一种组件,尤其是内燃机或压缩机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种组件，尤其是压缩机或内燃机，所述组件包括在其中被布置四个活塞的壳体，该四个活塞中的第一活塞具有第一端面，第二活塞具有第二端面，第三活塞具有面对第一端面的第三端面，并且第四活塞具有面对第二端面的第四端面，其中，所述活塞在冲程有限的往复运动中能够围绕枢转轴线枢转地运动，所述组件还包括活塞保持架，并且该活塞保持架被布置在壳体中并且四个活塞被布置在该活塞保持架中，所述组件还包括位于壳体中的控制机构，该机构具有弯曲元件，在该弯曲元件上所述活塞被引导以产生它们的枢转运动，其中活塞与活塞保持架能够一起在所述壳体中围绕垂直于枢转轴线的旋转轴线旋转，或者弯曲元件能够在所述壳体中围绕垂直于枢转轴线的所述旋转轴线旋转，其中，所述弯曲元件以围绕旋转轴线的环的方式被径向地布置在活塞外侧，并且所述组件还包括位于壳体中的每个都用于工作介质的工作腔，所述多个腔被布置在活塞的面对的端面之间。
【背景技术】
[0002]从TO 2011/147492 A2中已知这种组件。
[0003]根据本发明的组件在基本构造方面能够形成为压缩机或内燃机。在根据本发明的组件的另外的实施例中，该组件还可以通过添加电动马达部件被形成为发电机或者混动马达。在根据本发明的组件作为压缩机的实施例中，通过添加电动马达部件，该组件可以在不具有外部驱动的情况下工作，其中电动马达部件向压缩机提供驱动能量。然而本发明不限于所述示例。
[0004]从上述的WO 2011/147492 A2中已知的组件具有活塞发动机部件，该活塞发动机部件具有被布置在球形壳体中的四个活塞。活塞被保持在活塞保持架中。因为球形壳体，因而已知的组件和根据本发明的组件也可以被称为球形马达或者一般地称为球形组件。在已知的组件中，两个活塞在各种情况下被刚性地连接为一个活塞对，从而总体上存在总共具有四个活塞的两个活塞对。已知的组件总共具有每个都用于工作介质的两个工作腔。这里，第一工作腔被形成在第一活塞的第一端面和第三活塞的面对第一端面的第三端面之间，并且第二工作腔被形成在第二活塞的第二端面和第四活塞的面对第二端面的第四端面之间。
[0005]已知组件的第一活塞对和第二活塞对执行围绕公用枢转轴线的往复枢转运动，其中第一活塞对的枢转运动在与第二活塞对的枢转运动相反的方向上进行。以此方式，第一工作腔体积减小，其中第一活塞的第一端面和第三活塞的第三端面向彼此移动，同时第二工作腔体积增大，其中，第二活塞的第二端面和第四活塞的第四端面彼此远离地移动。
[0006]在组件作为内燃机的实施例的情况下，作为工作介质的燃料空气混合物被吸入到两个工作腔中，在该工作腔中，工作介质被压缩、点燃、膨胀和再次排出。
[0007]在已知组件作为压缩机的实施例的情况下，作为工作介质的气体，尤其是空气，被吸入到两个工作腔中，在该工作腔中，该气体被压缩并且在压缩状态下被再次排出。
[0008]从WO 2006/089576 Al或者WO 2007/014752 Al中已知球形马达形式的其他组件，这两个专利申请遵循之前的概念，即，这些组件具有四个活塞和两个工作腔。
[0009]为了产生四个活塞的往复枢转运动，已知的球形马达具有弯曲元件，四个活塞被引导在弯曲元件上。此处规定，或者弯曲元件能够在壳体中围绕垂直于枢转轴线的旋转轴线旋转，同时四个活塞不参与旋转运动，或者四个活塞与活塞保持架一起围绕旋转轴线一起旋转，同时弯曲元件不围绕旋转轴线旋转。在两个情况下，已知组件的弯曲元件具有大致地被形成正弦曲线的两个控制弯曲部。因此在组件作为内燃机的实施例的情况下，在弯曲元件的360°的旋转中，或者在活塞的360°的旋转中，在两个工作腔中，即在四汽缸四冲程循环发动机中，发生四个完整的工作循环变化。虽然与四汽缸四冲程循环发动机功能相关联，然而，确定的缺点是该功能关联是可能的，只因为弯曲元件的控制弯曲部大致地被形成正弦曲线。控制弯曲部的正弦形状，至少在较高的旋转速度下，在以下方面是不利的，即当活塞围绕旋转轴线循环时或者弯曲元件围绕旋转轴线循环时，控制弯曲部上的活塞的引导将经受与正弦形状相对应的永久性的方向改变，这在至少较高的旋转速度时导致“跳台滑雪效应”并且可能因此不利地影响组件的运行安静度。
【发明内容】
[0010]在此背景下，对于最初提及的类型的并且还基于球形组件的原理的组件而言，本发明的目的是规定新的结构概念，利用该新的结构概念，组件的运动的安静度可以被进一步提尚。
