RU2724376C1 - Rack mechanism - Google Patents
Rack mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2724376C1 RU2724376C1 RU2019137698A RU2019137698A RU2724376C1 RU 2724376 C1 RU2724376 C1 RU 2724376C1 RU 2019137698 A RU2019137698 A RU 2019137698A RU 2019137698 A RU2019137698 A RU 2019137698A RU 2724376 C1 RU2724376 C1 RU 2724376C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- connecting rod
- rack
- magnet
- curly
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
- F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
- F01B9/08—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft with ratchet and pawl
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
- F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
- F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам передачи движения, используемым в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС), в частности к механизму преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот.The invention relates to mechanical engineering, and in particular to motion transmission mechanisms used in reciprocating internal combustion engines (ICE), in particular to a mechanism for converting rotational motion into reciprocating and vice versa.
В общем случае, реечный механизм предназначен для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот с использованием силовых магнитных полей постоянных магнитов.In general, the rack and pinion mechanism is designed to convert rotational motion into reciprocating and vice versa using force magnetic fields of permanent magnets.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известны изобретения, направленные на решение задач усовершенствования реечных механизмов преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и на оборот, раскрытие в патентах RU 2103532 МПК6 F02B 75/32, F16H 19/04, приоритет от 09.07.1993; RU 2044168 МПК6 F16H 19/04, F16H 21/18, приоритет от 15.04.1994; RU 2188956 МПК7 F01B 9/00, F02B 75/32, приоритет от 04.04.2000; RU 2189472 МПК7 F02B 75/32, F16H 19/04, приоритет от 25.10.2000; RU 2348815 МПК F01B 9/00, приоритет от 16.07.2007. Существенным недостатком таких устройств являются сложные кинематические схемы, служащие для постоянной кинематической связи шестерни с зубчатой рейкой, сложность конструкции, значительные габариты и вес.Known inventions aimed at solving the problems of improving rack and pinion mechanisms for converting rotational motion into reciprocating and into rotation, disclosure in patents RU 2103532 MPK6 F02B 75/32, F16H 19/04, priority from 07/09/1993; RU 2044168 MPK6 F16H 19/04, F16H 21/18, priority from 04/15/1994; RU 2188956 MPK7 F01B 9/00, F02B 75/32, priority from 04/04/2000; RU 2189472 MPK7 F02B 75/32, F16H 19/04, priority from 10.25.2000; RU 2348815 IPC F01B 9/00, priority dated July 16, 2007. A significant drawback of such devices is the complex kinematic schemes, which serve for the constant kinematic connection of the gear with the rack, the complexity of the design, significant dimensions and weight.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является устройство поршневой машины для использования в компрессорах и двигателях внутреннего сгорания, раскрытое в патенте RU 2299989 - МПК F01B 9/00, приоритет от 25.05.2005. Устройство содержит корпус, зубчатый планетарный механизм преобразования возвратно-поступательного движения и на оборот с фигурной зубчатой рейкой, ведущее зубчатое колесо, взаимодействующее с рейкой, цилиндр и размещенный в нем поршень с шатуном, соединенным с рейкой, причем шатун выполнен гибким с возможностью прогиба в зависимости от давления на поршень и присоединен к дальней от поршня стороне рейки.The closest set of essential features to the claimed invention is the device of a piston machine for use in compressors and internal combustion engines, disclosed in patent RU 2299989 - IPC F01B 9/00, priority from 05.25.2005. The device comprises a housing, a planetary gear mechanism for converting the reciprocating motion and vice versa with a figured gear rack, a driving gear wheel interacting with the rack, a cylinder and a piston disposed therein with a connecting rod connected to the rack, the connecting rod being made flexible with the possibility of deflection depending from pressure on the piston and attached to the farthest side of the rack from the piston.
Недостатком этой конструкции также является сложная кинематическая схема, служащая для постоянной кинематической связи шестерни с зубчатой рейкой, сложность конструкции.The disadvantage of this design is also a complex kinematic scheme, which serves for the constant kinematic connection of the gear with the rack, the complexity of the design.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Заявленное устройство реечного механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и на оборот основано на использовании силовых магнитных полей постоянных магнитов.The claimed device rack-and-pinion mechanism for converting rotational motion into reciprocating and vice versa is based on the use of magnetic force fields of permanent magnets.
Техническим результатом является расширение арсенала средств. Заявленное устройство упрощает кинематическую схему реечных механизмов за счет использования силовых магнитных полей постоянных магнитов, при этом позволяет улучшить контакт и обеспечить постоянную кинематическую связь между ведущей зубчатой шестерней с фигурной внутренней зубчатой рейкой шатуна без каких-либо поддерживающих устройств.The technical result is the expansion of the arsenal of funds. The claimed device simplifies the kinematic diagram of the rack and pinion mechanisms through the use of magnetic force fields of permanent magnets, while improving contact and ensuring a constant kinematic connection between the pinion gear and the figured internal crank pin without any supporting devices.
