ВРАЩАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ПРИВОДА, ИМЕЮЩАЯ РОЛИК, РАБОТАЮЩИЙ ОТ КУЛАЧКА, СО СЪЕМНОЙ ОПОРОЙ КОЛЕСА Российский патент 2017 года по МПК F01B3/04 F01B9/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к вращательной системе привода, содержащей цилиндрическую стенку, поршень, имеющий возможность скольжения в осевом направлении вдоль продольной оси внутри цилиндрической стенки, и поршневой шток, проходящий вдоль продольной оси и выступающий со стороны привода системы аксиально снаружи цилиндрической стенки, причем поршневой шток со стороны привода прикреплен к опорному элементу держателя, вращающийся кольцевой элемент кулачковой шайбы, проходящий в осевом направлении относительно положения кулачковой шайбы, которое расположено на расстоянии от стороны привода.

Уровень техники изобретения

Такая силовая установка, которая может содержать генератор, двигатель внутреннего сгорания, устройство преобразования энергии или гибридный привод (комбинированный генератор/двигатель), известна из патента США 2009/0320799. Система привода формирует внутри стенки цилиндра камеру сгорания, приводящую в действие поршневой шток. Вращающаяся кулачковая шайба может вращаться вокруг цилиндрической стенки и входит в зацепление с кулачковыми роликами для преобразования возвратно-поступательного линейного движения во вращательное движение.

В известной вращательной системе привода, элемент привода, соединенный с поршневыми штоками, в сочетании с роликами, не может быть легко смонтирован на кулачковой шайбе, и соединение всех частей во время сборки или обслуживания является относительно сложным. Кроме того, известный ведущий элемент передачи содержит три опоры линейного осевого смещения, которые делают его переопределенным, тогда как технологические допуски такой переопределенной системы привода будут очень высокими. Кроме того, было выяснено, что во время приложения рабочих сил к ведущему элементу передачи, ведущий элемент передачи будет деформировать созданные таким образом движения и/или большие усилия в опорных структурах линейного смещения.

Сложная конструкция известной системы привода, соединяющей поршни с вращающимися кулачковыми шайбами, дает в результате то, что при использовании масла или смазочного вещества для смазки подшипников во время работы система привода не может быть просто заключена в кожух таким образом, чтобы содержать масло или смазочное вещество для защиты движущихся частей от попадания загрязнений. Размещение системы привода в отдельном корпусе будет препятствовать получению доступа к важным частям известной системы, таким как воздухозаборник, система впрыска топлива, выхлопная система и т.д.

Из патента США 1703752 известен двигатель внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями, в котором кривошипный вал расположен на конце цилиндра. Двигатель включает в себя жесткие штоки, соединяющие только верхний поршень, причем штоки присоединяются посредством съемных пальцев. Известный двигатель не способен обеспечивать получение изогнутого маршрута, и ролик, работающий от кулачка, и кулачок могут собираться и разбираться с относительно большими технологическими допусками.

Следовательно, задача изобретения заключается в обеспечении системы привода, содержащей вращающийся кольцевой элемент кулачковой шайбы вышеупомянутого типа, в котором держатели в сочетании с кулачковыми роликами могут быть легко смонтированы на кулачковой шайбе и может быть выполнено их простое извлечение из системы привода и замена для выполнения сборки, ремонта или технического обслуживания.

Дополнительная задача заключается в обеспечении системы привода, в соответствии с которой держатель роликов в сочетании с ее тремя линейными осевыми опорными элементами не является переопределенным.

С другой стороны, задача заключается в обеспечении системы привода, имеющей корпус, который обеспечивает возможность простого открытия и закрытия, причем корпус обеспечивает эффективную герметизацию, в которой содержится масло и которая защищает движущиеся части от загрязнений. Полость с маслом, являющаяся предметом изобретения, должна иметь крышку, обеспечивающую получение свободного доступа к важным частям.

Сущность изобретения

В связи с этим, система привода согласно изобретению имеет держатель, удерживающий с опорной стороны пару роликов, находящихся в зацеплении с противоположной, по существу, ориентированной в радиальном направлении поверхностью кулачковой шайбы элемента кулачковой шайбы, причем держатель тянется в радиальном направлении наружу от стенки цилиндра от положения кулачковой шайбы к опорному элементу держателя и соединенный с возможностью отсоединения посредством соединительного конца с опорным элементом ведущего элемента передачи, причем держатель содержит плечо, в котором обеспечена гибкая секция.

