带有转子间歇运动的旋转马达的制作方法

专利名称：带有转子间歇运动的旋转马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型旋转马达。
背景技术：
众所周知旋转马达有广泛的应用，包括用于车辆的内燃机以及压 缩机、泵等。
以前已经有众多种类的回转型内燃机被提出并开发。特别是，汪
克尔(Wankel)旋转发动机已被熟知。此发动机包括围绕运动轴线旋 转的大致层状转子部件。该转子部件是形状为具有凸起侧的三角形的 层状板。该板围绕运动轴线在腔室内旋转，该腔室被构造和定尺寸成 比板部件的宽度稍宽，并且具有与板部件的旋转形状相补充的内部形 状。
此外，已经知道众多种类的压缩机和发动机，它们与具有叶轮式 形状的转子部件相结合。
发明目的
本发明的目的是提供一种新型旋转马达，其为现有技术提供了有 益的和功能的替代。术语"旋转马达，，此处包括内燃机和压缩机、泵等。

发明内容
依据本发明提供的旋转马达包括 围绕第一轴线可旋转的第一转子部件； 围绕第二轴线可旋转的第二转子部件；和
用于旋转第一转子部件和第二转子部件的传动系统；其特征在于
第一转子部件和第二转子部件适于以可变的角速度旋转。
还是依据本发明，第一转子和第二转子的角速度在马达的旋转周
期内相互间不同。就每个转子来说可取的是通过360。。
进一步依据本发明，第一转子部件和第二转子部件可定尺寸并构 造成当它们旋转时在它们之间包围压缩室。
这样第一转子部件和第二转子部件每个可包括叶片，所述叶片径 向向外延伸并且它们之间具有接收结构，笫一转子部件的接收构造被 定尺寸并构造成用以在转子部件旋转期间接收来自第二转子部件的叶 片，而第二转子部件的接收结构被定尺寸并构造成用以在转子部件的
旋转期间接收来自第一转子部件的叶片。
第一转子部件和第二转子部件可以是通过传动系统可旋转地相互联接。
传动系统可包括多个齿轮，其可以部分是第一半径而部分是第二 半径。
齿轮可以是可变的半径。
在本发明的一个布置中，传动系统可适于在至少一部分转动中以 第一角速度驱动第一转子部件而以第二角速度驱动第二转子部件，然 后在转动的互补部分以第二角速度驱动第一转子部件而以第一角速度 驱动第二转子部件。
第一轴线可平行于第二轴线并且第一转子部件和第二转子部件可 以在两侧部由壳体包围以在壳体内形成腔室。
进一步依据本发明，每个叶片在径向可延伸部分在其自由端终止， 该可延伸部分适于沿壳体中腔室的轮廓。采用这样的布置，壳体可以 在其相对的区域径向向外延伸以形成大致椭圆形的结构。
内燃机形式的旋转马达可进一步包括用于将空气输入压缩室的入 口通道和用于从压缩室排出气体的出口通道；用于在预定区域将燃料 输入压缩室的装置；以及用于点燃被导入压缩室的燃料的点火装置。 明的这必.
发明的范围


下面仅通过示例并参考

了本发明的一个实施方式，其中
图l示出了依据本发明的内燃机不带壳体的示意性透视图； 图2示出了如图l所示的第一转子部件和第二转子部件以及传动 的示意性前视图3a-3f是第一转子部件和第二转子部件以及它们之间相互运动
的示意性平面图4a-4d是导致转子部件运动的传动系统中齿轮的示意性平面
图5是在传动系统的一个转周期间第一和第二转子的角位置相对
驱动轴的角位置的图表；
图6是在形成本发明的马达的壳体的部分侧板中的入口和出口 的示意性图解；
图7是第一转子部件和第二转子部件的示意性平面图，其中径向 向外指向的转子叶片每个都包括可延伸的前端部分；
图8第一转子部件和第二转子部件在其中旋转的相对腔室的示 意性平面图，这样的腔室向外延伸以改变马达的压缩和膨胀特性；以 及
图9是正时设置的示意性透视图，其重复第一转子部件和第二转 子部件的叶片的运动。
具体实施例方式
参考附图，其中相同的数字指代相同的装置，旋转马达，在此例 中为内燃机，通常用参考数字IO指代。在未示出的不同的构造中，回 转部件也可以被用作压缩机、泵等。
内燃机IO包括第一转子部件20，其可围绕第一转子轴30形成的 第一轴线转动；第二转子部件40，其可围绕平行于第一转子轴30的 第二转子轴50形成的第二轴线转动；以及齿轮系统60,其用于转动 第一转子部件20和第二转子部件40;其中第一转子部件20和第二转 子部件40适于以各种角速度和以不同角速度转动。
