CN103518036B - 旋转发动机转子 - Google Patents

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Abstract

一种旋转发动机转子(10)包括本体(12)，该本体包括外表面(18)、内表面(22)、插入件(14)和固定构件(16)。外表面(18)包括布置为大致等边三角形形状的三个转子侧(20)。内表面(22)包括在每一个转子侧(20)的中点处的定位部分(24)，这些定位部分(24)一起限定定位孔(26)。一个定位部分(24)设有从本体(12)的内表面(22)朝向本体(12)的外表面(18)径向延伸的盲孔(28)。在每一个顶点(31)的区域中冷却通道(30)设置为轴向地穿过本体(12)。插入件(14)设置在定位孔(26)中且包括支承部分(38)，固定套筒(40)径向延伸穿过插入件(14)并与盲孔(28)对准。固定构件(16)设置为穿过固定套筒(40)且接收在盲孔(28)中，以将插入件(14)联接到本体(12)。

Description

旋转发动机转子
本发明涉及一种旋转发动机转子。
旋转内燃发动机已为公知，且通常包括可旋转地安装在壳体或定子中的空腔中的旋转活塞或转子。转子和空腔的壁成形为使得在转子旋转时形成燃烧室，空腔的壁还被设置为具有进入和排出端口，分别用于空气和排出气体。Wankel发动机是旋转内燃发动机的一种具体形式，其中定子设有形成空腔的双罗茨外旋轮线筒体(two-lobed epitrochoidal bore)，且还包括端板，端板形成关闭空腔的轴向间隔开的端壁。转子设有本体，本体包括外表面，外表面包括具有向外弯曲侧面的大致等边三角形截面形状的三个转子侧。转子安装在主轴的偏心轴颈上且被齿轮驱动，以便在空腔中以行星方式旋转主轴旋转一圈的三分之一。转子的传动通常借助于插入件提供，插入件被接纳于由本体的内表面提供的定位孔中。插入件包括支承部分和分度齿轮(indexinggear)，分度齿轮被布置为接合固定齿轮，固定齿轮被发动机端板之一支承。分度齿轮与固定齿轮的接合将转子的旋转限制为主轴旋转一圈的三分之一。要求插入件牢固地被固定到转子的本体，以防止插入件相对于转子本体旋转或轴向运动。这可以实现转子以高的旋转速度长时间运行，例如用在旋转发动机中时，所述旋转发动机例如可以用在船、汽车、航空飞机、固定式发动机或压缩机中。插入件与本体的联接也不应对通过旋转转子和空腔形成的腔室的作功操作形成有害干涉。
US4772189描述了一种包括刚性地紧固在一起的转子本体和插入件的空气冷却的转子。
US4898522描述了一种具有冷却通道和冷却剂肋的旋转发动机转子。
根据本发明的一方面，提供一种旋转发动机转子，包括：
单件式本体，包括：
外表面，包括布置为大致等边三角形形状的三个转子侧；
内表面，包括：相应定位部分，通常设置在每一个转子侧的中点，这些定位部分一起限定至少部分定位孔，且一个定位部分设有从本体的内表面部分地朝向本体的外表面大致径向延伸的盲孔；和冷却通道，设置为在每一个顶点区域中轴向地通过本体；
插入件，设置在定位孔中且包括支承部分和分度齿轮，支承部分被设置为具有大致径向地延伸通过所述插入件且设置为与盲孔对准的固定套筒；和
刚性细长固定构件，设置为穿过固定套筒且至少部分地接收在盲孔中，以由此将插入件联接到本体。
通过将盲孔、固定套筒和固定构件布置为从内部位置向外延伸，可以防止转子本体的外表面开裂，于是可减少在转子本体的外表面和内表面之间形式气体泄漏路径的风险。这种结构进一步的优势是，可减少外表面上“热点”的形成。还可以避免外表面的焊接热裂纹，如同在所述外表面上没有焊接一样。在盲孔不影响外表面时，外表面的形状或轮廓不受约束。
优选地，本体外表面的每一个转子侧设有燃烧室凹部，所述凹部形成在外表面中且部分地朝向内表面延伸，且盲孔进一步布置为从本体的内表面部分地朝向相应燃烧室凹部延伸。凹部布置为在转子侧和空腔之间形成燃烧室，所述空腔通过外部定子提供，转子被安置在外部定子中，以便使用中容置转子。因为盲孔仅部分地朝向燃烧室延伸，所以套筒和固定构件不影响燃烧室凹部。这可以提供转子侧中的凹部位置的灵活性。
优选地，盲孔大致在位于相应燃烧室凹部和冷却通道之间的区域中从本体的内表面部分地朝向本体的外表面延伸。这可以允许固定构件的长度和由此的联接强度最大化，同时确保盲孔、固定套筒及固定构件不影响燃烧室凹部。
优选地，所述刚性细长固定构件、盲孔和固定套筒设置在转子本体的每一侧上，每一个固定构件在沿转子本体定位部分的相应位置中被接收在相应盲孔和固定套筒中。这可以改善本体和插入件之间的接合同时保持转子的平衡且允许以高旋转速度稳定旋转。
优选地，每一个定位部分为部分圆形形状且定位部分一起限定基本上圆形截面的定位孔。这使得定位孔能接收基本上圆形的插入件且可以进一步改善转子的平衡，允许以高旋转速度稳定旋转。
优选地，每一条冷却通道设置在相应一对定位部分之间，冷却通道和插入件一起形成冷却通路。在运行期间冷却通路允许用于冷却转子的空气流动。
优选地，每一个盲孔和固定套筒大致以相对于插入件70°到90°至相切的角度与转子的旋转轴线成横向地延伸。这可以增大每一个盲孔和固定套筒定位的灵活性和获得制造处理期间的改进的制造公差。
优选地，旋转发动机转子用于Wankel发动机或压缩机。
以下参考所附附图仅通过示例方式描述本发明的一些实施例，附图中：
图1是根据本发明第一实施例的旋转发动机转子的截面图；
图2是图1所示旋转发动机转子的透视图；
图3是根据本发明实施例的旋转发动机转子的截面图；
图4是图3所示旋转发动机转子的透视图；
图5是根据本发明第三实施例的旋转发动机转子的截面图。
