专利名称：用于圆周运动和往复运动之间相互转换的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于圆周运动和往复运动之间相互转换的装置，例如，该装置可用于将四冲程往复发动机活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。
不可避免的活塞侧向推力作为一个阻碍一个四冲程发动机输出效率提高的因素已为人们所知，由于活塞和曲轴借助连杆互相连接，使得这个侧向推力不能避免。具体地说，由于活塞的往复运动不能平稳地传递到曲轴，侧向推力增加，从而导致能量损失。
在这种传统的方式中，曲柄运动参与将直线运动转换为旋转运动。然而，例如在一个四冲程发动机中，由于曲柄运动而使活塞摇摆，则在活塞和气缸之间产生了侧向推力。这样，发动机的空转速度必须增加到约1000rpm，从而还导致燃料消耗方面的问题。
该侧向推力导致能量损失，此外，为了防止损坏，例如裂纹，局部破裂，以及由于活塞与缸体内壁碰撞而产生的类似问题，活塞必须用重的，强度高的金属制成。这样，活塞的重量不可能通过采用如陶瓷之类的材料制成而获得减轻。
鉴于此，本发明的一个目的是提供一种用于圆周运动和往复运动之间互相转换的装置，该装置能将例如一个四冲程往复发动机的活塞往复运动转换为曲轴的旋转运动时所导致的能量损失减小，同时能够用陶瓷成形活塞，从而减轻发动机的重量。
按照本发明的一个方面，提供一种用于圆周运动和往复运动相互转换的装置，该装置包括一个杠杆件，该杠杆件具有一个支点以及一个作用点和一个受力点，该作用点或受力点可旋转地在一直线的一个点上安装，该直线连接一个转动体的转动中心和周边，所述作用点或受力点设置一个第一调节器，该支点设置一个第二调节器，以使该支点成为一个可动支承点，其中、第一调节器偶联一个往复体，并且第一和第二调节器包括若干用于支承受力点或作用点之一，以及支承点的支承件，该支承点可以沿所述杠杆件的纵向方向移动。
按照本发明的另一个方面，提供一种用于圆周运动与往复运动之间互相转换的装置，该装置包括一个转动体;一个杠杆件，该杠杆件具有一个支点以及一个作用点和一个受力点，该作用点或者受力点可转动地在一直线的一个点上安装，该直线连接所述转动体的转动中心和周边，所述作用点和受力点之一设置一个第一调节器、支点设置一个第二调节器，以使该支点成为可动支承点;以及一个往复体，所述设置有一个第一调节器的作用点或受力点与该往复体偶联;其中，第一和第二调节器包括若干用于支承受力点和作用点之一，以及所述支承点的支承件，该支承点可在连杆纵向方向上移动。
按照本发明的另一个方面，提供一种用于圆周运动和往复运动之间互相转换的装置，该装置包括;一个转动体;一个杠杆件，该杠杆件具有一个支点以及一个受力点和一个作用点，该作用点可转动地在一直线上的一个点上安装，该直线连接一个转动体的转动中心和周边，所述受力点设置一个第一调节器、支点设置一个第二调节器，以使该支点成为一个可动支承点;以及一个往复马达，设置第一调节器的受力点与该往复马达偶联;其中第一和第二调节器包括若干用于支承该受力点和支承点的支承件，该支承点能沿所述连杆纵向方向上移动。
按照本发明的另一个方面，提供一种用于圆周运动与往复运动之间互相转换的装置，该装置包括;一个转动件;以及一个杠杆件，该杠杆件具有一个支点以及一个受力点和一个作用点，该作用点可转动地在一直线的一个点上安装，该直线连接一个转动马达的转动中心和周边，所述作用点设置一个第一调节器、支点设置一个第二调节器，以使该支点成为一个可动支承点，设置第一调节器的作用点与一个往复机械的往复体偶联;其中，第一和第二调节器包括若干用于支承作用点和支承点的支承件，该支承点能在所述杠杆件纵向上移动。
按照本发明的另一个方向，提供一种用于圆周运动和往复运动之间互相转换的装置，该装置包括一个转动体;以及一个杠杆件，该杠杆件具有一个支点以及一个受力点和一个作用点，该作用点可转动地在一直线的一个点上安装，该直线连接所述转动体的转动中心和外周，所述受力点设置一个第一调节点、支点设置一个第二调节器，以使该支点成为一个可动支承点;其中，设置第一调节器的受力点与一个往复马达的活塞偶联，该活塞可移动地装在一个缸体中，该缸体两端的每一端设置动力气体进入和排出的组件，并且第一和第二调节器具有若干用于支承受力点和所述支承点支承件，该支承点能沿所述杠杆件的纵向方向移动。
