CN102748133A - 用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构 - Google Patents

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CN102748133A CN2012101895109A CN201210189510A CN102748133A CN 102748133 A CN102748133 A CN 102748133A CN 2012101895109 A CN2012101895109 A CN 2012101895109A CN 201210189510 A CN201210189510 A CN 201210189510A CN 102748133 A CN102748133 A CN 102748133A
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Abstract

用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构包括波形轨道和随其沿该波形轨道行进而往复运动和旋转的结构。

Description

用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构
本申请是申请日为2007年10月5日，申请号为200780037014.9，发明名称为“用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构”的申请的分案申请。
发明背景
本公开涉及用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构。
用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构可被用于多种机械系统中。此机构的一个普通应用是内燃发动机，其中活塞的往复线性运动被转换为曲轴的旋转运动。虽然所展示的本公开的实施方式是内燃发动机的实施方式，但本公开不限于此应用，且于此公开的用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构可用于多种应用。
发明概述
本公开涉及用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构，其包括波形轨道(wave-shaped track)和沿该波形轨道行进的往复和旋转的结构。
本公开提供了一种用于促进在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构，所述机构包括：
连续的波形轨道，其由第一滚道和与所述第一滚道相对且与所述第一滚道间隔开的第二滚道所界定，所述波形轨道限定环状的轮廓且大致上界定具有中心轴线的柱状体积；
承载器单元，其至少部分地放置于所述柱状体积之内且被设置为绕所述中心轴线旋转；以及
交换器单元，其至少部分地延伸穿过所述承载器单元并与所述承载器单元接触，且被设置成与所述承载器单元一起旋转以及在所述柱状体积内往复运动，所述交换器单元包括：
第一滚子，其接近所述交换器单元的第一端放置，且与所述波形轨道的所述第一滚道滚动接触；以及
第二滚子，其邻近所述第一滚子，且与所述波形轨道的所述第二滚道滚动接触。
在本公开所提供的机构中，所述第一滚子和所述第二滚子可彼此滚动接触。
在本公开所提供的机构中，所述波形轨道可包括大致上线性的部分。
在本公开所提供的机构中，所述承载器单元可包括相对于所述中心轴线大致上纵向延伸的第三滚道；且所述交换器单元进一步可包括第三滚子，所述第三滚子从所述第一滚子和所述第二滚子径向上向内放置并与所述第三滚道滚动接触。
在本公开所提供的上述机构中，所述承载器单元进一步可包括与所述第三滚道相对且与所述第三滚道间隔开的第四滚道；且所述交换器单元进一步可包括第四滚子，所述第四滚子从所述第一滚子和所述第二滚子径向上向内放置并与所述第四滚道滚动接触。
