Рычажный редуктор крутящего момента Российский патент 2020 года по МПК F16H21/00 F16H21/18 F16H21/32 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к кривошипно-ползунным преобразователям возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, в частности к поршневым двигателям и может быть использовано на транспорте, в буровых установках, в строительных машинах, топливных электрогенераторах, и механизмах, где необходимо реализовать крутящий момент двигателя.

Известно устройство автомобиля ВА3-2121 (Круглое СМ. Все о легковом автомобиле (устройство, обслуживание, ремонт и вождение): Справочник. - 2-e изд., стер. - М.: Высш. шк.; Изд. центр «Академия», 2000. - 539 с: ил.), двигатель которого имеет кривошипно-шатунный механизм. Это устройство преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение коренного вала. К недостаткам этого устройства можно отнести следующее: передача крутящего момента при воспламенении горючей смеси в камере сгорания и в фазе наибольшего усилия поршневой группы, минимальна, так как плечо сил действующих на коренной вал близко к нолю; максимальное плечо (радиус описываемой окружности шипа) коренного вала ограничено величиной хода поршня. Известное устройство отличается от заявленного мной, конструктивным исполнением не дающее возможность увеличения радиуса описываемой окружности шипа коренного вала и смещения от нулевой точки плеча сил в момент наибольшего усилия.

Известное заявка на изобретение 2013110623/06, 11.03.2013 «Способ создания три и "3+" тактных поршневых ДВС с видоизмененным кривошипно-шатунным механизмом и устройство для его реализации». Способ получения выходной мощности в двигателе внутреннего сгорания с кривошипом, непрерывно вращающимся под воздействием поршне - шатунной группы, отличающийся тем, что за один непрерывный оборот коленчатого вала шатунная шейка выполняет два теоретических движения. Представленный способ дает возможность иметь длину шатуна и ход поршня меньше, чем диаметр кривошипа, что делает возможным без специального редуцирования иметь выходные обороты коленчатого вала в 2, 3, 4 и т.д. раза меньше, чем число 3-тактных циклов в цилиндре. Данный способ отличается от заявленного мной, конструктивным исполнением и целью достигаемого результата.

Известно описание полезной модели к патенту по заявке 2002100890/20, 08.01.2002 «Двигатель внутреннего сгорания». Использование известной полезной модели заключается в применении коленчатой и не вращающейся в основании шатунной оси, ломающейся, с измененяемой величиной радиуса колена и планетарного механизма для передачи вращательного момента кривошипа. К недостаткам этого устройства можно отнести следующее: передача крутящего момента при воспламенении горючей смеси в камере сгорания и в фазе наибольшего усилия поршневой группы, минимальна, так как плечо сил в этот момент действующих на коренной вал близко к нолю. Известное устройство отличается от заявленного мной, конструктивным исполнением не дающей возможность смещение от нулевой точки плеча сил в момент наибольшего усилия.

Сущность изобретения. Сущность изобретения заключается в том, что рычажный редуктор позволяет приложить усилие от поступательного движения поршня двигателя на кривошип коренного вала с плечом большим, чем величина равная половине хода поршня, за счет приложения силы поршня на кривошип коренного вала через рычаг, обеспечивающий увеличение хода точки приложения силы на кривошип в продольном, относительно хода поршня, направлении. Для обеспечения увеличенного радиуса движения кривошипа относительно оси коренного вала в качестве рычага используется коромысло-кулиса позволяющая обеспечить увеличенный ход точки приложения силы на кривошип в поперечном, относительно хода поршня, направлении.

Кинематическая схема рычажного редуктора представлена в прилагаемом графическом материале (фиг.).

Устройство содержит коромысло-кулиса (1), имеющую вращательную опору с одного конца, к коромысло-кулисе (1) в средней ее части размещается узел крепления шатуна (2) обеспечивающий вращательно поступательное движение шатуна (2), на свободном конце коромысло-кулисы (1) размещает кулисный камень (3) имеющий узел крепления к кривошипу (4).

Работа устройства заключается в следующем: При передаче поступательного усилия F от поршня через шатун (2) коромысло-кулисе (1) на расстоянии l₂ от вращательной опор, точка приложения усилия Т_ш перемещается с амплитудой хода поршня Х_п. Коромысло-кулиса передает усилие равное F*l₂/l₃ на кулисный камень (3). Соединенный с кривошипом кулисный камень, перемещаясь по коромыслу-кулисе (1), описывает круговую траекторию движения точки передачи усилия Т_к на кривошип с диаметром, увеличенным относительно амплитуды хода поршня Х_п пропорционально отношению расстояния от оси коренного вала до оси вращения коромысло-кулисы (1) и расстояния l₂.

Особенностью рычажного редуктора является то, что при совершении рабочего хода поршня кулисный камень движется по ближайшей к поршню дуге вращения кривошипа, что уменьшает разность плеч приложения усилий в точках Т_к и Т_ш. Другой положительной особенностью рычажного редуктора является превышение приращения плеча кривошипа над потерей передаваемого усилия рычага (коромысло-кулисы), что обеспечивает увеличение крутящего момента на коренном валу при том же действии силы поршня.

Для обеспечения равномерного приложения силы при полном обороте коренного вала двигателя целесообразно применение шести и более цилиндровых двигателей.

Настоящее изобретение направленно на улучшение эксплуатационных характеристик поршневых двигателей и дает возможность получать на коренном валу больший крутящий момент, при тех же характеристиках поршневой группы двигателя и расходе топлива.

Рычажный редуктор крутящего момента предназначен для преобразования поступательного движения поршня двигателя во вращательное движение коренного (коленчатого) вала, с увеличенным, по отношению к величине, равной половине хода поршня, плечом кривошипа. Приращение крутящего момента возникает вследствие приложения силы от поршневой группы через коромысло-кулису на кривошип коренного вала с увеличенным плечом. Рычажный редуктор используется в поршневых двигателях, где необходимо реализовать вращательное движение. Цель изобретения - расширение кинематических возможностей механизма. Указанная цель обеспечивается тем, что кривошип обеспечивает плечо коренного вала, превышающее величину хода поршня. 1 ил.

Рычажный редуктор крутящего момента, состоящий из коромысла-кулисы с узлом крепления шатуна, кулисный камень с узлом крепления к кривошипу, отличающийся тем, что коромысло-кулиса передает поступательное движение шатуна на кривошип с увеличенной, относительно амплитуды хода поршня, амплитудой точки приложения усилия, а кулисный камень обеспечивает передачу силы на увеличенное плечо кривошипа по круговой траектории.