使用轨道行星齿轮传动系统的内燃发动机的制作方法
【专利说明】使用轨道行星齿轮传动系统的内燃发动机
相关申请的交叉引用
[0001 ] 本申请要求2012年9月25日提交的名称为“ORBITING PLANETARY GEARINGSYSTEM AND INTERNAL COMBUST1N ENGINE EMPLOYING THE SAME” 的系列号为N0.61/705, 490的美国临时专利申请的权益，且是2013年9月25日提交的名称为“ORBITING PLANETARY GEARING SYSTEM AND INTERNAL COMBUST1N ENGINE EMPLOYING THESAME”的系列号为N0.14/036，694待决美国专利申请的延续申请。上述申请通过引用整体并入本文。
【背景技术】
[0002]本节中的陈述仅提供涉及本公开的【背景技术】信息，而不构成现有技术。在常规内燃发动机中，对发动机腔室定界的壁为圆柱形并且在一端使用汽缸头封闭。活塞被可运动的引导穿过另一端进入汽缸中。内燃发动机具有四个基本步骤:(I)进气；(2)压缩；(3)燃烧和膨胀；和(4)排气。在进气步骤中，可燃混合物被注入到燃烧室中。该混合物被通过活塞的压缩在压力下进入汽缸。该混合物随后点火和燃烧。热燃烧产物最终膨胀，迫使活塞向相反方向运动，并且导致能量传输到联接或连接到活塞的机械部件，例如曲轴。冷却的燃烧产物最后被排出并且燃烧循环重新开始。根据这个原理运行的典型燃烧发动机可以是两循环或四循环的，例如Otto和柴油发动机。
[0003]存在持续的问题，涉及常规内燃发动机显示出相对低的效率。发动机效率通常通过对比燃料中的理论化学能量和从燃料提取的以通过发动机传递动能形式的有用能量来加以限定。尽管用于从典型燃料提取能量的热力学极限是大约80%，典型的燃烧发动机显示平均效率仅为大约20-40%。因此，仍然有很大的空间来提高效率超过传统内燃发动机。
【发明内容】
[0004]为了提供发明的一些方面的基本理解，以下呈现发明的简要概述。本概述不是发明的广泛综述。它不是为了标识发明的关键/重要元素，或描述发明的范围。其唯一的目的在于以简化形式呈现发明的作为前序的一些思想，更详细的说明稍后呈现。
[0005]在一个方面中，发明包括内燃发动机的一个或多个实施方式，发动机包括具有为第一燃烧室定界的第一壁的发动机壳体，具有第一活塞的第一主构件和具有第二活塞的第二主构件。活塞还可以为第一燃烧室定界。第一壁可以限定环形部至少一段(例如，像环形部的形状，但是具有基本任何段形状，不只是圆形等)，并且活塞可以沿着由环形部的那段限定的弯曲路径被引导。
[0006]本发明主题的各个方面可以提供一种结构上紧凑和简单的内燃发动机。在一个或多个实施方式中，本发明主题可以包括内燃发动机，其包括联接到主构件的中间构件，其可以沿着预定路径行进，并且可以联接到曲轴。当与传统内燃发动机相比时，本发明主题的实施方式尺寸更紧凑，重量更轻，减少对内部润滑的需求，并且可能够容易的制造。
[0007]相对于传统燃烧发动机，根据本发明主题的各种实施方式的燃烧发动机具有不仅通过发动机壳体的壁和第一活塞所定界还通过第二活塞定界的燃烧室。活塞可以设置为附接到主构件的单独部件。活塞还可以是主构件的一体部分。发动机壳体的壁可以限定至少部分的引导活塞的环形部的一段，从而活塞可以沿着弯曲路径行进。当在如上述限定的燃烧室中点火燃烧气体时，两个活塞在相反方向被驱动，即迫使分开。气体在燃烧室中膨胀从而驱动不止一个，而是两个活塞以大大增加发动机的效率，通过增大燃烧气体可以作用其上的表面积。这降低了燃料消耗并且改善了排放值。
[0008]由于活塞沿着弯曲路径行进，本发明主题的燃烧发动机针对给定的燃烧室体积可以非常紧凑。
[0009]在其他方面中，本发明可以包括能够将线性或旋转运动(例如，本文中所述的活塞的旋转运动，该运动的线性分量，或其他线性或旋转运动等)转换为旋转运动的中间构件，例如以驱动曲轴等，或反之亦然。在一个示例中，中间构件可以接收例如本文所述的那些活塞的运动，而且可以传送这些运动到例如本文所述的曲轴。中间构件和单个曲轴从而代替两个曲轴和当采用于例如本文所述的发动机中时用于联接两个曲轴的其他装置，这提供非常紧凑和简单制造的发动机，尽管在某些这样的方面，中间构件可替代地联接到多于一个曲轴。
[0010]在其他方面，本发明主题的中间构件可以采用例如本文更详细描述的一种轨道旋转行星齿轮系统，其可以提供很多优点。这些优点包括提高结构完整性，降低制造和装配成本，减少摩擦和应力，并减少不必要的运动(倾斜、倾翻、振动等)。
