RU221777U1 - Зубчатый исполнительный механизм двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с циклическим характером работы, с поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение. Зубчатый исполнительный механизм двигателя внутреннего сгорания содержит корпус, цилиндр с впускными и выпускными клапанами, поршень, зубчатую рейку, соединенную зубчатой передачей с зубчатым сектором. Кроме того, механизм дополнительно содержит цилиндр с впускными и выпускными клапанами, поршень на втором конце зубчатой рейки, а также вторую пару поршней, жестко связанных между собой второй зубчатой рейкой, соединенной через зубчатую передачу с зубчатым сектором, вторую пару цилиндров с впускными и выпускными клапанами, причем в корпусе механизма соосно установлены входной вал и выходной вал двигателя, неподвижное эллиптическое зубчатое колесо, жестко закрепленное на корпусе соосно выходному валу, эллиптическое зубчатое колесо, установленное на входном валу, при этом зубчатый сектор жестко закреплен на входном валу и спроектирован таким образом, чтобы центр масс системы звеньев, включающей эллиптическое зубчатое колесо на входном валу, входной вал и зубчатый сектор, лежал на оси вращения входного вала. Водило, выполненное в виде диска большой массы и способное выполнять функцию маховика, установлено на выходном валу и соединено через вращательную кинематическую пару с валом сателлита, состоящего из эллиптического зубчатого колеса и эллиптической шестерни, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом, причем эллиптическое зубчатое колесо сателлита соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, при этом геометрические параметры всех эллиптических колес, а именно большие полуоси a и малые полуоси b, одинаковы. Все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии с, равном , от центра делительного эллипса, и таким образом достигается непрерывность их зацепления. На водиле противоположно валу сателлита на расстоянии H, равном расстоянию между осями вращения выходного вала двигателя и вала сателлита, установлен противовес, масса которого равна массе сателлита. Техническим результатом является снижение шума и вибраций при работе двигателя внутреннего сгорания.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с циклическим характером работы, с поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение.

Известен двигатель внутреннего сгорания (Патент на полезную модель № RU 32535 U1, кл. F02B 57/00), состоящий из цилиндропоршневой группы, головки двигателя с камерой сгорания, механизма газораспределения, систем смесеобразования, топливоподачи, смазки и охлаждения, шатуна, продольного вала, по меньшей мере, кривошипа имеющего возможность вращаться в круговой дорожке, опираясь на нее опорными роликами, с возможностью снятия крутящего момента с кривошипа в круговой дорожке муфтой или планетарной передачей, с возможностью прикладывать, при этом, к кривошипу только момент сопротивления, а шестерня полумуфты, установленная в картере на опоре качения, или шестерня планетарной передачи имеют возможность входить в зацепление с шестерней продольного вала, причем диаметр окружности вращения осей опорных роликов кривошипа больше диаметра окружности вращения оси шатунной шейки, а шатунная ось коленчатая и ломающаяся, с изменяемой величиной радиуса колена, состоящая из неповоротной части, отличающаяся тем, что поворотная часть шатунной коленчатой оси выполнена заодно с кулачком и, при возможном повороте во время рабочего такта, имеет возможность совершать дополнительное движение навстречу поршню.

Недостатком указанного двигателя внутреннего сгорания является неуравновешенность, обусловленная применением кривошипно-ползунного механизма.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является бесшатунный поршневой двигатель внутреннего сгорания (Патент № RU 2638700 C1, кл. F02B 75/32), содержащий цилиндропоршневую группу с штоками поршней, на которых расположены зубчатые рейки, входящие в зацепления с зубчатыми секторами, закрепленными на валах, передающих вращательно-колебательные движения установленным на их торцах на выходе из двигателя кривошипам, соединенным при помощи шарнирных рычагов с зубчатыми шестернями, входящими в зацепления с центральной шестерней, установленной на выходном валу двигателя совместно с маховиком.

Недостатком прототипа также является неуравновешенность, обусловленная применением двух рычажных механизмов, содержащих кривошипы и шарнирные рычаги, и способная приводить к шуму и вибрациям при работе двигателя.

Технической задачей заявляемой полезной модели является создание зубчатого исполнительного механизма двигателя внутреннего сгорания, характеризующегося более высокой уравновешенностью.

Техническим результатом является снижение шума и вибраций при работе двигателя внутреннего сгорания.

