CN102933795B - 往复式活塞机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机组(10)，特别是混合式发动机、电力发电机或压缩机，所述机组包括壳体(12)，活塞电动机部件(28)和电动机部件(26)布置在所述壳体中，其中活塞电动机部件(28)具有第一活塞(30)和至少一个第二活塞(32)，所述第一活塞具有第一端面(38)，所述至少一个第二活塞具有第二端面(40)，其中第一活塞(30)和至少一个第二活塞(32)进行往复运动，其中用于工作介质的工作室(42)设置在第一端面(38)与第二端面(40)之间，所述室由于活塞(30，32)的往复运动周期性地减小和增大，并且其中电动机部件(26)具有环形转子(88)，所述环形转子可以在壳体(12)中绕着相对于壳体固定的旋转轴线(64)旋转。转子(88)围绕活塞电动机部件(28)。

Description

往复式活塞机
技术领域
本发明涉及一种机组，具体地为混合式发动机、电力发电机或压缩机，所述机组包括壳体，活塞电动机部件和电动机部件布置在所述壳体中，其中活塞电动机部件具有第一活塞和至少一个第二活塞，所述第一活塞具有第一端面，所述至少一个第二活塞具有第二端面，其中第一活塞和至少一个第二活塞进行往复运动，其中用于工作介质的工作室设置在第一端面与第二端面之间，从而工作室由于活塞的往复运动周期性地减小和增大，并且其中电动机部件具有环形转子，所述环形转子可以在壳体中绕着相对于壳体固定的旋转轴线旋转。
背景技术
由DE 102005062529B4已知初始说明类型的机组(aggregate)。
从上述文献了解的机组形成为还可以用作电力发电机的混合式发动机。
传统的混合动力驱动装置通常组合内燃机和电动机。现今重要性增加的这种混合动力驱动装置具有的优点是例如在城市交通中，低发射电驱动可以同时用在越野交通中且内燃机使用在高速公路上。
然而，传统的混合动力驱动是基于形成为具有线性移动活塞的活塞式发动机的内燃机，其中活塞例如被布置成串联式或V形，在从初始引用的文献中获悉的混合式发动机中，用作内燃机的活塞电动机部件由具有活塞的两个半球形发动机形成，所述活塞绕着旋转轴线在壳体中旋转，其中电动机部件布置在两个半球形发动机之间。虽然由于两个半球形发动机的电动机部件以交错重叠结构被容纳在共用壳体中，该已知的混合式发动机与传统混合动力驱动装置相比较在转子的旋转轴线方向上被构造成相对较短，但是仍然需要为更加紧凑结构的这种混合式发动机。
发明内容
本发明的机组不局限于混合式发动机，而是还可以被仅设计成为电力发电机或压缩机。
本发明的目的在于将初始引用类型的机组改进成使机组被构造成具体地在电动机部件的转子的旋转轴线方向上较短。
根据本发明，对于初始引用的机组，该目的被实现成使转子围绕活塞电动机部件。
因此，根据本发明的机组具有其中取代电动机部件和活塞电动机部件的串联式结构设置内部活塞电动机部件和外部电动机部件的互连结构的结构，其中活塞电动机部件和电动机部件均再次被容纳在共用的壳体中。根据所述组件的机组因此被构造成与已知的机组相比在转子的旋转轴线方向上在轴向上基本上较短。
在根据本发明的机组被设计为混合式发动机的情况下，活塞电动机部件被设计成为内燃机，其中卡诺循环发生在介于两个活塞的两个端面之间的工作室中以用于燃料-空气混合物的进入和压缩以及用于燃烧的燃料-空气混合物的膨胀和排出。如以下将更详细地说明，该混合式发动机的电动机部件可以在内燃机停止时用作用于车辆的电动机驱动装置，或者在内燃机运转时用作电力发电机。
当根据本发明的机组被设计为混合式发动机时，所述机组可以使用在机动车辆中。
在进一步有利的应用中，当根据本发明的机组被设计成为混合式发动机时，所述机组可以使用在风力发电厂中以便同时或交替地产生电能和压缩空气，其中对于该应用，活塞电动机部件作为压缩机工作。
在机组仅被设计为电力发电机的情况下，活塞电动机部件形成为内燃机并用于驱动电动机部件，从而接着产生电能，该电能可以通过电缆由机组接收，以便例如将电动机供应给车辆中或者给用于电动机的电池充电。这种机组还被称为增程器并通过另外使提供电能的内燃机进行操作用于扩大装配有电动机的车辆的范围。电动机部件还用于起动内燃机，即作为还应用于机组设计为混合式发动机的上述情况的起动电动机。
与根据本发明的机组如上所述作为机动车辆中的电力发电机的应用一样，根据本发明的机组还可以用于在建筑物中供应能量。在这种情况下，活塞电动机部件用于通过电动机部件产生电力，从而向建筑物供应电力，同时来自活塞电动机部件的废热用于加热建筑物。因此，可以通过根据本发明的机组结合电太阳能电池和热太阳能电池或集电器实现建筑物的充分能量供应。
在根据本发明的机组被设计为压缩机的情况下，电动机部件用于驱动活塞电动机部件，其中活塞电动机部件接着没有被设计为内燃机而是设计为压缩机，其中例如为吸入的空气的工作介质在工作室中被压缩并然后作为加压介质被排出。
