[发明专利]质量平衡得到提高的往复式活塞发动机

说明书

本发明涉及一种与权利要求1的前序部分对应的质量平衡得到提高的往复式活塞发动机。从日本专利JP2004204777中可以了解这种发动机。该文献揭露了一种装置。在该装置中，每个活塞作用于摇杆，所述摇杆自身通过锥齿传动和飞轮而将往复运动转变转换为输出轴的连续旋转运动，所述输出轴垂直于汽缸轴而延伸。

德国专利DE2626979揭露了一种具有往复式活塞的发动机，所述往复式活塞即使在输出轴固定时仍然可以运转，但是随后被设定为围绕输出轴旋转。该发动机具有两个环形汽缸。所述两个环形汽缸以对镜像方式与输出轴同轴设置，并且所述两个环形汽缸具有环形活塞，所述环形活塞通过万向节类型或差速类型的内部传动而连接于输出轴。即使活塞具有完全的质量平衡，复杂的传动(设置在汽缸的中央腔体内)也得不到完全平衡，更不用说其它实际缺陷了。

一般而言，往复式活塞发动机因其成熟性、关键技术的通常可获得性、材料的技术改良、汽缸内燃烧过程的广泛了解度及因此形成的对相应应用领域的良好适应性而被广泛使用。

往复式活塞发动机运行原理的固有问题是质量平衡问题。一方面，活塞的来回运动及从顶部死点开始和从底部死点开始的活塞速度不均匀导致了质量平衡问题。另一方面，曲柄运动的侧向分量引起的不平衡性导致了质量平衡问题。

在四冲程运行中具有120度点火间隔的串联安装的六缸发动机提供了高达二级的完全平衡，并且同时具有自由质量力和自由质量扭矩。然而，在这些发动机中，长曲轴的扭转刚度或扭转刚度的不足已经开始导致出现问题，并且串联方式排列的汽缸导致出现具有较长外形的发动机组。

平衡结构与多种偏心轴配合运行，这些偏心轴平行于曲轴，并且以可转动的方式连接于曲轴。而且偏心轴的转动速度通常为曲轴转动速度的两倍或四倍，以便平衡质量力和质量扭矩。在摈弃这些复杂并且因而昂贵的系统的过程中，设计者们曾经满足于用于悬挂或安装发动机的装置，这种装置尽可能地不把振动传递给底座或车架。

比较而言，本发明的目的是提供一种往复式活塞发动机，其具有紧凑设计，并且具有较高程度的质量力平衡和质量扭矩平衡。

根据本发明，这些目的通过具有在权利要求1的特征部分指出的特征的往复式活塞发动机实现。

换言之，根据本发明的往复式活塞发动机的本质特征在于其输出轴平行于汽缸轴，并且优选地通过锥齿轮将扭矩传递给输出轴。汽缸具有圆形截面。

四个汽缸优选地呈方形排列，在此，在对角线上相对设置的汽缸以相反的方向运行，但位于等角位置，并且通过这种方式形成的两个汽缸配对以头对尾的方式设置，也就是说，在一个汽缸配对的曲柄驱动件之间，所述汽缸头上设置有另一个汽缸配对的气门。

由于存在较高制造精度和较高稳定性的可能性，通过锥齿轮将单个汽缸的扭矩传递到输出轴不再成为问题，并且相应地，直到1980年代都存在的与锥齿轮的使用寿命及运动精度有关的问题也被完全解决，那个年代的锥齿轮具有相当高的制造成本。

下面结合附图详细描述了本发明。其中：

图1展示了与输出轴垂直的截面示意图；

图2展示了重复沿着边角穿过多个汽缸轴的截面示意图；

图3、4展示了与图1、2的视图相同的变型例；及

图5展示了二冲程运行方式的变型例。

图1展示了延伸穿过多个台阶、穿过根据本发明的往复式活塞发动机1及输出轴2的截面示意图。所述输出轴2上具有与其连接的锥齿轮3。所述锥齿轮3与两个驱动锥齿轮4啮合。与曲轴齿轮6啮合的中间齿轮5在每种情况下都通过可转动及同轴方式连接于驱动锥齿轮4。而曲轴齿轮6则永久连接于汽缸8的活塞9(图2)的连接杆11的曲柄(轴)7上。通过选择锥齿轮的传动比，可以适当的传动比而获得较宽的极限范围。结果是，发动机可在对其有利的转动速度范围内运行。

从图1可以看出：具有展示出的曲轴7的两个汽缸8相对于输出轴3对称设置，并且汽缸轴与其平行。两个曲轴互相平行，并且输出轴2垂直于两个曲轴限定的平面。

结构与汽缸8相同并且其标号上附有’符号以示区别的另外两个汽缸8’围绕输出轴2的轴线设置，被旋转了90度，并且其头部打开。

作为上述设置的结果，所有4个活塞9均同时到达顶部死点中心和底部死点中心。然而，由于这些汽缸两两相互设置在相对方向上，就好像头部对尾部一样，因此，汽缸运动和曲柄转动之间的差异得到了完全平衡。由于设置在相同方向上的两个汽缸的对称性，水平力(实际上是垂直于汽缸轴而发生的力)得到了完全平衡。