Заявленный технический результат достигается за счет использования силовых магнитных полей постоянных магнитов, в результате чего снижается нагрузка на элементы конструкции, обеспечивающие работу реечного механизма, что влечет за собой снижение ударных нагрузок в зоне верхней мертвой точки (ВМТ) и нижней мертвой точки (НМТ), соответственно снижения потребления топлива, снижения токсичности выхлопных газов и повышения крутящего момента ДВС.The claimed technical result is achieved through the use of magnetic force fields of permanent magnets, as a result of which the load on the structural elements ensuring the operation of the rack mechanism is reduced, which entails a reduction in shock loads in the zone of top dead center (TDC) and bottom dead center (BDC), accordingly, reducing fuel consumption, reducing exhaust toxicity and increasing the internal combustion engine torque.
Технический результат достигается тем, что реечный механизм содержит блок цилиндров, вращающийся выходной вал, установленный в блоке цилиндров в местах разъемных опорных поверхностей, выполненный сборным, включающим вал, с жестко установленными на выходном валу подшипниками посредством переходных втулок, имеющих на площади прилегания к постоянному магниту пазы для фиксации магнита, постоянный магнит, установленный в переходных втулках, имеющий аксиальное намагничивание, боковых кольцевых накладок, имеющих на площади прилегания к постоянному магниту, установленному в переходных втулках и ведущей зубчатой шестерни, пазы для фиксации магнита, выполняющих функцию рабочей поверхности ведущих зубчатых шестерен, ведущих зубчатых шестерен, имеющих на площади прилегания к постоянному магниту, пазы для фиксации магнита и постоянный магнит, также имеющий аксиальное намагничивание, установленный в ведущей зубчатой шестерне, причем рабочие поверхности кольцевых накладок шестерен, имея от постоянных магнитов, установленных на сборном валу, намагниченные разноименные полюса, расположенные вдоль оси вращения вала, разноименными полюсами находятся в постоянной магнитной и кинематической связи с внутренними рабочими поверхностями фигурных накладок сборного шатуна, состоящего из шатуна с фигурной внутренней зубчатой рейкой и боковых фигурных накладок, причем на шатуне на площади прилегания накладок имеются пазы для их фиксации и неподвижного неразборного соединения с шатуном, при этом боковые фигурные накладки шатуна, выполняют функцию внутренней рабочей поверхности шатуна, которые взаимодействуя через кольцевые накладки шестерен с индуцирующим полем постоянных магнитов, установленных на сборном валу, обладая способностью к самопроизвольному намагничиванию и созданию собственного магнитного поля с разноименными полюсами, расположенными вдоль оси вращения вала и шатуна, вместе контакта индукция у намагниченных рабочих наружных поверхностей боковых кольцевых накладок ведущей зубчатой шестерни и намагниченных рабочих внутренних поверхностей боковых фигурных накладок шатуна противоположны полюсам по наименованиям, разноименными полюсами находятся в постоянной магнитной и кинематической связи с рабочими поверхностями боковых кольцевых накладок ведущей зубчатой шестерни, обеспечивая постоянное внутреннее зубчатое зацепление между ведущей шестерней и фигурной зубчатой рейкой шатуна.The technical result is achieved by the fact that the rack mechanism comprises a cylinder block, a rotating output shaft mounted in the cylinder block in the places of detachable supporting surfaces, made by a prefabricated shaft, with bearings rigidly mounted on the output shaft by means of adapter sleeves having an area of contact with the permanent magnet grooves for fixing the magnet, a permanent magnet mounted in the adapter sleeves having axial magnetization, side ring plates having an area of contact with the permanent magnet installed in the adapter sleeves and the drive gear, grooves for fixing the magnet that perform the function of the working surface of the drive gears leading gears having an area adjacent to the permanent magnet, grooves for fixing the magnet and a permanent magnet also having axial magnetization mounted in the leading gear, the working surfaces of the ring gear linings having magnets mounted on a prefabricated shaft, unlike opposite poles located along the axis of rotation of the shaft, opposite poles are in constant magnetic and kinematic connection with the inner working surfaces of the shaped plates of the connecting rod, consisting of a connecting rod with a figured internal gear rack and side shaped overlays, and on on the connecting rod on the area where the linings fit, there are slots for their fixation and fixed fixed connection with the connecting rod, while the connecting rods on the side serve as the internal working surface of the connecting rod, which interact through the ring linings of the gears with an induction field of permanent magnets mounted on the precast shaft, with the ability to spontaneous magnetization and the creation of its own magnetic field with opposite poles located along the axis of rotation of the shaft and connecting rod, together contact induction on the magnetized working outer surfaces of the side annular overlays of the leading gear neck the stubble and the magnetized working internal surfaces of the connecting rods of the connecting rods are opposite to the poles, the opposite poles are in constant magnetic and kinematic connection with the working surfaces of the lateral ring linings of the pinion gear, providing permanent internal gearing between the pinion gear and the figured pinion of the connecting rod.
