ПРЕОБРАЗУЮЩИЙ МЕХАНИЗМ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B75/32 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, в том числе к двигателям внутреннего сгорания.

Известен преобразующий механизм поршневого двигателя, содержащий установленный в корпусе вал, имеющий один или несколько кривошипов, на которых по скользящей посадке установлены шатуны, механически связанные с поршнями [1]
Однако в известном устройстве для передачи движения от вала к поршням при барабанном расположении цилиндров требуется сложная кинематическая схема с большим числом передаточных звеньев, что делает механизм громоздким и приводит к снижению КПД из-за большого числа трущихся пар.

Известен преобразующий механизм поршневого двигателя, содержащий установленный в корпусе вал и направляющую шайбу, контактирующую с косой шайбой, с которой механически связаны поршни [2]
В этом устройстве велики потери на трение в косой шайбе, поскольку момент сил трения скользящих деталей в таком механизме имеет относительно большую величину.

Известен преобразующий механизм поршневого двигателя, содержащий размещенные в корпусе вал и кривошип, ось которого под углом пересекает ось вала, и установленный на опоре с регулируемым положением кривошипный диск, к которому шарнирно прикреплены поршни, при этом кривошипный диск через зубчатую передачу зацеплен с блоком цилиндров [3]
В таком устройстве относительно велики потери на трение из-за значительного момента сил трения при скольжении кривошипного диска по торцевой части кривошипа.

Известен преобразующий механизм поршневого двигателя, содержащий закрепленный в корпусе вал, имеющий наклонный кривошип, на котором по скользящей посадке через колпаки с отверстиями установлен кривошипный диск, механически связанный с поршнями [4]
Устранение продольного перемещения кривошипного диска в таком устройстве обеспечивается механизмом Кардано. Однако в этом механизме при наличии значительных осевых усилий возникают большие силы трения, что уменьшает механический КПД. Кроме того, известный преобразующий механизм не обладает достаточной нагрузочной способностью и не позволяет работать с большим количеством поршней, что необходимо для двигателей с барабанным блоком цилиндров.

Известен преобразующий механизм поршневого двигателя, содержащий корпус, внутри которого размещены вал и механически связанный с поршнями кривошипный диск, имеющий с противоположной от поршней стороны опорную поверхность и зубчатое зацепление, входящее в контакт соответственно с опорной поверхностью и зубчатым зацеплением опорной подставки, жестко связанной с корпусом.

Недостатком этого устройства является низкий КПД из-за большого момента сил трения в выполненной на валу наклонной шайбе.

Цель изобретения снижение потерь на трение в процессе преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращение вала, т.е. увеличение механического КПД, и повышение нагрузочной способности преобразующего механизма поршневого двигателя.

Это достигается тем, что в преобразующем механизме поршневого двигателя, содержащем корпус, размещенный в корпусе вал и кривошипный диск, механически связанный с поршнями, на кривошипном диске с противоположной от поршней стороны выполнены опорная поверхность и зубчатое зацепление, входящие в контакт соответственно с опорной поверхностью и зубчатым зацеплением опорной подставки, жестко связанной с корпусом. Опорная подставка выполнена в виде цилиндра, ось которого совпадает с осью вала, и внутрь этого цилиндра введен выполненный на валу наклонный кривошип, на котором по скользящей посадке через колпаки с отверстиями установлен кривошипный диск.

На фиг. 1 изображен преобразующий механизм, поперечный разрез; на фиг. 2 преобразующий механизм с дополнительной опорной поверхностью.

Преобразующий механизм поршневого двигателя (см. фиг. 1) содержит установленный в корпусе 1 вал 2, имеющий наклонный кривошип 3, на котором через нижний колпак 4 и верхний колпак 5 на подшипниках 6 установленн кривошипный диск 7, связанный с поршнями 8, размещенными в барабанном блоке цилиндров 9. На кривошипном диске 7 выполнены опорная поверхность 10 и зубчатое зацепление 11, входящие в контакт с торцевой опорной поверхностью 12 и зубчатым зацеплением 13 жестко установленного в корпусе цилиндра 14, ось которого совпадает с осью вала 2, поршни 8 крепятся к кривошипному диску 7 с помощью штоков 15 с шаровыми опорами, которые фиксируются шайбами 16 и 17 соответственно на поршнях 8 и кривошипном диске 7.