Посредством применения съемного держателя держатель, на котором соединены ролики, может быть смонтирован отдельно на вращающейся кулачковой шайбе и может быть размещен вместе с кулачковой шайбой вокруг цилиндра. После монтажа кулачковой шайбы и прикрепленных роликов с их соответствующими держателями коаксиально вокруг цилиндра держатели могут быть повторно прикреплены посредством их соединительных концов к их соответствующему опорному элементу держателя. Таким образом, система привода из настоящего изобретения может быть легко собрана и разобрана для выполнения обслуживания, ремонта или замены роликов после износа.

Посредством применения держателя с гибкими элементами, которые действуют в качестве шарнирных соединений, таких как относительно тонкая стальная часть держателя, часть держателя из другого материала, механическая пружина, такая как возвратная пружина или другой конструктивный элемент шарнирного соединения, конструкция держателя имеет увеличенные степени свободы, устраняющие их переопределение. Посредством применения гибких элементов, которые разделяют держатель на отдельные секции, погрешность изготовления держателя и его съемное соединение становятся менее важными. Опорный элемент держателя имеет три линейные опорные структуры, две опоры линейного перемещения ролика и опору линейного перемещения поршневого штока. Держатели имеют возможность самостоятельного выравнивания посредством их сгибания, например, в зауженных местах. Зауженные места действуют в качестве шарнирных соединений в конструкции держателя, что дает в результате конструктивно заложенную степень свободы, устраняющую ее переопределение. Таким образом, размещение зауженных мест расположено в точке, в которой собранные держатели имеют минимальные изгибающие силы и где тенденция выгибания является низкой.

В одном варианте осуществления системы привода согласно изобретению корпус, имеющий осевую часть корпуса, проходит радиально наружу от держателей и окружает ролики и элемент кулачковой шайбы, причем корпус имеет со стороны привода первый торцевой элемент корпуса с центральной открытой частью, имеющей внутреннюю кромку, поддерживаемую на цилиндрической стенке, и по меньшей мере одну прорезь, проходящую вокруг держателя.

Посредством применения держателя, который сформирован из отдельных секций, каждая из которых поддерживает пару роликов, между которыми заключена поверхность кулачковой шайбы вращающейся кулачковой шайбы, в сочетании с корпусом, формирующим масляную крышку, которая может быть смонтирована поверх держателей и их соответствующих роликов, которые входят в зацепление с вращающейся кулачковой шайбой, может быть сформировано маслонепроницаемая полость. После высвобождения держателя из опорного элемента держателя торцевая часть корпуса может проскальзывать в осевом направлении поверх цилиндра и держателей для обеспечения доступа к поверхности кулачковой шайбы. Поверхность кулачковой шайбы может, вместе с роликами и прикрепленными к ней держателями, быть перемещена назад в осевом направлении поверх цилиндрической стенки.

Предпочтительно, со стороны привода съемная крышка размещена поверх опорного элемента держателя таким образом, чтобы в сочетании с торцевой частью корпуса была достигнута эффективная изоляция масла.

В одном варианте осуществления система привода содержит элемент торцевой пластины, соединенный с торцевым элементом корпуса, имеющий отверстие, выровненное с прорезью для вмещения держателя, и имеющий торцевую пластину с цилиндрической стенкой (51) и формирующий торцевую лицевую поверхность цилиндра, заключающего в себе поршень и имеющего отверстие, через которое выступает поршень. Таким образом, формируются герметичный газонепроницаемый цилиндр и масляный барьер для содержания смазки роликов.

