專利名稱：旋轉式內燃機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及了旋轉式內燃機。本發(fā)明也涉及了旋轉的正排量機器，如利用環(huán)狀氣缸作為工作室的流體泵和發(fā)動機。
對于這類內燃機，流體驅動馬達，流體泵和外燃機，以下均統(tǒng)稱為環(huán)狀發(fā)動機。但是，作為說明目的，以下僅參照內燃機的應用來舉例說明本發(fā)明。
已經設想和制造出許多形式的旋轉式發(fā)動機。它們大多數(shù)是打算減少常規(guī)往復活塞發(fā)動機的固有缺點，或者為了提供一種在制造和燃料利用上很經濟的緊湊或輕型發(fā)動機。至今這些發(fā)動機還沒有商業(yè)化。已經大量生產的內燃機只有Wankel旋轉式發(fā)動機和常規(guī)的往復式活塞發(fā)動機。
由于經濟性和可以通過曲軸把活塞往復運動簡單轉換成轉動運動，常規(guī)的往復式泵和發(fā)動機已經得到了廣泛使用。但是，由于多種運動零部件引起的摩擦，使得常規(guī)往復式內燃機存在著燃料消耗的局限性。這些運動零部件通常包括軸承軸頸，其摩擦隨著轉速和軸承數(shù)目增加而增加，活塞環(huán)，由于每個活塞上有許多活塞環(huán)而增強了摩擦，以及一系列閥門，其中很多閥門零部件作為一個組合系統(tǒng)進行工作，因而從整體上對發(fā)動機增添了顯著的摩擦。
此外，由于機械構件的設計，所采用的材料，工作的方式，以及所有循環(huán)階段只使用一個公用氣缸區(qū)等原因，往復式內燃機的熱效率被降低。熱效率高的常規(guī)往復式內燃機是肯定存在的，但它將是一種非常復雜的裝置。這種復雜性將增加制造和裝配成本。
Wankel發(fā)動機已經在汽車上得到了應用，因為它具有高性能的潛力。但是由于各種原因，它還沒有得到普遍的利用，來替代如聯(lián)絡艇中的常規(guī)活塞發(fā)動機，或者大量生產的小型工業(yè)發(fā)動機。
也曾建議過其它形式的旋轉式發(fā)動機。它們包括了具有以下組件的環(huán)狀發(fā)動機一個環(huán)狀氣缸，它形成在圍繞著驅動軸的氣缸外殼中，一個轉子裝置，它被支承成可繞著驅動軸作轉動，并與環(huán)狀氣缸中的活塞相連接，由此，各活塞周期性地相互靠近和分開，在環(huán)狀氣缸內各活塞之間形成膨脹和收縮工作室，以及進氣和出氣口，它們穿過氣缸外殼，對工作室送入或排出流體。
在Chilton圖書公司出版，Jan P Norbye編著的“THE WANKEL ENGINEDESIGN DEVELOPMENT APPLICATIONS”中，已說明了環(huán)狀發(fā)動機的先有技術。在授予Societe Nationle D′Etude et de Construction deMoteurs D′Aviation Snecma的法國專利No.2498248和授予GebhardHauser的德國專利No.3521593中，也說明了環(huán)狀發(fā)動機的先有技術。其中一些發(fā)動機利用了外部機構來產生氣缸內活塞的周期運動，而其它一些發(fā)動機在傳動系統(tǒng)中利用了斜板和凸輪之類裝置，以達到所希望的驅動部件的機械連接。
作為大量生產的目的，可認為所有先有技術均存在著缺陷，或者其構造在工作中不能勝任，或者在正常工作載荷下，如在持久的最佳輸出功率下，工作能力不能令人滿意。許多先有的建議還要求很高級的制造或裝配工藝，并且難以密封，過分復雜，或者工作低效。
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)狀發(fā)動機，它至少改善上述缺點中的一個缺點。
考慮到上述情況，從一個方面來說，本發(fā)明大致歸屬于旋轉式正排量機器型式，它具有一個環(huán)狀氣缸，氣缸形成在圍繞著驅動軸的氣缸外殼組件中，驅動軸的軸線與環(huán)狀氣缸軸線同心，并與并排安放的轉子組件相連接，轉子組件具有在環(huán)狀氣缸中工作的活塞，由此，驅動軸的轉動使轉子轉動，使得在轉子轉動時各活塞周期性地相互靠近和分開，在環(huán)狀氣缸內各活塞之間形成膨脹和收縮工作室，還具有進氣和出氣口裝置，它穿過氣缸外殼組件，對工作室送入或排出流體，其中連接裝置把環(huán)狀氣缸中的活塞連接到驅動軸上，連接裝置包括把一個轉子組件連接到驅動軸的驅動裝置；與驅動軸偏置的曲軸軸頸；一個行星件，它以相對于驅動軸的預定轉速，繞曲軸軸頸轉動，由此，行星件被支承在曲軸軸頸上，繞驅動軸作行星運動，以及一個直接驅動連接件，它在另一個轉子組件和與其相關軸線偏置的行星件之間，由此，由于繞驅動軸的行星運動產生了直接驅動連接件繞驅動軸軸線的角速度差，使得當一個轉子組件繞驅動軸轉動時，另一個轉子組件的各活塞周期性地靠近和離開這個轉子組件的活塞。
驅動軸的轉動可以與轉子組件同向，但在大多數(shù)的應用中，作為內燃機最好把驅動軸限制成與轉子組件反向轉動，由此，轉子組件的轉速可低于驅動軸的轉速。
使行星件繞其軌道軸轉動的驅動裝置可包括一條鏈條或帶齒的傳送帶，它從裝在行星件(與軌道軸同心)上的從動鏈輪或帶輪，繞到裝在氣缸外殼組件上的主動鏈輪或帶輪上。另一種供選擇方式是驅動裝置可包括一個裝在行星件上的齒輪，并從內部或外部，或者間接地通過齒輪組，與固定在氣缸外殼組件上的恒星齒輪或內齒輪嚙合。因此，行星件可隨行星齒輪一起轉動，行星齒輪受到與驅動軸同軸的固定恒星齒輪驅動，驅動軸與轉子組件同方向轉動。
在優(yōu)選方式中，行星件隨行星齒輪一起轉動，行星齒輪受到與驅動軸同軸的內齒輪驅動，由此，驅動軸與轉子組件反方向轉動。
行星件可作成葉瓣形，被限制成相對于驅動軸作行星運動，并且與連接在氣缸外殼組件上的相配的葉瓣直接嚙合，例如在八活塞型式中，行星件可以是六葉瓣構件，從外面與八葉瓣的外殼部分相嚙合。
最好是，驅動軸穿過轉子組件，并在轉子組件相對著的兩側，可轉動地裝在氣缸外殼組件中的軸承上。把行星件支承在位于支承組件中并繞著驅動軸延伸的導軌上，或者支承在可繞驅動軸轉動的曲軸型支架上，可使行星件限制成繞驅動軸軸線作轉動。但是，驅動軸最好作成曲軸形式，使得曲軸軸頸處在氣缸外殼組件內的兩個曲軸支座中間。另外，曲軸上最好裝有一個浮動的中間軸頸，把轉子組件裝在上面。
