CN1818347A - 摆动活塞机和摆动活塞机布置 - Google Patents

Abstract

一种摆动活塞机(10)包括壳体(12)，其具有球形壳体内壁(18)、至少一个活塞(24)，其布置在壳体(12)里并且能绕着穿过壳体中心的摆动轴线(28)摆动，当轴(66)旋转时该至少一个活塞(24)进行往复摆动、以及至少一个第一表面(54)，其在限定至少一个第一工作腔(62)的该至少一个活塞(24)的前侧上相对于壳体内壁(18)径向地延伸。旋转固定地连接至轴(66)并且布置在壳体中心的外面的转子元件(70)布置在该至少一个活塞(24)的后侧上，该至少一个活塞(24)的后侧限定了至少一个圆形运行表面(74)，其不是径向地朝向并且当轴(66)旋转时转子元件(70)沿着其运行并且当该至少一个活塞不绕着旋转轴线(68)回转时其与旋转轴线(68)形成不等于90°的角度。

Description

摆动活塞机和摆动活塞机布置

技术领域

本发明涉及一种摆动活塞机，其包括具有球形壳体内壁的壳体、至少一个活塞，其布置在壳体中并且能绕着穿过壳体中心的摆动轴线摆动，该至少一个活塞工作地连接至能绕着同样穿过壳体中心的旋转轴线旋转的轴，其方式使得当该轴旋转时该至少一个活塞进行往复摆动、以及至少一个第一表面，其相对于壳体内壁在限定了至少一个第一工作腔的该至少一个活塞的前侧上径向延伸。

本发明还涉及一种摆动活塞机布置，其包括多个前序所述类型的摆动活塞机。

背景技术

从文献DE 25 19 911 A1中已知一种前述所述类型的摆动活塞机。

摆动活塞机，尤其是根据本发明的摆动活塞机，能用作内燃机、泵或压缩机。根据本发明的摆动活塞机优选地用作内燃机并且在本发明中以这种形式进行描述。

如果摆动活塞机用作内燃机，那么各个工作冲程(进气、压缩、燃烧混合物的点火和膨胀以及燃烧过的燃烧混合物的排出)通过各个活塞在两个极限位置之间的往复摆动来产生。

在已知摆动活塞机中，壳体具有球形几何形状。

在从本申请人名下的文献WO 03/067033 A1中所知的摆动活塞机的情况下，多个活塞布置在球形壳体中；这些活塞共同地绕着基本上固定在壳体中心的回转轴线而回转，并且当它们回转时，它们在壳体内绕着各自的摆动轴线进行往复摆动，在所有情况下两个相邻活塞在相反方向上摆动。在这种已知摆动活塞机中，在所有情况下两个相对于壳体中心直径地相对布置的活塞彼此相连以形成双活塞，并且这种类型的两个活塞对被布置为使得它们在壳体的中心彼此交叉。工作腔在所有情况下形成于活塞对的两个相对活塞之间，因此已知摆动活塞机具有两个工作腔。在活塞的往复摆动过程中，两个相对于壳体中心直径地相对布置的工作腔的尺寸在相同方向上增大和减小。这种已知摆动活塞机的活塞的摆动通过布置在活塞处并且在壳体里的一个或多个槽中导向的导向件而从活塞绕着旋转中心的回转运动获得，该槽被设计为控制凸轮。

介绍中所引用的文献DE 25 19 911 A1已经公开了一种摆动活塞机，其工作原理与上述已知摆动活塞机不同。

在该文献的图5中示出并且用作本发明出发点的示例性实施例中，这种已知摆动活塞机具有基本上球形的活塞，从其中切出呈球形楔形状的段。球形活塞被同样球形的转子所包围，活塞通过穿过由球形楔形状的切口所形成的工作腔的隔板而旋转固定地连接至周围的转子。由于活塞和周围的转子以旋转固定的方式结合，它们都绕着旋转轴线回转，球形活塞具有相对于旋转轴线倾斜定位的第二旋转轴线，因此活塞旋转轴线相对于轴的旋转轴线的倾斜位置产生了活塞绕着与旋转轴线垂直的摆动轴线的摆动。

这种设计的一个缺陷是驱动球形活塞摆动的方式；这是借助于两个倾斜布置的旋转轴线。这种布置要求旋转轴线的高度准确朝向，以使得它们在壳体中心准确地彼此相交，否则就不能保证机器能工作。此外，由球形楔形状的切口在球形活塞里形成的那个工作腔具有相对小和浅的体积。在这种设计中工作腔的最大打开角度小于45°。

