專利名稱：將來自動力源的直線運動轉變成旋轉運動的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種將來自一驅動源的直線運動轉變成旋轉運動的裝置。
本發(fā)明主要用以將活塞這樣一類內燃機或壓縮空氣發(fā)動機部件的直線往復運動轉變成旋轉運動。但，本發(fā)明并不限于任一種個別的應用。
瑞典專利No.8901653-9敘述了一種采用曲面導板將直線運動轉變成繞一軸旋轉的運動的裝置。該裝置具有一第一機構，此第一機構具有一用以作往復運動的桿件或相應構件和一曲面導板，此曲面導板裝在此桿的一端，使在其背向此桿的一面具有曲面部分。此裝置還具有一第二機構，此第二機構具有從軸向外延伸并固定在此軸上的兩個對置的翼形部分，在每翼形部分的外部裝有一可轉動的滾子或相應構件。滾子用以靠在曲面導板上滾動，從而將直線運動轉變成旋轉運動。
該專利所述裝置可產生一種較一般具有相同有效行程的曲軸更強的最大力矩。此外，在曲軸上每周僅施力一次，盡管這是在半周中進行的。在采用具有兩個帶活塞氣缸并作180°相位差連接的裝置時每周才可取得兩個力矩峰值。
采用兩個氣缸和兩個曲面導板時，該專利所述裝置每周可取得四個力矩峰值，在同一時間內所述機構中總是其中的一個與曲面導板中的一個進行傳力接觸，但，就帶活塞氣缸的每個行程來看，該裝置的軸所取得的旋轉量僅為具有兩個帶活塞氣缸的裝置通過曲軸驅動的軸所取得的旋轉量之半。
因此，該專利所述裝置與采用一般曲軸將直線運動轉變成旋轉運動的裝置相比是具有其優(yōu)越性的。
但對該專利所述裝置所作試驗表明曲面導板與翼形機構上的滾子之間所產生的起始接觸是一種硬接觸。這一問題主要只是在滾子在其回程中頂起活塞時才出現。這種起始接觸不是一種平穩(wěn)的施力而可以說是一種沖擊。這個問題的主要原因是對這種曲面導板和滾子之間的接觸沒有采用機械的方法加以控制。
采用本發(fā)明就可消除這一缺點。
因此，本發(fā)明涉及一種將來自動力源的直線運動轉變成旋轉運動的裝置，在此裝置中，動力源與一曲面導板配合動作而產生一軸的旋轉運動;此裝置具有一第一機構，此第一機構具有一與一氣缸內的活塞連接而作直線往復運動的桿件或類似構件，用以通過一壓力介質作出直線往復運動，此壓力介質是作用在活塞的一個側面上的，此側面背向活塞與桿件相接的另一側面;曲面導板與桿件的一端相接而只是在其背向桿件的一面具有曲面部分;此裝置還具有一第二機構，此第二機構具有從軸向外伸出而固定在此軸上的兩個對置的翼形部分;每翼形部分的外部裝有一可轉動的滾子或類似構件以便靠在所述曲面導板上滾動，所述裝置的特征是活塞桿穿過氣缸下部底壁上的一孔而使活塞下面的氣缸空間大體上形成一腔室;曲面導板在其處于其上位和下位時都位于所述底壁背向活塞的一側;所述腔室至少具有一個與外界連接的通路;所述通路在活塞從其上位移到其下位時可在腔室內產生一過壓。
現對本發(fā)明就其實施例和附圖進行較詳細的說明。


圖1為本發(fā)明裝置的側視圖，此裝置具有一作為動力源的兩沖程內燃機，圖中所述內燃機的活塞處于其上死點位置。
圖2-4所示為圖1中的裝置在其軸處于不同旋轉位置時的情況。
圖5為本發(fā)明裝置的側視圖，此裝置具有一作為動力源的壓縮空氣發(fā)動機，圖中活塞處于其最低位置。
圖6為圖1的右視圖，圖中示出本發(fā)明裝置的下部。
本發(fā)明裝置用以將來自一動力源1的直線運動轉變成旋轉運動，其中，動力源與一曲面導板2配合動作而產生一軸3的旋轉運動。
本發(fā)明具有一第一機構，此第一機構具有一用以產生直線往復運動的桿4或類似構件和以上所述曲面導板2。曲面導板2裝在桿4的一端。桿4為動力源的一個部件，在所示實施例中為一活塞桿。曲面導板2只是在其背向桿件的一個表面5上具有曲面部分。
