燃烧发动机、设有该发动机的飞行器以及用于制造该发动机的方法

摘要

本发明涉及一种燃烧发动机(1)，该燃烧发动机包括：至少一个曲柄轴(2)，该至少一个曲柄轴能绕第一转动轴线(3)转动；至少一个输出轴(4)，该至少一个输出轴用于发动机转矩，且所述输出轴(4)能绕第二转动轴线(5)转动，该第二转动轴线不同于第一转动轴线(3)；至少一个传动组件(6)，该至少一个传动组件能绕所述第一转动轴线(3)转动并且由所述曲柄轴(2)驱动转动，以将所述发动机转矩传递至所述输出轴(4)。

说明书

本发明涉及燃烧发动机的领域，该燃烧发动机包括曲柄轴，该曲柄轴通过至少一个活塞的往复平移运动驱动旋转。此种燃烧发动机可具体地是柴油发动机或总的来说是活塞发动机。

以一般的方式，在此种燃烧发动机上，能从曲柄轴的端部直接地获取用于驱动辅助构件的发动机转矩或“发动机输出转矩”。然而，在自点燃发动机的情形下，发动机输出转矩会随着时间、例如在由于活塞的平移运动产生的曲柄轴旋转期间的发动机循环中显著地改变。遗憾的是，曲柄轴上发动机转矩的此种变化在某些应用中是会有问题的。

因此，还已开发这样的发动机，其中，并非直接地从曲柄轴的端部、而是从诸如解耦轴的辅助输出轴获取输出转矩。此种解耦轴则可呈现扭转挠性的特性，因此可吸收从曲柄轴的输出处的发动机转矩中的其中一些或所有变化。

具体地说，此种输出轴可绕转动轴线设置，该转动轴线不同于曲柄轴的转动轴线并且可例如平行于曲柄轴的转动轴线。发动机转矩则可经由传动齿轮系从曲柄轴传递至输出轴。

在这些情形下，由中间套筒和传动齿轮形成的传动组件由形成在曲柄轴的端部处的阴型开槽部驱动转动。遗憾的是，来自曲柄轴的输出处的转矩和微运动的变化会经由开槽连接部在传动组件和曲柄轴之间产生微微阻挡。

连接部的此种微微阻挡则可例如通过在每个开槽沟槽上形成倾斜斜坡产生沿较佳方向的轴向运动并且导致开槽连接部过早磨损，且具有在传动组件上施加轴向推力的效应。从长远来看，此种轴向力会使得传动组件运动并且致使该传动组件摩擦抵靠于发动机的、诸如发动机壳体、引导轴承或其它相邻齿轮之类的其它静止或运动部分，从而导致这些部件不可逆地损坏。

因此，文献FR 2 547 551、US 2 934 919、US 2 650 484、DE 33 20 444、US 3 447392和CH 656 933描述了现有技术的各种燃烧发动机或机械组件，但是从而并未预料到本发明的主题。

具体来说，本发明的目的是提出一种可避免上述局限性的燃烧发动机。具体地，此种燃烧发动机具有用于显著地增大该燃烧发动机可靠性的装置，同时避免经由传动组件传递轴向力。

本发明因此涉及一种燃烧发动机，该燃烧发动机包括：

至少一个曲柄轴，该至少一个曲柄轴能绕第一转动轴线转动；

至少一个输出轴，该至少一个输出轴用于发动机转矩，且此种输出轴能绕第二转动轴线转动，该第二转动轴线平行于第一转动轴线并且不同于该第一转动轴线；以及

至少一个传动组件，该至少一个传动组件能绕第一转动轴线转动并且由曲柄轴驱动转动，以将发动机转矩传递至输出轴。

此种燃烧发动机值得注意的是该燃烧发动机包括称为“限制装置”的装置，用以限制传动组件相对于曲柄轴沿着第一转动轴线的轴向运动，该“限制装置”包括：

邻抵部件，该邻抵部件插入到曲柄轴端部的内部壳体中，该邻抵部件在沿着第一转动轴线平移存在有限的轴向间隙J的情形下、轴向地保持在内部壳体的两个面向壁之间，且该邻抵部件承靠于所述传动组件的第一端部；

