CN1128921C

CN1128921C - 发动机传动机构总成和安装的改进

Info

Publication number: CN1128921C
Application number: CN99814934A
Authority: CN
Inventors: 唐纳德·默凯·克鲁卡斯; 兰基·阿蒂拉·乔书亚·迪阿巴菲
Original assignee: Whisper Tech Ltd
Current assignee: Whisper Tech Ltd
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2003-11-26
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: US6637312B1; AR023357A1; CN1331778A; ZA200105822B; AU1900400A; WO2000037778A1; EP1153201A1; JP2002533602A; EP1153201A4

Abstract

一种将一个传动机构连接到一台发动机(2)上的安装总成(3)。发动机(2)包括活塞(30)，一个本体(5)和一个输出轴(80)。总成(3)包括一个传动机构，连杆(4)和一个基座(11)，从而总成(3)安装到本体(5)，各连杆(4)插入各汽缸。然后将各活塞(30)固定到各连杆(4)。基座(11)包括在本体上定位总成(3)的装置。传动机构最好是一个摆动叉臂，它带有两个横杆(9，9’)，两个下叉臂(60，61)，和一个万向十字头件(19)。通过在叉臂中的开口(23)将基座(11)固定到本体(5)。

Description

发动机传动机构总成和安装的改进

技术领域

本发明涉及发动机传动机构的总成，特别涉及一种叉臂机构。特别是涉及一种改进，使得摆动叉臂机构各组件和摆动叉臂机构本身组装到发动机中更方便。

这种摆动叉臂机构能够结合内燃或外燃发动机、压缩机、制冷设备、液压泵等使用。优选地，本发明涉及与外燃机，特别是斯特林发动机配用的一种摆动叉臂。

背景技术

本申请人了解的将传动机构，特别是将叉臂机构装配到发动机的各种方法，都不是很简单和有效的。如所认识的，在将发动机活塞的往复移动转变成曲轴的旋转或反之的应用中使用叉臂机构(或一般的传动机构)，需要在活塞和叉臂机构之间有一个机械连接。

一般来说，在常规的发动机中这样的连接是用一个已知类型的连杆实现的。这些连杆的两端枢轴连接，一端连接到活塞(通过一个活塞销组件)，一端连接到叉臂机构。带有相关组件的每个活塞和连杆插入到相应的汽缸中。然后逐件地将叉臂机构组装到发动机本体并固定到连杆上。

但是，在象斯特林发动机的情况中，因为存在有连杆密封，活塞仅可从汽缸的一端插入，因此进一步限制了提供能够容易地安装到发动机中的标准件的选择自由。

同样希望的是，这些组件能够快速方便地从发动机本体拆卸，以便在发动机上或摆动叉臂总成上进行维修和修理。上述方式装配叉臂机构是费时的，也要求技术程度高，因为需要较昂贵的技术人员的劳务，这增加了制造成本。

在现场的发动机的维修中有着一个相似的问题，因为在发动机上工作和拆卸它的人员需要在现场进行精细的作用。因为修理和维修人员常常在技术上不足以胜任这个工作，这能够造成困难。而且，在进行任何修理时，希望将花费的时间减到最小，因为停机的代价是很高的，并且是破坏性的。在发动机的现场是偏远的情况时则更是如此。

本发明的目的是提供克服这些问题的一种叉臂发动机座，它使得能够容易地在发动机上组装叉臂机构和发动机部件。

本发明的另一个目的是提供一种叉臂发动机总成，它能够作为一个单个单元容易地拆下和替换，使得在有故障的总成能够取下修理的同时，用替换的总成来使发动机可继续工作。

本发明的另一个目的是改进装置，使得叉臂机构本身的组件可以组装。

本发明的另一个目的是解决上述问题，或至少为公众提供一个有用的选择。

通过随后的作为例子的说明，本发明的其他方面和优点将会明了。

本发明公开

根据本发明的第一方面，提供将一个传动机构连接到发动机的一种安装总成，其中所述的安装总成连接发动机的一个或多个活塞和输出轴，发动机具有一个本体，传动机构是从以下的组中选择的：一个旋转斜盘，在WO94/27064中介绍的类型的摆动叉臂，和另一种摆动叉臂机构；其中传动机构包括用于连接发动机的每个活塞的连杆；所述总成包括：