在优选的改进例中，第一活塞和至少一个第二活塞可以绕着旋转轴线一起旋转，并且活塞往复运动源自于绕着旋转轴线的旋转运动，其中第一活塞和至少一个第二活塞被布置在活塞罩中，所述活塞罩与活塞一起绕着旋转轴线旋转，并且其中转子与活塞罩连接或者可以旋转地与活塞罩固定连接。
在更简单的改进例中，电动机部件的转子能够旋转地与活塞罩固定连接，机组具体地适合于仅作为电力发电机，其中为了起动形成为内燃机的活塞电动机部件和为了通过内燃机运转驱动电动机部件，在电动机部件的转子与活塞电动机部件的活塞罩之间始终存在固定联接。
在可选的改进例中，其中电动机部件的转子可以能够旋转地与活塞罩固定连接，机组有利的适合作为混合式发动机，这是因为通过该机组可以独立于彼此地通过设计成为内燃机的活塞电动机部件或者通过用作电动机的电动机部件产生用于车辆的驱动能量。另外，电动机部件用作用于活塞电动机部件的起动件。
对于上述的其中转子可以能够旋转地与活塞罩固定连接的改进例，转子可以优选地通过联接器能够旋转地与活塞罩固定连接，其中当联接器打开时，转子与活塞罩分离。该改进有利地适合于使机组用作混合式发动机。
这种联接器优选地被设计成为液压联接器。
此外还优选的是转子与输出轴连接。
该改进还有利的是所述组件设计作为混合式发动机，这是由于来自转子的旋转能量可以通过电动机部件用于驱动车辆。当转子与活塞罩之间的所述联接器闭合且通过设计为内燃机的活塞电动机部件提供用于驱动车辆的驱动能量时，相同的输出轴用于施加作为驱动能量的活塞罩绕着旋转轴线的旋转，同时电动机的转子也旋转且电动机部件接着作为电力发电机以交流发电机的方式运行以产生电能，例如以给车用电池充电。
在进一步优选的改进例中，活塞的往复运动通过弯曲元件源自于该活塞的旋转运动，所述弯曲元件具有控制弯曲部并以环方式围绕第一活塞和至少一个第二活塞，并且不会与活塞罩一起绕着旋转轴线旋转，其中第一活塞和至少一个第二活塞每一个都具有至少一个运转元件，所述运转元件根据活塞绕着旋转轴线的旋转被沿着控制弯曲部引导。
可选地，为了改进其中往复运动源自于活塞绕着旋转轴线的旋转运动的机组，在进一步优选的改进例中，提出第一活塞和至少一个第二活塞没有绕着旋转轴线旋转，其中活塞的往复运动源自于弯曲元件绕着旋转轴线的旋转运动，该元件包括控制弯曲部并以环方式围绕至少一个第二活塞，并且其中转子与弯曲元件连接或者可以能够旋转地与弯曲元件固定连接。
上述两个改进通过根据本发明的具有径向互连的电动机部件和活塞电动机部件的机组的设计还可以以结构上简单的方式来实现。
在上述两个改进例中，还优选的是各个运转元件被构造成为球状物，所述球状物分别可自由旋转地安装在第一活塞和至少一个第二活塞的背离第一端面和第二端面的相应背面上的相应球窝中。
运转元件的布置几何形状、相关活塞的背面上的球窝以及弯曲元件的控制弯曲部被优选地选择为使得当球状物沿着控制弯曲部移动时，所述球状物没有被加载剪切力，这是因为活塞背面、球窝与控制弯曲部之间的力线尽可能地垂直于相关活塞的球窝基部且在中心通过球状物来移动。因此，各个球状物可以在中心位于球窝中的控制弯曲部上滚动。
在进一步优选的改进例中，具有第三端面的第三活塞和具有第四端面的第四活塞布置在壳体中，其中第三活塞和第四活塞进行往复运动，其中用于流体的另外的工作室设置在第三端面与第四端面之间，该工作室由于第三活塞和第四活塞的往复运动而在尺寸上周期性地减小和增大。
在该改进例中，根据本发明的机组具有与已知的混合式发动机同样多的活塞，但是在轴向上为基本上较短的结构，这是因为由四个活塞形成的活塞电动机部件被布置在电动机部件的内部并从而被围绕。
在此优选地第一活塞和第三活塞连接在一起，并且第二活塞和第四活塞连接在一起，使得工作室和另外的工作室在尺寸上彼此相反地增大和减小。
在该改进例中，第一活塞和第三活塞因此形成双活塞，并且第二活塞和第四活塞也形成双活塞。
与四个活塞作为单独活塞的设计相比较，该测量装置的优点在于在第一活塞与第三活塞之间以及在第二活塞与第四活塞之间在往复运动中具有相互拖曳或拖拽的作用。
在进一步优选的改进例中，第一活塞或第二活塞的往复运动为绕着枢轴线的旋转运动，并且至少一个第二活塞被保持并安装在枢轴线上。
该测量装置具有的优点在于可以减小活塞的滑动摩擦，并因此可以减小来自活塞的往复运动的放热量。这特别有利的是活塞不仅进行往复运动，而且同时还绕着旋转轴线旋转，由此在这种情况下，特别是在高转速下，出现的更大的离心力不会增加活塞的滑动摩擦力。
进一步的优点和特征由于以下说明和附图来呈现。
显然上面引用且将在下面说明的特征不仅可以用于给定的组合中，而且还可以用于其它组合中或单独使用而不会超出本发明的保护范围。
附图说明
本发明的示例性实施例显示在附图中且在下面参照附图更详细地说明。在附图中：
图1以立体图显示为作为电力发电机的结构且具有封闭壳体的机组的第一实施例；
