专利名称：可控运动变换器(变形)的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将往复运动变换为旋转运动以及反之变换的装置，并且可用于活塞式发动机、活塞泵以及压縮机。
背景技术：
内燃机(ICE)中用于将往复运动转变成旋转运动的普通机构(gear) 的方案在Kuznetsov A.V.的书《Design and operation of
internal combustion engines: the manual for engineering schools》(M. :Higher School Publisher, 1979，第40页(俄文)[l])中描述，
同样在
图1中示出，其中，内燃机的连杆机构的图形被再现。图l上的
附图标记中，101是曲轴(曲柄)；102是连杆；103是滑块；100是导
向件。为了更好理解这里进一步描述的设计，需要注意，滑块103的上部同样执行活塞的功能，在旋转运动变换为往复运动的过程中，活塞压縮由导向件100形成的缸中的工作混合物，并且将工作混合物的爆炸能量传递给机构(机械装置)，该机构将往复运动变为旋转运动。
存在多种现有技术设计的无连杆机构，用于将往复运动变换为旋转运动以及反之变换，它的各种备选方案特别在Balandin S. S.的《 conrod-free piston interior combustion engines 》 (M.:Engineering industry, 1968,第14页(俄文)[2])中描述和分析。实际的设计已经受到发明人的USSR No. 118471[3]的认证的保护，其中，包括曲轴的无连杆机构以及杆销位于滑块的轴承中，曲轴的两个支承轴颈位于曲轴的轴承中。活塞无连杆机构领域中的新设计在美国专利Nos.4, 559，838[4]和No. 6,631， 671[5]中描述。
现有技术还包括发明人的USSR No. 1573271 [6]的认证中描述的设计，其中，保护了包括两个偏心件的传递机构，其中一个嵌套于(位于)
4另一个内，其中一个偏心件枢转地安装在壳体中。恰当的模拟在[2]中第15页提到，其中，描述了无连杆机构，其包括相连接的偏心件和曲轴。
将往复运动变换成旋转运动以及反之变换的现有无连杆变换的根本缺点在于结构上不可能控制变换以停止、将机构的部件(detail)的运动反向等，同时保持曲轴能够旋转的能力，例如通过其它发动机单元。消除这个缺陷将确保能够阻止单独的机构被相同的轴移动或者移动相同的轴，这显著地扩大了机构的应用领域。
与本发明最接近的是俄国专利No. 2212552 [7]中描述的方案，其中保护了无连杆发动机的模块化设计，具有星形布置的缸。每个模块包括由扶手螺栓固定的两个曲轴箱-缸。缸容纳两对活塞，活塞通过活塞杆连接，其两个两个彼此垂直地安装。所述缸设置有罩，所述罩通过连接带固定和加强，被调节用于阀式气体分配系统。连接到活塞杆的每对活塞作为单个整体被实现为杆-活塞的形式。曲轴轴承安装在曲轴箱-缸中并通过活动轴承环与包括两个部分的动力机构的平衡重相互作用。在曲轴的连杆轴颈上，通过套筒轴承设置有一对偏心件，偏心件具有交替的偏心度和与其连接的平衡重。偏心件设置在由毂构成的孔中，位于杆-活塞的中间部分中。为了引导所述杆-活塞，使用曲轴箱-缸的中间部分的内表面。所列出的部件构成了发动机模块，并且可以为发动机提供一个或多个模块。发动机还在引导装置的分段壳体中设置有减速器，用于气体分配系统，并且连接到它们。
因此，由于增加或者去除多缸发动机的单独(独立)模块(如在模块化的组合结构(meccano)中)，这个技术方案提供了对于运动变换器的控制，用于实现所需要的发动机功率。然而，这种方法仅在车间中可行，因为它需要专用设备以及熟练工人的参与，这使得这种设计对于实际应用来说非常不便，例如在小汽车中非常不便。
