Двигатель с возвратно-поступательным перемещением рабочего органа Советский патент 1986 года по МПК F02F3/00 

« Изобрете 1ие относится к машиностроению, а именно к области двигателестроения и может быть использовано в цилиндропоршневой группе дви гателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - снижение фрик ционных потерь. На фиг,1 изображен двигатель, продольное сечение; на фиг.2 - цилиндропоршневая группа двигателя, поперечное сечение; на фиг.З - поршень, вид сбоку; на фиг.4 - узел I на фиг.2; на фиг.З - узел I на фиг. где упругий элемент выполнен в виде спиральной пружины; на фиг,.6 - узел на фиг.2, где упругий элемент выполнен в виде набора конических пр |Гжин. а подшипник, аксиально подвижным. Двигатель содержит цилиндр 1,, пор шень 2, сочлененный с шатуном 3 при помощи поршневого пальца 4. Юбка 5 поршня 2 в плоскости 6 качания гзатуна 3 снабжена отверстиями 7, в каждо из которых на оси 8 размещены ролики 9и 10 с возможностью перемещения на оси 8 и контактом со стенкой цилиндра 1. Каждый ролик 9 или 10 снабжен подшипником качения с внутренним 11 и внешним 12 кольцами. Каждое внутреннее 11 кольцо закреплено на оси 8, а каждое внешнее 12 кольцо имеет про филь поперечного сечения, соответст)зующий внутренней поверхности 13 ци-линдра 1. Между двумя роликами 9 и 10размещен упругий элемент 14, Коль цо 15, крепится на оси 8 между двумя внутренними 11 кольцами, а упругий элемент 14 выполненный в виде конических дисковых пружин 16, вращается вместе с внешним 12 кольцом вокруг кольца 15. Радиальное смещение конических дисковых пружин 16 может быть надежно предотвращено кольцом 15, Каждая из осей 8 крепится в боковых отверстиях 17 в юбке 5 в положении, соответствующем каждом отверстию 7. Ролики 9 и 10 расположены так., что их наружная поверхность 18, т.е. наружная поверхность внешнего 12 кольца, слегка выступает по радиусу за наружную поверхность 19 юбки 5 и находится в контакте каченрш с внутренней поверхностью 13 цилиндра 1. Поршень 2 изготовлен из алюминиевого сплава или легкого металла подобного алюминию, а цилиндр 1 изготовлен из чугуна. Внутренняя поверхность 13 цилиндра 1 хрог-шрована. 9 Упругий элемент 14 может быть выполнен в виде спиральной пружины 20 или состоять из двух конических дисковых пружин 21 . 11ля последнего вариаита две конические пружины 21 расположены одна против другой и упираются во внешние 12 кольца, раздвигая в осевом направлении. Кроме того, вместо кольца 15 между внутренними 11 кольцами могут быть образованы уступы 22 на противоположных сторонах 23 внешних 12 колец, в которые упираются концы 24 тружин 21, чтобы предотвратить относительное перемещение между приужинами 21 и внешними 1 2 кольцами. того, внутренние 11 кольца могут быть заменены одним трубчатым элементом. расположенг{ым на оси 8, а отверстий 7 может быть более двух на этой стороне юбки 5 и располагаться они будут вдоль осей поршня 2. При работе двигателя при возвратнопоступатальном перемещении поршня 2, каходое внешнее 12 кольцо упруго смещается посредством упругого элемента 14 и упирается о внутреннюю поверхность 13 и тем самым обеспечивается упругий контакт качения с внутренней поверхностьго 13 цилиндра 1.. Смазочное масло подается к наружной поверхности на головку и юбку поршня 2, к роликам 9 и 10 и к внутренней поверхности 13 цилиндра 1 так, :то масляная пленка образуется между внутренней поверхностью 13 цилиндра и наружной поверхностью поршня 2, между поверхностью 18 роликов 9 и 10 и поверхностью 13. Во время движения поршня 2 в цилиндре 1 реактивная сила F направлена от цилиндра 1 на ролик (фиг.4) как реакция бокового