图2以沿着括机组的电动机部件的转子的旋转轴线的平面的纵向剖面显示图1中的机组，其中机组的活塞电动机部件的活塞显示在第一位置；
图3也以沿着包含电动机部件的转子的旋转轴线的平面的剖面显示图1和图2中的机组，其中活塞显示在另外的位置；
图4也以沿着包含电动机部件的转子的旋转轴线的平面的剖面显示图1-3中的机组，其中活塞显示在另外的位置；
图5显示图1中的机组在车辆底盘中的安装的示例的示意图；
图6显示为作为混合式发动机的结构的机组的进一步实施例，其中图6以立体图显示具有封闭壳体的机组；
图7以沿着包含机组的电动机部件的转子的旋转轴线的平面的剖面显示图6中的机组；
图8以横截面显示图6和7中的机组位于操作位置的细节；
图9显示图8位于第二操作位置的细节；
图10以立体图显示图6和图7中的机组的与驱动/输出轴一起的电动机部件的转子；
图10A显示图6和67中的机组在车辆底盘中的安装的示例的视图；
图11以立体图显示为作为压缩机的结构的具有封闭壳体的机组的第三实施例；
图12以沿着包括机组的电动机部件的转子的旋转轴线的平面的纵向剖面显示图11中的机组，其中机组的活塞电动机部件的活塞显示在第一位置；
图13以沿着包含电动机部件的转子的旋转轴线的平面的剖面显示图11和图12中的机组，其中活塞显示位于第二位置；
图14以沿着包含电动机部件的转子的旋转轴线的平面的剖面显示图11-13中的机组，其中活塞显示位于第三位置；
图15显示作为图1、图6和图11中的机组的活塞电动机部件的替代方式的活塞电动机部件的进一步实施例，其中图15显示活塞电动机部件的活塞罩的第一半部分被移除的活塞电动机部件；
图16显示图15中的活塞电动机部件，其中活塞电动机部件的活塞罩的第二半部分被移除；以及
图17显示图15和图16中的活塞电动机部件，其中活塞电动机部件的活塞罩的两个半部分被显示连结在一起。
具体实施方式
图1-4显示机组10的第一实施例。该实施例中的机组10被设计成为电力发电机，并且如下所述可以在车辆驱动装置中用作通常所说的增程器。
机组10具有壳体12、两个底部部件18和20以及两个端盖22和24，所述壳体包括两个圆柱形壳体部件14和16。
电动机部件26和活塞电动机部件28布置在壳体12中。
在下面首先更详细地说明活塞电动机部件28。
活塞电动机部件28具有总共四个活塞，即第一活塞30、第二活塞32、第三活塞34和第四活塞36。
第一活塞30和第二活塞32具有第一端面38和第二端面40，所述第一端面和所述第二端面之间形成用于工作介质的第一工作室42。
相应地，第三活塞34和第四活塞36具有第三端面44和第四端面46，用于工作介质的第二工作室48布置在所述第三端面与所述第四端面之间。
在活塞电动机部件28的操作中，第一活塞30和第二活塞32彼此相反地进行往复运动，其中这些运动被执行成为绕着枢轴线50的枢转运动。相应地，活塞34和36彼此相反地进行往复运动，在此也为绕着相同的枢轴线50的枢转运动。
第一活塞30在此与第三活塞34刚性连接，并且第二活塞32和第四活塞36也刚性地连接在一起。
因此，当工作室42的容积增大时，第二工作室48的尺寸减小，反之亦然。在图2中，第一工作室42被以最大容积示出，而第二工作室48呈现其最小容积，而在图4中显示相反情况，即在图4中的活塞30至36的位置，第二工作室48呈现其最大容积，而第一工作室42呈现其最小容积。
在机组10中，活塞电动机部件28形成为内燃机。在工作室42和48中执行用于燃料-空气混合物的进入和压缩以及燃烧的燃料-空气混合物的操作和排出的卡诺循环。因此，火花塞或电热塞52和54被分配给工作室42和48。因此，用于新鲜空气的进气口56和用于废气的出气口58也分配给第一工作室，显然没有详细地显示用于供应燃料的喷嘴。出气口60和进气口62因此被分配给第二工作室58。
在活塞电动机部件28的操作中，活塞30至36在壳体12中绕着相对于壳体固定的旋转轴线64旋转，其中活塞30至36的往复运动源自于绕着旋转轴线64的旋转运动。
为了由活塞30至36绕着旋转轴线64的旋转运动而获得所述活塞的往复运动，活塞电动机部件28具有以环的方式围绕活塞30至36的弯曲元件66。弯曲元件66具有两个控制弯曲部，即第一控制弯曲部68和第二控制弯曲部70，所述第一控制弯曲部和所述第二控制弯曲部在周边方向上具有绕着旋转轴线64的相应轮廓以产生活塞30至36的往复运动，从显示活塞30至36的不同位置的图2-4的比较明显可见。
每一个活塞30至36在其背离相关的端面38至46的背面具有为球状物72(活塞30)、球状物74(活塞32)、球状物76(活塞34)和球状物78(活塞36)形式的运转元件(但参见图11-14)。球状物72至78可自由旋转地布置在活塞30至36中的每一个上的相应的球窝(未更详细地示出)中。在活塞30至36绕着旋转轴线34旋转时，球状物72至78沿着控制弯曲部68至70运动并因此使活塞30至36相对于枢轴线50往复运动。在此表示几何轴线且还适用于旋转轴线64的枢轴线50也绕着旋转轴线64旋转。
