CN1112191A

CN1112191A - 发动机

Info

Publication number: CN1112191A
Application number: CN 95100447
Authority: CN
Inventors: 卡尔·厄本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1995-11-22

Abstract

具有多个围绕传动轴呈星状布置的汽缸的发动机，汽缸的活塞杆为了产生转矩与一个设置在和传动轴固定连接的转动部件上的具有凹、凸交替的闭合曲线的控制凸轮部件形成工作配合，传动轴构成控制凸轮装置的旋转对称轴、汽缸的数目为偶数，并且相对传动轴对称布置的每个汽缸对同步地进行工作行程，每个汽缸对向中心作用在传动轴上的力实质上相互抵消。

Description

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的发动机。

迄今公知的这种类型的多缸发动机工作在非同步运行状态时，其中内燃汽缸以周期性的顺序并按照它们布置的次序一个接一个地被点火，并同时由活塞的运动引起单侧横向作用于传动轴的作用力。

由此产生了运行平稳性差、对抑制所出现的传动轴单侧负载则需用的装置有成本高、重量重及体积大等缺点。

本发明的目的在于，开发一种导言部分所述类型的电动机，它能避免汽缸活塞的单侧作用力，并由此能达到传动轴的均匀负载。

另一目的在于，开发一种具有高的热效率及大转矩的发动机。

又一目的在于，获得发动机的高的冲程频率及由此达到在低转数范围内平稳有规则的运行。

本发明最后的一个目的是给出一种重量轻、体积小及结构简单的发动机。

根据本发明，这些目的将在导言部分所述类型的电动机上利用权利要求1特征部分的特征来达到。

通过同步的点火顺序可避免单侧的作用力并由此达到传动轴的平稳运行。此外通过每个汽缸整个冲程的充分利用来产生大的转矩。

在根据具有权利要求3的特征的本发明的发动机的情况下，可在低转数时达到很高的转矩。

通过权利要求3的特征获得的优点是，可以非常高的效率进行燃烧，由引可得到一种具有低损耗的发动机。

当发动机具有权利要求4的特征时，可有利地达到传动轴极佳的同步运行。

通过权利要求5的特征可得到星形布置的汽缸特别有利的工作冲程顺序。此外，由此可得到控制凸轮装置有非常耐磨损的结构。

权利要求6的特征可得到根据本发明的具有高热效率的发动机。

对于将活塞的平移运动转换成传动轴的旋转运动，权利要求7的特征表明是有效的。

通过权利要求8的应用，可使根据本发明的发动机制成具有很小的空间及很轻的重量。尤其是运动部件的润滑可用简单方式来实现。

对于使活塞运动产生极小摩擦及有效地转换成传动轴的旋转运动，实施权利要求9的特征是有利的。

通过权利要求10的特征可实现将力以特别均衡的方式传递到控制凸轮上。

为了避免作用在活塞杆上的横向力，利用权利要求11的特征具有特别的优越性。

通过权利要求12的特征可以进行特别有利及特别简单的阀控制。

现在将借助于以下附图及借助一个实施例对本发明作详细描述。附图为：

图1：根据本发明的发动机的一个实施形式;

图2：根据本发明的图1中的发动机的传动轴转一圈期间的冲程变化图;

图3：根据本发明的图1中发动机的一个顶视图;

图4;以较大比例表示的图3中发动机的一个细节图;

图5：通过图3中发动机的一个横截面图;

图6：以较大比例表示的图3中发动机的一个细节图。

图1中表示根据本发明的具有中心传动轴10的发动机，在该中心轴的四周呈星状地布置着多个等角间隔的汽缸1至8，它们在图中用活塞21及活塞杆22来表示。每个活塞杆22的行程范围被限制在指向中心的纯轴向运动上。这里的汽缸是指普遍类型的一种传动装置，例如为一种内燃汽缸，但也可以是液压的或在本发明范围中执行周期性平移活塞运动的其它形式的能量转换装置。为了产生转矩，活塞杆22与一个设置在与传动轴10固定连接的转动部件24上的控制凸轮装置形成工作配合，该控制凸轮装置由一个内控制凸轮（Steuerkurve）23及一个外控制凸轮26组合构成。为此在活塞杆22的与活塞21相向端上设置了滚动部件25，它使力传递到转动部件24上。

