TWI763726B - 平衡旋轉式引擎 - Google Patents

Abstract

一種用於施加轉矩至一驅動軸之平衡旋轉式引擎。該引擎具有具一主驅動箱之外殼體。一汽缸旋轉地安裝在該殼體中且一活塞安裝成在該汽缸內縱向地移動。二連接臂各具有一連接端且該等端中之一端與該活塞連接，並且二曲柄軸各與該等連接臂之另一連接端旋轉地連接。二驅動輪分別與該等第一與第二曲柄軸反轉地連接。一固定驅動環具有一圓周設置之驅動構件表面。該固定驅動環安裝在該箱中使得該驅動構件表面面向該活塞。該等二驅動輪與該驅動環嚙合。

Description

平衡旋轉式引擎

本揭示係有關於內燃機引擎，且特別有關於一平衡旋轉式引擎。

具有一或多數汽缸之內燃機引擎是眾所周知的且廣泛地使用在許多工業，特別是汽車工業中。一般而言，各汽缸包括具有一火星或壓縮之一活塞，該火星或壓縮使一碳氫化合物燃燒產生足以在該汽缸中往復地驅動該活塞的爆炸動力。由這被驅動活塞產生之動力可驅動一軸，且當用於牽引時，該軸使如一機動車輛之一物體向前或向後移動。此外，產生之動力可靜態地用來使在機械中之部件移動，或它可例如透過使用一發電機產生更多動力。

在某些情形中，在例如使用安裝在一驅動軸上之一或多數特定形狀轉子的所謂汪克(Wankel)引擎中，這簡單操作模式已被修改。燃料燃燒提供原動力來轉動該(等)轉子以驅動該驅動軸。在第一次世界大戰時，在許多航空器中導入及使用一所謂旋轉式引擎。該旋轉式引擎包括驅動一螺旋槳而非一曲柄軸的一活塞殼體。在該旋 轉式引擎之首例後，已有人在機車及早期公路車輛中測試其他旋轉式引擎。但是，主要存活之旋轉式引擎類型仍是汪克引擎，且汪克引擎之一版本仍可在市售某些Mazda^TM汽車中找到。

旋轉式引擎之主要優點係相較於習知內燃機引擎具有一較佳動力與重量比，且亦具有較佳平衡。但是，因為它們的組裝需要複雜機械，相較於習知內燃機引擎，這些優點被高製造成本抵消。該高製造成本反映在售價上，使它們極不具價格競爭力。為解決這些問題已有許多嘗試，其中數種設計例說明如下。

Kull之美國專利號碼US6,357,397揭露一軸向斜齒輪產生之控制運動。這運動係用以使用一有限角度差速齒輪來控制在一圓柱形中心軸主壓力室中的加速減速葉片運動，且該有限角度差速齒輪之逆齒輪由一環繞斜齒輪，或在另一形態中，由一擺盪控制圓筒凸輪接受一軸向曲柄控制之運動。該相同斜齒輪曲柄產生之軸向運動亦可用於在具有一或多數活塞之多數汽缸中提供一軸向活塞運動，且該一或多數活塞可在一固定或旋轉汽缸殼體中。在有不同引擎模型中，一無閥埠與用於一加壓流體流之一徑向或軸向流分布控制連通。這設計適合該能量由一流體或燃燒壓力轉換成一動力輸出軸旋轉或一反向能量轉換模式中之外壓力或內燃機引擎。

Lawes之公開美國專利申請號碼US2004/0107923揭露一旋轉汽缸閥引擎，其包括具有二 殼體段之一引擎殼體、一雙活塞及旋轉汽缸總成。該殼體段具有由圓形橫截面之一開口端朝向該殼體段之一封閉端延伸的一內腔室。一圓形凸緣由該殼體段之開口端徑向地向外延伸。該凸緣具有各形成有一螺栓孔之四凸部，且形成有一圓形徑向內凹部。該殼體段形成有一燃料入口埠、用於一火星塞之埠及一排氣埠。

Mann之公開美國專利申請號碼US2006/0283407揭露具有兩組往復移動活塞之一旋轉式汽油引擎。該等活塞之往復輸出與一波狀斜面耦合，該波狀斜面將該往復運動轉換成旋轉運動。雖然該引擎殼體具有一中空中心，但沒有驅動軸。相反地，依據該等活塞之往復運動提供雙旋轉輸出，且其中之一係透過在該殼體頂端之一可旋轉輸出塊輸出，而另一者則透過在該殼體底端之一可旋轉塊輸出。

Arseneau之公開美國專利申請號碼US2010/0108034揭露具有一被驅動輸出軸之一旋轉式引擎，該被驅動輸出軸係由在一汽缸中實施之內燃燒提供動力。該燃燒驅動一活塞及二曲柄軸，該等曲柄軸包括與一固定齒環嚙合之多數反轉驅動齒輪。當該等齒輪旋轉時，旋轉運動傳送至該活塞及該汽缸、該齒輪罩底座、齒輪且最後到達該輸出軸。

不利的是，雖然這些設計中之某些設計解決某些問題，但它們仍過於複雜且需要複雜機械來進行生產。許多設計仍似乎不平衡且需另外之部件來平衡它們。 此外，若在燃燒及引擎部件之移動時產生高溫，除了使用一流體冷媒或藉由大空氣冷卻風扇以外，似乎沒有令人滿意之冷卻方式。另外不利的是，上述設計具有許多部件，這會增加其複雜性及因此重量。該重量問題及不良熱控制造成較低效率之能量輸出。此外，該等設計可能會需要相當頻繁之維護，且可能會過份地昂貴。