为了更容易地理解附图，图2-4中的活塞30至36每一个在图平面中示出，壳体12被显示出相对于旋转轴线64位于不同的旋转位置。然而，显而易见的是不是壳体12绕着旋转轴线64旋转，而是活塞30至36绕着旋转轴线64旋转。
如已经描述的，图2显示活塞30至36的位置，其中工作室42呈现其最大值(活塞30和32的上死点位置)，而第二工作室48呈现其最小容积(活塞34和36的下死点位置)，而在图3中显示了活塞30至36的位置，从图2开始，活塞30和32在该位置朝向彼此移动且活塞34和36远离彼此移动，并且其中图4显示活塞30至36的位置，第一工作室42在该位置呈现最小容积，而第二工作室48呈现其最大容积。
活塞电动机部件28还具有活塞罩80，在所述活塞罩中，活塞30至36以滑动方式安装成使得所述活塞可以相对于枢轴线50进行其往复运动且在壳体中与活塞30至36一起绕着旋转轴线64旋转。
下面将更详细地说明机组10的电动机部件26。
电动机部件26具有定子82，所述定子具有绕组84和磁心86。具有绕组84和磁心86的定子82相对于壳体固定地布置在壳体12中。
电动机部件26还具有转子88，所述转子在机组10的活塞电动机部件28操作时与活塞罩80和活塞30至36一起绕着旋转轴线64在壳体12中旋转。
在此，转子88以环方式围绕活塞电动机部件28，由此活塞电动机部件28被布置在电动机部件26的转子88的内部。
转子88在此能够旋转地与活塞罩80固定连接，即通过相对于旋转轴线64沿径向的突出部90和92连接，所述突出部设置在活塞罩80上的底部部件18的轴向侧。
转子88和活塞罩80因此一起形成在机组10操作时绕着旋转轴线64旋转的组件。
转子88具有径向外部磁性环96，所述径向外部磁性环每一个承载多个独立磁体并因此与定子82的磁心86协作。
为了起动形成为内燃机的活塞电动机部件28，电动机部件26被从外部(电缆98)供应电能以便设置绕着旋转轴线64旋转的转子88。该旋转接着起动内燃机(活塞电动机部件28)，并且在起动内燃机之后，电动机部件26用作发电机以提供电能。
根据图1，机组10因此配备有电缆98，通过所述电缆可以从电动机部件26获取电能。
转子88还具有控制传感器100(参见图4)，所述控制传感器与″60-2″带齿控制轮102协作以用于活塞电动机部件28的发动机操纵。
此外，转子88通过环形滚珠轴承103和105安装在弯曲元件66上，活塞罩80通过环形滚珠轴承107和109安装在壳体12上。
图5显示机组10在车辆的底架104中的安装位置。机组通过电缆98与第一调节器106连接，所述第一调节器接着通过电缆108、110与蓄电池112、114连接。蓄电池112和114通过电缆118、120与第二调节器116连接，其中第二调节器116与轮毂电动机122、124、126、128连接以驱动车轮130、132、134、136。机组10用于给蓄电池112、114充电，以便延长轮毂电动机122至128的运转持续时间。因此在这种情况下，机组10用作增程器。
通过车辆的乘客室中的作用在第二调节器116上的控制元件138可以根据需要接通机组10。
机组10的进一步期望的应用在于，机组10在可与电太阳能电池和热太阳能电池或者集电器共同使用的情况下可以实现建筑的整个能源供应。在这种情况下，活塞电动机部件28通过燃料被点燃，以便驱动电动机部件26，所述电动机部件26接着产生用于建筑物供应的电能。另外，来自活塞电动机部件28的废热可以用于加热目的。用于起动形成为内燃机的活塞电动机部件28的电能可以例如经由通过建筑物的屋顶上的太阳能电池供应的动力来提供。
参照图6-10，说明机组10′的进一步实施例，其中机组10′作为机组10的变形例被设计成为混合式发动机。
机组10′的与机组10的相应部件相同或相似的部件采用与机组10的部件相同的附图标记并增加有′。
除非规定，否则机组10的所述说明在下面也应用于机组10′。
机组10′在壳体12′中具有电动机部件26′和活塞电动机部件28′。
活塞电动机部件28′具有四个活塞30′、32′、34′和36′，所述活塞的设计对应于机组10的活塞30、32、34和36。
活塞30′和32′限定第一工作室42′，活塞34′和36′限定第二工作室48′。
活塞30′和32′在壳体12′中进行往复运动，从而再次绕着枢轴线50′执行枢转运动。类似地，活塞34′和36′进行彼此相反的往复运动，该往复运动还作为相对于枢轴线50′的枢转运动。
壳体12′中的活塞30′至36′绕着相对于壳体固定的旋转轴线64′旋转。为了由绕着旋转轴线64′的旋转运动获得活塞30′至36′的往复运动，活塞电动机部件28′还具有弯曲元件66′，所述弯曲元件具有两个控制弯曲部68′和70′。
