活塞發動機的能夠減小阻力距的改進型啟動器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及活塞發動機領域，更確切地，涉及活塞發動機啟動器。
【背景技術】
[0002]在航空領域，活塞發動機相對于汽車應用(啟動器最初是針對汽車應用設計的)的實質性氣缸容積使用于啟動活塞發動機的啟動器經常受到很大的應力。
[0003]對于壓燃式發動機(例如，柴油發動機)而言，高容積比使得這一困難更為巨大。
[0004]為了吸收這些高應力，啟動繼電器和電池的尺寸被設置成吸收啟動器中非常高的應力強度。
[0005]這些強度是在發動機的壓縮階段由高阻力距直接導致的。
[0006]此外，從體積方面考慮，將啟動器構造為與活塞發動機的曲軸垂直能夠被證明是有益的。當前用于設計出錐齒輪來實現該構造的方案包括例如具有彈簧加載式離合器的蝸桿系統，所述彈簧加載式離合器控制啟動器的藕接。
[0007]但是這些方案令人不滿意之處在于:啟動期間的高阻力距導致多種不同部件的尺寸過大，并且錐齒輪方案的可靠性不足。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提出一種不具有這些缺陷的系統。
[0009]為此，本發明提出一種用于啟動活塞發動機的系統，所述系統包括曲軸和啟動器，
[0010]所述系統的特征在于，所述系統還包括包含至少一個萬向接頭的一系列萬向節，所述一系列萬向節包括輸入軸和輸出軸，所述輸入軸適于選擇性地旋轉地連接至所述啟動器，所述輸出軸旋轉地連接至所述曲軸，所述一系列萬向節被構造成其輸入軸和輸出軸不平行，并且使所述輸出軸相對于所述輸入軸的瞬時轉速發生變化，從而減弱壓縮導致的阻力距。
[0011]所述一系列萬向節的輸入軸和輸出軸實質上垂直。
[0012]根據一個特別的實施例，所述一系列萬向節包括串聯且同相位安裝的兩個萬向接頭，所述萬向接頭中的每一個都使所述輸出軸相對于所述輸入軸的瞬時轉速發生變化，以減小在阻力距最大時所述輸出軸相對于所述輸入軸的速度。
[0013]所述萬向接頭中的每一個通常都具有45°的折角。
[0014]當阻力距最大時，所述一系列萬向節的所述輸出軸相對于所述輸入軸的速度通常實質減少了 30%。
[0015]根據一個特別的實施例，所述系統還包括減速器，所述減速器被布置成將所述啟動器與所述一系列萬向節的輸入軸連接。
[0016]根據一個特別的實施例，所述系統還包括輸出減速器，所述輸出減速器被布置成將所述曲軸與所述一系列萬向節的輸出軸連接，所述減速器使速度的變化規律的頻率與壓縮的頻率相一致。
[0017]本發明還涉及一種包括上文中限定的系統的活塞發動機。
[0018]所述活塞發動機包括例如四個氣缸，活塞通過曲軸在所述氣缸中移動。
【附圖說明】
[0019]本發明的其它特征、目的和優點將通過下述說明來呈現，下述說明僅僅是說明性而非限制性的，并且有必要參照附圖來閱讀，在附圖中:
[0020]圖1為根據本發明的一個方面的系統的示意圖；
[0021]圖2為在不存在燃燒的情況下由活塞發動機的壓縮和慣性引起的瞬時力矩演變的示例圖。
【具體實施方式】
[0022]圖1為根據本發明的一個方面的系統的示意圖。
[0023]該圖示出了用于啟動活塞發動機的系統，所述系統包括曲軸I和啟動器2，所述啟動器2適于選擇性地連接至曲軸I并旋轉地驅動所述曲軸I。
[0024]啟動器2通常包括輸出軸21和附連至電池的電機。
[0025]所展示的系統還包括一系列萬向節(gimbals) 3，所述萬向節3包括串聯安裝的一個或多個萬向接頭，并且所述萬向節3確保啟動器2和曲軸I之間的連接。所述一系列萬向節包括輸入軸5和輸出軸6，力矩經由啟動器2施加至所述輸入軸5，所述輸出軸6旋轉地驅動曲軸I。
[0026]在所示的實施例中，所述一系列萬向節3包括串聯安裝的兩個萬向接頭31和32。
[0027]此外，在所示的實施例中，減速器4被布置在所述啟動器2和所述一系列萬向節3之間，以便在所述啟動器2的輸出軸21和所述一系列萬向節3的輸入軸5之間應用減速比。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向節3的萬向接頭與和所述曲軸I相關聯的發動機的壓縮之間維持相同的頻率。
[0028]實際上，利用萬向節進行連接的特征之一在于:相對于旋轉的頻率，速度在頻率方面的變化規律是其兩倍。
[0029]包括這種萬向接頭的系統因此能夠僅濾除每一個180°的倍數發生時的壓縮，其對應于四缸發動機的壓縮周期，因此適用于這種發動機。
[0030]對于具有不同數量的氣缸的發動機而言，有必要通過傳動來確保足夠大的速率比，以便使速度的變化規律的頻率與壓縮的頻率一致，這便產生了不同的減速器。
[0031]為了產生大量(substantial)減速比并限制體積的增長，可以使用多個串聯的齒輪或外擺線輪系(epicycloidal train)，以減少系統的總體質量。
[0032]正如下文中將詳細描述的，所述一系列萬向節有利地利用萬向接頭所建立連接的非等動特性(non-homokinetic character)來減弱和減緩所述啟動器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動機的壓縮和慣性引起的瞬時力矩(Nm)根據曲軸的旋轉(以角度表示)進行演變的示例圖。
[0034]在該圖中標出了三條不同曲線，分別為:
[0035]曲線71:所述曲軸I層面處的瞬時力矩。
[0036]曲線72:所述啟動器2層面處的瞬時力矩。
[0037]曲線73:圖1所示兩個萬向接頭31和32之間的軸上的瞬時力矩。
[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180° (或半個演變過程)限定一個高止點，剛好在該高止點之前阻力距最大。圖2示出了實際上阻力距剛好在180°之前達到最大值，于是通過從零度轉變到180°而改變方向。這種工作每180°為一個周期。
[0039]實際上，所述曲軸I的旋轉引起活塞的移動，進而引起壓縮和釋放的連續循環，并進而產生變化的阻力距，所述阻力距在壓縮期間增大并且在剛好高止點之前到達其最大值，隨后又在釋放期間成為發動機。
[0040]圖2示出所述一系列萬向節3對瞬時阻力距(尤其在剛好高止點之前，阻力距達到其最大值時)的作用；相對于曲軸I層面處的瞬時阻力距，瞬時阻力距在啟動器2的層面處急劇地減小。
[0041]實際上，當萬向接頭的兩根軸線沒有對準時，萬向接頭在旋轉期間不是恒定地傳輸轉速。
[0042]考慮到萬向接頭包括輸入軸和輸出軸，現給出如下關系式:
[0043]CinXWin = CoutXWout，或 Cin =