因此，需要具有較佳平衡、低摩擦、低噪音輸出及高轉矩，且具有低製造成本及一可負擔售價之一改良旋轉式引擎。此外，需要具有具一有效冷卻系統之一旋轉式引擎。

吾人已設計出一新且非顯而易見之平衡旋轉式引擎，其顯著地減少或實質地消除上述問題。因為部件數目減少，吾人之新旋轉式引擎重量是相同立方尺寸(體積)之其他引擎重量的大約一半。有利的是，由於這較小立方尺寸，該旋轉式引擎可產生明顯轉矩且具有一較佳燃料消耗效率。因為該引擎幾乎「無摩擦」地操作，所以可獲得這二顯著優點。此外，該旋轉式引擎亦因為部件數目減少而具有低振動值。存在之唯一振動係燃料燃燒之脈衝。在習知內燃機引擎中，特別是旋轉式引擎中，在旋轉時產生之能量通常施加至該汽缸之側邊。在吾人之新旋轉式引擎中，這能量傳送至雙曲柄軸。雙連接桿或臂減少活塞側負載。此外，在該活塞頭，數個薄壓縮環提供低摩擦力且不需要用重彈簧來驅動凸輪。總之，較小摩擦力及振動表 現為具較低燃料消耗之較佳能量輸出。到目前為止，在吾人實施之測試中，吾人之新旋轉式引擎提供38.6%燃料效率，這對於這尺寸之一引擎而言是史無前例的。如上所述，吾人所知之所有四行程引擎中，該新旋轉式引擎具有最少部件數。由製造之觀點來看，不僅對於降低成本，對於容易、快速及準確地組裝而言，部件數目減少之效果都很明顯。此外，在新旋轉式引擎中使用之部件大部份可由現有旋轉式引擎取得。事實上，所使用之部件中只有少數需要訂製。最後，減少部件具有另一操作優點。旋轉能量(轉矩)轉移至一直接驅動軸不需要一減速齒輪箱，而該減速齒輪箱通常需要更多部件且因此增加該引擎之重量。

吾人之旋轉式引擎的另一有利特徵係在中間行程時之幾乎完美的平衡。在習知旋轉式引擎中，該殼體必須加入多數部件以提供平衡。該等雙曲柄軸獨立地旋轉，但附接在一單一活塞銷上，因此產生反轉或相對旋轉。這是因為該等雙曲柄軸相對於一主固定齒輪旋轉，而該主固定齒輪以螺栓固定在該引擎之主體上。但是，在吾人之引擎中，該固定齒環面向該活塞，因此可產生一更緊密之引擎。因此，藉由跟隨該旋轉式引擎，當它移動通過單次循環時，在頂與底位置該引擎配重平衡該活塞之往復運動及該連接桿移動之部份。在中間行程時該配重完美地相對，藉此以一幾乎完美之方式平衡該旋轉式引擎。就吾人所知，這是在不必增加部件來平衡該引擎之情形下，在中間行程時幾乎完美地平衡之唯一旋轉式引擎。

因此，在一實施例中提供一種平衡旋轉式引擎，用於施加轉矩至一驅動軸，該旋轉式引擎包含：一外殼體，其具有一主驅動箱；一汽缸，其旋轉地安裝在該外殼體中；一活塞，其安裝成在該汽缸內縱向地移動；第一與第二連接臂，各連接臂具有一第一連接端及一第二連接端，該等第一連接端與該活塞連接；第一與第二曲柄軸，各曲柄軸與該等連接臂之該第二連接端旋轉地連接；第一與第二驅動輪，其分別與該等第一與第二曲柄軸反轉地連接；及一固定驅動環，其具有一圓周設置之驅動構件表面，該固定驅動環安裝在該主驅動箱中使得該驅動構件表面設置成朝向該活塞，該等第一與第二驅動輪與該驅動環嚙合。

在一例子中，一驅動總成包括該等連接臂、該等曲柄軸、該等驅動輪及該固定驅動環，該驅動軸與該驅動總成連接且延伸遠離該驅動總成。該汽缸具有具一第一縱向轉軸之一汽缸開口及一汽缸基底，該汽缸基底具有設置成相對之第一與第二半圓形凹槽，該汽缸基底之尺寸及形狀係作成可與該驅動總成互相配合。

在另一例子中，該等第一與第二驅動輪係安裝成環繞一第二轉軸反轉，該第二轉軸係設置成與該第一縱向轉軸正交。該汽缸具有一汽缸圓周，且該汽缸基底具有一汽缸 基底圓周，該汽缸基底圓周比該汽缸圓周大。

在另一例子中，該等第一與第二驅動輪係各具有多數圓周設置之齒的第一與第二小齒輪，各小齒輪相向地傾斜。

在另一例子中，該固定驅動環具有多數圓周設置之向內傾斜齒，該等小齒輪及該固定驅動環之傾斜齒可配合以便在該等小齒輪反轉時嚙合。

在一例子中，該等第一與第二曲柄軸各具有用於連接該等曲柄軸及該連接臂之一軸，及設置成遠離該軸之一曲率。

在另一例子中，一活塞銷連接該等連接臂之該等第一連接端及該活塞，該活塞銷係設置成與一汽缸開口第一縱軸正交。

在又一例子中，當該活塞在中間行程設置在該汽缸中時，該活塞、該等連接臂及該等曲柄軸形成三角形以便平衡該引擎。

在再一例子中，一臂分隔件設置在該等第一與第二連接臂之間，該分隔件由該等連接臂之間延伸至該等第一與第二曲柄軸之間。

在一例子中，一第一曲柄軸軸承連接該第一曲柄軸及該第一驅動輪，該第一曲柄軸軸承係設置於其間；且一第二曲柄軸軸承連接在該第二曲柄軸與該第二驅動輪之間並且設置於其間。第一與第二端軸承分別連接該等第一與第二驅動輪。

在另一例子中，一汽缸軸承連接在該汽缸與該外殼體之間，該汽缸係與該外殼體密封地連接。

在另一例子中，該外殼體包括一基底本體及一中間段本體，該基底本體具有一基底本體開口，該驅動軸係與該基底本體開口密封地連接。多數驅動軸軸承係設置在該驅動軸與該基底本體之間。

在一例子中，該旋轉式引擎更包含：一汽缸頭，其中設置有至少一入口埠、至少一出口埠及一點火源埠，該汽缸頭係與該汽缸之一上部份連接以便與其一起旋轉運動；及一汽缸轉盤，其密封地連接該汽缸及該汽缸之該上部份，該汽缸轉盤係設置於其間。

在另一例子中，該汽缸轉盤包括一汽缸轉盤開口及一汽缸轉盤點火源埠，且當該汽缸在該外殼體內旋轉時，在該汽缸頭中之該等埠依序對準該汽缸轉盤開口。該汽缸頭之一底側包括圓周地分開且與該點火源同心的第一與第二密封環以便與該汽缸密封地安裝；且至少二密封環安裝在對應密封槽中，該等對應密封槽係設置成環繞在該汽缸頭中之該入口埠及該出口埠，該等密封環係相對該汽缸頭偏心地設置。多數第一彈性構件連接該汽缸轉盤及該汽缸頭。一或多數熱傳送構件設置在該汽缸頭與該汽缸轉盤之間。該等密封槽包括多數第二彈性構件。