在所示实施方式中，第一转子部件20和第二转子部件40被定尺 寸和构造成当它们旋转时包围它们之间的燃烧室200，如图3a—3f所 示。第一转子部件20和第二转子部件40在每个转子的相对侧都分别 具有啮合表面21和41。在运行上，转子20和40将在每侧部被以55 示意性示出的壳体包围住以防在运行中燃烧排放的气体从转子20和 40的侧部泄漏。壳体可以包括位于转子20和40的每一侧部上的一对 板部件56。可以设想到转子部件20和40的平坦侧部将会通过合适的 密封元件(未示出)与板密封。壳体55包括一对圆形腔室56，所述 圆形腔室56如图8中所示那样相交，并且转子部件20和40在其内部 旋转。参考图8，普通的圆形腔室56可以被改变，例如通过在其周边 上的径向向外延伸部57，以便改变燃烧室200的压缩和膨胀，这将在 下面详细解释。
第一转子部件20和第二转子部件40每个分别包括多个叶片25 和45，转子部件沿径向向外延伸并且在叶片之间分别具有接收构造26 和46，所述接收构造26和46被定尺寸和构造成用以在运行中接收来 自另一个转子部件的叶片。在本发明的一个实施方式中，叶片构造25 和45的自由端将会i殳有径向可延伸端部分25a和45a，该端部分适于 沿着接收构造26和46中的曲率。这样的可延伸端部分还将能够沿着 内腔56的周边，如图8,此处这些内腔如图所示被径向向外扩大了区 域57。如上面所陈述的，扩大的区域57将会影响空气输送进入腔室 57、其压缩以及燃烧气体的膨胀。
参考图1,齿轮系统60将第一转子部件20和第二转子部件40相 互联结，从而它们可以只通过相互的预定的运动次序运动。齿轮系统 60包括多个齿轮和轴，包括位于驱动轴73上的驱动齿轮组70,位于 第一正时轴(timing shaft) 100上的第一正时齿轮组80和位于第二正 时轴110上的第二正时齿轮组90。
驱动齿轮组包括在驱动轴杆73上相邻定位的大尺寸齿轮71和小 尺寸齿轮72。大齿轮71的齿组围绕驱动轴仅延伸180度，而小齿轮 72的齿组围绕驱动轴73的互补的180度延伸。
相似的是，第一和笫二正时齿轮组80和90包括大齿轮81和91, 以及在第一和第二正时轴100和110上相邻定位的小齿轮82和92。 大齿轮81和91中每一个的齿组围绕第一和第二正时轴100和110延 伸90度，而小齿轮82和92中每一个的齿组围绕第一和第二正时轴 100和110延伸270度(互补角度)。
第一正时齿轮组80和第二正时齿轮组90与驱动齿轮组70连通 (如图4a和4d所示)，从而在某些阶段驱动齿轮组70的大齿轮71分 别驱动第一正时齿轮组80和第二正时齿轮组90的小齿轮82和92, 而在另外一些阶段，驱动齿轮组70的小齿轮72分别驱动第一正时齿 轮组80和第二正时齿轮组90的大齿轮81和91。
在不同阶段小齿轮和大齿轮的这种相互作用会导致第一转子部件 20和第二转子部件40在驱动齿轮组70的一个转动期间在不同阶段具 有不同的角速度。第一和第二转子部件20和40的角速度的图表在图 5中予以示出。图5中示出的图表不需包括线性线，而可能例如在方 向交换之前的下曲线图中以及在其端部之前的上曲线图中具有曲线区 域。效果是本发明的马达的压缩及膨胀室将有不相等的最大体积。
第一正时齿轮组80和第二正时齿轮组卯分别驱动第一正时轴 100和第二正时轴110。第一正时轴100和第二正时轴IIO依次分别驱 动第一减速齿轮组120和第二减速齿轮组130，它们通过第一最终驱 动嵌齿轮(drive cog) 140和第二最终驱动嵌齿轮150沿相反方向驱 动转子部件20和40。
可以设想，用于驱动齿轮组70、第一正时齿轮组80和第二正时 齿轮组90中的每个的小齿轮和大齿轮都可以被结合在单一嵌齿轮上， 或者可以使用连续变速传动装置。应该注意的是，由在此所述的齿轮 获得的结果可以通过各种齿轮的装置(未示出)来获得，并且本发明 不局限于图4a-4d中所示的齿轮装置。
第二减速齿轮组130具有额外的反转嵌齿轮131以便于第二转子 部件40的方向的反转。
除了正时齿轮组80和90，还有多种替代性装置，由此，转子部
件20和40的运动可以得到控制。例如在图9中示意性示出了一种这 样的装置，其中设置了可以分别固定在转子20和40的轴30和50上 的模板63，该模板包括沟槽形式的凸轮构造61，该沟槽使叶轮25、 45的运动相等。这种凸轮构造61被销62形式的随动机构随动。模板 63和随动件62将因此重复转子20和40的运动。其它的变化无疑也 是可能的。