Таким образом, ведущая зубчатая шестерня выходного вала и фигурная зубчатая рейка шатуна, имеющие между собой внутреннее зубчатое зацепление, под действием силовых магнитных полей постоянных магнитов, концентрируемых на рабочих поверхностях боковых кольцевых накладок ведущей зубчатой шестерни и на рабочих поверхностях боковых фигурных накладок шатуна, находятся в постоянной магнитной и кинематической связи между собой без каких-либо поддерживающих устройств, обеспечивая при этом преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, без отрыва зубьев ведущей шестерни от внутренних зубьев фигурной рейки шатуна.Thus, the output drive pinion gear and the connecting rod shaped gear rack, having internal gearing between each other, are located in the working surfaces of the lateral ring plates of the pinion gear and on the working surfaces of the side shaped connecting rods of the connecting rod, under the influence of magnetic force fields of permanent magnets. permanent magnetic and kinematic communication with each other without any supporting devices, while ensuring the conversion of rotational motion into reciprocating and vice versa, without tearing off the teeth of the pinion gear from the internal teeth of the crank rod.
Предложенный реечный механизм содержит сборный выходной вал, с жестко закрепленными на его оси посредством переходных втулок подшипниками, изготовленных из немагнитного материала, постоянных магнитов, имеющих аксиальное намагничивание и разноименные полюса (S и N) вдоль оси вращения выходного вала, изготовленных с возможностью работы в условиях высокой температуры (рабочая температура магнита 180 градусов по Цельсию) в форме колец. Также реечный механизм содержит боковые кольцевые накладки, изготовленные из ферромагнитного материала, обладающих высокой магнитной проницаемостью и способностью к самопроизвольному намагничиванию, выполняющих функцию создания направления магнитного поля на наружную рабочую поверхность кольцевых накладок шестерни и функцию рабочей поверхности накладок шестерни. Кроме того, реечный механизм содержит ведущие зубчатые шестерни, изготовленные из немагнитного материала. Переходные втулки, боковые накладки шестерен и сами зубчатые шестерни, на площади прилегания к магниту имеют пазы (углубление) для фиксации магнита.The proposed rack and pinion mechanism comprises a prefabricated output shaft, with bearings rigidly mounted on its axis through adapter sleeves made of non-magnetic material, permanent magnets having axial magnetization and opposite poles (S and N) along the axis of rotation of the output shaft, made with the possibility of working in high temperature (working magnet temperature of 180 degrees Celsius) in the form of rings. The rack mechanism also contains lateral ring linings made of ferromagnetic material having high magnetic permeability and the ability to spontaneously magnetize, performing the function of creating the direction of the magnetic field on the outer working surface of the ring gear linings and the function of the working surface of the gear linings. In addition, the rack and pinion mechanism includes driving gears made of non-magnetic material. The adapter sleeves, the side pads of the gears and the gears themselves, on the area of contact with the magnet have grooves (recesses) for fixing the magnet.
Сборный фигурный шатун, состоит из фигурного шатуна, изготовленного из немагнитного материала, имеющего фигурную внутреннюю зубчатую рейку, и боковых фигурных накладок, изготовленных из ферромагнитного материала, обладающих высокой магнитной проницаемостью и способностью к самопроизвольному намагничиванию, при этом на площади прилегания к шатуну накладок шатун имеет пазы (углубление) для их фиксации и неподвижного неразборного соединения с шатуном, которое может быть выполнено различным способом: сваркой, пайкой, склеиванием, склепыванием, развальцовкой и отбортовкой, посадками с натягом.A prefabricated shaped connecting rod consists of a shaped connecting rod made of non-magnetic material having a curly internal gear rack and side shaped overlays made of ferromagnetic material having high magnetic permeability and the ability to spontaneously magnetize, while the connecting rod has an area of contact with the connecting rod grooves (recess) for their fixation and fixed fixed connection with a connecting rod, which can be performed in various ways: welding, soldering, gluing, riveting, flaring and flanging, tight fit.