在一例子中，一旋轉式引擎更包括設置在該汽缸之一上端且與一汽缸頭相鄰的一冷卻總成，該冷卻總 成包括多數空氣冷卻鰭片，該等鰭片係圓周地設置成環繞該汽缸且由該汽缸向外突出。

在另一例子中，該外殼體包括多數圓周設置之開口。該等開口傾斜。該等開口與一空氣入口流體地連通。該冷卻總成包括延伸穿過該汽缸頭至該等空氣冷卻鰭片之一空氣入口通道。該冷卻總成更包括連接在該汽缸頭與該環間之多數熱傳送墊。多數冷卻開口設置在該汽缸頭之一上部份上。

因此，在另一實施例中提供一種驅動總成，用於驅動設置在一可旋轉汽缸中以便在其中往復運動之一活塞，該驅動總成包含：一活塞銷；第一與第二連接臂，其與該活塞連接且可相對移動；一齒輪總成，其設置成遠離該活塞且與該活塞連接，該齒輪總成具有與二驅動輪連接之第一與第二可反轉曲柄軸；及一固定齒環，其具有多數齒，該等齒係設置成朝向該活塞，且當該等曲柄軸以一反轉方式移動時，該等二驅動輪嚙合地接合該等固定齒環齒。

因此，在另一實施例中提供一種供一汽缸頭及一汽缸使用之密封總成，該密封總成包含：多數環密封件，其可與一出口開口槽、一入口開口槽及一點火源開口槽密封地配合，各槽係圓周地設置成環繞設置在一汽缸頭下側中之一入口開口、一出口開口及一點 火源開口，該等開口係設置成互相等距；及一汽缸盤，該汽缸盤具有一汽缸盤點火開口及在其中之一埠，當該汽缸環繞一縱軸旋轉時該埠對準在該汽缸頭中之該入口開口或該出口開口，該汽缸盤係密封地安裝在該汽缸頭與該汽缸之間。

因此，在另一實施例中提供一種供一旋轉式引擎使用之冷卻系統，該冷卻系統包含：一汽缸頭，用於與一汽缸密封地接合；及一汽缸盤，其安裝有至少一熱傳送墊以便與該汽缸頭配合，該熱傳送墊係設置成由該汽缸傳送熱能至該汽缸頭。

因此，在又一實施例中提供一種供一旋轉式引擎使用之冷卻系統，該冷卻系統包含：一風扇，其安裝在該汽缸頭上；一冷空氣入口通道，其使第一與第二空氣入口開口互連；及一空氣出口開口，其設置在該等第一與第二入口開口之間，該風扇係安裝成可旋轉使得冷空氣被抽入該等第一與第二入口開口且被強制吹在該風扇上，該風扇與在該引擎中之熱表面連通，使得冷空氣移動通過該風扇而產生熱傳送，該熱空氣係透過該等出口開口移動遠離該引擎。

因此，在再一實施例中提供一種平衡旋轉式引擎，用於施加轉矩至一驅動軸，該旋轉式引擎包含：第一與第二連接臂，各連接臂具有一第一連接端及一 第二連接端，該等第一連接端係設置成用於與一活塞活塞連接；第一與第二曲柄軸，各曲柄軸係與該等連接臂之該第二連接端旋轉地連接；第一與第二驅動輪，其分別與該等第一與第二曲柄軸反轉地連接；及一固定驅動環，其具有一圓周設置之驅動構件表面，該固定驅動環係安裝在該主驅動箱中使得該驅動構件表面設置成朝向該活塞，該等第一與第二驅動輪與該驅動環嚙合。

10:旋轉式引擎

12:汽缸頭

14:外殼體

16:驅動軸

18:中間本體段

20:基底本體段

22:基底本體開口

24:汽缸

26:第一縱軸

28:活塞

30,32:連接臂(桿)

34:驅動總成

36:主驅動箱(托架)

38:腔室

40:燃燒室

44:汽缸軸承

46:外表面

48:內表面

50:汽缸密封件

52:接面

54:上部

56:第一臂連接端

58:第二臂連接端；活塞銷

60:第一曲柄軸

62:第二曲柄軸

63,65:曲率

64:第一曲柄軸軸承

66:第二曲柄軸軸承

67,69:軸(曲柄軸銷)