止挡件，该止挡件承靠于传动组件的第二端部；以及

夹持装置，该夹持装置用于在止挡件、传动组件以及邻抵部件之间施加轴向夹持力，此种夹持力定向为平行于第一转动轴线。

换言之，“限制装置”可阻挡沿着第一转动轴线在传动组件和曲柄轴之间的相对平移运动。尽管随着发动机在操作中的温度升高而引起尺寸变化或差异膨胀，仍可仅仅维持最小量的轴向间隙，以具体地说可将运动部件组装在一起。

此种平移阻挡通过将邻抵件定位在形成于曲柄轴中的壳体内部并且将邻抵件静止地保持在该壳体中来获得。具体地，此种邻抵部件通过卡在两个面向壁之间捕获地保持在壳体中，这两个面向壁有利地设置成平行于彼此并且垂直于第一转动轴线。

壳体的、用于阻挡邻抵部件的两个面向壁可由曲柄轴或者由诸如弹性环件的至少一个辅助部件直接地形成，该弹性环件在形成于曲柄轴的沟槽中轴向地保持就位。

在邻抵部件抵抗在曲柄轴的壳体内部的平移运动的情形下，止挡件和夹持装置用于保持传动组件。

有利地是，传动组件可包括中间套筒和第一传动构件，该中间套筒和第一传动构件固定于彼此，且第一传动构件驱动第二传动构件转动，该第二传动构件与输出轴相固定。

换言之，传动组件包括至少两个部件，该至少两个部件固定于彼此，用以将发动机转矩从曲柄轴传递至第二传动构件。这些部件可固定在一起，以使得包括诸如相互装配的阳型和阴型开槽部之类的装置，用以至少消除绕第一转动轴线作转动运动的自由度。阳型开槽部则可设置在中间套筒的面向第一传动构件的一个端部上。该阳型开槽部则与设置在第一传动构件中的阴型开槽部协配。

类似地，第二传动构件和输出轴之间的连接部可包括诸如相互装配的阳型和阴型开槽部之类的装置，用以至少消除绕第二转动轴线作转动运动的自由度。

这些第一和第二传动构件有利地由传动齿轮形成，这些传动齿轮例如具有彼此直接地啮合的直齿，然而该第一和第二传动构件并不局限于此种特定实施例。具体地，也可借助链条和链轮来传动，类似地使得发动机转矩能在传动组件和输出轴之间传递。

实践中，曲柄轴的端部可包括阴型开槽部，该阴型开槽部与形成在传动组件上的互补形状的阳型开槽部协配，该邻抵部件也包括互补形状的阳型开槽部，以使得该阳型开槽部能在曲柄轴的阴型开槽部中滑动并且使得邻抵部件能插入到内部壳体中，该内部壳体沿插入方向设置在曲柄轴的端部的阴型开槽部的下游，且该内部壳体具有由两个面向壁所限定的回转本体的形状，该形状使得邻抵部件能绕第一转动轴线在内部壳体内部转动，且该内部壳体的其中一个面向壁由阴型开槽部的一组端面构成。

这样，曲柄轴和传动组件之间的开槽连接部用于消除绕第一转动轴线作转动运动的自由度。该连接部也可将邻抵部件插入到曲柄轴的壳体中，并且然后通过将邻抵部件在壳体内部绕第一转动轴线转动来轴向地阻挡该曲柄轴。为此，则可致使该邻抵部件转过与开槽部的半节距相等的角度，以使得邻抵部件的阳型开槽部面向曲柄轴的阴型开槽部的端面。

可例如通过对曲柄轴端部中的阴型开槽部的端部处的内部腔室机加工来制造壳体的面向壁且由此制造壳体。

此外，该邻抵部件可包括至少一个指引装置，该至少一个指引装置朝向传动组件的第一端部轴向地露出，且该指引装置与形成在传动组件的第一端部中的互补形状的至少一个其它指引装置协配。

因此，一旦传动组件抵靠于邻抵部件在曲柄轴中就位，两个指引装置就彼此协配，由此防止邻抵部件在壳体内部自由转动。此种指引装置可具体地说呈凸耳或销钉的形式，这些凸耳或销钉从邻抵部件或者从传动组件的第一端部轴向地露出并且与形成在传动组件的第一端部或者邻抵部件中的互补形状的孔协配。