Механизм может быть выполнен с дополнительной опорной поверхностью (см. фиг. 2). Преобразующий механизм поршневого двигателя содержит также дополнительную опорную поверхность 18, выполненную по ободу кривошипного диска 7, и дополнительный цилиндр 19, внутренняя поверхность которого имеет контакт с опорной поверхностью 18.

Преобразующий механизм работает следующим образом.

При вращении вала 2 (см. фиг. 1), установленного в корпусе 1, наклонный кривошип 3, воздействуя через подшипники 6 и колпаки 4 и 5 на кривошипный диск 7, заставляет его совершать прецессию по отношению к оси вала 2, при которой благодаря зубчатым зацеплениям 11 и 13 углового вращения кривошипного диска 7 не происходит. Фактически кривошипный диск 7 перекатывается по торцу цилиндра 14, опираясь на него посредством контакта опорных поверхностей 10 и 12. Благодаря этому периферийные части кривошипного диска 7, в том числе и в области шайб 17, совершают возвратно-поступательное движение, которое передается поршням 8 через штоки 15, шарнирно прикрепленные к поршням с помощью шайб 16.

В рассматриваемом преобразующем механизме поршневого двигателя основные усилия со стороны поршней 8 воспринимаются опорными поверхностями 10 и 12 и поскольку поверхность 10 перекатывается по поверхности 12 без проскальзывания, потери на трение в механизме относительно малы. Меньшая часть усилий со стороны поршней 8 передается на наклонный кривошип 3, но благодаря относительно небольшому диаметру кривошипа 3 момент сил трения имеет относительно малую величину.

Усилия, воздействующие на наклонный кривошип 3, могут быть ослаблены путем передачи определенной их части на корпус 1 через дополнительный цилиндр 19 (см. фиг. 2). При этом дополнительная опорная поверхность 18 на ободе кривошипного диска 7 перекатывается по внутренней поверхности дополнительного цилиндра 19. При таком выполнении преобразующего механизма допустимо отсутствие одного из колпаков 4 или 5, особенно в случае небольших передаваемых усилий со стороны поршней. Некоторая разгрузка кривошипа 3 за счет использования дополнительного цилиндра 19 может способствовать повышению КПД механизма.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, в том числе к двигателям внутреннего сгорания. Целью изобретения является снижение потерь на трение в преобразующем механизме поршневого двигателя. Преобразующий механизм содержит корпус 1, внутри которого размещены вал 2 и механически связанный поршнями кривошипный диск 7, имеющий с противоположной от поршней 8 стороны опорную поверхность 10 и зубчатое зацепление 11, входящие в контакт соответственно с опорной поверхностью 12 и зубчатым зацеплением 13 жестко установленного в корпусе цилиндра 14, ось которого совпадает с осью вала и внутрь которого введен выполненный на валу 2 наклонный кривошип 3, на котором и устанавливается через колпаки 4 и 5 кривошипный диск 7. 2 ил.

ПРЕОБРАЗУЮЩИЙ МЕХАНИЗМ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий корпус, внутри которого размещены вал и механически связанный с поршнями кривошипный диск, имеющий с противоположной от поршней стороны опорную поверхность и зубчатое зацепление, входящие в контакт соответственно с опорной поверхностью и зубчатым зацеплением опорной подставки, жестко связанной с корпусом, отличающийся тем, что опорная подставка выполнена в виде цилиндра, ось которого совпадает с осью вала, и внутрь этого цилиндра введен выполненный на валу наклонный кривошип, на котором по скользящей посадке через колпаки с отверстиями установлен кривошипный диск.