活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的能夠減小阻力距的改進(jìn)型啟動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及活塞發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，更確切地，涉及活塞發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空領(lǐng)域，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于汽車應(yīng)用(啟動(dòng)器最初是針對(duì)汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)的)的實(shí)質(zhì)性氣缸容積使用于啟動(dòng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)器經(jīng)常受到很大的應(yīng)力。
[0003]對(duì)于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，柴油發(fā)動(dòng)機(jī))而言，高容積比使得這一困難更為巨大。
[0004]為了吸收這些高應(yīng)力，啟動(dòng)繼電器和電池的尺寸被設(shè)置成吸收啟動(dòng)器中非常高的應(yīng)力強(qiáng)度。
[0005]這些強(qiáng)度是在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮階段由高阻力距直接導(dǎo)致的。
[0006]此外，從體積方面考慮，將啟動(dòng)器構(gòu)造為與活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸垂直能夠被證明是有益的。當(dāng)前用于設(shè)計(jì)出錐齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)該構(gòu)造的方案包括例如具有彈簧加載式離合器的蝸桿系統(tǒng)，所述彈簧加載式離合器控制啟動(dòng)器的藕接。
[0007]但是這些方案令人不滿意之處在于:啟動(dòng)期間的高阻力距導(dǎo)致多種不同部件的尺寸過(guò)大，并且錐齒輪方案的可靠性不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提出一種不具有這些缺陷的系統(tǒng)。
[0009]為此，本發(fā)明提出一種用于啟動(dòng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括曲軸和啟動(dòng)器，
[0010]所述系統(tǒng)的特征在于，所述系統(tǒng)還包括包含至少一個(gè)萬(wàn)向接頭的一系列萬(wàn)向節(jié)，所述一系列萬(wàn)向節(jié)包括輸入軸和輸出軸，所述輸入軸適于選擇性地旋轉(zhuǎn)地連接至所述啟動(dòng)器，所述輸出軸旋轉(zhuǎn)地連接至所述曲軸，所述一系列萬(wàn)向節(jié)被構(gòu)造成其輸入軸和輸出軸不平行，并且使所述輸出軸相對(duì)于所述輸入軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，從而減弱壓縮導(dǎo)致的阻力距。
[0011]所述一系列萬(wàn)向節(jié)的輸入軸和輸出軸實(shí)質(zhì)上垂直。
[0012]根據(jù)一個(gè)特別的實(shí)施例，所述一系列萬(wàn)向節(jié)包括串聯(lián)且同相位安裝的兩個(gè)萬(wàn)向接頭，所述萬(wàn)向接頭中的每一個(gè)都使所述輸出軸相對(duì)于所述輸入軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，以減小在阻力距最大時(shí)所述輸出軸相對(duì)于所述輸入軸的速度。
[0013]所述萬(wàn)向接頭中的每一個(gè)通常都具有45°的折角。
[0014]當(dāng)阻力距最大時(shí)，所述一系列萬(wàn)向節(jié)的所述輸出軸相對(duì)于所述輸入軸的速度通常實(shí)質(zhì)減少了 30%。
[0015]根據(jù)一個(gè)特別的實(shí)施例，所述系統(tǒng)還包括減速器，所述減速器被布置成將所述啟動(dòng)器與所述一系列萬(wàn)向節(jié)的輸入軸連接。
[0016]根據(jù)一個(gè)特別的實(shí)施例，所述系統(tǒng)還包括輸出減速器，所述輸出減速器被布置成將所述曲軸與所述一系列萬(wàn)向節(jié)的輸出軸連接，所述減速器使速度的變化規(guī)律的頻率與壓縮的頻率相一致。
[0017]本發(fā)明還涉及一種包括上文中限定的系統(tǒng)的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0018]所述活塞發(fā)動(dòng)機(jī)包括例如四個(gè)氣缸，活塞通過(guò)曲軸在所述氣缸中移動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下述說(shuō)明來(lái)呈現(xiàn)，下述說(shuō)明僅僅是說(shuō)明性而非限制性的，并且有必要參照附圖來(lái)閱讀，在附圖中:
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的系統(tǒng)的示意圖；
[0021]圖2為在不存在燃燒的情況下由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮和慣性引起的瞬時(shí)力矩演變的示例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的系統(tǒng)的示意圖。