Краткое описание чертежей

Некоторые варианты осуществления вращательной системы привода согласно настоящему изобретению будут описаны посредством неограничивающего примера со ссылкой на сопроводительные чертежи. На чертежах:

Фиг. 1 изображает известную вращательную систему привода в частично собранном состоянии, с неразъемным хомутообразным элементом привода согласно известному уровню техники,

Фиг. 2 изображает перспективное представление в частичном разрезе вращательной системы привода согласно изобретению, имеющей хомутообразный элемент привода, содержащий плечо держателя, прикрепленное к опорному элементу держателя с возможностью последующего снятия,

Фиг. 3 изображает представление в частичном разрезе вращательной системы привода по Фиг. 2, имеющей четыре отдельных держателя, где каждые два ролика смонтированы на центральной вращающейся кулачковой шайбе,

Фиг. 4 изображает представление системы привода по Фиг. 3 в перспективном представлении не в разрезе,

Фиг. 5. изображает представление вращательной системы привода согласно изобретению, имеющей четыре отдельных держателя, где каждые два ролика смонтированы в пределах торцевых элементов корпуса или масляных крышек,

Фиг. 6. изображает представление вращательной системы привода согласно Фиг. 5, содержащей, помимо прочего, смонтированный поршень и поршневой шток, которые направляются посредством цилиндрической торцевой крышки,

Фиг. 7. изображает вращательную систему привода согласно Фиг. 6, в которой элементы держателя и поршневой шток связаны посредством хомутообразного опорного элемента держателя, и

Фиг. 8. изображает вращательную систему привода по п. 7, в которой опорный элемент держателя закрыт посредством крышки 44.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1 изображает известный вариант осуществления вращательной системы привода согласно патенту США 2009/0320799 в форме кулачкового двигателя, в которой кольцевая рабочая поверхность 10 кулачковой шайбы расположена коаксиально вокруг цилиндра 1. На рабочую поверхность 10 кулачковой шайбы воздействуют кулачковые ролики 7, поддерживаемые на плечах 8, 8' держателя с внутренней стороны рабочей поверхности 10 кулачковой шайбы. Цилиндр 1 имеет впускное отверстие 18 и выпускное отверстие 19. Два поршня 4, 4' могут перемещаться коаксиально в противоположных направлениях в пределах цилиндра 1. Приводной шток 20, 20' каждого поршня 4, 4' соединен с хомутообразным ведущим элементом 5, 5' передачи, который перемещается в процессе колебательного движения в направлении продольной оси L посредством ведущих элементов 5 передачи. На ведущих элементах 5, 5' передачи восемь осей 6 ролика смонтированы попарно для поддержания кулачковых роликов 7. Между двумя противоположными роликами 7 на плече расположена рабочая поверхность 10 кулачковой шайбы. После колебательного движения поршней 4, 4' приводные штоки 20, 20' и ведущие элементы 5, 5' передачи будут смещать рабочую поверхность 10 кулачковой шайбы через ролики 7 таким образом, чтобы она выполняла вращательное движение. Если поршни 4, 4' перемещаются друг к другу, то газ в пределах цилиндра 1 будет сжиматься. С окончанием такта сжатия топливовоздушная смесь воспламеняется и сжигается таким образом, чтобы выполнялось расширение газов в пределах цилиндра 1. В процессе такта расширения сожженные газы толкают поршни 4, 4' наружу. Этот цикл постоянно повторяется.