另外，直接驅動連接件最好是一個驅動銷，它固定地裝在行星件上，或者固定地裝在另外的轉子組件上，并且在另一個中滑動，使得行星件產生行星運動，由此，在被固定定位的驅動銷與行星件或每個轉子組件之間，通過滑動連接，基本上以直線載荷路線方式進行載荷傳遞。也就是說，載荷傳遞不需要中間的連桿或機構，因而可以更加堅固，簡單，緊湊和可靠。另外，直接驅動連接件可使所有的機械工作限制在環(huán)狀氣缸的內部，因而氣缸的直徑僅受合理的容積和發(fā)動機的容量所限制，而不犧牲其強度和耐用性。
在優(yōu)選方式中，行星件作成驅動叉槽形式，叉槽可繞曲軸軸頸轉動，并且具有從曲軸軸頸向外延伸的低摩擦滑動裝置，并直接與驅動銷配合，由此，通過驅動銷與行星件的滑動配合，在驅動銷和行星件之間的載荷傳遞沿著基本上為直線的載荷路線進行。
如果需要，滑動裝置可以提供非線性的滑動路線，但滑動裝置最好從曲軸軸頸沿徑向向外延伸?；瑒友b置最好包括一個在驅動叉槽中沿徑向延伸的開口和一個滑塊，滑塊可在開口中自由滑動，并帶有一個沿軸向伸出的驅動銷，驅動銷與另一個轉子組件相配合?；瑝K最好裝在為部分圓剖面的開口內，由此可把滑塊拴在開口中，在優(yōu)選方式中，滑塊用低摩擦材料，如陶瓷材料制成。如果需要，驅動銷可直接配合在矩形剖面的開口或凹口中。此外，驅動銷可以與滑塊或轉子組件作成整體，但最好是把驅動銷作成在滑塊和轉子組件中可以轉動的單獨銷子。
轉子組件中的一個可以與驅動軸連接，以不變的相對角速度轉動，使得只有另一個轉子組件相對于這一個轉子作擺動，形成變動的工作室。但最好是，兩個轉子組件均以相同的方式連接到驅動軸上。
在本發(fā)明的內燃機中，在相關轉子組件上的活塞最好是交替地作為主動作用活塞和反作用活塞。為了在相關的主動作用和反作用階段中，在每個轉子組件上作用同樣的動力載荷，最好是，每個驅動叉槽具有相關的滑動裝置，滑動裝置從曲軸軸頸對角線方向的相對著的兩側，沿徑向向外延伸，并且相關的驅動銷與相關的轉子組件相配合。這將在相對著的兩個驅動銷之間產生角速度差，使得在吸氣或膨脹循環(huán)中，主動作用的活塞周期地離開反作用活塞，同時在壓縮或排氣循環(huán)中，主動作用的活塞周期地靠近反作用活塞。
另外，連接裝置以完全同樣地，但具有一定相位差的方式來驅動已連接的兩個轉子，其優(yōu)點是保持了零部件的慣性平衡和在所有循環(huán)階段中的物理特性均衡。由于最終接近于轉子的正弦擺動，這將進一步促進這個優(yōu)點。為了提供更堅固的發(fā)動機，驅動銷可穿過轉子組件，直接與裝在轉子組件另一側上的相應驅動叉槽相連接。
最好是，每個外殼部分形成了一個互補的環(huán)狀外殼側向部分和一個環(huán)形出入開口的相關部分。但必要時，這種出入開口可只形成在一個外殼部分上。
對于旋轉式正排量機器的每個轉子，其活塞數(shù)目可從每個轉子為一個活塞的最小數(shù)目開始作改變。發(fā)動機可作為兩沖程/循環(huán)型或四沖程/循環(huán)型發(fā)動機進行工作。最好是，每對轉子至少具有與該發(fā)動機型式的循環(huán)數(shù)相應的活塞數(shù)目，對于每對轉子，活塞數(shù)目以循環(huán)數(shù)的倍數(shù)增加。也就是說，對于兩沖程/循環(huán)型發(fā)動機，活塞總數(shù)可以是2，4，6，8，等等，而對于四沖程/循環(huán)型發(fā)動機，活塞總數(shù)可以是4，8，12，16，等等。另外，相對于每種發(fā)動機型的最小優(yōu)選活塞數(shù)目，進氣和出氣口裝置最好包括一個進氣口和一個出氣口。沿相關轉子的外緣上，最好是等距離地放置每個轉子組件的活塞。
另外最好是，發(fā)動機以四沖程/循環(huán)發(fā)動機方式工作，其轉子組件的轉動與曲軸反向，平均轉速等于曲軸的三分之一，每個轉子具有一個轉子本體，它伸入并密封了環(huán)狀氣缸的內部開口，四個活塞沿轉子本體的外緣作等距放置，進氣和出氣裝置包括了沿直徑方向相對著的一對進氣口和沿直徑方向相對著的一對出氣口，相關的進氣口和出氣口成對放置并相互靠近，而且與各活塞相互接近的位置相鄰近。
在優(yōu)選實施例中，出入裝置是一個繞著氣缸內壁部分的環(huán)形開口，各轉子呈并排放置，并且伸入到開口中，以有效地密封這個開口和在氣缸中支承它們相關的活塞。相對于含環(huán)狀氣缸中心線的中面，開口和轉子可作成不對稱，但環(huán)形開口和轉子最好相對中面為對稱。環(huán)狀外殼的剖面形狀最好是圓形，但需要時也可以是方形，三角形或其它形狀。
最好是，轉子組件基本上在氣缸外殼組件內的中間，可轉動地支承在曲軸的中間軸頸上，在中間軸頸的兩側，曲軸具有兩個同軸線的曲軸軸頸，用于支承一對相互隔開并對準的行星件，轉子組件支承著相關的驅動銷，驅動銷從轉子組件的另一側，通過相鄰的轉子組件，伸到每個行星件中。在每個轉子具有四個活塞的實施例中，可采用完全相同但相反放置的兩個轉子，相對于兩個相對著的活塞之間的延伸線，其驅動銷偏置了22.5°。驅動銷的徑向位置也可以改變，以改變相關轉子組件活塞的相對運動。
可以用提升閥之類來定時打開進氣和出氣口，但最好是把進氣口和出氣口作在氣缸壁上，由它們的弧形長度來定時，以提供與工作室選定的連通時刻?？砂堰M出氣口均作在一個外殼部分上，但最好是把進氣口作在一個外殼部分上，而把出氣氣口作在另一個外殼部分上。最好是從環(huán)狀氣缸的相對兩側壁上開設進出氣口，但如果需要，也可在任何角度或徑向位置上，從一個或兩個氣缸外殼組件上開設進出口，這樣就可以把這種外殼組件成組地相互疊放，由此形成一種繞著一個公用曲軸組件放置多個環(huán)狀氣缸的發(fā)動機。
另外最好是，對于低速高扭矩用途的發(fā)動機，如驅動聯(lián)絡艇的發(fā)動機，發(fā)動機的缸徑/沖程比約為1比3到1比4，由此，其燃燒/膨脹過程可達到增強的功率削減和使得能量消耗最小。在氣缸直徑為環(huán)半徑的四分之一到三分之一的發(fā)動機中可以達到這種效果。最好是，環(huán)半徑為曲軸軸頸偏心距的6到10倍，而驅動銷離曲軸軸線的偏置距離為曲軸軸頸偏心距的3到5倍。在每個轉子具有4個活塞的優(yōu)選實施例中，驅動銷離曲軸的距離4倍于曲軸軸頸離曲軸的距離，而環(huán)軸線離曲軸的距離8倍于曲軸軸頸離曲軸的距離。
另一種供選擇的方式是，對于高速用途的發(fā)動機，例如每對轉子具有12或16個活塞，它的缸徑/沖程比可以為1比1或1比2。