按照本发明另一个方面，提供一种用于圆周运动和往复运动之间转换的装置，该装置包括;一个转动体;以及一个杠杆件，该杠杆件具有具有一个支点以及一个受力点和一个作用点，该作用点可转动地在一直线的一个点上安装，该直线一连接该转动体的转动中心和周边，所述受力点设置一个第一调节器，支点设置一个第二调节器，以使该支点成为一个可动支承点;其中，设置第一调节器的受力点与一个往复马达的活塞偶联，该活塞在一个气缸中可移动地设置，该气缸在其两端设置燃气的进、排气组件和一个点火组件，并且第一和第二调节器具有若干用于支承该受力点和支承点的支承件，该支承点能沿所述杠杆件的纵向方向移动。
按照本发明的要点，提供一个杠杆件，该杠杆件具有一个支点以及一个受力点和一个作用点，可转动和沿轴向地去一直线的一个点上安装，该直线连接一个转动体的转动中心和周边，该受力点和作用点之一设置一个第一调节器，支点设置一个第二调节器，以使该支点成为可动支承点，所述第一调节器与一个往复体偶联，并且第一和第二调节器具有若干用于支承所述受力点和作用点之一，以及所述支承点的支承件，该支承点能沿所述杠杆件的纵向方向上移动。
本发明其他的目的和优点可在下面的描述更好地得到体现，其中有些可从说明书中直接得到，有些可从本发明的实践中学到，本发明所述的目的和优点借助下面特别指出的手段和组合能够被认识和获知。
现在，结合附图，详细描述体现本发明的优选实施例，该优选实施例的详细表述，是结合上文给出的一般性表述进行的。这些附图包括在本说明书中，并成为说明书的一部分。
图1是本发明一个实施例的透视图;
图2表示图1所示旋转往复运动部分的轨迹的一个实例;
图3表示图1所示旋转往复运动部分的轨迹的另一个实例;
图4是本发明另一个实施例的示意剖视图;
图5是本发明的又一个实施例的透视图;
图6A和6B表示图5所示实施例的工作过程;
图7是图5所示实施例一个具体结构的前视图;
图8是图7所示实施例装置的顶视图;
图9是图7所示实施例装置的侧面剖视图;
图10是图7所示实施例装置的前视图;
图11是本发明另一个实施例的示意剖面图;
图12是图11所示实施例的一种改进型的示意剖面图;
图13是本发明再一个实施例的侧视示意图;
图14A和14B是本发明另一个实施例的侧视示意图;
图15是本发明另一个实施例的侧视示意图;
图16是本发明另一个实施例的侧视示意图;
图17是本发明另一个实施例的侧视示意图;
图18是本发明另一个实施例的侧视示意图;
图19是本发明另一个实施例的侧视示意图;
图20A和20B是本发明另一个实施例的侧视图;
图21是本发明另一个实施例的前视图;
图22是本发明另一个实施例的前视示意图;
本发明优选的实施例将结合附图得到详细说明。
图1是本发明一个实施例的总体结构的透视图。该实施例具有一个杠杆件5，其一端作为受力点通过一个销子4可转动地安装到与电机1的转轴2配装的圆盘3靠近外圆的部位上。支点杠杆件5的支点6a由支点调节器6可转动地支承，使该支点可沿杠杆件纵向运动。6a是一个在杠杆件5上安装的销子，以通过该销6a，将一个滚子6b可转动地支承在杠杆件5上。滚子6b和用于该滚子6b和杠杆件5沿该杠杆件纵向导向的导向板6c和6d构成支承点调节器6。
一个作用点调节器7在杠杆件5的另一端提供给作用点7a。该作用点调节器7具有一个通过销7a可转动地安装在杠杆件5上述另一端的滚子7b，以及用于该滚子7b导向，以便该滚子7b和作用点7a可在杠杆件5纵向上运动的导向板7c和7d。
该作用点调节器7基本上在一个圆柱形活塞8的中部固装，而该活塞是装在缸体9中的。若干活塞环(图中未示出)分别在靠近活塞8两端的位置上安装，以便密封活塞8和缸体9内壁之间的间隙。
缸体9的两个端面上安装有进口管和出口管10a和10b，以及10c和10d，和开/闭阀11a、11b、11c、和11d分别装在上述相应的管子上。
在这个结构中，当电机与电源接通而被驱动，圆板3转动，例如沿图1箭头A的方向转动，所述杠杆件5在圆板3每转半圈便重复逆时针方向和顺时针方向的枢轴摆动。相应地，杠杆件5的作用点7a随圆板3的转动重复垂直于连杆纵向的往复运动。
杠杆件5作用点的这种往复运动传递到作用点调节器7，从而，活塞8便在缸体9中作直线往复运动。同时，沿调节器7的导向板7c和7d导向的滚子7b便可在杠杆件5纵向上移动。
在这种情况下，当阀11a到11d随活塞8响应于杠杆件5垂直运动而运动，在预定的时刻开启和关闭时，液体能分别由管10a和10c进入缸体9，和由管10b和10d排出缸体9。
这时，由于活塞8朝向缸体9内壁的侧向推力不出现，又由于杠杆件5的可动支点6a和作用点7a的运动产生的朝向导向板6c、6d、7c和7d的杠杆侧向推力被滚子6b和7b的滚动所吸收。因此，在这些区域的机械损失非常小。
图1所示实施例的装置是一个可逆装置、例如，当高压液体或空气交替地由管10a和10c供给，活塞8随该高压液体或空气垂直运动时，该活塞8的这种往复运动通过杠杆件5传递到圆板3并使其转动。这样，电机1就可被驱动作为发电机了。
