[发明专利]包括流体促动的离合器机构和自由轮的原动机装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种原动机装置，包括内燃机和蒸汽机，所述内燃机用于驱动第一轴，所述蒸汽机利用离合器机构连接所述第一轴，用于驱动第二轴，其中在第一轴和第二轴之间布置一与离合器机构相互作用的自由轮，以在第一工作模式中，将第二轴的旋转运动传递给第一轴；在第二工作模式中，在第一轴和第二轴之间实现空转。

本发明的应用领域延伸到汽车的驱动技术，尤其是具有内燃机和用于支持内燃机的蒸汽机的驱动技术。

背景技术

随着内燃机的发展，降低燃料消耗具有重要意义。为了驱动汽车，内燃机将一部分化学能转换成机械能。此时更大部分的化学能被作为废热通过冷却系统排出或者未经使用地导入内燃机废气中。为了利用这部分热能，可设想内燃机与蒸汽机联接。在这里，来自内燃机的热能用于产生蒸汽，这些蒸汽在膨胀机中降压，因而提供更多的能量来驱动汽车。

内燃机和蒸汽机的结合尤其适用于载货汽车情形下废热利用，因为内燃机必须提供大的功率，因而提供大量的用于产生蒸汽的热能。

从通常熟知的现有技术可知，蒸汽机和内燃机可通过刚性联接进行连接。从内燃机启动后，内燃机就已经与蒸汽机联动，尽管没有对蒸汽机提供足够的蒸汽力。由此带来的缺点是：特别是在内燃机启动时和在内燃机适度放热期间，对应蒸汽机摩擦的总系统效率变差。

还已知所述蒸汽机和内燃机通过置于其间的自由轮相互连接。由此，当没有对蒸汽机足够的蒸汽力时，所述内燃机空转。因而在内燃机的这种情形下，没有增加蒸汽机的附加的摩擦功率。这个技术方案的缺点是：内燃机不再拖着启动蒸汽机，由此在蒸汽机的不适宜的静止位置，蒸汽机或许不再能独自开动。

从DE 10 2010 031 498 A1已知一种电磁开关离合器，其中蒸汽机与内燃机相连接。在这里，第一轴可由蒸汽机驱动，且第二轴可由内燃机驱动。此外，中间轮与第一轴相连接，且离合器钟与第二轴至少间接连接，其中在中间轮和离合器钟之间布置自由轮。自由轮的任务是将与第一轴连接的中间轮的旋转运动传递到所述离合器钟上，并且离合器钟的空转也可传递给中间轮。通过电磁操纵力至少间接生成中间轮和离合器钟之间的摩擦力或者形状锁合，所述电磁操纵力通过控制电磁铁，利用操纵设备激活。

发明内容

从上述现有技术出发，本发明的任务是提供一种原动机装置，所述原动机装置包括内燃机和蒸汽机，所述蒸汽机通过自由轮连接到内燃机上，所述蒸汽机应通过内燃机生成的旋转运动进行促进启动。

这个任务从根据权利要求1前序部分的原动机装置出发，结合其特征部分的特征来完成。本发明的有利改进方案从后面的从属权利要求得知。

根据本发明，所述离合器机构构造为可在高压或低压下运行的、流体操纵的离合器机构，并且以摩擦锁合或形状锁合的方式跨接所述自由轮，以便将所述内燃机的旋转运动经由布置在第一轴上的法兰传递到第二轴上。

所述操纵离合器的液压或气动操纵能够实现可靠且简单的操纵。所述自由轮的跨接尤其有利，这是因为内燃机能够在没有附加阻力的情形下通过蒸汽机开始启动，所述流体操纵的离合器机构被闭合，并且所述蒸汽机被拖着启动。这提高了所述系统的效率，并且能够在更小的燃料消耗时提供更大的发动机功率。

优选地，套在所述第二轴上的自由轮支座通过用于轴向且转动地固定的结构固定在所述第二轴的轴肩的端面上，从而所述第二轴的旋转运动可传递到所述自由轮支座上。这种结构优选可以是螺栓或销钉。但也可设想在所述第二轴中引入槽，以防止所述自由轮支座在第二轴上旋转。所述轴向固定则优选能够通过轴环和/或轴螺母实现。

还优选的是，所述自由轮的内圆周布置在所述自由轮支座的被构造为环形面的外圆周上，并且所述自由轮的外圆周布置在所述法兰的被构造为环形面的内圆周上。这种结构能够在第一运行模式中将所述第二轴的旋转运动传递到所述第一轴上，并且在第二运行模式中，使所述第一轴相对于第二轴空转。

当所述第二轴的旋转运动传递到第一轴上时，实现所述第二轴的旋转运动的正传递，从而所述第一轴卸载，由此所述内燃机也被卸载。内燃机通过蒸汽机卸载，相应地引起燃料节省，所述蒸汽机将散布到周围的热能转变成机械能。

本发明还提出，布置在第一轴上的法兰在外圆周上具有离合器摩擦片，所述离合器摩擦片延伸到所述外圆周上，在所述法兰的外圆周上轴向运动，所述离合器摩擦片具有沿轴线方向成形的造型，所述造型平行于所述法兰的端面延伸并且不贴靠在法兰上。此外，所述自由轮支座具有平行于法兰端面形成的摩擦面，所述摩擦面布置在所述法兰的端面和离合器摩擦片的造型之间。