在该文献的图1和4所示的又一实施例中，两个呈环形截面的活塞布置在球形壳体中。这两个活塞连接至旋转斜板，该旋转斜板布置在壳体的中心并且由杆固定地连接至能绕着旋转轴线旋转的轴。旋转斜板相对于旋转轴线倾斜地布置。当轴旋转时，倾斜布置的旋转斜板实现两个活塞的往复摆动。这种摆动活塞机具有借助于旋转斜板在壳体中心驱动活塞会在壳体内占用很大的空间，其代价是很大的工作腔。因此又失去了由壳体的球形几何形状固有地产生的优点，也就是对于小的表面积提供了大体积的空间。由两个活塞所限定的工作腔形成于两个活塞的端面处并且同样呈环段的形式。活塞的位移和工作腔的体积都相对较小。如果这种类型的摆动活塞机用作内燃机，那么能实现的压缩程度就相对较低。

发明内容

本发明基于改进前序所述类型的摆动活塞机的目标以避免上述缺点以及尤其获得其构件在几何形状上简单的简单结构同时该至少一个工作腔的空间还被更好地利用。

根据本发明，对于前序所述摆动活塞机，这个目标是通过以下实施实现的：在该至少一个活塞的后侧上布置有转子元件，其旋转固定地连接至轴并且布置在壳体中心的外面，该至少一个活塞的后侧限定了至少一个圆形运行表面，其不是径向地朝向并且当轴旋转时转子元件沿着其运行并且当该至少一个活塞不绕着旋转轴线回转时其与旋转轴线形成不等于90°的角度。

由于转子元件在壳体中心外面于活塞后侧上运行，与转子元件形成于壳体中心并且径向朝向的已知摆动活塞机相比，根据本发明的摆动活塞机允许对于该至少一个工作腔来说壳体内空间的更好利用以及该至少一个活塞的部件上显著更大的摆动位移。同时，如果根据本发明的摆动活塞机用作内燃机，对于燃烧混合物来说，这使得可能获得显著更高的压缩比。与已知摆动活塞机不同，根据本发明的摆动活塞机还具有几何形状简单的部件，并且防止该至少一个活塞在壳体内与轴一起绕着旋转轴线回转。这样就减小了对于该至少一个活塞以及密封件的磨损，密封件可布置在活塞处以密封工作腔。根据本发明的摆动活塞机的至少一个转子元件在该至少一个活塞的后侧(即与限定工作腔的前侧相对的一侧)上运行，并且当其这样运行时带来该至少一个活塞的往复摆动。

在一个优选构造中，转子元件同样地具有至少一个圆形运行表面，该表面面对着该至少一个活塞的后侧并且沿着该至少一个活塞的该至少一个圆形运行表面运行。

这种措施具有优点：转子元件至少在整个环的区域上靠在活塞的后侧上，其结果是在活塞后侧上实现与力的高度传动相结合的负载均匀分布。

在一个更优选的构造中，该至少一个运行表面呈现在该至少一个活塞的后侧的边缘处，靠近壳体内壁。

在这种情况下，优选地该至少一个运行表面能距离旋转轴线最大距离，其结果是该至少一个活塞的摆动在伴随着由转子元件所进行的最大可能扭矩的情况下发生，其结果是，例如，已经被允许进入处于超大气压力的工作腔的燃烧混合物能被强力所压缩。

在一个更优选的构造中，转子元件借助于自由运转的轴承安装在该至少一个活塞的该至少一个圆形运行表面上。

这种措施有利地大大减少了转子元件和活塞后侧之间的摩擦损失。

考虑到实现根据本发明的摆动活塞机有利地简单的结构，其只需少量部件，转子元件直接连接至轴。

在一个更优选的构造中，转子元件被设计为基本上呈球盖形，其凸面侧面对着壳体内壁，球盖的盖极点布置为与轴偏心。

具有这种设计，转子元件理想地装配入摆动活塞机壳体的球形构造并且考虑到强力传递至活塞其能具有特别稳定的设计。在面对壳体内壁和/或活塞的侧面上，球盖还可以具有一个或多个凹陷，其能尤其用作转子元件和壳体内壁或活塞之间的润滑和冷却空间。

在一个更优选的构造中，转子元件借助于一个自由运转的轴承，尤其是球轴承，相对于壳体内壁安装在离心力侧上。

考虑到转子元件相对于旋转轴线偏心地布置的事实，在绕着旋转轴线的旋转期间，离心力升高，并且离心力能被自由运转的轴承所吸收，有利地相对于壳体内壁具有很小的摩擦。

在一个更优选的构造中，该至少一个活塞在其前侧上具有又一个表面，其相对于壳体内壁径向地延伸并且与第一表面成小于180°的角度，该又一个表面限定了与第一工作腔分开的第二工作腔。