Причем за счет возбужденного путем индукции через ферромагнитные накладки шестерни магнитного поля от постоянных магнитов, установленных на сборном валу, ферромагнитные фигурные накладки шатуна сами делаются магнитом и создают собственное магнитное поле с аксиальным намагничиванием и разноименными полюсами, расположенными вдоль оси вращения шатуна. Указанные ферромагнитные фигурные накладки шатуна, обладающие высокой магнитной проницаемостью и способностью к самопроизвольному намагничиванию, выполняют функцию создания направления магнитного поля на внутреннюю рабочую поверхность накладок, и функцию рабочей поверхности накладок шатуна, в результате чего в месте контакта накладок шестерни и накладок шатуна индукция у намагниченных рабочих поверхностей противоположны полюсами по наименованиям, в связи с чем они притягиваются друг к другу, обеспечивая постоянный магнитный контакт и кинематическую связь между ведущей зубчатой шестерней и фигурной внутренней зубчатой рейки шатуна без каких-либо поддерживающих устройств.Moreover, due to the magnetic field gears excited by induction through ferromagnetic linings from the permanent magnets mounted on the prefabricated shaft, the connecting rod ferromagnetic curly linings themselves are made a magnet and create their own magnetic field with axial magnetization and opposite poles located along the axis of rotation of the connecting rod. These ferromagnetic shaped connecting rods of the connecting rod, having high magnetic permeability and the ability to spontaneously magnetize, perform the function of creating the direction of the magnetic field on the inner working surface of the linings, and the function of the working surface of the connecting rods, as a result of which the magnetized working induction at the point of contact of the gear linings and connecting rods surfaces are opposite poles by names, in connection with which they are attracted to each other, providing constant magnetic contact and a kinematic connection between the pinion gear and the figured internal crank pin without any supporting devices.
Таким образом, вращающаяся сборная шестерня при движении поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) до нижней мертвой точки (НМТ) взаимодействует только с одной стороной фигурной внутренней зубчатой рейки, а при обратом движении поршня от НМТ до ВМТ, вращающаяся сборная шестерня взаимодействует только с противоположной стороной фигурной внутренней зубчатой рейки, при этом шатун с фигурной внутренней зубчатой рейкой отклоняется от оси цилиндра на различную величину во время всего хода поршня. При движении поршня зубья фигурной внутренней рейки шатуна действуют на зубья вращающейся шестерни, стремясь повернуть шестерню. При этом на зубья рейки действуют силы реакции, направление которых различно во время хода поршня. Силы реакции, действующие на шатун, стремятся повернуть шатун в ту или иную сторону в зависимости от положения поршня относительно мертвых точек. Для работы зацепления между зубьями рейки и шестерни точное удержание шатуна в строго заданном положении используются силовые магнитные поля постоянных магнитов, концентрируемые на наружных поверхностях рабочих боковых кольцевых накладок ведущей зубчатой шестерни и внутренних рабочих поверхностях боковых фигурных накладок шатуна, тем самым обеспечивая постоянный магнитный контакт и кинематическую связь между ведущей зубчатой шестерней и фигурной внутренней зубчатой рейкой шатуна без каких-либо поддерживающих устройств. Указанным обеспечивается преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное, и наоборот, без отрыва зубьев ведущей шестерни от зубьев фигурной внутренней рейки шатуна с минимальными механическими потерями.Thus, when the piston moves from the top dead center (TDC) to the bottom dead center (BDC), the rotating assembly gear interacts with only one side of the curly internal gear rack, and when the piston moves from BDC to TDC, the rotating assembly gear only interacts with the opposite side of the curly internal gear rack, while the connecting rod with the curly internal gear rack deviates from the cylinder axis by a different amount during the entire stroke of the piston. When the piston moves, the teeth of the curly inner rod of the connecting rod act on the teeth of the rotating gear, trying to rotate the gear. In this case, reaction forces act on the rack teeth, the direction of which is different during the stroke of the piston. The reaction forces acting on the connecting rod tend to turn the connecting rod in one direction or another, depending on the position of the piston relative to the dead points. For the operation of the gearing between the rack and pinion teeth, the con rod is precisely held in a strictly predetermined position, the magnetic force fields of the permanent magnets are used, which are concentrated on the outer surfaces of the working lateral ring linings of the pinion gear and the inner working surfaces of the connecting rod side braces, thereby ensuring constant magnetic contact and kinematic the connection between the drive gear and the crank of the connecting rod without any supporting devices. The specified provides the conversion of rotational motion into reciprocating, and vice versa, without separation of the teeth of the pinion gear from the teeth of the curly inner rod of the connecting rod with minimal mechanical losses.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 представлен общий вид заявленного изобретения, на фиг. 2 - представлен вид устройства по разрезу А-А.The invention is illustrated in FIG. 1 shows a general view of the claimed invention, FIG. 2 - shows a view of the device along section AA.
