CN107429566B - 枢转活塞机 - Google Patents

Abstract

枢转活塞机(10)具有壳体(12)，在壳体中布置有第一活塞(14、18)和第二活塞(16、20)，其能够围绕枢转轴(38)彼此分离和彼此相向地枢转。第一活塞(14、18)具有第一端面(26、30)，第二活塞(16、20)具有第二端面(28、32)，其中，在第一端面(26、30)与第二端面(28、32)之间布置有用于工作介质的工作腔室(34、36)，工作腔室当第一活塞(14、18)和第二活塞(34、36)枢转时交替地缩小和扩大。用于将工作介质输入工作腔室(34、36)的输入部(76、80)和用于将工作介质从工作腔室(34、36)中输出的输出部(78、82)通入工作腔室(34、36)中。用于关闭和敞开至少是输入部(76、80)或者至少是输出部(78、82)的关闭件(92、94、96、98)具有阀盘(100、134、138)，阀盘与阀座(132、136)相配合。至少是输入部(76、80)或者至少是输出部(78、82)的开口部(84、86、88、90)在工作腔室(34、36)中布置在第一端面(26、30)与第二端面(28、32)之间，并且阀座(132、136)和阀盘(100、134、138)布置在开口部(84、86、88、90)上。

Description

枢转活塞机

技术领域

本发明涉及一种枢转活塞机，具有：壳体，第一活塞和第二活塞布置在壳体中，第一活塞和第二活塞能够围绕枢转轴彼此分离以及彼此相向地枢转，其中，第一活塞具有第一端面，第二活塞具有第二端面，在第一端面与第二端面之间布置有用于工作介质的工作腔室，工作腔室在第一活塞和第二活塞枢转时，交替地缩小和扩大，其中，用于使工作介质流入工作腔室的输入部和用于使工作介质流出工作腔室的输出部通入工作腔室；以及用于关闭和敞开至少一个输入部或至少一个输出部的关闭件，其中，关闭件具有与阀座相配合的阀盘。

背景技术

这种枢转活塞机由DE102007039309A1已知。

根据本发明的枢转活塞机可以设计为纯内燃机，或者与电子部件(发电机或混合发动机)相组合的内燃机，和/或也设计为压缩机。

枢转活塞机与传统的冲程活塞机的区别在于，活塞不是沿直线进行升降运动，而是围绕枢转轴进行枢转运动。这实现了：整个枢转活塞机构造有球形的壳体，这也正如在由上面提到的文献已知的枢转活塞机中所实现的那样。在开头提到的已知的枢转活塞机中，活塞的枢转运动从活塞围绕转动轴的回转运动中产生。

在应用这种枢转活塞机作为内燃机的情况下，输入、加压、扩张和排出的各个工作行程通过至少两个活塞在两个端位置(所谓的下止点位置与上止点位置之间的往复运动来促成。

在应用这种枢转活塞机作为压缩机的情况下，工作原理是类似的，但其中，在枢转活塞机中，不发生燃烧过程并且相应地不发生对燃烧混合物的点火，而是仅将气体、特别是空气高度压缩。

在应用这种枢转活塞机作为发电机的情况下，这种枢转活塞机表现为内燃机与电子部件的组合件，其中，由活塞所做的功被用于驱动电子部件并且进而用于产生电能。在此，电子部件同样安装在枢转活塞机的壳体中，如在文献WO2011/147492A2中所介绍那样。凭借类似于在发电机中的结构那样，可以将枢转活塞机也用作混合发动机，同样如同在文献WO2011/147492A2中介绍那样。

与枢转活塞机作为纯内燃机、压缩机、发电机或混合发动机的功能相无关地，在至少各两个活塞之间存在工作腔室，工作介质被以周期性的次序输入工作腔室中并且再从工作腔室中输出或排出。相应地，为工作腔室分配用于将工作介质输入工作腔室的输入部和用于将工作介质从工作腔室中输出的输出部，所述输出部和输入部分别通入工作腔室中。

在基于开头提到的文献已知的枢转活塞机中，输入部和输出部具有共同的、通入工作腔室中的开口部，所述开口部位于工作腔室的外边缘上。开口部关于活塞在与活塞的枢转运动相叠加下围绕其绕转的几何转轴布置在壳体的端侧上，也就是在转轴上而且垂直于转轴地布置。为了关闭和敞开开口部，存在关闭件，关闭件呈传统的瓣形阀的形式来构造并且相应地具有阀盘，阀盘与阀座在开口部的边缘上相配合。在枢转活塞机枢转运动时，活塞关于枢转轴来看，沿径向在开口部内部进而还有阀盘内部彼此相向地运动，如在DE102007039309A1中的图3中所示那样。在此，对关闭件的打开和关闭的控制借助于控制驱动装置从活塞绕转轴的绕转运动中产生。

可能被视为这种枢转活塞机的缺点的是，工作介质进出工作腔室的输入和输出通过共同的开口部来实现，在所述开口部中布置有前面提到的关闭件。由此，不能发生交叉，也就是在时间上重叠的同时敞开输出部和输入部，正如其在当今的发动机控制方案中设置并且已被证实有利的那样。

