專利名稱：發(fā)動機傳動機構(gòu)總成和安裝的改進的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機傳動機構(gòu)的總成，特別涉及一種叉臂機構(gòu)。特別是涉及一種改進，使得擺動叉臂機構(gòu)各組件和擺動叉臂機構(gòu)本身組裝到發(fā)動機中更方便。
這種擺動叉臂機構(gòu)能夠結(jié)合內(nèi)燃或外燃發(fā)動機、壓縮機、制冷設備、液壓泵等使用。優(yōu)選地，本發(fā)明涉及與外燃機，特別是斯特林發(fā)動機配用的一種擺動叉臂。
背景技術(shù)：
本申請人了解的將傳動機構(gòu)，特別是將叉臂機構(gòu)裝配到發(fā)動機的各種方法，都不是很簡單和有效的。如所認識的，在將發(fā)動機活塞的往復移動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)或反之的應用中使用叉臂機構(gòu)(或一般的傳動機構(gòu))，需要在活塞和叉臂機構(gòu)之間有一個機械連接。
一般來說，在常規(guī)的發(fā)動機中這樣的連接是用一個已知類型的連桿實現(xiàn)的。這些連桿的兩端樞軸連接，一端連接到活塞(通過一個活塞銷組件)，一端連接到叉臂機構(gòu)。帶有相關(guān)組件的每個活塞和連桿插入到相應的汽缸中。然后逐件地將叉臂機構(gòu)組裝到發(fā)動機本體并固定到連桿上。
但是，在象斯特林發(fā)動機的情況中，因為存在有連桿密封，活塞僅可從汽缸的一端插入，因此進一步限制了提供能夠容易地安裝到發(fā)動機中的標準件的選擇自由。
同樣希望的是，這些組件能夠快速方便地從發(fā)動機本體拆卸，以便在發(fā)動機上或擺動叉臂總成上進行維修和修理。上述方式裝配叉臂機構(gòu)是費時的，也要求技術(shù)程度高，因為需要較昂貴的技術(shù)人員的勞務，這增加了制造成本。
在現(xiàn)場的發(fā)動機的維修中有著一個相似的問題，因為在發(fā)動機上工作和拆卸它的人員需要在現(xiàn)場進行精細的作用。因為修理和維修人員常常在技術(shù)上不足以勝任這個工作，這能夠造成困難。而且，在進行任何修理時，希望將花費的時間減到最小，因為停機的代價是很高的，并且是破壞性的。在發(fā)動機的現(xiàn)場是偏遠的情況時則更是如此。
本發(fā)明的目的是提供克服這些問題的一種叉臂發(fā)動機座，它使得能夠容易地在發(fā)動機上組裝叉臂機構(gòu)和發(fā)動機部件。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種叉臂發(fā)動機總成，它能夠作為一個單個單元容易地拆下和替換，使得在有故障的總成能夠取下修理的同時，用替換的總成來使發(fā)動機可繼續(xù)工作。
本發(fā)明的另一個目的是改進裝置，使得叉臂機構(gòu)本身的組件可以組裝。
本發(fā)明的另一個目的是解決上述問題，或至少為公眾提供一個有用的選擇。
通過隨后的作為例子的說明，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將會明了。
本發(fā)明公開根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供將一個傳動機構(gòu)連接到發(fā)動機的一種安裝總成，其中所述的安裝總成連接發(fā)動機的一個或多個活塞和輸出軸，發(fā)動機具有一個本體，傳動機構(gòu)是從以下的組中選擇的一個旋轉(zhuǎn)斜盤，在WO94/27064中介紹的類型的擺動叉臂，和另一種擺動叉臂機構(gòu)；其中傳動機構(gòu)包括用于連接發(fā)動機的每個活塞的連桿；所述總成包括基座，傳動機構(gòu)安裝在其上，使得輸出軸的反扭矩通過所述基座，基座通過可松開的緊固裝置，固定到發(fā)動機的本體上；并從而每個連桿包括將所述連桿可松開地連接到發(fā)動機的相應活塞的裝置，其特征是每個連桿與相應活塞的連接是由位于發(fā)動機的相應汽缸內(nèi)的活塞實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供如上所述的將傳動機構(gòu)連接發(fā)動機的一種安裝總成，其中基座包括在一端上的一個突緣，能夠?qū)⒒惭b到發(fā)動機本體上，所述突緣包括間隔孔的分布結(jié)構(gòu)，用于所述緊固裝置穿過，和兩個部件定位裝置的第一部件；所述孔的分布結(jié)構(gòu)與發(fā)動機本體中的相應的孔分布結(jié)構(gòu)相匹配；從而在發(fā)動機本體上的所述兩個部件定位裝置的第二部件，結(jié)合所述緊固件和突緣，相對于發(fā)動機本體定位所述基座。