Позиции на фигурах обозначены:The positions in the figures are indicated:
1 - блок цилиндров,1 - cylinder block,
2 - разъемные опорные поверхности блока цилиндров,2 - detachable supporting surfaces of the cylinder block,
3 - подшипник, установленный в разъемной опорной поверхности блока цилиндров,3 - bearing mounted in a detachable supporting surface of the cylinder block,
4 - выходной вал,4 - output shaft
5 - переходные втулки,5 - adapter sleeves,
6 - постоянный магнит, установленный в переходных втулках;6 - a permanent magnet installed in the adapter sleeves;
7 - паз (углубление) для фиксации магнита в переходных втулках,7 - groove (recess) for fixing the magnet in the adapter sleeves,
8 - боковые кольцевые накладки шестерни,8 - lateral ring gear pads,
9 - паз (углубление) для фиксации магнита в боковых накладках шестерни,9 - groove (recess) for fixing the magnet in the side pads of the gear,
10 - постоянный магнит, установленный в зубчатой шестерне,10 - a permanent magnet mounted in the gear,
11 - паз (углубление) для фиксации магнита в шестерне,11 - groove (recess) for fixing the magnet in the gear,
12 - ведущая зубчатая шестерня,12 - leading gear
13 - шатун (сборный),13 - connecting rod (prefabricated),
14 - боковые фигурные накладки шатуна,14 - side curly pads of the connecting rod,
15 - паз (углубление) для фиксации накладок шатуна,15 - groove (recess) for fixing the rods of the connecting rod,
16 - фигурная внутренняя зубчатая рейка шатуна.16 - shaped internal gear rack of the connecting rod.
Устройство реечного механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот с использованием силовых магнитных полей постоянных магнитов содержит блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания 1, где в местах разъемных опорных поверхностей блока цилиндров 2, установлены подшипники 3 и расположен сборный выходной вал 4. На оси вала 4 посредством переходных втулок 5, имеющих пазы 7 для фиксации магнитов, жестко установлены постоянные магниты 6 в форме колец. Магниты имеют аксиальное намагничивание с разноименными полюсами (N и S) вдоль оси вращения. Также на валу 4 установлены ведущие зубчатые шестерни 12, включающие постоянные магниты в форме колец 10, которые имеют аксиальное намагничивание с разноименными полюсами (S и N) вдоль оси вращения. Ведущая зубчатая шестерня 12 имеет пазы 11 для фиксации магнита 10 и боковые ферромагнитные накладки 8, которые имеют пазы 9 также для фиксации магнитов 6 и 10. Накладки 8 обладая магнитной проницаемостью, и, путем индукции магнитного поля от постоянных магнитов 6 и 10, установленных на сборном валу 4, создают собственное магнитное поле, в результате накладки 8 сами делаются магнитом с аксиальным намагничиванием и разноименными полюсами (N и S), расположенными вдоль оси вращения вала 4, выполняют функцию рабочей поверхности накладок 8 шестерни 12, и функцию создания направления магнитного поля одновременно на наружную рабочую поверхность накладок 8 шестерни 12 и внутреннюю рабочую поверхность боковых фигурных накладок 14 сборного шатуна 13, имеющих с шатуном пазы 15 для их фиксации и неподвижного неразборного соединения. Накладки 14 обладая магнитной проницаемостью, и, путем индукции магнитного поля от постоянных магнитов 6 и 10, установленных на сборном выходном валу 4 через накладки 8 шестерни 12, создают собственное магнитное поле, в результате накладки 14 также сами делаются магнитом с аксиальным намагничиванием и разноименными полюсами (S и N), расположенными вдоль оси вращения шатуна, выполняют функцию создания направления магнитного поля на внутреннюю рабочую поверхность накладок 8 шестерни 12, и функцию рабочей поверхности накладок 14 сборного шатуна 13, для постоянного магнитного контакта и кинематической связи с рабочей поверхностью боковых накладок 8 шестерни 12 с боковыми фигурными ферромагнитными накладками 14 сборного шатуна 13.A rack and pinion mechanism for converting rotational motion into reciprocating and vice versa using permanent magnetic force fields of permanent magnets comprises a cylinder block of an
Боковые кольцевые ферромагнитные накладки 8 ведущей зубчатой шестерни 12 с помощью силовых магнитных полей постоянных магнитов обеспечивают постоянный и неразрывный магнитный контакт и кинематическую связь с боковыми ферромагнитными фигурными накладками 14 шатуна 13, а ведущая зубчатая шестерня 12 с помощью зубьев, находясь в постоянном зацеплении с внутренними зубьями фигурной внутренней зубчатой рейки шатуна 16, выполняют преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, без отрыва зубьев ведущей шестерни от внутренних зубьев фигурной рейки шатуна.The lateral ring
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Работа реечного механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, с использованием силовых магнитных полей постоянных магнитов происходит следующим образом. При вращении ведущей зубчатой шестерни, намагниченные ферромагнитные накладки 8 шестерни 12, под действием силовых магнитных полей постоянных магнитов, находясь разноименными полюсами (N и S - S и N) в постоянной магнитной и кинематической связи с намагниченными ферромагнитными боковыми фигурными накладками 14, имеющими неподвижное неразборное соединение со сборным шатуном 13, находящиеся в зацеплении с фигурной внутренней зубчатой рейки 16 шатуна 13 с зубьями ведущей шестерни 12, сборный шатун 13, перемещается в продольном направлении, совершая возвратно-поступательные движения, выполняет работу цилиндропоршневой группы.The work of the rack and pinion mechanism for converting rotational motion into reciprocating and vice versa, using force magnetic fields of permanent magnets, occurs as follows. When the drive gear rotates, the magnetized
Постоянный магнит изготавливают из железа, стали, чугуна и других сплавов железа.A permanent magnet is made of iron, steel, cast iron and other alloys of iron.