68,70:斜小齒輪

69,71:圓周設置小齒輪齒

71,73:端蓋構件

72,74:曲柄齒輪螺栓

75,77:曲柄軸連接構件

76:第二轉軸

78:第一端軸承

79,81:螺栓

80:第二端軸承

82:分隔桿

84:驅動軸突起

86:凸緣

88:孔

90:驅動總成連接構件

92:中央設置開口

94:圓周設置孔

96:驅動軸軸承

98:驅動軸密封件

100:固定齒輪驅動環

102:圓周設置齒

104:上汽缸部份

105:汽缸基底

106,108:半圓形凹槽

109:螺栓孔；汽缸頭總成

110:汽缸轉盤

112:底側

113:螺栓孔

114:流體(空氣)入口埠

116:流體出口(排氣)埠

118:點火源埠

120:汽缸轉盤開口

122:汽缸轉盤點火源埠

123:密封總成

124,126,128:密封環

130,132,134:密封槽

136:點火埠密封環

138:第一槽

140:第二槽

142:空氣流開口

144:密封件

146:支持環密封件

147:位置

148:彈性波形彈簧

149:支持環

200:雙冷卻系統

202:熱傳送墊

204,206:彈簧構件

208:汽缸頭空腔

210,212,221:空氣入口開口

214:軸環

216:斜向長開口

217:凹槽

218:冷媒流動通道

219:風扇；鰭片

220:第一轉向蓋

222:第二轉向蓋

224:鎖定盤

225:入口

226:鎖定螺栓

300:潤滑系統

302:油入口埠

304:箭號

306,308:曲線；彎曲端

310,312:支持件

在此所述之這些及其他特徵可由參照附圖之以下說明了解，其中：圖1係一平衡旋轉式引擎之一實施例的立體圖；圖2係圖2所示之引擎的側視圖；圖3係圖1之旋轉式引擎的俯視圖，顯示一空氣入口埠、一排氣出口及多數圓周設置之本體螺栓；圖4係圖2之引擎的縱向橫截面放大圖，顯示在一汽缸之一頂部的一活塞；圖5係該引擎之縱向橫截面放大圖，顯示一分隔桿且該活塞在該汽缸之頂部；圖6係該引擎之縱向橫截面放大圖，且該活塞在該汽缸之底端；圖7係該引擎之另一縱向橫截面放大圖，且該活塞在 該汽缸之底端；圖8係該引擎之簡化縱向橫截面放大圖，且該活塞在該汽缸之底端；圖9係該引擎之立體圖，顯示該驅動總成之位置；圖10係該引擎之簡化縱向橫截面放大圖，且該活塞位在該汽缸之中間位置並顯示該連接臂；圖11係該引擎之簡化縱向橫截面放大圖，且該活塞位在中間位置並顯示該等曲柄軸；圖12係一驅動總成之簡化側視圖，顯示與一固定齒環嚙合之一小齒輪；圖13係圖12之驅動總成的俯視立體圖；圖14係驅動總成之另一側視圖，顯示二斜小齒輪及一固定齒環；圖15係顯示一曲柄軸及二連接臂之簡化側視圖；圖16係圖15之簡化立體圖；圖17係圖15之簡化俯視圖；圖18係該齒輪總成之側視圖；圖19係該齒輪總成之立體圖；圖20係該齒輪總成之俯視圖，顯示一轉軸；圖21係該齒輪總成之縱向橫截面放大圖；圖22係該齒輪總成之側視圖，顯示該驅動軸之位置；圖23係該齒輪總成之放大仰視圖；圖24係一單一曲柄軸及小齒輪之立體分解部份視圖；圖25係圖24之分解圖的俯視圖； 圖26係圖25之俯視圖；圖27係圖25之另一俯視圖；圖28係顯示環繞該驅動總成之該汽缸及該驅動軸的分解圖；圖29係圖28之另一分解圖；圖30係顯示該汽缸及該驅動總成之立體分解圖；圖31係該驅動總成之仰視圖；圖32係該汽缸、該驅動總成及該驅動軸之分解側視圖；圖33係圖32之分解簡化圖；圖34係一汽缸頭及汽缸之分解立體圖；圖35係該汽缸頭之仰視圖；圖36係該汽缸頭及汽缸之分解側視圖；圖37係圖36之分解立體圖；圖38係圖36之分解底立體圖；圖39係該汽缸頭之縱向橫截面圖；圖40係圖39之仰視圖；圖41係該汽缸頭之分解縱向側視圖，顯示該等環密封件之放大圖；圖42係該汽缸頭之分解放大側視圖；圖43係該汽缸頭之部份分解底立體圖；圖44係該汽缸頭及汽缸之縱向橫截面圖，顯示一熱墊；圖45係組合之汽缸頭及汽缸的側視圖； 圖46係圖45之縱向橫截面圖；圖47係該汽缸頭之放大側視圖，顯示具有多數斜向空氣流開口之一軸環；圖48係圖47之縱向橫截面圖；圖49係該組合汽缸頭之立體圖；圖50係該汽缸頭之縱向橫截面圖，顯示一空氣流通道(箭號)；圖51係該汽缸頭及軸環之簡化側視圖，顯示該等斜向空氣流開口之位置；圖52係該汽缸頭之俯視圖，顯示該等旋轉冷卻鰭片之位置；圖53係一完全組合之旋轉式引擎的立體圖，顯示轉向蓋之位置；圖54係圖53之側視圖；圖55係圖53之俯視圖；圖56係該汽缸之簡化縱向橫截面圖，顯示該汽缸蓋之位置；圖57係圖56之立體圖；圖58係圖57之俯視圖；圖59係該旋轉式引擎之縱向橫截面圖，顯示密封件及一油潤滑系統之位置；圖60係該引擎之部份切除側視圖，顯示一油入口；圖61係該驅動總成之側視圖，顯示二分隔桿支持件；圖62係該驅動總成之簡化立體圖，顯示該分隔桿； 圖63係該分隔桿之簡化俯視圖，顯示抵靠該等二分隔件之二彎曲端；圖64係該驅動總成之仰視圖，顯示該等二支持件之位置；圖65係該驅動總成之放大俯視圖，顯示該分隔桿、該等二彎曲端及旋轉方向；及圖66係該驅動總成之另一俯視圖，顯示在180度旋轉後該等彎曲端之位置。

定義

除非另外指明，否則適用以下定義：

除非上下文另外清楚地指出，該等單數形「一」及「該」包括對應複數指涉義。

在此使用之用語「包含」意圖表示該用語「包含」後之列舉元件是必要的或必備的，但其他元件是選擇的且可有或可無的。

在此使用之用語「由...構成」意圖表示包括且限於該用語「由...構成」之後者。因此，該用語「由...構成」表示列舉元件是必要的或必備的且沒有其他元件。

1.一般旋轉式引擎構造

以下請參閱圖1至11，以10顯示一平衡旋轉式引擎10。一般而言，該旋轉式引擎10包括一圓頂汽缸頭12、一外殼體14及延伸遠離該外殼體14之一驅動軸16。該外殼體14包括一中間本體段18、一基底本體段20及一基底本體開 口22。當以縱向橫截面圖觀看時，如圖4與5最佳地所示，可了解該旋轉式引擎10之細節。因此，設置在該外殼體14中的是密封地安裝於其中以便環繞一第一縱軸26旋轉之一汽缸24；二活塞28；二連接臂(桿)30、32；及一驅動總成34。該驅動軸16與該驅動總成34連接且延伸遠離該外殼體14之基底本體段20。為便於說明該引擎之多數部件的方位，在這說明中該汽缸頭12都被稱為該引擎10之一上或頂部，而該基底本體段20則被稱為設置在該引擎10之一下或底部。該旋轉式引擎10實質上是可輕易更換部件及具互換性之一模組構造。此外，該模組構造提供多樣之動力系統設計及功能。

