功率输出轴202内的其它组件介接。例如，在下文描述的一些实例中，拉杆206 可包含齿条(例如，具有一或多行齿轮齿的伸长构件），所述齿条经配置以与功率递送装置 的耦合到输出轴202的可旋转构件208(例如，实质上圆形构件(例如，齿轮装置））介接和啮 合(5)。引擎的界定拉杆206通过其进入汽缸(例如，汽缸盖)的开口 210 (例如，拉杆开口）的 部分通常包含密封装置，以便限制（例如，防止)通过所述开口与拉杆之间的区域的气流和 压力损失。
[0117] 虽然将活塞的线性运动转变成功率递送装置的旋转运动的功率递送装置一般描 述且说明为与耦合到输出轴的齿轮装置介接和啮合的单个齿条，但是其它配置是可行的。 例如，在一些实施例中，功率递送装置可包含用于基于往复式活塞的线性速度和力增大或 减小输出轴的旋转速度或扭矩的一或多个额外齿轮组。此外或替代地，功率递送装置可包 含可将活塞的线性运动适当地转变成输出轴的旋转运动同时维持实质上一致(例如，恒定） 长度力矩臂的各种装置或系统中的任何者。例如，在一些实施例中，功率递送装置(例如，功 率递送装置的可旋转构件)可额外或替代地包含皮带系统、滑轮系统和/或链条传动系统。 在一些情况下，参考图16到18,张紧装置(例如，皮带、缆线206a、链条206b或能够施加张力 的其它装置）的一端可附接到活塞，并且张紧装置的另一端可使用滑轮208a或链齿轮208b 连接到输出轴。还可包含弹簧返回机构212以帮助在活塞104移动到行程的顶部时向上返回 张紧装置(例如，缆线206a、皮带或链条206b)。在一些实施例中，功率递送装置可包含包括 各种装置中的任何者的其它类型的功率传递系统。
[0118] 因为活塞104的运动来回交替但一般期望使输出轴202仅在一个方向上旋转，所以 功率递送装置200(例如，在一些情况下为可旋转构件208)通常经配置以实质上在一个方向 上啮合输出轴(例如，对于二冲程内燃机，仅在当活塞由于汽缸内的燃烧引起的压力增大而 向下移动时的做功行程期间），使得输出轴仅在一个方向上旋转。注意:对于四冲程引擎，离 合器轴承功率递送装置将在进气向下行程和做功向下行程两者期间啮合但仍将仅允许一 个一致方向上的旋转。
[0119] 在一些实施例中，功率递送装置(例如，功率递送装置的可旋转构件)经配置以仅 在张紧装置(例如，拉杆、缆线或链齿轮)被活塞牵引到汽缸中时夹持输出轴并在拉杆随着 活塞返回到上死点而从汽缸移出时实质上释放输出轴。在一些实施例中，功率递送装置200 包含离合器装置214(例如，单向离合器），其经配置以仅在张紧装置移动到汽缸中时啮合输 出轴并使其旋转，但在拉杆从汽缸移出时允许功率递送装置(例如，圆形齿轮装置）的旋转 组件在相反方向上相对于输出轴自由旋转以，限制（例如，防止)输出轴在往复式活塞在汽 缸内移动时意外地被以来回方式交替旋转。在一些实施例中，可旋转构件可包含链齿轮、齿 轮、滑轮、轮、离合器装置或一或多个装置的任何合适组合。
[0120] 在一些实例中，如下文进一步论述，离合器装置214包括单向空转轮离合器、轴承 离合器(例如，斜撑离合器(例如，CSK型单向轴承））或其它类似地合适单向离合器装置。当 在一个方向上旋转时，离合器轴承可充当简单的滚珠轴承或滚柱轴承，并且当在相反方向 上转动时限制(例如，防止)旋转。这有时通过使用弹簧加载斜撑来实现，所述弹簧加载斜撑 充当两个轴承座圈之间的楔子。离合器轴承以不同方式称为CSK轴承、单向轴承、单方向轴 承以及斜撑轴承。单向离合器装置可经弹簧加载以限制啮合输出轴时的反冲。此外或替代 地，离合器装置可包含棘轮机构(例如，棘轮离合器），所述棘轮机构使得输出轴能够实质上 仅在功率递送装置试图使输出轴在一个方向上旋转时被啮合。