За счет выполнения реечного механизма с постоянным магнитом с аксиальным направлением намагничиваемой поверхности, а также боковых ферромагнитных накладок, которые имеют высокую магнитную проницаемость, то есть, обладая малым магнитным сопротивлением по сравнению с воздушным пространством. Магнитное поле концентрируется в основном по стенкам ферромагнитных накладок, а именно на наружные рабочие поверхности боковых кольцевых накладок зубчатых шестерен и на рабочие внутренние поверхности боковых фигурных накладок шатунов, которые расположены друг к другу разноименными полюсами, в результате происходит постоянное достаточно прочное их сцепление между собой без каких-либо поддерживающих устройств.Due to the implementation of the rack-and-pinion mechanism with a permanent magnet with the axial direction of the magnetized surface, as well as side ferromagnetic pads that have high magnetic permeability, that is, having low magnetic resistance compared to airspace. The magnetic field is concentrated mainly on the walls of the ferromagnetic linings, namely, on the outer working surfaces of the side ring gear linings of the gears and on the working inner surfaces of the side curly side plates of the connecting rods, which are opposite each other with opposite poles, as a result, their adhesion is quite strong enough without any supporting devices.
Поэтому следует отметить, что для исключения нарушения и искажения, направления силовых магнитных полей постоянных магнитов, концентрируемых на рабочих наружных поверхностях боковых кольцевых накладках сборных зубчатых шестерен и на рабочих внутренних поверхностях боковых фигурных накладках сборных шатунов, боковые кольцевые накладки ведущих зубчатых шестерен и боковые фигурные накладки шатунов выполнены из ферромагнитного материала, а также потери величины магнитных сил, выходной вал, подшипники, переходные втулки, зубчатые шестерни и шатуны с фигурной внутренней зубчатой рейкой изготовлены из немагнитного материала, то есть с отрицательной магнитной восприимчивостью (диамагнетик).Therefore, it should be noted that in order to exclude disturbance and distortion, the direction of the magnetic force fields of permanent magnets concentrated on the working outer surfaces of the side ring overlays of the prefabricated gears and on the working inner surfaces of the side curly plates of the prefabricated connecting rods, the side ring overlays of the leading gears and the side curly pads the connecting rods are made of ferromagnetic material, as well as the loss of magnetic forces, the output shaft, bearings, adapter sleeves, gears and connecting rods with a curly internal gear rack are made of non-magnetic material, that is, with a negative magnetic susceptibility (diamagnet).
Ферромагнетик - это вещества, изготовленные из железа, никеля, кобальта и др., которые имеет высокую магнитную проницаемость, то есть обладают самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий магнитного поля. При внесении куска железа во внешнее магнитное поле все элементарные магнитные поля в этом железе ориентируются одинаково во внешнем магнитном поле, образуя собственное магнитное поле. Так кусок железа становится магнитом.A ferromagnet is a substance made of iron, nickel, cobalt, etc., which has a high magnetic permeability, that is, have spontaneous magnetization, which varies greatly under the influence of external magnetic fields. When a piece of iron is introduced into an external magnetic field, all elementary magnetic fields in this iron are oriented identically in an external magnetic field, forming their own magnetic field. So a piece of iron becomes a magnet.
