直線-旋轉運動轉換機構的製作方法

2023-05-30 05:20:06

專利名稱：直線-旋轉運動轉換機構的製作方法
技術領域：
本發明包括用於將來自例如一個或多個活塞的直線往復運動轉換 成繞與活塞的直線運動的軸線平行的軸線的旋轉運動的機構。或者， 該才幾構可以將旋轉運動轉換成直線往復運動。該才幾構例如可以用於發 動才幾、泵、製冷才幾或壓縮才幾。
背景技術：
在軸向式發動機中，來自活塞的直線往復運動被轉換成繞與直線 往復活塞運動的軸線平行的軸線的旋轉運動。通常，多個活塞繞發動 機的輸出軸的軸線布置。或者，在類似構造的泵或壓縮機中，輸入旋 轉運動被轉換成多個活塞沿著與旋轉輸入運動的軸線平行的一個平行 軸線或多個平行軸線的直線往復運動。
斜盤(Swash plate)機構已知用於在直線往復運動和旋轉運動之 間進行轉換。斜盤機構廣泛用於例如汽車空調泵，並且用在若干形式 的斯特林發動機(熱力發動機)中。
搖擺或z曲柄機構也已知用於在直線往復運動和旋轉運動之間進 行轉換，並且在小功率的應用中可以提供較好的機械效率。

發明內容
本發明的目的是提供一種改進的或至少可替代形式的用於在直線 往復運動與旋轉運動之間進行轉換的軸向機構。
廣泛而言，在一個方面，本發明包括一種用於在直線往復運動與 繞基本平行軸線的旋轉運動之間進行轉換的軸向機構，其包括
z曲柄軸，其安裝成繞z曲柄軸的縱向軸線旋轉，該z曲柄軸包 括輸出驅動端和成角度的曲柄銷；搖擺構件，其旋轉地安裝到z曲柄軸的成角度的曲柄銷；以及 一個或多個活塞，其具有在各個活塞與至搖擺構件的接頭之間的
連杆，用於在活塞與搖擺構件之間聯接直線往復運動，所述連杆具有
足夠的固有柔性以適應在連杆的搖擺構件端部處或朝搖擺構件端部在
360°軌道中的側向運動。
優選地，各連杆在連杆的上端處基本剛性地聯接至其活塞。 優選地，各連杆都形成有圓形的橫截面，並且直徑相對於長度的
關係使得該連杆具有所要求的柔性程度。連杆可以具有比其長度小十
倍以上的直徑。
廣泛而言，根據另一方面，本發明包括一種用於在直線往復運動 與繞基本平行的軸線的旋轉運動之間進行轉換的軸向機構，其包括
z曲柄軸，其安裝成繞z曲柄軸的縱向軸線旋轉，該z曲柄軸包 括輸出驅動端和成角度的曲柄銷；
搖擺構件，其旋轉地安裝到z曲柄軸的成角度的曲柄銷；以及
一個或多個活塞，各活塞都通過接頭連接至搖擺構件，以用於將 直線往復運動聯接至搖擺構件；以及
潤滑連通通路，其從搖擺構件的內部通向將活塞連接至搖擺構件 的各所述接頭。
通常，各所述接頭都包括多個軸承，潤滑劑從搖擺構件的內部供 應至所述多個軸承。
優選地，搖擺構件具有可以容納潤滑劑的中空內部。 在一種形式中，z曲柄軸包括通向搖擺構件的中空內部的內部潤 滑連通通路，在所述機構工作時，處於壓力下的潤滑劑通過所述內部 潤滑連通通路供應至搖擺構件，和/或供應至將搖擺構件安裝到z曲柄 軸的曲柄銷的軸承，和/或供應至將活塞連接至搖擺構件的各所述接 頭。
廣泛而言，在另一方面，本發明包括一種用於在直線往復運動與 繞基本平行的軸線的旋轉運動之間進行轉換的軸向機構，其包括 z曲柄軸，其安裝成繞z曲柄軸的縱向軸線旋轉，該z曲柄軸包括輸出驅動端和成角度的曲柄銷；
