МАШИНА С АКСИАЛЬНЫМ ПОРШНЕМ И МЕХАНИЗМОМ ОГРАНИЧЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ

1. Машина с аксиальным поршнем, работающая как термодинамический двигатель, компрессор, двигатель или насос, содержащая:
- коленчатый вал, вращающийся вокруг своей оси и несущий колено вала, имеющее наклонную ось, которая наклонена к оси этого коленчатого вала, но выровнена так, чтобы пересекаться с этой осью под острым углом А в некой точке (точке X) на этом коленчатом валу,
- блок цилиндров, содержащий, по меньшей мере, два цилиндра, жестко установленные относительно друг друга, при этом каждый цилиндр разнесен относительно другого (других) вокруг оси блока цилиндров, и при этом каждый указанный цилиндр включает, по меньшей мере, одно отверстие, чтобы обеспечить текучей среде вход и/или выход в/из указанного цилиндра,
при этом в каждом цилиндре имеется соответствующий поршень для совершения возвратно-поступательного движения вдоль оси возвратно-поступательного движения, определенной соответствующим цилиндром,
- механизм возвратно-поступательного движения, установленный, чтобы вращаться вокруг указанного колена вала, вокруг указанной наклонной оси указанного колена, при этом указанный механизм возвратно-поступательного движения функционально соединяет указанные поршни с указанным коленом, так что вращательное движение данного коленчатого вала относительно блока цилиндров приводит в действие возвратно-поступательное движение поршней, находящихся внутри соответствующих цилиндров, или наоборот и позволяет получить согласованное и управляемое перемещение каждого возвратно-поступательного поршня внутри соответствующего ему цилиндра между верхней мертвой точкой (TDC) и нижней мертвой точкой (BDC),
- по меньшей мере, один механизм ограничения вращения между указанным блоком цилиндров и указанным механизмом возвратно-поступательного движения, чтобы ограничить относительное перемещение между ними вокруг оси коленчатого вала, при этом указанный механизм ограничения вращения содержит два карданных рычага, и эти указанные карданные рычаги соединены вместе карданным соединительным шарниром, имеющим множество вращательных степеней свободы, которые пересекаются в точке Т, и эта точка Т лежит в срединной плоскости М, определяемой как плоскость, проходящая через точку X, к которой линия, разделяющая пополам угол А, является нормалью, и причем каждый из указанных карданных рычагов установлен с возможностью поворота на равном расстоянии L от точки Т, при этом один из указанных карданных рычагов, называемый далее «карданом цилиндра», установлен с возможностью поворота от указанного блока цилиндров вокруг поворотной оси кардана цилиндра, а второй из указанных карданных рычагов, называемый далее «карданом механизма возвратно-поступательного движения», установлен с возможностью поворота от указанного механизма возвратно-поступательного движения вокруг поворотной оси кардана механизма возвратно-поступательного движения, и при этом указанная поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения расположена на равном удалении от точек Х и Т соответственно, как и поворотная ось кардана цилиндра, при этом поворотные оси этих двух данных карданных рычагов ориентированы так, что они взаимно отражаются в срединной плоскости М, в результате чего точка Т лежит на указанной срединной плоскости М, когда коленчатый вал вращается относительно блока цилиндров, обеспечивая, таким образом, гомокинетическое ограничение вращения между указанным механизмом возвратно-поступательного движения и указанным блоком цилиндров.
2. Машина по п.1, в которой указанная поворотная ось кардана цилиндра является нормалью к плоскости, в пределах которой лежит ось коленчатого вала.
3. Машина по п.1, в которой ось коленчатого вала лежит в плоскости, к которой поворотная ось кардана цилиндра является нормалью, и в пределах которой лежит точка Т.
4. Машина по п.1, в которой линия, перпендикулярная указанной поворотной оси кардана цилиндра и проходящая через точку Т, пересекается в действительности или в своем продолжении с указанной осью коленчатого вала в точке С.
5. Машина по п.4, в которой точка С лежит на оси коленчатого вала.
6. Машина по п.1, в которой указанная поворотная ось кардана цилиндра перпендикулярна оси указанного коленчатого вала.
7. Машина по любому из пп.1-4, в которой точка С не лежит на оси коленчатого вала.
8. Машина по п.1, в которой указанная поворотная ось кардана цилиндра смещена от указанной оси коленчатого вала, однако при этом указанная ось коленчатого вала лежит в плоскости, являющейся нормалью к поворотной оси кардана цилиндра.
9. Машина по п.1, в которой указанная поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения является нормалью к плоскости, в пределах которой находится ось колена вала.
10. Машина по п.1, в которой ось колена вала лежит в плоскости, к которой поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения является нормалью, и в пределах которой лежит точка Т.