由上面提到的文献WO2011/147492A2已知的枢转活塞机具有对工作介质进入工作腔室的输入和工作介质从工作介质输出进行未设置阀的、类似于转动滑阀的控制装置。由此，实现的是：活塞布置在在活塞护圈中，活塞护圈在端侧具有换气开口，换气开口在与活塞共同绕转的情况下，交替地与壳体的端部部件中的输入开口和输出开口相联通。在这种构造方案中，可能视为不利的是，新鲜空气输入部和废气输入部的打开和关闭时间不能根据负载和/或转速来调整。针对枢转活塞机以恒定的转速运行的情况，这例如发生在用作发电机的情况下，也不需要对换气控制装置根据转速加以调整。

由此，能够确定的是，已知的枢转活塞机基于其紧凑性也很好地适用于许多使用目的，而在其换气控制装置的构造方案方面还可以改进。

发明内容

基于上述背景，本发明的目的在于，提供一种具有改进的换气控制装置的、开头提到类型的枢转活塞机。

根据本发明，所述目的在开头提到的枢转活塞机方面以如下方式实现，将至少一个输入部或至少一个输出部的开口部在工作腔室中布置在第一活塞的第一端面与第二活塞的第二端面之间，并且阀座和阀盘布置在开口部上。

由此，在根据本发明的枢转活塞机中，至少是输入部或至少是输出部的开口部与开头提到的已知的枢转活塞机相区别地处在两个活塞的两个端面的工作腔室之间，也就是在活塞的上止点位置中，处在活塞的端面的圆周边缘内部。进入工作腔室中的开口部如现有技术那样从工作腔室的外边缘的设置同样提供了多个流体技术方面的优点，特别是更为快速而且均匀地填充工作腔室和/或更为快速地排空工作腔室。当至少一个输入部的开口部布置在工作腔室中时，流入的工作介质、例如新鲜空气在工作腔室中均匀地分布，也就是工作介质能够沿所有方向以几乎相同的路程进入工作腔室。因此，如在已知的枢转活塞机中的情况那样，针对流入工作腔室中的工作介质给出不同长度的行程段。

此外，根据本发明的构造方案实现了：将针对输入部的独立的开口部和针对输出部的独立的开口部设置在两个活塞的两个端面之间的工作腔室中，这正如在本发明的稍后还要介绍的优选构造方案中所设置的那样。由此，根据本发明的枢转活塞机实现了：在没有提高结构耗费的情况下，实现了输入和输出在时间上交叉的换气控制方案。

至少是输入部或至少是输出部的开口部能够通过本发明也构造得足够大，使得在阀盘打开的情况下，获得大圆周上的环形缝隙，这有利地影响到换气。

在优选的构造方案中，阀盘平行于第一和第二活塞的枢转平面地延伸。

在这种构造方案中，不仅获得了开口部能够大尺寸地构造的优点，而且也获得了将活塞的端面呈凹形、甚至呈半球形地设置的优点，使得工作腔室在活塞彼此枢转分离时，呈空心球状地扩大。这又具有使输入的工作介质在输入(吸取)时在工作腔室中特别均匀的分布的优点。

另外，优选的是，阀盘为了关闭和敞开开口部而能够平行于枢转轴地运动。

在此有利的是，阀盘设有阀驱动杆，而阀驱动杆不与能够枢转的活塞发生冲突。

在另一优选的构造方案中，第一和第二端面的相应的轮廓与阀盘的圆周边缘的外轮廓相匹配，使得：当工作腔室具有其最小容积时，第一和/或第二端面形状配合地包围阀盘。

在这种构造方案中，活塞的端面与阀盘理想地匹配。在活塞的上止点位置中，活塞可以优选距阀盘的圆周边缘具有0.5mm的间距。

在另一优选构造方案中，第一活塞和第二活塞布置在布置于壳体中的活塞护圈中，其中，活塞护圈具有在外侧凸着拱起的钟罩状分段，该分段的工作腔室侧的开口形成输入部或输出部的开口部。

在此，钟罩状的分段伸入工作腔室中，也就是伸入两个活塞的两个端面之间的腔室中。输入通道或输出通道延伸穿过钟罩状的分段。特别是当钟罩状的分段如优选设置那样与活塞护圈一体构造时，在活塞护圈上不需要密封措施，由此，结构耗费保持得很低。于是，当关闭件关闭时，仅阀盘在与钟罩状的分段的开口部上的阀座相配合下，用于相对于钟罩状的分段对工作腔室进行密封。

对于“钟罩状的分段”可以认为是：所述分段的外轮廓以凸出的拱起部朝向工作腔室侧的开口扩宽。在此，外轮廓基本上呈半球形。

在与前面提到的措施相结合下，另外优选的是，第一端面和第二端面凹着拱起并且与钟罩状的前伸部的外部轮廓相匹配，使得：当工作腔室具有其最小容积时，第一和第二端面形状配合地包围钟罩状的前伸部。

这种措施特别有利，因为对于端面而言，在与钟罩状的分段的形状匹配下，能够获得空心形状、特别是分别为空心半球的形状。总之，活塞的两个端面获得了如下的工作腔室，其从上止点位置出发，当活塞彼此枢转分离时，呈空心球状地打开。这实现了当输入以及扩张时工作介质在流体技术上有利而且均匀的扩散，以及在输出时迅速而且完全的排空。

活塞护圈的钟罩状的分段可以在其壁部上设有冷却介质通道，冷却介质通道对工作腔室中的钟罩状的分段加以冷却。

在另一优选构造方案中，开口部是输入部的第一开口部，关闭件是用于关闭和敞开第一开口部的第一关闭件，阀盘是第一阀盘，阀座是第一阀座，设置有用于关闭和敞开输出部的第二开口部的第二关闭件，第二关闭件布置在第一端面与第二端面之间，其中，第二关闭件具有第二阀盘，第二阀盘与第二开口部上的第二阀座相配合，第二阀盘与第一阀盘相对置地布置。