活塞30′和32′在控制弯曲部68′中通过为球状物72′和74形式的运转元件来引导，活塞34′和36′通过为球状物76′和78′形式的运转元件被沿着弯曲元件66′的控制弯曲部70′引导。
活塞30′至36′被以滑动方式安装在活塞罩80′中，其中活塞罩80′与活塞30′至36′一起在壳体12′中绕着旋转轴线64′旋转。
电动机部件26′具有定子82′，所述定子具有绕组84′和磁心86′。定子82′固定地布置在壳体12′中。
电动机部件26′还具有以环方式围绕活塞电动机部件28′的转子88′。
与机组10相反，转子88′没有永久地能够旋转地与活塞电动机部件28′的活塞罩80′固定连接，而是转子88′可以能够旋转地与活塞罩80′固定连接。
为此，联接器140被布置在壳体12′中并形成为液压联接器。
在图8和图9中仅显示联接器140，并且关于图7放大联接器140。联接器140具有圆锥形联接环142，所述联接环在该联接器140的关闭状态下使转子88′能够旋转地与活塞罩80′固定连接。图8显示联接器140的闭合位置，图9显示联接器140的打开位置，在所述打开位置，转子88′没有能够旋转地与活塞罩80′固定连接。
联接器140具有在周边方向上绕着旋转轴线64′分配的几个(例如六个(参见图6))液压驱动装置144，所述液压驱动装置具有液压缸146和液压活塞148。
压缩弹簧150在联接环142的打开位置处预拉所述联接环，如图9所示。
联接环142通过环形滚珠轴承152在旋转方向上绕着旋转轴线64′以可旋转方式安装在壳体12′上，更确切地说安装在底部部件18′上。
通过将液压压力施加到液压活塞148的表面154上，液压活塞148作用在联接环142上并使所述联接环移动到闭合位置，使得转子88′能够旋转地与活塞罩80′固定连接。通过将液压压力施加到抵靠与表面154相对的表面156的活塞148′，活塞148向图9中的右侧移动，由此压缩弹簧150使联接环142移动离开其闭合位置至其打开位置，使得转子88′不再能够旋转地与活塞罩80′固定连接。
根据进一步的方面，转子88′装配有冠形齿轮160，所述冠形齿轮具有关于旋转轴线64′延伸的倾斜齿，如图10中具体显示，图10显示了具有磁体环94′和96′的转子88′。此外，图10显示用于活塞电动机部件28′的发动机操纵的控制传感器100′的″60-2″冠形齿轮102′。
转子88′的冠形齿轮160与驱动/输出轴162相啮合。
当联接器140闭合时，活塞罩80′由此与驱动/输出轴162连接，使得活塞罩80′的旋转运动转换成驱动/输出轴162的旋转运动。
当机组10′作为电动机操作时，联接器140打开，使得现在仅有转子88′与驱动/输出轴162连接。
当联接器140闭合时，电动机部件26′用作电力发电机以给车用电池充电。
图10显示机组10′在车辆的底盘104′中的安装位置的示例。机组10′通过驱动/输出轴162与齿轮机构164连接，以便通过齿轮机构164驱动车辆的车轮134′和136′。其次，机组10′通过电缆98′与调节器106′连接，其中调节器106′通过电缆108′和110′与蓄电池112′和114′连接。
形成为混合式发动机的机组10′因此可以通过形成为内燃机的活塞电动机部件28′以传统方式驱动车轮134′和136′，并且还作为电动机的机组10′可以通过电动机部件26′经由驱动/输出轴162驱动车轮134′和136′。其次，在机组10′仅作为内燃机操作中，可以通过电动机部件26′对蓄电池112′和114′（口车用电池)进行充电。
通过控制元件138′可以接入机组10′的不同操作模式或者运用机组10′的不同操作模式。
除了机动车辆中的机组10′的上述应用之外，机组10′还可以用于电能和压缩空气的同时或交替的产生，其中电动机部件26′和活塞电动机部件28′接着由风能驱动。在该应用中，驱动/输出轴162与风轮机械连接。当联接器140闭合时，风轮通过驱动/输出轴162驱动活塞罩80′，由此活塞电动机部件28′以压缩机方式产生压缩空气。同时，当联接器140闭合时，转子88′被设置成旋转，使得电动机部件26′产生电力。活塞电动机部件28′在该应用中没有被点燃，从而省略火花塞。
当联接器140打开时，通过驱动/输出轴162仅驱动电动机部件26′，从而接着产生电力，而活塞电动机部件28′已经停止。
参照图11-14在下面说明机组10″的进一步的实施例，其中机组10″被设计成为压缩机。
机组10″的与机组10的相应部件相同或相似的部件采用与机组10的部件相同的附图标记并增加有″。
除非规定，否则机组10的所述说明在下面也适用于机组10″。
机组10″在壳体12″中包括电动机部件26″和活塞电动机部件28″。
以下更详细地说明活塞电动机部件28″。
活塞电动机部件28″具有总共四个活塞30″、32″、34″和36″。活塞30″和34″被刚性地连接在一起并形成第一双活塞，并且活塞32″和36″也刚性地连接在一起并形成第二双活塞。