從另一方面說，本發(fā)明大致歸屬于環(huán)狀內燃機型式，它具有一個環(huán)狀氣缸，氣缸形成在圍繞著驅動軸組件的氣缸外殼組件中，驅動軸被支承成可繞著與環(huán)狀氣缸軸線同心的軸線轉動，并且由連接裝置與沿軸向相對著安放的轉子組件相連接，轉子組件支承著在環(huán)狀氣缸中工作的活塞，由此，驅動軸的轉動使各活塞周期性地相互靠近和分開，反過來也一樣，在環(huán)狀氣缸內活塞之間形成膨脹和收縮工作室，還具有進氣和出氣口裝置，它穿過氣缸外殼組件，對工作室送入或排出流體，其中驅動軸被限制成相對于轉子組件作反向轉動，由此，轉子組件的轉速低于驅動軸的轉速。
對于適合驅動中型汽車的環(huán)狀內燃機，為了舒適的公路行駛，最好是在100公里/小時的車速下，活塞平均速度保持在1100英尺/分鐘左右，它對于環(huán)中心線半徑為150到200mm的發(fā)動機，產生約300轉/分鐘的轉子組件轉速。
最好對發(fā)動機進行設置來達到上述要求，由此，驅動軸轉速比轉子組件快三倍，即約為900轉/分鐘。采用最終傳動比1∶1來適應這個輸出軸速度。對于較小的車輛可采取較小的傳動比。即較小的車輪直徑相應于較小的環(huán)狀氣缸，對于同樣的活塞速度，轉子組件需要轉得更快。
再從另一個方面來說，本發(fā)明大致歸屬于環(huán)狀內燃機型式，它具有一個環(huán)狀氣缸，氣缸形成在圍繞著驅動軸組件的氣缸外殼組件中，驅動軸被支承成可繞著與環(huán)狀氣缸軸線同心的軸線轉動，并且由連接裝置與沿軸向相對著安放的轉子組件相連接，轉子組件支承著在環(huán)狀氣缸中工作的活塞，由此，驅動軸的轉動使各活塞周期性地相互靠近和分開，反過來也一樣，在環(huán)狀氣缸內活塞之間形成膨脹和收縮工作室，還具有進氣和出氣口裝置，它穿過氣缸外殼組件，對工作室送入或排出流體，其中連接裝置把環(huán)狀氣缸中的活塞連接到驅動軸上，連接裝置包括把一個轉子組件連接到驅動軸的驅動裝置；與驅動軸偏置的曲軸軸頸；以相對于驅動軸的預定轉速繞曲軸軸頸轉動的行星件，由此，行星件被支承在曲軸軸頸上，繞驅動軸作行星運動，驅動軸作成曲軸形式，曲軸穿過氣缸外殼組件，并使得曲軸軸頸在氣缸外殼組件內的兩個曲軸支座中間，行星件被支承在偏置的曲軸軸頸上。
又從另一個方面來說，本發(fā)明大致歸屬于旋轉式正排量機器型式，它具有一個環(huán)狀氣缸，氣缸形成在圍繞著驅動軸組件的氣缸外殼組件中，驅動軸被支承成可繞著與環(huán)狀氣缸軸線同心的軸線轉動，并且由連接裝置與沿軸向相對著安放的轉子組件相連接，轉子組件支承著在環(huán)狀氣缸中工作的活塞，由此，驅動軸的轉動使各活塞周期性地相互靠近和分開，反過來也一樣，在環(huán)狀氣缸內活塞之間形成膨脹和收縮工作室，還具有進氣和出氣口裝置，它穿過氣缸外殼組件，對工作室送入或排出流體，其中氣缸外殼組件包括了相對著的相關外殼部分，它們沿著環(huán)狀氣缸的中面相互配合；
驅動軸組件在兩個外殼部分之間延伸，并且從外殼內部把相對著的驅動軸兩端，沿軸向裝入相對著的相關外殼部分中，由此可與相對著的相關外殼部分形成可轉動的配合，其中連接裝置所包括的零部件，可從驅動軸的一端或相對著的另一端通過驅動軸，沿軸向作相互配合來進行有效的裝配，由此，順序地沿軸向添加各個零部件來形成相互有效的配合，就能容易地裝配成旋轉式正排量發(fā)動機。
驅動軸最好是作成曲軸形式，其中，連接裝置包括一個驅動叉槽，它可與行星齒輪一起繞著曲軸的曲軸軸頸組件作轉動，行星齒輪與一個內齒輪嚙合，內齒輪固定在相鄰的外殼部分上，并與驅動軸軸線同心。驅動叉槽可包括一個沿徑向延伸的的切口，在驅動叉槽裝配到驅動軸之前，把一個滑塊配裝在切口中。在這種設置中，滑塊最好與驅動銷連結，而驅動銷沿裝配方向伸出來與轉子組件相配合。
另外，為了可以沿著裝配方向裝入零部件來改善裝配工作，最好是，由固定在驅動叉槽上的行星齒輪來驅動驅動叉槽，行星齒輪與驅動叉槽一起轉動，并與一個內齒輪嚙合，內齒輪固定在外殼上，其軸線與驅動軸軸線同心。
還從另一方面說，本發(fā)明大致歸屬于一種內燃機型式，它包括一個氣缸外殼組件，它具有一個環(huán)狀氣缸和向氣缸打開的環(huán)形出入口；一個曲軸組件，它被支承在氣缸外殼組件中，繞著與環(huán)狀氣缸軸線同心的曲軸軸線轉動，并支承了與曲軸軸線偏置的曲軸軸頸組件；一個行星件，它被支承在曲軸軸頸組件上，并繞著曲軸軸頸組件作轉動；一對轉子組件，它與上述行星件并排安放，并被支承成繞著與環(huán)狀氣缸軸線同心的軸線轉動，每個轉子組件包括一個支承著活塞的本體部分，每對轉子的活塞總數(shù)是4的倍數(shù)，活塞繞著相關轉子的本體部分作等距放置，與氣缸作密封配合，并可沿氣缸作運動，每個轉子本體部分伸到出入開口內，有效地封閉了環(huán)狀氣缸；
連接裝置連接了行星件和轉子組件，使得被連接的轉子和行星件均圍繞著曲軸軸線安放，由此，行星件繞著曲軸軸頸的轉動使得兩個轉子組件進行相互有相位差的運動，各活塞周期性地相互靠近和分開，在環(huán)狀氣缸內活塞之間形成了膨脹和收縮工作室，在最小和最大工作室容積之間作膨脹和收縮；進氣和出氣口裝置穿過氣缸外殼組件，向氣缸送進和排出流體，對于每四個活塞，進氣和出氣口裝置包括一個進氣口和一個出氣口；進氣口和出氣口放在相鄰活塞形成最小工作室容積的位置上；驅動裝置使行星件以一定的相對轉速繞曲軸作轉動，由此，進氣口裝置以不變的定時關系順序地向膨脹工作室打開，而出氣口裝置以不變的定時關系順序地向收縮工作室打開。
最好是，該內燃機包括一個完全相同的行星件，它裝在轉子組件另一側另一個同軸線的曲軸軸頸上，連接裝置把這個完全相同的行星件連接到轉子組件上。另外最好是，內燃機的氣缸外殼組件為分開式的外殼形式，它們沿著含有氣缸環(huán)中心線的中面分開，形成相對著的兩個外殼部分，它們沿著氣缸外殼組件內部相互隔開，以形成環(huán)形的出入開口，兩個行星件被相互隔開地支承在同軸線的相關曲軸軸頸上，并繞軸頸轉動，連接裝置包括了與行星件連結的相關滑動裝置，行星件具有沿直徑方向相對著的滑道，滑道與相關的驅動銷組件配合，從每個轉子組件的相對著的一側到每個行星件，驅動銷組件平行于曲軸軸線作延伸。
為了更容易地了解本發(fā)明和把它付之實踐，以下參照以參考編號作注解的附圖。附圖舉例說明了火花點火和水冷式的內燃汽油發(fā)動機，其中