基座，传动机构安装在其上，使得输出轴的反扭矩通过所述基座，基座通过可松开的紧固装置，固定到发动机的本体上；并从而

每个连杆包括将所述连杆可松开地连接到发动机的相应活塞的装置，

其特征是：每个连杆与相应活塞的连接是由位于发动机的相应汽缸内的活塞实现的。

根据本发明的另一方面，提供如上所述的将传动机构连接发动机的一种安装总成，其中基座包括：

在一端上的一个突缘，能够将基座安装到发动机本体上，所述突缘包括间隔孔的分布结构，用于所述紧固装置穿过，和两个部件定位装置的第一部件；所述孔的分布结构与发动机本体中的相应的孔分布结构相匹配；从而

在发动机本体上的所述两个部件定位装置的第二部件，结合所述紧固件和突缘，相对于发动机本体定位所述基座。

优选地，紧固装置是螺丝，在发动机本体上的各孔是螺纹孔。优选地，拧螺丝的扳手是六角形的，如艾伦内六角扳手。

根据本发明的另一方面，提供如上所述的将传动机构连接到发动机上的一个安装总成，其中传动机构包括适合紧固装置和工具插入穿过的开口。

根据本发明的另一方面，提供如上所述的将传动机构连接到发动机上的一个安装总成，其中安装总成还包括在每个连杆上的螺纹部分，用于将连杆固定到活塞的相应的螺纹部分上。

根据本发明的另一方面，提供如上所述的将传动机构连接到发动机本体上的一个安装总成，其中所述连杆枢轴连接到传动机构总成的一个横杆上，并且所述枢轴连接的中心沿一个轨迹运动，所述轨迹具有垂直活塞的滑动轴方向的一个小的分量；并且其中

每个所述连杆包括一个构形部分(profiled portion)，后者在至少一个平面中具有比所述连杆的任何邻接部分小的弯曲刚度。

这提供有助于将安装了的活塞组装到所述发动机中的一个弯曲接头，其中由于在活塞的滑动轴垂直方向上的所述中心运动的小分量，这个弯曲接头也减小由连杆加在活塞上的侧面推力。

根据本发明的另一个方面，提供构成传动机构的一种改进的装置，其中所述传动机构是WO94/27064介绍的类型的一个摆动的叉臂，并且在基座和第一和第二横杆之间的所述枢轴连接是在一种已知的万向十字头和所述横杆或各横杆之间形成的，所述十字头由已知的装置紧固到所述基座上。

优选地，所述横杆和叉臂是用铸造方法制造的。优选地，连接第一横杆和第一叉臂和第二横杆和第二叉臂的轴承包括轴向和径向的负荷能力。优选地，所述轴承是圆锥滚子轴承。优选地，装配到或围绕发动机轴的一个轴承是对对准误差不敏感的。优选地，所述轴承是一个球面滚柱轴承。

根据本发明的另一方面，提供一种组装发动机的方法，所述方法包括步骤：

(a)提供发动机、发动机本体、活塞和如上所述的安装总成；

(b)将传动机构的各组件固定到基座，并将每个连杆固定到传动机构，从而形成一个分总成；

(d)将分总成安装到本体，所述安装包括将各个连杆的第二端导入相应的发动机本体中，并将两个部件的定位装置定位在一起；

(e)用紧固装置将分总成可松开地固定到本体上；和

(f)将每个活塞可松开地固定到相应的连杆的第二端。

根据本发明的另一方面，提供如上所述的一种组装方法，其中传动机构是WO94/27064所述的类型的，具有两个横杆和两个下传动机构。其中所述方法在步骤(b)前还包括步骤：