此外，这些夹持装置可包括螺钉，该螺钉具有设置在螺钉的自由端部处的螺纹，且该螺钉沿着第一转动轴线轴向地设置。

此种螺钉则通过止挡件并且通过邻抵部件两者，且用于将这两个部件压抵于传动组件。此种螺钉则可与辅助螺母或者与攻丝协配，该攻丝与直接地设置在邻抵部件中的螺纹互补。

因此，该邻抵部件可包括与螺钉的螺纹协配的攻丝，且该止挡件可包括供螺钉自由地通过的孔。

在这些情形下，螺钉则首先插入通过止挡件中的孔，通过传动组件的中空部分内部，并且然后该螺钉螺纹与形成在邻抵部件中的互补攻丝协配。

有利地是，可借助引导构件来引导能绕第一转动轴线转动的传动组件相对于发动机壳体转动，这些引导构件选自：滚珠轴承、辊子轴承、滚针轴承以及平滑轴承。

具体地说，此种引导构件用于将传动组件径向地保持在第一转动轴线上，并且确保传动组件在最小量的摩擦下相对于发动机壳体自由转动。

实践中，燃烧发动机可包括至少各由一个气缸形成的两排，且每个气缸接纳能沿着行进轴线滑动的活塞，一排的行进轴线相对于另一排的行进轴线以角度α角向地偏移，第二转动轴线设置在两排之间的角度α的角向区段内。

此外，角度α小于或等于180°，且第二转动轴线位于角度α的角向区段内部。有利地是，第二转动轴线可在两排(每排至少一个气缸)之间对中，且可因此设置在角度α的平分线上。

本发明还提供飞行器，该飞行器包括推进和/或提升装置，以为此种飞行器提供推进力和/或提升力。

该飞行器的值得注意的是，推进和/或提升装置由如上所述的燃烧发动机驱动。

此种燃烧发动机可因此形成飞行器的动力设备的一部分，该动力设备用于驱动该推进和/或提升装置。

最后，本发明还提供一种制造上述燃烧发动机的方法。

此外，此种制造方法值得注意的是，该方法包括限制步骤，该限制步骤包括限制轴向间隙，以允许传动组件能相对于曲柄轴沿着转动轴线运动，该限制步骤包括以下子步骤：

将邻抵部件插入到曲柄轴一个端部的内部壳体中；

将传动组件定位在曲柄轴的端部中，以使得传动组件能被驱动转动；

在沿着第一转动轴线平移存在有限的轴向间隙J的情形下、将邻抵部件轴向地保持在内部壳体的两个面向壁之间，该邻抵部件承靠于传动组件的第一端部；

将止挡件定位在传动组件的第二端部上；以及

将轴向夹持力施加在止挡件、传动组件以及邻抵部件之间，该夹持力平行于第一转动轴线引导。

换言之，通过连接地执行多个子步骤获得该限制步骤。这些子步骤用于防止传动组件相对于曲柄轴轴向地运动，而不考虑间隙。因此，该曲柄轴驱动传动组件在最小轴向间隙下转动。

有利地是，包括将邻抵部件插入到曲柄轴端部的内部壳体中的子步骤可通过使得邻抵部件在插入方向上沿着第一转动轴线滑动到曲柄轴的端部内部来执行，曲柄轴的该端部包括阴型开槽部，该阴型开槽部适合于使得具有互补形状的阳型开槽部的邻抵部件能滑动，且该内部壳体在插入方向上在曲柄轴的阴型开槽部的下游、设置在曲柄轴的端部上。

换言之，包括在阴型开槽部的曲柄轴的端部中运动的同时，具有阳型开槽部的邻抵部件仅能相对于曲柄轴滑动地运动。一旦邻抵部件已插入到内部壳体中，该邻抵部件就能绕第一转动轴线自由地转动。

实践中，包含将传动组件定位在曲柄轴的端部中的子步骤可通过致使传动组件在曲柄轴的端部内部滑动来执行，曲柄轴的该端部包括阴型开槽部，该阴型开槽部与形成在传动组件上的具有互补形状的阳型开槽部接合。

在这些情形下，开槽部既用于将发动机转矩从曲柄轴传递至传动组件，又用于相对于传动组件角向地指引曲柄轴。具体来说，一旦传动组件在曲柄轴的端部就位，此种传动组件就不再能够相对于曲柄轴绕第一转动轴线转动，而不考虑开槽连接部的间隙。

