ПЕРЕДАТОЧНЫЙ К ВАЛУ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО ГОРЕНИЯ Советский патент 1929 года по МПК F01B1/08 

Предлагаемое изобретение касается передаточного к валу механизма для двигателей внутреннего горения с четырьмя цилиндрами, в каждом из которых имеются два противоположно движущихся поршня, при чем цилиндры расположены попарно с каждой стороны колена рабочего вала, перпендикулярно к нему.

С целью упрощения такого передаточного механизма поршни каждой пары цилиндров, лежащей по одну сторону вала, соединены между собой качающимися рычагами, передающими движение на рабочий вал.

На чертеже фиг. 1 изображает кожух двигателя с находящимся в нем передаточным механизмом в продольном разрезе по линии 1-1 фиг. 2; фиг. 2 - продольный разрез по линии II - II фиг. 1; фиг. 3 - поперечный разрез по линии III-III фиг. 1; фиг. 4 - вид сзади механизма при снятой крышке кожуха; фиг. 5 - кожух двигателя, снабженного видоизмененным передаточным механизмом, в разрезе по линии V-V фиг. 6; фиг. 6 - разрез по линии VI-VI фиг. 5; фиг. 7 - разрез по линии VII-VII фиг. 5; фиг. 8 - вид сзади механизма при снятой крышке кожуха; фиг. 9 - кожух двигателя, снабженного механизмом в другой форме выполнения, разрез по линии IX-IX фиг. 10; фиг. 10 - разрез по линии X-X фиг. 9; фиг. 11-13 - три различные формы выполнения механизма с переставленными внутрь точками сочленения шатунов с качающимися рычагами; фиг. 14 - продольный разрез двигателя, снабженного видоизмененным передаточным механизмом; фиг. 15 - вид по стрелке N фиг. 14; фиг. 16 - поперечный разрез к фиг. 14; фиг. 17 - разрез по XVII-XVII фиг. 14; фиг. 18 - то же, без внутренних цилиндров и приводных частей; фиг. 19 - поперечный разрез через мостик, служащий опорой качающихся рычагов; фиг. 20 - двигатель с передаточным механизмом в другой форме выполнения, разрез по линии XX-XX фиг. 21; фиг. 21 - то же, разрез по линии XXI-XXI фиг. 20; фиг. 22 - то же, вид сверху.

В кожухе, состоящем из верхней части 1, нижней части 2 и крышек 6, расположены четыре цилиндра 3, каждый из которых снабжен двумя противоположно движущимися поршнями 7. Передача движения последних на рабочий вал 4, помещенный между обеими половинами 1 и 2 кожуха и снабженный пальцем 5, производится посредством серег 8, сочлененных со скалками 10 так, что поршни 7 каждой пары цилиндров, лежащих по одну сторону вала 4, соединены серьгами 8 с каждой из скалок 10 (фиг. 2). Последние укреплены в отверстиях плеч 11 и 16 общих втулок 17 и 18, могущих качаться около цапф 12. Во избежание прогиба скалок 10 можно устроить подпорные рычаги 15 на качающихся рычажных втулках 17, 18 (фиг. 2 и 4). Палец 5 колена вала 4 соединен посредством шатуна 13 со скалкой 10 левых поршней цилиндров, лежащих по одну сторону вала, а посредством шатуна 14 со скалкой 10 правых поршней, лежащих по другую сторону вала (фиг. 1-4).

В изображенном на фиг. 1 положении верхние поршни 7 находятся в конце хода расширения в то время, как поршни 7, расположенные под валом 4, находятся в конце хода сжатия. Поршень 7, отсекающий выпускную щель А, вследствие большей величины угла, образуемого шатуном 13 с продольной осью цилиндра, отстает от поршня, отсекающего впускную щель Е, потому что относящийся к этому поршню шатун 14 образует меньший угол с соответствующей продольной осью цилиндра. Вследствие обратного соотношения при сжатии, поршень, отсекающий впускную щель Е, отстает от поршня, отсекающего впускную щель А. Так как поршни 7, расположенные под валом 4, совершают сжатие в то время, как верхние поршни совершают расширение, и поршни, находящиеся на одной стороне, сочленены с общим качающимся плечом 11 (или 16), то в соответствии с этим ниже поршня, отсекающего выпуск, устроен поршень, отсекающий впуск, и наоборот. Впускная и выпускная щели верхней половины I кожуха расположены крестообразно по отношению к щелям нижней половины (фиг. 1). Несмотря на одно колено вала 4, всегда имеет место движение поршней в противоположные стороны, а именно - верхние поршни движутся в противоположном направлении по отношению к нижним. Кроме того, оба поршня одного цилиндра никогда не оказываются одновременно в мертвой точке, вследствие чего всегда возможен пуск в ход посредством сжатого воздуха.

