RU2398121C2

RU2398121C2 - Ice rotation rodless planetary crank converter

Info

Publication number: RU2398121C2
Application number: RU2005109905/11A
Authority: RU
Inventors: Василий Дмитриевич Поспелов (RU); Василий Дмитриевич Поспелов
Original assignee: Василий Дмитриевич Поспелов
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2010-08-27
Also published as: RU2005109905A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to rodless rotation drives and can be used in internal combustion engines. Proposed converter comprises two crankshafts, two rods with their tail heads coupled with pistons and center heads coupled with centre crankshaft crank axle, hypocyclic mechanism and planetary mechanism of back stroke. Planetary mechanism comprises stationary crown gear with inner gearing, movable pinion frame with three journals and three planet pinions with outer gearing fitted on said journals. Note here that one of said planets pinions consists of two rims with gear ration of 2/3 or multiple of 12/18 and is coupled with aforesaid rod.

EFFECT: invention allows using proposed mechanism in both one-cylinder and multi-cylinder engines with cylinders arranged at whatever angle.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к бесшатунным механизмам преобразования вращения в поршневых двигателях внутреннего сгорания и может быть использовано моторостроительной промышленностью в строительстве двигателей с бесшатунным механизмом всех разновидностей и типов и является усовершенствованием конструкции бесшатунных механизмов преобразования вращения.The invention relates to rodless mechanisms for converting rotation in reciprocating internal combustion engines and can be used by the motor industry in the construction of engines with rodless mechanisms of all varieties and types and is an improvement in the design of rodless mechanisms for converting rotation.

Известен наиболее близким техническим решением к изобретению бесшатунный механизм преобразования вращения, изложенный в описании Патента №3001094 - 1981 г. /ФРГ/, содержащий планетарный механизм прямого хода, имеющий подвижное водило с цапфами, служащими кривошипными осями второго кривошипного вала, малое подвижное зубчатое колесо-сателлит с кривошипной осью, являющейся кривошипом среднего кривошипного вала, и неподвижную коронную шестерню с внутренним венцом, при этом штоки соединены концевыми головками с поршнями, а средними головками - с кривошипной осью среднего кривошипного вала, таким образом механизм кинематически связан со штоками, образуя с ними единый, совокупно-объединенный бесшатунный планетарно-кривошипный механизм преобразования вращения для поршневых двигателей.Known for the closest technical solution to the invention, the rodless rotation conversion mechanism set forth in the description of Patent No. 3001094 - 1981 / FRG /, comprising a forward planetary mechanism having a movable carrier with axles serving as the crank axes of the second crank shaft, a small movable gear wheel a satellite with a crank axis, which is the crank of the middle crank shaft, and a stationary crown gear with an inner rim, while the rods are connected by end heads with pistons, and the middle heads with the crank axis of the middle crank shaft, thus the mechanism is kinematically connected with the rods, forming with them a single, collectively combined rodless planetary-crank rotation conversion mechanism for piston engines.

Целью изобретения является поиск и создание новых вариантов наиболее эффективных и универсальных механизмов преобразования вращения для двигателей.The aim of the invention is the search and creation of new options for the most effective and universal rotation conversion mechanisms for engines.

Эта цель достигается путем усовершенствования конструкции известных бесшатунных механизмов преобразования вращения планетарного типа прямого хода.This goal is achieved by improving the design of the known rodless mechanisms for converting planetary-type forward rotation.

Бесшатунный механизм преобразования вращения, содержащий два кривошипных вала, два штока, соединенные концевыми головками с поршнями, а средними головками - с кривошипной осью среднего кривошипного вала и гипоциклический механизм, отличается тем, что в бесшатунном механизме преобразования вращения применен планетарный механизм обратного хода, содержащий неподвижную коронную шестерню с внутренним венцом, подвижное водило с тремя цапфами и три сателлитные шестерни с внешним венцом, установленные на цапфах, из которых третья сателлитная шестерня состоит из двух венцов с передаточным числом 2/3 или кратно 12/18, в целом взаимосвязанных кинематически со штоками, образуя с ними единый бесшатунный планетарно-кривошипный механизм преобразования вращения в двигателе внутреннего сгорания всех разновидностей и типов.A rod-free rotation conversion mechanism containing two crank shafts, two rods connected by end heads with pistons, and middle heads with a crank axis of the middle crank shaft and a hypocyclic mechanism, is characterized in that the planetary back-up mechanism containing a stationary gear is used in the rod-free rotation transformation mechanism a crown gear with an inner rim, a movable carrier with three pins and three satellite gears with an outer rim mounted on the pins, of which the third satellite gear comprises two rims with a ratio of 2/3 or 12/18 fold generally kinematically interconnected with rods, forming with them a single connecting rod free planetary-crank mechanism to convert the rotation of the internal combustion engine in all varieties and types.