圖1和圖2分別為發(fā)動機的前后視圖；圖3為氣缸外殼組件的縱向剖視圖；圖4為曲軸組件的分解視圖；圖5為帶有活塞的轉子端視圖；圖6為兩個帶有活塞的相對著的轉子端視圖，說明了活塞所處的工作狀態(tài)關系，并為了清楚起見，轉子用不同的陰影線表示；圖7為驅動銷和軸承座的端視圖和側視圖；圖8為轉子組件的剖面圖，它包括了驅動銷和軸承座；
圖9為行星件的端視圖，頂視圖和側視圖；圖10說明了兩個隔開的行星件，它們支承了驅動銷和軸承座；圖11說明了行星件和內齒輪之間的連接；圖12為放大圖，表示了轉子組件在氣缸外殼中的密封設置；圖13為已裝配發(fā)動機零部件的縱向剖視圖；圖14包括了六頁紙，順序說明在一個發(fā)動機循環(huán)中上述發(fā)動機工作室的情況；圖15說明了另一種方式的驅動銷，它具有球形軸承，并配裝在轉子組件中；圖16說明了兩個已連接的轉子組件，用于單行星件或者具有相應驅動銷和軸承座的輕型工業(yè)發(fā)動機；圖17為輕型工業(yè)發(fā)動機或單機構發(fā)動機的剖面圖；圖19為雙氣缸發(fā)動機的剖面圖，為了說明目的，圖中把后面的一對轉子相位錯了90°。
如圖1所示，發(fā)動機20的前氣缸外殼部分22具有兩個進氣口24，兩個裝在火花塞安裝區(qū)26中的火花塞25，一系列徑向加強肋27，以及一個前曲軸配重蓋28(用陰影線表示)。用一系列周向螺釘29把前氣缸外殼部分22螺接到后氣缸外殼部分23(圖2)上。前氣缸外殼部分22還備有一個英蒂格拉爾軸向柱塞油泵30，它由曲軸帶輪31和帶齒傳送帶32驅動。由油溝33從油池34向油泵供油，而油池中的油可通過塞柱35被排放。一個冷卻水排放塞柱36位于冷卻水套的最低點。
如圖2所示，發(fā)動機20的后氣缸外殼部分23具有兩個排氣口37，以及鐘形外殼的安裝點38，以適應所需的被驅動構件在上面安裝。所示飛輪39(用陰影線表示)螺接到曲軸部件40上。
如圖3所示，把相對著的兩個外殼部分22和23螺接在一起，形成氣缸外殼部件21。外殼部件21提供了一個環(huán)狀氣缸41和一個圍繞氣缸內面的環(huán)形開口58，開口通向外殼內部59。相對于含有環(huán)中心線60的平面，環(huán)形開口58呈對稱，并且位于外殼部分22和23上相互隔開的圓面61之間。
主軸承62和主軸承的內側止推面63均位于前后氣缸外殼部分22和23的中心，而轉子側向止推面64位于環(huán)形開口58的兩側。
燃燒室的密封件65和另一個密封件66均位于氣缸外殼部分22和23之間。密封件65位于環(huán)狀氣缸41和冷卻水套42之間，以防止燃燒氣體的泄漏，而密封件66位于冷卻水套42和氣缸外殼21的外面之間，以防止冷卻水泄漏到發(fā)動機外面，或在發(fā)動機下部進入油池。
冷卻水進口68位于后氣缸外殼部分23的頂部，而送到散熱器的發(fā)動機冷卻水的出口69位于前氣缸外殼部分22的頂部。在油池34中的油通過排油孔43排放。
如圖4所示，曲軸組件40是一個多零件的組件，包括一個曲軸70，它具有兩個曲軸軸頸51，兩個中心轉子軸頸49，以及兩個可拆卸的主軸承軸頸44。曲軸組件40上裝有前帶輪71，前配重72和配重飛輪73。每個主軸承軸頸44具有偏心的錐形孔74，它在曲軸軸頸51端部與相應的錐形插端75相配。主軸承軸頸44由鍵76找準，然后用緊固螺釘77緊固到錐形插端75上。主軸承軸頸44也具有止推面78，以控制曲軸組件40在氣缸外殼組件21中的側向浮動，以及止推面79，以控制行星件50(參見圖9)的側向浮動。位于氣缸外殼組件21中的曲軸組件40支承在主軸承62中(參見圖3)。軸承的供油通過曲軸中的中心主油溝80，并橫向流到軸頸44，49和51中。
如圖5所示，每個轉子組件45具有四個活塞47，它們前后對稱，并在其底部由外凸緣46作支承。每個轉子45包括一個與外凸緣46向內隔開的驅動銷凸臺81，以及一個沿直徑方向與凸臺81相對著的弧形開口82。相對于一對活塞的公共直徑線83，驅動銷凸臺81偏置了22.5°，使得相配轉子組件上的活塞順序嵌入環(huán)狀氣缸41中(參見圖3)，并且在軸承轂85的軸承表面84上相互之間作來回擺動。由一系列的窗孔86來使轉子組件45的質量減到最小。
如圖6所示，當轉子45B配合到轉子45A上時，在轉子45A上的弧形開口82與相對著的相應轉子45B的凸臺81相適應。該開口82使得被配合的兩個轉子45(為了清楚起見，用不同的陰影線表示)，在開口82的限制范圍內相互作相對擺動。
如圖7所示，每個驅動銷56在其相對兩端各支承了一個軸承座57，每個軸承座57具有一個部分為圓柱形的外支承表面87。
如圖8所示，活塞47裝在轉子組件45的外凸緣46上，其中心位于含有每個轉子組件45內面88的平面中，由此，活塞伸出在內面88之外。相關的驅動銷56穿過轉子組件45的凸臺81，并在其兩端支承了軸承座57。驅動銷56和軸承座57與轉子組件45組合成一個工作轉子組件89。
如圖9所示，行星件50上具有沿直徑方向相對著的滑動叉槽54，每個叉槽具有相對著的部分為圓柱形的滑動面55，它由繞軸承轂91突出的部分為圓形的凸緣90所支承?；瑒用?5從軸承轂91附近向外延伸，并終止在叉槽54的開口端92上。行星件50的外側上裝有一個行星齒輪52，并且在軸承轂91的兩側均具有止推面93。
如圖10所示，通過軸承座57把驅動銷56與行星件50相連接，軸承座57可在相關行星件50的支承面55中滑動。軸承座的部分圓柱形的支承面87允許驅動銷56在工作時作軸向移動。
如圖11所示，通過從行星齒輪52到內齒輪53的齒輪驅動裝置，可使行星件50繞其軌道軸作轉動。可以看出，軌道軸就是曲軸軸頸的中心線，行星件50可繞其作自由轉動。
在圖12中，說明了轉子組件的密封設置。由常規(guī)形式的活塞環(huán)94把活塞47密封在環(huán)狀氣缸41中，從轉子45的外凸緣96A和96B開始，活塞環(huán)94繞著相關的活塞47沿環(huán)槽95延伸。每個活塞環(huán)94的一端緊靠在一個滑動密封件97上。
滑動密封件97最好是圓柱狀，其接觸面呈弧形，與轉子外表面的曲率半徑相適應，并且采用彈簧100加壓，使它與相鄰轉子45露出的邊99形成摩擦配合。
另一種可選擇方式是把活塞環(huán)94作成可裝上滑動密封件97的形式，而密封件97被填進活塞環(huán)槽95的擴展區(qū)98中，并使它受壓到可與相鄰轉子45露出的邊99形成摩擦配合。