Технический результат достигается зубчатым исполнительным механизмом двигателя внутреннего сгорания, содержащим корпус, цилиндр с впускными и выпускными клапанами, поршень, зубчатую рейку, соединенную зубчатой передачей с зубчатым сектором. Кроме того, механизм дополнительно содержит цилиндр с впускными и выпускными клапанами, поршень на втором конце зубчатой рейки, а также вторую пару поршней, жестко связанных между собой второй зубчатой рейкой, соединенной через зубчатую передачу с зубчатым сектором, вторую пару цилиндров с впускными и выпускными клапанами, причем в корпусе механизма соосно установлены входной вал и выходной вал двигателя, неподвижное эллиптическое зубчатое колесо, жестко закрепленное на корпусе соосно выходному валу, эллиптическое зубчатое колесо, установленное на входном валу, при этом зубчатый сектор жестко закреплен на входном валу и спроектирован таким образом, чтобы центр масс системы звеньев, включающей эллиптическое зубчатое колесо на входном валу, входной вал и зубчатый сектор, лежал на оси вращения входного вала. Водило, выполненное в виде диска большой массы и способное выполнять функцию маховика, установлено на выходном валу и соединено через вращательную кинематическую пару с валом сателлита, состоящего из эллиптического зубчатого колеса и эллиптической шестерни, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом, причем эллиптическое зубчатое колесо сателлита соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, при этом геометрические параметры всех эллиптических колес, а именно большие полуоси a и малые полуоси b, одинаковы. Все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии с, равном , от центра делительного эллипса, и таким образом достигается непрерывность их зацепления. На водиле противоположно валу сателлита на расстоянии H, равном расстоянию между осями вращения выходного вала двигателя и вала сателлита, установлен противовес, масса которого равна массе сателлита.

Полезная модель поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 приведена схема зубчатого исполнительного механизма двигателя внутреннего сгорания;

на фиг. 2 представлен разрез А-А (корпус не показан).

Зубчатый исполнительный механизм двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 1, в котором соосно установлены выходной вал двигателя 2 и входной вал 3. Неподвижное эллиптическое зубчатое колесо 4 жестко закреплено на корпусе соосно выходному валу двигателя 2. Эллиптическое зубчатое колесо 5 установлено на входном валу 3. Водило 6, выполненное в виде диска большой массы и способное выполнять функцию маховика, установлено на выходном валу двигателя 2 и соединено через вращательную кинематическую пару с валом сателлита 7. Сателлит состоит из эллиптического зубчатого колеса 8 и эллиптической шестерни 9, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом 7. Эллиптическое зубчатое колесо сателлита 8 соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом 4 одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита 9 состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом 5 одного с ним размера, при этом геометрические параметры всех эллиптических колес, а именно большие полуоси a и малые полуоси b, одинаковы. Все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии с, равном , от центра делительного эллипса, и таким образом достигается непрерывность их зацепления. На водиле 6 противоположно валу сателлита 7 на расстоянии H, равном расстоянию между осями вращения выходного вала двигателя 2 и вала сателлита 7, установлен противовес 10, масса которого равна массе сателлита. На входном валу 3 жестко закреплен зубчатый сектор 11, который спроектирован таким образом, чтобы центр масс системы звеньев, включающей эллиптическое зубчатое колесо 5, входной вал 3 и зубчатый сектор 11, лежал на оси вращения входного вала 3. Поршни 12 и 13 жестко связаны между собой зубчатой рейкой 14, соединенной через зубчатую передачу с зубчатым сектором 11 на входном валу 3. В цилиндрах 15 и 16 установлены впускные клапаны 17, 18 и выпускные клапаны 19, 20. Поршни 21 и 22 жестко связаны между собой зубчатой рейкой 23, также соединенной через зубчатую передачу с зубчатым сектором 11 на входном валу 3. В цилиндрах 24 и 25 установлены впускные клапаны 26, 27 и выпускные клапаны 28, 29.

Зубчатый исполнительный механизм двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

Топливовоздушная смесь попадает в цилиндр 15 через впускной клапан 17, поршень 12 движется вправо и происходит такт впуска в цилиндре 15. После достижения поршнем крайнего правого положения, начинается такт сжатия: впускной клапан полностью закрывается, поршень движется влево, сжимая топливовоздушную смесь. Как только поршень достигает крайнего левого положения, происходит воспламенение топливовоздушной смеси и начинается такт расширения (рабочий ход). Поршень под действием энергии, возникшей от воспламенения смеси, движется вправо. Затем, после достижения поршнем крайнего правого положения, начинается такт выпуска. В этот момент открывается выпускной клапан 19 и под давлением через него во впускной коллектор выходят отработавшие газы. Такт завершается после закрытия выпускного клапана и после того, как поршень окажется в крайней левой точке. Далее цикл тактов повторяется.

