結する)ことができる基部として機能することができる。具体的には、例えばジャーナルおよびベアリングを用いて、クランクシャフトが従来のエンジンに取り付けられているのと同様の方法で、例えば相補的機構1204をエンジンブロック50に取り付けることができる。明確にするために、駆動機構1000を明確に示すために、図31の例は透明なエンジンブロック50とともに示されており、図32はエンジンブロック50なしで示されている。   In some embodiments, the block 50 can function as a base to which the drive mechanism 1000 can be connected (eg, fixed, coupled). Specifically, for example, the complementary mechanism 1204 can be attached to the engine block 50 in the same manner that the crankshaft is attached to a conventional engine, for example using journals and bearings. For clarity, the example of FIG. 31 is shown with a transparent engine block 50 and FIG. 32 is shown without the engine block 50 to clearly show the drive mechanism 1000.

これらの実施形態では駆動機構1000がエンジンブロック50内に配置されているので、吸気、ヘッド、バルブ、燃料噴射、および点火(例えばスパークプラグまたは圧縮点火)のようなエンジンの他の上端構成要素が可能であり、他の従来の内燃エンジンで使用されているものと同様または本質的に同じままである。   In these embodiments, the drive mechanism 1000 is located within the engine block 50 so that other top components of the engine such as intake air, heads, valves, fuel injection, and ignition (eg, spark plug or compression ignition) are present. It is possible and remains similar or essentially the same as that used in other conventional internal combustion engines.

駆動機構の他の実施態様も可能である。いくつかの実施形態では、改良型内燃エンジンは、互いに往復運動する2つの対向するピストンにそれぞれ連結されている駆動機構を含んでいてもよい。例えば、図33を参照すると、エンジンは、2つのピストン304に直接接続されたフレーム2202を含む1つまたは複数の駆動機構を含むことができ、ピストンおよびフレームの運動経路は互いにほぼ一直線上にある。明確にするために、図33のエンジンブロックは透明として示されている。フレーム2202は、例えばリストピンまたは同様の接続を用いてピストンに接続する2つの対向する梁状首部分2104を両端に含んでいてもよい。フレーム2202に接続された2つのピストン304の交互の往復運動は、ピニオンギヤ1304の周りのx軸構成要素1130の一定の動きを提供するためのフレーム2202の一定の交互の動きをもたらし、ピストンの往復運動を通して一貫したモーメントアームを維持するピニオンギヤ1304に力を加えるのを助ける。対向ピストンを有するこの種のエンジンは、時にはフラットエンジン、ボクサーエンジン、または水平対向エンジンと呼ぶことができる。この対向ピストン構成では、2つのピストンに対して1つのフレーム2202しか必要とされないので、エンジンの全体的な部品数を減らすことができる。   Other embodiments of the drive mechanism are possible. In some embodiments, the improved internal combustion engine may include a drive mechanism that is each coupled to two opposing pistons that reciprocate relative to each other. For example, referring to FIG. 33, the engine can include one or more drive mechanisms that include a frame 2202 that is directly connected to two pistons 304, with the piston and frame motion paths being substantially in line with each other. . For clarity, the engine block of FIG. 33 is shown as transparent. Frame 2202 may include two opposing beam-like neck portions 2104 at both ends that connect to the piston using, for example, a wrist pin or similar connection. The alternating reciprocation of the two pistons 304 connected to the frame 2202 results in a constant alternating movement of the frame 2202 to provide a constant movement of the x-axis component 1130 around the pinion gear 1304 and the piston reciprocating. Helps apply force to the pinion gear 1304 that maintains a consistent moment arm throughout the movement. This type of engine with opposed pistons can sometimes be referred to as a flat engine, a boxer engine, or a horizontally opposed engine. This opposed piston configuration requires only one frame 2202 for two pistons, thus reducing the overall number of parts of the engine.

いくつかの実施形態では、増大したトルクおよび動力を発生させるための実質的に定常または定モーメントアームを有する動力伝達装置は、使用のためにエンジンに取り付けることができるエンジン改造キット(例えば、エンジン後付けキット)の一部として含めることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ピストンおよびコネクティングロッドならびにエンジンの上端部構成要素(例えば、シリンダーヘッドおよびバルブトレイン、点火システム、燃料供給システムなど)を所定の位置に残し、下端部(例えば、別個の動力伝達装置および動力出力シャフトを既存のエンジンシステムに取り付けるために、エンジンブロック(またはその一部)およびクランクシャフトアセンブリを交換する。そのような改造キットは、既存のエンジンの出力トルクおよび出力を増大させるための方法として用いることができる。   In some embodiments, a power transmission device having a substantially steady or constant moment arm for generating increased torque and power is an engine retrofit kit (e.g., engine retrofit) that can be attached to an engine for use. Kit). For example, in some embodiments, the piston and connecting rod and engine upper end components (eg, cylinder head and valve train, ignition system, fuel delivery system, etc.) are left in place and the lower end (eg, separate The engine block (or part of it) and the crankshaft assembly are replaced to install the existing power transmission and power output shaft into the existing engine system. It can be used as a method for increasing.