優(yōu)選地，緊固裝置是螺絲，在發(fā)動機本體上的各孔是螺紋孔。優(yōu)選地，擰螺絲的扳手是六角形的，如艾倫內(nèi)六角扳手。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供如上所述的將傳動機構(gòu)連接到發(fā)動機上的一個安裝總成，其中傳動機構(gòu)包括適合緊固裝置和工具插入穿過的開口。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供如上所述的將傳動機構(gòu)連接到發(fā)動機上的一個安裝總成，其中安裝總成還包括在每個連桿上的螺紋部分，用于將連桿固定到活塞的相應的螺紋部分上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供如上所述的將傳動機構(gòu)連接到發(fā)動機本體上的一個安裝總成，其中所述連桿樞軸連接到傳動機構(gòu)總成的一個橫桿上，并且所述樞軸連接的中心沿一個軌跡運動，所述軌跡具有垂直活塞的滑動軸方向的一個小的分量；并且其中每個所述連桿包括一個構(gòu)形部分(profiled portion)，后者在至少一個平面中具有比所述連桿的任何鄰接部分小的彎曲剛度。
這提供有助于將安裝了的活塞組裝到所述發(fā)動機中的一個彎曲接頭，其中由于在活塞的滑動軸垂直方向上的所述中心運動的小分量，這個彎曲接頭也減小由連桿加在活塞上的側(cè)面推力。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供構(gòu)成傳動機構(gòu)的一種改進的裝置，其中所述傳動機構(gòu)是WO94/27064介紹的類型的一個擺動的叉臂，并且在基座和第一和第二橫桿之間的所述樞軸連接是在一種已知的萬向十字頭和所述橫桿或各橫桿之間形成的，所述十字頭由已知的裝置緊固到所述基座上。
優(yōu)選地，所述橫桿和叉臂是用鑄造方法制造的。優(yōu)選地，連接第一橫桿和第一叉臂和第二橫桿和第二叉臂的軸承包括軸向和徑向的負荷能力。優(yōu)選地，所述軸承是圓錐滾子軸承。優(yōu)選地，裝配到或圍繞發(fā)動機軸的一個軸承是對對準誤差不敏感的。優(yōu)選地，所述軸承是一個球面滾柱軸承。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種組裝發(fā)動機的方法，所述方法包括步驟(a)提供發(fā)動機、發(fā)動機本體、活塞和如上所述的安裝總成；(b)將傳動機構(gòu)的各組件固定到基座，并將每個連桿固定到傳動機構(gòu)，從而形成一個分總成；(d)將分總成安裝到本體，所述安裝包括將各個連桿的第二端導入相應的發(fā)動機本體中，并將兩個部件的定位裝置定位在一起；
(e)用緊固裝置將分總成可松開地固定到本體上；和(f)將每個活塞可松開地固定到相應的連桿的第二端。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供如上所述的一種組裝方法，其中傳動機構(gòu)是WO94/27064所述的類型的，具有兩個橫桿和兩個下傳動機構(gòu)。其中所述方法在步驟(b)前還包括步驟將下叉臂固定到各橫桿，并將各橫桿固定到一個萬向十字頭，后者構(gòu)成將傳動機構(gòu)安裝到基座的傳動機構(gòu)一個組件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種更換發(fā)動機的傳動機構(gòu)、連桿和安裝總成的方法，所述方法包括(a)提供一個按上述方法組裝的發(fā)動機；(b)從相應的連桿卸下每個活塞；(c)拆下所述分總成；(d)替換所述分總成；以及(e)用上述組裝的方法重新組裝發(fā)動機。


圖1是斯特林發(fā)動機中心的局部側(cè)剖視圖，示出在位的擺動叉臂；圖2是本發(fā)明的基座的側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明的擺動傳動機構(gòu)軸承的萬向十字頭部分的側(cè)視圖；圖4是基座的下視圖，叉臂的部分用虛線示出；圖5是本發(fā)明的擺動叉臂總成的正視圖；和圖6是在裝配到發(fā)動機前的本發(fā)明的整個總成的透視圖。
