包括流體促動(dòng)的離合器機(jī)構(gòu)和自由輪的原動(dòng)機(jī)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種原動(dòng)機(jī)裝置，包括內(nèi)燃機(jī)(1)和蒸汽機(jī)(4)，所述內(nèi)燃機(jī)用于驅(qū)動(dòng)第一軸(2)，所述蒸汽機(jī)利用離合器機(jī)構(gòu)(3)連接內(nèi)燃機(jī)，并用于驅(qū)動(dòng)第二軸(5)，與離合器機(jī)構(gòu)(3)相互作用的自由輪(6)布置在所述第一軸(2)和第二軸(5)之間，以便在第一工作模式中，將第二軸(5)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給第一軸(2)；在第二工作模式中，允許所述第一軸(2)和第二軸(5)之間自由運(yùn)轉(zhuǎn)，所述離合器機(jī)構(gòu)(3)設(shè)計(jì)為可在過壓或低壓下工作的流體促動(dòng)的離合器機(jī)構(gòu)(3)并且以摩擦鎖合或形狀鎖合的方式橋接所述自由輪(6)，以便將內(nèi)燃機(jī)(1)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由布置在第一軸(2)上的法蘭(7)傳遞到所述第二軸(5)上。
【專利說明】包括流體促動(dòng)的離合器機(jī)構(gòu)和自由輪的原動(dòng)機(jī)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種原動(dòng)機(jī)裝置，包括內(nèi)燃機(jī)和蒸汽機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)用于驅(qū)動(dòng)第一軸，所述蒸汽機(jī)利用離合器機(jī)構(gòu)連接所述第一軸，用于驅(qū)動(dòng)第二軸，其中在第一軸和第二軸之間布置一與離合器機(jī)構(gòu)相互作用的自由輪，以在第一工作模式中，將第二軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給第一軸；在第二工作模式中，在第一軸和第二軸之間實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)。
[0002]本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域延伸到汽車的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，尤其是具有內(nèi)燃機(jī)和用于支持內(nèi)燃機(jī)的蒸汽機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0003]隨著內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展，降低燃料消耗具有重要意義。為了驅(qū)動(dòng)汽車，內(nèi)燃機(jī)將一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。此時(shí)更大部分的化學(xué)能被作為廢熱通過冷卻系統(tǒng)排出或者未經(jīng)使用地導(dǎo)入內(nèi)燃機(jī)廢氣中。為了利用這部分熱能，可設(shè)想內(nèi)燃機(jī)與蒸汽機(jī)聯(lián)接。在這里，來自內(nèi)燃機(jī)的熱能用于產(chǎn)生蒸汽，這些蒸汽在膨脹機(jī)中降壓，因而提供更多的能量來驅(qū)動(dòng)汽車。
[0004]內(nèi)燃機(jī)和蒸汽機(jī)的結(jié)合尤其適用于載貨汽車情形下廢熱利用，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)必須提供大的功率，因而提供大量的用于產(chǎn)生蒸汽的熱能。
[0005]從通常熟知的現(xiàn)有技術(shù)可知，蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)可通過剛性聯(lián)接進(jìn)行連接。從內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)后，內(nèi)燃機(jī)就已經(jīng)與蒸汽機(jī)聯(lián)動(dòng)，盡管沒有對(duì)蒸汽機(jī)提供足夠的蒸汽力。由此帶來的缺點(diǎn)是:特別是在內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)時(shí)和在內(nèi)燃機(jī)適度放熱期間，對(duì)應(yīng)蒸汽機(jī)摩擦的總系統(tǒng)效率變差。