動力伝達装置は一般に、動力行程全体にわたって最大で変化しない長さである一定の(例えば、一定または不変の)長さを有する一定の(例えば、一定または不変の)長さのトルクモーメントアームを有すると説明されており、モーメントアームの長さに多少の変動がある。例えば、いくつかの実施形態では、動力伝達装置(例えば、プルロッドの回転部材または接合部分)は、出力シャフトに作用するモーメントアームがその最大値で完全に一定ではないように構成される。場合によっては、モーメントアームの長さは、張力装置が回転部材と移動して回転部材と接触するにつれてわずかに変化する。例えば、モーメントアームは、ギヤラックが回転するピニオンギヤと連結するとき、またはチェーンが回転するスプロケットと連結するときに、わずかに変化し得る。   A power transmission device generally has a constant (eg, constant or invariable) length of torque moment arm with a constant (eg, constant or invariable) length that is a maximum length that does not vary throughout the power stroke. Then, there is some variation in the length of the moment arm. For example, in some embodiments, a power transmission device (eg, a rotating member or joint of a pull rod) is configured such that the moment arm acting on the output shaft is not completely constant at its maximum value. In some cases, the length of the moment arm changes slightly as the tensioning device moves with the rotating member and contacts the rotating member. For example, the moment arm may change slightly when the gear rack is connected to a rotating pinion gear or when the chain is connected to a rotating sprocket.

従来のレシプロエンジンの典型的な最大モーメントアーム長は、クランクシャフト半径またはエンジンストロークの半分であろう。しかしながら、これは様々なエンジン設計によって異なり得る。従来のレシプロエンジンは、通常、0の長さ(0°および180°のATDCのクランクシャフト角度における)からその最大の長さ(90°のATDCにおけるクランクシャフト角度における)まで変化するトルクモーメントアームの長さを有しており、この範囲(すなわち、0から最大)よりも変化が小さないかなるモーメントアーム長さも、トルク発生のための改善であることが期待される。例えば、ある場合には、本明細書に記載されている一貫した長さモーメントアーム装置は、プルロッドがピストンと往復運動するにつれて、長さの約0%から約50%(例えば、約0%から約40%、約0%から約30%、約0%〜約20%、約0%〜約15%、約0%〜約10%、約0%〜約5%、約0%〜約2%、約0%〜約1%、約0%〜約0.5%、約0%〜約0.1%、約0%〜約0.0001%)で変化することができ、改善が実現されて気付くことができる。   The typical maximum moment arm length of a conventional reciprocating engine would be half the crankshaft radius or engine stroke. However, this can vary with different engine designs. Conventional reciprocating engines typically have a torque moment arm that varies from zero length (at 0 ° and 180 ° ATDC crankshaft angles) to its maximum length (at 90 ° ATDC crankshaft angle). Any moment arm length that has a length and changes less than this range (ie, from 0 to maximum) is expected to be an improvement for torque generation. For example, in some cases, the consistent length-moment arm device described herein provides about 0% to about 50% (eg, from about 0%) of length as the pull rod reciprocates with the piston. About 40%, about 0% to about 30%, about 0% to about 20%, about 0% to about 15%, about 0% to about 10%, about 0% to about 5%, about 0% to about 2 %, About 0% to about 1%, about 0% to about 0.5%, about 0% to about 0.1%, about 0% to about 0.0001%) Can be noticed.

本明細書では、これらの説明および幾何学的関係は、クランクシャフトの中心線(例えば、軸)の上方に配置された実質的に垂直に整列したシリンダについて一般的に説明されていることに留意されたい。しかしながら、本明細書に記載の原理は、異なる構成のレシプロエンジンを用いても実施することができる。すなわち、クランクシャフトからの動力の抽出と定長モーメントアームを有する別個の動力伝達装置(例えばドライブトレイン)からの動力の抽出との間の差を説明するために使用される本明細書に提示された式は、特定のエンジンに基づいて調整または更新されていてもよいが、定モーメントアームエンジンの出力増加は、異なる構成のエンジンで観察されると予想される。   Note that in this document, these descriptions and geometric relationships are generally described for a substantially vertically aligned cylinder positioned above the centerline (eg, axis) of the crankshaft. I want to be. However, the principles described herein can also be implemented using different configurations of reciprocating engines. That is, presented herein is used to illustrate the difference between power extraction from a crankshaft and power extraction from a separate power transmission device (eg, drive train) having a constant-length moment arm. Although the equation may be adjusted or updated based on the particular engine, it is expected that the constant moment arm engine power increase will be observed on differently configured engines.

さらに、本明細書の例は、一般に、直線運動を利用してそれを出力シャフトの回転運動に変換するためにそれらが使用される駆動機構の実装形態に関するものであるが、他の例も可能である。例えば、場合によっては、駆動機構1000として上述したもののような駆動機構は、追加的または代替的に、従来のクランクシャフトならびに往復ポンプおよびコンプレッサのコネクティングロッドシステムを置き換えるために実装されていてもよい。当業者には理解されるように、そのような場合、駆動機構1000の基本構成要素を用いることができるが、回転シャフトの回転入力をピストンアセンブリの往復運動に変換することができる。   Furthermore, the examples herein relate generally to implementations of drive mechanisms in which they are used to utilize linear motion and convert it to rotational motion of the output shaft, although other examples are possible. It is. For example, in some cases, a drive mechanism such as that described above as drive mechanism 1000 may additionally or alternatively be implemented to replace a conventional crankshaft and reciprocating pump and compressor connecting rod system. As will be appreciated by those skilled in the art, in such a case, the basic components of the drive mechanism 1000 can be used, but the rotational input of the rotating shaft can be converted into a reciprocating motion of the piston assembly.