現(xiàn)就WO94/27064中介紹的類型的一種擺動叉臂3說明本發(fā)明。這個專利說明書中提出了擺動叉臂總成的種種實施例，本文參引這些說明。但是如果希望的話，也可以用其他已知類型的擺動叉臂和斯特林發(fā)動機(和/或壓縮機和發(fā)動機)與不同數(shù)目的活塞和連桿一起用。但是，業(yè)內(nèi)人士應理解，本發(fā)明的范圍同樣能夠適用于其他類型的傳動機構(gòu)，例如旋轉(zhuǎn)斜盤、擺動板、和其他擺動叉臂機構(gòu)。
圖1示出帶有四個活塞30的發(fā)動機本體5的斯特林發(fā)動機2的剖面圖。每個活塞30通過一個連桿4連接到一個擺動叉臂總成3，通過本發(fā)明的裝置，總成3本身固定到發(fā)動機本體5和活塞30。
下面的說明將解釋擺動叉臂總成3、發(fā)動機組件30和連桿4如何能夠容易地組裝到發(fā)動機本體5上。組裝方法涉及到將擺動叉臂3和連桿4放到一起，作為一個單個的模件。然后能夠?qū)⑺瞿＜潭ǖ桨l(fā)動機本體5上，并且隨后可以將活塞30固定到其上。這種方法的一個優(yōu)點是使得組裝工作可以容易和有效地進行。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的連桿4，它樞軸安裝到擺動叉臂總成3上。兩個連桿4由軸承8連接到橫桿9的兩端，橫桿9圍繞垂直軸線50并通過中心C的第一軸線擺動。相似地，在圖6中部分示出，其他兩個連桿4也以相同的方式固定到與第一橫桿9成90度的第二橫桿(圖6中9’)。連桿4包括一個成形部分44，此部分在至少一個平面中具有比桿的鄰接部分較低的彎曲剛度，因此形成一個彎曲接頭。這個成形部分44提供在垂直軸線50的方向中的連桿4的彎曲。連桿4還具有連接活塞30的螺紋端34。
見圖1，2和4，示出了用于將擺動叉臂總成3(圖1和2)安裝到發(fā)動機本體5上的基座11?；?1包括一個平的圓形環(huán)12，它的平背部12a(圖2)壓靠在發(fā)動機本體5上的平面25上。環(huán)12包括多個穿過它的用于容納螺紋件的螺絲孔13，最好是艾倫內(nèi)六角固定螺絲(未示出)，以便將基座11固定到發(fā)動機本體5上?；?1包括一個栓孔14(圖2和4)，它能夠容納固定到本體5上的定位栓的一個互補的凸部?；?1還包括一個直側(cè)面的環(huán)15和螺紋端16。在直側(cè)面環(huán)15和圓環(huán)12之間是一個截圓錐形中心部分18，和一個與直側(cè)面環(huán)15相鄰的肩部17。
業(yè)內(nèi)人士應理解，如果希望的話，中心部分18的形狀也可以不是截圓錐的。
擺動叉臂總成3包括一個中心十字形的軸承座組件19(圖3)。它提供橫桿(9，9’)圍繞其樞軸旋轉(zhuǎn)的兩個垂直的軸線，兩個軸線的中心限定中心C。十字頭19包括一個通孔20，它的形狀形成得與基座11的直側(cè)面環(huán)15相互接合。十字件19固定到基座11上，例如通過干涉配合，并由螺母21(圖1)固定到肩部17上。優(yōu)選地，十字件19是由已知類型的專有的(Proprietary)十字件修改成的。如果希望的話，基座11和十字件19彼此用鍵固定，防止相對旋轉(zhuǎn)。
見圖4，在擺動總成3固定到基座11上時，每個螺絲孔13能夠使一個工具和緊固件(最好是艾倫內(nèi)六角螺絲和銷鍵)通過擺動叉臂總成3的組件進入。為了這個進入是可能的，擺動總成3的橫桿9，9’包括一個中心切出部分23(圖4中的橫桿9上的虛線示出)。
在組裝發(fā)動機2時，擺動叉臂3固定到基座11上，連桿4安裝在其上?？偝?、連桿4和基座11的結(jié)合在一起的組件容易安裝到發(fā)動機本體5上。各連桿4通過本體開口、環(huán)12和栓孔14，容易將基座11相對于本體5定位。這個結(jié)合的總成由艾倫內(nèi)六角螺絲固定到本體5上。插入活塞30并將其通過螺絲固定到連桿4。
這是簡單的操作，在生產(chǎn)作業(yè)線上能夠容易地由一位經(jīng)過很少培訓的人進行。相似地，拆卸/重新組裝可容易地進行。例如，如果發(fā)動機2的位置較遠或時間是主要的，則包括基座11和帶連桿4的叉臂總成3的整體替換裝置能夠重新插入發(fā)動機2內(nèi)。因此，修理和維護的發(fā)動機2的停機時間能夠保持一個最小水平。