然而，对于根据本发明的发电机的所述传动原理也可倒过来，这时驱动传动轴，使星形布置的汽缸，例如作为泵缸形成输出运动，于是一种旋转运动就被转换成多个的泵的平移运动。

控制凸轮装置23，26设有交替的呈整体闭合的凸、凹截面，其中传动轴构成该控制凸轮装置23，26的旋转对称轴，该装置在此实施例中具有四重对称。这意味着在传动轴转动90°的情况下该控制凸轮装置保持不变的状态。在本发明的构思中该控制凸轮装置也可以做成其它适合的对称布置。

通过控制凸轮装置的凹凸曲线可使活塞杆22的平移运动转换成转子部件24及与其固定连接的传动轴10的旋转运动。根据本发明的一种实施方式这些内燃气缸可以按照2或4冲程原理工作。其它的每种冲程原理也包括在本发明范围中，但其中相应的气缸设置必须能满足达到同样的条件。一个四冲程汽缸例如要周期性地经过吸入冲程、压缩冲程、燃烧冲程及排气冲程，其中活塞杆22在活塞21的轴向上在最小及最大偏移位置之间往复运动。这是通过对汽缸室中所压缩的混合气体的点火在从最小偏移位置到最大偏移位置的过程中发生的，其中这种运动通过滚动部件25传递到控制凸轮装置23，26上。汽缸1至8这里是这样布置的，即为了传递该运动，被点火的汽缸的滚动部件25正好处于在控制凸轮装置的一个波峰及一个波谷之间朝波谷滚动的位置上。在与吸入冲程及压缩冲程相对应的从最大偏移位置向最小偏移位置的过渡时，由于活塞的返回推动力，控制曲线起相反作用，以使得有关汽缸的滚动部件25正好在控制曲线的一个波谷及一个波峰之间向波峰滚动的途中。

根据本发明设置了偶数的内燃汽缸，其中由相对于传动轴10对称布置的两个汽缸组成的每个汽缸时：1，5及2，6及3，7及4，8执行同步的工作冲程。这意味着每一对汽缸同步地吸气、压缩、燃烧或排气。通过这种工作的对称性就产生出朝向传动轴10的相反且相等的力组成的力偶，它的力实质上相互抵消，因此不会产生影响运行平稳性能的单侧力。

对此，其点火顺序对于例如四冲程汽缸将这样地展开，从汽缸1出发转子24朝顺时针方向旋转45°角，并同时使该汽缸1运行在压缩冲程，这时汽缸5也同样进入压缩冲程。当再转过另一个45°角的期间在将压缩的混合气体点火后进行燃烧冲程。在又转过45°角完成排气，并接着再进行吸入冲程，该冲程是在传动轴转过180°后结束的。其中在直径上位于对称位置的每个汽缸总是进行相同的冲程。

图2表示当转子转过整个一圈时的冲程循环，其中每个汽缸有二次经过四个冲程，并且每个冲程与下一冲程是由转子部件转动45°相分开的。该转动相当于控制凸轮装置23，26的一个波峰与一个波谷之间的行程。

因为至少由两个汽缸构成一个同步汽缸对，因而对于四冲程运行其汽缸的最小数目等于八。对于二冲程运行则最小汽缸数等于四。

在根据本发明的发动机具有二冲程汽缸、汽缸总数例如为8，及控制凸轮装置为四重对称的情况下，一个汽缸的完整的工作行程在转过90°后结束，因此其点火顺序交替地遵循汽缸1及5和3及7同地发生、然后是汽缸2及6和4及8同时发生，由此产生出根据本发明的工作对称性。

在图3中详细地描绘了一个汽缸的平移运动的传动是如何借助于控制凸轮装置23，26转换成旋转运动的。为此转子部件24由互相固定连接的两个转盘27，28构成，其中转盘27具有外控制曲线26，该转盘作为拉力转子，它使活塞杆在汽缸中运动，而转盘28具有与外控制曲线隔开相同距离的内控制凸轮23，该盘作为压力转子，它传递汽缸活塞杆22朝向中心的压力。

此外，在转盘27及28之间设置了与机壳固定连接的，即相对旋转运动静止的导向盘29，该导向盘设有导向槽30，在其中对活塞杆的轴向运动作导向。

根据由图4所示的另一种实施形式，用滚柱轴承25充当滚动部件，它实际上无间隙地被保持在控制凸轮23，26之间。其中在轴31上安装了两个外部滚柱轴承及一个内部滚柱轴承25，该轴被保持在活塞杆22的一个叉形结构端上（图5及图6）。它根据活塞杆22的冲程位置，或是使外部滚柱轴承25靠在转盘27的外控制凸轮26上运转，或是使内部滚柱轴承25靠在转盘28的内控制曲线23上运转，其中产生出外滚柱轴承25相对于内滚柱轴承25彼此相反转动的转动方向（图6）。这些滚柱轴承25然而既不与传动轴32又不与导向盘29相接触。