这种构造方案是特别有利的，因为输入部和输出部在工作腔室中具有独立的开口部，独立的开口部能够通过两个独立的关闭件互不关联地封闭或敞开。由此，能够特别是实现了输入以及输出在敝开时的时间交叉，正如在现代发动机控制方案中所设置和需要的那样。

在与前面提到的构造方案相结合下，第一阀盘和第二阀盘在其两侧的关闭状态中，关于居中地穿过工作腔室而且垂直于枢转轴地延伸的几何轴线彼此间隔地布置。

在针对输入部和输出部的两个关闭件的两侧的关闭位置中以及在两个活塞的上止点位置中，工作腔室由此由两个阀盘之间的腔室给定。在敞开入口部时，如上面已经介绍那样，产生环形缝隙，新鲜空气居中在圆周上而且均匀分布地通过环形缝隙流入工作腔室中，而活塞从上止点位置枢转进入下止点位置。在稍后扩展时、在活塞重新枢转进入上止点位置时，经点火的混合物同样可以均匀地沿所有方向膨胀。特别是在于两个活塞的端面的凹形的构造方案相结合下，获得了燃烧腔室，燃烧混合物在燃烧腔室中能够以理想方式呈空心球状地扩散。即便在燃烧完的混合物排出时，也获得了在输出部的关闭件打开之后使废气快速通过输出部导出的相同优点。

在与两个活塞的两个端面的凹形的拱起部相结合下，实现了呈空心球状敞开的工作腔室，这种工作腔室在空气-燃料混合物点火之后，表现为理想的扩张腔室。

优选的是，在两侧的关闭位置中第一阀盘距第二阀盘的间距小于约1cm，优选小于约0.8cm，进一步优选为0.5cm或更小。

如已经在上面提到那样，在两个活塞的上止点位置中，工作腔室的最小容积通过两个相对置的阀盘之间的腔室来形成。两个阀盘之间处于前面提到的范围内的间距对于点火前有利的密封状态是足够的。

在另一优选的构造方案中，在壳体中布置有环形的凸轮件，凸轮件具有控制凸轮，其中，凸轮件在壳体中能够围绕垂直于枢转轴延伸的转轴绕转，其中，第一活塞和第二活塞分别具有运行机构，运行机构沿控制凸轮引导，以便从凸轮件的绕转运动中产生第一和第二活塞的枢转运动。

在根据WO2011/147492A2的枢转活塞机中已经已知的措施与枢转活塞机的根据本发明的构造方案相结合下具有如下优点，根据本发明在工作腔室中布置在活塞的端面之间的关闭件不必经历旋转运动。由此，根据本发明的枢转活塞机的结构耗费明显降低。针对能够转动的凸轮件，成本低廉的转动轴承就足够了。活塞和上面提到的活塞护圈在这种构造方案中，也非旋转式地容纳在壳体中，这具有使得没有离心力作用于所述部件的优点。

另外，优选设置有用于控制关闭件的阀控制装置，其构造为具有能够转动的凸轮的凸轮控制装置，能够转动的凸轮与同阀盘相连接的挺杆相配合，其中，凸轮由凸轮件驱动。

由此，凸轮件有利地将两个功能统一于一身，也就是一方面促成活塞的枢转运动，另一方面在与凸轮件的绕转转速相同步下，对用于换气的一个或多个关闭件加以控制。

在这种措施的结构上简单的构造方案中，凸轮件对此具有设有第一啮合部的齿圈，凸轮具有设有第二啮合部的齿轮，其中，第一啮合部与第二啮合部啮合嵌接。

在此，第一啮合部能够基本上构造为纵向啮合部，而第二啮合部基本上构造为横向啮合部。由此，当凸轮件绕转轴绕转360°时，凸轮同样转过360°，第一啮合部的齿数与第二啮合部的齿数相同。

优选的是，阀控制装置是可调的，以便根据负载和转速对关闭件的关闭时间点和/或敞开时间点和/或行程加以调整。

这种构造方案考虑到了输入和输出时间点根据负载和转速进行调整的需要，并且也实现了输入部和输出部的释放的交叠，这能够本发明方可实现。

在结构上简单的构造方案中，在此对凸轮相对于齿轮的角位置进行调整。

凸轮相对于齿轮的调整能够通过电促动机构来实现，或者以纯机械的方式通过凸轮与齿轮之间的余隙来实现对凸轮相对于齿轮的角位置根据负载和转速的调整。

对于一个或多个关闭件的凸轮控制方案可替换地，也可行的是一个或多个关闭件的纯电气-电子的控制方案。

在另一优选构造方案中，在壳体中布置有具有第三端面的第三活塞和具有第四端面的第四活塞，第三活塞和第四活塞彼此间形成针对工作介质的第二工作腔室。由此，在这种构造方案中，根据本发明的枢转活塞机优选具有四个活塞。在此，第三和第四活塞能够围绕与第一和第二活塞相同的枢转轴枢转。第一和第三活塞优选固定不动地相互连接，第二活塞和第四活塞也是如此，使得：当第一工作腔室在容积方面扩大时，第二工作腔室在容积方面缩小，反过来也是一样。