Фиг. 2 изображает вращательную систему привода 50 согласно изобретению, применяемую к двигателю кулачковой шайбы, посредством чего к кольцевой рабочей поверхности 10 кулачковой шайбы получают доступ изнутри. Цилиндр 1 имеет впускные отверстия 18 и выпускные отверстия 19 в цилиндрической стенке 51 и расположен коаксиально с кольцом 9 рабочей поверхности кулачковой шайбы. Два поршня 4, 4' могут перемещаться коаксиально в противоположных направлениях в пределах цилиндра 1 вдоль продольной оси L. Приводной шток 20, 20' каждого поршня 4, 4' соединен с хомутообразной балкой или опорным элементом 5a держателя. Эта балка 5a прикреплена посредством болтов 40 к двум отдельным держателям или элементам 5b привода. Каждый отдельный элемент 5b привода содержит гибкую часть и имеет зауженную секцию 41, предпочтительно расположенную рядом с соединительным концом элемента 5b привода или рядом со свободным концом элемента 5b привода для обеспечения возможности сгибания элементов 5b привода и регулирования ее допуска по ширине в ее опоры 30 линейного смещения. Каждый отдельный элемент 5b привода может линейно перемещаться между его структурами 30 опоры линейного смещения. На каждом отдельном элементе 5b привода смонтированы две оси 6 ролика, поддерживающие кулачковые ролики 7, 7'. Между двумя противоположными роликами 7, 7' расположена рабочая поверхность 10 кулачковой шайбы. Рабочая поверхность 10 кулачковой шайбы является частью кольца 9 рабочей поверхности кулачковой шайбы, которая может вращаться внутри подшипника 11. Этот подшипник 11 поддерживается в осевой части корпуса или в основном опорном кольце 45 корпуса 51. Ролики 7, 7' проходят по маршруту рабочей поверхности 10 кулачковой шайбы, если элементы 5b привода, балка 5a хомутообразного ведущего элемента передачи, приводные штоки 20, 20' и поршни 4, 4' перемещаются посредством колебательного движения. Если оба поршня 4, 4' переходят в их самое противоположное положение, то газ, находящийся за обоими поршнями 4, 4' в задних камерах 21, 21', будет сжат. Непосредственно перед тем, как оба поршня 4, 4' достигают их самого противоположного положения, выходное отверстие 19 будет открыто, позволяя выходить выхлопным газам. Вслед за этим будет открыто входное отверстие 18, позволяя сжатому свежему воздуху попадать за поршень в цилиндр 1. Этот сжатый свежий воздух выжимает выхлопной газ из цилиндра 1. Топливо впрыскивается посредством инжектора 22 во всасываемый газ. Когда поршни 4, 4' перемещаются друг к другу, впускное отверстие 18 и выпускное отверстие 19 будут закрыты, и газ между поршнями 4 будет сжат. Во время такта сжатия внутри задней камеры 21 цилиндра 1 будет создано пониженное давление. Это вызовет открытие пластинчатого клапана 23, что позволит впустить новый наружный воздух. Около окончания такта сжатия топливовоздушная смесь воспламеняется и сжигается, вызывая расширение газа внутри цилиндра 1. В процессе такта расширения, сожженные газы толкают поршни 4, 4'. Этот цикл постоянно повторяется.

Фиг. 3 изображает представление в частичном разрезе вращательной системы привода согласно изобретению, имеющей кольцо 9 рабочей поверхности кулачковой шайбы, смонтированное внутри подшипника 11. На кольце 9 рабочей поверхности кулачковой шайбы смонтирован магнитный элемент 46. Наружная часть подшипника 11 смонтирована внутри поперечной части корпуса или основного опорного кольца 45. На основном опорном кольце 45 смонтирована опорная структура 30 линейного смещения 30, а также цилиндр 1 и генератор 47. Четыре отдельных элемента 5b привода, каждый из которых имеет два ролика 7, 7', смонтированы на рабочей поверхности 10 кулачковой шайбы внутри кольца 9 рабочей поверхности кулачковой шайбы. Это может быть достигнуто посредством размещения в первую очередь отдельных элементов 5b привода с их роликами 7, 7' изнутри рабочей поверхности 10 кулачковой шайбы и посредством скольжения опорной структуры 30 линейного смещения в положение поверх отдельных элементов 5b привода.

Фиг. 4 изображает представление системы привода согласно изобретению, аналогичное представлению из Фиг. 3, которое не является представлением с частичным вырезом, включающей в себя четыре отдельных элемента 5b привода, каждый из которых содержит два ролика 7, смонтированные напротив вращающейся кулачковой шайбы 9.

Фиг. 5 изображает представление системы привода согласно изобретению, имеющей четыре отдельных элемента 5b привода, каждый из которых содержит два ролика 7, смонтированных на вращающейся кулачковой шайбе 9, на которой с обеих сторон обеспечены торцевой элемент корпуса или масляная крышка 42. Масляная крышка 42 имеет центральную прорезь 52, вмещающую цилиндрическую стенку 51, и две прорези 53, 54, через которые проходят четыре элемента 5b привода.

Фиг. 6 изображает представление вращательной системы привода из Фиг. 5 со смонтированными поршнями и поршневыми штоками 20, 20', которые направляются посредством торцевой крышки 43 цилиндра, который закрывает торцевую лицевую поверхность цилиндрической стенки 51 и через который проходят четыре отдельных элемента 5b привода и поршневые штоки 20, 20'.

Фиг. 7 изображает представление системы привода согласно изобретению, в которой противоположные элементы 5b привода и поршневой шток 20 с каждой стороны системы привода соединены посредством соответствующей хомутообразной балки 5a.

И, наконец, Фиг. 8 изображает представление системы привода согласно изобретению, в которой хомутообразные балки 5a закрываются посредством хомутообразных крышек 44, 44'.