[0121] 如所说明，由于拉杆与功率递送装置之间的界面相对于往复式活塞的运动轴与输 出轴的旋转轴相距大体上恒定距离（即，不同于连接杆与机轴之间的连接，如上文论述），产 生作用于输出轴上的扭矩的力的力矩臂实质上恒定、稳定或不变。
[0122] 如上文论述，与原本通过从机轴提取功率可得到的扭矩和功率输出相比，此实质 上一致(例如，实质上恒定)长度力矩臂允许经由通过拉杆驱动的输出轴提取增加(例如，实 质上增加)的扭矩和功率输出。
[0123] 由于所产生扭矩从往复式引擎的实质上恒定力矩臂提取，所以期望引擎将更容易 地把燃烧的爆炸能转换成机械旋转运动并且引擎热损失将被减少以及引擎的总体热效率 将被增加。
[0124] 虽然所说明的往复式活塞引擎通常仍包含机轴和连接杆(其至少用于在做功行程 之后将活塞返回到上死区），但期望在一些情况下可减小机轴和连接杆的尺寸和结构完整 性，这是因为这些组件不再用于从引擎传递可用的扭矩和功率。可期望此机轴和连接杆的 尺寸减小帮助减少原本可由引擎中的额外旋转质量引起的寄生功率损失量。
[0125] 图15的示意图中说明的实例往复式引擎可以各种合适配置和设计中的任何者实 施。如上文提及，引擎(例如，内燃机)可经专门设计以包含可通过其提取由往复式活塞产生 的功率的单独功率递送装置和功率输出轴。此类经专门设计的引擎可包含减少的机轴和连 接杆以便限制可由旋转质量引起的功率损失。
[0126] 实例实施方案
[0127] 在一些实施例中，现有引擎(例如，现有内燃机)可经修改以包含可通过其提取由 往复式活塞产生的功率的单独功率递送装置和功率输出轴。例如，图19到23说明经修改的 四汽缸引擎300，其经修改以包含单独功率递送装置400和功率输出轴402。需注意，为清楚 起见，从所述图省略引擎的机轴、连接杆、若干气封和其它部件。
[0128] 如所说明，经修改内燃机为双顶置凸轮轴(D0HC)四汽缸四冲程直列式汽油动力引 擎（例如，经修改丰田（T〇y〇ta)3RZ-FE型汽油引擎）。对于多汽缸往复式引擎（例如，内燃 机），一般可期望具有单个功率输出轴，因此简单的期望配置包含这样一个配置，其中活塞 和汽缸彼此成直线使得每个活塞和汽缸的功率递送装置可配置到单个功率输出轴。对于四 冲程内燃机，机轴的每两个绕转存在一个做功行程。因此，对于四汽缸四冲程内燃机，机轴 的每180度旋转存在一个做功行程。对于六汽缸内燃机，每120度的机轴旋转存在一个做功 行程，并且对于八汽缸内燃机，每90度的旋转存在一个做功行程。可期望上文描述的直列内 燃机(无论是4汽缸、6汽缸还是8汽缸）的单个功率输出轴。虽然可期望具有单个功率输出 轴，但本恒定扭矩臂发明的所有增加的扭矩和功率益处应用于所有功率冲程和所有机械配 置(例如，￥6、￥8^12、星形等等）的往复式引擎。在并非'直列'的多汽缸引擎的机械配置中， 可存在多个功率输出轴。此外，在一些实施例中，V型引擎配置可耦合到具有单个输出轴的 功率递送装置。也就是说，即使在具有彼此不成直线的活塞和汽缸的引擎的情况下，连接到 活塞的张紧装置可使用各种齿轮或滑轮配置中的任何者耦合到共用的输出轴以引起输出 轴的一致旋转。