在这种构造方案中，在两个工作腔室中可以分别进行燃烧循环。但是，同样可行而且有利的是，其中一个工作腔室被用作针对燃烧循环的工作行程的燃烧腔室，而另一工作腔室则被用作压缩机。在这种情况下，枢转活塞机是由内燃机和压缩机在共同的优选球形的壳体中构成的组合。

在另一优选构造方案中，上面提到的凸轮件形成电动部件的转子，电动部件的所对应的定子相对于壳体固定地布置在壳体中。在这种构造方案中，根据本发明的枢转活塞机可以被用作发电机或混合发动机。

其他优点和特征从下面的说明书和附图中获得。

不言而喻的是，前面提到的以及后面还要阐释的特征能够不仅以分别给出的组合来应用，而且也能够以其他组合或者单独应用，

附图说明

在附图中示出实施例并且参照附图对实施例详细阐释。其中：

图1以透视的、部分剖切的半部视图示出枢转活塞机，其中，剖切沿枢转活塞机的凸轮件的转轴而且垂直于枢转活塞机的活塞的枢转轴地实施；

图2以侧视图部分地在剖面图中示出图1中的枢转活塞机，其中，活塞未被剖切地示出；

图3以与图2相同的侧视图示出枢转活塞机，但活塞在这时占据另一枢转位置；

图4在沿相对于图2和图3中的剖切平面围绕凸轮件的转轴转过90°的平面的剖面图示出图1至图3中的枢转活塞机；

图5以透视图以从壳体中拆出的状态示出前面的附图中的枢转活塞机的内燃机部件；

图6在取走活塞和图5中的其他元件的情况下，示出图5中的活塞护圈的侧视图；

图7以沿垂直于活塞的枢转轴的平面的透视图示出图5中的活塞护圈；

图8以拆分成两个半部的图示示出图6中的活塞护圈；

图9示出图1中的枢转活塞机的截面，该截面示出针对输出部的关闭件以及针对输入部的关闭件，其中，两个关闭件处于其关闭位置中；

图10示出图9中的截面，其中，针对输入部的关闭件打开，而针对输出部的关闭件关闭；

图11示出图9中的截面，其中，针对输出部的关闭件打开，而针对输入部的关闭件关闭，以及

图12示出图9中的截面，其中，针对输入部的关闭件和针对输出部的关闭件部分打开。

具体实施方式

在图1至图4中，以不同视图示出设有整体附图标记10的枢转活塞机。

在本实施例中，枢转活塞机10构造用于作为内燃机与电动部件相组合并且由此，能够用作用于驱动机动车的混合总成。枢转活塞机10能够以稍微改动的形状也用作发电机或压缩机。

凭借图1至图4首先介绍枢转活塞机10的内燃机部件的原理结构。

枢转活塞机10具有壳体12，其中，在图1中示出半部。壳体12整体上具有球体形状，所述球体形状相应地由两个球半部组合在一起。

在壳体12中布置有第一活塞14、第二活塞16、第三活塞18以及第四活塞20。

活塞14、16、18和20具有弯曲的圆柱形状。在横截面中，活塞14、16、18和20具有圆形的外部轮廓。

第一活塞14和第三活塞18通过连接分段22相互固定连接。同样地，第二活塞16和第四活塞20通过连接分段24相互固定连接。

第一活塞14具有端面26，第二活塞16具有端面28，第三活塞具有端面30，第四活塞具有端面32。

在第一活塞14的第一端面26与第二活塞16的第二端面28之间设置第一工作腔室34。在活塞18的端面30与活塞20的端面32之间设置第二工作腔室36。

活塞14、16、18和20能够围绕可以认为是几何轴线的共同的枢转轴枢转。基于活塞14和活塞18的刚性联接，两个活塞执行的是围绕枢转轴38的相同方向指向的枢转运动，并且活塞16和20同样基于其刚性联接执行相同方向的枢转运动。相反，活塞14和16执行方向相反指向的枢转运动，也就是活塞14和16能够彼此相向和彼此分开地枢转。相同情况适用于活塞18和20。

与活塞14和16彼此相向和彼此分离的枢转运动相应地，工作腔室周期性地扩大和缩小。活塞18和20的端面30和32之间的工作腔室36也周期性地扩大和缩小。

在图2中，活塞14和16的枢转位置以其下止点位置示出，在下止点中，工作腔室34具有其最大的或接近最大的容积，并且示出活塞18和20处于其上止点位置中的枢转位置，在上止点位置中，工作腔室36具有其最小或几乎最小的容积。由此，工作腔室34和36彼此相对反向地扩大和缩小。图3示出活塞14、16、18、20的如下枢转位置，在所述枢转位置中，工作腔室34和36以相同宽度打开。从所述枢转位置出发，工作腔室34缩小，工作腔室36扩大，直至工作腔室36占据其最大容积，工作腔室34具有最小容积。接下来是逆反的过程，直至达到图2中的状态，等等。

为了对活塞14、16、18、20的枢转运动加以控制，枢转活塞机10在壳体12中具有凸轮件40，凸轮件具有第一控制凸轮42和第二控制凸轮44。凸轮件40构造为占据整个圆周的环，并且两个控制凸轮42和44在凸轮件上在整个圆周上延伸。

活塞14、16、18、20分别具有运行机构，具体而言，活塞14具有运行机构46，活塞16具有运行机构48，活塞18具有运行机构50，以及活塞20具有运行机构52。