усилия поршня 2. Сила F может быть разложена на составляющую R по оси 8 и составляющуюР в направлении перпендикулярном оси 8, Осевая составляющая R сжимает пружины 21, Полагая, что угол образован между тангенциальной линией 25 относительно силы реакции F на поверхность 18 кольца 2 и прямой линии 26, параллельной оси 8, аналогичный угол образован между реакционной силой F и составля1ош,ей ,. и осевая составляющая R может быть определена R Fsiny. Если диаметр цилиндра достаточно большой, угол у мал и составляющая R мно3го меньше силы F, так что сила ежатия, приложенная к пружинам 21, оче мала. Соответственно не требуется делать смещающую силу или упругость конических пружин 21 столь большими а также сила реакции F может быть поглощена пружинами 21, Если зазор между наружной поверхностью поршня и внутренней поверхностью 13 дилинд 1 уменьшается из-за теплового расти рения поршня 2 и цилиндра 1, внешние кольца 12 перемещаются вдоль оси 8 против упругости и смещакщей силы пруЛсин 21, внешние кольца 12 могут удерживаться в контакте качения с внутренней поверхностью 13 цилиндра Кроме того, ролики 9 и 10 предот вращают удар на внутреннюю поверхность 13 цилиндра 1, предотвращая е от зазоров. Формула изобретения 1. Двигатель с возвратно-поступательным перемещением рабочего органа, содержащий цилиндр, поршень с юбкой, размещенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного перемещения и сочлененный с коленчатым валом при помощи шатуна, причем юбка поршня в плоскости качания шатуна снабжена по меньшей мере двумя отверстиями, выполненными на ее противоположных сторонах, и роликами, снабженными подшипниками качения с 3 2 Щ 10 ,-, М JH-F, ,j 9 7 8 Фиг2 99 внешним и внутренним кoльцa и и размещенными в каждом из отверстий юбки на осях с возмож 1остью контакта с гильзой цилиндра, отличающийся тем, что, с целью сн1- жения |фрикционньгх потерь, в каждом из отверстий юбки размещено по меньшей мере два ролика, установленных с возможностью осевого перемещения вдоль оси, а поршень дополнительно содержит упругий элемент, расположенный между роликами с возможностью их отжатия в осевом направлении. 2.Двигатель поп.1, отличающийся тем, что подшипник качения выполнен игольчатым. 3.Двигатель поп.1, отличающийся тем, что подшипник качения выполнен роликовым. 4.Двигатель по пп.1-3, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде набора конических дисковых пружин. 5.Двигатель по пп.1-3, о т л и чающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде спиральной пружины . 6.Двигатель по пп.1-4, отличающийся тем, что внешние кольца подшипников качения выполнены аксиально подвижными вдоль оси ролика , причем профиль их поперечного сечения соответствует поверхности цилиндра, а упругий элемент размещен с возможностью контакта с внешними кольцами подшипников качения. 2/2 18 1Z16 Ф14г. 18 12

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в цилиндропоршневой группе двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет снизить фрикционные потери в паре поршень-цилиндр. При возвратно-поступательном перемещении поршня 2 в цилиндре 1 ролики 9 и 10 отжимаются друг от друга в осевом направлении упругим элементом 14 (в виде конических дисковьгх пружин или в виде цилиндрической пружины) и обеспечивают контакт качения поршня 2 с внутренней поверхностью 13 цилиндра 1. Ролики 9 и 10, размещенные в окнах 7 юбки 5 на оси 8 в плоскости качания шатуна, снижают фрикционные потери при тепловом расширении поршня и цилиндра и при действии бокового § усилия поршня, поглощая реактивную составляющую от цилиндра.на поршень. СО 5 з.п. ф-лы, 6 ил. ю ND СО со ы