将下叉臂固定到各横杆，并将各横杆固定到一个万向十字头，后者构成将传动机构安装到基座的传动机构一个组件。

根据本发明的另一个方面，提供一种更换发动机的传动机构、连杆和安装总成的方法，所述方法包括：

(a)提供一个按上述方法组装的发动机；

(b)从相应的连杆卸下每个活塞；

(c)拆下所述分总成；

(d)替换所述分总成；以及

(e)用上述组装的方法重新组装发动机。

附图简要说明

参照附图，就斯特林外燃发动机说明本发明的一个仅作为举例的优选实施例。

图1是斯特林发动机中心的局部侧剖视图，示出在位的摆动叉臂；

图2是本发明的基座的侧视图；

图3是本发明的摆动传动机构轴承的万向十字头部分的侧视图；

图4是基座的下视图，叉臂的部分用虚线示出；

图5是本发明的摆动叉臂总成的正视图；和

图6是在装配到发动机前的本发明的整个总成的透视图。

实现本发明的最佳方式

现就WO94/27064中介绍的类型的一种摆动叉臂3说明本发明。这个专利说明书中提出了摆动叉臂总成的种种实施例，本文参引这些说明。但是如果希望的话，也可以用其他已知类型的摆动叉臂和斯特林发动机(和/或压缩机和发动机)与不同数目的活塞和连杆一起用。但是，业内人士应理解，本发明的范围同样能够适用于其他类型的传动机构，例如：旋转斜盘、摆动板、和其他摆动叉臂机构。

图1示出带有四个活塞30的发动机本体5的斯特林发动机2的剖面图。每个活塞30通过一个连杆4连接到一个摆动叉臂总成3，通过本发明的装置，总成3本身固定到发动机本体5和活塞30。

下面的说明将解释摆动叉臂总成3、发动机组件30和连杆4如何能够容易地组装到发动机本体5上。组装方法涉及到将摆动叉臂3和连杆4放到一起，作为一个单个的模件。然后能够将所述模件固定到发动机本体5上，并且随后可以将活塞30固定到其上。这种方法的一个优点是使得组装工作可以容易和有效地进行。

图1示出根据本发明的连杆4，它枢轴安装到摆动叉臂总成3上。两个连杆4由轴承8连接到横杆9的两端，横杆9围绕垂直轴线50并通过中心C的第一轴线摆动。相似地，在图6中部分示出，其他两个连杆4也以相同的方式固定到与第一横杆9成90度的第二横杆(图6中9’)。连杆4包括一个成形部分44，此部分在至少一个平面中具有比杆的邻接部分较低的弯曲刚度，因此形成一个弯曲接头。这个成形部分44提供在垂直轴线50的方向中的连杆4的弯曲。连杆4还具有连接活塞30的螺纹端34。

见图1，2和4，示出了用于将摆动叉臂总成3(图1和2)安装到发动机本体5上的基座11。基座11包括一个平的圆形环12，它的平背部12a(图2)压靠在发动机本体5上的平面25上。环12包括多个穿过它的用于容纳螺纹件的螺丝孔13，最好是艾伦内六角固定螺丝(未示出)，以便将基座11固定到发动机本体5上。基座11包括一个栓孔14(图2和4)，它能够容纳固定到本体5上的定位栓的一个互补的凸部。基座11还包括一个直侧面的环15和螺纹端16。在直侧面环15和圆环12之间是一个截圆锥形中心部分18，和一个与直侧面环15相邻的肩部17。

业内人士应理解，如果希望的话，中心部分18的形状也可以不是截圆锥的。

摆动叉臂总成3包括一个中心十字形的轴承座组件19(图3)。它提供横杆(9，9’)围绕其枢轴旋转的两个垂直的轴线，两个轴线的中心限定中心C。十字头19包括一个通孔20，它的形状形成得与基座11的直侧面环15相互接合。十字件19固定到基座11上，例如通过干涉配合，并由螺母21(图1)固定到肩部17上。优选地，十字件19是由已知类型的专有的(Proprietary)十字件修改成的。如果希望的话，基座11和十字件19彼此用键固定，防止相对旋转。