运行机构46、48、50和52沿控制凸轮42和44引导。运行机构46、48、50和52作为球，特别是空心球地构造，所述球在活塞14、16、18、20的背侧沿所有空间方向能够自由转动地、呈球-凹窝支承件类型地支承。控制凸轮42和44的横截面轮廓相应地与运行机构46、48、50和52的球状的外轮廓相匹配。

凸轮件40在枢转活塞机10的运行中围绕壳体12中的转轴54绕转。控制凸轮42和44以如下方式构造，在凸轮件40围绕转轴54绕转时，活塞14、16、18、20的枢转运动从凸轮件40的绕转运动中产生。

凸轮件40在壳体中借助于两个环形轴承56和58以能够围绕转轴54转动的方式支承在壳体12中。

活塞14、16、18、20并不围绕转轴54绕转，而是除了其枢转运动可能性之外，静置地容纳在壳体12中。

在图4中示出轴承颈60，由活塞16和20构成的活塞对的叉形的支承分段62以及由活塞14和18构成的活塞对的叉形的支承分段64围绕枢转轴38可转动地支承在轴承颈上。

活塞14、16、18、20在壳体中容纳在定子或活塞护圈66中，定子或活塞护圈在图5中以从壳体12中拆出的状态示出。在活塞护圈66上固定安置有分两部分的引导套筒68，活塞14和16在引导套筒中能够滑动运动，另一分两部分的引导套筒70用于容纳活塞18和20，其中，活塞18和20在引导套筒70中能够滑动运动。活塞14和16借助于O形环密封件相对于引导套筒68密封，如针对用于图2中的活塞14的密封结构72所示那样。相同情况适用于引导套筒70中的活塞18和20。

参照图1至图4以及其他的图5至图8详细介绍了枢转活塞机10的其他细节，特别是其换气控制装置和活塞14、16、18、20的端面26、28、30、32的几何构造。

根据图4，枢转活塞机10具有用于将工作介质输入工作腔室34中的输入部76和用于将工作介质从工作腔室34中输出的输出部78。被输入的工作介质特别是可以是新鲜空气，新鲜空气能够与燃料混合。被输出的工作介质可以是经燃烧的燃料-空气混合物(废气)。为工作腔室36配设有用于将工作介质输入工作腔室36中的输入部80和用于将工作介质从工作腔室36中输出的输出部82。如从图4中获得地，针对工作腔室36的输入部80和输出部82的布置相对于针对工作腔室34的输入部76和输出部78的布置转过180°逆反。这样做的原因是，在工作腔室36中的输入、密封、扩张以及排出的各个工作行程的顺序相对于工作腔室34相平移地发生。

根据图4，输入部和输出部76、77、80、82延伸穿过壳体12并且穿过定子或活塞护圈66。根据图4和图1，输入部76具有开口部84，开口部布置在工作腔室34中。

独立于开口部84地，输出通道78具有开口部86，所述开口部同样布置在工作腔室34中。开口部86在图1至图3中不可见，但是在图4中可见。开口部84和86在工作腔室34中彼此间隔并且彼此相对置地布置，并且两个开口部设置在活塞14和16的端面26和28之间。

输入部80具有开口部88，输出部82具有开口部90，所述开口部布置在活塞18和20的端面30和32之间的工作腔室36中。开口部88和90也彼此分离并且彼此相对置地处在工作腔室36中。

在枢转活塞机10的优选装入位置中、例如在车辆中，活塞14、16、18、20沿水平横放地布置，使得开口部84、86、88、90的开口平面沿水平横放，例如像在图4中示出那样。

为进入工作腔室34的输入部76配设有用于敞开和封闭输入部76的关闭件92。为从工作腔室34中输出的输出部78配设有用于敞开和封闭输入部78的关闭件94。为输入部80配设有用于封闭或敞开输入部80的关闭件98，并且为输出部82配设有用于敞开和封闭输出部82的关闭件96。

关闭件92、94、96和98分别构造为通常用在发动机中的瓣形阀。

因为关闭件92、94、96和98能够相同地构造并且优选相同地构造，在下面仅对关闭件92及其驱动装置进一步介绍。下面的说明书由此也适用于关闭件92、94、96和98及其驱动装置。

关闭件92具有阀盘100，阀盘布置在输入部76的开口部84中，并且与构造在开口部84上的阀座相互密封配合。在图1至图3中能够看到阀盘100的底侧以及开口部84的边缘。如从图2和图3中得出，阀盘平行于活塞14和16的枢转平面或者垂直于枢转轴38地延伸。

与阀盘100相接的是阀驱动杆102，阀驱动杆根据图4平行于枢转轴38地延伸。在此，阀驱动杆102延伸穿过定子或活塞护圈66。在其背离阀盘100的端部上，阀驱动杆102具有控制头104，控制头与凸轮106相配合。控制头104与阀驱动杆共同形成挺杆。凸轮106借助于凸轮轴108与齿轮110连接。齿轮110具有啮合部112，所述啮合部大致构造为横向啮合部。啮合部112与齿圈116的啮合部114啮合，所述啮合部在图2和图3中的视图中更佳地可见，齿圈固定安置在凸轮件40上。齿圈116的啮合部114大致构造为纵向啮合部。当凸轮件40围绕转轴54绕转时，齿圈116与齿轮112的啮合嵌接实现了凸轮轴108进而还有凸轮106的转动，由此，关闭件92根据凸轮106的转动位置从其关闭位置中转换到打开位置中。关闭件92返回到其关闭位置中的过程通过压力弹簧118来实现，压力弹簧118一方面支撑在挺杆102/104上，另一方面支撑在活塞护圈66上。关闭件92在打开和关闭时的运动方向平行于枢转轴38。

