КОЛОВРАТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве энергетической установки стационарных механизмов или транспортных средств.

Известен коловратный двигатель внутреннего сгорания, состоящий из корпуса, двух дисков с поршнями, муфт свободного хода для исключения обратного вращения дисков, дифференциальной передачи, соединяющей диски ротора с валом, а также шаровой кулачковой муфты для закрепления поршневых дисков относительно вала двигателя.

В процессе работы поршни обоих дисков поочередно через каждый цикл выполняют роль ведущих и ведомых, обеспечивая протекание в цилиндре двигателя одновременно четырех тактов - всасывание, сжатие, расширение выпуск, из которых каждый происходит в соответствующих частях рабочей полости цилиндра.

К недостаткам известной конструкции следует отнести низкую долговечность и плохую компактность двигателя из-за применения муфт свободного хода и шаровой кулачной муфты.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому (прототип) является коловратный двигатель внутреннего сгорания, состоящий из корпуса, двух дисков с поршнями, муфт свободного хода, дифференциальной передачи, соединяющей диски ротора с валом, а также рычажных замков, скрепляющих поршневые диски с валом на определенных углах поворота вала относительно корпуса.

В процессе работы двигателя в момент начала тактов в цилиндре положение поршневых дисков фиксируется рычажными замками, связывающими диски с валом. Накатываясь на профилированные выступы кулачкового кольца, замки ведущего диска определяют начало рабочего хода. Открытие рычажных замков дает возможность самостоятельного вращения дисков до момента, когда ведущий диск поведет вал. Ведомый диск к этому времени гасит обороты и через муфту свободного хода сцепляется с цилиндром. Рычажный замок приходит в мертвую точку того диска, который за этот цикл не был ведущим, и циклы чередуются.

К недостаткам данного технического решения следует отнести низкую долговечность и плохую компактность двигателя из-за применения муфт свободного хода для исключения возможности обратного вращения дисков, а также наличия замков для закрепления дисков с валом на определенных углах поворота вала относительно корпуса.

Целью изобретения является повышение долговечности и улучшение компактности конструкции двигателя.

Это достигается тем, что в качестве органа, обеспечивающего закономерные перемещения поршней, применен спаренный с дифференциалом шестеренчатый планетарный механизм, сочетающий в себе демпферно связанные с корпусом шестерни.

В известных конструкциях коловратных двигателей внутреннего сгорания перечисленные выше отличительные признаки отсутствуют, что позволяет считать, что заявляемое техническое решение удовлетворяет критерию "Новизна".

Предложенные отличительные признаки обеспечивают достижение нового положительного эффекта, что позволяет сделать заключение о том, что предлагаемый двигатель удовлетворяет критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 изображен двигатель, продольный разрез; на фиг.2 - кинематическая схема двигателя; на фиг.3 - разрез по демпферной муфте; на фиг.4 и 5 - поперечный разрез двигателя и форма зубчатого венца статорных шестерен при двухпоршневых дисках; на фиг.6 и 7 - то же, при четырехпоршневых дисках.

Двигатель состоит из корпуса 1, двух дисков 2 и 3 с поршнями 4, 5 и 6, 7, вала 8 и планетарного механизма 9. Корпус 1 выполнен из двух симметричных частей 10 и 11, соединяемых при сборке, и двух крышек 12 и 13. Центральная часть корпуса 1 служит картером для размещения дисков 2 и 3 и вала 8, установленных соответственно в подшипниках 14 и 15. Цилиндр тороидной формы 16 уплотняется уплотнительными кольцами 17, 18, 19 и компрессионными кольцами 20.

Планетарный механизм состоит из дисковых зубчатых венцов 21 и 22, сателлитов 23, оси 24, пружин 25 и статорных шестерен 26 и 27, соединенных с корпусом демпферными муфтами 28. Уплотнение картера обеспечивают сальники 29.

Двигатель работает следующим образом.

Неравномерное вращение дисков 2 и 3 с чередующими остановками и ускорения, способствующими протеканию рабочего процесса в цилиндре двигателя, преобразуется в равномерное вращение вала 8 за счет проворота сателлитов 23 во время остановки одного из дисков или вращения их с разными оборотами.

Остановка дисков на определенный угол поворота вала 8 достигается за счет сцепления одного из них, например диска 3 со статорной шестерней 27, при обкатывании сателлитом 23 зубчатого венца шестерни 27 и дискового венца 22. Отсутствие в этот период зубчатого венца статорной шестерни 26 дает возможность диску 2 перемещаться относительно корпуса 1 согласно закону дифференциала, поскольку связь вала 8 с диском 2 постоянно сохраняется через дисковый венец 21 и сателлит 23. В то время, когда поршни 4 и 5 диска 2 подходят к поршням 6 и 7 соответственно, сателлиты 23 входят в зацепление с зубчатым венцом статорной шестерни 26, освобождаясь от зацепления с венцом 27, и, проворачиваясь в обратном направлении, останавливают диск 2 и вращают диск 3. Плавный переход обеспечивают демпферные муфты 28 и сателлитные пружины 25. Таким образом, выполняя поочередно роль ведущих и ведомых, диски 2 и 3 способствуют протеканию в камерах цилиндра 16 одновременно четырех тактов в положении, показанном на фиг.4 и 5, происходит соответственно в камере А - всасывание, Б - сжатие, В - рабочий ход, Г - выпуск. Через 90^о (фиг.4) или 45^о (фиг.5) поворота вала 8 такты соответственно изменяются.

Запуск двигателя осуществляется вращением вала 8.

Технико-экономическая эффективность заключается в повышении долговечности и улучшении компактности двигателя за счет применения в качестве органа, обеспечивающего закономерные соответственно рабочему процессу перемещения поршней, шестеренчатого планетарного механизма вместо применяемых раньше муфт, замков или других фиксирующих устройств.

Сущность изобретения: коловратный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с кольцевой рабочей полостью, конические планетарный шестеренчатый механизм и дифференциал с валом, роторы в виде двух дисков с поршнями, установленные с возможностью неравномерного вращения в одном направлении и связанные между собой и с валом дифференциалом, механизм включает опорные шестерни, соосно установленные на корпусе. Шестеренчатый механизм снабжен упругим демпферным механизмом, одна часть которого жестко связана с корпусом, а другая - с соответствующей опорной шестерней корпуса, и выполнен спаренным с дифференциалом, причем каждая опорная шестерня выполнена в виде набора последовательно чередующихся конических зубчатых секторов, установленных соосно и концентрично с коническими шестернями дифференциала, и кинематически связана с сателлитами дифференциала, а сателлиты подпружинены на водиле пружинами кручения. 7 ил.

КОЛОВРАТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус с кольцевой рабочей полостью, конические планетарный шестеренчатый механизм и дифференциал с валом, роторы в виде двух дисков с поршнями, установленные в корпусе с возможностью неравномерного вращения в одном направлении и связанные между собой и с валом дифференциалом, причем планетарный шестеренчатый механизм снабжен опорными шестернями, соосно установленными на корпусе, отличающийся тем, что планетарный шестеренчатый механизм дополнительно снабжен упругим демпферным механизмом, одна часть которого жестко связана с корпусом, а другая - с соответствующей опорной шестерней корпуса, и выполнен спаренным с дифференциалом, причем каждая его опорная шестерня выполнена в виде набора последовательно чередующихся конических зубчатых секторов, установленных соосно и концентрично с коническими шестернями дифференциала, и кинематически связана с сателлитами дифференциала, а сателлиты подпружинены на водиле пружинами кручения.