Способ преобразования возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала, преобразователь для его осуществления (варианты) и двигатель, использующий такой преобразователь

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Способ преобразования возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала заключается в том, что воздействуют штоком (2) во время рабочего хода на две поверхности, образованные в одном цилиндре (1), в результате чего цилиндр (1) получает вращение, а возврат штока (2) в исходное положение обеспечивается за счет кинетической энергии, накопленной в накопителе кинетической энергии. Две поверхности выполняют в одном цилиндре (1) в виде замкнутых параллельных друг другу равновеликих овальных поверхностей (А) и (В), расположенных под одинаковым углом к оси штока (2) и образующих сквозной паз, делящий цилиндр на две равные части. Цилиндр (1) помещают в коаксиальный с ним цилиндрический корпус (6) большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра (1) примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса (6). Цилиндрический корпус (6) устанавливают в подшипниках (8) с возможностью вращения и жестко соединяют с внутренним цилиндром (1) с помощью шпилек (7). В качестве накопителя кинетической энергии используют жестко закрепленный на цилиндрическом корпусе (6) маховик (9). Шток (2) воздействует на поверхности через жестко закрепленный на нем палец (3), который во время рабочего хода скользит по овальной поверхности (А) паза цилиндра (1) и поворачивает цилиндр (1) относительно штока (2) таким образом, что при достижении пальцем (3) нижней точки (С) в овальной поверхности (А) заставляет цилиндр (1) поворачиваться относительно штока (3) на 180°, после чего палец (3) переходит на овальную поверхность (В) паза цилиндра (1). При движении штока (2) в обратную сторону он скользит по поверхности (В) до достижения верхней точки (D) на овальной поверхности (В), заставляя в итоге цилиндр (1) поворачиваться относительно штока на 360°, после чего шток (2) переходит на овальную поверхность (А) и цикл повторяется. Раскрыты варианты выполнения преобразователей возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала и двигатель внутреннего сгорания, использующий указанные преобразователи. Технический результат заключается в упрощении технологии изготовления. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретения относятся к области машиностроения, а именно к силовым агрегатам, в основе которых лежит поршневой двигатель внутреннего сгорания, и могут использоваться в двигателестроении.

Известны технические средства, описанные в патенте РФ №2299341 по кл. F02B 75/32, F01B 3/04, F01B 9/06, з. 07.09.2004, оп. 20.05.2007.

Известный способ преобразования возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала заключается в воздействии штоком на кривую поверхность, причем кривых поверхностей выполняют две, образовывая их на цилиндрах разного диаметра, связывают их каждую со своей конической шестерней, между коническими шестернями помещают не менее двух сателлитов, которые устанавливают на корпусе, во время рабочего хода шток воздействует на кривые поверхности, в результате чего цилиндры с кривыми поверхностями получают синхронное вращение навстречу друг другу, возврат штока в исходное положение обеспечивается за счет кинетической энергии, накопленной цилиндрами с кривыми поверхностями, при этом обеспечивают гашение вращающего момента штока и возможность отключения штоков от кривых поверхностей при ненадобности. При этом конец штока может быть связан с двумя вращающимися роликами, которые опираются на кривые поверхности, а равномерность опирания роликов на поверхности достигают путем поворота корпуса с сателлитами вокруг оси. Также шток может воздействовать на кривые поверхности через вращающийся относительно оси штока конус, при этом равномерность опирания конуса на поверхности достигают путем поворота корпуса с сателлитами вокруг оси. При этом конус может быть выполнен ступенчатым, а боковую поверхность ступени опирают на внутреннюю поверхность внешнего цилиндра, обеспечивая этим гашение изгибающего момента штока. Кроме того, вращающий момент штока могут гасить установкой ограничителя на корпусе либо посредством того, что шток изготавливают некруглым.

Известный двигатель внутреннего сгорания имеет в своем составе корпус с, по меньшей мере, одним цилиндром с клапанами, внутри которого поршень со штоком совершает возвратно-поступательное движение, преобразование которого во вращательное движение вала обеспечивается воздействием штока на кривую поверхность, причем для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное шток поршня воздействует на две кривые поверхности, выполненные в виде синусоид, которые образованы на торцах двух цилиндров разного диаметра, при этом двигатель обеспечивается средствами для гашения вращающего момента штока и для отключения штоков поршней от кривых поверхностей при ненадобности, с одной из синусоид связано водило планетарного редуктора, его сателлиты связаны с коронной и солнечной шестернями, солнечная шестерня в свою очередь связана с якорем или ротором универсальной электрической машины, установленной на корпусе ДВС в его главной оси, при этом вращение цилиндров с кривыми поверхностями может осуществляться от возвратно-поступательного движения поршней при сгорании топлива, при всех отключенных поршнях - только от электроэнергии и комбинированно - от работы поршней и электроэнергии.

