РОТАТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02B57/00 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к ротативным двигателям, и может быть использовано как в качестве дизельных, так и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания.

Известна роторная машина объемного вытеснения, выполняющая функции гидравлического двигателя, содержащая два полых вала, установленных в корпусе и расположенных под углом друг к другу. Полые вилки указанных валов с помощью двух взаимно перпендикулярных пар подшипников прикреплены к сферическому корпусу. Сферический корпус с перемычками и расположенный в нем поршень-лопасть образуют рабочие камеры. Поршень-лопасть закреплен на полом стержне и жестко связан с полой вилкой одного из полых валов. Каналы впуска и выпуска выполнены на перемычках сферического корпуса и сообщаются с полостями, выполненными в валах. Роторная машина объемного вытеснения оснащена механизмом регулирования рабочего объема [1].

Недостатками роторной машины объемного вытеснения являются сложность герметизации рабочих камер из-за уплотнения их пластинами, ограничены конструктивные возможности для размещения распределительного механизма, обеспечивающего четырехтактный цикл из-за расположения рабочих камер в пространстве, ограниченном вращающимися вилками валов.

Известен ротативный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенными в нем поршнями, имеющими опорные ролики, ротор, в котором размещен цилиндр с валом, установленном в подшипниках на стойках, закрепленных на опорной поверхности. Опорные ролики поршней, контактирующие с корпусом двигателя, состоящем из двух симметричных частей с профилированным поверхностями с охватываемыми и охватывающими направляющими, выполненными в виде трапециидальных выступов и пазов соответственно. Корпус гидроцилиндра закреплен на одной части корпуса двигателя, шток поршня которого скреплен с выступом другой части корпуса двигателя.

Недостатком данного двигателя является быстрый износ опорных роликов поршней и профилированных поверхностей корпуса двигателя, не позволяющих форсировать двигатель по частоте вращения, из-за больших окружных скоростей опорных роликов поршней, кроме того, имеют место механические потери, возникающие от давления поршней на стенки цилиндра при работе двигателя [2].

Данное техническое решение принято за прототип. Задача, решаемая изобретением, заключается в создании компактного и экономичного двигателя внутреннего сгорания.

Технический результат при использовании данного изобретения состоит в возможности форсирования двигателя по частоте вращения из-за уменьшения окружных скоростей в подшипниках, уменьшения механических потерь за счет движения поршней без их давления на стенки цилиндров.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном ротативном двигателе внутреннего сгорания, содержащем статор, ротор с установленным на нем цилиндром и двумя оппозитно расположенным поршнями механизм регулирования рабочего объема, в роторе на одной оси с ним установлен вал, вилка ротора и вилка вала с помощью большей крестовины, выполненной в виде кольца, и меньшей крестовины соответственно, соединены с двумя расположенными взаимно перпендикулярно и жестко связанными между собой большей и меньшей вилками наклонного вала в два шарнира неравных угловых скоростей имеющих один общий центр вращения, а вал имеет две оппозитно расположенные кривошипные головки, каждая из которых шарнирно связана с одной из шеек дополнительного кривошипа, а головки двух дополнительных кривошипов соответственно шарнирно связаны с двумя оппозитно расположенными поршнями, и каждый из дополнительных кривошипов имеет на своем продолжении зубчатый сектор, который находится в зацеплении с зубчатым колесом ротора.

Изобретение представлено чертежами, где на фиг. 1 схематически изображен ротативный двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А-А фиг. 1, поперечный разрез; на фиг. 3 - вид Б-Б фиг. 1 - положение крестовин.

Установка в роторе вала и вилки ротора и вилки вала с помощью большей и меньшей крестовин соответственно, с двумя жестко связанными между собой вилками наклонного вала в два шарнира неравных угловых скоростей, имеющих один общий вращения, позволяет получить в подшипниках качательное движение и, как следствие, значительно уменьшить окружные скорости в них.

Выполнение большей крестовины в виде кольца позволяет конструктивно установить меньшую крестовину таким образом, чтобы центр вращения меньшей крестовины совпадал с центром вращения большей крестовины.

Шарнирная связь каждой кривошипной головки вала с одной из шеек дополнительного кривошипа, шарнирная связь головок двух дополнительных кривошипов с поршнями и зубчатое зацепление дополнительных кривошипов с зубчатым колесом ротора позволяет обеспечить движение поршней без их давления на стенки цилиндром и, как следствие, уменьшить механические потери в двигателе.

