RU2441995C2

RU2441995C2 - Planetary-crank rotation converter of rotation for engines without connecting rod

Info

Publication number: RU2441995C2
Application number: RU2005112681/06A
Authority: RU
Inventors: Василий Дмитриевич Поспелов (RU); Василий Дмитриевич Поспелов
Original assignee: Василий Дмитриевич Поспелов
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2012-02-10
Also published as: RU2005112681A

Abstract

FIELD: engine-building.

SUBSTANCE: invention concerns to engine-building, particularly to converting mechanisms of linear movement of piston into shaft rotation. The matter of the invention is that multibank internal combustion engine contains rods, which are connected by end caps to pistons, and middle caps to crank axes of middle crank shafts. Middle crank shaft is formed with two satellites installed on neck bush of cages and immovable fastened with flanges, and the second crank shaft is formed with two cages with neck bushes serving as crank axes of middle crank shaft. Fixed crown gear with internal rim of hypocyclic mechanism is rigidly fastened in the case and kinematically connected to satellites, and angles of knees of cranked portion on the middle shafts of multibank engine are defined by cylinders angle on the engine case and are equal to a double angle of cylinders on the engine case. Thus angles of cylinders and cranks of middle crank shaft are divided by 2 and 3.

EFFECT: increase of overall performance of the engine.

1 dwg, 2 dwg

Description

Изобретение относится к бесшатунным механизмам преобразования вращения в поршневых двигателях внутреннего сгорания и может быть использовано моторостроительной промышленностью в строительстве энергоемких и долговечных многоцилиндровых двигателей с бесшатунным механизмом всех разновидностей и типов с многорядным расположением цилиндров и является усовершенствованием конструкции бесшатунных механизмов преобразования вращения в двигателях внутреннего сгорания.The invention relates to rodless rotation conversion mechanisms in reciprocating internal combustion engines and can be used by the motor industry in the construction of energy-intensive and durable multi-cylinder engines with rodless mechanism of all varieties and types with multi-row cylinder arrangement and is an improvement in the design of rodless rotation conversion mechanisms in internal combustion engines.

Известен наиболее близким техническим решением к изобретению бесшатунный планетарно-кривошипный преобразователь вращения для многорядных двигателей внутреннего сгорания, содержащий штоки, соединенные концевыми головками с поршнями, а средними головками - с кривошипными осями средних кривошипных валов, средний кривошипный вал образован двумя сателлитами, установленными на цапфах водил и скрепленными наглухо со щечками, второй кривошипный вал образован из двух водил с цапфами, служащими кривошипными осями среднего кривошипного вала, при этом неподвижная коронная шестерня с внутренним венцом гипоциклического механизма жестко крепится в корпусе и кинематически связана с сателлитами.Known for the closest technical solution to the invention, a rodless planetary-crank rotation converter for multi-row internal combustion engines, containing rods connected by end heads with pistons, and middle heads with crank axes of middle crank shafts, the middle crank shaft is formed by two satellites mounted on carrier axles and tightly fastened to the cheeks, the second crank shaft is formed of two carriers with trunnions serving as the crank axes of the middle crank shaft, in this case, the stationary crown gear with the inner rim of the hypocyclic mechanism is rigidly fixed in the housing and kinematically connected with the satellites.

Целью изобретения является поиск новых вариантов конструкций и создание наиболее эффективного и универсального бесшатунного планетарно-кривошипного механизма преобразования вращения, позволяющего создавать компактные и энергоемкие двигатели с многорядным расположением цилиндров.The aim of the invention is the search for new design options and the creation of the most efficient and universal rodless planetary-crank rotation conversion mechanism that allows you to create compact and energy-intensive engines with multi-row cylinder arrangement.

Эта цель достигается тем, что в бесшатунном планетарно-кривошипном преобразователе вращения многорядного двигателя внутреннего сгорания, содержащем штоки, соединенные концевыми головками с поршнями, а средними головками - с кривошипными осями средних кривошипных валов, средний кривошипный вал образован двумя сателлитами, установленными на цапфах водил и скрепленными наглухо со щечками, второй кривошипный вал образован двумя водилами с цапфами, служащими кривошипными осями среднего кривошипного вала, при этом неподвижная коронная шестерня с внутренним венцом гипоциклического механизма жестко крепится в корпусе и кинематически связана с сателлитами, отличающемся тем, что углы расположения колен кривошипных шеек на средних кривошипных валах многорядного двигателя определяются углами расположения цилиндров на корпусе двигателя и равны двойному углу расположения цилиндров на корпусе двигателя, при этом углы расположения цилиндров и кривошипов средних кривошипных валов делятся на числа 3 и 2, кроме этого отличающемся тем, что кривошипные оси среднего кривошипного вала могут быть как составные, так и цельные, содержащие кривошипные шейки в количестве больше одной /т.е. 2, 3, 4 и т.д./, промежуточное звено типа коренной шейки и концевые щечки, скрепленные наглухо с сателлитами.This goal is achieved by the fact that in a rodless planetary-crank converter of rotation of a multi-row internal combustion engine containing rods connected by end heads with pistons and middle heads with crank axes of the middle crank shafts, the middle crank shaft is formed by two satellites mounted on the carrier axles and tightly fixed to the cheeks, the second crank shaft is formed by two carriers with pins serving as the crank axes of the middle crank shaft, while the fixed crown the thorns with the inner rim of the hypocyclic mechanism are rigidly fixed in the housing and kinematically connected to the satellites, characterized in that the angles of the cranks of the crank necks on the middle crank shafts of the multi-row engine are determined by the angles of the cylinders on the engine block and are equal to the double angle of the cylinders on the engine block, the angles of the cylinders and cranks of the middle crank shafts are divided into numbers 3 and 2, in addition, characterized in that the crank axes of the middle crank shaft la can be both composite and integral, containing crank necks in an amount of more than one / te. 2, 3, 4, etc. /, an intermediate link such as the root neck and end cheeks, fastened tightly to the satellites.