需要時，可在轉子與活塞47的連接區(qū)中，通過穿過轉子的通道，使得活塞環(huán)94完整地環(huán)繞著活塞47，此時活塞環(huán)越過轉子露出邊99，露出邊99可彎成與環(huán)形氣缸41相連續(xù)。
燃燒室密封件作成截錐密封環(huán)101形式，在外表面96A和96B與相鄰的氣缸外殼的凹面102之間，以及在如圖示103的兩轉子本身之間，作有彈性地延伸，其中，密封環(huán)101底部的壓平部分104相互作摩擦配合。另一種可選擇方式是燃燒室密封件作成密封環(huán)形式，可放在氣缸外殼組件21中與曲軸軸線同心或偏心的槽內，并且由突出部分來約束其轉動。
為了密封，密封件的兩個接觸側面的大部分是平的，如圖所示，以形成外殼與轉子相關表面之間的軸向密封。相似的另一組密封件位于上述燃燒室密封件的里面，形成如圖的油密封件105。油密封件可結O形環(huán)來改進密封性能。
通過油溝106向燃燒室密封件101定期供油，由此，把油供應到密封件101和轉子止推面108上。
圖13表示了裝配后的發(fā)動機20剖面圖。發(fā)動機20包括兩個相對著的氣缸外殼部分22和23，形成一個環(huán)狀氣缸41，它部分地被冷卻水套42所包圍。氣缸外殼21的下面部分用作油池34。
發(fā)動機20具有一個曲軸組件40，它支承在其主軸承軸頸44上。在曲軸組件40的中心軸頸49上，由相關的軸承轂48在氣缸外殼部分22和23之間，支承著兩個完全相同，但相對著的轉子組件45。
兩個完全相同，但相對著的行星件50可轉動地支承在曲軸組件40的相關曲軸軸頸51上。每個行星件的外側具有一個行星齒輪52，它與相關的一個內齒輪53嚙合，內齒輪位于每個外殼部分22和23的凹進處，與曲軸同心。
在行星件50的內側，整體形成一個滑動叉槽54，它具有沿直徑方向相對著的滑動面55，通過相關的軸承座57與相關的驅動銷56配合。驅動銷56裝在相互相對著的兩個相關轉子45中。
如圖把零部件裝配一起，由于燃燒過程，將迫使相鄰的一對活塞47相互分開，其作用將引起行星件50的轉動，從而使行星件50繞著內齒輪53作齒輪嚙合的運行。支承在曲軸軸頸51上的行星件50的合成軌道運動造成了曲軸組件40的轉動。
圖14包括了六頁紙，說明一個完整的發(fā)動機循環(huán)，其中每次步長為曲軸轉動33.75°。對于每個轉子有四個活塞，一共為八個活塞的圖示情形，一個完整的發(fā)動機循環(huán)，相應于所有發(fā)動機零部件從出發(fā)位置直到返回原來的出發(fā)位置，需要轉子轉一圈，曲軸轉三圈，并且完成16個燃燒和膨脹的工作過程。在轉子A上的活塞用“A1”到“A4”表示，在轉子B上的活塞用“B1”到“B4”表示。
在曲軸開始轉動135°期間，在一個轉子上，從A1到A4四個一組的活塞中，相關的兩對活塞將變成主動活塞，并且在環(huán)狀工作室中，同時通過相關的進氣和壓縮區(qū)。
在曲軸轉到67.5°時，相當于活塞的一半沖程，一對主動活塞A1和A3的后表面將把燃燒混合物吸入其后面的膨脹工作室中，從兩個對著的進氣口向外膨脹，而這對主動活塞A1和A3的前表面將把先前吸入的燃燒混合物壓縮到收縮工作室中，朝著點火點方向收縮。
相似地，另一對主動活塞A2和A4的后表面將被燃燒混合物加壓，形成朝著排氣口膨脹的工作室，提供了發(fā)動機的動力，同時這對主動活塞A2和A4的前表面將形成朝著排氣口收縮的收縮工作室，把先前已膨脹過的剩余燃燒氣體，通過排氣口壓到收縮工作室中。
在曲軸轉動135°期間，活塞B1到B4的前后表面均作為工作室的反作用面，相當于常規(guī)往復式發(fā)動機中氣缸蓋的氣缸閉合面。
在下一階段，相應于曲軸從135°轉到270°，相關的活塞組的功能呈相反，在轉子B上，從B1到B4四個一組的活塞中，相關的兩對活塞將變成主動活塞，并將同時完成上述A1到A4活塞的功能，而A1到A4活塞將變成工作室的反作用活塞。
表1詳細表示隨著曲軸的轉動，在16個活塞工作表面之間確定的工作室模式。該表也按照表中所列的工作循環(huán)位置，表示了兩個轉子的相對轉動情形，以及它們相應的角速度。
圖15表示了驅動銷110的另一種供選擇形式，它具有部分為球形的中心軸承111，軸承位于對開的軸襯113之內，因而可適應相關驅動叉槽(圖中未表示)中軸承座112之間的輕微對中偏差，而不會使驅動銷110上的作用力產生不平衡。如圖示，軸承座112可適應于在直側面的叉槽中滑動，軸承座112也可作成部分球形座，如前面的實施例所示。
圖16說明了單個行星件或輕型工業(yè)發(fā)動機的連在一起的兩個轉子組件。驅動銷116懸伸在轉子組件118A和118B之外，與軸承座119相配合。
圖17說明了與前述發(fā)動機不同的輕型工業(yè)發(fā)動機114，其中，它只利用了帶有驅動銷116的單個行星件115，驅動銷116懸伸在轉子組件118A和118B之外，與軸承座119相配合。這種發(fā)動機通常裝有重型的輸出驅動離合器120，以適應在離合器120上可能產生的顯著沖擊載荷。因此，在這種發(fā)動機中，在離合器端120的曲軸相對地比較粗大，它伸出在主軸承122之外，并形成定位軸環(huán)124，用于與輔助驅動裝置或盤接合。曲軸止推肩121控制了曲軸組件的側向浮動。
圖18同時說明了通過前氣缸外殼133的進氣口130和排氣口131。在其它大多數(shù)方面，工業(yè)發(fā)動機114相似于圖1到圖13所說明的發(fā)動機。
在圖19中，所說明的發(fā)動機140是一個雙環(huán)狀氣缸發(fā)動機，它包括兩組基本上如圖17和18所示的單個環(huán)狀氣缸發(fā)動機。但是，曲軸141具有偏置了180°的相關曲軸軸頸。在該實施例中，氣缸側外殼142和143均對相關的氣缸形成進氣口和排氣口，如圖18的工業(yè)發(fā)動機一樣。相對于前氣缸外殼，在后氣缸外殼中的進出氣口繞曲軸軸線轉了90°，以形成更均勻的脈沖序列，使得峰/谷功率輸出差減到最小。
由上述可知，這里描述的發(fā)動機是火花點火水冷形式，按照吸氣，壓縮，膨脹和排氣的四循環(huán)原理進行工作。在16個工作面(由8個活塞形成)之間的8個工作室的每一個，順序地經受四個循環(huán)的每一個循環(huán)。
相應于轉子轉一圈和曲軸轉三圈的每個完整的發(fā)動機循環(huán)，在相關的相對冷區(qū)中產生16個吸氣和壓縮循環(huán)，而在環(huán)狀氣缸的明顯發(fā)熱區(qū)中，產生16個燃燒和膨脹循環(huán)。