本發(fā)明裝置還具有一第二機構，此第二機構具有從軸3伸出并固定在此軸上的兩個對置的翼形部分6、7。在每翼形部分的外部裝有可轉動的滾子8、9或類似構件以便在曲面導板2上滾動。
此兩相互對置而外伸的翼形部分6、7是由兩個相互平行的翼形支承件10、11構成的，滾子8、9即裝在其外部的中間如圖6所示。每翼形支承件連接在軸3上，此軸從相應翼形支承件外伸。如圖6所示，軸3為一兩段式軸，也就是此軸不是連續(xù)的而是在翼形支承件10、11之間形成一斷開的空間12。
曲面導板2具有兩個曲面部分20、21(圖1)，其中，第一部分20在桿4進行作功沖程時可與上述滾子8、9配合動作，而第二部分21則與滾子8、9配合動作而使桿件回行。此兩曲面部分20、21大體上在曲面導板的中央彼此接合而形成一連接的曲面。
圖1-4所示為一作功沖程和一回程。圖1所示為處于起始位置的裝置。軸3由于活塞4使曲面導板2向下移動如圖1所示而從此工作位置上沿箭頭22方向轉動。在曲面導板2在其作功沖程中向下移動時，滾子8靠在曲面導板的第一部分20上滾動。在曲面導板向下移動時，滾子8在曲面導板上進一步向外移動如圖2所示，直至到達圖2所示位置。在到達此位置時作功沖程即告完成。
如圖2和3所示，曲面導板的最低部分越過軸3所在高度。這就是將軸3做成兩段式軸的原因。但，并不一定要求本裝置的結構能使曲面導板越過此軸所在高度，不過，這種結構可減小裝置的高度。
作為一實施例，裝置具有一飛輪23(圖6)，在作功沖程完畢時，此飛輪可轉動軸3，從而使裝置產生一回程。此回程示于圖4。飛輪于是沿箭頭22方向轉動軸3。如圖4所示，這時滾子9靠在曲面導板2的第二部分21上滾動，并將曲面導板向上頂起直至到達圖1所示位置，在到達這一位置時，回程即告完成。這時，作功沖程開始，滾子9靠在曲面導板的第一部分上滾動，此后，裝置又進行一回程，如此進行下去。
這樣，就所述裝置而言，軸3每轉一周，就可取得兩個力矩峰值?？梢?，就一動力源而言，在一作功沖程中，力矩的大小和分布取決于曲面導板第一部分20的曲面構形。第一部分20最好一開始具有一相對較陡的曲面部分如各圖所示以便完成一相對較強的起始力矩。在滾子進一步沿曲面導板動作時，如圖2所示，曲面導板的第一部分就可相對地平坦些，因為這時可通過較長的力臂取得較大的力矩。
作為本發(fā)明的一個優(yōu)選而非常有利的實施例，兩曲面部分20、21的構形應使產生作功沖程的滾子8在作功沖程完成時與曲面導板的一個曲面部分接觸而另一滾子9則靠在曲面導板的第二曲面部分21上如圖3所示。也可以使另一滾子9在作功沖程的終點正要進行接觸。
作為一優(yōu)選的實施例，曲面導板2具有一內伸的凹槽24、25，此凹槽大致平行于曲面部分20、21而稍靠近其下面，滾子分別在作功沖程和回程中靠在此曲面部分上。這兩凹槽24、25在相應滾子與曲面部分20、21接觸時產生某種彈性作用，因此，通過凹槽24、25形成的舌形體26、27具有一定的彈性。
在圖1所示實施例中，活塞桿4連接在氣缸30內的活塞31上?；钊?1通過燃氣這樣的壓力介質來回移動，此燃氣作用在活塞的一個側面上，此側面背向活塞桿與活塞連接的另一側面。在圖1-4所示實施例中，燃氣是由一兩沖程內燃機產生的，此內燃機具有一與一化油器(圖中未示出)連接的進氣管32、進氣口33、34、一排氣口35和一火花塞36。
如概述部分中所述，通過對按早期公開的專利制成的裝置所作試驗表明，曲面導板與翼形件上滾子的起始接觸是硬接觸。這種起始接觸不是一種平穩(wěn)的接觸而是一種沖擊性的硬接觸。這主要是對回程滾子來說的，此滾子在回程開始時與曲面導板接觸。