したがって、上述の出力アセンブリ(例えば、出力シャフトアセンブリ1300)は、代わりに入力シャフトアセンブリとして機能し得る。同様に、出力ピニオンギヤ1304は入力ピニオンギヤとして機能し得る。そのような場合、駆動ピニオンギヤ1304から機構1000を介して被駆動ピストンアセンブリへのトルク伝達の増大は、全体的な機械的効率を増大させる傾向がある。   Thus, the output assembly described above (eg, output shaft assembly 1300) may function as an input shaft assembly instead. Similarly, the output pinion gear 1304 can function as an input pinion gear. In such a case, increased torque transmission from the drive pinion gear 1304 via the mechanism 1000 to the driven piston assembly tends to increase overall mechanical efficiency.

本明細書では様々な実施形態を説明したが、それらは例示として提示し説明したものであり、本明細書と共に提示する特許請求の範囲を特定の構成または構造部品に限定するものではない。したがって、好ましい実施形態の広さおよび範囲は、上記の例示的な構造または実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。
Although various embodiments have been described herein, they have been presented and described by way of illustration and are not intended to limit the scope of the claims presented with this specification to a particular configuration or structural component. Accordingly, the breadth and scope of the preferred embodiments should not be limited by any of the above-described exemplary structures or embodiments, but should be defined only in accordance with the appended claims and their equivalents. is there.

Claims (42)