发明内容
本发明所要解决的问题包括利用运动变换器发展的已知工程原理，应当创造一种新的可控机构设计，即这样一种机构，特别是能够停止(中断)变换，或者改变部件运动方向，同时保持旋转所述轴的能力，例如通过其它驱动单元。
通过一种装置实现了该技术效果，其中，基于偏心件(备选方案A)或者偏心件和曲轴(备选方案B)，无连杆机构被提供以(装配有)这样的装置，该装置能够在旋转运动元件和往复运动元件之间传递运动，并且设置有这样的部件，其能够在一个模式中阻止往复运动(特别是将滑块固定在不可活动位置)同时保持轴旋转的能力，并且在第二模式中使得能够进行上述运动传递。
本发明的本质包括下列
在备选方案A中，可控的运动变换器，即用于将往复运动变换为
旋转运动以及反之的机构，包括至少两个偏心件，该偏心件具有不同的直径， 一个放置在另一个内，并具有相同的偏心度，其中小的偏心件刚性固定在旋转轴上，并且用作大偏心件的轴线，大偏心件铰接连接到滑块，滑块能够在引导元件上执行往复运动，滑块依次连接到活塞杆，并且可控的塞杆装g具有这样的能力，即当启动时固定所述往复运动驱动
装置的能力，例如通过机械栓销-锁闭(dowel-latch)装置或者通过线圈的芯部来固定所述滑块，同时保持轴旋转的能力。
在备选方案B中，可控的运动变换器，即用于将往复运动变换为旋转运动以及反之的机构，包括偏心件，偏心件的旋转轴线由曲轴的销提供，所述销相对于曲轴的旋转轴线偏移的距离等于偏心件的偏心度，而且，偏心件与滑块铰接连接，滑块能够沿着引导元件执行往复运动，其依次连接到活塞杆，并且可控的塞杆装置具有这样的能力当启动时固定往复运动的驱动装置，例如通过利用机械栓销-锁闭装置或者通过线圈芯部来固定滑块，同时保持轴旋转的能力。
在体现本发明的上述备选方案中，滑块和活塞是作为通过杆6连接的单独的装置(元件)而存在，然而，还可以将它们集成在单个模块中，因此去掉杆6。另外，在可控变换器的两个备选实施例中，另外的元件例如轴承可用于减小摩擦力，这是通过在部件相互作用的部位利用滚动摩擦来代替滑动摩擦来实现的，包括滑块与引导元件的相互作用部位，因此改善整体性能。
6本质上，考虑到没有曲轴的情况，可控变换器的备选方案A中使用的轴可以作为中空轴而方便地制造，对于简化设计的目的，这个事实可以被纳入考虑，用于冷却液来冷却所述轴，目的是降温，或者例如对于将要放置在中空轴内的可替换驱动装置。
具体实施例方式
另外，本发明的本质参考附图示出。备选方案A通过图2-4示出，其中附图标记如下
1- 滑块；
2- 引导元件；
3- 大偏心件；
4- 小偏心件；
5- 轴；
6- 杆；
7- 活塞；
11-机械装置(元件)，用于例如通过固定所述滑块来使往复运动的驱动单元脱离。
偏心件3和4具有相同的偏心度，图2中通过字母E表示。备选方案A (见图2)中可控运动变换器包括滑块1，滑块1能够沿着引导元件2进行往复运动，并与偏心件3具有铰接连接。偏心件4用作偏心件3的旋转轴线，偏心件3通过铰接连接与偏心件4相连。偏心件3和4具有相同的偏心度E的值，但是具有不同的偏心度E的方向。偏心件4刚性固定在轴5上。
备选方案B由图5-7示出，其中附图标记如下
1- 滑块；
2- 引导元件；
6- 杆；
7- 活塞；
8- 曲轴的销；
9- 曲轴；
710- 偏心件；
11- 机械装置(元件)，用于例如通过固定所述滑块来使往复运动 的驱动单元脱离。
根据备选方案B (见图5)的可控运动变换器包括滑块1，滑块1 能够沿着引导元件2进行往复运动，并与偏心件10铰接连接。偏心件 10的旋转轴线由曲轴9的销8提供，销8相对于曲轴的旋转轴线偏移 距离E，等于偏心件10的偏心值。
上述两个备选方案与其原型的不同之处在于它们包括可控的塞 杆(st叩per-rod)装置11，装置11具有这样的能力 一个模式中， 例如通过固定滑块来固定往复运动的驱动单元(见图3和6)、同时保 持所述轴被旋转的能力，而在第二模式中，不影响滑块的操作，并因此 不影响运动变换的过程(见图2和5)。
