БЕСШАТУННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F01B9/06 F02B75/32 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению.

Известна поршневая машина Лапидуса, которая может использоваться в качестве двигателя внутреннего сгорания. Этот двигатель содержит цилиндр, поршень, камеру сгорания, выходной вал, связанный с цилиндром обгонными муфтами [1] Недостатками данного двигателя являются относительная конструктивная сложность передаточного механизма, выполненного в виде обгонных муфт, обусловленная наличием храповых устройств, пружинок, шариков, пальцев, характеризующихся ограниченной надежностью; плохая приспособленность механизма обгонных муфт к восприятию высоких динамических нагрузок. Недостатком также является относительное ограничение мощности двигателя, обусловленное сравнительно небольшим рабочим ходом, который ограничен необходимостью компоновки обгонных муфт внутри конструктивной схемы поршня.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции двигателя, повышения надежности работы при высоких динамических нагрузках, повышения возможности форсировки (увеличения мощности) двигателя за счет увеличения рабочего хода, уменьшения механических потерь за счет снижения трения в паре поршень цилиндр.

Указанная задача решается тем, что в бесшатунном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр с пазами на его цилиндрической поверхности, передаточный механизм, камеру сгорания, форсунку, механизм газораспределения, согласно изобретению, передаточный механизм выполнен в виде установленных в поршне роликов, взаимодействующих с криволинейными и бесконечными неперекрещивающимися пазами цилиндра, а поршень связан со штоком, несущим шестерню, причем шток имеет возможность продольного перемещения относительно упомянутой шестерни, предназначенной для взаимодействия с шестерней выходного вала.

Наличие в поршне роликов, имеющих возможность движения по криволинейным бесконечным неперекрещивающимся пазам, выполненным в цилиндре, позволяет осуществлять преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное.

Наличие у поршня штока, на котором установлена шестерня, входящая в зацепление с шестерней выходного вала, позволяет осуществить передачу вращательного движения выходному валу. Совокупность заявленных признаков позволяет исключить из механизма двигателя обгонные муфты и этим упростить конструкцию двигателя, повысить надежность работы при высоких динамических нагрузках, повысить возможность форсировки двигателя, а также уменьшить механические потери в сопряжении поршень цилиндр за счет придания поршню вращательного движения.

На фиг. 1 изображен разрез двигателя; на фиг.2 развертка внутренней поверхности у цилиндра.

Двигатель (фиг.1) содержит цилиндрические шестерни 1, 2, 3, 4, выходной вал 5, шток 6, шестерни 7 и 8, последняя из которых установлена на штоке 6, подшипник 9, ролики 10 и 11 передаточного механизма, поршень 12, связанный со штоком 6. Выпускной ресивер 13 расположен на корпусе цилиндра 14, на котором расположена также форсунка 15 и продувочный ресивер 16. Двигатель содержит, кроме того, размещенный в цилиндре 14 поршень 17 с роликами 18 и 19 передаточного механизма, а также подшипник 20, шестерню 21, взаимодействующую с установленной на валу 22 шестерней 23 и закрепленную на штоке 24.

Ролики 10, 11 (18, 19) передаточного механизма взаимодействуют с пазами 25 и 26 цилиндра, выполненными криволинейными и бесконечно-неперекрещивающимися (фиг.2).

Предлагаемый бесшатунный двигатель внутреннего сгорания рассматривается на примере двигателя с прямоточной схемой газообмена с противоположно движущимися поршнями. Двигатель состоит из цилиндра 14 с пазами 25 и 26 на его цилиндрической поверхности, поршней 12 и 17 с установленными в них роликами 10, 11 и 18, 19, которые входят в сочленение с соответствующими пазами на цилиндре и образуют передаточный механизм, связанных с поршнями штоков 6 и 24, входящих при помощи шлицевого соединения в сочленение соответственно с шестернями 8 и 21 с возможностью продольного перемещения штоков относительно шестерен, подшипников 9 и 20, вала 22 с установленными на нем шестерней 1 механизма синхронизации и шестерней 23, входящей в зацепление с шестерней 21, выходного вала 5 с шестерней 4 механизма синхронизации движения валов (поршней) и шестерней 7, входящей в зацепление с шестерней 8, форсунок 15, продувочного 16 и выпускного 13 ресиверов, маховика, установленного на выходном валу. Маховик на чертеже не указан.

Двигатель работает следующим образом. В процессе сгорания и расширения газы принуждают поршни 12 и 17 к поступательному движению, которое передается соответственно роликами 10, 11 и 18, 19. Ролики, находясь в сочленении с пазами 25 и 26, вынуждены катиться по криволинейным бесконечным неперекрещивающимся профилям данных пазов, преобразуя тем самым поступательное движение во вращательное, которое передается от роликов на поршни. Штоки 6 и 24 приводят во вращение соответственно шестерни 8 и 21, которые через шестерни 7 и 23 вращают выходной вал 5 и вал 22, связанные между собой механизмом синхронизации движения валов, состоящим из шестерен 1, 2, 3, 4. Перемещение поршней от НМТ и ВМТ обеспечивается установленным на выходном валу маховиком. Поршень делает один оборот вокруг оси за 4 хода.

Использование: изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. Сущность изобретения: в процессе сгорания и расширения газы принуждают поршни 12 и 17 к поступательному движению, которое передается соответственно роликам 10, 11 и 18, 19. Ролики, находясь в сочленении с пазами 25 и 26, вынуждены катиться по криволинейным бесконечным неперекрещивающимся профилям данных пазов, преобразуя тем самым поступательное движение во вращательное, которое передается от роликов на поршни. Штоки 6 и 24 приводят во вращение соответственно шестерни 8 и 21, которые через шестерни 7 и 23 вращают выходной вал 5 и вал 22, связанные между собой механизмом синхронизации валов, состоящим из шестерен 1, 2, 3, 7. Поршень делает один оборот вокруг оси за четыре хода. 2 ил.

БЕСШАТУННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндр с пазами на его цилиндрической поверхности, передаточный механизм, камеру сгорания, форсунку, механизм газораспределения, отличающийся тем, что передаточный механизм выполнен в виде установленных в поршне роликов, взаимодействующих с пазами цилиндра, выполненными криволинейными и безконечными неперекрещивающимися, а поршень связан со штоком, несущим шестерню, пичем шток имеет возможность продольного перемещения относительно упомянутой шестерни, предназначенной для взаимодействия с шестерней выходного вала.