活塞30″和32″在壳体12″中进行彼此相反的往复运动，该往复运动作为绕着枢轴线50″的枢转运动来执行。类似地，活塞34″和36″也关于枢轴线50″进行相对于相反的往复运动。
与机组10和机组10′相反，活塞30″至36″没有绕着旋转轴线64″在壳体中旋转，而是在相同的平面中，在此在图12-14中的图平面中总是进行所述往复运动，使得图12-14中的壳体12″总是显示出沿着相同的方向。另外，活塞电动机部件28″不具有活塞罩，而是活塞被抵靠所述壳体的内壁直接布置在壳体12″中。
活塞30″和32″在此限定工作室42″，活塞34″和36″限定另外的工作室48″。
在机组10″中的工作室42″和48″中，没有执行卡诺循环的行程，而是工作室42″中的例如为空气的气体被吸入并接着被压缩，然后再次作为压缩气体被排出。活塞电动机部件28″因此不是作为内燃机而是作为压缩机操作。
因此，在机组10″中，气体入口170和压缩气体出口172被分派给工作室42″。气体入口174和压缩气体出口176也被分派给工作室48″。为了控制气体变化，气体入口170、174和压缩气体出口172具有例如翼形阀。
为了产生活塞30″至36″的往复运动，活塞电动机部件28″具有包括两个控制弯曲部68″和70″的弯曲元件66″。为球状物72″、74″、76″和78″形式的运转元件被分派给活塞30″至36″中的每一个，其中球状物72″至78″形成为中空球状物。如在此所显示，球状物72″至78″被容纳在活塞30″至36″的背离工作室42″和48″的背面上的相应球窝73(活塞30″)、球窝75(活塞32″)、球窝77(活塞34″)和球窝79(活塞78″)中。如这里所显示，球窝73、75、77、79具有滚珠轴承，其中图12中的球窝73的滚珠轴承被标记为附图标记81。
与机组10和10′的弯曲元件66和66′相反，弯曲元件66″被构造成绕着旋转轴线64″旋转。弯曲元件66″环绕旋转轴线64″的旋转产生活塞30″至36″的往复运动。
机组10″的电动机部件26″具有定子82″和转子88″，在该例示性示例中，所述转子承载有绕组84和磁心86″。
为了绕着旋转轴线64″驱动弯曲元件66″，电动机部件26″的转子88″能够旋转地与弯曲元件66″固定连接。
电动机部件26″在此用作电动机以驱动活塞电动机部件28″，使得对于机组10″建立压缩机，从而不需要作为驱动装置的外部电动机。相反地，机组10″中的驱动电动机一体形成在壳体12″中。
然而，图12中的工作室42″呈现其最大容积且工作室48″呈现其最小容积，图13显示活塞30″至36″的位置，在该位置，工作室42″的容积相对于图12减小，而工作室48″的容积增大，而图14最后显示工作室42″呈现其最小容积且工作室48″呈现其最大容积的状态。工作室42″和48″的该吸气运动将新鲜空气分别吸入工作室42″和48″中，接着压缩该新鲜空气并将该新鲜空气作为压缩气体排出。
在上述的机组10、10′和10″的所有示例性实例中，球状物72至78或72′至78′或72″至78″安装在相关的球窝中，使得当沿着控制弯曲部68、70或68′、70′或68″、70″使球状物移动时，球状物不会受到切应力，而力线始终在中心移动通过球状物、相关球窝和控制弯曲部。
在图15-17中显示活塞电动机部件228的进一步的实施例。可以在没有或具有细微的结构的上的改进的情况下取代机组10中的活塞电动机部件28、取代机组10′中的活塞电动机部件28′或取代机组10″中的活塞电动机部件28″使用活塞电动机部件228。
根据图15和图16，活塞电动机部件228具有第一活塞230、第二活塞232、第三活塞234和第四活塞236。
第一活塞230具有第一端面238，第二活塞232具有第二端面240，所述第一端面与所述第二端面之间限定工作室，所述工作室在活塞230和232的图15和16所示的位置呈现其最小容积。第三活塞234具有第三端面244，第四活塞236具有第四端面246，所述第三端面与所述第四端面之间限定第二工作室248。在图15和图16所示的活塞234和236的位置，工作室248呈现其最大容积。
四个活塞230、232、234和236可绕着共用的枢轴线250枢转，其中活塞230、232、234和236的枢转运动源自于活塞230、232、234和236绕着垂直于枢轴线250的旋转轴线252的旋转运动。枢轴线250在此如上面已经关于活塞电动机部件28、28′所述绕着旋转轴线252与活塞230、232、234和236一起旋转。在先前的示例性实例中，枢转运动通过形成为球状物252、(活塞230)、球状物254(活塞232)、球状物256(活塞234)和球状物258(活塞236)运转元件来控制。球状物252、254、256、258在此沿未示出的控制曲线移动，如上面关于活塞电动机部件28、28′、28″所述。