搖擺構件，其旋轉地安裝到z曲柄軸的成角度的曲柄銷；以及 一個或多個活塞，各活塞都通過接頭連接至搖擺構件，所述接頭
包括多個軸承並且作為集成單元配合到搖擺構件。
優選地，包括多個軸承的各所述集成接頭單元螺紋連接地安裝至
搖擺構件。
廣泛而言，在另一方面，本發明包括一種用於在直線往復運動與 繞基本平行的軸線的旋轉運動之間進行轉換的軸向機構，其包括
z曲柄軸，其安裝成繞z曲柄軸的縱向軸線旋轉，該z曲柄軸包 括輸出驅動端和成角度的曲柄銷，z曲柄軸由全都定位到z曲柄軸的 一側且沿z曲柄軸的輸出驅動端間隔開的軸承旋轉支承； 搖擺構件，其旋轉地安裝到z曲柄軸的成角度的曲柄銷； 一個或多個連杆，其用於將直線往復運動聯接至搖擺構件。 藉助該布置，在曲柄銷的另一側上沒有軸承。優選地，在z曲柄 的同一輸出驅動端上也設有平衡重物。
廣泛而言，在另一方面，本發明包括一種用於在直線往復運動與 繞基本平行的軸線的旋轉運動之間進行轉換的軸向機構，其包括
z曲柄軸，其安裝成繞z曲柄軸的縱向軸線旋轉，該z曲柄軸包 括輸出驅動端和成角度的曲柄銷；
搖擺構件，其旋轉地安裝到z曲柄軸的成角度的曲柄銷； 一個或多個連杆，其用於將直線往復運動聯接至搖擺構件；以及 轉矩限制構件，其經由彈性安裝件或軸承而聯接在搖擺構件與非 運動參考點之間，所述彈性安裝件或軸承允許轉矩限制臂的受限振蕩 運動且優選地也允許在轉矩限制臂的縱向軸線的方向上的受限運動。
優選地，彈性安裝件或軸承布置成向著轂中心在轉矩限制臂的端 部上施加一定程度的張力。
優選地，在輸出驅動端的縱向軸線經過z曲柄軸的曲柄銷的縱向 軸線(具體在這裡稱為"轂中心"的點的任一側上)的點處，轉矩限 制臂沿橫向地經過曲柄銷的縱向軸線的軸線而可樞轉地聯接至z曲柄軸的旋轉軸線的任一側上的搖擺構件。
在本說明書中，"將往復運動轉換成旋轉運動"包括相反的轉換， 即，將旋轉運動轉換成往復運動，除非上下文表明不同的含義。而且，
術語"活塞"包括但不限於在單向或雙向作用發動機中的已知類型 的活塞；置換器；諸如可以用作定位機構的往復活塞。
本說明書和權利要求書中所使用的術語"包括"意思是"至少部 分地構成"，也就是說，當解釋包括該術語的獨立權利要求時，在各 權利要求中該術語所引導的特徵是必須有的，但還可以有其它特徵。


附圖作為示例且非限制性地示出用在外燃/熱力發動機中的本發 明的優選形式的機構，在附圖中
圖1是包括優選形式的機構的發動機的z曲柄軸、搖擺構件、其 中有活塞和連杆的氣缸、以及轉矩限制構件的透視圖，所述發動機是 斯特林發動機；
圖2是優選形式的機構的z曲柄軸、搖擺構件以及轉矩限制構件 的透視圖，所述機構從發動機去除且與氣缸、活塞和連杆分離，然而 示出由搖擺構件承載的用於聯接至連杆的四個萬向接頭；
圖3是從發動機去除的機構的側視圖，從一側示出與圖2中的部 件相同的部件以及連杆；