На фиг. 1-4 механизм применен для одной группы цилиндров. В случае работы нескольких таких групп цилиндров на общий вал 4, колена последнего соответственно смещаются друг относительно друга. В настоящем устройстве можно снабдить вал двумя коленами в том случае, когда имеется лишь одна половина группы, например только верхняя или нижняя половина. Также могут быть устроены только два цилиндра с помощью одного кривошипного приводного механизма. Кривошипный приводной механизм может применяться для четырехтактных машин, при чем клапаны известным образом приводятся в движение от кривошипного вала.

На фиг. 5-8 каждая из втулок 17 и 18 разделена на две части 17, 17а и, соответственно, 18, 18а, при чем каждая из частей снабжается плечом 19, 19а, 20, 20а, из которых плечи 19а и 20а соединены с пальцем 5 колена вала посредством шатунов 13а и 14а, а плечи 19 и 20 - посредством шатунов 13 и 14.

Получается такое расположение, когда каждые два поршня 7, движущиеся в различных цилиндрах 3, из которых один лежит над валом 4, а другой лежит под ним, образуют группу и сочленены посредством общего качающегося плеча 11, 11а (или 16, 16A) и одного общего шатуна 13, 13а (или 14, 14А) с общим пальцем 5. Таким образом, в то время, как на фиг. 1-4 сверху и снизу лежащие цилиндры 3 работают в одинаковом такте, т.-е. в обоих цилиндрах одновременно происходит сжатие, зажигание и расширение, работа четырех цилиндров на фиг. 5-8 происходит неодновременно. Последнее представляет то преимущество, что усилия, испытываемые передаточным механизмом, почти наполовину меньше, вследствие чего вращающий момент вала 4 становится значительно равномернее. С шатунами 13а, 14а сочленены шатуны 13, 14. Угол между шатунами 13 и 13а (или 14 и 14а) обусловливает сдвиг фазы между качающимися плечами 11 и 11а (или 16 и 16а) и, благодаря этому, также между соответствующими парами поршней 7.

В форме выполнения, показанной на фиг. 9 и 10, применена рама 21, 21а, состоящая из двух частей, между обеими половинами которой расположен кривошипный вал 4. Применение этой рамы 21, 21а, состоящей из двух частей, имеет целью облегчить сборку (монтаж) механизма; кроме того, рама воспринимает силы, возникающие при передаче движения поршней на вал 4, и разгружает от действия этих сил кожух 1, 2 двигателя. В раме 21, 21а расположены приводные части, например вал 4 с пальцем 5, оси 12 с качающимися плечами 11, 16, 19, 20 и 11а, 16а, 19а, 20а и также другие возможные приводы и распределительные механизмы для вспомогательных аппаратов, не показанных на чертеже (дутье, насосы и т.д.). Рама 21, 21а снабжена подвесными подшипниками 22, вследствие чего она воспринимает на себя усилия, как внутренние, так и соответствующие даваемому вращающему моменту. Обе половины кожуха 1, 2 двигателя свинчены с рамой 21, 21а. В то время, как вал 4 расположен непосредственно между половинами рамы 21, 21а, качающиеся плечи, расположенные на осях 12, прикреплены к раме 21, 21а посредством подвесок 22а, благодаря чему оказывается возможным устанавливать и снимать движущие части не развинчивая рамы и кожуха двигателя.

На фиг. 11-13 скалки 13′, 14′, посредством которых шатуны 13, 14 (а на фиг. 13 также вспомогательные шатуны 13а, 14а) сочленены с качающимися плечами 11, 16 и 11а, переставлены внутрь по отношению к скалкам 10, связывающим серьги 8 с теми же качающимися плечами. Перестановка скалок 13′, 14′ внутрь имеет целью уменьшение максимальных усилий, которым подвергается весь передаточный механизм, а также изменение условий распределения. Если эту перестановку внутрь производить до тех пор, пока конечные положения скалок 13′, 14′ не окажутся на одной прямой, проходящей через точку вращения кривошипного вала, то благодаря этому достигается одинаковая величина усилий, создаваемых в шатунах и в кривошипном вале обоими поршнями, сочлененными с качающимся плечом в соответствующем положении при расширении. С другой стороны, благодаря этому продолжительность расширения оказывается равной продолжительности сжатия. Таким образом, оба мертвых положения поршня, благодаря этой перестановке внутрь, оказываются смещенными на 180° аналогично нормальному кривошипному механизму. Чтобы достигнуть при этом опережения поршня 7 по отношению ко второму поршню, качающемуся в том же цилиндре, оба пальца 5 и 5¹ кривошипа переставлены на желаемый угол опережения α друг по отношению к другу. На фиг. 12 поршни 7, движущиеся в одном цилиндре одинаково, сочленены с пальцами 5, 5′ вала 4 и переставлены один по отношению к другому на угол β. Также и здесь требуемое опережение достигается соответствующим увеличением или уменьшением угла β. На фиг. 13 показана форма выполнения устройства, изображенного на фиг. 5-8, в которой рабочий период (ход) четырех цилиндров не совпадает во времени. Перестановка внутрь и расположение скалок 13′, 13а′ и 14′, 14а′, сочленяющих шатуны 13, 14 и 13а, 14а с качающимися плечами 19, 19а и 20, 20а изображены аналогично фиг. 11, однако могут выполняться аналогично фиг. 12.