[0006]還已知所述蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)通過置于其間的自由輪相互連接。由此，當(dāng)沒有對(duì)蒸汽機(jī)足夠的蒸汽力時(shí)，所述內(nèi)燃機(jī)空轉(zhuǎn)。因而在內(nèi)燃機(jī)的這種情形下，沒有增加蒸汽機(jī)的附加的摩擦功率。這個(gè)技術(shù)方案的缺點(diǎn)是:內(nèi)燃機(jī)不再拖著啟動(dòng)蒸汽機(jī)，由此在蒸汽機(jī)的不適宜的靜止位置，蒸汽機(jī)或許不再能獨(dú)自開動(dòng)。
[0007]從DE 10 2010 031 498 Al已知一種電磁開關(guān)離合器，其中蒸汽機(jī)與內(nèi)燃機(jī)相連接。在這里，第一軸可由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)，且第二軸可由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。此外，中間輪與第一軸相連接，且離合器鐘與第二軸至少間接連接，其中在中間輪和離合器鐘之間布置自由輪。自由輪的任務(wù)是將與第一軸連接的中間輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到所述離合器鐘上，并且離合器鐘的空轉(zhuǎn)也可傳遞給中間輪。通過電磁操縱力至少間接生成中間輪和離合器鐘之間的摩擦力或者形狀鎖合，所述電磁操縱力通過控制電磁鐵，利用操縱設(shè)備激活。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]從上述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種原動(dòng)機(jī)裝置，所述原動(dòng)機(jī)裝置包括內(nèi)燃機(jī)和蒸汽機(jī)，所述蒸汽機(jī)通過自由輪連接到內(nèi)燃機(jī)上，所述蒸汽機(jī)應(yīng)通過內(nèi)燃機(jī)生成的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行促進(jìn)啟動(dòng)。
[0009]這個(gè)任務(wù)從根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的原動(dòng)機(jī)裝置出發(fā)，結(jié)合其特征部分的特征來完成。本發(fā)明的有利改進(jìn)方案從后面的從屬權(quán)利要求得知。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，所述離合器機(jī)構(gòu)構(gòu)造為可在高壓或低壓下運(yùn)行的、流體操縱的離合器機(jī)構(gòu)，并且以摩擦鎖合或形狀鎖合的方式跨接所述自由輪，以便將所述內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由布置在第一軸上的法蘭傳遞到第二軸上。
[0011]所述操縱離合器的液壓或氣動(dòng)操縱能夠?qū)崿F(xiàn)可靠且簡(jiǎn)單的操縱。所述自由輪的跨接尤其有利，這是因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)能夠在沒有附加阻力的情形下通過蒸汽機(jī)開始啟動(dòng)，所述流體操縱的離合器機(jī)構(gòu)被閉合，并且所述蒸汽機(jī)被拖著啟動(dòng)。這提高了所述系統(tǒng)的效率，并且能夠在更小的燃料消耗時(shí)提供更大的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。
[0012]優(yōu)選地，套在所述第二軸上的自由輪支座通過用于軸向且轉(zhuǎn)動(dòng)地固定的結(jié)構(gòu)固定在所述第二軸的軸肩的端面上，從而所述第二軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可傳遞到所述自由輪支座上。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)選可以是螺栓或銷釘。但也可設(shè)想在所述第二軸中引入槽，以防止所述自由輪支座在第二軸上旋轉(zhuǎn)。所述軸向固定則優(yōu)選能夠通過軸環(huán)和/或軸螺母實(shí)現(xiàn)。
[0013]還優(yōu)選的是，所述自由輪的內(nèi)圓周布置在所述自由輪支座的被構(gòu)造為環(huán)形面的外圓周上，并且所述自由輪的外圓周布置在所述法蘭的被構(gòu)造為環(huán)形面的內(nèi)圓周上。這種結(jié)構(gòu)能夠在第一運(yùn)行模式中將所述第二軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到所述第一軸上，并且在第二運(yùn)行模式中，使所述第一軸相對(duì)于第二軸空轉(zhuǎn)。