因为当凸轮件40绕转轴完整绕转时，相应于4行程原理，应当进行输入、密封、扩张和排出这四个工作行程，啮合部114的齿数等于啮合部112的齿数。

与关闭件94相配合的凸轮120相对于凸轮106转过90°的角度，其中，凸轮120对关闭件94加以控制，用于封闭或敞开输出部78。另外，凸轮120的转动运动同样通过凸轮件上的齿圈116来产生。

为了实现对关闭件92和94的打开和关闭时间根据负载或转速的调整，凸轮106相对于齿轮110的啮合部112的角位置能够调整或移调，其中，相同的情况下适用于凸轮120，所述凸轮相对于与其对应的齿轮的啮合部能够调整或移调。在此，对角位置的调整能够以纯机械的方式借助于余隙或电气-电子的方式进行。特别是可以使用调整机械，如其通常在发动机结构中常见那样。

如从图5中所得，齿轮110连同凸轮106装配在活塞护圈66上。相同情况适用于针对关闭件94、96和98的阀驱动装置的齿轮。

图4以其两侧的关闭位置示出两个关闭件92和94。在两侧的关闭位置中，关闭件92、94的两个阀盘彼此相对置并且彼此间隔，其中，两个阀盘的彼此面对的侧面之间的间距小于1cm，优选最大为5cm。在活塞14和16能够以最大程度彼此相向地运动时，关闭件92和94的两个阀盘之间的空间形成工作腔室34的最小容积。

在图4中，还例如示出处于其最大打开位置中的关闭件98，而这时关闭件96是关闭的。各阀位置稍后还要介绍。

开关部84和86在活塞14和16的端面26和28之间的工作腔室34中的布置实现了：如下面介绍那样，对于端面26和28给予特别有利的几何形状，如下面介绍那样。

在图6和图8中，首先示出活塞护圈66，而不带活塞14、16、18和20以及不带引导套筒68和70。活塞护圈66由两个半部66a和66b组装而成，其中，图6以相互连接的状态示出半部66a和66b，图8以彼此分开的状态示出半部66a和66b。

如特别是从图6中得出地，活塞护圈66在外侧具有凸着成形的钟罩状的分段122、124、126和128，其中，钟罩状的分段122属于输入部76，钟罩状的分段124属于输出部78，钟罩状的分段126属于输入部80，钟罩状的分段128属于输出部82。钟罩状的分段122、124、126和128在此处在工作腔室34中或工作腔室36中。钟罩状的分段122、124、126、128优选与活塞护圈66的其余的型体一体地构造。另外，钟罩状的分段在其壁部中具有冷却介质通道，冷却介质能够导送通过冷却介质通道。

钟罩状的分段122、124、126、128的外轮廓大致呈半球壳状地构造，使得两个钟罩状的分段122、124共同大致获得球壳形状，如同两个钟罩状的分段126和128那样。

钟罩状的分段122、124、126、128的工作腔室侧的开口如针对钟罩状的分段122的开口130示出那样，在此形成相应的输入部或输出部的开口部，其中，开口部130形成图6中的输入部76的开口部。在此，开口130的边缘形成针对关闭件92的阀盘100的阀座。阀驱动杆102在此同样延伸穿过钟罩状的分段122。

在图8中，可见的是在钟罩状的分段122、124、126和128的相应的开口中存在相应的阀盘，如针对钟罩状的分段122的开口中的阀盘100示出那样。在此，阀盘部分以打开位置示出，如阀盘100或钟罩状的分段124中的阀盘那样，而钟罩状的分段126、128中的阀盘以关闭位置示出。

如最佳地从图7中得出，活塞14、16的端面26、28凹着拱起而且与钟罩形分段的外轮廓以如下方式相匹配，使得：当活塞14和16能够以最大程度相向地枢转而且工作腔室34相应地具有其最小容积时，端面26和28形状配合地包围钟罩状的分段124。不言而喻的是，活塞14和16在图7中对应剖视图地仅分别示出半边，并且钟罩状的分段122在图7中也未示出，该分段与根据图6的钟罩状的分段124相对置。

针对活塞18和20，在图7中示出能够以最大程度彼此相对枢转的位置(OT上止点)，在所述位置中，活塞的端面30和32形状配合地包围钟罩状的分段126(以及相应地包围相对置的钟罩状的分段128)。此外，端面26、28、30、32也符合形状地与阀盘的相应的圆形圆周轮廓相匹配。

由此，活塞14、16的端面26、28(以及相应情况适用于活塞16、18的端面30、32)共同形成半球壳状的集合体，这具有如下优点，工作腔室34或工作腔室36从活塞的上止点位置出发(如针对图7中的活塞18和20所示那样)呈半球状敞开。特别是当关闭件92和98对应输入部76和80时，关闭件为了输入工作介质、特别是新鲜空气，基于开口部84和88的设置在工作腔室34和36中的结构而在关闭件92和98打开时，实现了工作介质通过相应的开口部84、88与阀盘之间的环形缝隙居中在圆周上进入，以及实现了工作介质沿工作腔室34和36的所有方向均匀的分布和扩散。在将新鲜空气-燃料混合物点火之后的扩张工作行程中，端面26、28或30、32的几何形状获得了理想的燃烧室。