在这方面，有利地是一个活塞在摆动活塞机的壳体内形成两个工作腔，并且在该至少一个活塞的往复摆动期间这些工作腔的大小在相反方向上减小或增大。这样，如果摆动活塞机用作内燃机，可以只利用一个活塞构建双气缸发动机，其中该至少一个活塞的往复摆动只需要一个上述构造的转子元件以减小或增大两个工作腔的大小。

在一个更优选的构造中，当以横截摆动轴线的截面看时，该至少一个活塞呈大致三角形。

这种类型的活塞几何形状有利地很简单，因此该至少一个活塞能通过材料移除工序由固体材料以简单的方式产生。

举例来说，该至少一个活塞的限定两个工作腔的第一和第二表面形成大约1200°至大约150°的角度，优选地大约135°。

在一个更优选的构造中，该至少一个活塞的摆动轴线由轴颈形成，该至少一个活塞安装在其上，轴颈可动地布置在壳体中，因此当轴旋转时，其能在由摆动轴线和旋转轴线所限定的平面内进行往复摆动。

将该至少一个活塞安装在轴颈上产生了活塞绕着摆动轴线的低摩擦安装。转子元件相对于旋转轴线在该至少一个活塞处的倾斜布置导致该至少一个活塞除了绕着摆动轴线的摆动之外还在由摆动轴线和旋转轴线所限定的平面内进行摆动。轴颈的可移动布置允许该至少一个活塞的这种另外的摆动。

尤其优选地，一个能绕着与第一活塞相同的摆动轴线摆动的第二活塞布置在壳体内，第一和第二活塞的摆动方向相反。

这种措施的优点是：第一和第二活塞各自的摆动位移累加地叠加从而形成总位移，当只是提供了一个能摆动的活塞时，这个总位移是位移的两倍。一方面，这样有利地形成了至少一个工作腔更大的最大体积，因为两个活塞的位移累积的叠加从而形成一个总位移，并且还允许可以获得更高的压缩比，其可能达到20∶1的压缩比。于是，根据本发明的摆动活塞机尤其适合用作柴油机。

因此，在一个更优选的构造中，第二活塞与第一活塞一起限定了第一工作腔以及如果适当第二工作腔。

在一个更优选的构造中，第二活塞在壳体内布置为相对于一个横截旋转轴线且平行于摆动轴线的平面与第一活塞镜面对称。

这个措施对于平衡摆动活塞机活塞的重量特别有利。由于活塞的对称布置，活塞的摆动不会导致不平衡。

在一个更优选的构造中，第二活塞被分配第二转子元件，该第二转子元件旋转固定地连接至第二轴，该第二轴绕着与第一轴相同的轴线旋转，不过与后者方向相反。

尽管可以想象到第二活塞的往复摆动将直接由第一活塞的摆动所决定，例如由于两个活塞彼此滚动接触地支承，为第二活塞提供又一转子元件的建议具有优点：根据本发明的摆动活塞机的运动部件总体上对称并且因此为重量平衡的设计，以及为第二活塞提供专用驱动器，因此第二活塞同样被活动地控制。

在这方面，更优选地，第二轴被导向穿过第一轴，并且第一轴和第二轴在端面处借助于优选地为锥齿轮机构的传动布置连接至第三轴。

这种构造通过简单设计的措施实现了优点：两个在相反方向上旋转的轴的旋转能量由此被转换成第三轴的共同旋转，该第三轴然后构成摆动活塞机的驱动器或输出轴。

为了通过结构上简单的措施使根据前述构造之一提供的轴颈在由摆动轴线和旋转轴线限定的平面内摆动，在一个更优选的构造中，在壳体中心处，第二轴具有一个安装在轴颈里的球形容纳部件中的球。因此轴颈能绕着球摆动。

通过重量补偿元件布置在第一轴上以及如果适当在第二轴上以补偿第一以及如果适当还有第二转子元件相对于旋转轴线的不对称重量分布的事实，以优选且有利的简单措施避免了由于偏心转子元件所产生的重量不平衡。

重量补偿元件优选地可调节以平衡摆动活塞机。

此外，本发明涉及一种摆动活塞机布置，其包括根据一个或多个上述构造的第一摆动活塞机，并且具有至少一个根据一个或多个上述构造的第二摆动活塞机，第二摆动活塞机串联地连接至第一摆动活塞机。