レシプロエンジンにおいて、
少なくとも1つのシリンダを画定するエンジンブロックと、
前記少なくとも1つのシリンダ内で往復運動する少なくとも1つのピストンアセンブリと、
前記ピストンアセンブリの往復運動入力から回転運動出力を発生させるための駆動機構であって
軸方向に移動するy軸構成要素であって、前記y軸構成要素が摺動可能に取り付けられた基部に対する前記ピストンアセンブリの前記往復運動入力により、y軸に沿って往復運動するように構成された、y軸構成要素と、
前記y軸に沿って前記y軸構成要素に摺動可能に連結されかつ移動するx軸構成要素であって、i)前記y軸構成要素に対して前記y軸に対して実質的に垂直に往復運動するように構成され、ii)内側リングギヤを含み、iii)前記内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素を含んだ、x軸構成要素と、
基部に回転可能に連結され、前記内側リングギヤと接線方向に接続および係合される出力ピニオンギヤを有する出力シャフトアセンブリと、
前記基部に結合され、または前記基部に沿って一体的に形成されて、前記出力シャフトアセンブリと実質的に同心である、固定係合構成要素であって、前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素と接続および接線方向に係合し、前記固定係合構成要素と前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素との前記接続は、エンジン駆動軸アセンブリの駆動ギヤを駆動するために前記内側リングギヤが前記出力ピニオンギヤを周回および駆動するように、前記内側リングギヤと前記出力ピニオン歯車との間の接触を維持するために、x軸構成要素に力を付与する、固定係合構成要素とを備えた、レシプロエンジン。
In the reciprocating engine,
An engine block defining at least one cylinder;
At least one piston assembly reciprocating within the at least one cylinder;
A drive mechanism for generating a rotational motion output from a reciprocating motion input of the piston assembly, the y-axis component moving in the axial direction, wherein the y-axis component is slidably attached to the base A y-axis component configured to reciprocate along the y-axis by the reciprocating input of the piston assembly;
An x-axis component that is slidably coupled to and moves along the y-axis with the y-axis component, i) substantially perpendicular to the y-axis with respect to the y-axis component An x-axis component configured to reciprocate, ii) includes an inner ring gear, and iii) includes a track engagement component disposed substantially concentrically with the inner ring gear;
An output shaft assembly having an output pinion gear rotatably coupled to a base and tangentially connected and engaged with the inner ring gear;
A fixed engagement component coupled to the base or integrally formed along the base and substantially concentric with the output shaft assembly, the track engagement of the x-axis component Connecting and tangentially engaging a component, wherein the connection between the fixed engagement component and the track engagement component of the x-axis component is configured to drive the drive gear of an engine drive shaft assembly A fixed engagement component that applies a force to the x-axis component to maintain contact between the inner ring gear and the output pinion gear such that the inner ring gear circulates and drives the output pinion gear. Equipped with a reciprocating engine.
前記レシプロエンジンは、対向ピストン多気筒エンジンを含み、前記軸方向に移動するy軸構成要素は、2つの対向するピストンに連結された、請求項1に記載のエンジン。   The engine of claim 1, wherein the reciprocating engine includes an opposed piston multi-cylinder engine, and the axially moving y-axis component is coupled to two opposed pistons. 前記固定係合構成要素は、回転可能要素を備えた、請求項1に記載のエンジン。   The engine of claim 1, wherein the fixed engagement component comprises a rotatable element. 前記固定係合構成要素は、前記軌道係合構成要素が接続された凹部を備えた、請求項1に記載のエンジン。   The engine of claim 1, wherein the fixed engagement component comprises a recess to which the track engagement component is connected. 前記軌道係合構成要素は、ギヤまたはローラを備えた、請求項1に記載のエンジン。   The engine of claim 1, wherein the track engagement component comprises a gear or a roller. 前記出力ピニオンギヤのピッチ直径は、前記レシプロエンジンのストローク長に実質的に等しく、前記内側リングギヤのピッチ直径は前記レシプロエンジンの前記ストローク長の2倍に実質的に等しく、前記軌道係合構成要素および前記固定係合構成要素のそれぞれのピッチ直径の合計は、前記レシプロエンジンのストローク長と実質的に等しい、請求項1に記載のエンジン。   A pitch diameter of the output pinion gear is substantially equal to a stroke length of the reciprocating engine, and a pitch diameter of the inner ring gear is substantially equal to twice the stroke length of the reciprocating engine; The engine of claim 1, wherein a sum of pitch diameters of each of the fixed engagement components is substantially equal to a stroke length of the reciprocating engine. 前記出力シャフトアセンブリは、前記出力シャフトアセンブリから前記エンジン駆動軸アセンブリの前記駆動ギヤにトルクを伝達するトルク伝達ギヤを備えた、請求項1に記載のエンジン。   The engine according to claim 1, wherein the output shaft assembly includes a torque transmission gear that transmits torque from the output shaft assembly to the drive gear of the engine drive shaft assembly. 前記トルク伝達ギヤは、スプロケットとチェーンとのアセンブリを含む、請求項7に記載のエンジン。   The engine of claim 7, wherein the torque transmission gear includes a sprocket and chain assembly. 前記基部は、前記エンジンブロックの一部を構成する、請求項1に記載のエンジン。   The engine according to claim 1, wherein the base portion constitutes a part of the engine block. 前記y軸構成要素は、前記往復運動入力と共に前記y軸構成要素が前記基部に対して摺動するのに沿った線形軸受面を備えた、請求項1に記載のエンジン。   The engine of claim 1, wherein the y-axis component comprises a linear bearing surface along with the reciprocating input along which the y-axis component slides relative to the base. 前記線形軸受面は、前記y構成要素が、前記往復運動入力の方向を除いて、前記基部に対して動くのを制限する、請求項10に記載のエンジン。   The engine of claim 10, wherein the linear bearing surface restricts the y component from moving relative to the base except in the direction of the reciprocating input. 前記往復運動入力の方向に対して実質的に垂直に、前記x軸構成要素が沿うように摺動する線形軸受面を備えた、請求項1に記載のエンジン。   The engine of claim 1, comprising a linear bearing surface that slides along the x-axis component substantially perpendicular to the direction of the reciprocating input. レシプロエンジンのピストンアセンブリの往復運動入力から回転運動出力を生成するための駆動機構において、
y軸構成要素が取り付けられた基部に対する前記ピストンアセンブリの前記往復運動入力のy軸に沿って往復運動するように構成された軸方向移動y軸構成要素と、
y軸方向に沿ってy軸構成要素に摺動可能に連結されかつ移動するx軸構成要素であって、i)y軸構成要素に対してy軸に対して実質的に垂直に往復運動するように構成され、ii)内側リングギヤを含み、iii)前記内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素を含んだ、x軸構成要素と、
前記基部に回転可能に連結され、前記内側リングギヤと接続して接線方向に係合する出力ピニオンギヤを有する、出力シャフトアセンブリと、
