АКСИАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1996 года по МПК F02B75/26 F02B75/32 F01B3/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, а именно к аксиальным двигателям преимущественно внутреннего сгорания.

Известен аксиальный двигатель, содержащий закрепленные на корпусе рабочие цилиндры, в которых размещены поршни, и механизм преобразования движения поршней, выполненный в виде Z-образного коленчатого вала и установленной на нем косой шайбы, связанной с поршнями (1).

Недостатками аналога являются сравнительно большие его габариты в поперечном сечении, а также повышенные нагрузки в механизме косой шайбы, что не позволяет, в частности, развивать двигателю достаточно высокие обороты.

Известен аксиальный двигатель, содержащий корпус, закрепленный на нем цилиндр с установленной в нем втулкой, головку, поршень, размещенный во втулке с образованием рабочей камеры переменного объема, кривошипный вал с шатунной шейкой, расположенной параллельно оси вала, кривошипную втулку, расположенную на шатунной шейке и снабженную шатунным узлом, и треугольный двуплечий рычаг, одна из вершин которого свободно установлена на оси в корпусе с возможностью качания в плоскости, проходящей через оси цилиндра и вала, причем первое плечо рычага связано кинематически с поршнем, а второе с шатунным узлом кривошипной втулки (2).

Недостатками прототипа являются большие его радиальные габариты, а также значительные нагрузки в механизме.

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение радиальных габаритов.

Поставленная цель достигается тем,что двигатель снабжен дополнительным треугольным двуплечим рычагом, а втулка цилиндра скреплена с головкой и выполнена подвижной с возможностью перемещения в сторону, противоположную движению поршня, причем дополнительный рычаг расположен симметрично первому рычагу в плане относительно плоскости, проходящей через продольную ось двигателя и перпендикулярной плоскостям качания рычагов, первое плечо дополнительного рычага связано со втулкой цилиндра, а второе его плечо с кривошипной втулкой.

Цель достигается также тем, что дополнительный рычаг может быть снабжен связанным со втулкой цилиндра третьим плечом, расположенным симметрично его первому плечу относительно плоскости качания первого треугольного рычага, при этом вторые плечи обоих рычагов расположены в одной плоскости качания.

Цель достигается тем, что шатунный узел кривошипной втулки может быть выполнен в виде пары шатунов со сферическими шарнирами, расположенных параллельно и соединенных одними концами между собой и с плечом рычага, а другими с кривошипной втулкой с образованием параллелограммного механизма.

Цель достигается тем, что двигатель может быть снабжен шарнирной тягой, а второе плечо дополнительного рычага соединено со вторым плечом первого рычага посредством шарнирной тяги с образованием плоского шарнирного четырехзвенного механизма.

Цель достигается тем, что двигатель может быть снабжен вторым шатунным узлом, расположенным симметрично первому узлу относительно оси вращения кривошипной втулки, а второе плечо дополнительного рычага соединено со вторым шатунным узлом.

Цель достигается тем, что кривошипный вал и цилиндр могут быть расположены соосно.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема двигателя; на фиг. 2 то же, в изометрии; на фиг. 3 вариант выполнения двигателя с непосредственной связью рычагов с кривошипной втулкой; на фиг. 4 вариант выполнения шатунного узла.

Двигатель содержит корпус 1, закрепленный на нем цилиндр 2, втулку 3, установленную в цилиндре 2, головку 4, скрепленную со втулкой 3, поршень 5, размещенный во втулке 3 с образованием рабочей камеры 6 переменного объема, кривошипный вал 7 с шатунной шейкой 8, расположенной параллельно его оси, кривошипную втулку 9, расположенную на шатунной шейке 8 и снабженную шатунным узлом 10. Треугольный двуплечий рычаг 11, одна из вершин которого свободно установлена на оси 12 в корпусе 1 с возможностью качания в плоскости, проходящей через оси цилиндра 2 и вала 7, при этом первое плечо 13 рычага 11 связано, например,при помощи шатунной тяги 14 с поршнем 5, а второе плечо 15
с шатунным узлом 10. На оси 16 в корпусе 1 установлен дополнительный треугольный рычаг 17 с плечами 18 и 19, а втулка 3 цилиндра 2 выполнена подвижной, при этом рычаг 17 расположен симметрично рычагу 11 в плане относительно плоскости, проходящей через продольную ось двигателя и перпендикулярной плоскостям качания обоих рычагов 11 и 17. Первое плечо 18 рычага 17 связано со втулкой 3, например, посредством шатунной тяги 14, а второе его плечо 19 с кривошипной втулкой 9.

Дополнительный рычаг 17 может быть снабжен третьим плечом 20, связанным со втулкой 3, например, посредством шатунной тяги 14 и расположенным симметрично его первому плечу 18 относительно плоскости качания треугольного рычага 11, при этом вторые плечи 15 и 19 рычагов соответственно 11 и 17 расположены в одной плоскости качания.

Шатунный узел 10 кривошипной втулки 9 может быть выполнен в виде пары шатунов 21 со сферическими шарнирами 22, расположенных параллельно и соединенных одними концами между собой и с плечом 15, например, рычага 11, а другими концами с кривошипной втулкой 9 с образованием параллелограммного механизма.