象内燃机10这样工作的旋转马达进一步包括图6中以51示意性 示出的进口通道，用于将空气52输入由转子20和40形成的燃烧室 200。此外，内燃机IO包括图6中以53示意性示出的出口通道，用于 从燃烧室200排放燃烧气体54。还考虑了内燃机10包括一些装置， 象喷油器(未示出)或化油器(未示出)用于在预定位置将燃料(未 示出)输入燃烧室200，或者通过将其直接喷射到燃烧室200中或者 使其与通过进口通道输入的空气一起流入燃烧室200中。
内燃机10还包括点火装置(未示出)，例如火花塞，用于点燃燃 烧室200中的燃料与空气的混合物。设想了燃烧室200内的高压缩可 允许使用柴油或其它类似燃料用于压缩-点火操作。
在运行上，驱动齿轮组70将会驱动第一正时齿轮组80和第二正 时齿轮组90。驱动齿轮组70与相应的正时齿轮组80和90被布置成 使得，对于驱动轴杆73的每一个转动，在对于每个转周的至少部分， 第一正时轴100相对于第二正时轴110以不同的角速度被驱动，此后 第一和第二正时轴IOO和110的角速度相反，如图5所示。
正时轴驱动第一减速齿轮组120和第二减速齿轮組130，然后它 们分别驱动第一转子部件和第二转子部件。第二转子部件40的方向由 于在第二减速齿轮组130中包括反向嵌齿轮131而被改变，从而第一 转子部件20和第二转子部件40在相反的方向转动，如图3a-3f所示。
图3a-3f示出了转子部件20和40相互之间是如何旋转的。在图 3a中，第一转子部件20比第二转子部件40旋转得快。当第一转子部 件20上的叶片25被纳入第二转子部件40上的接收构造46 (布置在 第二转子部件40上的两个叶片45之间)中时，就形成了封闭的燃烧
室200。
在此阶段，图6中以52示出的空气和燃料的可燃混合物被导入燃 烧室200中。可以*没想此混合物可以通过已知的装置来输入，象通过 使用化油器，并通过入口输入混合物，或者通过以喷油器(未示出) 将燃料的细小雾滴喷射到燃烧室200内以便在燃烧室200内与通过入 口通道输入的空气相混合。在一种布置中，可以设置如图2中示出的 叶片25和45上小的辅助燃烧室22以增强燃烧过程。可以想象燃料喷 射将被朝向小腔室22。
由于第一和第二转子部件20和40以不同的角速度持续旋转，燃 烧室200在尺寸上变小，由此压缩燃料和空气的混合物(如图3b和 3c所示)。在图3c所示的阶段，第一和第二转子部件的角速度将会改 变从而较慢的转子部件(第二转子部件40 )现在将会变成两个转子部 件20和40的较快运动，对于第一转子部件20反之亦然。
在被压缩的燃烧室200内的被压缩燃料/空气混合物52现在由点 火装置被点燃。燃料/空气混合物的点燃在燃烧室200内引起气体的膨 胀。燃烧室200扩张，沿逆时针方向驱动第二转子部件，如图3d所示。 同时，通过第一和第二转子部件20和40上的叶片和接收构造的相互 作用而形成另一个燃烧室200，如图3e所示。已经发现，在图3a中 的封闭燃烧室200形成之前，其体积缩小并且过量的空气被输送到相 邻的腔室201中，由此，相邻腔室201中的压力增加到大于环境气压。 要指出的是，当例如图3c和3d中所示，通过叶片25和45的相互作 用使腔室201体积减小时，会产生相同的效果。这样的流体输送的结 果会导致内燃机的更高的效率。
然后燃烧室200内的燃烧气体54通过壳体55上的出口通道53 排出。出口通道53可位于在壳体55中的转子部件20和40的侧部， 如图6。
可以看出，图3a和3b中初始燃烧室200内的被点燃的燃料/气体 混合物中的气体膨胀有助于为图3e和3f中正形成的后续燃烧室201 而压缩燃料/气体混合物。 可以设想，运行的基本原理可以用于多种类的构造中，并且多种
形状可用作转子部件20、 40，以便最大化被压缩燃料/气体混合物52 的体积，或者最大化被点燃的燃料/气体混合物作用于叶片45的时间。 可以设想，齿轮系统60可以是行星式齿轮系统。可以进一步设想， 由于燃烧室200的细长形状，可用火花塞形式的两个点火装置以在燃 烧室200的任一端点燃燃料气体混合物52。出于相同的原因，对于长 形的燃烧室200以间隔开的位置关系可取的是使用两个未示出的喷油 器。