在本公开所提供的上述机构中，所述第三滚子和所述第四滚子可彼此滚动接触。
在本公开所提供的机构中，所述交换器单元进一步可包括：第三滚子，其接近所述交换器单元的第二端放置，所述第三滚子与所述第一滚道滚动接触；以及第四滚子，其邻近所述第三滚子并与所述第二滚道滚动接触。
在本公开所提供的上述机构中，所述第一滚子和所述第二滚子可彼此滚动接触，而所述第三滚子和所述第四滚子可彼此滚动接触。
在本公开所提供的上述机构中，所述承载器单元可包括：第三滚道和与所述第三滚道相对并与所述第三滚道间隔开的第四滚道，所述第三滚道和所述第四滚道相对于所述中心轴线大致上纵向延伸；以及第五滚道和与所述第五滚道相对并与所述第五滚道间隔开的第六滚道，所述第五滚道和所述第六滚道相对于中心轴线大致上纵向延伸；且所述交换器单元进一步可包括：第五滚子，其从所述第一滚子和所述第二滚子径向上向内放置且与所述第三滚道滚动接触；第六滚子，其从所述第一滚子和所述第二滚子径向上向内放置且与所述第四滚道滚动接触；第七滚子，其从所述第三滚子和所述第四滚子径向上向内放置且与所述第五滚道滚动接触；以及第八滚子，其从所述第三滚子和所述第四滚子径向上向内放置且与所述第六滚道滚动接触。
在本公开所提供的上述机构中，所述第一滚子和所述第二滚子可彼此滚动接触，所述第三滚子和所述第四滚子可彼此滚动接触，所述第五滚子和所述第六滚子可彼此滚动接触，而所述第七滚子和所述第八滚子可彼此滚动接触。
在本公开所提供的上述机构中，所述第一滚子和所述第二滚子可彼此滚动接触，而所述第三滚子和所述第四滚子可彼此滚动接触。
在本公开所提供的上述机构中，所述第五滚子和所述第六滚子可彼此滚动接触，而所述第七滚子和所述第八滚子可彼此滚动接触。
本公开所提供的机构进一步可包括：输入轴，其连接到所述交换器单元，且大致上与所述中心轴线同轴延伸且被设置成与所述交换器单元一起往复运动；以及稳定器单元，其相对于所述波形轨道固定，且被设置成在所述输入轴往复运动时稳定所述输入轴。
在本公开所提供的上述机构中，所述交换器单元可旋转地连接到所述输入轴；且所述稳定器单元可被设置成在所述交换器单元旋转时防止所述输入轴旋转。
在本公开所提供的上述机构中，所述输入轴可包括界定第三滚道的至少一个表面；且所述稳定器单元可包括与所述第三滚道滚动接触的滚子。
在本公开所提供的机构中，所述承载器单元可包括往复器系统，所述往复器系统可设置成在所述第一滚子和所述第二滚子达到所述波形轨道的波峰或波谷时，帮助促进所述交换器单元在往复轴向方向上的改变。
在本公开所提供的上述机构中，所述往复器系统可包括当所述第一滚子和所述第二滚子达到所述波形轨道的波峰或波谷时，啮合所述交换器单元的一个或多个弹簧位置。
本公开所提供的机构进一步可包括：输入轴，其连接到所述交换器单元以使所述交换器单元能相对于所述输入轴旋转，其中所述输入轴大致上可与所述中心轴线同轴延伸，且可被设置成与所述交换器单元一起往复运动。
在本公开所提供的上述机构中，所述交换器单元可包括轴承结构，所述输入轴可设置成在所述轴承结构内旋转。
本公开所提供的机构进一步可包括：输入轴，其连接到所述交换器单元，且大致上与所述中心轴线同轴延伸且被设置成与所述交换器单元一起往复运动，其中所述承载器单元大致上为柱状，且可包括所述输入轴延伸通过的第一通道以及所述交换器单元延伸通过的第二通道。
本公开提供了一种发动机，包括：
机构，其如本公开所提供的机构；
活塞，其放置在汽缸中，并被设置成响应于力而在所述汽缸内线性地平移，其中所述活塞连接到所述交换器单元；以及
输出轴，其连接到所述承载器单元以对外部设备提供旋转运动。
本公开所提供的发动机为内燃发动机。
本公开另外提供了一种用于促进在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构，所述机构包括：
连续的波形轨道，其由第一侧和与所述第一侧相对且与所述第一侧间隔开的第二侧界定，所述波形轨道限定环状的轮廓且大致上界定具有中心轴线的柱状体积；
承载器单元，其至少部分地放置于所述柱状体积之内且被设置成绕所述中心轴线旋转；以及
