軸向活塞機(jī)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軸向活塞機(jī)器和尤其一種用于循環(huán)裝置的軸向活塞馬達(dá)，該循環(huán)裝置用于利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前汽車(chē)大多借助內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中燃料燃燒并且在此釋放的熱能部分地轉(zhuǎn)化成機(jī)械做功。往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)(其幾乎僅用于驅(qū)動(dòng)汽車(chē))的效率大約是所用的主要能量的三分之一。由此在燃燒中釋放的熱能的三分之二成為廢熱，它們要么通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置要么通過(guò)排氣裝置作為損失熱量排放到環(huán)境中。
[0003]所述廢熱的利用提供了這種可行性，即提高汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)單元的整體效率并且進(jìn)而降低燃料消耗。
[0004]DE102008028467A1描述了一種用于利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱的裝置。對(duì)此在內(nèi)燃機(jī)的排氣裝置中集成了第一熱交換器、蒸發(fā)器、蒸汽循環(huán)裝置。在熱交換器中由廢氣向蒸汽循環(huán)裝置的工作介質(zhì)傳遞的熱能在膨脹裝置中部分地轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，其例如用于輔助汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)或者用于產(chǎn)生電能。在膨脹裝置的下游，工作介質(zhì)在第二熱交換器、冷凝器中冷卻，其中工作介質(zhì)冷凝。通過(guò)供給栗提高工作介質(zhì)的壓力并且將其輸入蒸發(fā)器中。
[0005]軸向活塞馬達(dá)能夠用作廢熱利用系統(tǒng)中的膨脹裝置，如其由DE102010052508A1已知。
[0006]軸向活塞馬達(dá)具有缸體，其中多個(gè)缸體以均勻的間距構(gòu)成。在每個(gè)缸體中活塞可移動(dòng)地引導(dǎo)，其中規(guī)定在活塞位置中的相位偏移，其參照活塞的運(yùn)動(dòng)循環(huán)(“活塞循環(huán)”:OT-UT-OT-或者UT-0T-UT)對(duì)應(yīng)活塞之間的間距。通過(guò)入口閥門(mén)和出口閥門(mén)將具有壓力的流體相繼地引入相應(yīng)的缸體中用于實(shí)施每個(gè)活塞的工作行程(OT-UT)，所述流體在那可能(在氣壓軸向活塞馬達(dá)中)膨脹并且引起各個(gè)活塞的運(yùn)動(dòng)。在各個(gè)活塞的與工作行程相連的排出行程(UT-OT)中所述流體再次被排出?；钊倪\(yùn)動(dòng)通過(guò)相對(duì)缸體的縱軸線傾斜布置的板件傳遞至輸出軸，活塞直接地或通過(guò)連桿與所述板件相連。
[0007]軸向活塞壓縮機(jī)或軸向活塞栗具有與軸向活塞馬達(dá)基本相同的構(gòu)造，其中機(jī)械的驅(qū)動(dòng)功率從軸通過(guò)傾斜設(shè)置的板件傳遞至活塞，并且在此軸或者與之相連的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。在各個(gè)活塞的工作行程(UT-OT)中，之前在吸入行程(OT-UT)引入缸體中的流體被擠壓和/或被壓縮并且被排出。
[0008]軸向活塞機(jī)器(軸向活塞馬達(dá)和軸向活塞壓縮機(jī)或軸向活塞栗)常規(guī)地以三種構(gòu)造形式之一來(lái)實(shí)施。
[0009]在斜板-以及斜軸構(gòu)造形式中，缸體連同活塞一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在斜板構(gòu)造形式中所述軸平行于缸體布置并且與其固定連接?？刂苹钊倪\(yùn)動(dòng)的傾斜的板件設(shè)計(jì)為固定的。在斜軸構(gòu)造形式中，軸的縱軸線、包括法蘭(“斜的板件”)與缸體相互傾斜地延伸，活塞作用在所述法蘭上。