在这方面，有利地是，如果根据本发明的摆动活塞机用作内燃机，那么能实现四气缸发动机、六气缸发动机或者甚至是具有更多数目气缸的发动机。此外，甚至具有两个串联连接的根据本发明的摆动活塞机，有可能保证四个连续的工作冲程彼此连续而不会有任何缝隙或中断。

在这方面，优选地，第一摆动活塞机和第二摆动活塞机具有彼此偏移预定角度的活塞工作位置的相位，优选地偏移180°。

这保证了在活塞的每个位置发生一个工作事件(膨胀)，因此根据本发明的摆动活塞机布置能自动地运行。

该至少两个摆动活塞机优选地借助于优选地为锥齿轮机构的传动布置彼此相连接，以便将由该至少两个摆动活塞机执行的工作传递至一个共同的轴。这样就有利地避开了在各个摆动活塞机中需要上述锥齿轮机构的问题。

从下述描述和附图中可以得出更多优点和特征。

可以理解的是，上述特征以及还有那么以下仍没有解释的特征不仅能以每个例子中给出的组合使用，而且在不偏离本发明范围的前提下还能以其它组合或作为单独的措施使用。

附图说明

本发明的示例性实施例在附图中示出并且以下结合附图进行更详细地描述，其中：

图1示出了摆动活塞机的透视全图；

图2以侧视图和部分纵向截面的形式示出了图1的摆动活塞机，处于第一工作位置；

图3示出了摆动活塞机与图2相同形式的视图，处于第二工作位置；

图4示出了摆动活塞机与图2类似形式的视图，处于第三工作位置；

图5示出了摆动活塞机与图2相同形式的视图，处于第四工作位置；

图6示出了图1的摆动活塞机的平视图，部分地为纵向截面图且处于第一工作位置，相当于图2所示工作位置。

图7示出了摆动活塞机与图6相同形式的视图，处于相当于图3所示工作位置的第二工作位置；

图8示出了摆动活塞机与图6相同形式的视图，处于相当于图4所示工作位置的第三工作位置；

图9示出了摆动活塞机与图6相同形式的视图，处于相当于图5所示工作位置的第四工作位置；

图10示出了摆动活塞机与图2相同形式的视图，不过还以纵向截面示出了活塞；

图11示出了图10中线XI-XI上所截取的摆动活塞机的横截面视图；

图12示出了图10中线XII-XII上所截取的摆动活塞机的纵向截面视图；

图13示出了包括有两个根据图1-12的摆动活塞机的摆动活塞机布置；

图14a)至h)示出了根据图1-12的摆动活塞机处于八个不同工作位置的八个视图；

图15a)至h)示出了图13所示摆动活塞机的八个不同工作位置。

具体实施方式

图1至12示出了根据本发明示例性实施例的摆动活塞机10，其由总附图标记10所标识。根据本示例性实施例的摆动活塞机10以内燃机的形式实现。

摆动活塞机10具有呈基本上对称球形的壳体12。壳体具有两个能彼此分开的半壳体14和16(图2)。

壳体12的壳体内壁18为球形设计。在端面处，壳体12在所有情况下通过一个壳体端盖20和22而封闭(图1和2)。

两个活塞24和26布置在壳体12中。活塞24和26能绕着摆动轴线28摆动，以下将更详细地描述。在图2至5中，摆动轴线28垂直于附图平面。

活塞24和26被设计为彼此相同并且在壳体12内布置为相对于包括摆动轴线28的平面30镜面对称。

摆动轴线28由活塞安装于其上的轴颈32形成以使得它们能摆动，而轴颈32不能绕着摆动轴线28摆动。活塞24和26借助于布置在活塞24、26里的槽中的线性密封件34、36(活塞26)和38、40(活塞24)相对于轴颈32密封，如图10所示。密封件34至40能在槽中朝着轴颈32运动以使得能以密封的方式靠在轴颈32上。

根据图2和10，在以穿过摆动轴线28的横截面看时，活塞24、26呈三角形。相比之下，活塞24和26面对壳体内壁18的各个外表面42或44以球形表面的形状中凸地弯曲，与壳体内壁18的球形形状相匹配。

活塞24和26借助于相应地呈球形表面线形式的密封件46、48(活塞24)和50、52(活塞26)相对于壳体内壁18(图10)密封。密封件46至52又在活塞24和26里的相应槽内凹进并且能在其中朝着壳体内壁18径向运动，以形成相对于壳体内壁18的密封。

在其前侧，活塞24具有第一表面54，其朝着壳体内壁18相对于摆动轴线28径向地延伸，并且同样在其前侧，具有第二表面56，其同样朝着壳体内壁18相对于摆动轴线28在径向上延伸(图5)。