固定係合構成要素であって、前記基部に結合され、または前記基部に沿って一体的に形成され、前記出力シャフトアセンブリと実質的に同心であり、前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素と接続して接線方向に係合し、前記固定係合構成要素と前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素との間の前記接続は、前記内側リングギヤが前記出力ピニオンギヤの周りを周回して駆動させて前記エンジンの前記駆動軸を駆動させるように、前記内側リングギヤと前記出力ピニオンギヤとの間の接線方向の係合を維持するために、x軸構成要素に力を付与する、固定係合構成要素とを備えた、駆動機構。
In a drive mechanism for generating a rotational motion output from a reciprocating motion input of a reciprocating engine piston assembly,
an axially moving y-axis component configured to reciprocate along the y-axis of the reciprocating input of the piston assembly relative to a base to which the y-axis component is attached;
an x-axis component that is slidably coupled and moved along the y-axis direction to the y-axis component, and i) reciprocates substantially perpendicular to the y-axis with respect to the y-axis component An x-axis component comprising: ii) an inner ring gear; and iii) a track engagement component disposed substantially concentrically with the inner ring gear;
An output shaft assembly having an output pinion gear rotatably coupled to the base and connected to the inner ring gear in a tangential direction;
A fixed engagement component coupled to or integrally formed with the base, substantially concentric with the output shaft assembly, the track engagement configuration of the x-axis component The connection between the fixed engagement component and the track engagement component of the x-axis component is such that the inner ring gear circulates around the output pinion gear Fixed to apply force to the x-axis component to maintain a tangential engagement between the inner ring gear and the output pinion gear so as to drive the drive shaft of the engine A drive mechanism comprising an engagement component.
前記レシプロエンジンは、対向ピストン多気筒エンジンを含み、前記軸方向に移動するy軸構成要素が2つの対向するピストンに連結されている、請求項13に記載の駆動機構。   The drive mechanism according to claim 13, wherein the reciprocating engine includes an opposed-piston multi-cylinder engine, and a y-axis component that moves in the axial direction is connected to two opposed pistons. 前記レシプロエンジンは、内燃エンジンを含む、請求項14に記載の駆動機構。   The drive mechanism according to claim 14, wherein the reciprocating engine includes an internal combustion engine. 前記レシプロエンジンは、直列多気筒燃焼エンジンを含む、請求項13に記載の駆動機構。   The drive mechanism according to claim 13, wherein the reciprocating engine includes an in-line multi-cylinder combustion engine. 前記固定係合構成要素は、回転可能要素を備えた、請求項13に記載の駆動機構。   The drive mechanism of claim 13, wherein the fixed engagement component comprises a rotatable element. 前記回転要素は、歯車を含む、請求項17に記載の駆動機構。   The drive mechanism according to claim 17, wherein the rotating element includes a gear. 前記固定係合構成要素は、前記軌道係合構成要素が接合する凹部を備えた、請求項13に記載の駆動機構。   The drive mechanism of claim 13, wherein the fixed engagement component comprises a recess to which the track engagement component is joined. 前記軌道係合構成要素は、歯車またはローラを含む、請求項13に記載の駆動機構。   The drive mechanism of claim 13, wherein the track engagement component comprises a gear or a roller. 前記軌道係合構成要素は、シャフト装置を含む、請求項13に記載の駆動機構。   The drive mechanism of claim 13, wherein the track engaging component comprises a shaft device. 前記シャフト装置は、前記x軸構成要素内に固定的に結合されるかまたは一体的に形成された、請求項21に記載の駆動機構。   The drive mechanism of claim 21, wherein the shaft device is fixedly coupled or integrally formed in the x-axis component. 前記出力ピニオンギヤのピッチ直径は、前記レシプロエンジンのストローク長に実質的に等しく、前記内側リングギヤのピッチ直径は、前記レシプロエンジンの前記ストローク長の2倍に実質的に等しく、前記軌道係合構成要素と前記固定係合構成要素とのそれぞれのピッチ直径の合計は、前記レシプロエンジンのストローク長に実質的に等しい、請求項13に記載の駆動機構。   A pitch diameter of the output pinion gear is substantially equal to a stroke length of the reciprocating engine, and a pitch diameter of the inner ring gear is substantially equal to twice the stroke length of the reciprocating engine; The drive mechanism of claim 13, wherein the sum of the respective pitch diameters of the fixed engagement component is substantially equal to a stroke length of the reciprocating engine. 前記出力シャフトアセンブリは、前記出力シャフトアセンブリから前記駆動軸にトルクを伝達するトルク伝達ギヤを備えた、請求項13に記載の駆動機構。   The drive mechanism according to claim 13, wherein the output shaft assembly includes a torque transmission gear that transmits torque from the output shaft assembly to the drive shaft. 前記トルク伝達ギヤは、スプロケットとチェーンとのアセンブリを含む、請求項24に記載の駆動機構。   25. The drive mechanism of claim 24, wherein the torque transmission gear includes a sprocket and chain assembly. 前記基部は、エンジンブロックの一部を含む、請求項13に記載の駆動機構。   The drive mechanism according to claim 13, wherein the base includes a part of an engine block. 前記基部は、前記エンジンブロックに取り付けられた構成要素を含む、請求項13に記載の駆動機構。   The drive mechanism of claim 13, wherein the base includes components attached to the engine block. 前記y軸構成要素は、リニア軸受面を含み、前記リニア軸受面に沿って前記y軸構成要素が前記往復運動で前記基部に対して摺動する、請求項13に記載の駆動機構。   The drive mechanism according to claim 13, wherein the y-axis component includes a linear bearing surface, and the y-axis component slides relative to the base in the reciprocating motion along the linear bearing surface. 前記リニア軸受面は、前記往復運動入力の方向を除いて、前記y軸構成要素が前記基部に対して動くのを制限する、請求項28に記載の駆動機構。   29. A drive mechanism according to claim 28, wherein the linear bearing surface limits movement of the y-axis component relative to the base except in the direction of the reciprocating motion input. 前記x軸構成要素は、リニア軸受面を含み、前記リニア軸受面に沿って前記x軸構成要素が前記往復運動入力の方向に対して実質的に垂直に摺動する、請求項13に記載の駆動機構。   14. The x-axis component includes a linear bearing surface, and the x-axis component slides substantially perpendicular to the direction of the reciprocating input along the linear bearing surface. Drive mechanism. 往復運動要素の往復運動入力からの軸方向力を出力シャフトアセンブリに付与されるトルクに変換し、及び/又は前記出力シャフトアセンブリから付与されるトルクを前記往復運動要素の前記往復運動への軸方向力に変換する、方法において、
軸方向に移動するy軸構成要素を動かすために軸方向力を加えるステップであって、前記y軸方向構成要素が摺動可能に取り付けられている基部に対するピストンアセンブリの前記往復運動入力を用いてy軸に沿って往復運動するように構成された、ステップと、