四個循環(huán)中相關的每一個循環(huán)，均在沿直徑方向相對著的工作室中同時進行。也就是說，在發(fā)動機一側的工作，均在發(fā)動機另一側復現(xiàn)。這種設計平衡了發(fā)動機8個工作室內的壓力。
上述環(huán)狀氣缸的四個固定區(qū)，均由相對著的成對進氣和排氣口位置所確定，而在火花點火的發(fā)動機中，由相對著的成對或成組火花塞位置所確定。如有需要，不一定非要利用所有的工作室，可根據(jù)發(fā)動機功率輸出要求，有選擇地或交替地利用它們。
環(huán)狀氣缸中進出氣開口的尺寸和角度位置控制了進出工作室的氣流，因而控制了發(fā)動機可能輸出的功率。進出口的長度確定了與每個工作室連通的時間長度，而相對于工作室的進出口角度確定了進出口的定時時間。進出口的寬度最終控制了空氣的體積流率。
在每個環(huán)狀氣缸中的轉子數(shù)目為兩個，但是，可以沿曲軸軸線成組疊加來增加環(huán)狀氣缸的數(shù)目。轉子轉一圈中的動作或相位數(shù)目隨每個轉子上活塞數(shù)目而改變。每對轉子的活塞數(shù)目可以四的倍數(shù)作改變，它在數(shù)目上相應于燃燒過程的四個循環(huán)。在這里所描述的發(fā)動機中，每個轉子有四個活塞，因此轉子每轉一圈，產生四個明顯的轉子步驟或動作。
當轉子組件中的驅動銷軸線與內齒輪節(jié)圓直徑一致時，如圖14中曲軸轉動67.5°的情形，它相應于活塞的一半沖程位置，在其后每隔135°的位置上，一個轉子上的活塞達到最大角速度，而另一個轉子上的活塞達到最小角速度，并且一直處于這種穩(wěn)定狀態(tài)。對于兩個轉子組件的每一個，在環(huán)狀氣缸內的這種活塞運動發(fā)生在氣缸外殼內的同一相對位置上，因此，可確定進氣和排氣口的工作角度位置，以及火花塞的位置。
每個轉子組件的轉速基本上呈正弦運動變化，從最小角速度上升到最大角速度，然后再回到最小角速度。在8個活塞的發(fā)動機中，一對轉子組件以90°的相位作交替轉動，在一個相位中，一個轉子組件上的主動活塞快速通過相關的吸氣/壓縮和膨脹/排氣區(qū)，因此它與常規(guī)活塞的作用相當，而另一個轉子組件的反作用活塞，在環(huán)狀氣缸的相關吸氣/壓縮和膨脹/排氣區(qū)之間緩慢移動，因此其工作相當于常規(guī)氣缸蓋的氣缸閉合作用。
與最小工作室容積位置上活塞停止的常規(guī)發(fā)動機不同，該發(fā)動機的活塞在最小工作室容積上仍在運動。在此瞬時上兩個轉子的速度完全相同，并且等于轉子的平均速度。在所述發(fā)動機中，平均轉子速度是曲軸速度的三分之一，并且方向與之相反。
還有由轉子產生的慣性力，它與氣體壓力的方向相反。這些慣性力是由于交替地加速和減速轉子質量所引起。但是在任何時刻上，兩個轉子的慣性力相互大小相同而方向相反，因此一直處于平衡狀態(tài)。
在燃燒室中的氣體壓力等同地作用到兩個轉子組件的各個活塞表面上，由此產生轉子的力矩。通過驅動銷和軸承座，把凈轉子力矩等同地傳遞到行星件中滑動叉槽的相配支承面上。
通過兩個轉子驅動銷把力作用到叉槽上，由此來產生曲軸的扭矩，這兩個力總是相等的。但是，這兩個力是通過一直變化的不同杠桿長度來作用的，杠桿采用曲軸上的曲軸軸頸作為杠桿支點。也就是說，曲軸軸頸的轉動中心到每個驅動銷中心的距離稱為杠桿長度，在曲軸轉動時它是一直在變化的。
當行星件中的滑動叉槽垂直于曲軸軸頸的中心線時，它相當于常規(guī)發(fā)動機中的上死點，此時兩個驅動銷具有相同的杠桿長度，因而不產生曲軸扭矩。在上死點之后，不同的杠桿長度將有效地迫使行星件繞著曲軸軸頸作轉動，如圖14中33.75°曲軸轉動位置所說明。顯然，此時驅動銷A的杠桿長度大于驅動銷B的長度。
在行星件的一側裝有一個行星齒輪，它與靜止的內齒輪嚙合。在齒輪嚙合下，迫使行星件繞曲軸軸頸作轉動，因而也使得曲軸轉動，由此產生曲軸扭矩。
在每個工作循環(huán)完成后，每個轉子組件的功能改變，從主動作用變成了反作用，也就是說，從一個活塞的作用變成了一個氣缸蓋的作用。在此時刻，轉子力的作用，從行星件中滑動叉槽的一個支承面變到相對著的另一個支承面上。因為叉槽繼續(xù)沿同一方向轉動，在內齒輪上產生的反作用力方向不變。
根據(jù)發(fā)動機中的活塞數(shù)目來確定行星齒輪與內齒輪的齒數(shù)比。根據(jù)曲軸軸頸的偏心距離來確定這些齒輪的節(jié)圓直徑。驅動銷在轉子上的徑向位置和曲軸軸頸偏心距離確定了兩個轉子之間的分離角度。
裝在前氣缸外殼中的油泵向發(fā)動機供油，并通過內部排放將用過的油回到油池中。由于在油池中的油面與下部冷卻水套密切接觸，因此減少了發(fā)動機起動后油從常溫達到工作溫度所花費的時間。通過水套與油接觸的熱傳導，來利用發(fā)動機預熱時增加的水溫，以提高油的加熱速率，并且隨后把油穩(wěn)定在水的工作溫度上。
應注意到該發(fā)動機的固有特性是由于沒有往復運動的零部件，可以達到接近理想的平衡狀態(tài)。作為獨立部件的轉子組件和行星件，可以自身成對地作靜動平衡。然后把行星件的質量加到曲軸組件中，并采用在發(fā)動機前后部位加配重的方法來作動平衡。
至此，從上面總的描述中可以看到，對于曲軸轉三圈作16個燃燒過程的發(fā)動機，只需要兩個主軸承軸頸，兩個曲軸軸頸，以及兩個轉子的軸承軸頸，因此與相應的常規(guī)發(fā)動機相比，有可能減少軸承的摩擦。另外，在環(huán)狀氣缸內保持比較冷的區(qū)域中進行吸氣和壓縮循環(huán)，而在環(huán)狀氣缸內保持比較熱的其它區(qū)域中進行燃燒和排氣循環(huán)。這種在環(huán)形氣缸內冷熱區(qū)域實際分開的方式，必然提高了吸氣和膨脹的效率。
也應看到，發(fā)動機裝配的簡化將有助于大量生產技術，在很大程度上裝配僅是一個堆放的過程，大多數(shù)零部件的裝配是一層一層相加，只需要很少的緊固件就可把運動部件定位。發(fā)動機可裝配成空冷，水冷或油冷，并且可把發(fā)動機的輸出軸線安排成任意角度，包括水平和垂直位置。
總起來說，在這種四循環(huán)八活塞型式的發(fā)動機中，在環(huán)狀氣缸內八個活塞的四個之間，由空氣和燃料組成的燃燒混合物被壓縮之后，在沿直徑方向相對著的兩個工作室中，以最小的工作室容積(V/min)產生點火。在工作室中迅速增加的氣體壓力對環(huán)狀氣缸，并排安放的轉子外表面和活塞表面均施加了作用力，迫使前面的或主動作用的活塞和轉子加速，而同時迫使后面的或反作用的活塞和轉子減速。