此外，包括将邻抵部件轴向地保持在内部壳体的两个面向壁之间的子步骤可通过如下方面获得：

致使邻抵部件绕第一转动轴线在内部壳体中转动，内部壳体的其中一个面向壁包括曲柄轴的阴型开槽部的一组端面；以及

利用传动组件的第一端部来指引邻抵部件，该第一端部定位在曲柄轴的包括阴型开槽部的端部中。

因此，一旦利用传动组件的第一端部指引邻抵部件，该邻抵部件就不再能够在内部壳体内部自由地转动。具体说并且如上所述，传动组件经由互补的阳型/阴型开槽部与曲柄轴的端部协配，该互补的阳型/阴型开槽部消除这两个部件之间绕第一转动轴线作转动运动的自由度。

此外并且借助示例，该邻抵部件可转过开槽部的一半节距，以限制邻抵部件相对于曲柄轴沿着第一转动轴线的平移运动。

此外，包括将轴向夹持力施加在止挡件和传动组件以及邻抵部件之间的子步骤可通过拧紧螺钉来执行，该螺钉具有承靠于止挡件的外侧面的头部，该止挡件包括供螺钉自由地通过的孔，该螺钉具有设置在螺钉的自由端部处的螺纹，此种螺纹与形成在邻抵部件中的攻丝协配。

换言之，通过将螺钉旋拧到邻抵部件的攻丝中来施加夹持力。因此，此种夹持力与螺钉的夹持转矩成比例，这有利地借助转矩扳手来确定，以确保利用预定夹持力来夹持。

在对借助参照附图的说明所给出的对实施例的以下描述中，将更详细地示出本发明及其优点，在附图中：

图1是根据本发明的燃烧发动机的部分纵剖视图；

图2是示出根据本发明的“限制装置”的放大纵剖视图；

图3是根据本发明的邻抵部件的立体图；

图4是示出根据本发明的燃烧发动机的示意剖视图；

图5示出装配有根据本发明的燃烧发动机的飞行器；以及

图6是示出制造根据本发明的燃烧发动机的方法的某些子步骤的流程图。

在一个以上的附图中出现的构件在各图中采用相同的附图标记。

如上所述，本发明因此涉及一种燃烧发动机，该燃烧发动机用于至少部分地减小和/或吸收曲柄轴的出口处的震动，例如经由解耦轴或者更一般地经由使得动力能从发动机而非从曲柄轴获取的轴，该解耦轴可例如平行于曲柄轴。

因此，如图1所示，燃烧发动机1具有曲柄轴2，该曲柄轴绕第一转动轴线3转动。此外，传动组件6设置在曲柄轴2的一个端部10处，以将发动机转矩从曲柄轴2传递至输出轴4，该输出轴绕第二转动轴线5转动。

如图所示，传动组件6可包括中间套筒17和第一传动构件18，该中间套筒和第一传动构件借助阳型/阴型开槽部限制为一起转动。第一传动构件18则可驱动第二传动构件19转动，该第二传动构件类似地借助阳型/阴型开槽部约束为随着输出轴4转动。

此种传动组件6则具体地说藉由诸如滚针轴承的引导构件31引导为相对于发动机壳体30转动。

此外，此种燃烧发动机1包括“限制装置”7，该限制装置用于限制传动组件6沿着关于曲柄轴2限定的第一转动轴线3的轴向运动。此种“限制装置”7还包括邻抵部件8，该邻抵部件定位在曲柄轴的端部处的内部壳体9内部。

如图2所示，此种邻抵部件8则由内部壳体9的两个面向壁11、12在第一转动轴线3上轴向地保持就位。仅有限的平移间隙J允许邻抵部件8能在内部壳体9内部回转。

为此，邻抵部件8具有阳型开槽部22，该阳型开槽部以互补的方式与形成在曲柄轴2的端部10中的阴型开槽部20协配。然后，可通过使得邻抵部件8沿着阴型开槽部20滑动来将该邻抵部件8插入到内部壳体9中。一旦位于内部壳体9内部，就致使邻抵部件8绕第一转动轴线3转过至少半个节距，以使得该邻抵部件的阳型开槽部22相对于端部10的阴型开槽部20角向地偏移。在这些情形下，内部壳体9的壁11则由端部10上的阴型开槽部20的一组端面23形成。

类似地，传动组件6具有阳型开槽部21，该阳型开槽部以互补的方式与形成在曲柄轴2的端部10上的阴型开槽部20协配。一旦传动组件6插入到端部10中，该传动组件就能在传动组件6的第一端部13处承靠于邻抵部件8。