在此，活塞14、16、18和20的端面26、28、30和32的相应的轮廓也与关闭件92、94、96、98的阀盘的圆周边缘的外部轮廓相匹配，使得当工作腔室34或36具有其最小容积时，端面26、28形状配合地包围关闭件92、94的阀盘，活塞18和20的端面30和32形状配合地包围关闭件96和98的阀盘。

从图4中得出，输入部76或输出部78的开口部84和86以及关闭件92和94的阀盘在其两侧的关闭位置中，关于居中地穿过工作腔室34而且垂直于枢转轴38地延伸的几何轴线对称地彼此间隔地布置在工作腔室34中，其中，所述几何轴线在这里与转轴54重合。相同情况适用于工作腔室36中的输入部80和输出部82的开口部88和90。

端面26、28在其能够最大程度枢转的位置(上止点位置)中，以距钟罩状的分段122、124优选最大0.5mm的间距包围钟罩状的分段122、124。相同情况与钟罩状的分段126和128相关地适用于活塞18和20的端面30和32。

在活塞14、16或18、20的上止点位置中，工作腔室34或36的最小容积通过关闭件92、94或96、98的阀盘的彼此面对的侧面之间的空隙来限定。

参照图9至图12，在后面介绍枢转活塞机10的换气控制装置。在此，说明借助于工作腔室36中的关闭件96和98来进行，关闭件与输出部82或输入部80相对应。在图9至图12中，详细示出针对关闭件98的阀盘134的、存在于输入部80的开口部88上的阀座132，同样地，阀座136设置在输出部82的开口部90上，阀盘138与该阀座相配合。

另外，从图9中得出，针对输出部82的关闭件96的阀盘138稍微凸着拱起，而针对输入部80的关闭件98的阀盘134稍微凹着拱起。

图9示出处于其两侧的关闭位置中的关闭件96和98，其中，输入部80还有输出部82被封闭。

例如在扩张(做功)或压缩的工作行程期间，占据根据图9的关闭件96和98的两侧的关闭状态。

图10示出如下运行状态中的换气控制方案，其中，关闭件98完全打开，而同时关闭件96关闭。这时，能够通过阀盘134与输入部80的开口部88之间的环形缝隙140使工作介质、例如新鲜空气流入工作腔室36中(如以流动箭头标示那样)并且工作介质特别均匀地在工作腔室36中分布和扩散，因为环形缝隙140在工作腔室36居中地在圆周上打开。在此，所输入的工作介质的行程区段大致长度相同。

在其中横放地布置有活塞14、16、18、20(也就是枢转轴沿竖向延伸)的枢转活塞机10的上面已经提到的优选的装入位置中，工作介质大致沿水平流经环形缝隙140进入工作腔室36，这通过阀盘134的边缘的如图10示出的造型来实现。

根据图10的换气状态在输入的工作行程中例如被新鲜空气(含有或不含燃料)占据。

图11示出换气控制方案的如下运行状态，其中，关闭件96完全打开，而关闭件98关闭。在输入或排出经燃烧的燃料混合物的工作行程中占据这种换气状态。经燃烧的燃烧混合物经环形缝隙140特别迅速地导出并且相应地非常迅速而且充分地排空工作腔室36。

图12示出换气控制方案的如下运行状态，其中，关闭件96还有关闭件98都部分打开。换气控制方案的这种运行状态也被称为交叉。借助于这种交叉，例如可以实现内部废气回引，内部废气回引能够被用作用于减少氮氧化物的降温措施。另外，输入部80和输出部82的打开状态的交叉使得流出的废气一并带走经输入部80流入的新鲜空气并且由此使工作腔室得到大致清洗。由此，于是有更多的新鲜空气处在工作腔室36中，由此，能够实现较高的转矩和较高的功率。

根据枢转活塞机10的其他方面，对应于工作腔室34和36的点火机构(例如呈火花塞150和152的形式)。此外，存在未详细示出的、用于燃料的喷入机构，例如通入输入部76和80中。

上面已经介绍的是，两个工作腔室34和36用作燃烧腔室，而同样可行的是例如仅工作腔室34用作燃烧腔室，而工作腔室36用作用于压缩空气的压缩机。在这种情况下，点火机构能够在工作腔室36上发挥作用。在压缩机(工作腔室36)中被压缩的空气例如可以输送给工作腔室34，使得枢转活塞机10经历如同涡轮机中那样的加压。

如已经在上面提及的那样，枢转活塞机10优选构造有电动部件，所述电动部件在图3中设有通用的附图标记160。在此，电动部件160具有带线匝的转子162，线匝与凸轮件40固定连接。另外，电动部件160具有定子164，定子与壳体12固定连接并且当转子162绕转轴54绕转时，与转子162相配合。在此，电动部件可以用作电马达、也就是电驱动装置，来替代或附加于通过枢转活塞机10的内燃机部分提供的驱动能量，或者用作发电机，用于提供电能，例如用以对车辆电池充电。

Claims (16)