如圖4與5最佳地所示，一主驅動箱(托架)36設置在該外殼體14之基底本體段20中。該汽缸24具有一腔室38，且該活塞28安裝在該腔室38中。一燃燒室40設置在該汽缸頭12與該活塞28之間。該活塞28安裝在該腔室38內以便沿著與該旋轉式引擎10交叉之第一縱軸26縱向地移動。一汽缸軸承44設置在該汽缸24之一外表面46與該外殼體14之中間本體段18的一內表面48間。一汽缸密封件50設置成與該汽缸軸承44相鄰以防止例如潤滑劑洩漏。該汽缸軸承44及該汽缸密封件50設置成與在該中間本體段18及該基底本體段20間之一接面52相鄰且在設置在該基底本體段20中之一空腔中。在此情形中，該汽缸軸承44係一滾珠座圈，但所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是可使用其他種類之軸承。

以下請參閱圖2至5，相較於該基底本體段20之一上部54，該中間本體段18在該接面52較窄。該基底本體段20向下漸縮至該基底本體開口22且最後朝向該驅動軸16。當以縱向橫截面圖觀看時，如圖4最佳地所示，該外殼體14實質上是包圍該旋轉式引擎10之移動部件的一側壁。如圖1所示，這產生一緊密、對稱及美觀旋轉式引擎10之印象。

2.驅動總成

以下請參閱圖4、5至33，該等二連接臂30、32由該活塞28朝向該驅動總成34延伸。各連接臂30、32係各具有一第一臂連接端56及一第二臂連接端58之桿。各連接臂30、32之第一連接端56與該活塞28連接。一單一活塞銷58設置在該活塞中且設置成與該第一縱軸26正交。該驅動總成34設置成遠離該活塞28且設置在該主驅動箱36內。該驅動總成34包括第一與第二曲柄軸60、62，各曲柄軸與該等連接臂30、32之第二臂連接端58旋轉地連接。各曲柄軸60、62具有與該等第一與第二斜小齒輪68、70連接之軸67、69(或曲柄軸銷)，且該等第一與第二斜小齒輪68、70設置在一曲柄軸連接構件75、77之端部。移動遠離該等第一與第二曲柄軸60、62，第一與第二曲柄軸軸承64、66分別與該等第一與第二曲柄軸60、62連接。第一與第二斜小齒輪(齒輪驅動輪)68、70使用曲柄齒輪螺栓72、74固定在該等第一與第二曲柄軸軸承64、66上且固定在該等連接臂30、32之第二臂連接端58上。該等斜小齒輪68、70相向且朝向該 等連接臂30、32漸縮。如圖10最佳地所示，該等第一與第二斜小齒輪68、70安裝成環繞一第二轉軸76反轉，且該第二轉軸76設置成與該第一縱軸26正交。該等第一與第二斜小齒輪68、70各具有一第一驅動構件，該第一驅動構件係在各小齒輪上的多數圓周設置小齒輪齒69、71，如圖13最佳地所示。因此，該等第一與第二斜小齒輪68、70分別與第一與第二曲柄軸60、62反轉地連接。

該驅動總成34使用第一與第二端軸承78、80保持在一起，且該等第一與第二端軸承78、80用螺栓79、81結合在一起以確保一緊密配置。

請再參閱圖4與5，一分隔桿82設置在該等第一與第二連接臂30、32之間且由該等臂之間延伸到該等第一與第二曲柄軸60、62之間。該分隔桿82有助於維持該等二連接臂30、32及該等曲柄軸軸承64、66在該等曲柄齒輪螺栓72、74上且防止它們鬆弛及脫離。

以下請參閱圖4、9至23，該驅動軸16與該驅動總成34連接且與該第一縱軸26同軸。該驅動軸16包括一驅動軸突起84及一圓周設置凸緣86，且該圓周設置凸緣86中具有多數孔88。該驅動總成34包括一驅動總成連接構件90，該驅動總成連接構件90具有用於收納該驅動軸突起84之一中央設置開口92及多數圓周設置孔94，如圖23最佳地所示。該驅動軸16使用被驅動穿過該等孔88及該等孔94之螺栓來機械地固定在該驅動總成34上。可使用機械地固定該驅動軸16在該驅動總成34上之其他 裝置且該其他裝置對於所屬技術領域中具有通常知識者是習知的。例如，在該凸緣86上可使用多數小突起(圓丘)來固定在該等圓周設置孔94中而不是使用螺栓。為允許該驅動軸16在該驅動總成34操作時旋轉，驅動軸軸承96包圍該驅動軸16且抵靠該圓周設置凸緣86之底側。該等驅動軸軸承96係設置成與該基底本體開口22相鄰且被夾在該驅動軸16與該基底本體段20之間，如圖5與10最佳地所示。該等驅動軸軸承96係滾珠座圈。所屬技術領域中具有通常知識者可輕易了解的是可使用其他種類之軸承來允許該驅動軸16在該基底本體開口中平順地旋轉。一驅動軸密封件98設置在該驅動軸16與該基底本體段20之下部間，使得該驅動軸16與該基底本體段20旋轉地且密封地連接。如圖9、12與13最佳地所示，該驅動總成34更包括具有一圓周設置驅動構件表面之一固定齒輪驅動環100，且該圓周設置驅動構件表面具有多數圓周設置齒102。該固定齒輪驅動環100固定地安裝在該主驅動箱36中，使得該等齒102設置成朝向該活塞28。該等圓周設置齒102向內傾斜以允許它們在該等小齒輪68、70反轉時與對應小齒輪齒69、71配合地嚙合。因為該下殼體之全部可用內空間都被用來收容該驅動總成34，所以該固定齒輪驅動環100朝向該活塞28之新方位可大幅減少引擎尺寸。

如圖24、25、26與27最佳地所示，二端蓋構件71、73用螺栓結合在一起。

如圖11、15、16與17最佳地所示，因為該等二可反轉之曲柄軸60、62定向成使得各曲柄軸60、62之曲率63、65設置成相對該第一縱軸26呈90度，所以可在中間行程時達成該引擎10與該活塞28之最完美平衡。當由側邊觀看時，如圖15最佳地所示，該等二連接臂30、32及該等二曲柄軸60、62與該銷58形成三角形，且該銷58位在該三角形之頂點。在中間行程時，該等曲柄軸60、62之曲率63、65共平面。

