ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F02B75/32 

Имеется двигатель, у которого в нижней головке шатуна каждого цилиндра расположена зубчатая передача с внутренним зацеплением, шестерня которой установлена на коренном валу. Зубчатое колесо выполнено в отверстии головки шатуна, контур колеса выполнен из участков различной кривизны. Боковые поверхности колеса зубчатые и попеременно взаимодействуют с шестерней. Верхняя и нижняя поверхности колеса гладкие без зубьев. Одна боковая зубчатая поверхность соответствует прямому ходу поршня, другая - его обратному ходу. Подвод одной и другой боковых зубчатых поверхностей к шестерне осуществляется с помощью бокового кулачка (см. "Двигатель внутреннего сгорания" Патент N 2109152, 6 F 02 B 75/32, от 12.03.96 г.) Недостаток: при входе зубьев в зацепление возможны удары.

Более близким аналогом по числу общих признаков является конструкция двигателя, содержащая корпус с цилиндром, поршень, поршневой палец, связанные с ним два шатуна, кривошипные головки которых посредством осей связаны с двумя кривошипными шестернями, а последние связаны с соответствующими шестернями, закрепленными на выходном валу (см. "Двигатель внутреннего сгорания" Патент N 2013607, 5 F 02 B 75/32, от 01.04.91 г.).

Недостаток: сложная конструкция при не очень высоких выходных силовых характеристиках двигателя.

Целью предлагаемой конструкции является увеличение выходного крутящего момента и выходной мощности двигателя при сохранении параметров цилиндропоршневой группы и оборотов.

Указанная цель достигается конструкцией двигателя, у которого сохраняются цилиндропоршневая группа, головка двигателя с камерой сгорания, механизм газораспределения, системы смесеобразования, топливоподачи, смазки и охлаждения, кривошип, шатун и продольный вал. Новым является то, что кривошип вращается в круговой дорожке, опираясь на нее двумя диаметрально закрепленными опорными роликами, установленными на опорах качения.

На фиг.1 показан поперечный разрез двигателя.

На фиг. 2 показан продольный разрез одного цилиндра двигателя с первым вариантом съема мощности.

На фиг. 3 показан продольный разрез одного цилиндра со вторым вариантом съема мощности.

На фиг.4 показана силовая схема взаимодействия кривошипа с круговой дорожкой.

Конструкция состоит из круговой дорожки 1 (см. фиг.1,2,3,4), в которой на опорных роликах 2 вращается кривошип 3. Ось круговой дорожки перпендикулярна оси цилиндра 4 и пересекается с ней. На один цилиндр приходится две соосные между собой круговые дорожки 1 и два вращающихся в них кривошипа 3 (фиг. 2,3). Причем оси опорных роликов 2 обеих кривошипов должны быть соосны между собой. Две соосные оси опорных роликов связаны между собой шатунной осью 5, на которую опирается шатун 6. Ось кривошипа а-а должна смещаться относительно оси круговой дорожки на величину эксцентриситета e (фиг.1,4). Это необходимо для обеспечения работоспособности данной системы и создания силы N приемлемой величины. Кривошип при вращении совершает плоскопараллельное движение. При приложении усилия к оси одного ролика кривошипа (фиг. 4) на ось второго ролика будет действовать такая же сила, но противоположная по направлению. Следовательно, на кривошип будет действовать момент, равный К_кр= РхL. Сила P является тангенциальной силой действующей на шатунную ось 5 шатуна 6.

Для съема крутящего момента, чтобы не нарушалась система сил, действующих на кривошип и схема (фиг.4) была работоспособной, необходимо чтобы к кривошипу прикладывался именно момент сопротивления, а не сила сопротивления.

Механизм съема крутящего момента должен исключать воздействие на кривошип направленных сил, кроме тех, которые указаны на фиг.4.

Один из возможных вариантов съема крутящего момента показан на фиг.2. На кривошипе соосно круговой дорожке крепится невращающаяся относительно кривошипа шестерня 7, которая является солнечным колесом планетарной передачи. Планетарная передача должна иметь 3 и более саттелита 8, которые, находясь в одновременном зацеплении с наружным зубчатым колесом 9, вращают водило 10 с шестерней 11. Шестерня 11 входит в зацепление с шестерней 12, состоящей на продольном бесколенном валу 13 двигателя.

Угол развала кривошипа разных цилиндров должен осуществляться соответствующей сборкой.

Возможен вариант съема момента, приведенный на фиг.3. На кривошипе 3 соосно оси круговой дорожки крепится не вращающаяся относительно кривошипа зубчатая полумуфта 14, входящая в зацепление с зубчатой полумуфтой шестерни 15, установленной в картере на опоре качения соосно оси круговой дорожки. Шестерня 15 входит в зацепление с шестерней 12 вала двигателя 13.

Преимуществом предложенной конструкции с вращающимся кривошипом в круговой дорожке является то, что, если взять размер L (фиг.4) кривошипа равным, примерно, двум радиусам кривошипа кривошипной шестерни аналога при сохранении хода и диаметра поршня, эффективный крутящий момент на кривошипе увеличивается в 1,5...2,0 раза. При сохранении оборотов кривошипа, как у кривошипной шестерни аналога, соответственно увеличится выходная эффективная мощность двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель состоит из цилиндропоршневой группы, головки двигателя с камерой сгорания, механизма газораспределения, систем смесеобразования, топливоподачи, смазки и охлаждения, кривошипа, шатуна и продольного вала. Кривошип вращается в круговой дорожке, опираясь на нее двумя опорными роликами. Крутящий момент снимается с кривошипа муфтой или планетарной передачей. К кривошипу прикладывается только момент сопротивления. Шестерня полумуфты, установленная в картере на опоре качения, или шестерня планетарной передачи входят в зацепление с шестерней продольного вала. Технический результат заключается в повышении крутящего момента и мощности двигателя. 4 ил.

Двигатель внутреннего сгорания, состоящий из цилиндропоршневой группы, головки двигателя с камерой сгорания, механизма газораспределения, систем смесеобразования, топливоподачи, смазки и охлаждения, кривошипа, шатуна и продольного вала, отличающийся тем, что кривошип вращается в круговой дорожке, опираясь на нее двумя опорными роликами, причем крутящий момент снимается с кривошипа муфтой или планетарной передачей, прикладывая при этом к кривошипу только момент сопротивления, а шестерня полумуфты, установленная в картере на опоре качения, или шестерня планетарной передачи входят в зацепление с шестерней продольного вала.