交换器单元，其至少部分地延伸穿过所述承载器单元并与所述承载器单元接触，且被设置为与所述承载器单元一起旋转以及在所述柱状体积内往复运动，所述交换器单元包括：
第一旋转元件，其接近所述交换器单元的第一端放置，且与所述波形轨道的所述第一侧接触；以及
第二旋转元件，其邻近所述第一旋转元件，且与所述波形轨道的所述第二侧接触。
在本公开另外提供的机构中，所述波形轨道的所述第一侧和所述第二侧可包括齿，且所述第一旋转元件和所述第二旋转元件可包括与所述波形轨道的所述第一侧和所述第二侧的齿啮合的齿。
本公开还提供了一种用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构，所述机构包括：
第一表面，其围绕柱状区域环绕地延伸，其中所述柱状区域具有中心轴线，且随着所述第一表面围绕所述柱状区域延伸，所述第一表面轴向地起伏；
第二表面，其围绕所述柱状区域环绕地延伸，其中所述第二表面与所述第一表面相对，且随着所述第二表面围绕所述柱状区域延伸，所述第二表面轴向地起伏；
往复元件，其设置成在所述柱状区域内轴向地运动，其中所述往复元件包括设置成当所述往复元件在所述柱状区域内轴向地运动时，分别沿着所述第一表面和所述第二表面滚动的第一滚子和第二滚子，且其中所述往复元件被设置成当所述第一滚子和所述第二滚子沿所述第一表面和所述第二表面滚动时绕轴线旋转；以及
旋转单元，其设置成绕所述柱状区域的所述轴线旋转，其中所述旋转单元与往复元件啮合，且所述旋转单元进一步被设置成当所述往复元件绕所述轴线旋转时，所述旋转单元绕所述轴线旋转。
附图说明
图1为包括将活塞的往复线性运动转换为输出轴的旋转运动的机构的四缸内燃发动机的部分截面侧视图。
图2为图1中发动机的活塞、连杆、锁紧螺母及垫圈的侧视图。
图3为大致上沿图2的3-3截取的图2的连杆和活塞的大体上的示意图。
图4为依据本公开的交换器单元(interchanger unit)的俯视图。
图5为图4的交换器单元的侧视图。
图6为展示了在轨道内的运动的依据本公开的交换器单元的滚子(roller)的示意图。
图7为依据本公开的活塞、连杆及交换器单元的侧视图。
图8为依据本公开的连杆及交换器单元的分解图。
图9为依据本公开的交换器单元的部分截面视图。
图10为图9的止推轴承定位器(thrust bearing retainer)及其相关的螺钉的俯视图。
图11为依据本公开的旋转承载器单元(carrier unit)的侧视图。
图12为图11所示旋转承载器单元的上部承载器轴承座的俯视图。
图13为截取的图11的旋转承载器的分解视图。
图14为图11的旋转承载器的俯视图。
图15为依据本公开的旋转承载器单元和交换器单元的俯视图。
图16为依据本公开的活塞、连杆、交换器单元和旋转承载器单元的侧视图，其显示为活塞对应于上止点位置。
图17为图16的活塞、连杆、交换单元及旋转承载器单元的另一个侧视图，其显示为活塞对应于下止点位置。
图18为依据本公开的界定上部波滚道(wave race)和下部波滚道及间隔件(spacer)的结构的分解图。
图19为图18的界定上部波滚道和下部波滚道及间隔件的结构的另一分解图。
图20为图18的界定下部波滚道的结构的俯视图。
图21为图18的界定上部波滚道的结构的仰视图。
图22为依据本公开的交换器体(interchanger block)、界定波滚道以及间隔件的结构的分解侧视图。
图23为图22的交换器体、界定波滚道及间隔件的结构处于组装状态的侧视图。
图24为图18中的间隔件的俯视图。
图25为依据本公开的交换器单元和下部波滚道的俯视图。
图26为依据本公开的活塞、连杆和交换器单元的侧视图，其显示为交换器单元位于波形轨道内。
图27为图26的活塞、连杆、交换器单元和波形轨道的侧视图，其进一步展示了依据本公开的旋转承载器单元和稳定器单元。
图28为图27的连杆和稳定器单元的示意性截面图。
图29为依据本公开的位于界定波形轨道的结构之内的旋转承载器单元和稳定器单元的侧视图。
图30为依据本公开的包括往复器系统(reciprocator system)的交换器单元和旋转承载器单元的侧视图。