[0010]在斜盤(pán)(亦稱(chēng)“旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)”或“擺動(dòng)盤(pán)”)構(gòu)造形式中，缸體并不連同其中引導(dǎo)的活塞轉(zhuǎn)動(dòng)。這同樣適用于通過(guò)連桿連接在活塞上的斜盤(pán)。斜盤(pán)可轉(zhuǎn)動(dòng)地座放在斜盤(pán)座上，其中，斜盤(pán)座的支承面和進(jìn)而斜盤(pán)的定向相對(duì)缸的縱軸線傾斜地定向。斜盤(pán)座抗扭地與軸相連。
[0011]在斜盤(pán)構(gòu)造形式的軸向活塞機(jī)器中通常規(guī)定，斜盤(pán)與斜盤(pán)座不期望的連帶轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)斜盤(pán)抗扭地固定在軸向活塞機(jī)器的殼體中或殼體上來(lái)保證。為此通常在環(huán)形的斜盤(pán)的外周或內(nèi)周的一個(gè)或多個(gè)位置上設(shè)置槽，殼體的或者與殼體相連的構(gòu)件的縱長(zhǎng)形、彎曲延伸的凸緣嵌入所述槽中。這種槽-凸緣-連接阻止了斜盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是同時(shí)允許沿凸緣的走向運(yùn)動(dòng)，由此斜盤(pán)的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)被實(shí)現(xiàn)。
[0012]軸向活塞機(jī)器的入口和出口閥通常涉及為轉(zhuǎn)盤(pán)的形式，其與軸抗扭地相連，并且根據(jù)各個(gè)活塞位置將單個(gè)缸的入口和出口與進(jìn)入或流出通道暫時(shí)地相連。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]在這種現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供擺動(dòng)盤(pán)或斜盤(pán)構(gòu)造形式的軸向活塞機(jī)器，其特征在于盡可能高的效率和/或相同的曲線。
[0014]所述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)按照獨(dú)立權(quán)利要求1所述的軸向活塞機(jī)器解決。其有利的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是從屬權(quán)利要求的技術(shù)方案并且由本發(fā)明以下的說(shuō)明得出。
[0015]本發(fā)明基于的知識(shí)在于，在斜盤(pán)式的軸向活塞機(jī)器中，由于斜盤(pán)為了抗扭的固定，在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生不同性或不一致，這導(dǎo)致了在相鄰活塞的活塞位置中的不同的相位偏移以及相鄰活塞的不同的速度曲線。由此一方面形成轉(zhuǎn)動(dòng)不同性。另一方面由此負(fù)面地影響軸向活塞機(jī)器的功率和效率，因?yàn)閱蝹€(gè)活塞的運(yùn)動(dòng)不再能精確地與設(shè)置的并通過(guò)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)設(shè)的閥控制時(shí)間相適配。例如可以規(guī)定，用于所有缸的入口閥盡可能精確地在各個(gè)活塞的上止點(diǎn)(OT)打開(kāi)。所有缸的入口在傳統(tǒng)的軸向活塞機(jī)器中相對(duì)各個(gè)缸相同地布置和構(gòu)造。由此入口通過(guò)連同軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤(pán)相繼進(jìn)行的打開(kāi)始終在軸相同的、對(duì)應(yīng)缸之間的間隔的部分轉(zhuǎn)動(dòng)之后進(jìn)行。通過(guò)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞的循環(huán)的線性運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的所述不同性在此未被考慮。因此這可以導(dǎo)致，在個(gè)別缸中，入口在所屬的活塞達(dá)到OT之前或者在其已經(jīng)經(jīng)過(guò)OT之后入口就被轉(zhuǎn)盤(pán)打開(kāi)。這會(huì)導(dǎo)致所述缸較差的填充。