可以进一步设想，转子部件20和40的叶片25和45以及接收构 造26和46可包括燃烧增强构造以提高燃烧效率。
应该理解的是，以上只是本发明的一个实施方式，因而在没有偏 离本发明的范围情况下，细节上的很多变化都是可能的。例如， 一组 转子部件可围绕单一的入口通道51或出口通道53以圓形构造设置。 另外，为强度和可靠性目的，可使用带有较少叶片25和45的转子部 件20、 40，并且可以是多种形状。在另外的实施方式中，可以设想多 个转子部件20、 40可围绕单个中心转子部件而定位，以便与中心转子 部件形成多个燃烧室的构造。在又另外的实施方式中，可以设想相互 作用的转子部件20、 40中的一个可以保持固定不动，而一个或多个旋 转的转子部件可围绕固定转子部件旋转，而仍然以与上述相同的方式
与固定转子部件相互作用。可以进一步设想，在这样的实施方式中， 围绕一个固定转子部件旋转的多个转子部件可在它们的时间上分阶段 使得不会让燃烧在同 一时间发生在所有燃烧室中，但是会每隔一定时 间发生。
在其它另 一个实施方式中，可以设想数个转子可位于同 一个轴上， 每个转子与相应的转子相互作用而作为转子组。这些转子组中的每一
个可以相互同步，或者可以分阶段从而它们相互不同步。
权利要求
1.一种旋转马达，其包括-围绕第一轴线可旋转的第一转子部件；-围绕第二轴线可旋转的第二转子部件；和-用于转动第一转子部件和第二转子部件的传动系统；其特征在于-第一转子部件和第二转子部件适于以可变的角速度旋转。
2. 依据权利要求l的旋转马达，其中，第一转子部件和第二转子 部件的角速度在马达的旋转周期内相互不同。
3. 依据权利要求1或权利要求2的旋转马达，其中，第一转子部 件和第二转子部件可定尺寸并构造成当它们旋转时在它们之间包围压缩室，这样的压缩室被壳体在其各侧部包围，在壳体内设置有内部腔 室，第一和第二转子部件在该壳体内旋转。
4. 依据权利要求3的旋转马达，其中，第一转子部件和第二转子 部件在每个转子的相对側部具有啮合表面，并且第一转子部件和第二转子部件的平坦表面与壳体内侧上的互补表面相配合。
5. 依据权利要求3或权利要求4的旋转马达，其中，第一转子部 件和第二转子部件每个都包括叶片，所述叶片径向向外延伸并且它们之间具有接收结构，而第一转子部件的接收结构被定尺寸并构造成用 以接收来自第二转子部件的叶片，而第二转子部件的接收结构被定尺 寸并构造成用以接收来自第一转子部件的叶片。
6. 依据权利要求5的旋转马达，其中，所有或者选择的叶片在径 向可延伸部分于自由端终止，该可延伸部分适于沿壳体中内腔室的轮 廓。
7. 依据权利要求6的旋转马达，其中壳体包括内腔室，第一和 第二转子部件在所述内腔室中旋转，并且内腔室在其相对区域向外延 伸以形成大致椭圆形的结构。
8. 依据权利要求1-7中任一项的旋转马达，其中，第一转子部件 和第二转子部件通过传动系统被相互联接用于旋转。
9. 依据权利要求8的旋转马达，其中，传动系统适于在至少部分 转动中以第一角速度驱动第"转子部件而以第二角速度驱动第二转子 部件，然后在转动的互补部分以第二角速度驱动第一转子部件而以第 一角速度驱动第二转子部件。
10. 依据权利要求8或权利要求9的旋转马达，其中，传动系统 包括多个齿轮，所述齿轮部分是第一半径而部分是第二半径。
11. 依据权利要求8或权利要求9的旋转马达，其中，齿轮为可 变的半径。
12. 依据权利要求3-7中任一项的旋转马达，其中，壳体包括入 口通道用于输入空气进入压缩室。
13. 依据权利要求12的旋转马达包括出口通道用于从压缩室排出 气体。
14. 依据权利要求12或权利要求14的旋转马达，其为内燃机并 包括用于在预定区域将燃料输入压缩室的装置。
15. 依据权利要求14的旋转马达包括点火装置，用于点燃被输入 到压缩室的燃料。
16. —种基本上如在此所述的并且参考附图举例说明的旋转马达。
全文摘要
本发明提供了一种旋转马达，其包括可围绕第一轴线旋转的第一转子部件；可围绕第二轴线旋转的第二转子部件；以及传动系统，用于旋转第一转子部件和第二转子部件；其特征在于第一转子部件和第二转子部件适于以可变的角速度旋转。
文档编号F01C1/18GK101360886SQ200680051198
公开日2009年2月4日 申请日期2006年11月27日 优先权日2005年11月28日
发明者本·科尼利厄斯 申请人:本·科尼利厄斯