圖4是從上方(如後面定義)所看到的機構的^L圖； 圖5是沿圖4的線A-A所得到的圖3和圖4的機構的剖視圖； 圖6是沿圖3的線C-C所得到的圖3至圖5的機構的剖視圖； 圖7是與圖5類似的剖視圖，但是該機構處在發動機驅動型發電 機的殼體中適當的位置中，還剖視示出發電機和機構的底部平衡重物； 圖8是圖3至6的優選形式的機構的轉矩限制構件的放大透視圖， 所述轉矩限制構件與機構的其餘部件分離開；
圖9是搖擺構件和軸承以及轉矩限制構件的分解圖IO是從上方所看到的部分分解的優選形式的機構的透視圖；圖ll是從一側所看到優選形式的機構的部分分解圖； 圖12a是用於在一種形式的轉矩限制構件的外端處安裝軸承的一 個布置的放大視圖，而圖12b是該布置的剖視圖。
具體實施例方式
本發明的優選形式的直線-旋轉運動轉換機構描述為發動機(尤 其是斯特林發動機)的部件，用於將直線往復活塞運動轉換成發動機 的輸出軸的旋轉運動。在該說明中，術語"上"或"頂部"以及"下" 或"底部"或者類似術語用於說明z曲柄軸的輸出驅動端處在最下且 z曲柄軸的曲柄銷處在最上的定向中的機構，但是應理解，該機構可 以用在其中曲柄軸的輸出端處在最上、或者在任一側、或者在任何定
向中的發動機(或泵或壓縮機)中，並且使用相對的術語"上"或"頂 部"以及"下"或"底部"或者類似術語不應理解為限制以下說明。
首先參照圖1至7，優選形式的機構的z曲柄軸由1指示。它包 括輸出驅動端2和成角度的曲柄銷3 (尤其參見圖5) 。 z曲柄軸l安 裝成繞輸出驅動端2的縱向軸線旋轉。在所示優選形式中，z曲柄軸l 安裝在發動機的發動機殼體5中所設的上軸承4a中(參見圖7)，且 安裝在下軸承4b中。在所示實施例中，斯特林發動機驅動發動機驅動 型發電機或交流發電機(為方便起見，以下稱為發電機)。z曲柄軸 的輸出驅動端2上承載有發電機的轉子組件50。該轉子組件可以如所 示包括疊層和繞組或者可以是與纏繞的定子相互作用的永久磁體類 型。下軸承4b繞z曲柄軸的輸出驅動端2的底端安裝在發動機殼體 53的下部中。上軸承4a也繞z曲柄軸的輸出驅動端2位於曲柄銷3 的下方。
成角度的曲柄銷3上旋轉地安裝有搖擺構件6。在優選形式中， 搖擺構件6如所示是大致管狀或圓筒形式，並且由例如可以是球軸承 (參見圖5、 7和9 )的上和下軸承7a和7b承載在z曲柄軸1上，所 述上和下軸承7a和7b設置在搖擺構件6的任一端部處或在其附近， 並且尤其設置在搖擺構件的凸座部分6a的任一側上，在所述凸座部分6a處用於聯接至來自在氣缸19 (參見圖1)中操作的四個活塞的連杆 29的下端的萬向接頭安裝到搖擺構件6。在同一凸座部分6a處，轉矩 限制構件聯接至搖擺構件6，以下將進一步說明。螺栓30通過搖擺構 件6的頂部並且螺紋連接至曲柄銷3的頂部的軸向膛孔中(參見圖5 )。 為了方便起見，在該說明中搖擺構件6以下將稱為凸座6。 所謂的用於與發動機活塞的連杆聯接的四個萬向接頭如圖所示繞 凸座6等距離地間隔開，並且固定至凸座6。在優選形式中，四個轂 銷9中的每個轂銷的減小直徑端部8螺紋連接至繞凸座6徑向間隔開 的橫向膛孔10中(參見圖6)。在所示優選形式中，凸座6和轂銷9 形成為分離的部件，但是可替代地，凸座6和轂銷9或者等同物可以 形成為任何形式的單個集成部件。U形夾(clevis) 11經由轂銷軸承 12繞橫向軸線可樞轉地安裝至各轂銷9的外端。