Изобретение относится к вращательной системе (50) привода и может быть использовано в силовых установках. Содержит цилиндрическую стенку (51), поршень (4, 4'), имеющий возможность скольжения в осевом направлении вдоль продольной оси (L) внутри цилиндрической стенки (51), и поршневой шток (20, 20'), тянущийся вдоль продольной оси и выступающий со стороны (D) привода системы в осевом направлении наружу цилиндрической стенки. Поршневой шток (20, 20') прикреплен к опорному элементу (5a) держателя со стороны привода. Вращающийся кольцевой элемент (9) кулачковой шайбы тянется в осевое положение кулачковой шайбы, которая расположена на расстоянии от стороны (D) привода, коаксиально вокруг цилиндрической стенки (51). Держатель (5b) содержит с опорной стороны пару роликов (7, 7'), находящихся в зацеплении с противоположными поверхностями кулачковой шайбы. Держатель (5b) расположен радиально наружу из цилиндрической стенки (51) от положения кулачковой шайбы к опорному элементу (5a) и соединен с возможностью отсоединения посредством соединительного конца с опорным элементом держателя. Держатель (5b) содержит плечо, в котором имеется гибкая секция (41). Съемные держатели обеспечивают системе привода возможность простой сборки и разборки для обслуживания, ремонта или замены роликов после их износа. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Вращательная система (50) привода, содержащая цилиндрическую стенку (51), поршень (4, 4'), имеющий возможность скольжения в осевом направлении вдоль продольной оси (L) внутри цилиндрической стенки (51), и поршневой шток (20, 20'), проходящий вдоль продольной оси и выступающий со стороны (D) привода системы в осевом направлении снаружи цилиндрической стенки, причем поршневой шток (20, 20') со стороны привода присоединен к опорному элементу (5а) держателя, вращающийся кольцевой элемент (9) кулачковой шайбы, проходящий к осевому положению кулачковой шайбы, которая находится на расстоянии от стороны (D) привода, коаксиально вокруг цилиндрической стенки (51), держатель (5b), содержащий пару роликов (7, 7') со стороны опоры, находящихся в зацеплении с противоположными поверхностями кулачковой шайбы элемента кулачковой шайбы, причем держатель (5b) проходит радиально наружу от цилиндрической стенки (51) от положения кулачковой шайбы к опорному элементу (5а) держателя и соединен с возможностью отсоединения посредством соединительного конца с опорным элементом держателя, при этом держатель (5b) содержит плечо, в котором обеспечена гибкая секция (41).

2. Вращательная система (50) привода по п. 1, в которой корпус (56) имеет осевую часть (45) корпуса, проходящую радиально наружу от держателей (5b) и окружающую ролики (7, 7'), и элемент (9) кулачковой шайбы, имеющий корпус со стороны (D) привода, первый торцевой элемент (42) корпуса с центральной открытой частью (52), вмещающей цилиндрическую стенку (51), и по меньшей мере с одной прорезью (53, 54), проходящей вокруг держателя (5b).

3. Вращательная система (50) привода по п. 2, в которой корпус (56) имеет проходящую в осевом направлении замкнутую камеру (55, 55') для вмещения торцевой части держателя (5b).

4. Вращательная система (50) привода по п. 2 или 3, в которой система привода содержит элемент (43) торцевой пластины, соединенный с торцевым элементом (42) корпуса, имеющим отверстие, выровненное с прорезью (53, 54) для вмещения держателя (5b), и имеющим торцевую пластину, соединенную со стенкой (51) цилиндра и формирующую торцевую лицевую поверхность цилиндра, вмещающую поршень (4, 4'') и имеющую отверстие, через которое проходит поршневой шток (20, 20').

5. Вращательная система (50) привода по любому из пп. 1-3, в которой со стороны (D) привода съемная крышка (44) помещена поверх опорного элемента (5а) держателя.

6. Вращательная система (50) привода по любому из пп. 1-3, содержащая на двух противоположных сторонах продольной оси (L) соответствующий держатель (5b), причем каждый держатель имеет пару колес (7, 7').

7. Вращательная система (50) привода по любому из пп. 1-3, в которой цилиндр (1) содержит два аксиально противоположных поршня (4, 4') внутри цилиндрической стенки (51), каждому из которых обеспечен по меньшей мере один держатель (5b).