作为一个实例，图2-11示出了处于竖直位置的机构，其中活塞7 在活塞杆6上成相反的布置；然而，装置例如可以在水平位置操作并具 有单个活塞。
本发明设计的具体特征包括可控运动变换器的两个备选方案包 括用于关闭/接通通过机构进行的运动变换过程的装置，同时保持轴由 于其它驱动单元而旋转的能力，优选具有类似设计。
应当注意，固定装置，在这个特定的情况中它也就是将滑块固定 在固定位置的装置，可以由于机械、电、气压、液压、磁力装置或者它 们的组合的相互作用而工作，并且可具有手动(手操作)的、半自动的 或者自动控制(操纵)系统，即驱动单元。
作为这种装置的可能的备选方案，图2、 3、 5、 6、 8和9示出了 能够固定所述滑块1的机械元件11。
图2示出了根据备选方案A的可控变换器(正视图，中间剖开)， 其具有两个偏心件3和4。
图2中，元件(装置)11没有固定滑块1，从而允许它沿着引导 块2往复运动。
图4示出了根据备选方案A的装置的侧视图(中间剖开)，其中轴 5和偏心件4没有示出剖视图，从而能够更好理解和更加方便。图3还示出了具有两个偏心件3和4的可控运动变换器的备选方 案A(正视图，中间剖切)，但是这个情况中装置ll将滑块l固定在不 可活动位置，同时轴5保持由于其它驱动单元而旋转的能力。
图2-4的可控运动变换器的工作如下所述。
在将往复运动变为旋转运动的过程中，滑块1的往复运动使得偏 心件3开始旋转，偏心件3在围绕偏心件4旋转的同时将相反方向的旋 转传递给偏心件4。依次，偏心件4将旋转传递给轴5。
在将旋转变换为往复运动的过程中，连接到偏心件4的轴5的旋 转将与轴5方向相反的旋转传递给偏心件3。偏心件3相对于偏心件4 的旋转使得滑块1进行往复运动。
在这个实例中，可控的塞杆装置11具有这样的能力当启动时， 通过固定滑块1从而固定往复运动的驱动单元。如图3所示，滑块1不 能执行往复运动。而且，由于外部驱动装置，轴5可以在偏心件3和滑 块1的接合中进行旋转。
图3中(备选方案A)作为实例通过机械装置11表示的可控塞杆 装置能够固定往复运动的驱动单元，在这个特定的情况中是通过固定滑 块来实现的，同时如果轴的旋转轴线与大偏心件3的几何轴线(中心线) 重合，能够保持轴旋转的能力。
如图3所示(备选方案A)，滑块不能执行往复运动。而且，由于 外部驱动单元，轴5可以在偏心件3和滑块1之间的接合中旋转。
这样，在根据备选方案A的可控运动变换器中，接通/断开机构可 以锁定往复运动的驱动单元。
为了接通往复运动的驱动单元，需要机械元件11已经停止固定滑 块l,即已经处于这样的位置，该位置不会阻碍滑块的运动(见图2中 的机械元件ll)。另外，滑块1应当被提供以往复运动，从而使滑块l 脱离静止状态。这种运动可通过下列作用而提供给滑块，例如重力(如 果滑块处于竖直位置)，外部驱动单元例如使用顶推装置，限制部件操 作的另外的机械连杆，例如为变换器的设计增加这样的部件，该部件能 够使得大偏心件和轴仅沿着相反方向旋转，并且因此通过使得轴旋转而 接通往复运动的驱动单元。接通往复运动的驱动单元，以及它的断开(锁定)应当发生在当
轴的旋转(转动)轴线与大偏心件3的几何轴线(中心线)重合时(例 如见图3)。
图8、 9、 10和11示出了为变换器的设计增加下面部件的一个实 例，根据可控变换器的备选方案A，该部件能够允许仅在往复运动的驱 动单元没有被固定时大偏心件和轴沿着相反方向旋转，图8-11示出了 实施本发明的许多可行备选方案中的一种。
图8-11中的附图标记如下
1- 滑块(图8、 9中未示出)；
2- 引导元件(图10、 11中未示出)；
3- 大偏心件；
4- 小偏心件
5- 轴；
6- 杆；
7- 活塞；.