[0014]當(dāng)所述第二軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到第一軸上時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述第二軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的正傳遞，從而所述第一軸卸載，由此所述內(nèi)燃機(jī)也被卸載。內(nèi)燃機(jī)通過蒸汽機(jī)卸載，相應(yīng)地引起燃料節(jié)省，所述蒸汽機(jī)將散布到周圍的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。
[0015]本發(fā)明還提出，布置在第一軸上的法蘭在外圓周上具有離合器摩擦片，所述離合器摩擦片延伸到所述外圓周上，在所述法蘭的外圓周上軸向運(yùn)動(dòng)，所述離合器摩擦片具有沿軸線方向成形的造型，所述造型平行于所述法蘭的端面延伸并且不貼靠在法蘭上。此外，所述自由輪支座具有平行于法蘭端面形成的摩擦面，所述摩擦面布置在所述法蘭的端面和離合器摩擦片的造型之間。
[0016]所述離合器支座的段位于所述法蘭和布置在法蘭上的離合器摩擦片，不僅所述法蘭和自由輪支座之間不接觸，所述離合器摩擦片和自由輪支座之間也不接觸。所述離合器摩擦片與所述法蘭接合，以使所述離合器摩擦片可能軸向運(yùn)動(dòng)，但不徑向運(yùn)動(dòng)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一改善的措施提出，離合器活塞在蒸汽機(jī)的殼體中布置在離合器摩擦片的造型高度上。
[0018]優(yōu)選地，所述離合器活塞包括作用到緊壓環(huán)上的環(huán)形活塞。所述環(huán)形活塞優(yōu)選由比較軟的材料構(gòu)成，并且設(shè)有密封唇和殼體中足夠的余隙，以便保證在所述環(huán)形活塞軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述環(huán)形活塞在所述殼體中不被卡住或者翹曲。
[0019]還優(yōu)選的是，所述緊壓環(huán)在徑向延伸的凹槽中具有滾動(dòng)軸承。在所述滾動(dòng)軸承與所述離合器摩擦片的造型接觸時(shí)，所述滾動(dòng)軸承具有磨損最小的作用，這是因?yàn)樵谒鰸L動(dòng)軸承與轉(zhuǎn)動(dòng)的離合器摩擦片接觸時(shí)，所述滾動(dòng)軸承中的滾子處于運(yùn)動(dòng)中，并且所述緊壓環(huán)因而不在所述離合器摩擦片的凹槽上產(chǎn)生摩擦。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，布置在環(huán)形活塞上的通道引導(dǎo)流體流動(dòng)，流體的壓力載荷使所述環(huán)形活塞軸向運(yùn)動(dòng)，并因此將所述離合器摩擦片的凹槽推壓到所述自由輪支座的摩擦面上，以使所述自由輪支座的摩擦面和離合器摩擦片之間接觸。
[0021]所述密封唇在所述殼體中密封所述環(huán)形活塞并且構(gòu)成控制室，流體流入所述控制室中。一旦所述流體充滿所述控制室，所述環(huán)形活塞朝向離合器摩擦片運(yùn)動(dòng)，并且使所述離合器摩擦片的凹槽壓緊所述自由輪支座的摩擦面。這個(gè)摩擦鎖合形式的連接能夠使所述第一軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到第二軸上，并且實(shí)現(xiàn)所述蒸汽機(jī)通過內(nèi)燃機(jī)拖著啟動(dòng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面將參考附圖，借助于優(yōu)選實(shí)施例的描述一起詳細(xì)說明本發(fā)明，其中:
[0023]圖1示出了原動(dòng)機(jī)裝置的示意性剖視圖，所述原動(dòng)機(jī)裝置包括內(nèi)燃機(jī)和蒸汽機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)和蒸汽機(jī)通過流體操縱的離合器機(jī)構(gòu)相互連接；