如在先前的实施例中，第一活塞230通过桥接部分260与第三活塞234刚性连接，第二活塞232通过进一步的桥接部分262与第四活塞236刚性连接。因此，第一活塞230和第三活塞234的枢转运动绕着枢轴线250发生在相同的方向上，并且第二活塞232和第四活塞236的枢转运动也相对于彼此发生在相同的方向上。第一活塞230和第二活塞232的枢转运动相应地彼此相反，与第三活塞234和第四活塞236的枢转运动一样。
与先前的实施例相反，活塞230、232、234和236被保持和安装在枢轴线250上，所述枢轴线由轴颈263形成。轴颈263可以形成为中空轴颈。
为了将活塞230、232、234和236安装在枢轴线250(轴颈263)上，优选地与桥接部分260或262的余下部分形成一个元件的支承环264(桥接部分260)和266(桥接部分262)布置在桥接部分260和262处。支承环264和266可绕着枢轴线250旋转地安装在轴颈263上。
支承环264和266可以通过普通轴承、滚针轴承或滚珠轴承安装在轴颈263上。
如先前的实施例实例中，活塞对230、234和232、236保持在活塞罩270中，所述活塞罩根据图17由两个半部分272和274组成，其中图15仅显示活塞罩270的半部分272，图16仅显示活塞罩270的半部分274。活塞罩270的在内侧的两个半部分272和274形成适合于活塞230、232、234和236的外轮廓的弓形导向外壳，图16中仅可以看到导向外壳中的由附图标记276标记的一个导向外壳。
根据图17，外部的活塞罩具有支承环(图17中仅可以看到这些支承环中的一个)，轴颈263保持在所述支承环中。
活塞电动机部件228的设计具有以下优点：活塞230、232、234和236可以在基本上没有壁滑动摩擦的情况下在活塞罩270中绕着枢轴线250进行其枢转运动，使得仅有活塞环（例如活塞234上的活塞环280)已经与活塞罩270中的导向外壳276接触。这降低了摩擦力和相关的放热量并降低磨损。
在活塞罩270绕着旋转轴线252旋转的情况下，作用于活塞230、232、234、236上的离心力被轴颈263和支承环264、266吸收且不会导致活塞罩270中的导向外壳276中的活塞摩擦力增加。
如已经说明，活塞电动机部件228可以代替活塞电动机部件28使用在机组中。在这种情况下，当机组10用作通常所说的增程器时，弯曲元件68被牢固地与壳体12相连接。活塞电动机部件228的活塞罩270接着被牢固地与电动机部件26的转子88相连接并与该转子88一起旋转。这热同样应用于活塞电动机部件228代替机组10′中的活塞电动机部件28来使用时。
在机组10″中使用活塞电动机部件228来代替活塞电动机部件28″的情况下，弯曲元件66″没有固定到壳体，而是被设计成绕着旋转轴线64″旋转。在这种情况下，活塞电动机部件228的活塞罩270还形成为定子。

Claims (11)

1.一种机组，所述机组包括壳体(12；12′；12″)，活塞电动机部件(28；28′；28″；228)和电动机部件(26；26′；26″)布置在所述壳体中，其中所述活塞电动机部件(28；28′；28″；228)具有第一活塞(30；30′；30″；230)和至少一个第二活塞(32；32′；32″；232)，所述第一活塞具有第一端面(38；38′；38″，238)，所述至少一个第二活塞具有第二端面(40；40′；40″；240)，其中所述第一活塞(30；30′；30″；230)和所述至少一个第二活塞(32；32′；32″；232)进行往复运动，其中用于工作介质的工作室(42；42′；42″；242)布置在所述第一端面(38；38′；38″，238)与所述第二端面(40；40′；40″；240)之间，所述工作室由于所述第一活塞(30；30′；230)和所述至少一个第二活塞(32；32′；232)的往复运动而在尺寸上周期性地减小和增大，并且其中所述电动机部件(26；26′；26″)具有转子(88；88′；88″)，所述转子能够在所述壳体(12；12′；12″)中绕着相对于所述壳体固定的旋转轴线(64；64′；64″；252)旋转，其特征在于，所述转子(88；88′；88″)围绕所述活塞电动机部件(28；28′；28″；228)。
2.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，所述第一活塞(30；30′；230)和所述至少一个第二活塞(32；32′；232)能够一起绕着所述旋转轴线(64；64′；252)旋转，并且所述第一活塞(30；30′；230)和所述至少一个第二活塞(32；32′；232)的往复运动源自于绕着所述旋转轴线(64；64′；252)的所述旋转运动，其中所述第一活塞和所述至少一个第二活塞(30，32；30′，32′；230，232)被布置在活塞罩(80；80′；270)中，所述活塞罩与所述第一活塞(30；30′；230)和所述至少一个第二活塞(32；32′；232)一起绕着所述旋转轴线(64；64′；252)旋转，并且其特征在于，所述转子(88；88′)与所述活塞罩(80；80′；270)连接或者能够旋转地与所述活塞罩(80；80′；270)固定连接。