В одном варианте выполнения двигатель может быть снабжен шарнирной тягой 23, а второе плечо 19 рычага 17 при этом соединено со вторым плечом 15 рычага 11 посредством шарнирной тяги 23 с образованием плоского шарнирного четырехзвенного механизма.

В другом варианте выполнения двигатель снабжен вторым шатунным узлом 24, расположенным симметрично первому узлу 10 относительно оси вращения кривошипной втулки 9. При этом второе плечо 19 рычага 17 соединено со вторым шатунным узлом 24.

Оси вала 7 и цилиндра 2 могут быть расположены соосно или параллельно.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом. Возвратно-поступательное движение поршня 5 и втулки 3 с головкой 4 в противоположные стороны преобразуется в качание соответственно рычагов 11 и 17. В одном варианте работа обоих подвижных элементов суммируется на плече 15 рычага 11, которое передает качание на шатунный узел 10, заставляя вращаться кривошипный вал 7.

В другом варианте работа подвижных элементов суммируется на кривошипной втулке 9 и передается на нее посредством шатунных узлов 10 и 24, каждый из которых связан со своим плечом рычага.

Таким образом, выполнение механизма преобразования в предлагаемом двигателе в виде простых элементов повышает надежность его работы, а возможность перемещения головки со втулкой позволяет при неизменном рабочем объеме уменьшить перемещения подвижных элементов и снизить нагрузки в механизме. Кроме того, размещение вала соосно с цилиндром или близко от него позволяет значительно снизить габариты двигателя в его поперечной плоскости, что особенно актуально в авиационном двигателестроении.

Использование: в области машиностроения, а именно аксиальные двигатели преимущественно внутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель содержит корпус 1, цилиндр 2 с установленной в нем подвижной втулкой 3, скрепленной с головкой 4, поршень 5, размещенный во втулке 3 с образованием рабочей камеры 6 переменного объема, кривошипный вал 7, расположенный параллельно оси цилиндра 2 или соосно, и треугольные рычаги 11 и 17, вершины которых свободно установлены в корпусе 1 на осях соответственно 12 и 16, причем рычаги расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через продольную ось двигателя и перпендикулярной плоскостям качания обоих рычагов 11 и 17 . Первое плечо 13 рычага 11 связано с поршнем, второе его плечо 15 - с шатунным узлом 10 кривошипной втулки 9, первое плечо 18 рычага 17 связано со втулкой 3, а второе его плечо 19 - с кривошипной втулкой 9 либо посредством шарнирной тяги 23, соединенной со вторым плечом 15 рычага 11, либо при помощи второго шатунного узла. Возвратно-поступательное движение поршня 5 и головки 4 со втулкой 3 в противоположных направлениях преобразуется при помощи рычагов 11 и 17 во вращение кривошипного вала 7, расположение которого в районе оси цилиндра 2 позволяет уменьшить габариты двигателя в поперечном сечении. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Аксиальный двигатель, содержащий корпус, закрепленный на нем по меньшей мере один цилиндр с установленной в нем втулкой, головку, поршень, размещенный во втулке с образованием рабочей камеры переменного объема, кривошипный вал с шатунной шейкой, расположенной параллельно оси вала, кривошипную втулку, расположенную на шатунной шейке и снабженную шатунным узлом, и треугольный двуплечий рычаг, одна из вершин которого свободно установлена на оси в корпусе с возможностью качания в плоскости, проходящей через оси цилиндра и вала, причем первое плечо рычага связано кинематически с поршнем, а второе с шатунным узлом кривошипной втулки, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным треугольным двуплечим рычагом, а втулка цилиндра скреплена с головкой и выполнена подвижной с возможностью перемещения в сторону, противоположную движению поршня, причем дополнительный рычаг расположен симметрично первому рычагу в плане относительно плоскости, проходящей через продольную ось двигателя и перпендикулярной плоскостям качания рычагов, первое плечо дополнительного рычага связано с втулкой цилиндра, а второе его плечо с кривошипной втулкой. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный рычаг снабжен связанным с втулкой цилиндра третьим плечом, расположенным симметрично его первому плечу относительно плоскости качания первого треугольного рычага, при этом вторые плечи обоих рычагов расположены в одной плоскости качания. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что шатунный узел кривошипной втулки выполнен в виде пары шатунов со сферическими шарнирами, расположенных параллельно и соединенных одними концами с плечом рычага, а другими концами с кривошипной втулкой с образованием параллелограммного механизма. 4. Двигатель по пп. 1 3, отличающийся тем, что он снабжен шарнирной тягой, а второе плечо дополнительного рычага соединено с вторым плечом первого рычага посредством шарнирной тяги с образованием плоского шарнирного четырехзвенного механизма. 5. Двигатель по пп. 1 3, отличающийся тем, что он снабжен вторым шатунным узлом, расположенным симметрично первому узлу относительно оси вращения кривошипной втулки, а второе плечо дополнительного рычага соединено с вторым шатунным узлом. 6. Двигатель по пп. 1 5, отличающийся тем, что кривошипный вал и цилиндр расположены соосно.