在这种情况下，同样由于不存在活塞8朝向缸体9内壁的侧向推力，又由于杠杆件5的可动支点6a和作用点7a的运动产生的朝向导向板6c、6d、7c和7d的杠杆侧向推力被调节器6和调节器7的滚子6b和7b的滚动所吸收，因此，在这些区域的机械损失同样非常小。
图2和图3表示出在图1所示实施例中分别起杠杆件5的受力点，支点和作用点作用的销子4、6a和7a的运动轨迹。
具体地说，销4实现了一个完正的圆周运动，支承销6a在导向板6c和6d间沿连杆5的纵向直线运动，而销7a在导向板7c和7d之间跟随活塞8的往复运动而形成图2或图3所示的运动轨迹。销7a在图2图3中轨迹不同是由于可动支承销6a的位置不同造成的。
图4是将本发明应用于四冲程发动机的一种实施例的示意结构图，该四冲程发动机气缸20的上部配置一个进气管21、一个排气管22、一个进气阀23和一个排气阀24。
气缸20的内部设置一个沿该气缸内壁垂直运动的活塞25。虽然图中未示出，一个活塞环在活塞25的外表面设置，以密封活塞与气缸20内壁的间隙。活塞25中，在一对沿垂直于活塞运动方向上彼此分开一个预定距离的导向板25a和25b之间成形出一个导向槽25c。
一个外径与导向槽25宽度几乎相等的滚子26插入该导向槽25c。滚子26可转动地通过销27安装到杠杆件28的一端或受力点上。板25a、25b和滚子26起一种受力点调节器的作用。杠杆件28由一个结构与图1所述实施例结构相同的可动支点调节器29支承。杠杆件28的另一端可转动地与曲轴32的曲柄30或者通过一个销与一个转动圆板的周边部分相偶联。该可动支点调节器29由销28a、滚子28b、以及导向板28c和28d构成。导向板28c和28d沿活塞25往复运动的方向设置，而滚子28b也被支承成可沿活塞25往复运动方向移动。
在这个实施例中，当燃料空气混合物由活塞25压缩冲程死点附近的火花塞33点燃时，活塞25由于燃料空气混合物的爆发作用而被下推。该压力通过滚子26和销27传递到杠杆件28，然后又从曲柄30传递到曲轴32的主轴。
图4所示的实施例中，爆发形成的压力将活塞25推向气缸20的内壁。由于活塞25和杠杆件28通过由板25a、25b以及滚子26构成并起受力点调节作用的调节器25，和通过起可动支承点调节器作用的调节器29彼此联接在一起，作用在活塞25上的力全部传递到曲柄30上，而不承受任何来自杠杆28的反作用力，这样，与现有往复式发动机相比，侧向推力大大降低。类似地，杠杆件28的支点28a由可动支点调节器29支承，因而可以小的机械损失将活塞25的往复运动转换为旋转运动。
在这种情况下，由于活塞25不对气缸内壁施加很大的力，该活塞25的主要部分能由陶瓷制成。由于侧向推力减小，导致能量损失降低，同时空转速度能够降低到例如50rpm或以下。由此导致的很大的优点是节约燃料。
图5所示的实施例中，与图4所示实施例相同的两个气缸和两个活塞同轴地连接成一个简化的结构，因此进一步提高了效率。此外，图5中相应图4的那些零部件用相同的序号来表示，因此，这些零部件的详细描述将省略或者简化。
参照图5，一对进气管21a和21b、排气管22a和22b、以及火花塞33a和33b分别设置在气缸20的两个端面。气缸20中配置一个活塞25，该活塞25中设置一个起受力点作用的销27，和起受力点调节器的作用的。一个滚子26以及导向板25a和25b。销27在杠杆件28的一端安装，并且该杠杆件穿过支承点调节器与曲轴32的曲柄或者动力接受部分30a可转动地偶联。该动力接受部分30a相当于图4所述实施例中曲轴32的曲柄30。
图5所示的实施例中，进气管21a和21b以及排气管22a和22b由阀(图中未示出)在预定的时刻打开或关闭。这些部分可与现有的四冲程发动机相同，故不再赘述。
假设曲轴32由一个起动电机转动(未示出)，例如，气缸20中的活塞25移动到接近图5的左端，并且此时燃料空气混合物被压缩。当燃料空气混合物由火花塞33a点燃时，活塞25推向图5的右侧，杠杆件28通过销27，以及受力点调节器而顺时针转动。当杠杆件28绕支承销28a顺时针转动时，曲轴反时针方向转动。其结果，气缸20中的活塞25移动到接近图5的右端，然后废气从管22b中排出，如果结构设计为第二气缸(未示)正发生爆发，则曲轴22继续转动。
当第二气缸发生爆发时，图5中活塞25向左运动通过管22a排出废气，同时，燃料空气混合物从进气管21b进入气缸。当另一第三气缸正值活塞25处于图5的左端，发生爆发时活塞25向右移动压缩从进气管21b进入气缸的燃料空气混合物。活塞25移动至接近图5的右端。此时，当火花塞33b点燃压缩的燃料空气混合物时，活塞25又被推向左侧。以这样的方式，曲轴32便连续按照箭头指示方向转动。