Заявленное изобретение позволяет использовать силовые магнитные поля разноименных полюсов притяжения постоянных магнитов для постоянного внутреннего зацепления между зубьями ведущей зубчатой шестерни 12 выходного вала 4 и внутренними зубьями фигурной внутренней зубчатой рейки 16 сборного шатуна 13 при возвратно-поступательном движении без каких-либо поддерживающих устройств, а также избавиться от традиционного коленчатого вала кривошипно-шатунного механизма, что, в свою очередь в целом снизит на 70% вес всего данного механизма, снизит нагрузку с деталей и механизмов, которые обеспечивают работу кривошипно-шатунного механизма ДВС, а именно снизит ударные нагрузки в зоне верхней мертвой точки (ВМТ) и нижней мертвой точки (НМТ), соответственно снизит потребление топлива, снизит токсичность выхлопных газов, повысит крутящий момент ДВС, при этом повысит общий КПД двигателя.The claimed invention allows the use of magnetic force fields of opposite poles of attraction of permanent magnets for constant internal gearing between the teeth of the
Эксплуатация предложенного реечного механизма удобна, оптимальна и позволяет использовать унифицированную систему кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания в течение долгого времени.The operation of the proposed rack and pinion mechanism is convenient, optimal and allows the use of a unified system of the crank mechanism of the internal combustion engine for a long time.
Конструкция реечного механизма за счет внесения минимальных изменений в конструкцию ДВС, может применяться во всех ДВС и позволяет переоснастить в условиях ремонтного салона уже существующие двигатели любых марок. Предполагается использование в ДВС любых производителей в автомобилестроении, судостроении и т.д.The design of the rack mechanism by making minimal changes to the design of the internal combustion engine can be used in all internal combustion engines and allows you to re-equip existing engines of any brand in the conditions of the repair shop. It is supposed to use any engine in the internal combustion engine in the automotive industry, shipbuilding, etc.
Источники информацииSources of information
1. Интернет. (https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Кривошипно-шатунный механизм) материал из Википедии.1. The Internet. (https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Crank mechanism) Wikipedia article.
2. Изобретение, патент RU 2103532 «Механизм преобразования движения поршневого двигателя внутреннего сгорания», МПК6 F02B 75/32, F16H 19/04, приоритет от 09.07.1993.2. Invention, patent RU 2103532 "The mechanism for converting the movement of a reciprocating internal combustion engine", IPC 6 F02B 75/32, F16H 19/04, priority from 09/07/1993.
3. Изобретение, патент RU 2044168 «Механизм преобразования движения вращательного движения в возвратно-поступательное и на оборот», МПК6 F16H 19/04, F16H 21/18, приоритет от 15.04.1994.3. Invention, patent RU 2044168 "The mechanism for converting the movement of rotational motion into reciprocating and in reverse", IPC 6 F16H 19/04, F16H 21/18, priority from 04/15/1994.
4. Изобретение, патент RU 2188956 «Поршневая машина», МПК7 F01B 9/00, F02B 75/32, приоритет от 04.04.2000.4. The invention, patent RU 2188956 "Piston machine", MPK7 F01B 9/00, F02B 75/32, priority 04.04.2000.
5. Изобретение, патент RU 2189472 «Устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное», МПК7 F02B 75/32, F16H 19/04, приоритет от 25.10.2000.5. Invention, patent RU 2189472 "Device for converting rotational motion into reciprocating", IPC 7 F02B 75/32, F16H 19/04, priority from 10.25.2000.
6. Изобретение, патент RU 2299989 «Поршневая машина», МПК F01B 9/00, приоритет от 25.05.2005.6. The invention, patent RU 2299989 "Piston machine", IPC F01B 9/00, priority from 05.25.2005.
