БЕСШАТУННЫЙ ПЛАНЕТАРНО-КРИВОШИПНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРАЩЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ (ВАРИАНТ 3-Й) Российский патент 2010 года по МПК F02B75/32 F01B9/02 F16H21/14 

Изобретение относится к бесшатунным механизмам преобразования вращения в поршневых двигателях внутреннего сгорания и может быть использовано моторостроительной промышленностью в строительстве двигателей с бесшатунным механизмом всех разновидностей и типов и является усовершенствованием конструкции бесшатунных механизмов преобразования вращения.

Известен наиболее близким техническим решением к изобретению бесшатунный механизм преобразования вращения, изложенный в описании Патента №3001094 - 1981 г. /ФРГ/, содержащий планетарный механизм прямого хода, имеющий подвижное водило с цапфами, служащими кривошипными осями второго кривошипного вала, малое подвижное зубчатое колесо-сателлит с кривошипной осью, являющейся кривошипом среднего кривошипного вала, и неподвижную коронную шестерню с внутренним венцом, при этом штоки соединены концевыми головками с поршнями, а средними головками - с кривошипной осью среднего кривошипного вала, таким образом механизм кинематически связан со штоками, образуя с ними единый, совокупно-объединенный бесшатунный планетарно-кривошипный механизм преобразования вращения для поршневых двигателей.

Целью изобретения является поиск и создание новых вариантов наиболее эффективных и универсальных механизмов преобразования вращения для двигателей.

Эта цель достигается путем усовершенствования конструкции известных бесшатунных механизмов преобразования вращения планетарного типа прямого хода.

Бесшатунный механизм преобразования вращения, содержащий два кривошипных вала, два штока, соединенные концевыми головками с поршнями, а средними головками - с кривошипной осью среднего кривошипного вала и гипоциклический механизм, отличается тем, что в бесшатунном механизме преобразования вращения применен планетарный механизм обратного хода, содержащий неподвижную коронную шестерню с внутренним венцом, подвижное водило с тремя цапфами и три сателлитные шестерни с внешним венцом, установленные на цапфах, из которых третья сателлитная шестерня состоит из двух венцов с передаточным числом 2/3 или кратно 12/18, в целом взаимосвязанных кинематически со штоками, образуя с ними единый бесшатунный планетарно-кривошипный механизм преобразования вращения в двигателе внутреннего сгорания всех разновидностей и типов.

Кроме этого бесшатунный преобразователь вращения отличается тем, что средний кривошипный вал, образованный на двух сателлитах, своими концами-щечками наглухо скреплен с сателлитами и представляет одно целое, а вместе со вторым кривошипным валом, образованным из двух водил и штоков, представляет собой единый кривошипно-штоковый механизм преобразования вращения.

Кроме этого бесшатунный механизм преобразования вращения отличается тем, что работа гипоциклического механизма обратного хода основана на применении трех последовательно соединенных зубчатых равновеликих колес-сателлитов, кинематически связанных с неподвижной коронной шестерней через малое зубчатое колесо гипоциклического привода, наглухо скрепленной с одним из сателлитов, при этом кривошипная ось среднего кривошипного вала, радиус которой равен двум радиусам сателлитов, расположена за пределом коронной шестерни планетарного механизма обратного хода на расстоянии, равном четырем радиусам сателлитов относительно оси коронной шестерни, и является гипоциклической точкой гипоциклического механизма, где радиус сателлитов равен 1/8 части хода штока с поршнем в цилиндре двигателя от одной мертвой точки до другой.

На фиг.1 и 2 показана схема бесшатунного механизма преобразования вращения с планетарным механизмом обратного хода в двух проекциях.

Бесшатунный механизм преобразования вращения состоит из планетарного механизма обратного хода, содержащего неподвижную коронную шестерню 13 с внутренним венцом, подвижное водило 8 с тремя цапфами 7, три сателлитные шестерни 5, 10, 9-12 с внешним венцом, установленными на цапфах 7 водил 8, из которых третья сателлитная шестерня 9-12 состоит из двух венцов с передаточным числом 2/3 или кратно 12/18, в целом взаимосвязанный со штоками 1 кинематически, образуя с ними единый механизм преобразования вращения в двигателе. Средний коленвал с многоколенчатой кривошипной осью 4, образованный на двух сателлитах 5, своими концами-щечками 6 наглухо скреплен с сателлитами 5 и представляет одно целое звено, а вместе со вторым кривошипным валом, образованным из двух водил 8 и штоков 1, представляют собой плантарно-штоковый механизм обратного хода. В целях получения равномерного вращения кривошипных валов на силовом валу 11 водила 8 установлен маховик 18, кроме этого силовой вал 11 кинематически связан с валом 17 механизма отбора мощности /МОМ/ с помощью зубчатых колес 15 и 16.