表面54和56包括有相互形成的大约135°的角度。

活塞26具有第一表面58，其朝着壳体内壁18相对于摆动轴线28径向地延伸，以及第二表面60，其朝着壳体内壁18相对于摆动轴线28径向地延伸(图3)。

活塞24的表面54和活塞26的表面58与轴颈32以及壳体内壁18共同限定了第一工作腔62(图4)。活塞24的表面56和活塞56的表面60与轴颈32以及壳体内壁18共同限定了第二工作腔64(图2)。第二工作腔64与第一工作腔62相对于摆动轴线28直径地相对。

在活塞24和26绕着摆动轴线28的往复摆动期间，工作腔62、64的大小在相反方向上增大和减小。图4示出了处于最大体积位置的工作腔62，而工作腔64被示出为处于其最小体积位置，以及图2示出了处于最大体积位置的工作腔64，而工作腔62处于其最小体积位置。

在最大体积位置，表面54和58或56和60包括大约100至120°的角度，在示例性实施例中示出为大约110°，即大约是1/3整圆的角度。

下文中提供了相对于产生活塞24和26的摆动的控制机构而言对于摆动活塞机10结构的更详细描述。

为此，摆动活塞机10具有第一轴66，其能绕着旋转轴线68转动或旋转。旋转轴线68在壳体中心与摆动轴线28相交。在如图2和图4所示活塞24和26的某些工作位置，旋转轴线68垂直于摆动轴线28，而在其它工作位置，比如如图3和5所示，旋转轴线68和摆动轴线28包括不等于90°的角。

轴66被旋转固定地连接至第一转子元件70。转子元件70基本上呈球盖的形式，因此外侧72与壳体内壁18的球形形状相匹配。在壳体12中，转子元件70布置在壳体中心的外面，并且呈球盖形式的转子元件被旋转固定地连接至其球盖杆外侧的轴，因此转子元件70相对于旋转轴线68不对称或偏心地布置。

在活塞24背对上述前侧的后侧上，圆形运转表面74，其并非径向地朝向并且当轴66在没有活塞24绕着旋转轴线68回转之下被旋转时转子元件70沿着其运行，限定在活塞24面对壳体内壁的边缘附近。在示出大约110°角的示例性实施例中，运转表面74与旋转轴线68一直形成不等于90°的角。因此转子元件70借助于完全圆形的倾斜轴承安装在活塞24的后侧上。在这种情况下，由于自由运转轴线76的使用，就使得转子元件70相对于活塞24呈环形或圆形的运转表面74的支承的摩擦力很低(图10)。转子元件70借助于呈球轴承78形式的自由运转轴承相对于壳体内壁18安装在离心力侧上，球轴承78的球布置在圆形线上。

在外侧上，面对壳体内壁18，转子元件70具有作为冷却剂和润滑剂空间的凹陷80。

转子元件70在其面对活塞24的侧面上还具有一个凹陷82，其同样用来改进润滑。

活塞26分配有转子元件84，其与转子元件70相同并且在如图10所示的工作位置或者如图和4所示的工作位置在壳体12内布置为相对于平面30与转子元件70镜面对称，而在如图3和15所示的其它工作位置是相对于壳体中心点对称。转子元件84能绕着相同的旋转轴线68旋转，但是旋转方向与转子元件70相反。由于转子元件84被设计为与转子元件70相同，对于以上已经针对转子元件70进行了描述并且也涉及转子元件84和活塞26的相互作用的细节内容不再赘述。

转子元件84不对称或偏心地旋转固定地连接至轴86，其同样绕着旋转轴线68旋转并且如同已经提及那样其旋转房县与轴66相反。

轴86穿过壳体中心(图11)，并且在壳体中心区域具有布置在轴颈32中的球88。球88可固定地连接至轴86或者可布置为其上的分离部件。因此，轴颈32能进行绕着球88的摆动，具体地在由旋转轴线68和摆动轴线28限定的平面内。图11还示出了轴颈是如何借助于密封件90、92以及94和96在端面上相对于壳体内壁被密封的。此外，轴86穿过轴66并且在一端98处被可旋转地安装在壳体端盖22中。轴86的另一端100被可旋转地安装在壳体端盖20中。

轴66和轴86借助于传输装置102彼此相连，以将轴86和轴66的相对朝向的旋转转化成又一轴104的旋转。传输装置102设计为锥齿轮机构，其中第一锥齿轮旋转固定地连接至轴66，第二锥齿轮108旋转固定地连接至轴86，并且正齿轮110旋转固定地连接至轴104。