連杆銷13。連杆銷 13具有擴大的軛14，所述軛14具有與連杆銷13的縱向軸線成橫向的 膛孔，由此連杆銷配合在轂銷9的外端上並經由轂銷軸承12安裝到轂 銷9，所述轂銷軸承12在所示優選形式中為滾針軸承。U形夾ll的 臂經由連杆罩15聯接至連杆銷13的端部，所述連杆罩15通過U形 夾的臂中的孔配合在連杆軸承16上，所述連杆軸承16優選地是滾針 軸承並設置在轂銷9的端部上。在轂銷的外端處，在連杆銷13與轂銷 9之間還設置有內推力軸承17a和外推力軸承17b。這些軸承由帽18 覆蓋，在該帽18繞轂銷9外部的嘴部處有密封件。連杆29的下端聯 接至各U形夾11，在優選形式中通過螺紋連接而連接至各U形夾的 上橋體部件中(尤其參見圖5)。在所述實施例的變型中，各軸承12、 16和17都可以由襯套替換。
特別地參照圖4、 6、 8和9，優選形式的機構的轉矩限制構件由 20指示。轉矩限制構件在一端處聯接至凸座6,並且在所示特定實施 例中轉矩限制構件也圍繞z曲柄軸。曲柄銷3通過轉矩限制構件20 中的孔22並在該孔內自由地運動(沒有接觸轉矩限制構件)。從凸座 6的內部，短軸(stub shaft) 27在凸座6的4壬一側上從轉矩限制構件 突出到諸如滾針軸承的軸承21中，使得在z曲柄軸l的輸出驅動端2的縱向軸線與曲柄銷的縱向軸線相交的點處，通過短軸27的縱向軸線 橫向地經過成角度的曲柄銷3的縱向軸線。為方便起見，該點在此稱 為"轂中心"(或者可替代地稱為標記中心或搖擺中心)。這樣使轉 矩限制構件20能夠在機構運動期間繞經過轂中心的軸線樞轉。軸承 21安裝在凸座6的任一側的側面的孔中。在可替代形式中，兩個轉矩 限制臂可以在相同的樞轉點處(沿著橫向經過凸座中心的同一軸線) 從發動機的任一側聯接至凸座6 (各轉矩限制臂的端部24都在機構/ 發動機的任一側上)。
轉矩限制構件20的另一端部24直接或間接地聯接至發動機的殼 體，作為非運動參考點。在優選形式中，轉矩限制臂20的端部24安 裝在軸承25 (在此稱為抗旋轉軸承25)中，該軸承25繼而安裝在發 動機殼體的部件5中。轉矩限制臂20的端部24可以通過任何方式固 定至發動機體或者殼體，或者固定至任何其它的非運動參照點，但是 如果轉矩限制臂20的端部24的縱向軸線精確地經過機構的轂中心， 則該端部必須由允許轉矩限制臂繞該端部24的縱向軸線往復振蕩運 動的軸承固定。如果不是這樣，則轉矩限制臂20在機構旋轉時也會進
為了適應至少較小程度的這種縱嚮往復運動，抗旋轉軸承25可以安裝 成允許該軸承沿轉矩限制臂的縱向軸線的方向運動到某一程度。例如， 抗旋轉軸承25可以彈性地安裝成允許旋轉限制臂的端部24的任何這 種縱嚮往復運動。圖12a和12b通過示例示出用於如此安裝抗旋轉軸 承25的一個布置。附圖標記26指示來自發動機殼體的部件5的豎立 構件。在豎立構件26的下部中形成有通孔，轉矩限制臂20的端部24 與其上示出為滾針軸承的抗旋轉軸承25延伸到所述通孔中。抗旋轉軸 承25繼而保持在軸承安裝帽62中，軸承安裝帽62固定到彈性構件 63的自由端，所述彈性構件63例如可以由彈簧鋼形成，所述彈性構 件63的另一端如圖所示通過緊固件64固定至豎立構件26。該布置使 得彈簧鋼元件63的下端沿圖12b中的箭頭Al-A2的方向自由地往復 折曲，同時在轉矩限制臂20的端部24上朝轂中心(即，沿可以是有利的箭頭A2方向)施加一定的力。這種彈性安裝的又一益處是它趨 向於自對準。可以採用將抗旋轉軸承25安裝成也允許用於某種縱向運 動和/或自對準的任何其它可替代的布置。