[0024]圖2示出了對(duì)應(yīng)第一實(shí)施例的、圖1所示流體操縱的離合器機(jī)構(gòu)的示意性剖視放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1示出了原動(dòng)機(jī)裝置，它具有內(nèi)燃機(jī)I和蒸汽機(jī)4，內(nèi)燃機(jī)I和蒸汽機(jī)4通過流體操縱的離合器機(jī)構(gòu)3相互連接。流體操縱的離合器機(jī)構(gòu)3安裝在蒸汽機(jī)4和內(nèi)燃機(jī)I之間。內(nèi)燃機(jī)I具有四個(gè)氣缸la、lb、lc和Id。蒸汽機(jī)4也具有兩個(gè)相對(duì)的氣缸4a、4b。蒸汽機(jī)4的氣缸4a、4b作用在第二軸5上，第二軸5由蒸汽機(jī)4驅(qū)動(dòng)。氣缸Ia至Id作用在第一軸2上，第一軸2可有內(nèi)燃機(jī)I驅(qū)動(dòng)。因?yàn)榱黧w操縱的離合器機(jī)構(gòu)3包括第一軸2和第二軸5，使原動(dòng)機(jī)裝置獲得了緊湊的構(gòu)型。此外設(shè)置支承臂19，支承臂19使蒸汽機(jī)4的殼體20和內(nèi)燃機(jī)I的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體連接。
[0026]圖2是離合器機(jī)構(gòu)3的放大圖。套在第二軸5上的自由輪支座8利用螺栓21固定在第二軸5的軸肩端面上，從而所述第二軸5的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可傳遞到自由輪支座8上。第二軸5利用軸承20a支承在蒸汽機(jī)4的殼體14上，并且附加地，通過軸承20b使內(nèi)燃機(jī)側(cè)的法蘭7支承在第二軸5上。自由輪6的內(nèi)圓周布置在自由輪支座8的被構(gòu)造為環(huán)形面的外圓周上，所述自由輪6的外圓周布置在法蘭7的被構(gòu)造為環(huán)形面的內(nèi)圓周上。布置在第一軸2上的法蘭7在外圓周上具有離合器摩擦片9，離合器摩擦片9延伸到所述外圓周上方并且在法蘭7的外圓周上可軸向運(yùn)動(dòng)，離合器摩擦片9具有沿軸線10成形的造型11，造型11平行于法蘭7的端面。自由輪支座8具有平行于法蘭7端面的摩擦面12，摩擦面12布置在法蘭7的端面和離合器摩擦片9的造型11之間。離合器活塞13在蒸汽機(jī)14的殼體14中布置在離合器摩擦片9的造型11的高度上，離合器活塞13包括作用到緊壓環(huán)15上的環(huán)形活塞16，滾動(dòng)軸承17布置在緊壓環(huán)15的徑向延伸的凹槽中。布置在環(huán)形活塞16上的通道18引導(dǎo)流體流動(dòng)，流體的壓力載荷使環(huán)形活塞16軸向運(yùn)動(dòng)，并且由此離合器摩擦片9的造型11被推壓到自由輪支座8的摩擦面12上，以實(shí)現(xiàn)自由輪支座8的摩擦面12和離合器摩擦片9之間接觸。
[0027]當(dāng)蒸汽機(jī)4正常運(yùn)行時(shí)，自由輪6被阻止在內(nèi)燃機(jī)I上，蒸汽機(jī)4的轉(zhuǎn)矩被傳遞到第一軸2上。在內(nèi)燃機(jī)I開始啟動(dòng)情形中，自由輪6是主動(dòng)的，因?yàn)檫€沒有提供足夠品質(zhì)的蒸汽。在蒸汽機(jī)4必須聯(lián)動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)I能夠啟動(dòng)。一旦提供足夠的蒸汽，離合器活塞13通過流體施加壓力，將離合器摩擦片9壓緊離合器支座8。通過離合器摩擦片9和離合器支座8之間的摩擦鎖合，轉(zhuǎn)矩從法蘭7通過離合器摩擦片9傳遞到離合器支座8上，離合器支座8與第二軸5螺栓固定。一旦蒸汽機(jī)4用固有力繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，離合器活塞13又成為無(wú)壓力狀態(tài)。
[0028]本發(fā)明不限于上述優(yōu)選實(shí)施例，也可設(shè)想它的落入了下述權(quán)利要求保護(hù)范圍的改型。因而，例如蒸汽機(jī)4布置在內(nèi)燃機(jī)一側(cè)，并且通過齒形皮帶和齒輪連接變速器。此外，通過對(duì)圖2所示實(shí)施例稍微變形，本發(fā)明的原動(dòng)機(jī)裝置可在低壓下運(yùn)行，從而在拉伸時(shí)，離合器摩擦片9代替推壓的離合器活塞13，貼靠在自由輪支座8上，并且造型11的指向自由輪支座8的摩擦面被構(gòu)造成在接觸時(shí)實(shí)現(xiàn)形狀鎖合。
[0029]下面補(bǔ)充地指出，“包括”不排除另外的元件或者步驟，“一個(gè)”或者“一”不排除復(fù)數(shù)。接著指出，參考上述一個(gè)實(shí)施例記載的特征或步驟也可與上述另一實(shí)施例記載的特征或步驟結(jié)合。權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不用于限制。
【權(quán)利要求】
