Двигатель внутреннего сгорания с качающимися поршнями

 

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет снизить металлоемкость механизма двигателя путем упрощения механизма преобразования движения и снизить механические потери в нем. Качающиеся поршни 3 двигателя жестко связаны с полым валом привода маятниковых порщней 5. Внутри этого вала в прямых его щлицах установлена промежуточная втулка И, которая поджата с двух сторон пружинами 12 и 13. На внутренней поверхности втулки 11 имеются винтовые щлицы для периодического взаимодействия с винтовыми шлицами выходного вала 14 и винтовыми шлицами промежуточного полого вала 15. Последний установлен соосно с валом 14 с возможностью их вращения друг относительно друга и жестко связан с ведущей шестерней 16 редуктора 17 с передаточным числом, равны.м минус единице. Колебательные движения вала привода маятниковых поршней 5 сообщаются промежуточной втулке 11. При ее движении в ту или другую сторону винтовые щлицы последней поочередно ввинчиваются в винтовые щлицы вала 14 и вала 15 и, перемещаясь в осевом направлении, сжимают то пружину 13, то 12. В результате с по.мощью втулки И валы 14 и 15 поворачиваются поочередно на некоторый угол в противоположных направлениях. 4 ил. В h ( 18 7 со ISD 05 4 О5 19 фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5и 4 F 02 В 53/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕННАЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTVIA (21) 3908960/25-06 (22) 11.06.85 (46) 30.07.87. Бюл. № 28 (71) Балаковский филиал Саратовского политехнического института (72) В. Ф. Котуков, И. Н. Колодяжная, Н. В. Котукова и И. В. Полищук (53) 621.437.64 (088.8) (56) Патент США № 2989040, кл. 123 — 18, опублик. 1961.. (54) ДВИ ГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С КАЧАЮЩИМИСЯ ПОРШНЯМИ (57) Изобретение относится к двигателестроению и позволяет снизить металлоемкость механизма двигателя путем упрощения механизма преобразования движения и снизить механические потери в нем. Качающиеся поршни 3 двигателя жестко связаны с полым валом привода маятниковых поршней 5. Внутри этого вала в прямых его шлицах установлена промежуточная втулка 11, „.SU»1326746 А1 которая поджата с двух сторон пружинами 12 и 13. На внутренней поверхности втулки 11 имеются винтовые шлицы для периодического взаимодействия с винтовыми шлицами выходного вала 14 и винтовыми шлицами промежуточного полого вала 15.

Последний установлен соосно с валом 14 с возможностью их вращения друг относительно друга и жестко связан с ведущей шестерней 16 редуктора 17 с передаточным числом, равным минус единице. Колебательные движения вала привода маятниковых поршней 5 сообщаются промежуточной втулке 11. При ее движении в ту или другую сторону винтовые шлицы последней поочередно ввинчиваются в винтовые шлицы вала 14 и вала 15 и, перемещаясь в осевом направлении, сжимают то пружину 13, то 12. В результате с помощью втулки 11 валы 14 и 15 поворачиваются поочередно на некоторый угол в противоположных направлениях. 4 ил.

1326746 соосно с выходным валом 14 с возможностью их вращения друг относительно друга и жестко связан с ведущей шестерней 16 редуктора 17 с передаточным числом, равным минус единице. В качестве примера в двигателе используется конический редуктор 17, ведущая шестерня 16 которого через блок 18 шестерен взаимодействует с ведомой шестерней 19, а последняя жестко связана с выходным валом 14, который установлен с возможностью осевого перемещения и поджат уп руги м эл ем е нтом 20.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При пуске двигателя качающимся порш ням 3 совместно с валом привода маятниковых поршней 5 сообщают вращательные колебательные движения (система пуска не показана).

Изобретение относится к м ашиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с качающимися поршнями.

Цель изобретения — снижение металло- 5 емкости механизма двигателя путем упрощения механизма преобразования движения и снижение механических потерь в нем.

На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез

Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 1.

Двигатель с качающимися рабочими органами содержит картер с двумя раздельными полостями: камера 1 сгорания и камера 2 нагнетания. Внутри камеры 1 сгорания, выполненной в виде двух жестко связанных между. собой частей с внутренней торообразной расточкой, установлены две группы качающихся поршней 3, последние выполняются в виде сегментов тора, на периферийных поверхностях которых установлены уплотнительные и м аслосъем ные кольца. Камера 1 сгорания и камера 2 нагнетания сообщаются между собой посредством промежуточной кольцевой камеры 4. Поршни 3 жестко связаны с полым валом привода маятниковых поршней 5. С другой стороны этот вал жестко связан с нагнетательными поршнями 6. На радиальной поверхности камеры 1 сгорания выполняются выхлопные 7 и впускные 8 окна, а на торцовых поверхностях камеры 2 нагнетания имеются всасывающие 9 и нагнетательные 10 клапаны. Внутри вала привода маятниковых поршней 5 в прямых его шлицах установлена промежуточная втулка 11, которая под- 35 жата с двух сторон пружинами 12 и 13. На внутренней поверхности промежуточной втулки 11 имеются винтовые шлицы для периодического взаимодействия с винтовыми шлицами выходного вала 14 и винтовы- 40 ми шлицами промежуточного полого вала 15.