在操作中，由發動機的活塞驅動的連杆29在圖3中的箭頭LM方 向上的直線往復運動被轉換成z曲柄構件1的輸出軸端2由箭頭RM 指示的旋轉運動(反之亦然，例如對泵或壓縮機應用)。
轉矩限制構件沿經過轂中心的橫向軸線可樞轉地聯接至搖擺構件 或凸座6則導致在轉矩限制臂與搖擺構件或凸座之間的軸承21的負載 比較輕，並且可以使用比較小的軸承。優選地，通過轉矩限制臂與凸 座之間的軸承21的軸線與發動機的氣缸和連杆的縱向軸線成45度， 這樣使操作期間由連杆連接萬向接頭執行的八種運動的閨形(figure of eight motion )的寬度最小，並且因此使活塞上的側負荷和振動最小。
連杆端部的八種運動的圖形使發動機產生兩倍發動機頻率的扭轉 振動。優選地對於四氣缸機器，如果軸承25的位置通過適當的相位調 整成切線地運動至軸旋轉位置，則可以消除扭轉振動。
在機構操作期間，連杆的下端趨向於進行在沿活塞氣缸的軸線向 下觀察時的360°軌道中的某種側向運動以及沿軸線的往復運動。在 優選形式中，這通過將連杆構造成具有足夠的固有柔性以適應該運動 而實現。傳統地，連杆形成為剛性的。連杆可以具有環形或圓形的橫 截面。連杆的橫截面直徑相對於其長度使得連杆具有所要求的柔性程 度(儘管連杆例如由鋼形成)。連杆將繼而在萬向接頭的端部處折曲 通過360度軌道。連杆可以具有比其長度小十倍以上的直徑。連杆仍 然具有足夠的剛度以便將向下的活塞力有效地轉移到搖擺機構而不使 連杆彎曲。由於連杆在兩個平面內折曲，這些連杆可以稱為雙曲連杆。 連杆在連杆的上端處與活塞的連接可以是剛性的，由此避免在該連接 處需要萬向接頭。於是，不需要在連杆的上端與活塞之間的任何這種 接頭處提供潤滑。
在所述優選實施例中，z曲柄軸1由安裝在發動機殼體的部件5 中的軸承4a (如前所述)和安裝在發電機殼體53的下部中的軸承4b支承，這兩個軸承都在z曲柄軸1的成角度的曲柄銷3的下方。在曲 柄銷上方沒有軸承。另外，在曲柄銷3的下方設有平衡重物。上平衡 重物46朝z曲柄軸的上端固定，但在曲柄銷3的下方、軸承4a的上 方。下平衡重物45安裝在軸承4b的下方。下平衡重物45也可以包括 葉片，以便使它將用作用於發電機的冷卻扇。藉助該布置，還僅僅必 須提供單個密封件，即在將凸座6安裝到曲柄銷3的下軸承7下面的 密封件31 (參見圖5)。該密封件將潤滑劑保持在轂組件內。
在優選形式中，轂銷9螺紋連接至凸座6中。各轂銷9和包括軸 承12、 16和17的連杆萬向接頭可以形成為與凸座6分離的單元，並 且隨後螺紋連接至凸座6中。這對於機構的組裝是有利的，並且對後 來的任何萬向接頭軸承的更換也是有利的，這是由於僅僅需要從U形 夾11拆開連杆，這允許萬向接頭-轂銷組件從凸座6擰開並且允許替 換物擰緊到合適的位置中。