前記y軸に沿って前記y軸構成要素と摺動可能に連結されて移動するx軸構成要素を介して前記軸方向力を伝達させるステップであって、前記x軸構成要素は、i)前記y軸構成要素に対して実質的に前記y軸に垂直に往復運動するように構成され、ii)内側リングギヤを備え、iii)前記内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素を備え、
前記基部に回転可能に結合され、前記内側リングギヤに接合して接線方向に係合する出力ピニオンギヤを有する、出力シャフトアセンブリに前記軸方向力を伝達するステップであって、前記基部に結合され、または前記基部に沿って一体的に形成され、前記出力シャフトアセンブリと実質的に同心な固定係合構成要素が前記x軸構成要素の前記固定係合構成要素と前記軌道係合構成要素と接合して接線方向に係合し、前記x軸構成要素の前記固定係合構成要素と軌道係合構成要素との間の前記接合は、着実に加えられるトルクおよびその逆として、前記軸方向力が前記内側リングギヤから前記出力ピニオンギヤに伝達されると、前記内側リングギヤと前記出力ピニオンギヤとの間の接線方向の係合を維持するように、前記x軸構成要素に力を加えるステップと、を含む、方法。
An axial force from a reciprocating input of the reciprocating element is converted into a torque applied to the output shaft assembly and / or a torque applied from the output shaft assembly is axially applied to the reciprocating movement of the reciprocating element. In the method of converting to force,
Applying an axial force to move an axially moving y-axis component using the reciprocating input of the piston assembly relative to a base to which the y-axis component is slidably mounted a step configured to reciprocate along the y-axis;
Transmitting the axial force through an x-axis component that is slidably coupled with the y-axis component along the y-axis, wherein the x-axis component is i) the a track engagement component configured to reciprocate substantially perpendicular to the y axis relative to the y axis component, ii) comprising an inner ring gear, and iii) disposed substantially concentrically with the inner ring gear With
Transmitting the axial force to an output shaft assembly having an output pinion gear rotatably coupled to the base and tangentially engaged to the inner ring gear, wherein the axial force is coupled to the base; or A fixed engagement component formed integrally along the base and substantially concentric with the output shaft assembly is joined to the fixed engagement component and the track engagement component of the x-axis component. Tangentially engaged and the joint between the fixed and orbital engagement component of the x-axis component is steadily applied torque and vice versa, the axial force is When transmitted from a ring gear to the output pinion gear, a force is applied to the x-axis component to maintain a tangential engagement between the inner ring gear and the output pinion gear. Comprising the steps of obtaining, the method.
前記固定係合構成要素は、回転可能要素を備えた、請求項31に記載の方法。   32. The method of claim 31, wherein the fixed engagement component comprises a rotatable element. 前記軌道係合構成要素は、ギヤまたはローラを含む、請求項31に記載の方法。   32. The method of claim 31, wherein the track engagement component comprises a gear or a roller. 前記y軸構成要素は、リニア軸受面を備え、前記リニア軸受面に沿って前記y軸構成要素が前記往復運動で前記基部に対して摺動する、請求項31に記載の方法。   32. The method of claim 31, wherein the y-axis component comprises a linear bearing surface, and the y-axis component slides relative to the base in the reciprocating motion along the linear bearing surface. 前記x軸構成要素は、リニア軸受面を備え、前記リニア軸受面に沿って前記x軸構成要素が前記往復運動入力の方向に対して実質的に垂直に摺動する、請求項31に記載の方法。   The x-axis component comprises a linear bearing surface, and the x-axis component slides substantially perpendicular to the direction of the reciprocating motion along the linear bearing surface. Method. 往復軸方向力を往復運動要素の往復運動から出力シャフトに加えられるトルクに変換する方法において、
前記往復運動要素の往復運動を伴う前記往復運動要素の前記往復運動と共に軸方向移動構成要素を摺動させるために前記軸方向力を前記出力シャフトに加えるステップであって、前記軸方向移動構成要素は、前記出力シャフトに係合された内側リングギヤに軸方向に連結され、前記内側リングギヤは、前記往復運動要素の前記往復運動に対して実質的に垂直な方向に前記軸方向移動構成要素に対して摺動するように構成された、ステップと、
内側リングギヤに対して実質的に同心に固定されたアイドラアセンブリを用いて、前記内側リングギヤと前記出力シャフトとの間の接触を維持するステップと、
前記軸方向移動構成要素および前記軸方向移動構成要素に結合された前記内側リングギヤが前記出力シャフトに対して軸方向に摺動すると、前記内側リングギヤが前記アイドラアセンブリによって加えられる前記往復運動要素の前記往復運動に対して実質的に垂直な方向に摺動することを可能にして、前記内側リングギヤを前記出力シャフトの周りで周回させて、前記往復運動要素の往復運動中に、着実に前記トルクを前記出力シャフトに加えるステップとを備えた、方法。
In a method for converting a reciprocating axial force from a reciprocating motion of a reciprocating motion element into a torque applied to an output shaft,
Applying the axial force to the output shaft to slide the axially moving component with the reciprocating motion of the reciprocating element with the reciprocating motion of the reciprocating element, the axially moving component Is axially coupled to an inner ring gear engaged with the output shaft, the inner ring gear being relative to the axially moving component in a direction substantially perpendicular to the reciprocating movement of the reciprocating element. A step configured to slide
Maintaining contact between the inner ring gear and the output shaft using an idler assembly secured substantially concentrically to the inner ring gear;
The inner ring gear is applied by the idler assembly when the inner ring gear coupled to the axial movement component and the inner ring gear coupled to the axial movement component is axially slid relative to the output shaft. Allowing the inner ring gear to circulate around the output shaft, allowing the torque to be steadily applied during the reciprocating movement of the reciprocating element. Applying to the output shaft.
前記往復運動要素の前記往復運動に対して実質的に垂直な方向に前記内側リングギヤを摺動させることができるようにすることは、前記内側リングギヤが前記軸方向移動構成要素に対して1つ以上の軸受面に沿って動くことを可能にすることを含む、請求項36の方法。   Allowing the inner ring gear to slide in a direction substantially perpendicular to the reciprocating motion of the reciprocating element means that the inner ring gear is one or more relative to the axially moving component. 37. The method of claim 36, comprising allowing movement along the bearing surface of the. 前記アイドラアセンブリを用いた前記内側リングギヤと前記出力シャフトとの間の接触の前記維持は、前記出力シャフトと実質的に同心の、基部に結合され又は一体に形成された固定係合構成要素を用いて力を、前記内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素に加えることを含む、請求項36の方法。   The maintenance of contact between the inner ring gear and the output shaft using the idler assembly uses a fixed engagement component that is substantially concentric with the output shaft, coupled to a base or integrally formed. 37. The method of claim 36, comprising applying a force to a track engagement component disposed substantially concentric with the inner ring gear. 往復運動入力から回転運動出力を生成するための、および/または回転運動入力から往復運動出力を生成するための駆動機構において、