图31为显示了在进气冲程之前，活塞处于上止点位置的依据本公开的用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构和发动机汽缸的大体上的示意图。
图32为显示了在进气冲程过程中的活塞的图31中的结构的大体上的示意图。
图33为显示了活塞处于下止点位置的图31中的结构的大体上的简明示意图。
图34为显示了在压缩冲程过程中的活塞的图31中的结构的大体上的示意图。
图35为显示了在燃烧冲程或动力冲程(power stroke)之前，活塞处于上止点位置的图31中的结构的大体上的示意图。
图36为显示了在燃烧冲程过程中的活塞的图31中的结构的大体上的示意图。
图37为显示了在排气冲程之前，活塞处于下止点位置的图31中的结构的大体上的示意图。
图38为显示了在排气冲程过程中的活塞的图31中结构的大体上的示意图。
详细描述
图1中展示了发动机的非排他性的例子，所述发动机包括依据本公开的用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构。发动机包括体10，该体10包括汽缸体12、交换器体16及下部体104。发动机进一步包括由汽缸20所界定的汽缸筒(bore)、汽缸盖22、进气装置24、点火装置28、排气装置26、活塞30、波形滚道70(上部)和波形滚道74(下部)、交换器单元60、旋转承载器50、传动齿轮和从动齿轮82和88、输出轴90、润滑装置112和各种各样的工作轴承及支承轴承52、56及100。
在所展示的非排他性的实施方式中，如图27所示的旋转组件主要由一起工作的三个主要构件组成，如图4、图5和图7所示的交换器单元60，其具有轨道滚子62，该轨道滚子62滚在为如图23所示的固定安装的柱状单元的一部分的两个波形滚道70和74之间。波形滚道可被描述为界定波形轨道。第三个构件为旋转承载器单元50，其被安装在轴承52和56上，同时顶部轴承52安装在支承件54上，其还增加了承载器的稳定性，如图11所示，其中交换器60在旋转承载器单元50内部上下滚动以通过在如图13、14和15所示的承载器轨道50c和轨道50d上滚动的定心滚子66来保持交换器60处于中心，以便保持轨道滚子62在滚道70和74上的正确定向。承载器50也将来自交换器60的已转换的旋转运动通过滚在如图11、14和15所示的承载器轨道50a和50b上的能量传送滚子64，经由如图1、11、13、27和图31至38所示的齿轮82和88，传送给输出轴(曲轴)90。参考图31至图38，展示的发动机经历了Otto循环发动机或Diesel循环发动机的四个循环，从始至终，开始于活塞30，准备开始进气循环、然后继续经过压缩循环、燃烧循环并结束于排气循环。在图31至图38中，其展示了轨道滚子62的运动，它们沿波形滚道74和70的斜面74a、74b、74c、74d和斜面70a、70b、70c、70d上下滚动(traverse up and down)，亦如图18、19、20和21所示。
交换器60被如此命名是因为它在燃烧循环过程中将往复运动转换成旋转运动，然后在进气、压缩和排气循环中将旋转运动转换成往复运动。从往复运动到旋转运动的转换是在燃烧冲程的过程中完成，燃烧冲程过程中，滚子62被迫沿波形滚道的下倾斜坡下降，引起向下的螺旋运动。因为所示的实施方式中的斜坡面具有45度倾角(在顶部的短半径之后)，来自活塞30的向下压力，被以1比1的比率转换成旋转运动。这意味着对于活塞30每向下运动一英寸，交换器单元的与波形轨道接触的部分将转动一英寸，从而将活塞30的往复运动转换为与交换器的轴线成90度角的旋转运动，从而达到最优的能量传送。当能量传送滚子64以及如图6、图7和图8所示的任选的交换定心滚子66在它们沿滚道70和74的轮廓而行时，在交换器60产生的压力下，沿承载器50的滚道50a、50b、50c和50d上下滚动时，如图12所示的旋转承载器随后将被转换的旋转运动通过传动齿轮82和从动齿轮88传送给输出轴90。