此外，邻抵部件8具有至少一个指引装置24，该至少一个指引装置以互补的方式与形成在传动组件6中的至少一个其它指引装置25协配。此种布置则可经由阳型开槽部21和阴型开槽部20消除邻抵部件8相对于传动组件6且由此相对于曲柄轴2作转动运动的自由度，而无需考虑连接部中的间隙。

此外，“限制装置”7还包括止挡件14和夹持装置16，该止挡件承靠于传动组件6的第二端部15，该夹持装置用于消除邻抵部件8、传动组件6以及止挡件14之间作平移运动的自由度。

此种夹持装置16则可包括螺钉26，该螺钉经由孔29通过止挡件14。此种螺钉26具有头部38和螺纹27，该头部承靠于止挡件14的外侧面39，该螺纹位于自由端部28处。此种螺纹27与形成在邻抵部件8中的攻丝40螺旋连接地协配。一旦螺钉26就位，夹持转矩就施加于头部38，选择转矩以避免任何意外松动。

如图3所示，邻抵部件8的指引装置24可由从基本上平坦表面43露出的棱柱形凸耳构成。可存在彼此直径上相对设置的两个此种凸耳。

如图4所示，燃烧发动机1可具有两排32、33气缸34。此外，具有至少一个气缸的每排32、33由至少一个活塞35的行进轴线36、37限定。

在这些情形下，如假定燃烧发动机具有V形架构，两个行进轴线36、37绕第一转动轴线3相对于彼此角向地偏移角度α。当然，在未示出的本发明其它实施例中，活塞的行进轴线也可在不与第一转动轴线3相交的情形下相对于彼此角向地偏移角度α。

在此种情形下，输出轴4设置在角向区段α内部，且有利地是，第二转动轴线5定位在角度α的平分线上并且平行于第一转动轴线3。

如图5所示，本发明还涉及飞行器44，该飞行器装配有如上所述的燃烧发动机1。燃烧发动机1则驱动推进和/或提升装置41转动，以使得飞行器44能飞行。

如图所示，此种飞行器44可例如呈旋翼飞行器的形式。在这些情形下，燃烧发动机1可联接于主动力变速齿轮箱42，用以驱动由主旋翼形成的推进和/或提升装置41。

最后，如图6所示，本发明还涉及制造燃烧发动机1的方法50。此外，此种制造方法50包括限制步骤51，用以限制传动组件6相对于曲柄轴2的轴向运动。

此外，该限制步骤51可分成多个子步骤52、53、54、55和56，这些子步骤一个接一个地执行。

因此，限制步骤51包括第一子步骤52，该第一子步骤包括将邻抵部件8插入到曲柄轴2的内部壳体9中。此种插入有利地通过致使邻抵部件8的阳型开槽部22与端部10中的阴型开槽部20协配来执行。邻抵部件8则在穿透到曲柄轴2的内部壳体9中之前、沿着第一转动轴线3相对于曲柄轴2轴向地滑动。

此外，限制步骤51包括子步骤53，该子步骤包括将传动组件6定位在曲柄轴2的端部10中，以驱动传动组件6转动。类似于邻抵部件8，传动组件6可具有阳型开槽部21，该阳型开槽部与端部10的阴型开槽部20协配。

限制步骤51则包括子步骤54，该子步骤包括在有限的轴向间隙J下、将邻抵部件8在内部壳体9中轴向地保持在两个面向壁11、12之间。为此，致使邻抵部件8绕第一枢转轴线3转动，且指引邻抵部件8与传动组件6的第一端部13对准。

限制步骤51则包括子步骤55，该子步骤包括将止挡件14定位在传动组件6的第二端部15上。

最后，限制步骤51包括子步骤56，该子步骤将轴向夹持力施加在止挡件14、传动组件6以及邻抵部件8上。此种子步骤56则通过将夹持转矩施加在螺钉26上来执行，该螺钉经过止挡件14和传动组件6并且具有与形成在邻抵部件8中的攻丝40协配的螺纹27。

显然，本发明关于其实施方式还可有各种变型。尽管描述了几个实施例，但是很容易理解，穷尽地举出所有可能实施例是无法想象的。然而，在本发明范围内当然地能够设想用等同装置代替所描述的任何装置。