如從發(fā)動機的前面來觀察，兩個轉子組件沿反時針方向轉動，而曲軸沿順時針方向轉動。裝在相關轉子組件上的兩個驅動銷，通過在曲軸軸頸兩側的滑動支承面，對驅動叉槽施加相對著的兩個相等的力。如果滑動支承面垂直于包含曲軸軸頸和曲軸軸線的平面，則兩個驅動銷離曲軸軸頸為等距離，不會使驅動叉槽轉動。但在相對于曲軸的其它位置上，曲軸與相對著的兩個驅動銷之間的距離不相同，其轉矩使得行星件繞曲軸軸頸作轉動。因為每個驅動叉槽與行星齒輪一起轉動，而行星齒輪與靜止的內齒輪一直嚙合，由此合成的轉矩產生了曲軸的扭矩。
在下頁的流程圖中表示了使曲軸產生輸出扭矩的發(fā)動機內部的載荷路線。
盡管上述發(fā)動機被認為最能適應其零部件上的預計載荷，但有時還需要更高的曲軸速度。此時，有一種相似的發(fā)動機，它具有從外面與恒星齒輪嚙合的行星齒輪，可使其曲軸速度為轉子組件速度的5倍。
當然可以理解到，上面給出的描述僅作為本發(fā)明的舉例說明，所有修改和變化，這對熟悉本專業(yè)的人員來說是顯而易見的，均認為屬于所附權利要求中限定的主要范圍內。
表
注EXH排氣IND吸氣IGN點火COMP壓縮
權利要求
1.旋轉式正排量機器型式，它具有一個環(huán)狀氣缸，氣缸形成在圍繞著驅動軸的氣缸外殼組件中，驅動軸的軸線與環(huán)狀氣缸軸線同心，并與并排安放的轉子組件相連接，轉子組件支承了在環(huán)狀氣缸中工作的活塞，由此，驅動軸的轉動使轉子轉動，使得在轉子轉動時各活塞周期性地相互靠近和分開，在環(huán)狀氣缸內各活塞之間形成膨脹和收縮工作室，還具有進氣和出氣口裝置，它穿過氣缸外殼組件，對工作室送入或排出流體，其中，連接裝置把環(huán)狀氣缸中的活塞連接到驅動軸上，連接裝置包括把一個轉子組件連接到驅動軸的驅動裝置；與驅動軸偏置的曲軸軸頸；一個行星件，它以相對于驅動軸的預定轉速，繞曲軸軸頸轉動，由此，行星件被支承在曲軸軸頸上，繞驅動軸作行星運動，以及一個直接驅動連接件，它在另一個轉子組件和與其相關軸線偏置的行星件之間，由此，由于行星運動產生了驅動連接件繞驅動軸軸線的角速度差，使得當一個轉子組件繞驅動軸轉動時，另一個轉子組件的各活塞周期性地靠近和離開這個轉子組件的活塞。
2.權利要求1中的旋轉式正排量機器，其中，驅動軸穿過轉子組件，并在轉子組件相對著的兩側，可轉動地裝在氣缸外殼組件中的軸承上，驅動軸作成曲軸形式，使得曲軸軸頸在氣缸外殼組件內的兩個曲軸支座中間。
3.權利要求2中的旋轉式正排量機器，其中，直接驅動連接件是一個驅動銷，它或者固定地裝在行星件上，或者固定地裝在另外的轉子組件上，并且與另一個作滑動配合。
4.權利要求3中的旋轉式正排量機器，其中，行星件作成驅動叉槽形式，叉槽可繞曲軸軸頸轉動，并且具有從曲軸軸頸沿徑向向外延伸的滑動裝置，并直接與驅動銷配合。
5.權利要求4中的旋轉式正排量機器，其中，滑動裝置包括一個在驅動叉槽中沿徑向延伸的開口和一個滑塊，滑塊可在開口中自由滑動，并帶有一個驅動銷。
6.權利要求5中的旋轉式正排量機器，其中，滑塊采用低摩擦材料制成。并嵌在部分為圓剖面的開口內，由此可把滑塊拴在開口中。
7.權利要求5或6中的旋轉式正排量機器，其中，一個或每個驅動叉槽由行星齒輪來驅動，行星齒輪固定在一個或每個驅動叉槽上，與它一起轉動，并且嚙合到與驅動軸同軸的相關齒輪上。
8.上述任一個權利要求中的旋轉式正排量機器，其中，把上述一個轉子組件連接到驅動軸的裝置，相同于把上述另一個轉子組件連接到驅動軸的裝置。
9.上述權利要求2到8中任一個的旋轉式正排量機器，以及成為內燃機的旋轉式正排量機器，由此，在相關轉子組件上的活塞交替地成為主動作用活塞和反作用活塞，其中，每個驅動叉槽上具有相關的滑動裝置，它們從曲軸軸頸對角線方向相對著的兩側，沿徑向向外延伸，以及與相關滑動裝置連接的驅動銷，它與相關的轉子組件相配合。
10.權利要求9中成為內燃機的旋轉式正排量機器，包括一個完全相同的驅動叉槽，在轉子組件相對著的一側，該驅動叉槽裝在另一個同軸的曲軸軸頸上，其中，驅動銷穿過轉子組件相對著的兩側，并位于兩個驅動叉槽中相對著的相關滑動支座之間。
11.作成環(huán)狀內燃機的旋轉式正排量機器型式，它具有一個環(huán)狀氣缸，氣缸形成在圍繞著驅動軸組件的氣缸外殼組件中，驅動軸被支承成可繞著與環(huán)狀氣缸軸線同心的軸線轉動，并且由連接裝置與沿軸向相對著安放的轉子組件相連接，轉子組件支承著在環(huán)狀氣缸中工作的活塞，由此，驅動軸的轉動使各活塞周期性地相互靠近和分開，反過來也一樣，在環(huán)狀氣缸內活塞之間形成膨脹和收縮工作室，還具有進氣和出氣口裝置，它穿過氣缸外殼組件，對工作室送入或排出流體，其中連接裝置把環(huán)狀氣缸中的活塞連接到驅動軸上，連接裝置包括把一個轉子組件連接到驅動軸的驅動裝置；與驅動軸偏置的曲軸軸頸；以相對于驅動軸的預定轉速繞曲軸軸頸轉動的行星件，由此，行星件被支承在曲軸軸頸上，繞驅動軸作行星運動，以及驅動軸作成曲軸形式，曲軸穿過氣缸外殼組件，并使得曲軸軸頸在氣缸外殼組件內的兩個曲軸支座中間，行星件被支承在偏置的曲軸軸頸上。
12.上述權利要求中任一個的旋轉式正排量機器，其中，驅動軸具有一個安裝轉子組件的中間軸頸。
13.作成環(huán)狀內燃機的旋轉式正排量機器型式，它具有一個環(huán)狀氣缸，氣缸形成在圍繞著驅動軸組件的氣缸外殼組件中，驅動軸被支承成可繞著與環(huán)狀氣缸軸線同心的軸線轉動，并且由連接裝置與沿軸向相對著安放的轉子組件相連接，轉子組件支承著在環(huán)狀氣缸中工作的活塞，由此，驅動軸的轉動使各活塞周期性地相互靠近和分開，反過來也一樣，在環(huán)狀氣缸內活塞之間形成膨脹和收縮工作室，還具有進氣和出氣口裝置，它穿過氣缸外殼組件，對工作室送入或排出流體，其中驅動軸被限制成與轉子組件反方向轉動，由此，轉子組件的轉速低于驅動軸的轉速。