活塞30被返回至汽缸顶部(上止点)并通过来自如图1所示的连接到曲轴90的飞轮94的离心力，或来自其它连接到相同的曲轴90的活塞的能量，完成(through)燃烧循环的剩余三个冲程。飞轮94也用于确保平稳的旋转。
为帮助保证发动机的性能及使用寿命，活塞30可被如图27和图28所示的稳定器单元34固定以免在汽缸20内转动。稳定器单元34可通过一个或多个保持与如图2和图3所示的连杆32(其也可被称为输入轴)的一个或多个侧面接触的滚子而防止活塞转动。活塞30和连杆32可被限制旋转，因为它们可通过止推轴承35连接到交换器60，如图8和图9所示。同样参考图2、图8和图9，锁紧螺母43、以及垫圈41和42、止推轴承定位器37以及螺钉39，如图9和图10所示，也定位减震器35a和35b，其帮助保护止推轴承35免受由对活塞30的燃烧而产生的或由轨道滚子62达到滚道70和74的顶部和底部半径，发动机速度较高期间的惯性而产生的冲击。
参考图6，轨道滚子可被以保持它们彼此接触的形式安装。该接触是为了使它们在滚道70和74上滚动时总是保持以正确的速度和方向转动。如图23和图24所示的间隔件72使滚道70和74彼此保持适当的距离以与轨道滚子62保持精密公差，但当轨道滚子62沿滚道70和74的轮廓而行时，接触可在滚道之间上下移动(fluctuate)，这样以使轨道滚子62免于在滚道上滑行或不得不改变旋转方向，它们也可通过一直与另一个滚子保持接触而一直保持以正确的方向和速度转动。一对总是彼此接触的轨道滚子62也可允许一个滚子所承受的载荷被两个滚子分担，从而减少任何一个滚子不得不自行承担的载荷，这将延长两个滚子的使用寿命。轨道滚子62和滚道70和74可被替换成能实现相同功能的其它装置，比如齿轮、磁体、液压传动装置、压缩空气或任何其它能促进会产生相同效果的类似类型的工作关系的装置。在使用齿轮的例子中，滚道也可以是有齿轮的以与齿轮滚子啮合，类似于齿条和小齿轮结构。旋转组件也可被设置成使得交换器和承载器与绕它们旋转的滚道固定安装，或任何能产生相同效果的其它结构。
参考图29，滚道70和74被展示为安装在减震器132上。这些减震器可被安装以吸收和释放由活塞30上方的燃烧而产生的，或由轨道滚子62达到滚道70和74的顶部和底部半径(也被描述为波形轨道的波峰和波谷)时，发动机速度较高期间的惯性而产生的冲击。这些减震器132可由高密度橡胶或与橡胶相比能提供更高的载荷承受能力而具有更好地抵抗发动机内部的油和化学物质的能力的聚氨基甲酸酯类材料制成。该相同的橡胶或聚氨基甲酸酯类材料也可被用于如图8所示的减震器35a和35b。弹簧、锥形垫圈、流体、空气或其它任何装置皆可代替橡胶或聚氨基甲酸酯减震器35a、35b和132。
参考图30，一个任选的往复器系统显示为安装在由离心力操作的承载器50内。随着发动机速度(RPM)的增加，倾斜离心重块(inclined centrifugalweight)140可以克服离心重块弹簧142的阻力而允许重块从承载器50的中心向外运动。合成运动可能因此引起往复器弹簧倾斜块144向上运动而对往复弹簧146产生更多压力，从而随着发动机的速度(RPM)增加，产生吸收由惯性产生的每个冲程结束时的能量增量的对速度敏感的机械装置，然后在轨道滚子62经过滚道70和74的上部半径和下部半径之后释放回能量，从而帮助促进活塞30、连杆32和交换器单元60的往复运动，以便于通过减小对轨道滚子62、交换器单元60和滚道70及74的压力而提高发动机的性能、使用寿命和可靠性。该机械往复器系统可被替换为使用承压流体、压缩空气、磁体或其它合适的装置以达到相同的对速度敏感的吸收和释放能量的过程的不同类型的系统。
可用于发动机的整体构造的材料可以是铝、钢、橡胶、塑料、机动交通工具类衬垫(gasket)和大多数通常用于生产发动机的任何其它材料。一些特殊材料(exotic material)比如陶瓷或特制金属(specialty metal)可被用于关键区域比如燃烧室、旋转组件等等。用于旋转组件的材料大体上将是高级钢或类似材料，因为它们能经受高压和冲击力。较柔软的表面可被应用于轨道70和74，比如高密度橡胶或聚氨基甲酸酯类材料以帮助减轻对轨道滚子62的冲击载荷。