Кроме этого бесшатунный преобразователь вращения отличается тем, что средний кривошипный вал, образованный на двух сателлитах, своими концами-щечками наглухо скреплен с сателлитами и представляет одно целое, а вместе со вторым кривошипным валом, образованным из двух водил и штоков, представляет собой единый кривошипно-штоковый механизм преобразования вращения.In addition, the rodless rotation converter is characterized in that the middle crank shaft, formed on two satellites, is firmly fixed with its ends-cheeks to the satellites and is a single unit, and together with the second crank shaft formed of two carriers and rods, it is a single crank stock rotation conversion mechanism.

Кроме этого бесшатунный механизм преобразования вращения отличается тем, что работа гипоциклического механизма обратного хода основана на применении трех последовательно соединенных зубчатых равновеликих колес-сателлитов, кинематически связанных с неподвижной коронной шестерней через малое зубчатое колесо гипоциклического привода, наглухо скрепленной с одним из сателлитов, при этом кривошипная ось среднего кривошипного вала, радиус которой равен двум радиусам сателлитов, расположена за пределом коронной шестерни планетарного механизма обратного хода на расстоянии, равном четырем радиусам сателлитов относительно оси коронной шестерни, и является гипоциклической точкой гипоциклического механизма, где радиус сателлитов равен 1/8 части хода штока с поршнем в цилиндре двигателя от одной мертвой точки до другой.In addition, the rod-free rotation conversion mechanism is distinguished by the fact that the operation of the hypocyclic reverse gear is based on the use of three sequentially connected gears of equal size satellite gears kinematically connected to the stationary ring gear through a small gear wheel of a hypocyclic drive tightly fastened to one of the satellites, while the crank the axis of the middle crank shaft, the radius of which is equal to the two radii of the satellites, is located beyond the limit of the ring gear of the planetary gear anizma retrace at a distance equal to four satellites radially relative to the axis of the ring gear, and a mechanism gipotsiklicheskogo gipotsiklicheskoy point where the radius is equal to 1/8 part satellites stroke with the piston in the cylinder from one dead center position to the other.

На фиг.1 и 2 показана схема бесшатунного механизма преобразования вращения с планетарным механизмом обратного хода в двух проекциях.Figures 1 and 2 show a diagram of a rod-free rotation conversion mechanism with a planetary flyback mechanism in two projections.

Бесшатунный механизм преобразования вращения состоит из планетарного механизма обратного хода, содержащего неподвижную коронную шестерню 13 с внутренним венцом, подвижное водило 8 с тремя цапфами 7, три сателлитные шестерни 5, 10, 9-12 с внешним венцом, установленными на цапфах 7 водил 8, из которых третья сателлитная шестерня 9-12 состоит из двух венцов с передаточным числом 2/3 или кратно 12/18, в целом взаимосвязанный со штоками 1 кинематически, образуя с ними единый механизм преобразования вращения в двигателе. Средний коленвал с многоколенчатой кривошипной осью 4, образованный на двух сателлитах 5, своими концами-щечками 6 наглухо скреплен с сателлитами 5 и представляет одно целое звено, а вместе со вторым кривошипным валом, образованным из двух водил 8 и штоков 1, представляют собой плантарно-штоковый механизм обратного хода. В целях получения равномерного вращения кривошипных валов на силовом валу 11 водила 8 установлен маховик 18, кроме этого силовой вал 11 кинематически связан с валом 17 механизма отбора мощности /МОМ/ с помощью зубчатых колес 15 и 16.The rod-free rotation conversion mechanism consists of a planetary reverse gear mechanism containing a stationary crown gear 13 with an inner ring, a movable carrier 8 with three axles 7, three satellite gears 5, 10, 9-12 with an outer ring mounted on the axles 7 of the carrier 8, from of which the third satellite gear 9-12 consists of two crowns with a gear ratio of 2/3 or a multiple of 12/18, generally interconnected with the rods 1 kinematically, forming a single rotation conversion mechanism in the engine with them. The middle crankshaft with a multi-crank axis 4, formed on two satellites 5, with its ends-cheeks 6 is tightly bonded to the satellites 5 and represents a single link, and together with the second crank shaft formed from two carriers 8 and rods 1, they are plantar rod gear reverse. In order to obtain uniform rotation of the crank shafts, a flywheel 18 is installed on the power shaft 11 of the carrier 8, in addition, the power shaft 11 is kinematically connected to the shaft 17 of the power take-off mechanism / PTO / using gears 15 and 16.

