[发明专利]用于连接蒸汽机与内燃机的电磁开关离合器

说明书

技术领域

本发明涉及可通过蒸汽力过程驱动的、与内燃机连接的蒸汽机的领域。

背景技术

对于内燃机开发，燃料消耗的减少具有重要意义。内燃机将燃料的能量转换成机械能来驱动机动车。在此情况下大量的能量作为余热被释放，该余热通过冷却系统导出或在内燃机的废气中被导出。为了利用该热能，内燃机与一个蒸汽力过程耦合。由此使来自内燃机的热能用来产生蒸汽，该蒸汽在一个膨胀机中被减压及由此提供附加能量，该附加能量可用于驱动机动车。

一个内燃机与一个蒸汽机的组合特别适合载重汽车中余热的利用，因为在这里内燃机必需输出大的功率及由此可提供大量热能来产生蒸汽。

在蒸汽机与内燃机连接的情况下可想到：设置一个刚性离合器。然而这意味着，内燃机从其起动开始就拖动蒸汽机，尽管对于蒸汽机还不存在足够的蒸汽压力。由此产生了一个缺点，即尤其在内燃机起动时与蒸汽机的摩擦相应地使整个系统的效率变差。然而由此蒸汽机可由内燃机来拖动，以致蒸汽机未保留在一个不利的状况中，在该状况中蒸汽机可能不能由自己来起动。

此外可考虑，蒸汽机及内燃机通过一个中间联接的空转件相互连接。因此当对于蒸汽机不存在足够的蒸汽压力时，内燃机可自由地转动。因而在此情况下内燃机不必负担蒸汽机的附加摩擦功率。然而在此情况下产生一个缺点，即内燃机不再拖动蒸汽机，由此当蒸汽机在不利的静止状态时它与其结构方式相关地可能不再能自行起动。

发明内容

根据本发明具有权利要求1的特征的电磁开关离合器具有其优点，即在整个系统效率改善的情况下允许蒸汽机由内燃机来拖动。

通过从属权利要求中所述的措施可得到权利要求1中给出的电磁开关离合器的有利的进一步构型。

该蒸汽机以有利的方式被构成活塞机。在此情况下也可具有不同类型的活塞机。由此尤其对于机动车的应用可实现蒸汽机的最佳设计及由此可实现高效率。然而该蒸汽机也可被构成其它的膨胀机或涡轮机。视其类型而定多种类型的蒸汽机能够在存在蒸汽压力时由自己来起动。然而，尤其在具有小缸数的活塞式蒸汽机–出于成本及结构空间的原因它是有利的–上，总是存在问题，即该活塞式蒸汽机不能自行起动。通过内燃机及蒸汽机之间的空转首先在起动阶段中可避免不希望的功率降低。一旦建立了所需的蒸汽压力，则通过电磁操作力可产生摩擦锁合，以跨接空转件。也可以产生跨接空转件的形状锁合。

因此在热运行阶段后当存在足够的蒸汽压力时，通过摩擦锁合或形状锁合地跨接空转件的电磁操作使内燃机的旋转运动传递到蒸汽机上。因此内燃机可用作蒸汽机的起动机。在起动过程后可再关断该电磁操作。现在蒸汽机可通过这时锁止的空转件将其功率输出到内燃机上。

特别有利的是：通过电磁操作力在中间轮与离合器罩之间产生一个摩擦力。由此在用于跨接空转件的操作被激活时能够有利地带动第一轴来起动蒸汽机。由此即使当内燃机的转速相对高时也能保证蒸汽机的匀速起动。

有利的是，中间轮具有一个锥形摩擦面；离合器罩具有一个锥形摩擦面；中间轮的锥形摩擦面与离合器罩的锥形摩擦面彼此面对；及通过电磁操作力使中间轮的锥形摩擦面及离合器罩的锥形摩擦面相互加载。由此在紧凑的结构方式的情况下可产生高的摩擦力，以致可由内燃机将大的力传递到蒸汽机上以起动蒸汽机。

然而有利的还在于：中间轮具有一个环形摩擦面；离合器罩具有一个环形摩擦面；中间轮的环形摩擦面与离合器罩的环形摩擦面相对第一轴的旋转轴线垂直地定向及彼此面对；及通过电磁铁的操作力使中间轮的环形摩擦面及离合器罩的环形摩擦面相互加载。由此能使离合器罩与中间轮之间的摩擦连接有利地打开及关闭。

有利的还在于：离合器罩至少部分地由铁磁材料构成。由此离合器罩例如可由一个电磁铁来操作，以产生摩擦锁合。也可以是在离合器罩上设置一个或多个铁磁部件。这种铁磁部件例如可嵌入离合器罩中或与离合器罩连接。在此情况下对铁磁部件配置一个或多个电磁铁。

此外有利的是，蒸汽机具有一个壳体部分；离合器罩的一个端面向着壳体部分；及在壳体部分上设置了一个电磁铁，该电磁铁配置给离合器罩的该端面。由此可得到整个系统的一个紧凑的结构。在此情况下有利的还在于：蒸汽机的该壳体部分由一种铁磁材料构成。

此外有利的是，离合器罩通过一个柔性的离合器与第二轴连接。这种柔性的离合器例如可被构成牙嵌式离合器。因此在蒸汽机的常规工作中当空转件锁止时可通过该牙嵌式离合器使转矩传递到第二轴上，该第二轴可为内燃机的轴。