7. Изобретение, патент RU 2348815 «Поршневая машина», МПК F01B 9/00, приоритет от 16.07.2007.7. Invention, patent RU 2348815 "Piston machine", IPC F01B 9/00, priority dated July 16, 2007.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019137698A RU2724376C1 (en) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | Rack mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019137698A RU2724376C1 (en) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | Rack mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2724376C1 true RU2724376C1 (en) | 2020-06-23 |
Family
ID=71136055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019137698A RU2724376C1 (en) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | Rack mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2724376C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2743489C1 (en) * | 2020-07-30 | 2021-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Device for conversion of rotational movement into reciprocating |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1989010502A1 (en) * | 1988-04-22 | 1989-11-02 | Young Keun Park | Motion conversion mechanism for use between rotating motions and reciprocating motions, and internal combustion engine using the same mechanism |
RU2084664C1 (en) * | 1994-08-29 | 1997-07-20 | Санкт-Петербургский государственный аграрный университет | Internal combustion engine |
RU2131528C1 (en) * | 1997-10-29 | 1999-06-10 | Смердов Геннадий Георгиевич | Internal combustion engine |
RU107309U1 (en) * | 2011-03-11 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)" | GEARS WITH MAGNETIC INTERACTION OF TEETH |
RU2480596C2 (en) * | 2011-06-29 | 2013-04-27 | Николай Иванович Дирин | Conversion mechanism of piston back-and-forth movement to rotational movement with rack-and-pinion mechanism in internal combustion engine |
RU2013117227A (en) * | 2013-04-16 | 2014-10-27 | Иван Викторович Похилько | LATTICE MECHANISM OF CONVERSION OF ROTARY MOTION TO RETURN-SUMMARY AND REVERSE USING PERMANENT MAGNETS |
RU162437U1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | PISTON ENGINE TRANSFORMING MECHANISM |
RU2606723C1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-01-10 | Александр Павлович Дударенко | Internal combustion engine valve gear |
-
2019
- 2019-11-22 RU RU2019137698A patent/RU2724376C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1989010502A1 (en) * | 1988-04-22 | 1989-11-02 | Young Keun Park | Motion conversion mechanism for use between rotating motions and reciprocating motions, and internal combustion engine using the same mechanism |
RU2084664C1 (en) * | 1994-08-29 | 1997-07-20 | Санкт-Петербургский государственный аграрный университет | Internal combustion engine |
RU2131528C1 (en) * | 1997-10-29 | 1999-06-10 | Смердов Геннадий Георгиевич | Internal combustion engine |
RU107309U1 (en) * | 2011-03-11 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)" | GEARS WITH MAGNETIC INTERACTION OF TEETH |
RU2480596C2 (en) * | 2011-06-29 | 2013-04-27 | Николай Иванович Дирин | Conversion mechanism of piston back-and-forth movement to rotational movement with rack-and-pinion mechanism in internal combustion engine |
RU2013117227A (en) * | 2013-04-16 | 2014-10-27 | Иван Викторович Похилько | LATTICE MECHANISM OF CONVERSION OF ROTARY MOTION TO RETURN-SUMMARY AND REVERSE USING PERMANENT MAGNETS |
RU162437U1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | PISTON ENGINE TRANSFORMING MECHANISM |
RU2606723C1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-01-10 | Александр Павлович Дударенко | Internal combustion engine valve gear |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2743489C1 (en) * | 2020-07-30 | 2021-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Device for conversion of rotational movement into reciprocating |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101979853B (en) | Internal dual-phase shockwave swing link transmission type internal combustion engine | |
US11598398B2 (en) | Mechanical converter for converting rotary motion to reciprocating motion | |
CN102434279A (en) | Combustion engine without crank shaft connection rod | |
RU2724376C1 (en) | Rack mechanism | |
SU1403992A3 (en) | Engine with external heat supply | |
RU2423615C2 (en) | Internal combustion engine (versions) | |
JP6202349B2 (en) | Power generator | |
US20030183026A1 (en) | Apparatus for converting rotary to reciprocating motion and vice versa | |
CN103032164B (en) | Outer convex inner arbitrary gear difference cam is rolled and is moved transmission internal combustion engine | |
CN105604696A (en) | Internal combustion engine driven by needle roller block with any tooth difference | |
WO2005067508A2 (en) | Slide body internal combustion engine | |
CN102828824A (en) | Two-phase inner cam type swinging transmission internal combustion engine | |
CN101776009B (en) | Piston-type direct-drive engine and design method for first taking force and then integrating | |
CN208797805U (en) | It is a kind of energy conservation a times motive force symmetrically drive electromagnetic engine | |
CN105697144A (en) | Internal-bi-phase cam driven roller needle roller block type internal combustion engine | |
CN210661259U (en) | Combined rack-combined crankshaft switching mechanism | |
Rawal et al. | A Review on: Working & Fabrication of Electromagnetic Reciprocating Engine | |
RU2331962C1 (en) | Piston rotator incorporating permanent magnets with inductors | |
CN110219734B (en) | Four-cylinder horizontally-opposed variable compression ratio engine | |
CN106870133B (en) | Slot type two-phase balance cam internal-combustion engine | |
CN108988603A (en) | It is a kind of energy conservation a times motive force symmetrically drive electromagnetic engine | |
CN218509588U (en) | Flat plate type free piston linear generator | |
RU2013117227A (en) | LATTICE MECHANISM OF CONVERSION OF ROTARY MOTION TO RETURN-SUMMARY AND REVERSE USING PERMANENT MAGNETS | |
CN210068313U (en) | Four-cylinder variable compression ratio Z-shaped opposed engine | |
CN202176684U (en) | Device for changing linear reciprocating motion into continuous circular motion |