Промежуточный полый вал 15 установлен

При движении качающихся поршней 3 от одного мертвого положения к другому топливная смесь (воздух), заключенная в объеме между двумя симметрично расположенными качающимися поршнями 3, перегородками и внутренней поверхностью тороидальной камеры 1 сгорания, сжимается. При подходе качающихся поршней 3 к второму крайнему положению происходит воспламенение смеси или впрыск топлива. Под действием сгоревших газов качающийся поршень 3 совместно с валом привода маятниковых поршней 5 начинает двигаться в обратном направлении, совершая рабочий ход. В конце рабочего хода качающегося поршня 3 открываются выхлопные окна 7, через которые происходит выпуск отработанных газов, а затем открываются впускные окна 8, через которые происходит впуск свежей горючей смеси или воздуха. Достигнув первого крайнего положения, качающиеся поршни 3 совместно с валом привода маятниковых поршней 5 начинают движение в обратном направлении, повторяя весь процесс сначала. В это время в объеме, заключенном между двумя другими симметрично расположенными качающимися поршнями 3 и внутренней поверхностью камеры 1 сгорания, т.е. с противоположной стороны качающихся поршней 3, происходит аналогичный процесс, но сдвинутый по фазе таким образом, что когда в первом объеме происходит процесс сжатия, то во втором — рабочий ход и наоборот.

Так как нагнетательные поршни 6 жестко связаны с валом привода маятниковых поршней 5, то они в это время совершают вращательные колебания в камере 2 нагнетания, производя всасывание рабочей смеси (воздуха) через всасывающие клапаны 9 и нагнетание рабочей смеси (воздуха) через нагнетательные 10 клапаны в промежуточную кольцевую камеру 4. Из последней камеры смесь (воздух) через впускные окна

8 поступает в камеру 1 сгорания в момент открытия впускных окон, осуществляя процесс продувки последних.

Колебательные движения вала привода маятниковых поршней 5 сообщаются промежуточной втулке 11. При ее движении в одном направлении, например по часовой стрелке, в начальный момент винтовые шлицы промежуточной втулки 11 ввинчиваются в винтовые шлицы выходного вала 14, а промежуточная втулка 11 перемещается в осевом направлении, сжимая пружину 13. В дальнейшем пружина 13 заклинивает осевое перемещение промежуточной втулки 11 и она повернется совместно с выходным валом 14 на некоторый угол. При обратном движении промежуточная втулка 11 выходит из зацепления с винтовыми шлицами выходного вала 14, перемещаясь в осевом направлении в противоположную сторону, 1326746

Формула изобретения

A-A

Фиг,2 а затем входит в зацепление с винтовыми шлицами промежуточного полого вала 15 и сжим ает пружину 12. В дальней шем и ружина 12 препятствует осевому перемещению промежуточной втулки 11. Последняя поворачивает промежуточйый полый вал 15 в противоположную сторону направлению вращения выходного вала 14, а редуктор

17 с передаточным числом минус единица изменяет это вращение на противоположное, выходной вал 14 вращается в прежнем направлении.

Далее весь процесс повторяется сначала.

Вследствие того, что указанный процесс происходит непрерывно, выходному валу

14 сообщается непрерывное вращение в одном направлении.

Упругий элемент 20 служит для обеспечения зацепления винтовых шлиц промежуточной втулки 11 с винтовыми шлицами выходного вала 14 и промежуточного полого вала 15. С этой целью выходной вал

14 установлен с возможностью незначительного осевого перемещения.

Двигатель внутреннего сгора ния с качающимися поршнями, содержащий картерную полость, выполненную в виде раздельных камер нагнетания и сгорания, размегценные в них качающиеся роторы-поршни, жестко связанные с валом привода. установленным в камерах центрально, и вы5 ходной вал, связанный с валом привода при помощи механизма преобразования, выполненного в виде устройства периодического соединения вала привода о выходным валом и зубчатой конической переда10 чи с передаточным числом, равным минус еди нице, отличающийся тем, что, с целью снижения металлоемкости путем упрощения механизма преобразования и снижения механических потерь, на выходном валу и соосно с ним размещен промежуточный полый вал, жестко связанный с одной из шестерен конической передачи и размещенный между валом привода и выходным валом. причем вал привода выполнен полым и снабжен прямыми шлицами на внутренней поверхности, а устройство периодического соединения выполнено в виде втулки, расположенной внутри вала привода, подпружиненной с двух сторон и снабженной на внутренней поверхности винтовыми шлицами, а на наружной поверхности прямыми шлицами, и на наружной поверхности вала привода и промежуточного вала выполнены винтовые шлицы для взаимодействия со шлицами вала.

1326746

Фиг. 3

ro

Фиг. 4

Составитель Г. Туктакиев

Редактор М. Дылын Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 3258/27 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4