Работа бесшатунного механизма преобразования вращения с пролетарным механизмом обратного хода заключается в преобразовании прямолинейного движения штоков во вращательное движение кривошипных валов малых габаритов, что способствует созданию энергоемкого двигателя с малым физическим износом цилиндропоршневой группы /ЦПГ/. При движении штока 1 с поршнем 2 в цилиндре 3 от ВМТ до НМТ прямолинейное движение штока последовательно передается через среднюю головку штока 1 на прямую кривошипную ось 4 среднего коленвала, сателлиты 5, цапфы 7, водило 8, цапфы 7 первого кривошипного вала, образованного из двух водил, 8 на силовой вал 11, на котором закреплен маховик, образуя в кривошипных валах равномерное вращательное движение, Таким образом, при одном полном ходе штока от ВМТ до НМТ кривошипные валы совершают поворот на 180° каждый, таким образом ход поршня со штоком равен 4 радиусам двух кривошипных валов, так как радиусы кривошипных валов равны между собой. Неподвижная коронная шестерня 13 кинематически связана с сателлитами через дополнительное зубчатое колесо 12, жестко скрепленное с сателлитом 9, таким образом, обеспечивается синхронная работа гипоциклического механизма образованием на планетарном механизме обратного хода, гипоциклические точки которого совпадают с осевыми точками кривошипных осей второго кривошипного вала.

Изобретение относится к бесшатунным механизмам вращения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Механизм преобразования вращения содержит два кривошипных вала, два штока, соединенные концевыми головками с поршнями, а средними головками - с кривошипной осью среднего кривошипного вала, гипоциклический механизм и планетарный механизм обратного хода. Планетарный механизм содержит неподвижную коронную шестерню с внутренним венцом, подвижное водило с тремя цапфами и три сателлитные шестерни с внешним венцом, установленные на цапфах. При этом одна из сателлитных шестерен состоит из двух венцов с передаточным числом 2/3 или кратно 12/18 и кинематически взаимосвязана со штоком. Изобретение позволяет использовать механизм как в одноцилиндровых, так и в многоцилиндровых двигателях под любым углом расположения цилиндров. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Бесшатунный механизм преобразования вращения, содержащий два кривошипных вала, два штока, соединенные концевыми головками с поршнями, а средними головками - с кривошипной осью среднего кривошипного вала, и гипоциклический механизм, отличающийся тем, что в бесшатунном механизме преобразования вращения применен планетарный механизм обратного хода, содержащий неподвижную коронную шестерню с внутренним венцом, подвижное водило с тремя цапфами и три сателлитные шестерни с внешним венцом, установленные на цапфах, из которых третья сателлитная шестерня состоит из двух венцов с передаточным числом 2/3 или кратно 12/18, в целом взаимосвязанных кинематически со штоками, образуя с ними единый бесшатунный планетарно-кривошипный механизм преобразования вращения в двигателе внутреннего сгорания всех разновидностей и типов.

2. Бесшатунный механизм преобразования вращения по п.1, отличающийся тем, что средний кривошипный вал, образованный на двух сателлитах, своими концами-щечками наглухо скреплен с сателлитами и представляет одно целое звено, при этом кривошипная ось среднего кривошипного вала находится за пределами диаметра средней окружности сателлитов на расстоянии, равном двум радиусам сателлитов, а вместе со вторым кривошипным валом, образованным из двух водил и штоками, представляет собой единый кривошипно-штоковый механизм преобразования вращения.

3. Бесшатунный механизм преобразования вращения по п.1, отличающийся тем, что работа гипоциклического механизма обратного хода основана на применении трех последовательно соединенных зубчатых равновеликих колес-сателлитов, кинематически связанных с неподвижной коронной шестерней через малое зубчатое колесо гипоциклического привода, наглухо скрепленной с одним из сателлитов, в целом обеспечивая стабильное прямолинейное движение штоков с поршнями вдоль оси цилиндра.