图6A为一个四冲程发动机的工作过程，其中具有图5所示结构的两个气缸与曲轴32偶联，而图6B表示该四冲程发动机另外两个气缸的工作步骤，该四冲程发动机所有四个与图5所示结构相同的气缸排列为连续进行四冲程工作。在这种情况下，如果四个气缸这样排列，以致爆发总是在图5所示连杆28的两侧以推拉的方式发生，则工作效率增加，由此实现只有很小振动的低噪声发动机。
这个实施例中，活塞25被排列成可在销27的两侧具有良好的平衡。并且活塞25仅通过滚子26与相应于传统连杆的杠杆件28的导向板25a和25b线性接触。因而每次爆发活塞25都不会在气缸20内壁产生大的侧向推力。从而侧向推力引起的能量损失变小，这样便可获得一种高效的往复式发动机。由于活塞25上不作用因侧向推力引起的盛大载荷。活塞25能由陶瓷制造。
当往复式发动机能利用陶瓷制造时，气缸20的内部的温度可增至传统内燃机的二到三倍，而人们都知道传统往复式发动机的热效率只有20%。在该实施例中，机械损失也能大幅度减小。例如，如果10%的机械损失能得到恢复，再假定70%的其余热损失能降低到1/3，则可获得的(10+70/3+20)%的高效率，即大于50%。
由于从活塞25到曲轴32的总摩擦系数变得很小，能够获得整体的平稳运动，并且空转速度能减小到例如50rpm或以下。
图7到图10表示一个水平共轴的四冲程发动机的实施例、其中，一个具有图5所示实施例结构的气缸水平布置。参照图7，气缸40a中设置一个活塞41a，在该活塞中成形的两个导向板42b和42c之间形成的导向槽42a中装配一个通过销44a安装在一个杠杆件45a一端上的滚子43a。
滚子43a、两个导向板42b和42c构成一个受力点调节器，销44a起杠杆件45a一个受力点的作用。
杠杆件45a由一个起可动支承点作用的销48a支承。该支承点上设置一个插入导向槽46a的滚子47a构成的支承点调节器。杠杆件杠45a的另一端或作用点与曲轴的曲柄49a偶联。如图10所示，曲柄49a通过起连接件作用的皮带61和滚子62a、62b、62c、62d和62e与凸轮轴50a和50b连接。并驱动安装在凸轮轴50a和50b上的凸轮51a和51b。该凸轮51a和51b分别借助具有可动支点调节器52a和52b的杠杆件53a和53b驱动阀54a和54b动作。
如图8所示，除了阀54a之外，气缸40a的一侧还安装了另一个阀55a。阀55a由杠杆件56a以类似的方式驱动。如图8所示，除了阀54b之外，气缸40a的另一侧安装了阀55b。阀55b由杠杆件56b以类似的方式驱动。又如图8所示，一对火花塞57a和57b，以及58a和58b分别设置在气缸40的两侧。
图9是沿图7所示杠杆件45a部分剖开的侧面剖视图，曲柄49a与杠杆件45a连接并由轴承60a和60b可转动地支承。
图7至图10所示的发动机基本上与图5所示的结构相同，同此其工作的详细说明将予省略。该发动机中，一个与图5中曲轴32和活塞25之间应用的杠杆件28相同的杠杆件被采用在阀54a至55b的驱动机构中，以便该发动机能以高速旋转。
下面，结合附图11和12叙述一个阀开闭机构。图11中，该阀开闭机构用于一个挺杆阀。在一个挺杆70的未端在垂直于该挺杆70运动方向的方向上成形一个受力点调节器的导向槽71，该导向槽中装配一个滚子72。该滚子72借助销73安装到杠杆件74的受力点上。阀杆75可转动地安装到杠杆件74的另一端，或作用点上。杠杆件74的可动支承点借助销76由滚子77支承。而该滚子77借助支承点调节器的导向槽78保持在发动机机体79上，以便该滚子能沿杠杆件74的纵向上自由移动。
阀杆75的末端成形一个阀80。一个弹簧座81固定在阀杆75上。阀杆75末端成形的阀80通过在弹簧座81和发动机机体79之间设置的螺旋弹簧82的作用恒定地密封一个例如排气孔83。挺杆70由起输入可动受力点调节器作用的发动机机体79调节，而阀杆75由起输出作用点调节器作用的发动机机体79调节。
当阀开闭机械以这样的方式构成时，由输入受力点调节器调节的挺杆70的垂直运动平稳地传递到阀杆75，而阀杆75的运动由输出作用点调节器以及在挺杆70末端成形的导向槽71的上侧壁71a调节。这样，即使发动机速度增加，阀80总是精确地跟随挺杆70的垂直运动，而不会导致所称的击碎。因此，相对传统发动机而言，转速能够显著增加。
图12表示一个所述的阀开闭机构应用于OHC阀(顶置凸轮轴)的实施例。图12不同于图11之处仅在于用顶置凸轮轴85取代挺杆70驱动阀开闭机构，以及在一个导向板78a和发动机机体79之间形成一个导向槽78。该机构的工作基本上与图11所述机构相同。
