Изобретение относится к двигателестроению. Изобретение направлено на создание улучшенного качающегося механизма для ДВС, который в двигателе в котором он установлен, позволяет адаптироваться к изменению длины хода поршня и/или к деактивации поршня. Качающийся механизм, через который линейное возвратно-поступательное движение поршня двигателя внутреннего сгорания может передаваться от удаленного конца шатуна, на котором установлен поршень, на коленчатый вал, содержит качающийся элемент; установочное средство, посредством которого качающийся элемент устанавливается на конструкцию картера двигателя или крепится к ней для реверсивного качающегося движения вокруг первой оси; элемент кулисы, шарнирно соединенный одним из своих противоположных концов с качающимся элементом так, чтобы иметь возможность поворачиваться относительно качающегося элемента вокруг второй оси, смещенной относительно первой оси и проходящей параллельно ей, между двумя крайними положениями; и удерживающее средство, которым элемент кулисы удерживается с возможностью освобождения в одном из двух крайних положений. Второй конец элемента кулисы выполнен с возможностью шарнирного соединения с удаленным концом шатуна так, чтобы иметь возможность поворота относительно шатуна вокруг третьей оси, которая смещена от второй оси и проходит параллельно первой и второй осям, и местоположение, смещенное с первой оси, обеспечивает качающемуся элементу возможность шарнирного соединения с малым концом другого шатуна, имеющего большой конец, соединяемый с коленчатым валом, для относительного вращения между качающимся элементом и другим шатуном вокруг четвертой оси, параллельной первой, второй и третьей осям. Также предложены четыре варианта двигателя внутреннего сгорания, содержащие качающийся механизм. 5 н. и 20 з.п. ф-лы, 46 ил.
1. Качающийся механизм, через который линейное возвратно-поступательное движение поршня двигателя внутреннего сгорания может передаваться от удаленного конца шатуна, на котором установлен поршень, на коленчатый вал, содержащий качающийся элемент; установочное средство, посредством которого качающийся элемент устанавливается на конструкцию картера двигателя или крепится к ней для реверсивного качающегося движения вокруг первой оси; элемент кулисы, шарнирно соединенный одним из своих противоположных концов с качающимся элементом так, чтобы иметь возможность поворачиваться относительно качающегося элемента вокруг второй оси, смещенной относительно первой оси и проходящей параллельно ей, между двумя крайними положениями; и
удерживающее средство, которым элемент кулисы удерживается с возможностью освобождения в одном из двух крайних положений;
причем второй конец элемента кулисы выполнен с возможностью шарнирного соединения с удаленным концом шатуна так, чтобы иметь возможность поворота относительно шатуна вокруг третьей оси, которая смещена от второй оси и проходит параллельно первой и второй осям, и местоположение, смещенное с первой оси, обеспечивает качающемуся элементу возможность шарнирного соединения с малым концом другого шатуна, имеющего большой конец, соединяемый с коленчатым валом, для относительного вращения между качающимся элементом и другим шатуном вокруг четвертой оси, параллельной первой, второй и третьей осям.
2. Механизм по п.1, в котором качающийся элемент имеет, по меньшей мере, один пластинчатый элемент, при этом первая и вторая оси проходят перпендикулярно, по меньшей мере, одному пластинчатому элементу и сквозь него.3. Механизм по п.1, в котором качающийся элемент имеет, по меньшей мере, два разнесенных по существу параллельных пластинчатых элемента, при этом первая и вторая оси проходят перпендикулярно каждому из пластинчатых элементов и сквозь них.4. Механизм по любому из пп.1-3, в котором установочное средство содержит пару осевых элементов или цапф, каждая из которых выполнена за одно целое с качающимся элементом и которые отходят от него в противоположные стороны и ось каждой из которых совпадает с первой осью.5. Механизм по любому из пп.1-3, в котором установочное средство содержит отверстия, образованные качающимся элементом или фитингами, прикрепленными к качающемуся элементу, что обеспечивает качающемуся элементу возможность размещения шпинделя или вала или соответствующего шпинделя или вала, проходящих от конструкции, примыкающей к картеру двигателя или прикрепленной к нему.6. Механизм по любому из пп.1-3, в котором установочное средство содержит шпиндель или вал, проходящий сквозь качающийся элемент и выполненный с возможностью прохождения сквозь следующий качающийся элемент следующего примыкающего качающегося механизма.7. Механизм по любому из пп.1-3, в котором элемент кулисы имеет удлиненную форму и выполнен с возможностью шарнирного соединения на каждом конце, и в котором элемент кулисы содержит единственную удлиненную тягу или пару