11- 能够固定滑块的机械元件(图IO、 ll未示出)；
12- 销，刚性固定到小偏心件4的对称轴线上；
13- 限位(banking)(限制)板；
14- 限位板的固定件(紧固件)。
图8、 9示出了中间剖切的正视图，图10、 ll示出了中间剖切的 侧视图，其中轴5和小偏心件4示为没有剖切，以利于更好理解本设计。
限位板13通过紧固件14固定在滑块上，可以处于两个位置中的 任一个。在图IO所示的板位置中，当元件ll被脱开时，在轴5通过销 12的作用旋转时，板能够使得滑块1进行往复(来回)运动，并且从 而通过启动往复运动的驱动装置可使得大偏心件沿着与轴相反的方向 旋转。因此，限位板13可以允许仅当往复运动的驱动块没有固定时大 偏心件和轴沿着相反方向旋转。
图11示出了限位板13处于这样的位置，该位置不限制销12上偏 心件4的运动，并且允许偏心件4的旋转，同时滑块由于固定元件ll 的启动而不可运动。因此，往复运动的驱动块被脱开。图5示出了可控运动变换器的备选实施例B，包括围绕曲轴的销8 旋转的偏心件10 (正视图，中间剖开)。图5所示的元件11没有固定 滑块l，并且后者能够沿着引导装置进行往复运动。曲轴9的销8相对 曲轴的旋转轴线移动距离E，等于偏心件10的偏心值。
图7示出了根据备选方案B的变换器的侧视图，其中中间剖幵， 其中曲轴的销8和曲轴9没有剖开，从而有助于更好理解本设计。
图6示出了可控运动变换器的备选方案B，包括围绕旋转轴线旋转 的偏心件IO，该旋转轴线与曲轴9的销8重合(正视图，中间剖开)， 但是这个情况中，元件11将滑块1固定在不可运动位置，然而，曲轴 9保持由于其它驱动单元而进行旋转运动的能力。
图5-7所示的可控运动变换器的工作如下
在将往复运动变换为旋转运动的过程中，滑块1的往复运动将旋 转运动传递给偏心件10，并且偏心件10在围绕曲轴9的销8旋转的同 时将相反方向的旋转运动传递给曲轴9。
在将旋转运动变换为往复运动的过程中，曲轴9的旋转运动以及 销8将旋转运动传递给偏心件10，偏心件10沿着与轴9相反的方向旋 转。偏心件10相对于销8的旋转使得滑块1进行往复运动。
作为实例，图6示出了可控的固定(锁定)元件ll具有这样的能 力当启动时，通过固定滑块1来固定往复运动的驱动单元。可以看出， 滑块不能进行往复运动。从而，轴9可以在偏心件10和滑块1之间的 铰接连接中由于外部驱动单元而进行旋转运动。
这样，可以断开根据备选方案B的可控运动变换器中往复运动的 驱动单元。
为了接通往复运动的驱动单元，需要机械元件ll已经不再固定 滑块1，即元件11应当处于没有与滑块1的运动相干涉的位置(见图5 的机械元件ll)。另外，滑块l应当被提供以线性运动，从而使它脱离 静止状态。这种运动可通过这样的作用提供，例如沿着竖直方向的重力， 外部驱动单元，通过在可控运动变换器的部件上另外施加机械限制，例
如通过给变换器的设计增加这样的部件该部件能够使得大偏心件和轴
仅沿着相反方向旋转，并因此当给轴提供旋转运动时接通往复运动驱动
11单元。
往复运动的驱动单元的接通和断开应当是在曲轴9的旋转轴线与 偏心件10的几何轴线重合的位置而发生(例如见图6)。
对于备选方案B，对变换器的设计补充下面的部件的实例通过与上 述对于备选方案A所述并在图8-11中所示类似的设计而示出，该部件 能够允许大偏心件和轴仅当驱动单元被固定(锁定)时沿着相反方向旋 转。
从上面的描述可见，本发明的可控运动变换器可以在现有的工业 基础上制成。
将本发明的设计与现有技术和原型区别开的本质特征包括装置的 这样的能力控制运动的变换用于停止部件运动，或者用于改变部件运 动的方向，同时保持轴例如由于其它驱动装置而旋转的能力。它例如提
供了这样的机会阻止单独的部件或者相连的单独部件通过轴被移动或
者移动轴。
驱动单元，即变换器锁定装置的控制系统，可以手动地、半自动
地、或者基于微处理器技术而自动操作。可行的是当使用可控运动变 换器时，例如在活塞发动机中，运动变换器的控制装置具有这样的设计， 其逻辑上与活塞发动机或者相同发动机被用作驱动单元的车辆的其它 系统的工作原理相统一。
另外，可控运动变换器可以容纳技术检测系统，用于检测和定位 机构的部件的缺陷，用于预测它们的工作模式或状态中可能的偏差。在 优选实施例中，这种检测系统应当是基于使用微处理器技术和测量装置 的，例如各种类型的传感器。
同样，对于使用电信系统和信息技术来建立控制和检测系统来说 没有障碍，均用于运动变换器和活塞发动机。