Движение поршня 12 посредством зубчатой рейки передается поршню 13, движущемуся в цилиндре 16. Во время тактов «впуск-сжатие-расширение-выпуск», протекающих в цилиндре 15, происходят следующие такты в цилиндре 16: «сжатие-расширение-выпуск-впуск», что соответствует смещению работы цилиндров 15 и 16 на один такт. Аналогичным образом работает вторая пара поршней 21, 22 в цилиндрах 24, 25. Работа поршня 22 в цилиндре 25 осуществляется по схеме «расширение-выпуск-впуск-сжатие» и смещена на один такт с цилиндром 16, а работа поршня 21 в цилиндре 24 осуществляется по схеме «выпуск-впуск-сжатие-расширение» и смещена на один такт с цилиндром 25. Таким образом, реализуется последовательная работа цилиндров 25-16-15-24.

Энергия сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах посредством поршней передаются зубчатым рейкам 14 и 23, которые совершают возвратно-поступательное движение. Данное движение передается зубчатому сектору 11 и, соответственно, входному валу 3 и эллиптическому зубчатому колесу 5, заставляя их совершать возвратно-вращательное движение. Возвратно-вращательное движение эллиптического зубчатого колеса 5 трансформируется через зубчатое зацепление с эллиптической шестерней 9 в плоскопараллельное движение сателлита, обкатывающегося эллиптическим зубчатым колесом 8 по неподвижному эллиптическому зубчатому колесу 4, что приводит к вращательному движению водила 6, соединенного через вращательную кинематическую пару с валом сателлита 7, и, соответственно, к вращательному движению выходного вала двигателя 2, от которого впоследствии отбирается полезная мощность. Водило 6 выполнено в виде диска большой массы и может выполнять функцию маховика.

Одинаковые размеры эллиптического зубчатого колеса 8 и шестерни 9 позволяют расположить центр масс сателлита на оси вращения вала 7. При работе двигателя внутреннего сгорания центр масс системы звеньев, включающей водило 6, вал сателлита 7, эллиптическое зубчатое колесо 8, эллиптическую шестерню 9, а также противовес 10, находится на оси вращения выходного вала двигателя 2, а центр масс системы звеньев, включающей эллиптическое зубчатое колесо 5, входной вал 3 и зубчатый сектор 11, находится на оси вращения входного вала 3, и таким образом достигается высокая уравновешенность двигателя внутреннего сгорания, что обеспечивает достижение технического результата.

Claims (1)

1. Зубчатый исполнительный механизм двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, цилиндр с впускными и выпускными клапанами, поршень, зубчатую рейку, соединенную зубчатой передачей с зубчатым сектором, отличающийся тем, что дополнительно содержит цилиндр с впускными и выпускными клапанами, поршень на втором конце зубчатой рейки, а также вторую пару поршней, жестко связанных между собой второй зубчатой рейкой, соединенной через зубчатую передачу с зубчатым сектором, вторую пару цилиндров с впускными и выпускными клапанами, причем в корпусе механизма соосно установлены входной вал и выходной вал двигателя, неподвижное эллиптическое зубчатое колесо, жестко закрепленное на корпусе соосно выходному валу, эллиптическое зубчатое колесо, установленное на входном валу, при этом зубчатый сектор жестко закреплен на входном валу и спроектирован таким образом, чтобы центр масс системы звеньев, включающей эллиптическое зубчатое колесо на входном валу, входной вал и зубчатый сектор, лежал на оси вращения входного вала, водило, выполненное в виде диска большой массы и способное выполнять функцию маховика, установленное на выходном валу и соединенное через вращательную кинематическую пару с валом сателлита, состоящего из эллиптического зубчатого колеса и эллиптической шестерни, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом, причем эллиптическое зубчатое колесо сателлита соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, при этом геометрические параметры всех эллиптических колес, а именно большие полуоси a и малые полуоси b, одинаковы, кроме того, все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии с, равном , от центра делительного эллипса, и таким образом достигается непрерывность их зацепления, противовес, установленный на водиле противоположно валу сателлита на расстоянии H, равном расстоянию между осями вращения выходного вала двигателя и вала сателлита, и имеющий массу, равную массе сателлита.