参见图1和2，本发明的第一实施例提供旋转发动机转子10，其包括单件式本体12、插入件14和刚性细长固定构件16。
本体12包括外表面18，外表面包括布置为大致等边三角形形状的三个转子侧20。每一个转子侧20的形状为向外弯曲。本体12还包括内表面22，内表面包括三个定位部分24，每一个定位部分通常设置在相应转子侧20的中点。定位部分24一起部分地限定出定位孔26。在该例子中，每一个定位部分24设置为具有盲孔28，盲孔大致径向地从内表面22部分地朝外表面18延伸。
本体12进一步包括三条冷却通道30，在本体12的每一个顶点31的区域中相应的冷却通道30被轴向设置为通过本体12。每一条相应冷却通道30为部分圆柱形形状，且设置有冷却鳍片32，这些冷却鳍片布置为增加所述冷却通道30的表面面积。每一条冷却通道30设置在相应一对定位部分24之间，使得插入件14的外表面36和冷却通道一起形成冷却通路34。冷却通路34允许冷却空气流过转子10。
插入件14设置在定位孔26中且包括支承部分38和分度齿轮50。分度齿轮50包括机加工的环齿轮且轴向设置在转子10的一个端部，如图2所示。支承部分38设置有固定套筒40，该套筒通常径向地延伸通过插入件14。插入件14布置在定位孔26中，使得固定套筒40设置为与盲孔28对准。
每一个刚性细长固定构件16设置为穿过相应固定套筒40且被接收在相应盲孔28中，以由此将插入件14联接到本体12。在该例子中，每一个固定构件16包括固定销。每一个固定销16与相应固定套筒40和盲孔28驱动匹配，以便提供插入件14与转子本体12的固定联接。每一个固定销16被接收在相应固定套筒40和盲孔28中且位于沿转子本体12的定位部分24的相应位置中。这样能够通过保持转子10的平衡而实现转子以高旋转速度稳定运行。在该例子中，每一个相应盲孔28、固定套筒40和固定销16布置为相对于插入件14以基本上90°至相切的角度延伸。如果需要，则相应盲孔28、固定套筒40和固定销16可以以其他角度延伸，但是优选固定销相对于插入件14不以小于70°至相切的角度延伸。在该实施例中，每一个盲孔28可以沿内表面22在冷却通路24之间定位在任何地方。这样可以增加每一个盲孔和固定套筒定位的灵活性和实现制造处理期间的改进的制造公差。
转子本体12可以制造为一个铁铸造件而插入件14可以用适当的轴承钢制造为锻造件或由轴承钢的杆件构成。固定销16优选用高等级不锈钢制造由此转子本体12、插入件14和销16之间的膨胀差最小化。为了进一步将插入件14固定到转子本体12，每一个固定销16的头部44可以焊接到位于相应外圆角形的(bullnose shaped)孔42中的插入件14。应理解，可以替换使用任何其他机加工的成形孔。多余的焊接材料可以随后去除使得每一个头部44的其余部分和焊接材料与插入件14的内表面46齐平，但是应理解，并非必须去除多余的焊接材料。
使用中，转子10被安装在主轴(未示出)的偏心轴颈上的定子(未示出)中的空腔(未示出)中。环齿轮50布置为以行星方式接合外部固定齿轮(未示出)，所述接合确保转子10旋转为主轴旋转一圈的三分之一。转子10和空腔的壁成形为使得在转子旋转时形成燃烧室，空腔的壁还设有进入和排出端口(未示出)，分别用于空气和排出气体。通过将每一个盲孔28、固定套筒40和固定销16设置为从内部位置向外延伸，可防止转子10的本体12的外表面18裂开。以此方式，形成转子本体12的外表面18和内表面22之间的气体泄漏路径的风险被减小。这种结构进一步的优点是，可以减少在外表面上“热点”的形成。还可以避免外表面的焊接热裂纹，如同在所述外表面上没有焊接一样。在盲孔28不影响外表面时，外表面18的形状或轮廓不受约束。
本发明的第二实施例提供一种用于Wankel发动机的旋转发动机转子60，如图3和4所示。该实施例的转子60类似于第一实施例的转子10，但有下述修改。对于相应的特征结构保持相同的附图标记。
在该实施例中，转子60的本体12附加设有三个燃烧室凹部62，每一个转子侧20上有一个凹部。每一个燃烧室凹部62包括形成在相应转子侧20的外表面18中的燃烧空穴。每一个燃烧空穴62通常绕相应转子的中点延伸且通常部分地朝向所述转子侧的内表面22延伸。使用中，燃烧空穴62布置为在转子侧20和空腔之间形成燃烧室，所述空腔通过外部定子(未示出)提供，转子被安置在所述外部定子中以便容置。在该实施例中，每一个盲孔28从本体12的内表面22延伸，部分地朝向本体的外表面18，通常朝向位于相应燃烧空穴62和冷却通道30之间的区域。这允许固定销16的长度和插入件14与本体12的联接强度最大化，同时确保盲孔28、固定套筒40及固定销16不影响燃烧空穴62。
本体12的每一个顶点31还设有密封带套筒64。每一个密封带套筒64布置为接收密封带(未示出)，所述密封带在使用中形成转子10和通过外部定子提供的发动机空腔的壁之间的密封。
本发明的第三实施例提供一种用于Wankel发动机的旋转发动机转子70，如图5所示。该实施例的转子70类似于第二实施例的转子60，但有下述修改。对于相应的特征结构保持相同的附图标记。
在该实施例中，本体12设有盲孔72、固定套筒40和固定销74，固定销通常处在每一个转子侧20的中点处。每一个盲孔72布置为大致从本体12的内表面22部分地朝向相应燃烧空穴62径向地延伸。每一个固定销74设置为穿过相应固定套筒40且被接收在相应盲孔72中，以由此将插入件14联接到本体12。每一个盲孔72和相应固定销74不影响燃烧空穴62。在该实施例中，因为每一个盲孔72仅部分地朝向燃烧空穴62延伸，所以每一个固定销74和每一个盲孔72不影响燃烧空穴。由此改善了空穴62在转子侧20中的位置和尺寸方面的灵活性。