[0011]根据本发明，利用最初提及的组件可以完成该目的，其中，在第一活塞的第一端面和第三活塞的第三端面之间布置第一工作腔和第二工作腔，第一工作腔和第二工作腔被第一分隔壁彼此密封地分隔开，并且在第二活塞的第二端面和第四活塞的第四端面之间布置第三工作腔和第四工作腔，第三工作腔和第四工作腔被第二分隔壁彼此密封地分隔开。
[0012]利用根据本发明的本构造概念，组件现在基于球形组件被创建，该球形组件不再只具有两个工作腔，而是具有四个工作腔，而不需要增加活塞的仍然是四个的数量。根据本发明，通过两个分隔壁实现该目的，这两个分隔壁将存在于已知组件中的两个工作腔分别分隔成两个工作腔。根据本发明的组件因此也通过该设计成为四汽缸组件。
[0013]因为将之前设置的两个工作腔分别分隔成两个工作腔，因而实现的优点是，相互面对第一活塞和第三活塞的两个端面以及第二活塞和第四活塞的两个端面不再需要在汽缸对置的原理的基础上执行彼此相反的枢转运动，因为活塞的端面现在抵靠不参与旋转运动的分隔壁而工作。第一活塞和第三活塞抵靠第一分隔壁工作，并且第二活塞和第四活塞抵靠第二分隔壁工作。这继而实现了以下优点，即第一活塞和第三活塞不需要同时抵靠第一分隔壁工作而是能够交替地工作，换言之，具有抵靠第一分隔壁的相差。同样的原理适用于第二活塞和第四活塞。如在下文讨论的那样，这将导致在弯曲元件上不再需要正弦曲线控制弯曲部的简化运动学。
[0014]因此在优选实施例中，规定所述控制机构被构造为使得所有活塞能够在相同方向上枢转地移动从而当第二工作腔和第三工作腔呈现它们的最小体积时，所述第一工作腔和所述第四工作腔呈现它们的最大体积，并且反之亦然。
[0015]根据本发明的具有总共四个工作腔的组件的设计允许该尤其简单的控制机构，该控制机构此外具有如下的优点:该弯曲元件的控制弯曲部可以具有尤其简单的形式。
[0016]在另一优选实施例中，所述弯曲元件具有两个控制弯曲部，控制弯曲部围绕所述旋转轴线以圆形的方式延伸，其中，控制弯曲部的圆形平面相对于垂直于枢转轴线和旋转轴线的轴线被倾斜地定向。
[0017]在两个控制弯曲部中，一个控制弯曲部用于在弯曲元件上引导第一活塞和第三活塞，而另一控制弯曲部用于在弯曲元件上引导第二活塞和第四活塞。弯曲元件的尤其易于生产的设计，其中，两个控制弯曲部相对于旋转轴线是圆形的，尤其具有如下的优点:即当在组件的操作中沿着两个控制弯曲部引导活塞时，组件运行的安静度尤其较高。因为两个控制弯曲部的圆形设计，因而即被引导在两个控制弯曲部上的活塞不经历如正弦曲线控制弯曲部情况下的方向改变，其中，尤其是在高旋转速度时，活塞具有在引导的方向改变时发生如跳台滑雪的跳动的可感知的趋势。
[0018]在两个控制弯曲部作为圆形控制弯曲部的上述实施例中，因此仅通过控制弯曲部的圆形平面的倾斜位置就可以产生枢转运动。对于下死点和上死点之间的完整冲程而言，需要活塞旋转180°或者弯曲元件旋转180°。这也有助于运行的更大的安静度。
[0019]所述两个控制弯曲部优选地在相同的方向上在所有活塞的枢转运动的意义中被布置成大致彼此平行。
[0020]与具有已知组件的正弦曲线控制弯曲部的弯曲元件相比，根据本发明的组件的弯曲元件，可以尤其简单地并且因而经济地被生产。
[0021]两个控制弯曲部的存在的大致平行度也可以很容易地被完成，并且导致四个活塞的枢转运动的精确同步。
[0022]在另一优选实施例中，所述第一活塞和第二活塞被一起刚性地连接为第一活塞对，并且第三活塞和第四活塞被刚性地一起连接为第二活塞对。
[0023]该措施具有如下的优点:为了将四个活塞安装在枢转轴线上，只需要两个轴承，即，只有一个轴承用于各个活塞对。这有利地降低了构件的数量。
[0024]在另一优选实施例中，第一活塞的靠近第一端面的至少一个第一端部以及第三活塞的靠近第三端面的至少一个第三端部在第一活塞引导套筒中被引导以气体密封地滑动，并且第二活塞的靠近第二端面的至少一个第二端部以及第四活塞的靠近第四端面的至少一个第四端部在第二活塞引导套筒中被引导以气体密封地滑动。
[0025]在该实施例中，第一活塞和第三活塞以及第二活塞和第四活塞不再被直接保持在在活塞保持架的内壁中工作的活塞引导件中，而是被保持在第一活塞和第二活塞引导套筒中，该第一活塞和第二活塞引导套筒被布置在活塞保持架中并且被位置固定地连接在活塞保持架中，然而所述活塞优选地可以与该活塞保持架分开。相应的活塞引导套筒的内壁形成相应的工作腔的外围壁。成活塞引导套筒的形式的活塞引导件的各个实施例具有如下的优点:活塞引导套筒可以由与活塞保持架不同的材料制成。因此，活塞引导套筒可以由尤其耐磨的材料制成，其中活塞引导套筒在适当的情况下可以在其内侧上被给予涂层。活塞保持架例如可以由高级钢、钛或者铝铸件制成，然而活塞引导套筒可以由具有Nikasil涂层的铝合金制成、由钛烧结金属、镁烧结物或者陶瓷烧结物制成。活塞引导套筒可以被