在所示優選形式機構中，中空凸座6的頂部由帽(未示出)封閉。 凸座6的下端被旋轉唇密封件31 (參見圖5)密封至z曲柄軸，並且 在凸座與轉矩限制臂的軛端21a之間的各軸承32都具有適當的密封 件。膛孔IO在連杆萬向接頭軸承與凸座的內部之間通過轂銷9連通。 在油潤滑系統中，處於壓力下的油可以經由向上通過z曲柄軸1的膛 孔並經由通過轂銷9的膛孔10在壓力下供應至轂銷軸承12、連杆推 力軸承17以及U形夾-轂銷軸承16。油可以通過每個轂銷9的內端 上的墊座(shoe)而轉移至膛孔IO，所述墊座在轂銷端部與z曲柄軸 的曲柄銷之間獲得壓力油供應。或者，在非壓力油潤滑系統中，凸座 6的內部可以用作油儲存器，並且每個轂銷9的端部與曲柄銷之間的 墊座在機構工作時可以獲得油並將油輸送至萬向接頭軸承。在潤滑脂 潤滑系統中，凸座6的內部可以填充處於壓力下的潤滑脂，該潤滑脂 通過膛孔IO供給至萬向接頭軸承。在發動機-機構維護期間，所有軸 承都可以通過將處於壓力下的潤滑脂穿過凸座6的壁供應至單個滑油 嘴(nipple)而被重新潤滑。
以上說明了包括其優選形式的本發明。對於本領域的技術人員顯而易見的可替代方案和修改都包含在所附權利要求書中所限定的範圍 內。
權利要求
1.一種用於在直線往復運動與繞基本平行的軸線的旋轉運動之間進行轉換的軸向機構，包括z曲柄軸，其安裝成繞所述z曲柄軸的縱向軸線旋轉，所述z曲柄軸包括輸出驅動端和成角度的曲柄銷；搖擺構件，其旋轉地安裝到所述z曲柄軸的所述成角度的曲柄銷；以及一個或多個活塞，其具有在各個活塞與至所述搖擺構件的樞轉接頭之間的連杆，用於在所述活塞與所述搖擺構件之間聯接直線往復運動，所述連杆具有足夠的固有柔性以適應在所述連杆的搖擺構件端部處或朝搖擺構件端部在360°軌道中的側向運動。
2. 根據權利要求1所述的軸向機構，其中所述連杆或每個連杆在 所述連杆的一端處基本剛性地聯接至其活塞。
3. 根據權利要求1或2所述的軸向機構，其中所述連杆或每個連 杆都包括基本圓形的橫截面，所述橫截面的直徑相對於長度的關係使 得所述連杆具有所述足夠的固有柔性以適應在所述連杆的所迷搖擺構 件端部處或朝所述搖擺構件端部在360。軌道中的側向運動。
4. 根據權利要求3所述的軸向機構，其中每個連杆都具有比其長 度小十倍以上的直徑。
5. —種用於在直線往復運動與繞基本平行的軸線的旋轉運動之間 進行轉換的軸向機構，包括z曲柄軸，其安裝成繞所述z曲柄軸的縱向軸線旋轉，所述z曲 柄軸包括輸出驅動端和成角度的曲柄銷；搖擺構件，其旋轉地安裝到所述z曲柄軸的所述成角度的曲柄銷；以及一個或多個活塞，每個活塞都通過一個或多個樞轉接頭連接至所 述搖擺構件，以用於將直線往復運動聯接至所述搖擺構件；以及潤滑連通通路，其從所述搖擺構件的內部通向所述一個或多個樞轉接頭中的每個。
6. 根據權利要求5所述的軸向機構，其中所述一個或多個樞轉接 頭中的每個都包括多個軸承，潤滑劑從所述搖擺構件的內部經由所述 潤滑劑連通通路供應至所述多個軸承。