以下請參閱圖28至30，該汽缸24具有具一汽缸圓周之一上汽缸部份104，及具一汽缸基底圓周之一汽缸基底105。該汽缸基底105圓周比該上汽缸部份104圓周大。該汽缸基底105包括設置在該汽缸基底105相對側之二半圓形凹槽106、108。該等半圓形凹槽106、108之尺寸及形狀係作成與該驅動總成34配合，因此有助於在組裝時簡單地且準確地對齊該汽缸24與該驅動總成34。此外，相較於習知總成，這準確組裝產生具有較小振動之一剛性總成。該汽缸基底105包括四個螺栓孔109以協助將該汽缸24固定在該驅動軸16上。具有該等半圓形凹槽106、108之汽缸基底105可準確、快速且輕易地組合該汽缸24與該驅動總成34。

該等連接臂30、32個別地作用且使反轉分別轉移至第一與第二曲柄軸60、62。因為達成完美對稱平衡，所以具有具該等連接臂30、32之該活塞28的旋轉式引擎10在一中間行程時，如圖11、15與16所示，可明顯減少 來自該活塞28及汽缸24之壁的側負載。該活塞28在該汽缸24內往復地移動。該活塞28藉助於該活塞銷58被該等二連接臂30、32帶動，且該等連接臂30、32分別由它們設置在該等二分開且反轉之曲柄上的軸或曲柄銷延伸。各曲柄軸具有與該固定斜齒環分別地嚙合之斜小齒輪。

3.汽缸頭總成

以下請參閱圖4與34至45，一汽缸頭總成109安裝在該汽缸24之上汽缸部份104上使得該總成109與該汽缸24及該外殼體14連接。該汽缸頭總成109包括該汽缸頭12及一汽缸轉盤110。該汽缸轉盤110與該上汽缸部份104及該汽缸頭12之一底側112密封地連接。該汽缸轉盤110因此被夾在該汽缸頭12與該汽缸24之間。當密封地安裝在該汽缸24上時，該汽缸頭12之(及當然該圓周之)直徑比該汽缸24之直徑大。環繞該汽缸頭12之周邊所包含的是用於收納多數螺栓之多數螺栓孔113以便將該汽缸頭12固定在該外殼體14上。該汽缸頭12具有一流體(空氣)入口埠114、一流體出口(排氣)埠116及一點火源埠118。該點火源埠118收容如一火星塞之一點火源(未圖示)。在所示例子中，該流體入口埠114係設置成與該排氣埠116相鄰。該汽缸轉盤110包括一汽缸轉盤開口120及一汽缸轉盤點火源埠122。當該汽缸24在該外殼體14內旋轉時，在該汽缸頭12中之流體埠114、116各依序地對準該汽缸轉盤開口120。

以下請參閱圖36至43，以123大致顯示一密封總成。三個密封環124、126、128安裝在對應深密封槽 130、132、134中，且該等密封槽130、132、134設置成與在該汽缸頭12中之入口埠114及該排氣埠116相鄰。一點火埠密封環136設置在一密封槽中，且該密封槽設置成環繞該點火源埠122。該等密封環124、126、128互相等距且設置成環繞該點火埠密封環136。該汽缸頭12之底側112亦包括第一與第二同心槽138、140，且該第二槽140比該第一槽138小。設置在該等二同心槽138、140之間的是多數分開空氣流開口142，且該等空氣流開口142與該第二槽140同心。

如圖37與38最佳地所示，該汽缸轉盤110具有一圓周設置密封件144，且該圓周設置密封件144緊貼地嵌入該深第二槽140且容許與該上汽缸部份104密封地接合。該密封件144亦包括在至少一位置147具有切口之一支持環密封件146且設置在該第二槽140外。彈性波形彈簧148安裝在該汽缸轉盤110之頂部。各密封環124、126、128、136沒有一切口，而是包括設置在該等密封槽130、132、134內側之一支持環149。該等密封環124、126、128、136在上與下端(未圖示)具有倒角。該等環密封設計係一高壓旋轉閥之一部份，其中該等彈性波形彈簧148提供一輕向下力；在至少一位置147具有該切口之該支持環密封件149密封在該密封槽之直徑上；該等密封環124、126、128在各槽外側向下推；該中間尺寸環在該槽內側向下推；且該等主環124、126、128具有倒角使得它們在不需要一切口之情形下更佳地嵌入該支持環。該等環 密封件朝不同方向密封以提供一完美密封。因此，該三環組與該頭旋轉頂汽缸固定在一起。

3.冷卻系統

除了該引擎結構以外，在操作時冷卻該引擎之能力是有利的。一雙獨特風扇及熱能交換系統設置成與該驅動總成34相對，以便在如冷、新鮮空氣移動通過該等熱交換表面時使用空氣流及熱接觸而與空氣交換熱來提供非常有效率之自冷卻。由該引擎有效率地移除熱之能力防止引擎過熱，而引擎過熱最後會使引擎故障。

以下請參閱圖2、34與44至59，以200大致顯示一雙冷卻系統。該雙冷卻系統200之第一部分取決於當冷空氣被迫通過一熱表面時由該熱表面至該冷空氣之熱能傳送。該雙冷卻系統200之第二部分取決於由一熱表面透過一熱交換器之熱傳送。如圖34最佳地所示，三個熱傳送墊202分開且互相等距並與該汽缸轉盤110連接。該等熱傳送墊202由該汽缸轉盤110直立。該等三熱傳送墊202作為用於由該引擎移除熱之獨立熱交換器。該等熱傳送墊202輻射遠離該汽缸轉盤點火源埠122且以大約120度互相傾斜遠離。如圖44最佳地所示，各熱傳送墊202包括向上延伸之二輕彈性分開(彈簧)構件204、206。各熱傳送墊202及分開彈簧構件204、206緊貼地插入一汽缸頭空腔208中。在燃料燃燒及該旋轉式引擎10操作時產生之熱能以熱之形式產生大量熱能。若該等熱傳送墊202設置成與該汽缸24之熱表面相鄰或直接接觸，則表示它們可吸收 該熱能且將它傳送至該汽缸頭12以便由該汽缸頭12之外表面直接散逸或藉由流過該等外表面之冷空氣散逸。該等熱傳送墊202係由具有高導熱性且所屬技術領域中具有通常知識者習知之材料製成。