параллельных разнесенных в поперечном направлении удлиненных тяг.8. Механизм по п.7, в котором элемент кулисы имеет форму вилки и содержит пару параллельных удлиненных рычагов, соединенных на конце каждого рычага, на котором элемент кулисы крепится к качающемуся элементу на второй оси, и в котором рычаги соединены на каждом указанном конце цилиндрической втулкой или бобышкой, посредством которой элемент кулисы может соединяться с качающимся элементом посредством пальца, проходящего сквозь каждую из этих втулок или бобышек и сквозь качающийся элемент.9. Механизм по любому из пп.1-3, в котором удерживающим средством является устройство, выполненное с возможностью удержания элемента кулисы в выбранном одном из двух крайних положений, между которыми может поворачиваться элемент кулисы относительно качающегося элемента.10. Механизм по любому из пп.1-3, в котором удерживающим средством является устройство, выполненное с возможностью удержания элемента кулисы в любом требуемом положении в одном из двух крайних положений, между которыми поворачивается элемент кулисы относительно качающегося элемента, или в промежуточном положении.11. Механизм по любому из пп.1-3, в котором удерживающим средством является устройство, работающее с помощью механических и/или гидравлических средств.12. Механизм по любому из пп.1-3, в котором установочное средство содержит отверстие, определяемое качающимся элементом или фитингом, прикрепленным к качающемуся элементу; и в котором удерживающее средство содержит регулировочный вал или шпиндель, ось которого совпадает с первой осью, вокруг которой он вращается относительно качающегося элемента, эксцентрик, выполненный с возможностью вращения с регулировочным валом или шпинделем для перемещения по орбите вокруг первой оси, и удерживающий рычаг, соединенный с возможностью вращения одним концом с эксцентриком и отходящий от него радиально относительно первой оси к шарнирному соединению между его вторым концом и элементом кулисы, посредством чего удерживающий рычаг перемещается вращающимся по орбите эксцентриком в ответ на поворот регулировочного вала или шпинделя для поворота элемента кулисы вокруг второй оси относительно качающегося элемента.13. Механизм по п.12, в котором регулировочный вал или шпиндель образует часть гидравлического привода, который содержит корпус, в который входит регулировочный вал или шпиндель, при этом привод дополнительно содержит лопатку, которая отходит радиально от регулировочного вала или шпинделя в камеру, образованную корпусом, выполненным с возможностью подачи в камеру гидравлической жидкости для качания лопатки в камере по дуге и тем самым для поворота регулировочного вала.14. Механизм по любому из пп.1-3, в котором элемент кулисы выполнен с возможностью поворота относительно качающегося элемента вокруг второй оси посредством пальца, который установлен с возможностью вращения в качающемся элементе и с которым зацеплен или на котором закреплен один конец элемента кулисы без возможности поворота; при этом палец образует часть гидравлического привода, который содержит удерживающее средство, причем привод дополнительно содержит лопатку, которая отходит радиально от пальца в камеру, образованную качающимся элементом или в качающемся элементе, и в которой лопатка имеет возможность качаться по дуге вместе с вращением пальца, и средство, посредством которого гидравлическая жидкость может подаваться в камеру для перемещения лопатки и удержания ее в одном из крайних положений.15. Механизм по п.12, в котором корпус выполнен с возможностью подачи гидравлической жидкости в выбранную одну из двух областей камеры для качания лопатки и тем самым вращения регулировочного вала в заданном направлении, и в котором гидравлическая жидкость может подаваться для перемещения лопатки и удержания лопатки только в одном из двух крайних положений против сжатия пружины, действующего для смещения лопатки и удержания лопатки в другом крайнем положении, после того, как гидравлическая жидкость выпущена из камеры.16. Механизм по любому из пп.1-3, в котором расстояние между первой и второй осями равно расстоянию между второй и третьей осями, и элемент кулисы выполнен с возможностью поворота вокруг второй оси в положение, в котором первая и третья оси совпадают.17. Механизм по любому из пп.1-3, в котором качающийся элемент выполнен с возможностью шарнирного соединения с малым концом другого шатуна на четвертой оси в положении, где вторая и четвертая оси совпадают.18. Механизм по любому из пп.1-3, в котором установочные средства содержат отверстие, определенное качающимся элементом или фитингом, прикрепленным к качающемуся элементу; и в котором удерживающее средство содержит регулировочный вал или шпиндель, ось которого совпадает с первой осью, вокруг которой он вращается относительно качающегося элемента, эксцентрик, выполненный с возможностью вращения с регулировочным валом или шпинделем для вращения по орбите вокруг первой оси, и удерживающий рычаг, соединенный одним концом с возможностью вращения с эксцентриком и отходящий от него радиально относительно первой оси к шарнирному соединению между его вторым концом и ушком, выступающим из удаленного конца первого шатуна, смещенного относительно третьей оси и проходящего параллельно ей.19. