[发明专利]用于往复式引擎的功率递送装置以及相关系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及往复式引擎，且更特定来说，涉及用于往复式引擎的功率递送装 置以及相关系统和方法。

背景技术

往复式引擎一般使用机轴来将在汽缸内平移的一或多个活塞的线性往复运动转换 成机轴的旋转运动，反之亦然。例如，内燃机(IC引擎)为最常见类型的往复式引擎。往 复式引擎一般用于将在各种燃料(例如，汽油)的燃烧期间释放的化学能或热能(例如，源 于蒸汽的能量)转换成动能(例如，机械旋转运动)，其可更容易地用于移动事物(例如，推 动物体)。往复式引擎的机轴通常为连接到用于移动各种装置或车辆(例如，机动车、发 电机、货车、飞机、焊机、轮船、压路机、摩托车、船只等等)的输出装置的引擎元件。

发明内容

在一些方面，从工作往复式引擎提取机械功的方法可包含使用最大长度转矩臂将转 矩施加到往复式引擎的输出轴，所述最大长度转矩臂在引擎的往复式元件往复运动且输 出轴旋转时保持实质上恒定长度。

实施例可包含以下特征中的一或多者。

所述实质上恒定长度可与往复式引擎的机轴的机轴半径实质上相同。使用最大长度 转矩臂可包含使用实质上恒定长度力矩臂将引擎的往复式元件耦合到输出轴。提取机械 功可进一步包含通过使用最大长度转矩臂施加转矩来增加往复式引擎的输出功率。最大 长度转矩臂可包含在输出轴的旋转期间始终保持其最大长度的力矩臂。例如，将引擎的 往复式元件耦合到输出轴可包含将输出轴耦合到界定实质上恒定转矩臂的旋转扭矩递 送装置，所述旋转扭矩递送装置经配置以与引擎的往复式元件介接。所述引擎可为内燃 机。

使用保持实质上恒定长度的最大长度转矩臂将转矩施加到往复式引擎的输出轴可 包含：将平移构件耦合到往复式引擎的往复式元件；以及使用最大长度转矩臂将所述平 移构件耦合到输出轴。例如，转矩臂可实质上垂直于平移构件的往复轴以将扭矩施加到 可旋转功率输出构件。保持实质上恒定长度的转矩臂可包含耦合到功率输出构件的可旋 转齿轮装置和耦合到平移构件的齿条。

在一些方面，往复式引擎可包含至少一个实质上不变长度转矩臂，其在往复式元件 的往复运动和引擎的输出轴的旋转期间保持实质上恒定。

实施例可包含以下特征中的一或多者。

所述实质上不变长度转矩臂可具有等于引擎的机轴的机轴半径的长度。引擎还可包 含用于使用实质上不变长度转矩臂将引擎的往复式元件的往复运动转换成输出轴的旋 转运动的装置。所述引擎还可包含安置在汽缸内的至少一个往复式活塞，所述活塞在一 端通过连接杆连接到引擎的机轴且还另外通过实质上不变长度转矩臂连接到输出轴。例 如，实质上不变长度转矩臂可至少部分由耦合到输出轴的旋转装置和耦合到往复式活塞 的平移元件的组合形成，其中所述旋转装置界定所述实质上不变长度转矩臂。所述旋转 装置可包含滑轮、齿轮或链齿轮中的至少一者。平移元件可包含缆线、链条、皮带、拉 杆或齿条中的至少一者。引擎还可包含安置在往复式活塞与输出轴之间的离合器装置。 所述引擎还可包含用于暂时存储由引擎的往复式元件产生的能量且随后在往复式元件 在引擎内行进时将所述能量释放到输出轴的能量存储装置。

所述实质上不变长度转矩臂可包含产生扭矩的转矩臂，所述转矩臂：i)界定在输出 轴的旋转轴与平移构件和可旋转构件之间的接触点之间；ii)大体上垂直于平移构件的运 动；以及iii)在引擎的往复式元件的往复运动期间保持实质上恒定长度。

在一些方面，用于耦合到往复式引擎的往复式元件的功率递送装置可包含：轴向平 移张紧构件，其用于耦合到往复式元件且与其一起平移；以及可旋转构件，其耦合到功 率输出元件且与平移张紧构件介接，所述平移张紧构件将轴向力提供到可旋转构件，所 述轴向力在平移张紧构件的轴向运动期间使用实质上恒定长度转矩臂将扭矩施加到功 率输出元件。

实施例可包含以下特征中的一或多者。

产生扭矩的转矩臂可：i)界定在功率输出元件的旋转轴与平移张紧构件和可旋转构 件之间的接触点之间；ii)大体上垂直于平移张紧构件的运动；以及iii)在往复式元件的往 复运动期间保持实质上恒定长度。可旋转构件可使用离合器装置耦合到输出元件，所述 离合器装置经配置以允许可旋转构件在第二方向上相对于输出元件自由旋转。所述可旋 转构件可包含齿轮装置，并且所述平移张紧构件可包含与齿轮装置介接的齿条。