此发动机的很多其它零件和功能以及整体构造在说明中没有详细讨论或讨论的较少，因为此发动机的很多零件、设计、功能和构造的性质可能不会不同于或可能稍微不同于已经公知并用了很多年，而因此被认为是往复发动机领域的常识和标准操作规程的设计和技术。这些功能(function)中的一些功能包括但不限于燃料输送系统、润滑装置、点火系统、冷却系统、压缩比、燃烧室密封、高性能改性、增压、涡轮增压、先前设计、生产过程、生产材料、维修、将发动机连接到机器或传动装置的装置等等。保持接近于当前的发动机设计、现在的生产材料和生产过程允许此发动机能被更容易地再生产，而且由于它们与用户已经熟悉的发动机几乎一样也使得此发动机对于消费者来说更易于理解、维修和操作。
虽然本公开已展示的实施方式是内燃发动机的实施方式，但本公开不被限制于这些应用，且于此公开的用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构可被用于多种用途中。
下面编号了的段落代表依据本公开的机构的说明的非排他性的例子。
1.一种用于促进在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构，所述机构包括：由第一滚道和与第一滚道相对且与第一滚道间隔开的第二滚道界定的连续的波形轨道，该波形轨道限定环状的轮廓且大致上界定了具有中心轴线的柱状体积；至少部分地放置于柱状体积之内且被设置成绕所述中心轴线旋转的承载器单元；以及至少部分地延伸穿过承载器单元并与承载器单元接触且被设置为与承载器单元一起旋转以及在柱状体积内往复运动的交换器单元，该交换器单元包括：接近该交换器单元的第一端放置且与波形轨道的第一滚道滚动接触的第一滚子；以及邻近该第一滚子且与波形轨道的第二滚道滚动接触的第二滚子。
2.如段落1中的机构，其中第一滚子和第二滚子彼此滚动接触。
3.如段落1中的机构，其中波形轨道包括大致上线性的部分。
4.如段落1中的机构，其中承载器单元包括相对于中心轴线大致上纵向延伸的第三滚道；且其中交换器单元进一步包括从第一滚子和第二滚子径向上向内放置并与第三滚道滚动接触的第三滚子。
5.如段落4中的机构，其中承载器单元进一步包括与第三滚道相对且与第三滚道间隔开的第四滚道；且其中交换器单元进一步包括从第一滚子和第二滚子径向上向内放置并与第四滚道滚动接触的第四滚子。
6.如段落5中的机构，其中第三滚子和第四滚子彼此滚动接触。
7.如段落1中的机构，其中交换器单元进一步包括：接近交换器单元的第二端放置的第三滚子，该第三滚子与第一滚道滚动接触；以及邻近第三滚子并与第二滚道滚动接触的第四滚子。
8.如段落7中的机构，其中第一滚子和第二滚子彼此滚动接触，且第三滚子和第四滚子彼此滚动接触。
9.如段落7中的机构，其中承载器单元包括：第三滚道和与第三滚道相对并与第三滚道间隔开的第四滚道，第三滚道和第四滚道相对于中心轴线大致上纵向延伸；以及第五滚道和与第五滚道相对并与第五滚道间隔开的第六滚道，第五滚道和第六滚道相对于中心轴线大致上纵向延伸；且其中交换器单元进一步包括：从第一滚子和第二滚子径向上向内放置并与第三滚道滚动接触的第五滚子；从第一滚子和第二滚子径向上向内放置并与第四滚道滚动接触的第六滚子；从第三滚子和第四滚子径向上向内放置并与第五滚道滚动接触的第七滚子；以及从第三滚子和第四滚子径向上向内放置并与第六滚道滚动接触的第八滚子。
10.如段落9中的机构，其中第一滚子和第二滚子彼此滚动接触，第三滚子和第四滚子彼此滚动接触，第五滚子和第六滚子彼此滚动接触，且第七滚子和第八滚子彼此滚动接触。
11.如段落9中的机构，其中第一滚子和第二滚子彼此滚动接触，且第三滚子和第四滚子彼此滚动接触。
12.如段落9中的机构，其中第五滚子和第六滚子彼此滚动接触，且第七滚子和第八滚子彼此滚动接触。
13.如段落1中的机构，进一步包括：连接到交换器单元且大致上与中心轴线同轴延伸且被设置成与交换器单元一起往复运动的输入轴；以及相对于波形轨道固定且被设置成在输入轴往复运动时稳定输入轴的稳定器单元。
14.如段落13中的机构，其中交换器单元可旋转地连接到输入轴；且其中稳定器单元被设置成在交换器单元旋转时防止输入轴旋转。