[0011]如本文所述，根据本发明主题的发动机的活塞在燃烧气体的膨胀过程中可以在相反方向同时运动，因此产生的力和力矩可以很大程度上被补偿。因此振动可以几乎完全被补偿，减少例如平衡轴等的特殊设备的需要。
[0012]在一些实施方式中，第一主构件可以包括第三活塞并且第二主构件可以包括第四活塞，其中第三活塞和第四活塞可以为第二燃烧室定界。这允许两个燃烧室的非常紧凑的布置。每个主构件可以在其一端通过活塞为第一燃烧室定界且在其另一端通过另一个活塞为第二燃烧室。因此，减少一个燃烧室的尺寸的行程可以增加另一个燃烧室的尺寸，反之亦然。因此可以避免活塞的空行程，提高效率并且减少由于摩擦对应的损耗。
[0013]具有环形部形状的壁可以为第一和第二燃烧室定界。第二燃烧室还可以通过单独的第二壁来定界，第二壁还可以为环形部的至少一段定界。如本文所使用的，环形部被限定为环形形状主体，其可以具有任何截面，例如圆形、方形、矩形、椭圆形、不规则形状等。
[0014]两个主构件可以围绕共同枢转轴线枢转。这可以减小发动机的尺寸和减少需要定位活塞的部件的数量。两个燃烧室和两个插入的主构件可以以对称方式布置以减小发动机振动。
[0015]在某些方面，曲轴可以围绕与枢转轴线共轴的旋转轴线旋转，而在其它方面中，它可以围绕单独的轴线旋转。在共轴的实施方式中，活塞和主构件的运动可以被传送到中间构件，并且由此以对称的方式到曲轴。枢转轴线和曲轴的旋转轴线的共轴布置可以有助于发动机非常紧凑的结构。
[0016]在发明的方面中，中间构件可以被插入由主构件的枢转运动限定的平面之间。在这种方式中，力在横向上作用并且因此可以减小引发的不需要的力矩和负载。
[0017]在发明的某些实施方式中，主构件和中间构件可以通过旋转和滑动接头相互联接。每个接头可以被置于主构件和中间构件之间，以允许每个主构件相对于中间构件的旋转和滑动。中间构件可以以相似方式被联接到曲轴。中间构件可以具有容纳区域用于容纳对应主构件的接合构件。接合构件可以是容纳在设置在中间构件中或在中间构件处的狭槽状区域的螺栓。这可以提供从主构件到中间构件的运动和力的非常牢固和可靠的传送。在其它方面中，主构件和中间构件的连接可以通过滚子完成，滚子可以提供中间构件在基于主构件的旋转或主构件的单个线性维度的运动。中间构件可以包括可以容纳在对应主构件的容纳区域中的接合构件(例如，销等)。
[0018]中间构件可以具有容纳区域用于容纳对应曲轴的接合构件，以从中间构件传送运动和力到曲轴。在一些实施方式中，该容纳区域可以与设置用于主构件的接合构件的容纳区域相同。根据本发明的替代实施方式，中间构件可以包括可以被容纳在对应曲轴的容纳区域中的接合构件。
[0019]在某些方面中，中间构件可以通过引导装置引导，引导装置平行于中间构件行进沿着的轴线延伸。这些引导装置可以包括平行柱，沿着中间构件可以滑动并且在它的端部位置之间行进和回退。
[0020]在各个方面中，本发明主题可以用作或有关两循环或四循环发动机的燃烧发动机，无论是Otto原理还是柴油原理可以在各种实施方式中使用。
[0021]为了完成前述和相关目的，本文结合以下说明书和附图描述本发明的某些说明性的方面。这些方面是象征性的，然而，发明原理中各种方式的一小部分可以被采用，而且本发明主题目的是包括所有这样的方面和它们的等效方式。当结合附图考虑时，本发明其他优点和新颖性特征将从本发明以下详细说明中变得清楚。
【附图说明】
[0022]图1A示出了根据本发明方面的燃烧发动机的示意性侧视图。
[0023]图1B示出了沿着图1所示的线I1-1I截取的段图。
[0024]图2示出了根据本发明主题方面的内燃发动机的实施方式的分解视图。
[0025]图3示出了根据本发明主题方面的内燃发动机的实施方式的透视和侧视图。
[0026]图4示出了根据本发明主题方面的内燃发动机的示例实施方式的前视和后视图。
[0027]图5示出了根据本发明主题方面的示例曲柄子组件的分解视图。
[0028]图6表示根据本发明主题方面的示例曲柄子组件的侧视和顶视图。
[0029]图7示出了根据本发明主题方面的示例第二曲轴的顶视和透视图。
[0030]图8示出了根据本发明主题方面的示例第一曲轴的顶视和透视图。
[0031]图9示出了根据本发明主题方面的示例主构件轴承的透视图。
[0032]图10示出了根据本发明主题方面的示例配重的透视、侧视和底视图。
[0033]图11示出了根据本发明主题方面的示例曲柄正齿轮的侧视和透视图。
[0034]图12示出了根据本发明主题方面的示例