На фиг. 1 и 2 показана в двух проекциях схема бесшатунного планетарно-кривошипного преобразователя вращения на двигателе с составной кривошипной осью среднего кривошипного вала с числом кривошипных шеек больше единицы, /т.е. 2, 3, 4 и т.д./, а на фиг.3, 4 показана в двух экземплярах схема бесшатунного планетарно-кривошипного механизма преобразования вращения на двигателе с цельной кривошипной осью среднего кривошипного вала с числом кривошипных шеек больше одной /т.е. 2, 3, 4 и т.д./.In FIG. Figures 1 and 2 show in two projections a diagram of a rodless planetary-crank rotation converter on an engine with a composite crank axis of the middle crank shaft with a number of crank necks greater than unity, / i.e. 2, 3, 4, etc. /, and Figs. 3, 4 show in two copies a diagram of a rodless planetary-crank mechanism for converting rotation on an engine with a solid crank axis of the middle crank shaft with the number of crank necks more than one / i.e. . 2, 3, 4, etc. /.

Устройство. Бесшатунный планетарно-кривошипный преобразователь вращения состоит из планетарного механизма прямого хода, содержащего неподвижную коронную шестерню 11 с внутренним венцом, подвижное водило 8 с цапфами 7, сателлитные шестерни 5 с внешним венцом, установленные на цапфах 7 водил 8, кинематически связанные с коронной шестерней 11, средний кривошипный вал с кривошипной осью, состоящей из кривошипных шеек 4, промежуточного звена типа коренной шейки 8 и концевых щечек 6, образован на двух сателлитах 5, наглухо скрепленных со щечками 6, представляет собой главное звено планетарного механизма, у которого число кривошипных шеек 4 имеется больше одной /т.е. 2, 3, 4 и т.д./, при этом углы расположения колен кривошипных шеек 4 на средних кривошипных валах многорядного двигателя определяются углами расположения цилиндров 3 на корпусе 9 двигателя и равны двойному углу расположения цилиндров 3, причем углы расположения цилиндров 3 и кривошипов 4 средних кривошипных валов делятся на числа 3 и 2, а вместе со вторым кривошипным валом, образованным из двух водил 8 и штоков 1, представляют собой многоштоковый планетарный механизм прямого хода, где штоки 1 средними головками скреплены с кривошипными шейками 4 среднего кривошипного вала, а концевыми головками скреплены с поршнями 2, расположенными в цилиндрах 3, закрепленных на корпусе 9 двигателя, а в целях получения равномерного вращения кривошипных валов на силовом валу 10 водила 8 установлен маховик 12 с венцом, кроме этого силовой вал 10 кинематически связан с валом 14 механизма отбора мощности /МОМ/ с помощью зубчатых колес 12 и 13. Примечание: кривошипные оси средних кривошипных валов на рисунке один чертежа показаны составными, а на рисунке два чертежа показаны цельными.Device. The rod-free planetary-crank rotation converter consists of a forward-motion planetary gear comprising a stationary crown gear 11 with an inner ring, a mobile carrier 8 with pin 7, satellite gear 5 with an external ring mounted on pin 7 of carrier 8, kinematically connected to the ring gear 11, the middle crank shaft with a crank axis, consisting of crank necks 4, an intermediate link such as the root neck 8 and end cheeks 6, is formed on two satellites 5, tightly fastened to the cheeks 6, represents is the main link of the planetary mechanism, in which the number of crank necks 4 has more than one / i.e. 2, 3, 4, etc. /, while the angles of the cranks of the crank journals 4 on the middle crank shafts of the multi-row engine are determined by the angles of the cylinders 3 on the housing 9 of the engine and are equal to the double angle of the cylinders 3, and the angles of the cylinders 3 and cranks The 4 middle crank shafts are divided into numbers 3 and 2, and together with the second crank shaft formed of two carriers 8 and rods 1, they are a multi-rod planetary forward gear, where the rods 1 are fastened with middle heads with crank necks 4 sr the bottom of the crank shaft, and the end heads are fastened with pistons 2 located in the cylinders 3, mounted on the motor housing 9, and in order to obtain uniform rotation of the crank shafts on the drive shaft 10 of the carrier 8, a flywheel 12 is installed with a crown, in addition, the power shaft 10 is kinematically connected with a shaft 14 of the power take-off mechanism / PTO / using gears 12 and 13. Note: the crank axes of the middle crank shafts in the figure one of the drawing are shown as composite, and in the figure two drawings are shown as solid.