1.一种枢转活塞机，具有：壳体(12)，在所述壳体中布置有第一活塞(14、18)和第二活塞(16、20)，所述第一活塞和第二活塞能够围绕枢转轴(38)彼此分离及彼此相向地枢转，其中，第一活塞(14、18)具有第一端面(26、30)，第二活塞(16、20)具有第二端面(28、32)，其中，在第一端面(26、30)与第二端面(28、32)之间布置有用于工作介质的工作腔室(34、36)，所述工作腔室当第一活塞(14、18)和第二活塞(16、20)枢转时，交替地缩小及扩大，其中，用于将工作介质输入工作腔室(34、36)的输入部(76、80)和用于将工作介质从工作腔室(34、36)中输出的输出部(78、82)通入工作腔室(34、36)中；以及关闭件(92、94、96、98)，用于关闭及敞开至少是输入部(76、80)或者至少是输出部(78、82)，其中，关闭件(92、94、96、98)具有阀盘(100、134、138)，所述阀盘与阀座(132、136)相配合，其特征在于，至少是输入部(76、80)或者至少是输出部(78、82)的开口部(84、86、88、90)在工作腔室(34、36)内部布置在第一端面(26、30)与第二端面(28、32)之间，并且阀座(132、136)和阀盘(100、134、138)布置在开口部(84、86、88、90)上。

2.根据权利要求1所述的枢转活塞机，其特征在于，阀盘(100、134、138)平行于第一和第二活塞(14、16、18、20)的枢转平面地延伸。

3.根据权利要求1或2所述的枢转活塞机，其特征在于，阀盘(100、134、138)为了封闭及敞开开口部(84、86、88、90)而能够平行于枢转轴(38)地运动。

4.根据权利要求1或2所述的枢转活塞机，其特征在于，第一和第二端面(26、28、30、32)的相应的轮廓与阀盘(100、134、138)的圆周边缘的外部轮廓相匹配，使得：当工作腔室(34、36)具有其最小容积时，第一和第二端面(26、28、30、32)形状配合地包围阀盘(100、134、138)。

5.根据权利要求1或2所述的枢转活塞机，其特征在于，第一活塞(14、18)和第二活塞(16、20)布置在布置于壳体(12)中的活塞护圈(66)中，其中，所述活塞护圈(66)具有钟罩状的分段(122、124、126、128)，所述分段的工作腔室侧的开口形成输入部(76、80)或输出部(78、82)的开口部(84、86、88、90)。

6.根据权利要求5所述的枢转活塞机，其特征在于，第一端面(26、30)和第二端面(28、32)凹着拱起并且与钟罩状的分段(122、124、126、128)的外部轮廓相匹配，使得当工作腔室(34、36)具有其最小容积时，第一和第二端面(26、28、30、32)形状配合地包围钟罩状的分段(122、124、126、128)。

7.根据权利要求1或2所述的枢转活塞机，其特征在于，开口部(84、86、88、90)具有输入部(76、80)的第一开口部(84、88)，关闭件(92、94、96、98)是用于封闭及敞开第一开口部(84、88)的第一关闭件(92、98)，阀盘(100、134、138)是第一阀盘(100、134)，阀座(132、136)是第一阀座(132)，并且存在用于封闭及敞开输出部(78、82)的第二开口部(86、90)的第二关闭件(94、96)，第二关闭件布置在第一端面(26、30)与第二端面(28、32)之间，第二关闭件(94、96)具有第二阀盘(138)，第二阀盘与第二开口部(86、90)上的第二阀座(136)相配合，第二阀盘(138)与第一阀盘(100、134)相对置地布置。

8.根据权利要求7所述的枢转活塞机，其特征在于，第一阀盘(100、134)和第二阀盘(138)在其两侧的关闭位置中，关于居中地穿过工作腔室(34、36)且垂直于枢转轴(38)延伸的几何轴线对称地彼此间隔布置。

9.根据权利要求8所述的枢转活塞机，其特征在于，在两侧的关闭位置中，第一阀盘(100、134)距第二阀盘(138)的间距小于1cm。

10.根据权利要求9所述的枢转活塞机，其特征在于，所述间距小于0.8cm。

11.根据权利要求10所述的枢转活塞机，其特征在于，所述间距为0.5cm。

12.根据权利要求1或2所述的枢转活塞机，其特征在于，在壳体(12)中布置有环形的凸轮件(40)，所述凸轮件具有控制凸轮(42、44)，其中凸轮件(40)能够在壳体(12)中围绕垂直于枢转轴(38)地延伸的转轴(54)绕转，其中，第一活塞(14、18)和第二活塞(16、20)分别具有运行机构(46、48、50、52)，所述运行机构沿控制凸轮(42、44)引导，以便从凸轮件(40)的绕转运动中产生第一和第二活塞(14、16、18、20)的枢转运动。

13.根据权利要求12所述的枢转活塞机，其特征在于用于控制关闭件(92、94、96、98)的阀控制装置，所述阀控制装置被构造为具有能够转动的凸轮(106、120)的凸轮控制装置，所述凸轮与同阀盘(100、134、138)相连接的挺杆(102、104)相配合，其中，凸轮(106、120)由凸轮件(40)驱动。

14.根据权利要求13所述的枢转活塞机，其特征在于，凸轮件(40)具有设有第一啮合部(114)的齿圈(116)，并且凸轮(106、120)具有设有第二啮合部(112)的齿轮(110)，其中，第一啮合部(114)与第二啮合部(112)啮合嵌接。

15.根据权利要求12所述的枢转活塞机，其特征在于，阀控制装置能够得到调整，以便根据负载和/或转速对关闭件(92、94、96、98)的关闭时间点和/或敞开时间点和/或行程加以调整。

16.根据权利要求15所述的枢转活塞机，其特征在于，凸轮(106、120)相对于齿轮(110)的角位置能够调整。

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