11. Машина по п.4, в которой линия, перпендикулярная указанной поворотной оси кардана механизма возвратно-поступательного движения и проходящая через точку Т, пересекается в действительности или в своем продолжении с указанной осью колена вала в точке R.
12. Машина по п.11, в которой точка R лежит на оси колена вала.
13. Машина по п.12, в которой указанная поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения перпендикулярна указанной оси колена.
14. Машина по п.11, в которой точка С не лежит на оси коленчатого вала, и причем указанная поворотная ось кардана цилиндра смещена от указанной оси коленчатого вала, и, тем не менее, указанная ось коленчатого вала лежит в плоскости, являющейся нормалью к поворотной оси кардана цилиндра, и причем точка R не лежит на оси колена вала.
15. Машина по п.14, в которой указанная поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения смещена от указанной оси колена, однако, при этом указанная ось колена лежит в плоскости, являющейся нормалью к поворотной оси кардана механизма возвратно-поступательного движения.
16. Машина по п.11, в которой указанная точка R находится на одинаковых соответствующих расстояниях от точек Х и Т, как и точка С, и при этом направления двух поворотных осей двух данных карданных рычагов взаимно отражаются в срединной плоскости М, пересекаясь в точке Т всегда на этой срединной плоскости М, когда коленчатый вал вращается относительно блока цилиндров, обеспечивая, таким образом, гомокинетическое ограничение вращения между указанным механизмом возвратно-поступательного движения и указанным блоком цилиндров.
17. Машина по п.1, в которой каждый из карданных рычагов имеет два конца, проксимальный конец там, где находятся их соответствующие поворотные оси, и дистальный конец в точке Т или около нее.
18. Машина по п.1, в которой указанный механизм возвратно-поступательного движения установлен для вращения вокруг указанного колена вала на двух аксиально разнесенных друг от друга вдоль этого колена вала подшипниках механизма возвратно-поступательного движения.
19. Машина по п.18, в которой тот подшипник указанного механизма возвратно-поступательного движения, который находится ближе всего к блоку цилиндров, также расположен ближе к точке X, чем второй подшипник этого механизма возвратно-поступательного движения, который является наиболее удаленным от блока цилиндров.
20. Машина по п.1 или 13, в которой указанный соединительный карданный шарнир соединяет вместе указанный карданный шарнир механизма возвратно-поступательного движения и указанный карданный шарнир цилиндра, при этом указанный карданный шарнир имеет две степени вращательной подвижности, оси которых пересекаются в точке Т и позволяют карданному шарниру механизма возвратно-поступательного движения и карданному шарниру цилиндра вращаться относительно друг друга без ограничения, в том смысле, как требуется для гомокинетического ограничения вращения.
21. Машина по п.20, в которой указанный соединительный карданный шарнир обеспечивает указанные степени вращательной подвижности с помощью подшипников скольжения или качения, при этом первая ось вращения указанного соединительного карданного шарнира совпадает с линией между точками С и Т, а вторая ось вращения указанного соединительного карданного шарнира совпадает с линией между точками R и Т, и при этом угол, образованный между этими двумя осями, является инвариантным для данного угла А, когда указанная поворотная ось кардана цилиндра установлена так, чтобы пересекаться с осью указанного коленчатого вала в точке С, а поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения установлена так, чтобы пересекаться с указанной наклонной осью колена в точке R.
22. Машина по п.1, в которой указанный блок цилиндров при работе вращается относительно неподвижной опорной рамы вокруг указанной оси коленчатого вала, чтобы обеспечить указанный блок цилиндров жидкостными входными/выходными каналами, ограничиваемыми канальным элементом, при выполнении операционного сцепления между коленчатым валом и блоком цилиндров, когда при вращении коленчатого вала происходит поворот на определенный угол, чтобы повернуть блок цилиндров относительно канального элемента при повороте коленчатого вала, или наоборот, при этом указанный канальный элемент является неподвижным относительно неподвижной опорной рамы.
23. Машина по п.1, в которой указанный блок цилиндров и указанный механизм возвратно-поступательного движения вращаются с той же самой угловой скоростью относительно указанного коленчатого вала и указанного колена вала соответственно.
24. Машина по п.22, в которой указанный блок цилиндров и указанный механизм возвратно-поступательного движения вращаются с той же самой угловой скоростью относительно указанного коленчатого вала и колена вала соответственно, а также и относительно указанного канального элемента.
25. Машина по п.22, в которой указанное индексирующее устройство представляет собой эпициклическую передачу, размещенную между указанным коленчатым валом и указанным блоком цилиндров.