1.一種原動(dòng)機(jī)裝置，包括內(nèi)燃機(jī)(I)和蒸汽機(jī)(4)，所述內(nèi)燃機(jī)用于驅(qū)動(dòng)第一軸(2)，所述蒸汽機(jī)用于驅(qū)動(dòng)第二軸(5)，所述蒸汽機(jī)與內(nèi)燃機(jī)利用離合器機(jī)構(gòu)(3)連接，其中與所述離合器機(jī)構(gòu)(3)相互作用的自由輪(6)布置在所述第一軸(2)和第二軸(5)之間，以在第一運(yùn)行模式中，將所述第二軸(5)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到所述第一軸(2)上；在第二運(yùn)行模式中，實(shí)現(xiàn)所述第一軸(2)和第二軸(5)之間空轉(zhuǎn)， 其特征在于，所述離合器機(jī)構(gòu)(3)被構(gòu)造為可借助過壓或低壓運(yùn)行的流體操縱的離合器機(jī)構(gòu)(3)，其中所述離合器機(jī)構(gòu)(3)摩擦鎖合地或者形狀鎖合地跨接所述自由輪￠)，以使內(nèi)燃機(jī)(I)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過布置在第一軸(2)上的法蘭(7)傳遞到第二軸(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于，套在第二軸(5)上的自由輪支座(8)通過軸向和旋轉(zhuǎn)固定的機(jī)構(gòu)固定在第二軸(5)的軸肩端面上，從而所述第二軸(5)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能傳遞到所述自由輪支座(8)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的原動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于，所述自由輪(6)的內(nèi)圓周布置在所述自由輪支座⑶的被構(gòu)造為環(huán)形面的外圓周上，并且所述自由輪(6)的外圓周布置在所述法蘭(7)的被構(gòu)造為環(huán)形面的內(nèi)圓周上。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的原動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于，布置在第一軸(2)上的法蘭在外圓周具有離合器摩擦片(9)，所述離合器摩擦片(9)在所述外圓周上方延伸并且在所述法蘭(7)的外圓周上可軸向運(yùn)動(dòng)，所述離合器摩擦片(9)具有沿軸線(10)成形的造型(11)，所述造型(11)平行于法蘭(7)的端面延伸，但不貼靠在所述法蘭(7)上。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的原動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于，所述自由輪支座(8)具有平行于所述法蘭(7)的端面構(gòu)成的摩擦面(12)，所述摩擦面(12)布置在所述法蘭(7)的端面和離合器摩擦片(9)的造型(11)之間。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的原動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于，在所述離合器摩擦片(9)的造型(11)的高度上，離合器活塞(13)布置在所述蒸汽機(jī)(4)的殼體(14)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的原動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于，所述離合器活塞(13)包括作用到緊壓環(huán)(15)上的環(huán)形活塞(16)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的原動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于，所述緊壓環(huán)(15)在徑向延伸的凹槽中具有滾動(dòng)軸承(17)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的原動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于，布置在所述環(huán)形活塞(16)上的通道(18)引導(dǎo)流體，流體的壓力載荷使所述環(huán)形活塞(16)軸向運(yùn)動(dòng)，并且由此將所述離合器摩擦片(9)的造型(11)推壓到所述自由輪支座⑶的摩擦面(12)上，以實(shí)現(xiàn)所述自由輪支座⑶的摩擦面(12)和離合器摩擦片(9)之間接觸。
【文檔編號(hào)】F16D25/0635GK104204583SQ201380014781
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月20日
【發(fā)明者】N·艾森門格爾, A·溫格特, F·維德曼 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司