前記y軸構成要素が取り付けられた基部に対して、前記往復運動入力とともにy軸に沿って往復運動するように構成された軸方向移動y構成要素と、
y軸方向に沿ってy軸構成要素に摺動可能に連結されかつ移動するx軸構成要素であって、i)y軸構成要素に対してy軸に対して実質的に垂直に往復運動するように構成され、ii)内側リングギヤを含み、iii)前記内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素を含んだ、x軸構成要素と、
前記基部に回転可能に連結され、前記内側リングギヤと接続して接線方向に係合する出力ピニオンギヤを有する、出力シャフトアセンブリと、
固定係合構成要素であって、前記基部に結合され、または前記基部に沿って一体的に形成され、前記出力シャフトアセンブリと実質的に同心であり、前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素と接続して接線方向に係合し、前記固定係合構成要素と前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素との間の前記接続は、前記内側リングギヤが前記出力ピニオンギヤの周りを周回して駆動させて、前記内側リングギヤと前記出力ピニオンギヤとの間の接線方向の係合を維持するために、x軸構成要素に力を付与する、固定係合構成要素とを備えた、方法。
In a drive mechanism for generating a rotational motion output from a reciprocating motion input and / or for generating a reciprocating motion output from a rotational motion input,
An axially moving y component configured to reciprocate along the y axis with the reciprocating input relative to the base to which the y axis component is attached;
an x-axis component that is slidably coupled and moved along the y-axis direction to the y-axis component, and i) reciprocates substantially perpendicular to the y-axis with respect to the y-axis component An x-axis component comprising: ii) an inner ring gear; and iii) a track engagement component disposed substantially concentrically with the inner ring gear;
An output shaft assembly having an output pinion gear rotatably coupled to the base and connected to the inner ring gear in a tangential direction;
A fixed engagement component coupled to or integrally formed with the base, substantially concentric with the output shaft assembly, the track engagement configuration of the x-axis component The connection between the fixed engagement component and the track engagement component of the x-axis component is such that the inner ring gear circulates around the output pinion gear A fixed engagement component that is actuated to apply force to the x-axis component to maintain tangential engagement between the inner ring gear and the output pinion gear.
前記出力ピニオンギヤのピッチ直径は、長さの1単位に実質的に等しく、前記内側リングギヤのピッチ直径は、前記出力ピニオンギヤの前記ピッチ直径の2倍と実質的に等しく、前記軌道係合構成要素および前記固定係合構成要素のそれぞれのピッチ直径の合計は、前記出力ピニオンギヤの前記ピッチ直径に実質的に等しい、請求項39に記載の駆動機構。   The pitch diameter of the output pinion gear is substantially equal to one unit of length, the pitch diameter of the inner ring gear is substantially equal to twice the pitch diameter of the output pinion gear, and the track engaging component and 40. The drive mechanism of claim 39, wherein the sum of the pitch diameters of each of the fixed engagement components is substantially equal to the pitch diameter of the output pinion gear. 往復運動圧縮機またはポンプにおいて、
少なくとも1つのシリンダを画定するシリンダブロックと、
前記少なくとも1つのシリンダ内で往復運動する少なくとも1つのピストンアセンブリと、
回転運動入力から前記ピストンアセンブリの往復運動を生成するための駆動機構とを備え、
前記駆動機構は、
前記y軸構成要素が摺動可能に取り付けられた基部に対して、前記ピストンアセンブリの前記往復運動入力とともにy軸に沿って往復運動するように構成された軸方向移動y構成要素と、
y軸方向に沿ってy軸構成要素に摺動可能に連結されかつ移動するx軸構成要素であって、i)前記y軸構成要素に対してy軸に対して実質的に垂直に往復運動するように構成され、ii)内側リングギヤを含み、iii)前記内側リングギヤと実質的に同心に配置された軌道係合構成要素を含んだ、x軸構成要素と、
前記基部に回転可能に連結され、前記内側リングギヤと接続して接線方向に係合する入力ピニオンギヤを有する、出力シャフトアセンブリと、
固定係合構成要素であって、前記基部に結合され、または前記基部に沿って一体的に形成され、前記入力軸アセンブリと実質的に同心であり、前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素と接続して接線方向に係合し、前記固定係合構成要素と前記x軸構成要素の前記軌道係合構成要素との間の前記接続は、前記内側リングギヤが前記入力シャフトアセンブリの前記入力ピニオンギヤの周りを周回して駆動させて、前記内側リングギヤと前記出力ピニオンギヤとの間の接線方向の係合を維持するために、x軸構成要素に力を付与する、固定係合構成要素とを備えた、往復運動圧縮機またはポンプ。
In reciprocating compressors or pumps,
A cylinder block defining at least one cylinder;
At least one piston assembly reciprocating within the at least one cylinder;
A drive mechanism for generating a reciprocating motion of the piston assembly from a rotational motion input;
The drive mechanism is
An axially moving y component configured to reciprocate along the y axis with the reciprocating input of the piston assembly relative to a base to which the y axis component is slidably mounted;
an x-axis component that is slidably coupled to the y-axis component and moves along the y-axis direction, i) reciprocating substantially perpendicular to the y-axis with respect to the y-axis component An x-axis component configured to include: ii) an inner ring gear; and iii) a track engagement component disposed substantially concentrically with the inner ring gear;
An output shaft assembly having an input pinion gear rotatably coupled to the base and connected tangentially in connection with the inner ring gear;
A fixed engagement component coupled to or integrally formed with the base and substantially concentric with the input shaft assembly, the track engagement configuration of the x-axis component The connection between the fixed engagement component and the track engagement component of the x-axis component is such that the inner ring gear is the input of the input shaft assembly. A fixed engagement component that circulates and drives around a pinion gear to apply force to the x-axis component to maintain tangential engagement between the inner ring gear and the output pinion gear; A reciprocating compressor or pump.
前記出力ピニオンギヤのピッチ直径は、前記往復運動圧縮機または前記ポンプのストローク長に実質的に等しく、前記内側リングギヤのピッチ直径は、前記圧縮機または前記ポンプの前記ストローク長の2倍に実質的に等しく、前記軌道係合構成要素および前記固定係合構成要素のそれぞれのピッチ直径の合計は、前記圧縮機または前記ポンプのストローク長に実質的に等しい、請求項41に記載のコンプレッサまたはポンプ。