7. 根據權利要求5或6所述的軸向機構，其中所述z曲柄軸包括 通向所述搖擺構件的中空內部的內部潤滑連通通路，在所述機構工作 時，處於壓力下的潤滑劑通過所述內部潤滑連通通路供應至所述搖擺 構件，和/或供應至將所述搖擺構件安裝到所述z曲柄軸的所述曲柄銷 的軸承，和/或供應至將所述一個或多個活塞連接至所述搖擺構件的所 述一個或多個樞轉接頭中的每個。
8. 根據權利要求5至7中任一項所述的軸向機構，其中所述潤滑 連通通路最初通過所述樞轉接頭與所述搖擺構件之間的轂銷而在所述 一個或多個樞轉接頭中的每個與所述搖擺構件的內部之間連通。
9. 根據權利要求5至8中任一項所述的軸向機構，其中所述搖擺 構件具有中空內部以容納潤滑劑儲存器。
10. —種用於在直線往復運動與繞基本平行的軸線的旋轉運動之 間進行轉換的軸向機構，包括z曲柄軸，其安裝成繞所述z曲柄軸的縱向軸線旋轉，所述z曲 柄軸包括輸出驅動端和成角度的曲柄銷；搖擺構件，其旋轉地安裝到所述z曲柄軸的所述成角度的曲柄銷；以及一個或多個活塞，每個活塞都通過樞轉接頭連接至所述搖擺構件， 所述樞轉接頭包括多個軸承並且作為集成單元配合到所述搖擺構件。
11. 根據權利要求10所述的軸向機構，其中所述集成樞轉接頭單 元中的每個都螺紋連接地安裝至所述搖擺構件。
12. 根據權利要求11所述的軸向機構，其中所述集成樞轉接頭單 元中的每個都通過螺紋連接到所述搖擺構件的所述樞轉接頭單元的螺紋連接的轂銷部件而螺紋連接地安裝至所述搖擺構件。
13. —種用於在直線往復運動與繞基本平行的軸線的旋轉運動之間進行轉換的軸向機構，包括z曲柄軸，其安裝成繞所述z曲柄軸的縱向軸線旋轉，所述z曲 柄軸包括輸出驅動端和成角度的曲柄銷，所述z曲柄軸由全都定位到 所述z曲柄軸的一側且沿所述z曲柄軸的所述輸出驅動端間隔開的軸 承支承來進行旋轉；搖擺構件，其旋轉地安裝到所述Z曲柄軸的所述成角度的曲柄銷；以及一個或多個連杆，其用於將直線往復運動聯接至所述搖擺構件。
14. 根據權利要求13所述的軸向機構，其中在所述z曲柄軸的所 述輸出驅動端上設置有平衡重物。
15. 根據權利要求14所述的軸向機構，其中在所述z曲柄軸的所 述輸出驅動端的任一端部處或者朝所述任一端部設置有平衡重物。
16. 根據權利要求15所述的軸向機構，其中一個所述平衡重物還 包括葉片以用作冷卻扇。
17. —種用於在直線往復運動與繞基本平行的軸線的旋轉運動之 間進行轉換的軸向機構，包括z曲柄軸，其安裝成繞所述z曲柄軸的縱向軸線旋轉，所述z曲柄軸包括輸出驅動端和成角度的曲柄銷；搖擺構件，其旋轉地安裝到所述z曲柄軸的所述成角度的曲柄銷； 一個或多個連杆，其用於將直線往復運動聯接至搖擺構件；以及 轉矩限制構件，其經由彈性安裝件或軸承而聯接在所述搖擺構件與非運動參考點之間，所述彈性安裝件或軸承允許所述轉矩限制構件動以及沿所述軸線的受限運動。
18. 根據權利要求1,7所述的軸向機構，其中所述彈性安裝件或軸 承布置成向著所述成角度的曲柄銷在所述轉矩限制構件上施加力。