[0023]該圖示出了用于啟動(dòng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括曲軸I和啟動(dòng)器2，所述啟動(dòng)器2適于選擇性地連接至曲軸I并旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述曲軸I。
[0024]啟動(dòng)器2通常包括輸出軸21和附連至電池的電機(jī)。
[0025]所展示的系統(tǒng)還包括一系列萬(wàn)向節(jié)(gimbals) 3，所述萬(wàn)向節(jié)3包括串聯(lián)安裝的一個(gè)或多個(gè)萬(wàn)向接頭，并且所述萬(wàn)向節(jié)3確保啟動(dòng)器2和曲軸I之間的連接。所述一系列萬(wàn)向節(jié)包括輸入軸5和輸出軸6，力矩經(jīng)由啟動(dòng)器2施加至所述輸入軸5，所述輸出軸6旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)曲軸I。
[0026]在所示的實(shí)施例中，所述一系列萬(wàn)向節(jié)3包括串聯(lián)安裝的兩個(gè)萬(wàn)向接頭31和32。
[0027]此外，在所示的實(shí)施例中，減速器4被布置在所述啟動(dòng)器2和所述一系列萬(wàn)向節(jié)3之間，以便在所述啟動(dòng)器2的輸出軸21和所述一系列萬(wàn)向節(jié)3的輸入軸5之間應(yīng)用減速比。輸出減速器7被布置在所述曲軸I和所述輸出軸6之間，以便在所述一系列萬(wàn)向節(jié)3的萬(wàn)向接頭與和所述曲軸I相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮之間維持相同的頻率。
[0028]實(shí)際上，利用萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行連接的特征之一在于:相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的頻率，速度在頻率方面的變化規(guī)律是其兩倍。
[0029]包括這種萬(wàn)向接頭的系統(tǒng)因此能夠僅濾除每一個(gè)180°的倍數(shù)發(fā)生時(shí)的壓縮，其對(duì)應(yīng)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮周期，因此適用于這種發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0030]對(duì)于具有不同數(shù)量的氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，有必要通過(guò)傳動(dòng)來(lái)確保足夠大的速率比，以便使速度的變化規(guī)律的頻率與壓縮的頻率一致，這便產(chǎn)生了不同的減速器。
[0031]為了產(chǎn)生大量(substantial)減速比并限制體積的增長(zhǎng)，可以使用多個(gè)串聯(lián)的齒輪或外擺線輪系(epicycloidal train)，以減少系統(tǒng)的總體質(zhì)量。
[0032]正如下文中將詳細(xì)描述的，所述一系列萬(wàn)向節(jié)有利地利用萬(wàn)向接頭所建立連接的非等動(dòng)特性(non-homokinetic character)來(lái)減弱和減緩所述啟動(dòng)器2所遭受的阻力距。
[0033]圖2為在不存在燃燒的情況下由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮和慣性引起的瞬時(shí)力矩(Nm)根據(jù)曲軸的旋轉(zhuǎn)(以角度表示)進(jìn)行演變的示例圖。
[0034]在該圖中標(biāo)出了三條不同曲線，分別為:
[0035]曲線71:所述曲軸I層面處的瞬時(shí)力矩。
[0036]曲線72:所述啟動(dòng)器2層面處的瞬時(shí)力矩。
[0037]曲線73:圖1所示兩個(gè)萬(wàn)向接頭31和32之間的軸上的瞬時(shí)力矩。
[0038]這些不同的曲線示出了一連串的壓縮，所述曲軸I的每個(gè)180° (或半個(gè)演變過(guò)程)限定一個(gè)高止點(diǎn)，剛好在該高止點(diǎn)之前阻力距最大。圖2示出了實(shí)際上阻力距剛好在180°之前達(dá)到最大值，于是通過(guò)從零度轉(zhuǎn)變到180°而改變方向。這種工作每180°為一個(gè)周期。
[0039]實(shí)際上，所述曲軸I的旋轉(zhuǎn)引起活塞的移動(dòng)，進(jìn)而引起壓縮和釋放的連續(xù)循環(huán)，并進(jìn)而產(chǎn)生變化的阻力距，所述阻力距在壓縮期間增大并且在剛好高止點(diǎn)之前到達(dá)其最大值，隨后又在釋放期間成為發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0040]圖2示出所述一系列萬(wàn)向節(jié)3對(duì)瞬時(shí)阻力距(尤其在剛好高止點(diǎn)之前，阻力距達(dá)到其最大值時(shí))的作用；相對(duì)于曲軸I層面處的瞬時(shí)阻力距，瞬時(shí)阻力距在啟動(dòng)器2的層面處急劇地減小。
[0041]實(shí)際上，當(dāng)萬(wàn)向接頭的兩根軸線沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)時(shí)，萬(wàn)向接頭在旋轉(zhuǎn)期間不是恒定地傳輸轉(zhuǎn)速。
[0042]考慮到萬(wàn)向接頭包括輸入軸和輸出軸，現(xiàn)給出如下關(guān)系式:
[0043]CinXWin = CoutXWout，或 Cin =