[0016]本發(fā)明的基礎(chǔ)構(gòu)思在于，對(duì)于活塞運(yùn)動(dòng)中的不同性或不一致性予以補(bǔ)償，這種不同性由于軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞的循環(huán)的線性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。
[0017]在此類(lèi)軸向活塞機(jī)器中，其具有缸體，缸體中構(gòu)造多個(gè)(優(yōu)選至少三個(gè))缸，并具有在缸中可移動(dòng)引導(dǎo)的活塞，其中活塞與斜盤(pán)相連，所述斜盤(pán)可轉(zhuǎn)動(dòng)地貼靠在斜盤(pán)座上，并且其中流體流借助入口和出口閥被控制進(jìn)入和流出所述缸，上述發(fā)明構(gòu)思或技術(shù)問(wèn)題通過(guò)本發(fā)明這樣實(shí)現(xiàn)或解決，即提供活塞與斜盤(pán)的(尤其固定的)多個(gè)連接部之間的變化的間隔和/或用于入口和/或出口閥的變化的打開(kāi)時(shí)間。
[0018]通過(guò)活塞與斜盤(pán)的多個(gè)連接部的間隔的變化，可以補(bǔ)償活塞的整體運(yùn)動(dòng)因傳動(dòng)導(dǎo)致的錯(cuò)移，因此活塞始終在軸的保持相同的部分轉(zhuǎn)動(dòng)后達(dá)到其OT和/或UT。
[0019]通過(guò)改變用于入口和/或出口閥的打開(kāi)時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)的是，盡管由于傳動(dòng)導(dǎo)致活塞運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)不同性也可以使打開(kāi)時(shí)間盡可能精確地與各個(gè)活塞位置相適配。
[0020]尤其可以規(guī)定，所述變化的打開(kāi)時(shí)間這樣調(diào)節(jié)，使得所有缸的入口和/或出口閥在所屬的活塞處于相同的活塞位置時(shí)打開(kāi)和/或關(guān)閉。由此可以改善缸的填充并進(jìn)而改善軸向活塞機(jī)器的功率和必要時(shí)也改善效率。例如可以規(guī)定，通過(guò)針對(duì)各缸選擇性(zylinderselektive)的調(diào)整，所有缸的入口閥的打開(kāi)時(shí)間與各個(gè)活塞的OT—致。
[0021]此外可以規(guī)定，這樣調(diào)整變化的打開(kāi)時(shí)間，使得至少一些缸的入口和/或出口閥的打開(kāi)時(shí)長(zhǎng)是不同的。由此尤其可以補(bǔ)償這種影響，即活塞運(yùn)動(dòng)的不同的速度曲線對(duì)缸填充流體的影響。因此優(yōu)選規(guī)定，不同的打開(kāi)時(shí)長(zhǎng)(也就是軸在入口或出口閥的打開(kāi)和再次閉合之間部分轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍，其通過(guò)各個(gè)角α (入口和出口 28的長(zhǎng)度)和角度γ (轉(zhuǎn)盤(pán)38的入口的長(zhǎng)度，參照?qǐng)D8)的和定義)被這樣調(diào)整，使得在每一個(gè)活塞循環(huán)中、包含在缸中的流體的部分量的質(zhì)量盡可能相同。
[0022]在按照本發(fā)明的軸向活塞機(jī)器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以規(guī)定，入口和/或出口閥設(shè)計(jì)為(多重)轉(zhuǎn)盤(pán)閥的形式。由此入口和/或出口閥包含用于各單個(gè)缸的入口和/或出口，它們暫時(shí)地借助轉(zhuǎn)盤(pán)敞開(kāi)和遮蓋。變化的打開(kāi)時(shí)間(和因此各單個(gè)入口和/或出口閥的變化的打開(kāi)時(shí)長(zhǎng))可以通過(guò)各單個(gè)缸的入口和/或出口之間變化的間隔和/或通過(guò)缸的入口和/或出口的不同的長(zhǎng)度(參照相對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)方向)實(shí)現(xiàn)。在此，只要所有缸的流入和流出之間的相位關(guān)系保持恒定，可以為每個(gè)缸僅設(shè)置一個(gè)(組合式)進(jìn)出口。如果對(duì)于各單個(gè)缸規(guī)定在入流和流出之間有不同的相位關(guān)系，則為每個(gè)缸在不同半徑上設(shè)置至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口，它們被轉(zhuǎn)盤(pán)相應(yīng)的開(kāi)口暫時(shí)地釋放。