3.根据权利要求2所述的机组，其特征在于，所述转子(88′)通过联接器(140)能够旋转地与所述活塞罩(80′)固定连接，其中当所述联接器(140)打开时，所述转子(88′)与所述活塞罩(80′)分离。
4.根据权利要求3所述的机组，其特征在于，所述转子(88′)与驱动/输出轴(162)连接。
5.根据权利要求4所述的机组，其特征在于，当所述联接器(140)闭合时，所述活塞罩(80′)与所述驱动/输出轴(162)连接。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的机组，其特征在于，所述第一活塞(30；30′；230)和所述至少一个第二活塞(32；32′；232)的往复运动通过弯曲元件(66；66′)从所述第一活塞(30；30′；230)和所述至少一个第二活塞(32；32′；232)的旋转运动得到，所述弯曲元件具有控制弯曲部(68；68′)并以环的方式围绕所述至少一个第二活塞(30，32；30′，32′；230，232)，并且所述弯曲元件不会与所述活塞罩(80；80′；270)一起绕着所述旋转轴线(64；64′；252)旋转，其中所述第一活塞(30；30′；230)和所述至少一个第二活塞(32；32′；232)中的每个都具有至少一个运转元件，所述至少一个运转元件根据所述第一活塞(30；30′；230)和所述至少一个第二活塞(32；32′；232)绕着所述旋转轴线(64；64′；252)的旋转沿着所述控制弯曲部(68；68′)被引导。
7.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，所述第一活塞(30″；230)和所述至少一个第二活塞(32″；232)没有绕着所述旋转轴线(64″；252)旋转，其特征在于，所述第一活塞(30″；230)和所述至少一个第二活塞(32″；232)的往复运动源自于弯曲元件(66″)绕着所述旋转轴线(64″)的旋转运动，所述弯曲元件(66″)具有控制弯曲部(68″)并以环的方式围绕所述第一活塞和所述至少一个第二活塞(30″，32″；230，232)，并且其特征在于，所述转子(88″)与所述弯曲元件(66″)连接或者能够旋转地与所述弯曲元件(66″)固定连接。
8.根据权利要求6所述的机组，其特征在于，所述至少一个运转元件中的每一个被构造成为球状物(72，74；72′，74′；72″，74″；252，254)，所述球状物能够自由旋转地分别安装在所述第一活塞和所述至少一个第二活塞(30，32；30′，32′；30″，32″；230，232)的背离所述第一端面和所述第二端面(38，40；38′，40′；38″，40″)的相应背面上的相应球窝(73，75)中。
9.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，具有第三端面(44；44′；44″；244)的第三活塞(34；34′；34″；234)和具有第四端面(46；46′；44″；246)的第四活塞(36；36′；36″；236)布置在所述壳体中，其中所述第三活塞(34；34′；34″；234)和所述第四活塞(36；36′；36″；236)进行往复运动，其中用于流体的另外的工作室(48；48′；48″；248)设置在所述第三端面(44；44′；44″；244)与所述第四端面(46；46′；46″；246)之间，所述另外的工作室由于所述第三活塞和所述第四活塞(34，36；34′，36′；34″，36″；234，236)的往复运动在尺寸上周期性地减小和增大。
10.根据权利要求9所述的机组，其特征在于，所述第一活塞(30；30′；30″；230)和所述第三活塞(34；34′；34″；234)连接在一起，并且其特征在于，所述至少一个第二活塞(32；32′；32″；232)和所述第四活塞(36；36′；36″；236)连接在一起，使得所述工作室(42；42′；42″；242)和所述另外的工作室(48；48′；48″；248)在尺寸上彼此相反地减小和增大。
11.根据权利要求1所述的机组，其特征在于，所述第一活塞和所述至少一个第二活塞(230，232)的往复运动为绕着枢轴线(250)的枢转运动，并且其特征在于，所述第一活塞(230)和所述至少一个第二活塞(232)被保持并安装在所述枢轴线(250)上。
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