上述所有的实施例均涉及用于旋转运动与直线往复运动之间转换的装置。下述的实施例涉及用于直接将旋转运动转换为杠杆件的往复摆动。
图13表示一个这种装置的基本驱动结构111。参见图13，一个转臂101A通过一个转轴101与一个电机100相连，并被其驱动。转臂101A的另一端借助销102与一个杠杆件103相连，该杠杆件103的一个可动支点104借助一个滚子105可转动地支承在一个支点调节器的一对平行导向板106和107之间。所有这些构件均安装在一个长方形箱体109中，其中电机100部分密封在吸振填料110中。
在该结构111中，当电力供至电机100并转动轴101时，由于电机100转动，转臂101A的自由端或者销102进行圆周运动以形成与转臂101A长度基本相同的运动轨迹。此外，滚子105在导向板106和107之间直线地运动;而杠杆件103以可动支点104为中心往复摆动。以这样的结构，转臂101A的旋转运动便平稳地转换成杠杆件103的往复运动。需指出的是，杠杆件103往复摆动的角度能够根据支承点104、受力点102、以及作用点112之间距离比值的变化而变化。
图14A和14B中，用于飞行物的浆叶125a、125b、126a、126b借助应用两组与图13所示结构相同的基本结构111而构成。图114是一个前视图，而图14B是一个平面图。参见图14A和14B，转动盘121和122与马达(未示出)的旋转轴偶联，并由该马达驱动。转动盘121的旋转运动传递到桨叶125a、125b，而转动盘122的旋转运动传递到桨叶126a、126b。旋转盘121和122的周边形成齿轮，这样转动盘121和122便互相啮合，以与桨叶126a、126b同步的方式驱动桨叶125a、125b。这些叶片通过可动支点调节器123和124起杠杆件的作用，并且转换为摆动。该转动盘121和122可以不用马达，而用橡胶带驱动。在这种情况下，该橡胶带的一端可以钩到钩子127上。
图15表示一种一个杠杆件133通过销132偶连到一个转动体131周边部分的结构。在该结构中，杠杆件133用作采用一个可动支点135的起重机臂。该杠杆件133的后部设置配重134，以便杠杆件133能随起重机平稳运动。
图16和图17所示的实施例中，一个支承轴143通过安装件142倾斜地安装到电机141的旋转轴上。一个起移动支点作用的转动滚子145安装在支承轴143的中部，并且夹在一组起移动支点调节器作用的二块平行导向板146和147中间。这个结构中，所述支承轴143形成一个以滚子145为顶点的圆锥形的旋转轨迹。因此，当一个三角形板148安装到这个支承轴143时，该板148可以作为一个船的推进器使用。
图18表示一个通过应用三组与图13所示结构相同的基本结构111A、111B以及111C而构成的具有人脚功能的实施例。具体地说，基本结构111A的杠杆件103A的末端固定到基本结构111B的壳体109上，而基本结构111B的杠杆件103B的末端固定到基本结构111C的壳体109C上。当基本结构111A至111C的转动盘100A至100C由电机(未示出)驱动时，相应的杠杆件103A-103C摆动以实现人脚的运动，其中杠杆件103A起大腿部作用，杠杆件103B起小脚作用，而连杆103C起脚的作用。
图19表示一个通过应用三组与图13所示结构相同的基本结构111A、111B以及111C而构成的具有人的手臂功能的实施例。具体地说，基本结构111A的一个杠杆件103A的末端固定到基本结构111B的壳体109B上，而基本结构111B的杠杆件103B的末端固定到基本结构111C的壳体109C上。当基本结构111A至111C的转动盘100A至100C由电机100a、100b和100c驱动时，相应的杠杆件103A至103C摆动以实现人手臂的运动。其中，杠杆件103A起上臂作用、杠杆件103B起小臂作用、而杠杆件103C起手的作用。
图20A和20B表示了本发明的另一个实施例。该实施构成例如一个机器人平衡器。图20是一个侧视图。图20是一个平面图。该实施例中也应用两组与图13所示结构相同的基本结构111A和111B。第一基本结构111A的杠杆件103A的末端以90°的方式固定到一个由第二基本结构111B的壳体109B后部伸出的固定臂151的末端。第二基本结构111B的杠杆件103B的末端设置一个圆柱形配重152。此外，第一基本结构111A的杠杆件103A与第二基本结构111B的杠杆件103B在摆动方向上成90°角。其结果。如果该平衡器安装到例如一个用两只脚走路的机器人上，而且基本结构111A和111B的杠杆件103A和103B，按照机器人的姿势传感器输出的信号，由电机100A和100B驱动而摆动，则可得到非常良好的姿势控制操作。