为了补偿转子元件70和转子元件84相对于旋转轴线68不对称的重量分布，重量补偿砝码112布置在轴66上以及重量补偿砝码114布置在轴86上，每个砝码旋转固定地连接至轴66或86，因此当轴66、86旋转时它们绕着旋转轴线68旋转。为了平衡，重量补偿砝码112和114可调整。

依照用作内燃机的摆动活塞机10，摆动活塞机10还包括以下结合附图11进行描述的元件。

工作腔62分配有火花塞116，其布置在壳体12上。此外，工作腔62分配有用于允许燃料空气混合物通过壳体12的进口118。其中用于喷射燃料的喷嘴122打开的进气管120连接至进口118。

此外，工作腔62分配有壳体12内的开口124，燃烧过的且以前膨胀过的燃烧混合物通过该开口排出。

在进口118和出口124中分别具有阀126和128以打开或关闭进口118和出口124。阀126、128设计为分别具有电气或电子控制的90°驱动130、132的回转阀。图11示出了处于闭合位置的阀126和128，并且作为阀126和128被转动过90°的结果，它们被运动至打开位置。应当理解的是，当摆动活塞机10工作时，阀126和128只能交替地打开而不能同时打开，但是可以同时关闭。

以相应的方式，工作腔64被分配火花塞134、带有进气管128和喷嘴140的进口136、带有驱动器144的阀142以及带有阀148和驱动器150的出口146。

可以理解的是，也可以使用由凸轮轴控制的常规弹簧加载的漏斗形阀或者可选地轴向开口的螺线管阀来代替回转阀。

下文参考图2-5和6-9描述摆动活塞机10的运动学原理。

在图2和6中，(上)工作腔62的体积处于最小，(下)工作腔64的体积处于最大。

从图2开始，在图3中，轴66已经绕着旋转轴线68在逆时针方向上转过90°，而轴86以及绕着旋转轴线68在相反方向(即顺时针方向)上转过90°。在这个过程中，和图2相比，工作腔62的体积增加，工作腔64的体积减小，因为转子元件70和84在活塞24和26后侧上的相应旋转导致活塞24和26绕着摆动轴线28摆动。同时，轴颈32的摆动轴线28类似地被移动，即在由摆动轴线28和旋转轴线68所限定的平面上在图3和图7中的顺时针方向上摆动。

随着轴66和86根据图4和8进一步旋转过90°，活塞24和26摆动至与图2和5相反的摆动位置，其中工作腔62的体积处于最大，工作腔64的体积处于最小。摆动轴线28和轴颈32再次摆动回到如图2和5所示的开始位置。

当轴66和86绕着旋转轴线68再旋转过90°时，如图5和9所示，活塞24和26朝着它们的开始位置向回摆动，因此工作腔62的大小再次减小，而工作腔64则再次增大。摆动轴线28现在已经绕着壳体中心逆时针摆动。

轴66和86再次转过90°通向如图2和6所示的开始位置。

轴66和86的相向旋转导致轴104以恒定的旋转方向旋转。

图14a)-h)示出了工作腔62和64的八个连续的工作冲程。

图14a)示出了工作腔62内刚刚完成压缩操作并且膨胀操作(点火之后)刚刚开始时的摆动活塞机10。

相比之下，在工作腔64中，吸气冲程刚刚结束并且压缩操作刚刚开始。

所有的阀126、128、142、148是闭合的。

图14b)示出了工作腔62内发生50％的膨胀操作并且工作腔64内发生50％压缩操作时的摆动活塞机10。

图14c)示出了工作腔62内膨胀操作已经结束并且排气操作开始而工作腔64内压缩操作已经完成并且膨胀操作(点火)刚刚开始时的摆动活塞机10。

虽然在图14a)和b)所示的工作顺序中，所有的阀126、128、142、148是闭合的，但是现在(排气)阀128打开，而其它阀126、142和148仍然闭合。

在如图14b)所示的下一工作冲程，工作腔62内的排气操作完成50％并且工作腔64内的膨胀操作完成50％。阀128仍打开，而所有的其它阀仍然闭合。

在图14e)中，现在工作腔62内的排气操作完成100％，并且阀128已经相应地再次关闭。然后工作腔62内再次开始进气操作。现在工作腔64内的膨胀操作完成100％并且排气操作开始。(进气)阀126(工作腔62)现在打开，(排气)阀148(工作腔64)也如此。其它两个阀闭合。