Работа бесшатунного механизма преобразования вращения с пролетарным механизмом обратного хода заключается в преобразовании прямолинейного движения штоков во вращательное движение кривошипных валов малых габаритов, что способствует созданию энергоемкого двигателя с малым физическим износом цилиндропоршневой группы /ЦПГ/. При движении штока 1 с поршнем 2 в цилиндре 3 от ВМТ до НМТ прямолинейное движение штока последовательно передается через среднюю головку штока 1 на прямую кривошипную ось 4 среднего коленвала, сателлиты 5, цапфы 7, водило 8, цапфы 7 первого кривошипного вала, образованного из двух водил, 8 на силовой вал 11, на котором закреплен маховик, образуя в кривошипных валах равномерное вращательное движение, Таким образом, при одном полном ходе штока от ВМТ до НМТ кривошипные валы совершают поворот на 180° каждый, таким образом ход поршня со штоком равен 4 радиусам двух кривошипных валов, так как радиусы кривошипных валов равны между собой. Неподвижная коронная шестерня 13 кинематически связана с сателлитами через дополнительное зубчатое колесо 12, жестко скрепленное с сателлитом 9, таким образом, обеспечивается синхронная работа гипоциклического механизма образованием на планетарном механизме обратного хода, гипоциклические точки которого совпадают с осевыми точками кривошипных осей второго кривошипного вала.The work of the rodless rotation conversion mechanism with the proletarian flyback mechanism is to convert the linear motion of the rods into the rotational movement of the small size crank shafts, which contributes to the creation of an energy-intensive engine with low physical wear of the piston-cylinder group / CPG /. When the rod 1 with the piston 2 in the cylinder 3 moves from TDC to BDC, the rectilinear movement of the rod is sequentially transmitted through the middle head of the rod 1 to the straight crank axis 4 of the middle crankshaft, satellite 5, pin 7, carrier 8, pin 7 of the first crank shaft, formed from two drove, 8 onto the power shaft 11, on which the flywheel is mounted, forming a uniform rotational movement in the crank shafts. Thus, with one full stroke of the stem from TDC to BDC, the crank shafts rotate 180 ° each, thus the piston stroke with the rod is 4 ra iusam two crank shafts, since the radii of the crank shafts are equal. The stationary ring gear 13 is kinematically connected to the satellites through an additional gear wheel 12, rigidly fastened to the satellite 9, thus ensuring the synchronous operation of the hypocyclic mechanism by the formation of a reverse gear on the planetary mechanism, the hypocyclic points of which coincide with the axial points of the crank axes of the second crank shaft.

Claims

1. Бесшатунный механизм преобразования вращения, содержащий два кривошипных вала, два штока, соединенные концевыми головками с поршнями, а средними головками - с кривошипной осью среднего кривошипного вала, и гипоциклический механизм, отличающийся тем, что в бесшатунном механизме преобразования вращения применен планетарный механизм обратного хода, содержащий неподвижную коронную шестерню с внутренним венцом, подвижное водило с тремя цапфами и три сателлитные шестерни с внешним венцом, установленные на цапфах, из которых третья сателлитная шестерня состоит из двух венцов с передаточным числом 2/3 или кратно 12/18, в целом взаимосвязанных кинематически со штоками, образуя с ними единый бесшатунный планетарно-кривошипный механизм преобразования вращения в двигателе внутреннего сгорания всех разновидностей и типов.1. A rodless rotation conversion mechanism comprising two crank shafts, two rods connected by end heads with pistons, and middle heads with a crank axis of the middle crank shaft, and a hypocyclic mechanism, characterized in that a planetary reverse gear is used in the rodless rotation conversion mechanism comprising a stationary crown gear with an inner rim, a movable carrier with three trunnions and three satellite gears with an outer rim mounted on the trunnions, of which the third satellite Supply Return gear comprises two rims with a ratio of 2/3 or 12/18 fold generally kinematically interconnected with rods, forming with them a single connecting rod free planetary-crank mechanism to convert the rotation of the internal combustion engine in all varieties and types.

2. Бесшатунный механизм преобразования вращения по п.1, отличающийся тем, что средний кривошипный вал, образованный на двух сателлитах, своими концами-щечками наглухо скреплен с сателлитами и представляет одно целое звено, при этом кривошипная ось среднего кривошипного вала находится за пределами диаметра средней окружности сателлитов на расстоянии, равном двум радиусам сателлитов, а вместе со вторым кривошипным валом, образованным из двух водил и штоками, представляет собой единый кривошипно-штоковый механизм преобразования вращения.2. The rod-free rotation conversion mechanism according to claim 1, characterized in that the middle crank shaft formed on two satellites is firmly fixed with its ends-cheeks to the satellites and represents a single unit, while the crank axis of the middle crank shaft is outside the diameter of the middle the circumference of the satellites at a distance equal to the two radii of the satellites, and together with the second crank shaft, formed from two carriers and rods, represents a single crank-rod mechanism for converting rotation.

3. Бесшатунный механизм преобразования вращения по п.1, отличающийся тем, что работа гипоциклического механизма обратного хода основана на применении трех последовательно соединенных зубчатых равновеликих колес-сателлитов, кинематически связанных с неподвижной коронной шестерней через малое зубчатое колесо гипоциклического привода, наглухо скрепленной с одним из сателлитов, в целом обеспечивая стабильное прямолинейное движение штоков с поршнями вдоль оси цилиндра. 3. The rod-free rotation conversion mechanism according to claim 1, characterized in that the operation of the hypocyclic reverse gear is based on the use of three sequentially connected gears of equal size satellite gears kinematically connected to the stationary ring gear through a small gear wheel of a hypocyclic drive tightly fastened to one of satellites, in general, providing a stable rectilinear movement of the rods with pistons along the axis of the cylinder.