Claims (8)

1.一种旋转发动机转子，包括：
单件式本体(12)，包括：
外表面(18)，包括布置为大致等边三角形形状的三个转子侧(20)；
内表面(22)，包括：相应定位部分(24)，通常设置在每一个转子侧(20)的中点，所述定位部分一起限定至少部分定位孔(26)，且一个定位部分设有从本体的内表面部分地朝向本体的外表面(18)大致径向延伸的盲孔(28)；和冷却通道(30)，设置为在每一个顶点区域中轴向地通过本体；
插入件(14)，设置在定位孔(26)中且包括支承部分(38)和分度齿轮(50)，支承部分设置有大致径向地延伸通过所述插入件且设置为与盲孔对准的固定套筒(40)；和
刚性细长固定构件(16)，设置为穿过固定套筒(40)且至少部分地被接收在盲孔中，以便由此将插入件联接到本体。
2.如权利要求1所述的转子，其中，所述本体(12)外表面的每一转子侧(20)设有燃烧室凹部(62)，该凹部形成在外表面中且部分地朝向内表面延伸，盲孔(28)进一步被布置为从本体的内表面部分地朝向相应燃烧室凹部延伸。
3.如权利要求2所述的转子，其中，所述盲孔(28)大致在位于相应燃烧室凹部(62)和冷却通道之间的区域中从本体的内表面部分地朝向本体的外表面延伸。
4.如前面任一项权利要求所述的转子，其中，所述刚性细长固定构件(16)、盲孔和固定套筒设置在转子本体的每一侧上，每一个固定构件在沿转子本体定位部分的相应位置中被接收在相应盲孔和固定套筒中。
5.如权利要求1所述的转子，其中，每一个定位部分为部分圆形形状且所述定位部分一起限定基本上为圆形截面的定位孔。
6.如权利要求1所述的转子，其中，每一条冷却通道设置在相应一对定位部分之间，冷却通道和插入件一起形成冷却通路。
7.如权利要求1所述的转子，其中，每一个盲孔和固定套筒以相对于插入件90°至相切的角度与转子的旋转轴线成横向地延伸。
8.如权利要求1所述的转子，其中，所述旋转发动机转子用于Wankel发动机或压缩机。
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