На фиг. 13 пальцы 5, 5′ вала 4 изображены несмещенными друг относительно друга; они смещаются для определенного угла опережения так, как изображено на фиг. 11 или на фиг. 12.

Перестановка внутрь скалок 13′, 14 (и 13а′, 14а′) может происходить путем соответствующего изменения плеч 19, 20 (и 19а, 20а) или устройством соответствующих головок для сочленения в качающихся плечах 11, 16 (и 11а, 16а).

На фиг. 14-18 между нижней и верхней парой цилиндров устроен воздушный резервуар 23 (фиг. 16), из которого производится питание цилиндров. Так как зажигание в цилиндрах производится таким образом, что за цилиндром верхней группы следует цилиндр нижней группы, так что, например, зажигание происходит в порядке крестообразного чередования, то достаточно сравнительно малых резервуаров 23 для поддержания равномерного внутреннего давления. Если выбирается другая последовательность зажигания, то в случае необходимости воздушные резервуары 23 могут быть расположены также между правой и левой группой цилиндров. Качающиеся плечи 11, 11а и 16, 16а, сидящие на одной оси 12, приводятся в движение поршнем 7 посредством серег 8. Оси 12 расположены в мостике 24, имеющем крышку подшипника 25 (фиг. 17 и 18). Каждый мостик 24 прикреплен к головкам 29, пришитым к кожуху 27 посредством болтов 28, проходящих сквозь весь кожух (фиг. 18), так что последний испытывает преимущественно давление, а растягивающие усилия в нем по возможности устранены. Такое устройство имеет целью допустить изготовление кожуха из легкого металла и тем самым значительно уменьшить вес всего двигателя. На оси 12 сидят качающиеся плечи 19, 19а и 20, 20а, от которых, посредством шатунов 13, 13а и 14, 14а, приводится в движение вал 4. Из головок шатунов двух противолежащих цилиндров, соприкасающихся с рабочим валом, одна головка 33 образует вилку, между обоими концами которой лежит другая головка 34.

На фиг. 20-22 к обеим половинам кожуха 1, 2 прижаты, посредством проходящих насквозь анкерных болтов, цельные рамы 30, каждая из которых снабжена двумя подшипниками 31 на концах и одним средним подшипником 32 для поддержки осей 12. Такое упрощение устройства возможно благодаря тому, что шатуны 13, 13а и 14, 14а не соприкасаются в одной плоскости с валом 4 или с пальцами 5, а расположены рядом.

1. Передаточный к валу механизм для двигателей внутреннего горения с четырьмя цилиндрами с двумя противоположно движущимися поршнями в каждом, расположенными попарно с каждой стороны колена вала по сторонам рабочего вала и перпендикулярно к нему, характеризующийся тем, что поршни 7 каждой пары цилиндров, лежащих по одну сторону вала, соединены серьгами 8 со скалкой 10, укрепленной в отверстиях плеч 11 и 16 общих втулок 17 и 18, при чем шатун 13 соединяет палец 5 колена вала со скалкой 10 левых поршней цилиндров, лежащих по одну сторону вала, и шатун 14 соединяет палец 5 со скалкой 10 правых поршней цилиндров, лежащих по другую сторону вала (фиг. 1-4).

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 механизма, отличающееся тем, что втулки 17 и 18 разделены на две части, из которых каждая снабжена плечом 19, 19а и 20, 20а, при чем плечи 19а и 20а соединены шатунами 13а и 14а с пальцем 5 колена вала, а плечи 19 и 20 соединены шатунами с пальцем колена или серьгами 13 и 14 с головками шатунов 13а и 14а (фиг. 5-8, 11-18).

3. Видоизменение охарактеризованного в пп. 1 и 2 механизма, отличающееся применением состоящей из двух частей рамы 21 22, служащей для поддержки вала 4 и осей 12, к каковой раме прикрепляется кожух 1, 2 двигателя (фиг. 9-10).

4. Видоизменение охарактеризованного в пп. 1-3 механизма, отличающееся применением цельных рам 30, несущих поддержки для осей 12 и скрепленных между собой и с кожухом 1 двигателя проходными болтами 28 (фиг. 19-22).