15.如段落14中的机构，其中输入轴包括界定第三滚道的至少一个表面；且其中稳定器单元包括与第三滚道滚动接触的滚子。
16.如段落1中的机构，其中承载器单元包括设置成在第一滚子和第二滚子达到波形轨道的波峰或波谷时帮助促进交换器单元在往复轴向方向上的改变的往复器系统。
17.如段落16中的机构，其中往复器系统包括当第一滚子和第二滚子达到波形轨道的波峰或波谷时，啮合交换器单元的一个或多个弹簧位置(spring position)。
18.如段落1中的机构，进一步包括：输入轴，其被连接到交换器单元以使交换器单元能相对于输入轴旋转，其中输入轴大致上与中心轴线同轴延伸且被设置成与交换器单元一起往复运动。
19.如段落18中的机构，其中交换器单元包括轴承结构，输入轴设置成在所述轴承结构内旋转。
20.如段落1的机构，进一步包括：连接到交换器单元且大致上与中心轴线同轴延伸且被设置成与交换器单元一起往复运动的输入轴，其中承载器单元大致上为柱状且包括输入轴延伸通过的第一通道以及交换器单元延伸通过的第二通道。
21.一种发动机，包括：如段落1中的机构；放置在汽缸中并被设置成响应于力而在汽缸内线性地平移的活塞，其中该活塞连接到交换器单元；以及连接到承载器单元以对外部设备提供旋转运动的输出轴。
22.如段落21的发动机，其中该发动机为内燃发动机。
23.一种促进在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构，所述机构包括：由第一侧和与第一侧相对且与第一侧间隔开的第二侧界定的连续的波形轨道，该波形轨道限定环状的轮廓且大致上界定具有中心轴线的柱状体积；至少部分地放置于柱状体积之内且被设置成绕所述中心轴线旋转的承载器单元；以及至少部分地延伸穿过该承载器单元并与承载器单元接触且被设置为与承载器单元一起旋转以及在柱状体积内往复运动的交换器单元，该交换器单元包括：接近该交换器单元的第一端放置且与波形轨道的第一侧接触的第一旋转元件；以及邻近该第一旋转元件且与波形轨道的第二侧接触的第二旋转元件。
24.如段落23的机构，其中波形轨道的第一侧和第二侧包括齿，且其中第一旋转元件和第二旋转元件包括与波形轨道的第一侧和第二侧的齿啮合的齿。
25.一种用于在往复线性运动和旋转运动之间转换的机构，所述机构包括：围绕柱状区域环绕地延伸的第一表面，其中柱状区域具有中心轴线，且随着第一表面围绕柱状区域延伸，第一表面轴向地起伏(undulate)；围绕柱状区域环绕地延伸的第二表面，其中该第二表面与第一表面相对，且随着第二表面围绕柱状区域延伸，第二表面轴向地起伏；设置成在柱状区域内轴向地运动的往复元件，其中往复元件包括设置成当往复元件在柱状区域内轴向地运动时，分别沿着第一表面和第二表面滚动的第一滚子和第二滚子，且其中往复元件被设置成当第一滚子和第二滚子沿第一表面和第二表面滚动时绕轴线旋转；以及设置成绕柱状区域的轴线旋转的旋转单元，其中旋转单元与往复单元啮合，且该旋转单元进一步被设置成当往复元件绕轴线旋转时，旋转单元绕轴线旋转。
以上所述的公开内容包含多个具有独立用途的不同发明。尽管这些发明中的每个已经以优选的形式或方法公开，但此处所公开和展示的特定的替换形式、实施方式和/或方法不应被理解为有限制性，因为可以有很多可能的变化形式。本公开包括于此公开的不同元件、特征、功能、性质、方法和/或步骤的所有新颖性的和非显而易见性的组合和子组合(subcombination)。类似地，在以上任何的公开内容中或在所附的权利要求中，引用“一个”或“第一”元件、方法的步骤或其等价形式时，这样的公开内容或权利要求应被理解为包括一个或多个这样的元件或步骤，既不要求也不排除两个或更多这样的元件或步骤。
以特征、功能、元件、性质、步骤和/或方法的不同的组合和子组合实施的发明可通过在相关申请中提出新的权利要求而被要求权利。这样的新的权利要求，无论它们是针对不同的发明或是针对同一的发明，无论与原权利要求的范围不同、更宽、更窄或是对等的，也均被认为包括在本公开内容的主旨之内。

Claims (20)

1.一种用于促进在往复线性运动和旋转运动之间转换的系统，包括：