由图5可看到转子部件24的所有零件，其中两上作为拉力转子的并各具有一个外控制曲线26的外转盘27及一个作为压力转子的并具有一个内控制曲线23的内转盘与传动轴32形成固定连接，在其中两个外转盘27彼此相对的面上构有具有外控制曲线分布的凸缘，它的径向内壁相对于由内转盘28的外表面构成的内控制凸轮曲线具有均等的间隔，即在径向上向外错开了用作力传递的滚动部件25的直径距离。在机壳33中相对于传动轴32总是设置了两个彼此对称布置的内燃汽缸34，在汽缸34中轴向可移动地保持着活塞21，并通过活塞杆22与压力转子28的内控制凸轮23及与拉力转子27的外控制曲线26形成工作配合，并在那里形成支撑。用于向汽缸34供给燃料所需的阀35通过固定在轴32上的凸轮盘36进行控制。该凸轮盘36具有视点火顺序而定的相应旋转对称性，在该实施例中它具有两重对称，以便根据本发明在传动轴每转一转时，实现对两个彼此对立布置的内燃汽缸的点火。

由图6可以看到根据本发明的发动机的另一细节图，其中尤其可以看到：在其端部为叉形结构的汽缸活塞杆240是如何在导向盘29的导向槽30中被导向的，并使得它仅能作轴向的运动的。

Claims

1、具有多个围绕一个传动轴(10，32)呈星状布置的汽缸(1……8，34)的发动机，这些汽缸彼此总是错开相同的角度，并且它们的活塞杆(22，240)为了产生转矩与一个设置在和传动轴可转动地固定连接的转动部件(24)上的具有凹、凸交替的闭合曲线的控制凸轮部件(23，26)形成工作配合，其特征在于：传动轴(10，32)构成了控制凸轮装置(23，26)的旋转对称轴；汽缸(1……8)的数目为偶数；并且相对传动轴(10，32)彼此相对布置的每个汽缸对(1，5及2，6及3，7及4，8)同步地进行工作冲程，其中每个汽缸对(1，5及2，6及3，7及4，8)的活塞(21)的冲程运动是方向相反且等量的，及由汽缸对(1，5及2，6及3，7及4，8)向中心作用在传动轴(10，32)上的力实质上相互抵消。

2、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：汽缸（1……8，34）被构成二冲程内燃汽缸。

3、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：内燃汽缸（1……8，34）被构成四冲程内燃汽缸。

4、根据权利要求1，2或3所述的发动机，其特征在于：每一个汽缸对（1，5及2，6及3，7及4，8）在传动轴每转一圈时被点火。

5、根据上述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于：控制凸轮装置（23，26）相对于传动轴（10，32）具有四重对称。

6、根据上述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于：围绕传动轴（10，32）布置的汽缸（1……8）的数目总计为8。

7、根据上述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于：控制凸轮装置由一个作为压力转子工作的内控制凸轮（23）及两个作为拉力转子工作的外控制凸轮（26）组合构成。

8、根据上述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于：转动部件（24）由两个外部的及一个内部的可转动地彼此固定连接的转盘（27，28）构成，其中在两个外转盘（27）彼此相对的面上都具有外控制凸轮分布的凸缘，凸缘的径向内壁相对于由内转盘（28）的外表面构成的内控制凸轮（23）具有相等的间隔，即在径向上向外错开了用作力传递的滚动部件（25）的直径距离。

9、根据上述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于：滚动部件构成滚柱轴承（25）。

10、根据权利要求8或9所述的发动机，其特征在于：活塞杆（22）在其与汽缸活塞（21）对立的端部构成叉形，及在穿过叉形端部两腿上的轴（31）上保持有两个外部滚柱轴承（25）及一个内部滚柱轴承（25），其中外部滚柱轴承（25）支承在外控制凸轮（26）上，而内部滚柱轴承（25）支承在内控制凸轮（23）上。

11、根据权利要求16至18中任一项所述的发动机，其特征在于：活塞杆（22）的叉形端在至少一个与外壳（33）固定连接的、设有导向槽（30）并布置在转子（24）的两个转盘（27，28）之间的导向盘（29）中被导向。

12、根据上述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于：在传动轴（10，32）上设有一个具有两重对称性的挡块（36），它对汽缸（1……8，34）的阀（35）进行控制。