請參閱圖1與2及圖47與49，一軸環214連接在該汽缸頭12與該基底本體段20之上部54間。該軸環214包括配置為以下更詳細說明之一雙冷卻系統之一部分的多數分開斜向長開口216。在軸環214下方的是有助於減少該引擎之總重的多數水平設置凹槽217。在六個凹槽217下方的是多數空氣入口開口221。

以下說明與該等雙冷卻系統之第一雙冷卻系統一致地操作的第二雙冷卻系統。如上所述，該汽缸頭12包括該等多數分開空氣流開口142，該等空氣流開口142等距地設置在兩個固心槽138、140間且在一空氣流冷卻系統之汽缸頭12部分中。設置在該汽缸頭12頂部上的是與多數空氣入口開口212相鄰且設置成環繞該點火源埠118並由該點火源埠向外輻射的多數徑向設置長冷卻空氣進入開口210。各入口210係三個一組地環繞該汽缸頭12配置之多數小長開口。

如圖49與50最佳地所示，該軸環214連接在該汽缸頭12與該外殼體之上部份間。該軸環214包括該等多數分開斜向長開口216。該等開口216在空氣流沿著一冷媒流動通道218通過時(如圖50中之箭號所示)提供一空氣流出口。一風扇219安裝成可環繞該汽缸24旋轉以便透 過該等入口210、212與225抽入新鮮空氣。設置成與該入口225相鄰之轉向器將空氣推至該風扇219之小直徑上，且接著該被加熱空氣透過該開口216離開。該風扇219係由輕量鋁製成且螺入該汽缸盤之頂部及該汽缸盤之頂部而螺合在該汽缸上。第一與第二轉向蓋220、222與該汽缸頭12之頂部連接並設置成與該等進氣鰭片210相鄰。在操作時，當該汽缸旋轉時，空氣由該汽缸頭12四周抽入且進入該等多數空氣入口開口210及該等開口212並被迫進入該冷媒流動通道218。該等旋轉鰭片透過該等斜向長開口216將該空氣推出。當該空氣沿著該通道218流動時，由在該汽缸頭12中或與它相鄰之熱表面至吸收該熱之冷空氣發生熱能傳送。相較於習知冷卻方法，迫使空氣由該汽缸頭12之中心接著通過該汽缸頭可提供較佳冷卻效率。

以下請參閱圖56至58，一鎖定盤224使用多數鎖定螺栓226來安裝在該汽缸之頂部且包圍該汽缸轉盤110(鎖定盤具有該等鰭片環)。該等多數孔14由該汽缸頭12連通至該鰭片219，藉此對該汽缸頭12提供冷卻。

以下請再參閱圖52，當由上方觀看時，在該旋轉冷卻風扇上之鰭片係朝向該火星塞孔傾斜。此外，當由上方觀看時，多數圓周設置螺栓孔113設置在頂部而有助於將該汽缸頭固定在該外殼體上。

總之，冷新鮮空氣在該等開口210、212與225被抽入該汽缸頭12。該等轉向器使冷卻流到達該等旋轉鰭片219之小直徑。該進氣通過該汽缸頭12到達該等鰭 片219之小直徑。離開之空氣流動而冷卻該引擎之本體。在該汽缸頭上之固定鰭片亦有助於冷卻。

4.潤滑系統

如同具有多數移動部件之任何機器一般，需要一潤滑系統以便讓該等部件移動通過各其他表面以防止停止移動。在吾人之新旋轉式引擎中，吾人已設計允許該等部件在不需複雜密封配置之情形下有效地移動且大幅減少所需潤滑劑更換頻率的一潤滑系統。所使用之潤滑劑係所屬技術領域中具有通常知識者習知之用以潤滑的一典型油(合成或天然)。

以下請參閱圖59至66，以300大致顯示一潤滑系統。一油入口埠302顯示為與該齒輪總成相鄰且與一油泵(未圖示)連接。在該等二連接臂30、32間之一分隔桿82在各端具有朝向該外殼體之曲線306、308，使得進入該齒輪總成之油在該引擎朝一箭號304之方向旋轉時進入該引擎之中間。該等分隔桿82之這簡單曲率使該油在該引擎操作時更均勻地分布在全部移動部件上。缺少該等桿曲線306、308，該油之最後目的地將大部份取決於泵力量。一油出口埠(未圖示)確保該油之連續循環。在該汽缸24與該外殼體14之間及在該下基底部份與該驅動軸16間之密封件50、98防止油由該引擎漏出。該分隔桿82之彎曲端306、308抵靠由該引擎10向外突出之二支持件310、312。如圖59最佳地所示，該汽缸24及該驅動總成34係一封閉系統，該封閉系統保持油使得它一直與該等 旋轉部件接觸。該油入口埠302藉由該分隔桿82使油移動至該基底本體。

操作

以下更詳細地說明該旋轉式引擎10之操作。該平衡旋轉式引擎10提供一旋轉力(轉矩)至該驅動軸16，因此當該驅動軸16與某種負載耦合時可有效地移動該負載。在一汽車之情形中，該旋轉動力係用於旋轉輪軸而使車輛向前或向後移動。如一汽油或柴油之一燃料源可透過如一化油器之一適當燃料分配器與該汽缸頭12(閥動塊)耦合。如一火星塞之一點火源(未圖示)可用於點燃該燃料。當點火發生時，產生足夠爆炸力以便在該汽缸24內縱向地沿該第一縱軸26驅動該活塞28。在如此做時，使該等第一與第二曲柄軸60、62藉由在該等連接臂30、32上之該活塞28的向下推力朝相反方向同步地旋轉。該等曲柄軸60、62之旋轉使該等斜小齒輪68、70開始旋轉，且該等斜小齒輪68、70環繞該第二轉軸76反轉並透過與該靜態固定斜齒環100之嚙合，該活塞28及該汽缸24與其他移動部件一起環繞該汽缸第一縱軸26旋轉。該驅動總成34使該驅動總成34旋轉以傳送驅動力至該工作負載(未圖示)。該等連接臂30、32之反轉提供減少振動及因此噪音產生之一平衡動力傳動裝置。圖4與5所示之全部組件在該引擎10操作時環繞該第一汽缸縱軸26旋轉。因此，可有利地增加燃料經濟性。