如[2]中提至!j的，《the manufactured conrod-free engines have much smaller size in comparison with the similar crank engines of equal power》，因此，具有在本发明基础上产生新的发动机设计的 机会，这是通过使得它的三个尺寸中的一个最小化而实现的重量、长 度或宽度。因此，例如可以创造出平置式发动机的设计，例如可放置在汽车底部下面。
应当注意，本发明的可控运动变换器例如可用于
_活塞发动机，由于运动变换的接通和断开，可以改变工作活塞
的数目，从而改变发动机的其它特性，例如它的功率。因此，可以产生
用于各种类型车辆的统一发动机。
_活塞泵和压缩机，用于性能调节，同时使用单个旋转驱动单元，
即一个发动机。
-木头或者金属加工设备，提供断开单个切割工具同时保持驱动 轴的旋转的能力，用于改变处理半成品的模式，例如提供用于胶合板切 割工具的驱动装置，用于圆木处理设备，用于立刨床等。
-农业设备中，用于机构的工作元件的可断开的驱动单元。
例如，在饲用制粒机中，可以应用所述机构从而提供用于废粕压 榨机的驱动装置。
-在纺织工业中，用于机构的驱动单元，例如用于关闭织机的空 闲的丝线供送器。
-在采矿工业中，为采矿中应用的工具的工作元件提供驱动装置， 例如用于采煤机的驱动机构。
-在各种机构的液压和气压驱动装置中，液压和气压发动机，在 用于转换能量的装置中，例如将能量从发动机的活塞移走，其将液体蒸 汽的能量转换为导向轴或杆的机械能量。
-在锻造成型制造中，驱动工具的工作元件，例如驱动回转式压 力机的冲头，其中可以断开单独的驱动单元。
上述体现了本发明的实例仅是说明性的，并且本领域技术人员应 当理解，本公开还要求保护实施例的其它备选方案，用于增加或替换机 构的各个元件，只要它没有超出本申请的保护范围。
权利要求
1. 一种用于将往复运动变换为旋转运动以及反之的运动变换器，包括至少两个偏心件，所述至少两个偏心件放置在彼此内，具有不同的直径和相同的偏心值，其中，小的偏心件刚性固定在旋转轴上，并用作大偏心件的旋转轴线，大偏心件通过铰接连接与滑块相连，其特征在于，它包括另外的可控(锁定)装置，所述可控(锁定)装置具有下面的能力当启动时固定往复运动的驱动单元，同时保持所述轴旋转的能力。
2. 如权利要求l所述的运动变换器，其特征在于，所述可控固定 (锁定)装置具有栓销-锁闭类型的机械锁定件的形式。
3. 如权利要求l所述的运动变换器，其特征在于，所述可控固定 (锁定)装置具有螺旋线圈的形式，其中中心芯部执行锁闭功能。
4. 如权利要求l所述的运动变换器，其特征在于，增设有包括滑块的部件，所述滑块具有座的形式，当往复运动的驱动单元没有被固定 (锁定)时，所述座能够仅通过与至少一个偏心件的共轭表面相互作用 使得偏心件沿着相反方向旋转。
5. —种用于将往复运动变换为旋转运动以及反之的运动变换器， 包括围绕曲轴的销旋转的偏心件，所述偏心件相对于曲轴的旋转轴线在 与偏心件偏心值相等的距离上偏移，其中，偏心件通过铰接连接与滑块 相连，其特征在于，它另外包括可控固定(锁定)装置，所述可控固定(锁定)装置具有下面的能力当启动时固定往复运动的驱动单元，同 时保持所述轴旋转的能力
6. 如权利要求5所述的运动变换器，其特征在于，所述可控固定(锁定)装置具有栓销-锁闭类型的机械锁定件的形式。
7. 如权利要求5所述的运动变换器，其特征在于，所述可控固定 (锁定)装置具有螺旋线圈的形式，其中中心芯部执行锁闭功能。
8. 如权利要求1或5所述的运动变换器，其特征在于，包括推杆类型的外部驱动单元，所述外部驱动单元具有这样的能力当往复运动 的驱动单元没有被固定(锁定)时，使得滑块从静止状态(位置)脱离。
全文摘要
本发明的运动变换器用于将往复运动变换为旋转运动，包括至少两个偏心件，放置在彼此内，具有不同的直径。小的偏心件刚性固定到旋转轴，并且用作大偏心件的轴线。所述大偏心件枢转连接到滑块。变换器包括可控的止动器，其实现为当启动时，它锁定往复运动驱动装置，但是使得轴能够旋转。第二实施例与第一实施例的不同在于变换器包括一个偏心件，其轴线用作为曲轴销，并且偏移的距离等于偏心件相对于曲轴旋转轴线的偏心尺寸。偏心件枢转地连接到滑块。
文档编号F16H21/00GK101506545SQ200680055705
公开日2009年8月12日 申请日期2006年10月20日 优先权日2006年10月20日
发明者A·Y·季莫欣 申请人:A·Y·季莫欣