Ротативный двигатель внутреннего сгорания содержит статор 1 с установленным на нем в подшипниках 2 ротором 3, в котором на подшипниках 4 установлен вал 5. В роторе 3 установлены цилиндры 6, поршни 7 размещены в цилиндрах 6 и шарнирно связаны с головками дополнительных кривошипов 8, а шейки дополнительных кривошипов 8 шарнирно связаны с кривошипными головками вала 5, причем радиусы дополнительных кривошипов 8 равны радиусам кривошипов вала 5. На продолжении каждого дополнительного кривошипа 8 выполнен зубчатый сектор 9 с центром качения на оси кривошипной головки вала 5 и начальным диаметром, равным сумме двух радиусов дополнительного кривошипа 8, на роторе 3 выполнено зубчатое колесо 10 внутреннего зацепления с центром на оси вращения ротора 3 и начальным диаметром, равным сумме двух начальных диаметров зубчатого сектора 9. Большая крестовина 11 установлена с помощью двух взаимно перпендикулярных подшипников 12 на вилке ротора 3 и большей вилке 13 наклонного вала 14. Меньшая крестовина 15 установлена с помощью двух взаимно перпендикулярных пар подшипников 16 на вилке вала 5 и меньшей вилке 17 наклонного вала 11. Гидроцилиндр 18 закреплен на статоре 1, шток поршня 19 шарнирно связан с подшипником 20, на котором установлен наклонный вал 14.

Ротативный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом: при одновременном вращении ротор 3 и вал 5 совершают относительно друг друга качательное движение, приводя в качательное движение дополнительные кривошипы 8, при этом головки дополнительных кривошипов 8 и поршни 7 совершают возвратно-поступательное движение, обеспечивая такты всасывания, сжатия, рабочего хода и выхлопе, причем движение поршней 7 происходит без их давления на стенки цилиндров 6. Большая крестовина 11 и меньшая крестовина 15 совершают в подшипниках 12 и 16 соответственно качательное движение, вследствие чего значительно уменьшаются окружные скорости в подшипниках 12 и 16. При перемещении штока поршня 19 вверх или вниз наклонный вал 14 меняет свое угловое расположение относительно продольной оси ротора 3 и вала 5, при котором соответственно увеличивается или уменьшается ход поршней 7, что в свою очередь увеличивает или уменьшает рабочий объем двигателя.

Сущность изобретения: ротативный двигатель внутреннего сгорания включает в себя статор (С) 1 с установленным на нем ротором (Р) 3. В Р 3, на одной оси с ним, установлен вал В 5, вилка Р 3 и вилка В 5, с помощью большей крестовины 11, выполненной в виде кольца и меньшей крестовины 15 соответственно, соединены с двумя, расположенными взаимно перпендикулярно и жестко связанными между собой, большей и меньшей вилками наклонного вала (НВ) 14 в два шарнира неравных угловых скоростей, имеющих один общий центр вращения, а В 5 имеет две оппозитно расположенные кривошипные головки, каждая из которых шарнирно связана с одной из шеек дополнительного кривошипа (ДК) 8, а головки двух ДК 8 соответственно шарнирно связаны с двумя оппозитно расположенными поршнями 7, и каждый из ДК 8 имеет на своем продолжении зубчатый сектор 9, который находится в зацеплении с зубчатым колесом 10 Р 3. Двигатель оснащен механизмом регулирования рабочего объема, выполненного в виде гидроцилиндра 18, закрепленного на С 1, шток поршня 19 шарнирно связан с подшипником 20, на котором установлен НВ 14. 3 ил.

Ротативный двигатель внутреннего сгорания, содержащий статор, ротор с установленным на нем цилиндром и двумя оппозитно расположенными поршнями, механизм регулирования рабочего объема, отличающийся тем, что в роторе, на одной оси с ним, установлен вал, вилка ротора и вилка вала с помощью большей крестовины, выполненной в виде кольца, и меньшей крестовины соответственно, соединены с двумя расположенными взаимно перпендикулярно и жестко связанными между собой большей и меньшей вилками наклонного вала в два шарнира неравных угловых скоростей, имеющих один общий центр вращения, а вал имеет две оппозитно расположенные кривошипные головки, каждая из которых шарнирно связана с одной из шеек дополнительного кривошипа, а головки двух дополнительных кривошипов соответственно шарнирно связаны с двумя оппозитно расположенными поршнями и каждый из дополнительных кривошипов имеет на своем продолжении зубчатый сектор, который находится в зацеплении с зубчатым колесом ротора.