14.旋轉式正排量機器型式，它具有一個環(huán)狀氣缸，氣缸形成在圍繞著驅動軸組件的氣缸外殼組件中，驅動軸被支承成可繞著與環(huán)狀氣缸軸線同心的軸線轉動，并且由連接裝置與沿軸向相對著安放的轉子組件相連接，轉子組件支承著在環(huán)狀氣缸中工作的活塞，由此，驅動軸的轉動使各活塞周期性地相互靠近和分開，在環(huán)狀氣缸內活塞之間形成膨脹和收縮工作室，還具有進氣和出氣口裝置，它穿過氣缸外殼組件，對工作室送入或排出流體，其中氣缸外殼組件包括了相對著的相關外殼部分，它們沿著環(huán)狀氣缸的中面相互配合；驅動軸組件在兩個外殼部分之間延伸，并且從外殼內部把相對著的驅動軸兩端，沿軸向配裝在相對著的相關外殼部分中，由此可轉動地裝在相對著的相關外殼部分內，以及其中連接裝置所包括的零部件，可從驅動軸的一端或相對著的另一端通過驅動軸，沿軸向作相互配合來進行有效的裝配，由此，順序地沿軸向添加各個零部件來形成相互有效的配合，就能容易地裝配成旋轉式正排量發(fā)動機。
15.權利要求11到14中任一個的旋轉式正排量機器，其中，連接裝置包括了一個驅動叉槽，它與行星齒輪一起繞著曲軸的曲軸軸頸作轉動，行星齒輪與一個內齒輪嚙合，內齒輪固定在相鄰的外殼部分上，并與驅動軸軸線同心。
16.權利要求15的旋轉式正排量機器，其中，驅動叉槽包括一個沿徑向延伸的的切口和一個滑塊，滑塊在驅動叉槽裝配到驅動軸之前，可配裝在沿徑向延伸的切口中，上述滑塊與軸向延伸的驅動銷連結，而驅動銷沿軸向伸出與轉子組件相配合，使得該轉子組件作擺動。
17.權利要求11到16中任一個的旋轉式正排量機器，其中，由行星齒輪來驅動驅動叉槽，行星齒輪固定在驅動叉槽上，與驅動叉槽一起轉動，并且嚙合到一個與驅動軸軸線同軸的內齒輪上。
18.一種內燃機包括一個氣缸外殼組件，它具有一個環(huán)狀氣缸和向氣缸打開的環(huán)形出入口；一個曲軸組件，它被支承在氣缸外殼組件中，繞著與環(huán)狀氣缸軸線同心的曲軸軸線轉動，并支承了與曲軸軸線偏置的曲軸軸頸組件；一個行星件，它被支承在曲軸軸頸組件上，并繞著曲軸軸頸組件作轉動；一對轉子組件，它與上述行星件并排安放，并被支承成繞著與環(huán)狀氣缸軸線同心的軸線轉動，每個轉子組件包括一個支承著活塞的本體部分，每對轉子的活塞總數(shù)是4的倍數(shù)，活塞繞著相關轉子的本體部分作等距放置，與氣缸作密封配合，并可沿氣缸作運動，每個轉子本體部分伸到出入開口內，有效地封閉了環(huán)狀氣缸；連接裝置連接了行星件和轉子組件，使得被連接的轉子和行星件均圍繞著曲軸軸線安放，由此，行星件繞著曲軸軸頸的轉動使得兩個轉子組件進行相互有相位差的運動，各活塞周期性地相互靠近和分開，在環(huán)狀氣缸內活塞之間形成了膨脹和收縮工作室，在最小和最大工作室容積之間作膨脹和收縮；進氣和出氣口裝置穿過氣缸外殼組件，向氣缸送進和排出流體，對于每四個活塞，進氣和出氣口裝置包括一個進氣口和一個出氣口；進氣口和出氣口放在相鄰活塞形成最小工作室容積的位置上；驅動裝置使行星件以一定的相對轉速繞曲軸作轉動，由此，進氣口裝置以不變的定時關系順序地向膨脹工作室打開，而出氣口裝置以不變的定時關系順序地向收縮工作室打開。
19.權利要求18中的內燃機，包括一個完全相同的行星件，在轉子組件相對著的一側，行星件裝在另一個同軸線的曲軸軸頸上，由連接裝置把這個完全相同的行星件連接到轉子組件上。
20.權利要求18或19中的內燃機，其中氣缸外殼組件為分開式的外殼，它們沿著含有氣缸環(huán)中心線的中面分開，形成相對著的兩個外殼部分，它們沿著氣缸外殼組件內部相互隔開，以形成環(huán)形的出入開口，以及其中上述兩個行星件被相互隔開地支承在同軸線的相關曲軸軸頸上，并繞軸頸轉動，以及上述連接裝置包括了與行星件連結的相關滑動裝置，行星件具有沿直徑方向相對著的滑道，滑道與相關的驅動銷配合，從每個轉子組件的相對著的兩側到每個行星件，驅動銷平行于曲軸軸線作延伸。
21.權利要求20中的內燃機，其中轉子組件基本上位于氣缸外殼組件的中間，可轉動地支承在曲軸的中間軸頸上，在中間軸頸相對著的兩側，曲軸具有兩個同軸線的曲軸軸頸，用于支承一對相互隔開并對準的行星件，以及出入開口和轉子均對稱相對于含有氣缸環(huán)軸線的中面。
22.權利要求1到17中任一個的作成內燃機的旋轉式正排量機器，其中，每對轉子組件至少具有與該發(fā)動機型式的循環(huán)數(shù)相適應的活塞數(shù)目，對于每對轉子，活塞數(shù)目以循環(huán)數(shù)的倍數(shù)增加。
23.權利要求22中的一個兩沖程/循環(huán)內燃機，其中，轉子組件的轉動方向與曲軸相反；每個轉子組件具有一個轉子本體，它伸入并密封了環(huán)狀氣缸的內部開口；兩個活塞，或者數(shù)目為兩的倍數(shù)的活塞，以相同的數(shù)目繞著相關轉子，以及以相等的距離繞著轉子本體的外緣來放置；進氣和出氣裝置包括了相互靠近的相關進氣口和出氣口，而且與各活塞相互接近的位置相鄰近。
24.權利要求22中的一個四沖程/循環(huán)內燃機，其中，轉子組件的轉動方向與曲軸相反；每個轉子組件具有一個轉子本體，它伸入并密封了環(huán)狀氣缸的內部開口；四個活塞，或者數(shù)目為四的倍數(shù)的活塞，以相同的數(shù)目繞著相關轉子，以及以相等的距離繞著轉子本體的外緣來放置；進氣和出氣裝置包括了沿直徑方向相對著的一對進氣口和沿直徑方向相對著的一對出氣口，以及相關的進氣口和出氣口相互靠近，并成對放置，而且與各活塞相互接近的位置相鄰近。
25.任一個權利要求中用于客車的環(huán)狀內燃機，其中驅動軸轉速為轉子組件轉速的三倍，以及環(huán)狀氣缸的半徑在150mm到200mm之間。
全文摘要
一個環(huán)狀發(fā)動機(20),它具有相對著的轉子組件(45),轉子組件(45)支承著在每個轉子組件(45)上的活塞(47)。在活塞(47)之間形成了部分為環(huán)狀的工作室,在工作室中,空氣和燃料的可燃混合物被壓縮,然后在最小工作室容積中點火,迫使主動活塞(47)和轉子組件(45)加速。通過一個滑動銷連接件(56),轉子組件(45)驅動一個行星件(50)繞其軸轉動。一個或每個行星件(50)支承在一個曲軸(40)的曲軸軸頸(51)上,并與行星齒輪作成整體,行星齒輪嚙合到與曲軸軸線同心的恒星齒輪/內齒輪(53)上。行星齒輪(52)與內齒輪(53)嚙合,可使曲軸(40)相對于轉子組件(45)作反向轉動,如與恒星齒輪嚙合,則作同向轉動。
文檔編號F01C1/077GK1200163SQ96197776
公開日1998年11月25日 申請日期1996年9月16日 優(yōu)先權日1995年9月19日
發(fā)明者羅納德·萊斯利·理查茲 申請人:羅恩-理查茲工程技術有限公司