圖5示出關(guān)于擺動叉臂機構(gòu)3的總成的其他方面。在另一個實施例中，連接第一橫桿9和第一叉臂60，第二橫桿(圖6的9’)和第二叉臂61的各軸承70是圓錐滾子軸承。裝配到或圍繞曲軸80的軸承71是球面滾子軸承。
示出的叉臂總成3是用兩個叉臂(60，61)(圖5)組裝在一起的。業(yè)內(nèi)人士應理解，叉臂(60，61’)可以是兩個分開的叉臂，或是在兩個叉臂之間有一個彎曲的整體組件。
另外，業(yè)內(nèi)人士應理解，雖然就94/27064介紹的類型的擺動叉臂和四個活塞30的總成說明了本發(fā)明，但是在工業(yè)中的其他類型的叉臂或板也可以用在這個總成中。而且，應理解，活塞30的數(shù)目可以不是四個，根據(jù)希望可多可少。
雖然就斯特林發(fā)動機2說明了本發(fā)明的叉臂托架，但應理解，它能夠與裝配擺動叉臂或其他叉臂的外燃發(fā)動機的任何形式一起用。相似地，這樣的基座11和安裝也可以用于內(nèi)燃機，或加以適當變化而用于泵和壓縮機。這樣的修改也在機械行業(yè)的普通技術(shù)人員力所能及的范圍內(nèi)。
僅通過例子說明了本發(fā)明的各方面，應理解，在不離開本發(fā)明范圍的前提下，也可以對其修改和進行添加。
按照條約第19條的修改1.一種用于將傳動機構(gòu)連接到發(fā)動機的安裝總成，其中所述的安裝總成連接發(fā)動機的一個或多個活塞和輸出軸，發(fā)動機具有發(fā)動機本體，傳動機構(gòu)是從以下的組中選擇的旋轉(zhuǎn)斜盤、在WO94/27064中介紹的類型的擺動叉臂、以及另一種擺動叉臂機構(gòu)；其中傳動機構(gòu)包括用于連接發(fā)動機的每個活塞的連桿；所述總成包括基座，傳動機構(gòu)安裝在其上，使得輸出軸的反扭矩通過所述基座，基座通過僅從本體的所述輸出軸側(cè)可接觸到的可松開的緊固裝置固定到發(fā)動機的本體上；并且每個連桿包括用于將所述連桿可松開地連接到發(fā)動機的相應活塞的裝置，其特征在于，每個連桿與相應活塞的連接是由位于發(fā)動機的相應汽缸內(nèi)的活塞實現(xiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種用于將傳動機構(gòu)連接到發(fā)動機的安裝總成，其中所述的安裝總成連接發(fā)動機的一個或多個活塞和輸出軸，發(fā)動機具有發(fā)動機本體，傳動機構(gòu)是從以下的組中選擇的旋轉(zhuǎn)斜盤、擺動板、在WO94/27064中介紹的類型的擺動叉臂、以及另一種擺動叉臂機構(gòu)；其中傳動機構(gòu)包括用于連接發(fā)動機的每個活塞的連桿；所述總成包括基座，傳動機構(gòu)安裝在其上，使得輸出軸的反扭矩通過所述基座，基座通過可松開的緊固裝置固定到發(fā)動機本體上；并且每個連桿包括用于將所述連桿可松開地連接到發(fā)動機的相應活塞的裝置，其特征在于，每個連桿與相應活塞的連接是由位于發(fā)動機的相應汽缸內(nèi)的活塞實現(xiàn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝總成，其特征在于，基座包括在一端上的突緣，它用于將基座安裝到發(fā)動機本體上，所述突緣包括間隔孔的布局，用于容納穿過其中的緊固裝置，和兩個部件定位裝置的第一部件；所述孔的布局與發(fā)動機本體中的孔的相應布局相匹配；從而在發(fā)動機本體上的所述兩個部件定位裝置的第二部件，它與所述緊固件和突緣相結(jié)合，使所述基座相對于發(fā)動機本體定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安裝總成，其特征在于，所述基座還包括基座第二端上的環(huán)，所述環(huán)具有螺紋端；截圓錐形的中部，所述中部的底部鄰接所述突緣；和位于所述環(huán)和所述中部之間的肩部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的安裝總成，其特征在于，所述突緣的背部是平的，并適于壓靠在發(fā)動機座的平表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1—4中任何一項所述的安裝總成，其特征在于，所述兩個部件定位裝置包括位于基座突緣中的栓孔和在發(fā)動機本體上的互補形狀的凸起。