见图4，在摆动总成3固定到基座11上时，每个螺丝孔13能够使一个工具和紧固件(最好是艾伦内六角螺丝和销键)通过摆动叉臂总成3的组件进入。为了这个进入是可能的，摆动总成3的横杆9，9’包括一个中心切出部分23(图4中的横杆9上的虚线示出)。

在组装发动机2时，摆动叉臂3固定到基座11上，连杆4安装在其上。总成3、连杆4和基座11的结合在一起的组件容易安装到发动机本体5上。各连杆4通过本体开口、环12和栓孔14，容易将基座11相对于本体5定位。这个结合的总成由艾伦内六角螺丝固定到本体5上。插入活塞30并将其通过螺丝固定到连杆4。

这是简单的操作，在生产作业线上能够容易地由一位经过很少培训的人进行。相似地，拆卸/重新组装可容易地进行。例如，如果发动机2的位置较远或时间是主要的，则包括基座11和带连杆4的叉臂总成3的整体替换装置能够重新插入发动机2内。因此，修理和维护的发动机2的停机时间能够保持一个最小水平。

图5示出关于摆动叉臂机构3的总成的其他方面。在另一个实施例中，连接第一横杆9和第一叉臂60，第二横杆(图6的9’)和第二叉臂61的各轴承70是圆锥滚子轴承。装配到或围绕曲轴80的轴承71是球面滚子轴承。

示出的叉臂总成3是用两个叉臂(60，61) (图5)组装在一起的。业内人士应理解，叉臂(60，61’)可以是两个分开的叉臂，或是在两个叉臂之间有一个弯曲的整体组件。

另外，业内人士应理解，虽然就94/27064介绍的类型的摆动叉臂和四个活塞30的总成说明了本发明，但是在工业中的其他类型的叉臂或板也可以用在这个总成中。而且，应理解，活塞30的数目可以不是四个，根据希望可多可少。

虽然就斯特林发动机2说明了本发明的叉臂托架，但应理解，它能够与装配摆动叉臂或其他叉臂的外燃发动机的任何形式一起用。相似地，这样的基座11和安装也可以用于内燃机，或加以适当变化而用于泵和压缩机。这样的修改也在机械行业的普通技术人员力所能及的范围内。

仅通过例子说明了本发明的各方面，应理解，在不离开本发明范围的前提下，也可以对其修改和进行添加。

Claims

1.一种传动机构，用于将往复运动转变成旋转运动，其中所述传动机构能够安装到一个发动机上，并连接发动机的一个或多个活塞和输出轴，其中该发动机具有一个本体，所述传动机构包括摆动板或摆动叉臂机构；其中传动机构还包括：

连杆，连接发动机的每个活塞和传动机构安装到其上的基座，使得输出轴的反扭矩通过所述基座，其特征是：在不卸开的情况下，组装的传动机构能够可取下地固定到所述发动机本体和发动机的每个所述活塞，其中基座通过可松开的紧固装置固定到所述发动机本体的输出轴侧，所述可松开的紧固装置仅可从发动机本体的所述输出轴侧接触到；每个连杆包括可松开地将所述杆连接到发动机的相应活塞的装置，并且每个杆到相应活塞的连接是由位于发动机的相应汽缸内的活塞实现的。

2.根据权利要求1所述的传动机构，其中，基座包括：

在一端上的突缘，它用于将基座安装到发动机本体上，所述突缘包括：间隔孔的布局，用于容纳穿过其中的紧固装置，和两个部件定位装置的第一部件；所述孔的布局与发动机本体中的孔的相应布局相匹配；从而

在发动机本体上的所述两个部件定位装置的第二部件，它与所述紧固件和突缘相结合，使所述基座相对于发动机本体定位。

3.根据权利要求2所述的传动机构，其中，所述基座还包括：基座第二端上的环，所述环具有螺纹端；截圆锥形的中部，所述中部的底部邻接所述突缘；和位于所述环和所述中部之间的肩部。