這一問題的原因主要是曲面導板和滾子之間的接觸不是通過機械的方法進行控制的，因而，在回程滾子與曲面導板進行接觸時，曲面導板正在向上移動。盡管回程滾子與曲面導板的接觸和工作滾子與曲面導板的接觸是同時或大體上同時發(fā)生的，這種接觸還是一種沖擊性的接觸。這可能是由于在曲面導板處于其最低位置而在回程滾子將其向上頂起之前停在此最低位置上的情況下，曲面導板的回跳在回程滾子和曲面導板之間產生一間隙的原因。
按本發(fā)明，這一問題是這樣解決的，即使活塞桿4穿過氣缸下部底壁37上的一孔36，從而使活塞以下的氣缸空間大體上形成一腔室38，在這種情況下，曲面導板2在其上位和下位都處于低壁37背向活塞31的一側，而腔室38至少具有一連接外界的通路。這一通路應在活塞31從其上位移到其下位時在腔室38內形成一過壓。
作為一優(yōu)選實施例，這一連接通路可使氣體在活塞從其下位移到其上位而產生一壓降時進入所述空間，而在活塞從其上位移到其下位時所述連接通路即關閉。在圖1所示實施例中，此通路是由燃氣進氣管32構成的。
在圖5所示實施例中，動力源為一壓縮空氣發(fā)動機50，通路51為一簡單的與外界大氣連接的通路。
連接通路32、51各備有一止回閥39或類似構件，用以關閉所述通路而防止氣體從腔室38中排向外界。
但，經發(fā)現在活塞從其上位移到其下位時將一定量的氣體從腔室38放出是有利的。為此，另外設一通路40，使腔室38與大氣連通。也可不另設通路而使上述止回閥能沿其阻流方向泄去一定量的氣體。不論是采用止回閥進行泄放還是采用另一通路40，最好設一使氣體流出腔室38的可調節(jié)流器。在所示各實施例中，這一可調節(jié)流器為一針閥41。
在活塞和氣缸成為內燃機的部件時，通入空間或腔室38和從中排出的氣體就是燃氣。通過止回閥或針閥排出的氣體就流回進氣管32。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在孔36和活塞桿4之間設有一密封件，此密封件最好為一浮置的套筒42，此套筒通過一密封圈43壓靠在所述壁37上進行密封。
為使圖面清楚起見，圖1-4中僅圖1注有標號。
圖1所示內燃機的活塞處于其上死點位置，活塞的作功沖程從此位置開始。
圖2示出內燃機的膨脹階段，此時氣體正通過排氣口開始排出而工作滾子則處于作功沖程的終點。
圖3示出活塞的下死點位置，此時工作滾子已完成作功沖程而回程滾子正或即將與曲面導板接觸。發(fā)動機的排氣階段或吸氣階段在此位置上進行。
圖4示出壓縮階段，此時回程滾子頂起曲面導板及活塞。燃油混合氣也就通過進氣管吸入。
圖5示出動力源為一壓縮空氣發(fā)動機50的裝置如上所述。壓縮空氣可通過一閥(圖中未示出)經一進氣口52進入。進氣口52備有一止回閥。出氣口53、54常開以便在完成作功沖程時放出壓縮空氣如圖5所示。如前所述，通路51用以在活塞從其最低位移到其最高位時使空氣進入腔室38。
有曲面導板在其中移動的筒體55最好具有長方形截面，以便形成一導向機構，從而防止曲面導板繞活塞桿的縱軸線扭轉。此外，曲面導板相對于筒體55的構形應能在曲面導板在筒體內上下移動時防止在曲面導板的任一側形成任何明顯的壓力。
曲面導板2最好在舌形體26、27的外側沿曲面導板的運動方向具有導向軌56、57，這兩導向軌貼著筒體55的內壁移動。導向軌的作用是防止曲面導板在圖1紙面內歪斜。
本發(fā)明在壓力源為內燃機和壓縮空氣發(fā)動機的情況下具有相同的功能。
本發(fā)明用以在活塞從其最高位移到其最低位時在活塞下面產生一壓力，其功能在于在完成作功沖程時(圖3和5)，在回程滾子將活塞頂起之前在腔室38內氣墊造成的壓力作用下活塞轉而向上。因此，回程滾子在曲面導板向上移動而回程滾子也向上移動時才會與曲面導板2的表面21相接觸。