图14f)示出了当工作腔62内进气操作完成50％(阀126仍然打开)并且工作腔64内排气操作完成50％(阀148仍然打开)时的摆动活塞机10。

现在，根据图14g)，工作腔62内进气操作已经完全地完成(阀126再次闭合)并且工作腔64内排气操作完成(阀148再次闭合)，同时工作腔64内开始进气操作(阀142被打开)。

在图14h)中，工作腔62内压缩操作完成50％，工作腔64内进气操作完成50％(阀142仍然打开)。

随后返回到图14a)所示状态。

总之，在图14a)-14h)并且随后返回至14a)的过程中，轴66和86在所有情况下进行720°的旋转。

图13示出了摆动活塞机布置200，其由两个顺序连接的摆动活塞机10和10’构成，摆动活塞机10’的设计与如图1-12所示的摆动活塞机10相同。

然而，两个摆动活塞机10和10’的相位并不是相应地关于活塞24和26以及24’和26’的相位，而是活塞24’、26’的相位相对于活塞24、26的相位偏移180°。摆动活塞机10和10’借助于被设计为锥齿轮的传动装置202彼此相结合。摆动活塞机10的轴66旋转固定地连接至锥齿轮204，轴86旋转固定地连接至锥齿轮206。与轴86同方向旋转的轴86’同样旋转固定地连接至锥齿轮206。旋转固定地连接至共同驱动器或摆动活塞机布置200的输出轴210的正齿轮210与锥齿轮204和206相啮合。

由于两个摆动活塞机10和10’串联地布置，并且活塞位置具有相应的相偏移，就确保了一个工作循环(即点火的燃料空气混合物的膨胀)一直在至少一个摆动活塞机10和10’中发生。

图15a)-h)示出了摆动活塞机10和10’相应于图14a)-14h)的工作位置。

根据图15a)，压缩操作在摆动活塞机10的工作腔62内完成，出现点火并且开始膨胀操作。在摆动活塞机10的工作腔64中，完成进气操作并且开始压缩操作。

相比之下，在摆动活塞机10’的工作腔62’中，完成排气操作并且开始进气操作。

在摆动活塞机10’的工作腔64’中，完成膨胀操作并且开始排气操作。

从图15a)开始，如图15b)-15h)所示的其它工作冲程与图14所示工作冲程的示图类似地发生(参考所附的表1)。阀位置也与相关图14a)-h)的描述类似。

可以理解的是，并不是只是两个摆动活塞机能结合起来构成摆动活塞机布置，而是可以是三个或更多的摆动活塞机以相应的方式彼此相结合。

表1

	摆动活塞机10		摆动活塞机10’
					图15a)	工作腔62	工作腔64	工作腔62’	工作腔64’
压缩100％(开始膨胀)	进气100％(开始压缩)	排气100％(开始进气)	膨胀100％(开始排气)
				图15b)		膨胀50％	压缩50％	进气50％	排气50％
图15c)	膨胀100％(开始排气)	压缩100％(开始膨胀)	进气100％(开始压缩)		排气100％(开始进气)
				图15d)		排气50％	膨胀50％	压缩50％	进气50％
图15e)	排气100％(开始进气)	膨胀100％(开始排气)	压缩100％(开始膨胀)		进气100％(开始压缩)
				图15f)		进气50％	排气50％	膨胀50％	压缩50％
图15g)	进气100％(开始压缩)	排气100％(开始进气)	膨胀100％(开始排气)		压缩100％(开始膨胀)
				图15h)		压缩50％	进气50％	排气50％	膨胀50％

Claims (20)

1.一种摆动活塞机，包括壳体(12)，其具有球形壳体内壁(18)和至少一个活塞(24)，该至少一个活塞(24)布置在壳体(12)中并且能绕着穿过壳体中心的摆动轴线(28)摆动，该至少一个活塞(24)以这样的方式工作地连接至能绕着同样穿过壳体中心的旋转轴线(68)旋转的轴(66)，以使得当轴(66)旋转时，该至少一个活塞(24)进行往复摆动，壳体(12)还具有至少一个第一表面(54)，其在该至少一个活塞(24)的限定至少一个第一工作腔(62)的前侧上相对于壳体内壁(18)径向地延伸，其特征在于，在该至少一个活塞(24)的后侧上布置有转子元件(70)，该转子元件(70)旋转固定地连接至轴(66)并且布置在壳体中心的外面，该至少一个活塞(24)的后侧限定了至少一个圆形运行表面(74)，其不是径向地定向并且当轴(66)旋转时转子元件(70)沿着其运行，并且当该至少一个活塞不绕着旋转轴线(68)回转时其与旋转轴线(68)形成不等于90°的角度。