19. 根據權利要求1至18中任一項所述的軸向機構，包括聯接在 所述搖擺構件與非運動參考點之間的轉矩限制構件，所述轉矩限制構 件的一端在所述搖擺構件的內部聯接至所述z曲柄軸的所述成角度的曲柄銷，並且所述轉矩限制構件包括短軸，所迷短軸從所述轉矩限制 構件的所述一端伸出到在所述搖擺構件的任一側上的軸承中。
20. 根據權利要求1至19中任一項所述的軸向機構，包括聯接在 所述搖擺構件與非運動參考點之間的轉矩限制構件，在所述z曲柄軸軸線相交的點處，所述轉矩限制構件沿橫向地經過所述z曲柄軸的所構件。
21. 根據權利要求20所述的軸向機構，其中所述轉矩限制構件沿 橫向地經過所述z曲柄軸的所述成角度的曲柄銷的所述縱向軸線的所 述軸線且與發動機的連杆和氣缸的縱向軸線成大約45度角而可樞轉 地聯接至所述搖擺構件。
22. 根據權利要求1至21中任一項所述的軸向機構，其中所述搖 擺構件具有繞所述z曲柄軸的所述成角度的曲柄銷的大致管狀或圓筒 形式。
23. 根據權利要求1至22中任一項所述的軸向機構，其中所述搖 擺構件由在所述成角度的曲柄銷的任一端部處或在任一端部附近設置 的上和下軸承承載在所述z曲柄軸的所述成角度的曲柄銷上。
24. —種包括根據權利要求1至23中任一項所述的軸向機構的發 動機，所述軸向機構用於將所述發動機的一個或多個活塞的直線往復 運動轉換成旋轉運動。
25. 根據權利要求24所述的發動機，所述發動機是熱力發動才幾。
26. 根據權利要求24所述的發動機，所述發動機是斯特林發動機。
27. 根據權利要求24至26中任一項所述的發動機，其中一發電 機聯接至z曲柄軸的輸出驅動端。
28. 根據權利要求27所述的發動機，其中所述發電機的轉子組件 承載在所述z曲柄軸的所述輸出驅動端上。
29. 根據權利要求24至28中任一項所述的發動機，所述發動機 聯接至發電機，所述發電機是微型組合熱力和功率單元。
30. —種包括根據權利要求1至23中任一項所述的軸向機構的泵 或壓縮機，所述軸向機構用於將旋轉運動轉換成所述泵或壓縮機的一 個或多個活塞的直線往復運動。
31. 根據權利要求24至30中任一項所述的發動機、泵或壓縮才幾， 其是多氣缸機器。
全文摘要
一種用於在直線往復運動與旋轉運動之間進行轉換的軸向機構，其包括z曲柄軸；旋轉地安裝到該z曲柄軸的成角度的曲柄銷的搖擺構件；以及一個或多個活塞，其具有在各活塞與至搖擺構件的樞轉接頭之間的連杆。在一個實施例中，連杆具有足夠的固有柔性以適應在連杆的搖擺構件端部處在360°軌道中的側向運動。在另一實施例中，設有從搖擺構件的內部通向各樞轉接頭的潤滑連通通路。在另一實施例中，各所述樞轉接頭作為集成單元配合到搖擺構件。在另一實施例中，z曲柄軸由全都定位到z曲柄軸的一側且沿z曲柄軸的輸出驅動端間隔開的軸承旋轉支承。在另一實施例中，轉矩限制構件經由允許轉矩限制構件的受限振蕩運動和縱向運動的彈性安裝件或軸承而聯接在搖擺構件與非運動參考點之間。
文檔編號F01B3/00GK101641497SQ200780050321
公開日2010年2月3日 申請日期2007年12月12日 優先權日2006年12月12日
發明者A·K·迪爾, D·I·范納, D·M·克盧卡斯, M·H·湯姆森 申請人:韋斯珀技術有限公司