4.根据权利要求2所述的传动机构，其中，所述突缘的背部是平的，并适于压靠在发动机座的平表面上。

5.根据权利要求1所述的传动机构，其中，所述两个部件定位装置包括位于基座突缘中的栓孔和在发动机本体上的互补形状的凸起。

6.根据权利要求1所述的传动机构，其中，传动机构包括适于插入紧固装置和工具的开口。

7.根据权利要求1所述的传动机构，其中，各所述连杆包括在与相应活塞连接的端部上的螺纹部分，每个活塞包括一个相应的螺纹部分。

8.根据权利要求1所述的传动机构，其中，所述连杆与所述传动机构总成的横杆枢轴连接，并且所述枢轴连接的中心沿一个轨迹运动，所述轨迹在垂直于活塞滑动轴的方向上具有一个小分量；并且

各所述连杆包括一个构形部分，后者在至少一个平面中具有比杆的任何相邻部分低的弯曲刚度。

9.根据权利要求1所述的传动机构，其中，所述传动机构是摆动叉臂机构，该摆动叉臂机构包括：

反扭矩通过的中心枢轴点；

第一横杆，经由一个平面中的轴承围绕所述点枢轴转动，在所述第一横杆的至少一端上枢轴安装至少一个活塞；

至少一个第一叉臂，经由至少一个第一轴承连接到所述第一横杆的至少一端上，所述第一叉臂的轴通过中心枢轴点，每个所述第一轴承具有一个自由度；

第二横杆，经由一个平面中的轴承围绕所述点枢轴转动，它的各端上枢轴安装至少一个活塞；

第二叉臂，与第一叉臂的相位相差约90度，所述第二叉臂经由至少一个第二轴承连接到所述第二横杆的至少一端，它的轴线通过中心枢轴点，每个所述第二轴承具有一个自由度；和

一个偏心轴承，装配到或围绕一个章动轴，并连接到第一和第二叉臂的每个的一端；其中：

运动中没有轴承具有大于一个的自由度；

所述偏心的第一和第二轴承的轴线通过所述中心枢轴点；和

在围绕偏心轴承的轴的两个叉臂之间有一个旋转的自由度，其中所述中心枢轴点是己知的万向十字头件的中心枢轴点。

10.根据权利要求9所述的传动机构，其中，所述摆动叉臂包括两个下叉臂，并且横杆和叉臂都是铸造而成的。

11.根据权利要求9所述的传动机构，其中，所述下叉臂是一体成形的。

12.根据权利要求9所述的传动机构，其中，连接第一横杆和第一叉臂以及第二横杆和第二叉臂的轴承具有轴向和径向的负荷能力。

13.根据权利要求12所述的传动机构，其中，所述轴承是圆锥滚子轴承。

14.根据权利要求9所述的传动机构，其中，固定到或围绕发动机轴的轴承对于对准误差是不敏感的。

15.根据权利要求14所述的传动机构，其中，所述轴承是球面滚子轴承。

16.一种组装发动机的方法，所述方法包括步骤：

(a)提供包括发动机本体、活塞和输出轴的发动机，和如上述任何一项权利要求所述的传动机构；

(b)将传动机构的各组件固定到基座，并将每个连杆固定到传动机构，从而形成分总成；

(d)将分总成安装到本体，所述的安装包括将各连杆的第二端导入相应的发动机汽缸中，并将两个部件定位装置定位到一起；

(e)用紧固装置将分总成可松开地固定到本体上；以及

(f)将每个活塞可松开地固定到相应的连杆的第二端。

17.根据权利要求16所述的发动机的组装方法，其中，传动机构是如权利要求9所述的类型，具有两个横杆和两个叉臂，其中所述方法在步骤(b)前还包括步骤：

将叉臂固定到横杆，将横杆固定到万向十字头，后者构成了用于将叉臂安装到基座的叉臂的组件。

18.一种更换发动机传动机构的方法，所述方法包括：

(a)提供一个由权利要求16或17所述的方法组装的发动机；

(b)从各连杆断开各个活塞；

(c)拆下所述分总成；

(d)更换所述分总成；和

(e)用上述组装方法重新组装发动机。