26. Машина по п.22, в которой указанная эпициклическая передача включает солнечное зубчатое колесо, установленное на указанном коленчатом валу, чтобы вращаться вокруг указанной оси коленчатого вала, шестерню с внутренним зацеплением, операционно-связанную с указанным блоком цилиндров и вращающуюся вокруг указанной оси коленчатого вала, и, по меньшей мере, одну планетарную шестерню, установленную для вращения и работы в промежутке между указанными солнечным зубчатым колесом и шестерней с внутренним зацеплением на оси вращения, установленной относительно указанного канального элемента.
27. Машина по п.26, в которой указанные солнечное зубчатое колесо, шестерня с внутренним зацеплением и планетарная шестерня (шестерни) все они имеют оси, параллельные друг к другу.
28. Машина по п.1, в которой указанная поворотная ось кардана цилиндра является единственной поворотной осью кардана цилиндра относительно блока цилиндров, а поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения является единственной поворотной осью кардана механизма возвратно-поступательного движения относительно этого механизма возвратно-поступательного движения.
29. Машина по п.1, в которой указанная ось механизма возвратно-поступательного движения каждого из указанных поршней параллельна оси коленчатого вала.
30. Машина по п.1, в которой блок цилиндров включает три или большее количество цилиндров.
31. Машина по п.1, в которой каждый поршень присоединен к указанному механизму возвратно-поступательного движения соединительным штоком, предоставленным для каждого указанного поршня.
32. Машина по п.31, в которой каждый из указанных соединительных штоков обладает двумя или несколькими степенями вращательной подвижности и не имеет никаких степеней свободы поступательного перемещения между указанным механизмом возвратно-поступательного движения и каждым из указанных поршней, чтобы обеспечить передачу линейного возвратно-поступательного перемещения поршней относительно соответствующего цилиндра осциллирующему перемещению механизма возвратно-поступательного движения и наоборот.
33. Машина по п.1, в которой имеется, по меньшей мере, две пары карданных рычагов.
34. Машина по п.32, в которой указанная пара карданных рычагов размещается между каждым соединительным штоком.
35. Машина по п.32, в которой количество пар рычагов соответствует количеству цилиндров указанного блока цилиндров.
36. Устройство ограничения возвратно-поступательного движения машины с аксиальным поршнем и Z-образным коленом вала или для машины с аксиальным поршнем и Z-образным коленом вала, которое включает коленчатый вал, вращающийся вокруг своей оси и несущий колено, имеющее наклонную ось колена, которая наклонена к оси коленчатого вала, но выровнена так, чтобы пересекаться с этой осью под острым углом А в некоторой точке (точке X) на этом коленчатом валу, при этом указанное устройство, ограничивающее относительное вращение между корпусом блока цилиндров и механизмом возвратно-поступательного движения, содержит:
- два карданных рычага, причем указанные карданные рычаги соединены вместе карданным соединительным шарниром, имеющим множество вращательных степеней свободы, которые пересекаются в точке Т, при этом точка Т лежит в срединной плоскости М, определяемой как плоскость, проходящая через точку X, к которой линия, разделяющая пополам угол А, является нормалью, и причем каждый из указанных карданных рычагов установлен с возможностью поворота на одинаковом расстоянии L от точки Т, при этом один из указанных карданных рычагов, именуемый далее «карданом цилиндра», установлен с возможностью поворота от указанного блока цилиндров вокруг поворотной оси кардана цилиндра, а второй из указанных карданных рычагов, именуемый далее «карданом механизма возвратно-поступательного движения», установлен с возможностью поворота от указанного механизма возвратно-поступательного движения вокруг поворотной оси кардана механизма возвратно-поступательного движения, при этом поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения размещена на одинаковом расстоянии от точек Х и Т, как и поворотная ось кардана цилиндра, и при этом поворотные оси этих двух карданных рычагов ориентированы так, что они взаимно отражаются в срединной плоскости М, в результате чего точка Т лежит на этой срединной плоскости М, когда коленчатый вал вращается относительно данного блока цилиндров, обеспечивая, таким образом, гомокинетическое ограничение вращения между указанным механизмом возвратно-поступательного движения и указанным блоком цилиндров.
37. Устройство по п.36, в котором указанная поворотная ось кардана цилиндра является нормалью к той плоскости, в которой лежит ось коленчатого вала.
38. Устройство по п.36, в котором ось коленчатого вала лежит в плоскости, к которой поворотная ось кардана цилиндра является нормалью, и в которой лежит точка Т.
39. Устройство по п.36, в котором линия, перпендикулярная указанной поворотной оси карданного шарнира цилиндра и проходящая через точку Т, пересекает в действительности или в своем продолжении указанную ось коленчатого вала в точке С.
40. Устройство по п.39, в котором точка С лежит на оси коленчатого вала.
41. Устройство по п.36, в котором указанная поворотная ось кардана цилиндра перпендикулярна указанной оси коленчатого вала.
42. Устройство по п.39, в котором точка С не лежит на оси коленчатого вала.