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), имеющий головку блока цилиндров и картер, множество цилиндров, определяемое головкой блока цилиндров, коленчатый вал, установленный с возможностью вращения в картере вокруг продольной оси, соответствующий поршень в каждом цилиндре, соответствующий шатун, на одном конце каждого из которых установлен поршень, и через удаленный конец которого каждый поршень соединен с коленчатым валом для передачи линейного возвратно-поступательного движения каждого поршня в его цилиндре на коленчатый вал для его вращения; при этом двигатель дополнительно содержит, по меньшей мере, для одного цилиндра качающийся механизм, через который первый шатун, на котором установлен поршень одного цилиндра, соединен с коленчатым валом, причем качающийся механизм содержит качающийся элемент; установочное средство, посредством которого качающийся элемент устанавливается на конструкцию картера двигателя или крепится к ней для реверсивного качающегося движения вокруг первой оси, параллельной оси коленчатого вала; элемент кулисы, шарнирно соединенный одним из своих противоположных концов с качающимся элементом так, чтобы иметь возможность поворачиваться относительно качающегося элемента вокруг второй оси, смещенной относительно первой оси и проходящей параллельно ей, между двумя крайними положениями; и удерживающее средство, которым элемент кулисы удерживается с возможностью освобождения в одном из двух крайних положений;причем второй конец элемента кулисы шарнирно соединен с удаленным концом первого шатуна так, чтобы иметь возможность поворота относительно первого шатуна вокруг третьей оси, смещенной от первой и второй осей и проходящей параллельно им; при этом качающийся элемент шарнирно соединен с малым концом второго шатуна, большой конец которого установлен с возможностью вращения на коленчатом валу для относительного вращения между качающимся элементом и вторым шатуном вокруг четвертой оси, параллельной первой, второй и третьей осям; при этом первый и второй шатуны выполнены с возможностью движения в одной плоскости или в параллельных плоскостях и первая, вторая, третья и четвертая оси проходят параллельно оси вращения коленчатого вала; и при этом конструкция такова, что когда удерживающее средство удерживает элемент кулисы, линейное возвратно-поступательное движение поршня этого одного цилиндра может передаваться на коленчатый вал и вращать коленчатый вал посредством передачи результирующего движения первого шатуна на второй шатун качающимся движением качающегося элемента вокруг первой оси, путем поворота элемента кулисы относительно первого шатуна вокруг третьей оси и путем поворота качающегося элемента относительно второго шатуна вокруг четвертой оси.
20. Двигатель по п.19, в котором качающийся механизм является механизмом по п.2 или 3.21. Двигатель по п.19 или 20, в котором установочное средство содержит отверстие, определенное качающимся элементом или фитингом, прикрепленным к качающемуся элементу; и в котором удерживающее средство содержит регулировочный вал или шпиндель, ось которого совпадает с первой осью, вокруг которой он вращается относительно качающегося элемента, эксцентрик, выполненный с возможностью вращения с регулировочным валом или шпинделем для вращения по орбите вокруг первой оси, и удерживающий рычаг, соединенный одним концом с возможностью вращения с эксцентриком и отходящий от него радиально относительно первой оси к шарнирному соединению между его вторым концом и элементом кулисы, посредством чего удерживающий рычаг перемещается вместе с движением по орбите эксцентрика в ответ на поворот регулировочного вала или шпинделя для поворота элемента кулисы вокруг второй оси относительно качающегося элемента.22. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), имеющий головку блока цилиндров и картер, множество цилиндров, определяемое головкой блока цилиндров в линейную конфигурацию, коленчатый вал, шарнирно установленный в картере с возможностью вращения вокруг продольной оси вращения, соответствующий поршень в каждом цилиндре и соответствующий шатун, на одном конце каждого из которых установлен поршень, и удаленным концом каждого из которых поршень соединен с коленчатым валом для передачи линейного возвратно-поступательного движения каждого поршня в его цилиндре на коленчатый вал для его вращения, при этом двигатель дополнительно содержит для каждого из, по меньшей мере, двух цилиндров соответствующий качающийся механизм, через который первый шатун, на котором установлен поршень каждого из, по меньшей мере, двух цилиндров, соединен с коленчатым валом; причем качающийся механизм содержит качающийся элемент; установочное средство, посредством которого качающийся элемент устанавливается на конструкцию картера двигателя или крепится к ней для реверсивного качающегося движения вокруг первой оси, параллельной оси коленчатого вала; элемент кулисы, шарнирно соединенный одним из своих противоположных концов с качающимся элементом так, чтобы иметь возможность поворачиваться относительно качающегося элемента вокруг второй оси, смещенной относительно первой оси и проходящей параллельно ей, между двумя крайними положениями; и удерживающее средство, которым элемент кулисы удерживается с возможностью освобождения в одном из двух крайних положений; причем второй конец элемента кулисы шарнирно соединен с удаленным концом первого шатуна так, чтобы иметь возможность поворота относительно первого шатуна вокруг третьей оси, смещенной относительно первой и второй осей и параллельной им, при этом качающийся элемент шарнирно соединен с малым концом второго шатуна, большой конец которого установлен с возможностью вращения на коленчатом валу для относительного поворота между качающимся элементом и вторым шатуном вокруг четвертой оси, параллельной первой, второй и третьей осям; при этом первый и второй шатуны выполнены с возможностью перемещения в одной плоскости или в параллельных плоскостях и первая, вторая, третья и четвертая оси параллельны оси вращения коленчатого вала, причем конструкция такова, что когда удерживающее средство удерживает элемент кулисы, линейное возвратно-поступательное движение поршня в одном цилиндре может передаваться на коленчатый вал и вращать его за счет того, что результирующее движение первого шатуна передается на второй шатун качающимся движением качающегося элемента вокруг первой оси, поворотом элемента кулисы относительно первого шатуна вокруг третьей оси и поворотом качающегося элемента относительно второго шатуна вокруг четвертой оси; при этом удерживающее средство для каждого из, по меньшей мере, двух цилиндров выполнено с возможностью поворачивать элемент кулисы для приведения его четвертой оси в совпадение с первой осью и тем самым для обеспечения возможности деактивации поршня.23. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), имеющий головку блока цилиндров и картер, множество цилиндров, определяемое головкой блока цилиндров в линейную конфигурацию, коленчатый вал, установленный в картере с возможностью вращения вокруг продольной оси вращения, соответствующий поршень в каждом цилиндре и соответствующий шатун, на одном конце каждого из которых установлен поршень, и удаленным концом которого каждый поршень соединен с коленчатым валом для передачи линейного возвратно-поступательного движения каждого поршня в его цилиндре на коленчатый вал для его вращения, при этом двигатель дополнительно содержит для каждого цилиндра соответствующий качающийся механизм, через который первый шатун, на котором установлен поршень каждого цилиндра, соединен с коленчатым валом; причем качающийся механизм содержит качающийся элемент; установочное средство, посредством которого качающийся элемент устанавливается на конструкции картера двигателя или крепится к ней для реверсивного качающегося движения вокруг первой оси, параллельной оси коленчатого вала; элемент кулисы, шарнирно соединенный одним из своих противоположных концов с качающимся элементом так, чтобы иметь возможность поворачиваться относительно качающегося элемента вокруг второй оси, смещенной относительно первой оси и проходящей параллельно ей, между двумя крайними положениями; и удерживающее средство, которым элемент кулисы удерживается с возможностью освобождения в одном из двух крайних положений; при этом второй конец элемента кулисы шарнирно соединен с удаленным концом первого шатуна так, чтобы иметь возможность поворота относительно первого шатуна вокруг третьей оси, смещенной относительно первой и второй осей и параллельной им, при этом качающийся элемент шарнирно соединен с малым концом второго шатуна, большой конец которого установлен с возможностью вращения на коленчатом валу для относительного поворота между качающимся элементом и вторым шатуном вокруг четвертой оси, параллельной первой, второй и третьей осям; причем первый и второй шатуны выполнены с возможностью перемещения в одной плоскости или в параллельных плоскостях и первая, вторая, третья и четвертая оси параллельны оси вращения коленчатого вала, при этом конструкция такова, что когда удерживающее средство удерживает элемент кулисы, линейное возвратно-поступательное движение поршня в одном цилиндре может передаваться на коленчатый вал и вращать его за счет того, что результирующее движение первого шатуна передается на второй шатун качающимся движением качающегося элемента вокруг первой оси, поворотом элемента кулисы относительно первого шатуна вокруг третьей оси и поворотом качающегося элемента относительно второго шатуна вокруг четвертой оси; причем удерживающее средство для каждого качающегося механизма работает в унисон с каждым другим удерживающим средством для изменения хода каждого поршня между двумя крайними положениями.24. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), имеющий головку блока цилиндров и картер, множество цилиндров, определяемое головкой блока цилиндров в линейную конфигурацию, коленчатый вал, установленный в картере с возможностью вращения вокруг продольной оси вращения, соответствующий поршень в каждом цилиндре и соответствующий шатун, на одном конце каждого из которых установлен поршень, и удаленным концом которого каждый поршень соединен с коленчатым валом для передачи линейного возвратно-поступательного движения каждого поршня в его цилиндре на коленчатый вал для его вращения, при этом двигатель дополнительно содержит для каждого цилиндра, соответствующий качающийся механизм, через который первый шатун, на котором установлен поршень каждого цилиндра, соединен с коленчатым валом; причем качающийся механизм содержит качающийся элемент; установочное средство, посредством которого качающийся элемент устанавливается на конструкцию картера двигателя или крепится к ней для реверсивного качающегося движения вокруг первой оси, параллельной оси коленчатого вала; элемент кулисы, шарнирно соединенный одним из своих противоположных концов с качающимся элементом так, чтобы иметь возможность поворачиваться относительно качающегося элемента вокруг второй оси, смещенной относительно первой оси и проходящей параллельно ей, между двумя крайними положениями; и удерживающее средство, которым элемент кулисы удерживается с возможностью освобождения в одном из двух крайних положений;при этом второй конец элемента кулисы шарнирно соединен с удаленным концом первого шатуна так, чтобы иметь возможность поворота относительно первого шатуна вокруг третьей оси, смещенной относительно первой и второй осей и параллельной им, при этом качающийся элемент шарнирно соединен с малым концом второго шатуна, большой конец которого установлен с возможностью вращения на коленчатом валу для относительного поворота между качающимся элементом и вторым шатуном вокруг четвертой оси, параллельной первой, второй и третьей осям; при этом первый и второй шатуны выполнены с возможностью перемещения в одной плоскости или в параллельных плоскостях и первая, вторая, третья и четвертая оси параллельны оси вращения коленчатого вала, причем конструкция такова, что когда удерживающее средство удерживает элемент кулисы, линейное возвратно-поступательное движение поршня в одном цилиндре может передаваться на коленчатый вал и вращать его за счет того, что результирующее движение первого шатуна передается на второй шатун качающимся движением качающегося элемента вокруг первой оси, поворотом элемента кулисы относительно первого шатуна вокруг третьей оси и поворотом качающегося элемента относительно второго шатуна вокруг четвертой оси; при этом установочное средство содержит отверстие, определенное качающимся элементом или фитингом, прикрепленным к качающемуся элементу, и удерживающее средство содержит регулировочный вал или шпиндель, ось которого совпадает с первой осью, вокруг которой он выполнен с возможностью вращения относительно вращающегося элемента, эксцентрик, выполненный с возможностью вращения с регулировочным валом или шпинделем для перемещения по орбите вокруг первой оси, и удерживающий рычаг, соединенный с возможностью вращения одним концом с эксцентриком и отходящий от него радиально относительно первой оси к шарнирному соединению между его вторым концом и элементом кулисы, посредством чего удерживающий рычаг перемещается вращающимся по орбите эксцентриком в ответ на поворот регулировочного вала или шпинделя для поворота элемента кулисы вокруг второй оси относительно качающегося элемента, и при этом двигатель содержит средство, соединяющее с возможностью привода регулировочный вал с коленчатым валом для создания фиксированного передаточного отношения 1:2 соответственно, посредством чего указанный двигатель выполнен с возможностью работы по циклу движения Аткинсона.
25. Двигатель по п.24, в котором множество цилиндров расположены в линию в первом блоке V-образной конфигурации, при этом двигатель содержит другое множество цилиндров, расположенных в линию во втором блоке.Приоритет по пунктам:
02.01.2003 - по пп.1-4;28.01.2003 - по п.5;24.12.2003 - по пп.6-8;02.01.2003 - по пп.9-11;16.06.2003 - по пп.12,13;24.12.2003 - по пп.14,15;02.01.2003 - по п.16;28.01.2003 - по п.17;24.12.2003 - по п.18;02.01.2003 - по пп.19,20;16.06.2003 - по п.21;24.12.2003 - по пп.22-25.