图21表示的本发明另一个实施例是一个四缸式星形发动机。该图中，第一和第二公用圆柱形气缸161和162是以中心线彼此平行的方式布置的。气缸161和162的两端由缸盖163、164、165和166封闭。两个阀167a、167b安装成穿过缸盖163。阀168a、168b、169a、169b、170a和170b以同样的方式安装成穿过缸盖164、165和166。
气缸161中设置第一活塞171以及第二活塞172，该二个活塞由连接件173彼此连接到一起。两个导向板174和175在活塞171和172之间配置，以便滚子176能够沿垂直于气缸161轴向的方向在导向板174和175之间自由移动。为了减小活塞的重量。活塞171和172成形出凹部171a和172a，凹部171a和172a的开口端由活塞板177和178封闭，这样，在缸盖163、164与活塞板174、175之间便形成燃烧室179和180。为了密封燃烧室179、180，在活塞171、172和气缸161之间的间隙中设置密封件或活塞环181。
以相同的方式，气缸162中设置第一活塞和第二活塞185和186。这两个活塞由连接件187相互连接。两个导向板188和189在活塞185和186之间配置，以便滚子190能够沿垂直于气缸162轴向的方向在导向板188和189之间自由移动。为了减小活塞的重量，活塞185和186成形出凹部191a和191b，凹部191a和191b的开口端由活塞板192和193封闭，以便在缸盖165、166和活塞板192、193之间形成燃烧室194和195。密封件196以与气缸161中相同的方式设置，用于密封燃烧室194、195。
气缸161和162固定到机架200上，彼此平行，以使曲轴202的主轴201位于垂直于气缸161和162轴线的方向。
滚子176通过销204，安装到杠杆件203的一端。杠杆件203由一个可动的支点204支承。该可动支点204由通过销204b支承在起可动支点调节器作用的导向板204c，204d之间的支承滚子204a构成，该可动支点调节由用于在杠杆件203轴向上可移动地支承该杠杆件。杠杆件203的另一端可转动地与曲轴202的接受动力部分连接。滚子190以相同的方式通过销206可转动地安装在杠杆件205的一端。杠杆件205由一个可动支点207支承，该支点由通过销207b支承在可动支点调节器的导向板207c、207d之间的支承滚子207a构成，该可动支点调节器用于在杠杆件205轴向上可移动地支承该杠杆件。杠杆件205的另一端可转动地与曲轴202的动力接受部分相连。
当火花或点火塞(未示)在燃烧室179中通电时，通过例如阀167a进入到该燃烧室179的燃油空气混合物或燃烧气体被点燃，将活塞171和172推向缸盖164以便压缩通过例如进气阀168a进入燃烧室180的可燃气体。同时，可燃气体进入燃烧室194，而燃烧后的废气通过例如排气阀170b排出燃烧室195。
当活塞171推向燃烧室180时，在导向板174和175中导向的滚子176也在相同的方向上运动，杠杆件203围绕滚子204a的销204b逆时针方向摆动，而滚子204a沿杠杆件203纵向上在导向板204c和204d中导向，这样，曲轴202便可绕主轴201顺时针方向旋转。
这种操作的结果是，活塞171行进至其下死点时活塞172行进至其上死点，压缩已进入燃烧室180的可燃气体。当燃烧室180中被压缩的可燃气体被火花塞(未示)点燃时，活塞172推向缸盖163，使杠杆件203围绕可动支承点204顺时针转动，进一步使曲轴202沿箭头A所指的顺时针方向旋转。
这样，爆发冲程在燃烧室179、180、194和195中依次进行，并且所称的四个冲程，即进气，压缩、爆发和排气冲程在每个燃烧室179、180、194和195中都得以实现，以连续转动曲轴202。
按照图21所示的实施例，利用两个气缸161和162形成一个四冲程发动机是可能的。这样可以减小往复式发动机的体积、尺寸和重量。
此外，由于将活塞运动转递到曲轴过程中采用了可动支点式杠杆件203，在活塞171、172、185和186与气缸161和162内壁之间不产生任何侧向推力，因此，活塞运动的传递非常平稳，减少了能量损失。此外，还可将空转速度由例如1000rpm降至50rpm。此外，由于杠杆件203和205的长度可以成形为彼此相等，从而能够将气缸161的轴线至曲轴主轴201的回转中心的距离设计成与气缸162的轴线至曲轴主轴201的回转中心的距离相等，以减小该四冲程往复发动机的振动。