所屬技術領域中具有通常知識者可輕易了 解可使用使用一個以上汽缸之其他設計。藉由上述新旋轉式引擎，用單一汽缸達成之相同平衡負載可用多數汽缸維持。此外，由於該新旋轉式引擎模組化，多數引擎可以一適當串聯或並聯配置組合以便為一特定應用提供動力。

其他實施例

由前述說明，所屬技術領域中具有通常知識者可了解可對在此所述實施例進行多種變化及修改以使它適合各種用途及條件。

10‧‧‧旋轉式引擎

12‧‧‧汽缸頭

14‧‧‧外殼體

16‧‧‧驅動軸

20‧‧‧基底本體段

214‧‧‧軸環

216‧‧‧斜向長開口

Claims (15)

1. 一種平衡旋轉式引擎，用於施加轉矩至一驅動軸，該旋轉式引擎包含：一外殼體，其具有一主驅動箱；一汽缸，其安裝在該外殼體中；一活塞，其安裝成在該汽缸內縱向地移動；以及一驅動總成，其具有：i)一第一連接臂與一第二連接臂，各連接臂具有一第一連接端及一第二連接端，該等第一連接端與該活塞連接；ii)一第一曲柄軸與一第二曲柄軸，各曲柄軸與該等連接臂之該第二連接端旋轉地連接；iii)一第一齒輪驅動輪與一第二齒輪驅動輪，其分別與該等第一與第二曲柄軸反轉地連接；及iv)一固定齒輪驅動環，其具有一圓周設置之驅動構件表面，該固定齒輪驅動環安裝在該主驅動箱中使得該驅動構件表面設置成朝向該活塞，該等第一與第二齒輪驅動輪與該驅動環嚙合；該驅動軸係連接至該驅動總成及自其延伸遠離，特徵在於：該汽缸係可在該外殼體中旋轉；以及其中一分隔桿設置於該等第一和第二連接臂之間，該分隔桿係自該等連接臂之間延伸到該等第一和第二曲柄軸之 間，俾以防止該等第一和第二連接臂鬆開並且用以在操作期間分配用於潤滑之油；及該固定齒輪驅動環係安裝在該主驅動箱中使得該驅動構件表面朝向該活塞設置，且朝向該等第一與第二連接臂的整體設置，該固定齒輪驅動環位在該等第一與第二連接臂的整體與該驅動軸之間使得該等第一與第二連接臂不在該固定齒輪驅動環內延伸，該等第一與第二齒輪驅動輪與該驅動環嚙合。
2. 如請求項1之旋轉式引擎，其中該汽缸具有具一第一縱向轉軸之一腔室及一汽缸基底，該汽缸基底具有設置成彼此相對之第一與第二半圓形凹槽，該汽缸基底之尺寸及形狀係作成可與該驅動總成互相配合。
3. 如請求項2之旋轉式引擎，其中該等第一與第二齒輪驅動輪係安裝成環繞一第二轉軸反轉，該第二轉軸係設置成與該第一縱向轉軸正交。
4. 如請求項2之旋轉式引擎，其中該汽缸具有一汽缸圓周，且該汽缸基底具有一汽缸基底圓周，該汽缸基底圓周比該汽缸圓周大。
5. 如請求項1之旋轉式引擎，其中該等第一與第二齒輪驅動輪係各具有多數圓周設置之齒的第一與第二小齒輪，且各小齒輪相向地傾斜。
6. 如請求項5之旋轉式引擎，其中該固定齒輪驅動環具有多數圓周設置之向內傾斜齒，該等小齒輪及該固定齒輪驅動環之傾斜齒可配合以便在該等小齒輪 反轉時嚙合。
7. 如請求項1之旋轉式引擎，其中該等第一與第二曲柄軸各具有用於連接該等曲柄軸及該連接臂之一軸，及設置成遠離該軸之一曲率。
8. 如請求項1之旋轉式引擎，其中一活塞銷連接該等連接臂之該等第一連接端及該活塞，該活塞銷係設置成與一汽缸開口第一縱軸正交，或其中當該活塞在中間行程設置在該汽缸中時，該活塞、該等連接臂和曲柄軸形成三角形以便平衡該引擎。
9. 如請求項1之旋轉式引擎，其中該分隔桿在朝向該外殼體的任一端具有兩個彎曲，使得進入該驅動總成的油被引導至該驅動總成的一中間區，以平均地分配該油。
10. 如請求項5之旋轉式引擎，其中一第一曲柄軸軸承連接該第一曲柄軸及該第一小齒輪，該第一曲柄軸軸承係設置於其間；且一第二曲柄軸軸承連接在該第二曲柄軸與該第二小齒輪之間並且設置於其間。
11. 如請求項10之旋轉式引擎，其中該等第一和第二小齒輪係固定至該等第一與第二曲柄軸軸承及利用曲柄齒輪螺栓固定至該等第一與第二連接臂的第二臂連接端。
12. 如請求項1之旋轉式引擎，其中一汽缸軸承連接在該汽缸與該外殼體之間，該汽缸係與該外殼體密封地連接。
13. 如請求項1之旋轉式引擎，其中該外殼體包括一基底本體段及一中間段本體，該基底本體段具有一基底本體開口，該驅動軸係與該基底本體開口密封地連接；以及其中多個驅動軸軸承係設置在該驅動軸與該基底本體段之間。
14. 如請求項1之旋轉式引擎，更包含：一汽缸頭，其中設置有至少一入口埠、至少一出口埠及一點火源埠；及一汽缸轉盤，其與該汽缸頭密封地接觸以及連接至該汽缸之該上部份，以供可與其旋轉移動，該汽缸轉盤係設置於其間，其中該汽缸轉盤包括一汽缸轉盤開口及一汽缸轉盤點火源埠，且當該汽缸在該外殼體內旋轉時，在該汽缸頭中之該等埠依序對準該汽缸轉盤開口。
15. 如請求項14之旋轉式引擎，其中該汽缸頭之一底側包括第一與第二密封環，該等第一與第二密封環圓周地分隔開且與該點火源埠同心以便與該汽缸密封地安裝；且至少二密封環安裝在對應密封槽中，該等對應密封槽係設置成環繞在該汽缸頭中之該入口埠及該出口埠，該等密封環係相對該汽缸頭偏心地設置；以及其中多數第一彈性構件連接該汽缸轉盤及該汽缸頭。

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