43. Устройство по п.36, в котором указанная поворотная ось кардана цилиндра смещена от указанной оси коленчатого вала, и, тем не менее, указанная ось коленчатого вала лежит в плоскости, являющейся нормалью к поворотной оси кардана цилиндра.
44. Устройство по п.36, в котором указанная поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения является нормалью к плоскости, в которой лежит ось колена.
45. Устройство по п.36, в котором ось колена находится в плоскости, к которой поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения является нормалью, и в которой лежит точка Т.
46. Устройство по п.39, в котором линия, перпендикулярная указанной поворотной оси кардана механизма возвратно-поступательного движения и проходящая через точку Т, пересекает в действительности или в своем продолжении указанную ось колена в точке R.
47. Устройство по п.46, зависимого от п.38 или 40, в котором точка R лежит на оси колена.
48. Устройство по п.36, в котором указанная поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения перпендикулярна указанной оси колена.
49. Устройство по п.46, в котором точка R не лежит на оси колена.
50. Устройство по п.36, в котором указанная поворотная ось кардана механизма возвратно-поступательного движения смещена от указанной оси колена, и, тем не менее, указанная ось колена лежит в плоскости, которая является нормалью к поворотной оси кардана механизма возвратно-поступательного движения.
51. Устройство по п.46, в котором указанная точка R находится на одинаковых соответствующих расстояниях от точек Х и Т, как и точка С, а направления двух поворотных осей двух данных карданных рычагов взаимно отражаются в срединной плоскости М, пересекаясь в точке Т всегда на этой срединной плоскости М, когда коленчатый вал вращается относительно блока цилиндров, обеспечивая, таким образом, гомокинетическое ограничение вращения между указанным механизмом возвратно-поступательного движения и указанным блоком цилиндров.
52. Устройство по п.1, в котором блок цилиндров имеет нечетное число цилиндров.
53. Двигатель внутреннего сгорания с аксиальным поршнем и Z-образным валом, содержащий:
- блок цилиндров, содержащий, по меньшей мере, два цилиндра с поршнями, жестко закрепленные относительно друг друга, при этом каждый указанный цилиндр включает, по меньшей мере, один канал транспортировки рабочей текучей среды,
- коленчатый вал, вращающийся относительно указанного блока цилиндров и несущий наклонное колено, вокруг которого может вращаться механизм возвратно-поступательного движения, механически соединенный с поршнями, при этом указанное наклонное колено имеет ось колена, которая наклонена к оси коленчатого вала, но выровнена так, чтобы пересекаться с ней под острым углом А в некоторой точке (точке X) на этом коленчатом валу, и
- канальный элемент, относительно которого может вращаться блок цилиндров, и который может герметически укупоривать, по меньшей мере, один канал транспортировки текучей среды каждого цилиндра, равно как и предоставлять с определенными интервалами открытие этих каналов для доступа к свече (свечам) зажигания и/или к средствам доставки и извлечения рабочей текучей среды,
- индексирующее устройство для передачи вращения между указанным блоком цилиндров и указанным коленчатым валом, чтобы при работе вращать указанный блок цилиндров относительно указанного канального элемента вокруг указанной оси коленчатого вала с частотой вращения, рассчитанной так, чтобы совпадать с желаемым диапазоном перемещения поршня в каждом цилиндре между точками TDC и BDC, и
- два карданных рычага, причем эти указанные карданные рычаги соединены вместе карданным соединительным шарниром, имеющим множество вращательных степеней свободы, которые пересекаются в точке Т, при этом данная точка Т лежит в срединной плоскости М, определяемой как плоскость, проходящая через точку X, к которой линия, разделяющая пополам угол А, является нормалью, и причем каждый из указанных карданных рычагов установлен с возможностью поворота на одинаковом расстоянии L от точки Т, при этом один из указанных карданных рычагов, именуемый далее «кардан цилиндра», установлен с возможностью поворота от указанного блока цилиндров вокруг поворотной оси кардана цилиндра, а второй из указанных карданных рычагов, именуемый далее «карданом механизма возвратно-поступательного движения», установлен с возможностью поворота от указанного механизма возвратно-поступательного движения вокруг поворотной оси кардана механизма возвратно-поступательного движения, при этом поворотная ось кардана указанного механизма возвратно-поступательного движения размещена на одинаковом расстоянии от точек Х и Т, как и поворотная ось кардана цилиндра, и при этом поворотные оси этих двух карданных рычагов ориентированы так, что они взаимно отражаются в срединной плоскости М, в результате чего точка Т лежит на этой срединной плоскости М, когда коленчатый вал вращается относительно данного блока цилиндров, обеспечивая, таким образом, гомокинетическое ограничение вращения между указанным механизмом возвратно-поступательного движения и указанным блоком цилиндров.