[0129]在D0HC直列式内燃机中，活塞和汽缸中心线上方的区域或多或少与各种引擎部件 畅通，从而使添加附接到活塞且通过汽缸盖向上行进的功率递送装置更容易。如所说明，功 率递送装置400可包含耦合到活塞（例如，经由用于将活塞耦合到连接杆的现有活塞销）的 用于每一汽缸的两个拉杆406。在所展示的实例中，使用两个拉杆406(例如，在活塞的每个 相对侧上的拉杆)来平衡活塞304上的负载且还可减少施加在每个拉杆406上的负载。在一 些内燃机设计中，连接杆与活塞中心线略微轴偏移而连接到活塞。拉杆406通过开口410安 置在引擎的组件（例如，汽缸盖302)上且经配置以通过开口 410随着活塞的运动而上下移 动。注意，在图19到22中展示的实例四汽缸四冲程往复式引擎中，活塞中的两者可经配置以 始终在相同方向上(准确地说与另两个活塞间隔180度)移动。当一个汽缸在做功行程中点 火，从而将所述活塞向下驱动到汽缸中时，一起移动的两个活塞的所有四个拉杆将共享做 功行程的驱动负载。
[0130]在一些实施例中，拉杆406包含耦合到拉杆的上区的齿轮齿条407。在一些实施例 中，齿条407可耦合到拉杆406，使得齿条407可沿着拉杆且独立于拉杆略微移动。在一些情 况下，如所说明，齿条可使用一或多个弹簧元件(例如，盘形弹簧)409附接到拉杆，所述弹簧 元件可帮助执行若干功能。例如，弹簧可充当用于功率递送装置的能量存储装置409。如上 文论述和图2中说明，汽缸内的压力（或因此还作用在活塞上的力）在做功行程期间的极早 期通常具有不同压力峰值且接着随着活塞行进到汽缸中而迅速衰减。因此，如图19到21中 说明那样将齿条耦合到拉杆的弹簧可压缩以在压力达到峰值时吸收初始负载的一部分(这 将致使拉杆相对于齿条略微向下移动），从而将能量存储在弹簧的压缩中。接着，当活塞移 动到汽缸中且压力衰减时，弹簧可扩张以迫使齿条返回向下抵着拉杆，从而释放所存储的 能量。弹簧的此压缩和扩张可帮助分配活塞在上死点附近的经历的力峰值。象征性地，这可 用于使压力曲线略微平滑且在整个活塞做功行程期间分配力中的一些。此外或替代地，弹 簧还可帮助限制可在往复式活塞来回平移时产生的震动。
[0131] 替代地，可将齿条永久固定到拉杆(例如，经由紧固件或通过整体形成到拉杆中）。 齿条可经定尺寸和配置以啮合和耦合到旋转构件(例如，实质上圆形齿轮408)，其耦合到输 出轴402以便使输出轴旋转。如上文论述，齿条408通常使用离合器(例如，单向离合器轴承 414)耦合到输出轴402,以便将拉杆的往复线性运动转变成实质上仅单向旋转运动。
[0132] 如所展示，在一些实施例中，输出轴使用安装装置(例如，承载构件416)耦合到引 擎(例如，汽缸盖），所述安装装置定位输出轴但允许其在由功率递送装置产生的扭矩下旋 转。
[0133] 具体参考图20到23,汽缸盖302包含密封构件(例如，密封件，例如迷宫式密封件） 412,其能够限制通过拉杆406行进通过其的开口410的压力损失同时提供足够的空隙，使得 拉杆406可自由移动通过密封构件412。如图23的放大视图中说明，迷宫式密封组合件412包 含大体上圆柱形主体20,其容纳通过盘间隔件22彼此分离的一系列密封盘21。迷宫式密封 组合件412还包含夹塞23以将密封盘21和盘间隔件22保持在主体20内。防松螺母24可用于 将夹塞23耦合到主体20。汽缸垫圈25可定位在密封组合件412的一端处(例如，定位在经配 置以插入到引擎汽缸中的一端处）以帮助密封汽缸。
[0134] 密封盘21的内径