Работа бесшатунного механизма преобразования вращения с планетарным механизмом прямого хода заключается в преобразовании прямолинейного движения штоков во вращательное движение кривошипных валов малых габаритов, что способствует созданию энергоемкой, менее габаритной с малым физическим износом цилиндро-поршневой группы /ЦПГ/. При движении штока 1 с поршнем 2 в цилиндре 3 от ВМТ до НМТ прямолинейное движение штоков 1 последовательно передается через среднюю головку штока 1 на кривошипную шейку 4 среднего кривошипного вала, сателлиты 5, цапфы 7, водило 8, цапфы 7 /кривошипной оси/ первого кривошипного вала, образованного из двух водил 8, на силовой вал 10, на котором закреплен маховик 12 с венцом, образуя в кривошипных валах равномерное вращательное движение. Таким образом при одном полном ходе штока 1 от ВМТ до НМТ кривошипные валы совершают поворот на 180° каждый, таким образом ход поршня 2 со штоком 1 равен 4-м радиусам двух кривошипных валов, так как радиусы кривошипных валов равны между собой. Неподвижная коронная шестерня 11 кинематически связана с сателлитами 5 напрямую, таким образом обеспечивается синхронная работа гипоциклического механизма, образованного на планетарном механизме прямого хода, гипоциклические точки которого совпадают с осевыми точками кривошипной оси второго кривошипного вала.The work of the rod-free rotation conversion mechanism with the planetary forward motion 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, less overall with a small physical wear of the cylinder-piston group / CPG /. When the rod 1 with the piston 2 in the cylinder 3 moves from TDC to BDC, the linear motion of the rods 1 is sequentially transmitted through the middle head of the rod 1 to the crank neck 4 of the middle crank shaft, pin 5, pin 7, carrier 8, pin 7 / crank axis / first crank a shaft formed of two carriers 8, on a power shaft 10, on which a flywheel 12 with a crown is fixed, forming a uniform rotational movement in the crank shafts. Thus, with one full stroke of rod 1 from TDC to BDC, the crank shafts rotate 180 ° each, so the stroke of the piston 2 with the rod 1 is equal to the 4 radii of the two crank shafts, since the radii of the crank shafts are equal to each other. The stationary ring gear 11 is kinematically connected directly to the satellites 5, thus ensuring synchronized operation of the hypocyclic mechanism formed on the planetary forward gear mechanism, the hypocyclic points of which coincide with the axial points of the crank axis of the second crank shaft.

Claims

Бесшатунный планетарно-кривошипный преобразователь вращения для многорядных двигателей внутреннего сгорания, содержащий штоки, соединенные концевыми головками с поршнями, а средними головками с кривошипными осями средних кривошипных валов, средний кривошипный вал образован двумя сателлитами, установленными на цапфах водил и скрепленными наглухо с щечками, второй кривошипный вал образован двумя водилами с цапфами, служащими кривошипными осями среднего кривошипного вала, при этом неподвижная коронная шестерня с внутренним венцом гипоциклического механизма жестко крепится в корпусе и кинематически связана с сателлитами, отличающийся тем, что углы расположения колен кривошипных шеек на средних кривошипных валах многорядного двигателя определяются углами расположения цилиндров на корпусе двигателя и равны двойному углу расположения цилиндров на корпусе двигателя, при этом углы расположения цилиндров и кривошипов средних кривошипных валов делятся на числа 2 и 3. A rod-free planetary-crank rotation converter for multi-row internal combustion engines containing rods connected by end heads with pistons, and middle heads with crank axes of middle crank shafts, the middle crank shaft is formed by two satellites mounted on the carrier axles and fastened tightly to the cranks, the second the shaft is formed by two carriers with pins serving as the crank axes of the middle crank shaft, while the stationary crown gear with an inner rim of the cyclic mechanism is rigidly mounted in the housing and kinematically connected to the satellites, characterized in that the angles of the cranks of the crank necks on the middle crank shafts of the multi-row engine are determined by the angles of the cylinders on the motor housing and are equal to the double angle of the cylinders on the motor housing, while the angles of the cylinders and cranks of middle crank shafts are divided into numbers 2 and 3.