6.根據(jù)上述任何一項權(quán)利要求所述的安裝總成，其特征在于，傳動機構(gòu)包括適于插入緊固裝置和工具的開口。
7.根據(jù)上述任何一項權(quán)利要求所述的安裝總成，其特征在于，各所述連桿包括在與相應活塞連接的端部上的螺紋部分，每個活塞包括一個相應的螺紋部分。
8.根據(jù)上述任何一項權(quán)利要求所述的安裝總成，其特征在于，所述連桿與所述傳動機構(gòu)總成的橫桿樞軸連接，并且所述樞軸連接的中心沿一個軌跡運動，所述軌跡在垂直于活塞滑動軸的方向上具有一個小分量；并且各所述連桿包括一個構(gòu)形部分，后者在至少一個平面中具有比桿的任何相鄰部分低的彎曲剛度。
9.根據(jù)上述任何一項權(quán)利要求所述的安裝總成，其特征在于，所述傳動機構(gòu)是WO94/27064介紹的類型的擺動叉臂，并且在基座和第一和第二橫桿之間的所述樞軸連接是在一種已知的萬向十字頭和所述橫桿或各橫桿之間形成的，所述十字頭由已知的裝置緊固到所述基座上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的安裝總成，其特征在于，所述擺動叉臂包括兩個下叉臂，并且橫桿和叉臂都是鑄造而成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的安裝總成，其特征在于，所述下叉臂是一體成形的。
12.根據(jù)權(quán)利要求9—11中任何一項所述的安裝總成，其特征在于，連接第一橫桿和第一叉臂以及第二橫桿和第二叉臂的軸承具有軸向和徑向的負荷能力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的安裝總成，其特征在于，所述軸承是圓錐滾子軸承。
14.根據(jù)權(quán)利要求9—13中任何一項所述的安裝總成，其特征在于，固定到或圍繞發(fā)動機軸的軸承對于對準誤差是不敏感的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的安裝總成，其特征在于，所述軸承是球面滾子軸承。
16.一種組裝發(fā)動機的方法，所述方法包括步驟(a)提供發(fā)動機(包括發(fā)動機本體、活塞和輸出軸)，和如上述任何一項權(quán)利要求所述的安裝總成；(b)將傳動機構(gòu)的各組件固定到基座，并將每個連桿固定到傳動機構(gòu)，從而形成分總成；(d)將分總成安裝到本體，所述的安裝包括將各連桿的第二端導入相應的發(fā)動機汽缸中，并將兩個部件定位裝置定位到一起；(e)用緊固裝置將分總成可松開地固定到本體上；以及(f)將每個活塞可松開地固定到相應的連桿的第二端。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)動機的組裝方法，其特征在于，傳動機構(gòu)是WO94/27064介紹的類型，具有兩個橫桿和兩個下叉臂，其中所述方法在步驟(b)前還包括步驟將下叉臂固定到橫桿，將橫桿固定到萬向十字頭，后者構(gòu)成了用于將叉臂安裝到基座的叉臂的組件。
18.一種更換發(fā)動機的傳動機構(gòu)、桿和安裝總成的方法，所述方法包括(a)提供一個由權(quán)利要求16或17所述的方法組裝的發(fā)動機；(b)從各連桿卸下各個活塞；(c)拆下所述分總成；(d)更換所述分總成；和(e)用上述組裝方法重新組裝發(fā)動機。
全文摘要
一種將一個傳動機構(gòu)連接到一臺發(fā)動機(2)上的安裝總成(3)。發(fā)動機(2)包括活塞(30),一個本體(5)和一個輸出軸(80)?？偝?3)包括一個傳動機構(gòu),連桿(4)和一個基座(11),從而總成(3)安裝到本體(5),各連桿(4)插入各汽缸。然后將各活塞(30)固定到各連桿(4)?；?11)包括在本體上定位總成(3)的裝置。傳動機構(gòu)最好是一個擺動叉臂,它帶有兩個橫桿(9,9’),兩個下叉臂(60,61),和一個萬向十字頭件(19)。通過在叉臂中的開口(23)將基座(11)固定到本體(5)。
文檔編號F16J7/00GK1331778SQ99814934
公開日2002年1月16日 申請日期1999年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月22日
發(fā)明者唐納德·默凱·克魯卡斯, 蘭基·阿蒂拉·喬書亞·迪阿巴菲 申請人:耳語技術(shù)有限公司