此外，由于活塞171、172、185和186与气缸161和162内壁之间不存在任何侧向推力。这就可能将活塞件成形为陶瓷活塞，从而降低活塞重量以及整个发动机的重量。
图22表示本发明的一实施例，该实施例为一八缸星式发动机。其中，两组如图21所示的四缸发动机结合形成该八缸往复式发动机。该图所示的八缸往复发动机能由四个气缸161、162、261和262实现。气缸161和162的结构与图121所示的结构相同。因此，除了杠杆件203和205连接到一个曲柄202a以及杠杆件403和405连接到另一个曲柄202b上，且两个曲柄相对曲轴主轴201的旋转中心成180°隔开之外，有关气缸161和162以及261和262的结构描述可以省略。
下面叙述该八缸往复发动机的操作。图22中，由于气缸161中燃烧室179的爆发过程的结果，活塞171位于其下死点。同时，由于汽缸162中燃烧室194的爆发过程的结果，活塞185也位于其下死点。此刻，燃烧室180和195处在一个压缩冲程的最后阶段，而图中所示的活塞271、272、285和286分别在气缸261和262的中间位置。
燃烧室180和195中当已压缩的可燃气体被火花塞(未示出)点燃时，杠杆件203和205分别沿顺时针方向和逆时针方向摆动，以便驱动曲轴的主轴201沿箭头A的方向转动。此外，杠杆件403和405分别按顺时针方向和逆时针方向转动，从而压缩燃烧室280和295中的可燃气体，而可燃气体进入燃烧室279和294中。
按照图22所示的实施例，所有的杠杆件203、205、403和405能制成同样形状，以便该八缸发动机的整个结构可形成相对于曲轴主轴201的对称结构，由此可进一步消除发动机的振动。
从以上的详细描述可知，按照本发明能够提供一种用于圆周运动和往复运动之间互相转换的装置，该装置当将例如一个四冲程往复发动机的活塞往复运动转换为曲轴的转动时，能减小能量的损失，同时通过用陶瓷作为材料构成本装置可以减轻重量。
本发明其他的优点及变型对所属领域技术人员是显见的，因此从广义上说本发明不局限于以上的具体细节以及所示出和作了描述的典型装置，因而在不脱离权利要求及其等同手段所限定的总的发明构思的精神和范围的情况下，还可作出各种变型。
权利要求
1.一种用于圆周运动和往复运动之间互相转换的装置，其特征在于该装置包括一个杠杆件(5、28)，它具有一个支点(6a、28a)以及一个作用点(7a，30)和一个受力点(4、27)，其中作用点或受力点可转动地安装在一直线的一个点上，该直线连接一个转动体(3、31)的转动中心和周边，所述的作用点或受力点设置一个第一调节器(7、25)，所述支点设置一个第二调节器(6、29)，以使该支点成为一个可动支承点，其中，第一调节器(7、25)偶联一个往复体(8、25)，并且第一和第二调节器(6、7、25、29)包括用于支承所述受力点或作用点之一以及支承点的支承件(6c、6d、7c、7d)，其中所述的支承点能在杠杆件(5、28)的纵向方向上移动。
2.一种用于圆周运动和往复运动之间互相转换的装置，其特征在于该装置包括一个转动体(3、31);一个杠杆件(5、28)，它具有一个支点(6a、28a)以及一个作用点(7a、30)和一个受力点(4、27)，其中作用点或受力点可转动地安装在一直线的一个点上，该直线连接所述转动体的转动中心以及周边，作用点或受力点设置一个第一调节器(7、25)，所述支点设置一个第二调节器(6、29)以使该支点成为一个可动支承点;以及一个往复体(8、25)，设置第一调节器的作用点或者受力点与该往复体偶联;其中，第一和第二调节器包括用于支承所述受力点和作用点之一以及支承点的支承件(6c、6d、7c、7d)，其中所述的支承点能在所述杠杆件的纵向方向上移动。
3.一种用于圆周运动和往复运动之间互相转换的装置，其特征在于该装置包括一个转动体(3);一个杠杆件(28)，它具有一个支点(28a)以及一个受力点(27)和一个作用点(30)，该作用点可转动地安装到一直线的一个点上，该直线连接一个转动体(32)的转动中心和周边，所述受力点(27)设置一个第一调节器(25a、25b)，所述支点设置一个第二调节器(28c、28d)，以使该支点成为一个可动支承点;以及一个往复马达(25)，设置第一调节器的受力点与该马达偶联;其中，第一和第二调节器包括用于支承受力点和支承点的支承件(25a、25b、28c、28d)，其中该支承点可在杠杆件(28)的纵向方向上移动。