The pitch diameter of the output pinion gear is substantially equal to the stroke length of the reciprocating compressor or pump, and the pitch diameter of the inner ring gear is substantially twice the stroke length of the compressor or pump. 42. The compressor or pump of claim 41, wherein the sum of the respective pitch diameters of the track engagement component and the fixed engagement component is substantially equal to the stroke length of the compressor or the pump.

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9897179B2 (en) * 2016-07-07 2018-02-20 Karen Sue Svejkovsky Bearing for supporting a linearly reciprocating structure
CN110454353B (en) * 2019-09-16 2024-04-09 西南石油大学 Composite driving reciprocating pump

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3886805A (en) * 1974-04-09 1975-06-03 Ivan Koderman Crank gear for the conversion of a translational motion into rotation
JPS558233U (en) * 1978-06-30 1980-01-19
JPS59231255A (en) * 1983-06-14 1984-12-25 Shizuo Yoshida Crank shaft rotating mechanism through piston with slider
JP2683218B2 (en) * 1994-05-10 1997-11-26 ロングウェルジャパン株式会社 Crank device
WO2012144073A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-26 有限会社タックリサーチ X/y-separation crank mechanism and drive device provided therewith
JP2015214900A (en) * 2014-05-08 2015-12-03 いすゞ自動車株式会社 engine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2725182A (en) * 1951-02-01 1955-11-29 David L Spriggs Air compressor
US5178038A (en) * 1992-01-28 1993-01-12 Heniges William B Crankshaft balancing mechanism for a variable compression engine
US6526935B2 (en) * 2001-06-08 2003-03-04 Ralph Shaw Cardioid cycle internal combustion engine
AU2003900473A0 (en) * 2003-02-04 2003-02-20 Matthews, Norman Leslie Mr Improved engine (no 5)
WO2008085920A2 (en) * 2007-01-05 2008-07-17 Efficient-V, Inc. Motion translation mechanism
WO2014197487A1 (en) * 2013-06-03 2014-12-11 Sanders Nicholas A Power delivery devices for reciprocating engines and related systems and methods

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3886805A (en) * 1974-04-09 1975-06-03 Ivan Koderman Crank gear for the conversion of a translational motion into rotation
JPS558233U (en) * 1978-06-30 1980-01-19
JPS59231255A (en) * 1983-06-14 1984-12-25 Shizuo Yoshida Crank shaft rotating mechanism through piston with slider
JP2683218B2 (en) * 1994-05-10 1997-11-26 ロングウェルジャパン株式会社 Crank device
WO2012144073A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-26 有限会社タックリサーチ X/y-separation crank mechanism and drive device provided therewith
JP2015214900A (en) * 2014-05-08 2015-12-03 いすゞ自動車株式会社 engine

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