2.如权利要求1所述的摆动活塞机，其特征在于转子元件(70)同样具有至少一个圆形运行表面，该表面面对着该至少一个活塞(24)的后侧并且沿着该至少一个活塞(24)的该至少一个圆形运行表面(74)运行。

3.如权利要求1或2所述的摆动活塞机，其特征在于该至少一个运行表面(74)呈现在该至少一个活塞(24)的后侧的边缘处，靠近壳体内壁(18)。

4.如权利要求1至3中任一项所述的摆动活塞机，其特征在于转子元件(70)借助于自由运转的轴承(76)安装在该至少一个活塞(24)的该至少一个圆形运行表面(74)上。

5.如权利要求1至4之一所述的摆动活塞机，其特征在于转子元件(70)直接连接至轴(66)。

6.如权利要求1至5中任一项所述的摆动活塞机，其特征在于转子元件(70)被设计为基本上呈球盖形状，该球盖的凸面侧对着壳体内壁(18)，球盖的盖极点布置成相对于轴(66)偏心。

7.如权利要求1至6中任一项所述的摆动活塞机，其特征在于转子元件(70)借助于自由运转的轴承，尤其是球轴承(78)，相对于壳体内壁(18)安装在离心力侧上。

8.如权利要求1至7中任一项所述的摆动活塞机，其特征在于该至少一个活塞(24)在其前侧上具有又一个表面(56)，该表面(56)相对于壳体内壁(18)径向地延伸并且与第一表面(54)成小于180°的角度，该又一个表面(56)限定了与第一工作腔(62)分开的第二工作腔(64)。

9.如权利要求1至8中任一项所述的摆动活塞机，其特征在于当在横截摆动轴线(28)的截面上观察时，该至少一个活塞(24)呈大致三角形。

10.如权利要求1至9中任一项所述的摆动活塞机，其特征在于该至少一个活塞(24)的摆动轴线(28)由轴颈(32)形成，该至少一个活塞(24)安装在该轴颈(32)上，轴颈(32)可动地布置在壳体(12)中，因此当轴(66)旋转时，其能够在由摆动轴线(28)和旋转轴线(68)所限定的平面内进行往复摆动。

11.如权利要求1至10中任一项所述的摆动活塞机，其特征在于，在壳体(12)内布置有能绕着与第一活塞(24)相同的摆动轴线(28)摆动的第二活塞(26)，第一和第二活塞(24，26)的摆动方向相反。

12.如权利要求11所述的摆动活塞机，其特征在于第二活塞(26)与第一活塞(24)一起限定了第一工作腔(62)，且如果适当还限定第二工作腔(64)。

13.如权利要求11或12所述的摆动活塞机，其特征在于第二活塞(26)在壳体内布置为相对于一个平面与第一活塞(24)镜面对称，该平面横截旋转轴线(68)且平行于摆动轴线(28)。

14.如权利要求11至13中任一项所述的摆动活塞机，其特征在于第二活塞(26)被分配有第二转子元件(84)，该第二转子元件(84)旋转固定地连接至第二轴(86)，该第二轴绕着与第一轴(66)相同的轴线旋转，不过与后者方向相反。

15.如权利要求14所述的摆动活塞机，其特征在于第二轴(86)被导引穿过第一轴(66)，并且第一轴(66)和第二轴(86)在端面处借助于优选地为锥齿轮机构的传动布置(102)连接至第三轴(104)。

16.如权利要求10和15所述的摆动活塞机，其特征在于，在壳体中心处，第二轴(86)具有一个安装在轴颈(32)里的球形容纳部件中的球(88)。

17.如权利要求1至16中任一项所述的摆动活塞机，其特征在于，在第一轴(66)上并且如果适当在第二轴(86)上布置有重量补偿元件(112，114)，以补偿第一以及如果适当还有第二转子元件(70，84)相对于旋转轴线(68)的不对称重量分布。

18.一种摆动活塞机布置，其包括根据权利要求1至17中任一项所述的第一摆动活塞机(10)以及至少一个根据权利要求1至17中任一项所述的第二摆动活塞机(10’)，该第二摆动活塞机(10’)串联地连接至第一摆动活塞机(10)。

19.如权利要求18所述的摆动活塞机布置，其特征在于第一摆动活塞机(10)和第二摆动活塞机(10’)具有彼此以预定角度偏移，优选地偏移180°偏移的活塞工作位置的相位。

20.如权利要求18或19所述的摆动活塞机布置，其特征在于该第一和第二摆动活塞机(10，10’)借助于优选地为锥齿轮机构的传动布置(202)彼此相连接。

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