通過試驗表明采用本發(fā)明，與在活塞下面無壓力形成時所得出的接觸相比，可取得極其平穩(wěn)的接觸。
因此，本發(fā)明解決了在概述中所提出的問題。
以上通過本發(fā)明的一些實施例對本發(fā)明作了說明，對本專業(yè)的技術人員來說很明顯的是對這些實施例可多方面進行修改而并不脫離本發(fā)明利用活塞下面增大了的壓力使活塞回行的概念。
因此，不應認為本發(fā)明僅限于上述這些實施例，因為，對這些實施例可以在以下權利要求的范圍內進行修改。
權利要求
1.一種將來自一動力源的直線運動轉變成旋轉運動的裝置，其中，動力源用以與一曲面導板配合動作而產生一軸的旋轉運動；此裝置具有一第一機構，此第一機構具有一與一在一氣缸(30；50)內通過一壓力介質作往復運動的活塞(31)相接的桿件(4)或相應構件，此壓力介質作用在活塞(31)的一個側面上，此側面背向桿件(4)與活塞相接的另一側，此第一機構還具有所述曲面導板(2)，此曲面導板裝在桿件(4)的一端而只是在其背向桿件(4)的一面具有曲面部分(5)；此裝置還具有一第二機構，此第二機構具有從軸(3)向外伸出而固定在此軸上的兩個對置的翼形部分(6，7)；每所述翼形部分的外部裝有一滾子(8，9)以便靠在所述曲面導板(2)上滾動，所述裝置的特征是活塞桿(4)穿過氣缸下部底壁(37)上的一孔(36)而使活塞下面的氣缸空間大體上形成一腔室(38)；曲面導板在其處于其上位和下位時都位于所述底壁(37)背向活塞(31)的一側；所述腔室(38)至少具有一個與外界連接的通路(32，40；51，40)；所述連接通路(32，40；51，40)在活塞(31)從其上位移到其下位時可在腔室(38)內產生一過壓。
2.按權利要求1所述裝置，其特征是連接通路(32，51，40)具有一可調的節(jié)流器。
3.按權利要求1或2所述裝置，其特征是此裝置具有一連接通路(32，51)，此連接通路可使氣體在活塞(31)從其下位移到其上位而產生一壓降時進入所述腔室(38)而在活塞從其上位移到其下位時即關閉。
4.按權利要求3所述裝置，其中，活塞(31)和氣缸(30)構成一內燃機的部件，其特征是所述氣體為燃氣。
5.按權利要求3或4所述裝置，其特征是所述連接通路(32;51)備有一止回閥(39)，用以在所述腔室(38)內壓力增大時關閉所述連接通路。
6.按權利要求1，2，3，4或5所述裝置，其特征是，在所述孔(36)和所述活塞桿(4)之間設有一密封件(42)，所述密封件最好為一浮置套筒。
7.按以上任一權利要求所述裝置，其特征是曲面導板上曲面部分(20，21)的構形應使產生作功沖程的一個滾子(8，9)在一作功沖程完成時與曲面導板(2)的一個曲面部分(20)接觸而另一滾子(8，9)則接觸或即將接觸所述曲面導板的另一曲面部分(21)。
8.按以上任一權利要求所述裝置，其特征是曲面導板(2)具有一內伸的凹槽(24，25)，此凹槽大致平行于曲面導板的曲面部分而稍靠近其下面，一滾子(8，9)分別在作功沖程和回程中靠在此曲面部分上。
全文摘要
一種將來自一動力源的直線運動轉變成旋轉運動的裝置，此裝置具有第一機構，它具有與在一氣缸內通過壓力介質作往復運動的活塞相接的桿件相應的構件和曲面導板，此裝置還具有第二機構，它具有從軸向外伸出而固定在軸上的兩個對置的翼形部分；活塞桿穿過氣缸底壁上的一孔而使其下面的氣缸空間形成一腔室；曲面導板在處于上位和下位時都位于底壁背向活塞的一側；腔室具有一連接外界的通路；它在活塞從上位移到下位時可在腔室內產生一過壓。
文檔編號F01B9/06GK1072004SQ9211253
公開日1993年5月12日 申請日期1992年10月29日 優(yōu)先權日1991年10月29日
發(fā)明者漢斯·卡爾松 申請人:漢斯·卡爾松