4.一种用于圆周运动和往复运动之间互相转换的装置，其特征在于该装置包括一个旋转马达(1);以及一个杠杆件(5)，它具有一个支点(6a)以及一个受力点(4)和一个作用点(7a)，该作用点可转动地安装在一直线的一个点上，该直线连接一个转动马达的旋转中心和周边，所述作用点(7a)设置一个第一调节器(7)，所述支点设置一个第二调节器(6)，以使该支点成为一个可动支承点，设置第一调节器的作用点与一个往复机械的往复体(8)偶联;其中，第一和第二调节器包括用于支承作用点和支承点的支承件(6c、6d、7c、7d)，其中所述支承点可在杠杆件(5)的纵向方向上移动。
5.一种用于圆周运动和往复运动之间互相转换的装置，其特征在于该装置包括一个转动体(32);以及一个杠杆件(28)，它具有一个支点(28a)以及一个受力点(27)和一个作用点(30)，该作用点可转动地安装在一直线的一个点上，该直线与所述转动体的旋转中心和周边相连，所述受力点(27)设置一个第一调节器(25)，所述支点设置一个第二调节器(29)，以使该支点成为一个可动支承点;其中，设置第一调节器的受力点与一个往复马达的活塞(25)偶联，该活塞在一个缸体(20)中可移动地设置，该缸体(20)的两端各设置动力气体的进入组件和排出组件(21a、21b、22a、22b)，并且所述第一和第二调节器具有用于支承受力点和支承点的支承件(25a、25b、28c、28d)，该支承点能沿杠杆件(28)的纵向方向上移动。
6.一种用于圆周运动和往复运动之间互相转换的装置，其特征在于该装置包括一个转动体(32);以及一个杠杆件(28)，它具有一个支点(28a)以及一个受力点(27)和一个作用点(30)，所述作用点可转动地安装在一直线的一个点上，该直线与所述转动体的转动中心和周边相连，所述受力点设置一个第一调节器(25)，支点设置一个第二调节器(29)，以使该支点成为一个可移动的支承点;其中，设置第一调节器的受力点与一个往复马达的活塞(25)偶联，该活塞在一个气缸(20)中可移动地设置，该气缸两端的每一端上设置燃气的进、排气组件(21a、21b、22a、22b)，以及一个点火组件(33a、33b)，此外，所述第一和第二调节器具有用于支承受力点和支承点的支承件(25a、25b、26、28c、28d)，所述的支承点能在杠杆件(28)的纵向方向上移动。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于;所述的进气、排气组件具有用于打开和关闭所述气缸的进气孔和排气孔的阀(80)，与该阀偶联的操纵臂(74)、以及通过该操纵臂驱动所述阀的驱动组件，所述操纵臂具有与该驱动组件偶联的受力点(73)调节器(71a、72)、与所述阀偶联的作用点调节器，以及可动支承点调节器(77)，所述的受力点调节器和可动支承点调节器具有用于支承受力点和支承点的支承件，所述的支承点能在所述操纵杆的纵向上移动。
8.一种星形发动机，该发动机包括若干绕输出轴线经向排列的若干基本发动机组件，每个组件用于圆周运动和往复运动之间互相转换，每个基本发动机组件的特点在于包括一个与输出轴线连接的转动体(201);一个往复马达，该马达包括一个具有第一和第二端部的气缸(161)，每个端部具有燃气的进气和排气组件(167a、167b、168a、168b)以一个点火组件，该马达还包括设置在气缸(161)中的活塞件(171、172)，该活塞件与所述第一端部和第二端部相对，以及一个杠杆件(203)，它具有一个支点(204b)以及一个受力点(204)和一个作用点(202)，该作用点可转动地在一直线的一个点上安装，该直线与所述转动体(201)的转动中心和周边相连，所述的受力点(204)设置一个第一调节器(174、175、176)所述支承点设置一个第二调节器(204a、204d)，以使该支承点成为一个可动的支承点;其中，设置第一调节器的受力点与所述往复马达的所述活塞体偶联，所述活塞体可运动地装在所述缸体中并且第一和第二调节器具有用于支承受力点和支承点的支承件，所术的支承点可沿杠杆件的纵向方向移动。
全文摘要
一种用于圆周运动与往复运动之间互相转换的装置，该装置包括一个杠杆件(5)，它可转动地装在连接一转盘(3)的转动中心和周边的一条直线上，该杠杆件(5)具有一个支点，一个作用点和一个受力点，并设置一个第一调节器它起作用点调节器(7)的作用，以及一个第二调节器(6)它起可动支点调节器的作用。该第一调节器(7)与一个往复运动体(8)相连，该可动支点调节器(6)具有用于支承所述支点的支承件(6c、6d)，而第一调节器(7)具有用于在杠杆件(5)纵向方向上支承作用点的支承件(7c、7d)。
文档编号F01B9/02GK1112641SQ9411344
公开日1995年11月29日 申请日期1994年12月29日 优先权日1994年3月18日
发明者吉泽保夫 申请人:吉喜工业株式会社