【附圖說(shuō)明】
[0023]以下結(jié)合附圖所示的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。在附圖中:
[0024]圖1示出按照本發(fā)明的軸向活塞馬達(dá)的實(shí)施形式的立體圖；
[0025]圖2示出軸向活塞馬達(dá)的俯視圖；
[0026]圖3示出軸向活塞馬達(dá)沿圖2中的平面II1-1II剖切的截面圖；
[0027]圖4示出軸向活塞馬達(dá)沿圖2中的平面IV-1V剖切的截面圖；
[0028]圖5示出軸向活塞馬達(dá)沿圖2中的平面V-V的截面圖的放大局部圖；
[0029]圖6示出軸向活塞馬達(dá)的轉(zhuǎn)盤(pán)的立體圖；
[0030]圖7以上方視角示出轉(zhuǎn)盤(pán)；
[0031]圖8以下方視角示出轉(zhuǎn)盤(pán)；
[0032]圖9示出轉(zhuǎn)盤(pán)沿圖7中的平面IX-1X剖切的截面圖；
[0033]圖10示出轉(zhuǎn)盤(pán)沿圖7中的平面X-X剖切的截面圖；
[0034]圖11示出轉(zhuǎn)盤(pán)沿圖7中的平面X1-XI剖切的截面圖；
[0035]圖12示出軸向活塞馬達(dá)的缸體蓋板的俯視圖；
[0036]圖13示出用于按照本發(fā)明的軸向活塞機(jī)器的斜盤(pán)的俯視圖；
[0037]圖14示出在具有六個(gè)缸的現(xiàn)有技術(shù)中此類(lèi)軸向活塞機(jī)器中活塞運(yùn)動(dòng)的曲線；
[0038]圖15示出在具有六個(gè)缸的現(xiàn)有技術(shù)中此類(lèi)軸向活塞機(jī)器中缸體填充流體的曲線；和
[0039]圖16示出在具有六個(gè)缸的按照本發(fā)明的軸向活塞機(jī)器中缸體填充流體的曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0040]圖1至12示出了軸向活塞馬達(dá)形式的按照本發(fā)明的軸向活塞機(jī)器的實(shí)施形式。軸向活塞馬達(dá)例如用于循環(huán)裝置中，其用于利用汽車(chē)的內(nèi)燃機(jī)的廢熱。在此已蒸發(fā)并且過(guò)熱的以及具有壓力的工作介質(zhì)在軸向活塞馬達(dá)中膨脹，由此工作介質(zhì)的熱潛能的一部分轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。
[0041]軸向活塞馬達(dá)以斜盤(pán)構(gòu)造形式(Traumelscheibenbauart)實(shí)施。其包括缸體10，其構(gòu)造有多個(gè)(在此是六個(gè))相互平行定向的、穿過(guò)該共同缸體10延伸的缸12。在每個(gè)缸12中可移動(dòng)地引導(dǎo)活塞14。所述活塞14通過(guò)各自的連桿16與環(huán)形斜盤(pán)18相連。斜盤(pán)18可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在斜盤(pán)座20上，該斜盤(pán)座抗扭地與軸向活塞馬達(dá)的(輸出)軸22相連。
[0042]斜盤(pán)18以及斜盤(pán)座20具有(共軸的)縱軸線，它們以確定的角度相對(duì)缸體12的縱軸線(和軸22的旋轉(zhuǎn)軸線)傾斜地延伸。所述角度借助調(diào)節(jié)銷(xiāo)24調(diào)節(jié)。為此配備外螺紋的調(diào)節(jié)銷(xiāo)24在軸22的螺紋孔中引導(dǎo)。
[0043]相繼進(jìn)入各個(gè)缸12中的工作介質(zhì)的壓力由于斜盤(pán)18的傾斜形態(tài)而導(dǎo)致指向圓周方向的力分量，其作用在連桿16與斜盤(pán)18的連接部上。所述力分量引發(fā)軸22期望的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于軸22以及與之抗扭連接的斜盤(pán)座