往复器，其被配置成沿着第一轴线线性地往复运动；
转换器，其被耦合到所述往复器并被配置成沿着所述第一轴线线性地往复运动和绕所述第一轴线旋转；
第一旋转元件，其被耦合到所述转换器并被配置成绕所述第一轴线旋转；以及
第二旋转元件，其被耦合到所述第一旋转元件并被配置成绕与所述第一轴线成横向的第二轴线旋转。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述第二轴线垂直于所述第一轴线。
3.如权利要求1所述的系统，还包括：
连续起伏的轨道，其限定环状的轮廓，并大致上界定具有与所述第一轴线同轴的中心轴线的柱状体积；
其中所述转换器与所述轨道啮合以通过沿着所述轨道而动与所述往复器一起线性地往复运动，迫使所述转换器旋转，并且其中所述转换器的旋转导致所述转换器沿着所述轨道而动以线性地往复运动。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述第二轴线垂直于所述第一轴线。
5.一种将往复线性运动转换成旋转运动的方法，包括：
利用往复线性运动；
将所述往复线性运动转化成绕与所述往复线性运动平行的第一轴线的第一旋转运动；以及
将所述第一旋转运动转化成绕与所述第一轴线成横向的第二轴线的第二旋转运动。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述第二轴线垂直于所述第一轴线。
7.如权利要求5所述的方法，其中将所述往复线性运动转化成所述第一旋转运动包括迫使第一旋转元件沿着环状起伏轨道滚动，使得所述第一旋转元件迫使第二旋转元件产生所述第一旋转运动。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述环状起伏轨道包括相对于所述第一轴线成角度的部分。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述环状起伏轨道的成角度的部分相对于所述第一轴线成45度。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述环状起伏轨道的成角度的部分占所述环状起伏轨道的至少50％。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述环状起伏轨道的成角度的部分占所述环状起伏轨道的至少70％。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述环状起伏轨道的成角度的部分占所述环状起伏轨道的至少90％。
13.一种将旋转运动转换成往复线性运动的方法，包括：
利用绕第一轴线的第一旋转运动；
将所述第一旋转运动转化成绕与所述第一轴线成横向的第二轴线的第二旋转运动；以及
将所述第二旋转运动转化成与所述第二轴线平行的往复线性运动。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述第二轴线垂直于所述第一轴线。
15.如权利要求13所述的方法，其中将所述第二旋转运动转化成所述往复线性运动包括迫使旋转元件沿着环状起伏轨道滚动，使得所述旋转元件被迫产生所述往复线性运动。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述环状起伏轨道包括相对于所述第二轴线成角度的部分。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述环状起伏轨道的成角度的部分相对于所述第二轴线成45度。
18.如权利要求15所述的方法，其中所述环状起伏轨道的成角度的部分占所述环状起伏轨道的至少50％。
19.如权利要求15所述的方法，其中所述环状起伏轨道的成角度的部分占所述环状起伏轨道的至少70％。
20.如权利要求15所述的方法，其中所述环状起伏轨道的成角度的部分占所述环状起伏轨道的至少90％。
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