При этом шток поршня может воздействовать на кривые поверхности, выполненные в виде синусоид, посредством сопряженного с ними конуса, установленного на конце штока с возможностью вращения в его оси и выполненного ступенчатым, а боковая поверхность ступени сопрягается с внутренней поверхностью внешнего цилиндра, на торце которого выполнена кривая поверхность в виде синусоиды. Кроме того, что шток поршня может воздействовать на кривые поверхности, выполненные в виде синусоид, посредством установленных на нем вращающихся роликов, а синусоиды кривых поверхностей могут быть соединены каждая со своей конической шестерней, а на корпусе между шестернями установлено не менее двух сателлитов. При этом вместе с цилиндрами, на которых выполнены кривые поверхности, могут вращаться первичные валы, кинематически жестко связанные с вторичным валом, причем цилиндры с кривыми поверхностями опирают на подшипники. Кроме того, снизу двигателя также могут устанавливаться цилиндры с поршнями, при этом цилиндры с кривыми поверхностями соединены с тремя коническими шестернями: внутренние цилиндры соединены с крайними шестернями, а внешние - с внутренней шестерней, которая имеет зубья с двух сторон, между коническими шестернями установлено не менее четырех сателлитов. С верхней шестерней может быть соединен полый вал, на котором жестко установлена, по меньшей мере, одна шестерня, соединенная с установленной на корпусе цилиндра паразитной шестерней, паразитная шестерня в свою очередь соединена с зубчатым колесом вторичного вала, причем симметрично может быть установлено более одной паразитной шестерни, при этом паразитные шестерни соединены с шестерней внутреннего зацепления. Электромашина в период рабочего хода поршней может вводиться в режим генератора и заряжает конденсатор или аккумулятор, или электромашина в период сжатия смеси над поршнями может вводиться в режим электродвигателя с питанием ее от конденсатора или аккумулятора. На корпусе может быть установлено не менее двух цилиндров с поршнями и штоками, на цилиндры установлены индивидуальные рубашки для их охлаждения и каждый цилиндр имеет продувочные окна, выполненные выше нижней мертвой точки хода поршня с возможностью принудительной продувки цилиндра воздухом. При этом двигатель может быть выполнен четырехтактным, а на корпусе может быть установлен один цилиндр, расположенный в главной оси двигателя, при этом шток поршня связан с коромыслом, на котором установлены конусы или ролики, сопряженные диаметрально с синусоидами. Недостатком известного двигателя является сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является четырехтактный поршневой двигатель с приводным дисковым кулачком, описанный в немецком патенте №2500608 по кл. F01B 9/06, з. 09.01.75, оп. 15.07.76. и выбранный в качестве прототипа. Известный двигатель содержит корпус, по меньшей мере, с одним цилиндром, в котором имеется преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное в виде поршня со штоком, совершающего возвратно-поступательное движение, преобразуемое во вращательное воздействием штока на две кривые концентричные поверхности, образованные в цилиндре, имеющие вид замкнутых синусоидальных поверхностей разного диаметра и образующие кулачковый диск, насаженный на ведущий вал, установленный в корпусе с помощью приводной втулки. Для воздействия штока на кривые поверхности в цилиндре на штоке установлены соединенные общей горизонтальной осью три ролика в подшипниках - два крайних для движения по концентричным синусоидальным поверхностям, а средний - для боковой опоры. Известный преобразователь возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала включает в себя цилиндр со штоком, совершающий возвратно-поступательное движение штока с воздействием закрепленного на нем элемента на две замкнутые кривые поверхности, образованные в цилиндре двигателя. При этом замкнутые кривые поверхности концентричны, представляют собой параллельные кривые вида синусоид разного диаметра и выполнены в виде кулачкового диска, жестко закрепленного на ведущем валу, установленном в приводной втулке, расположенной в центре цилиндрического корпуса двигателя. Для воздействия штока на кривые поверхности на штоке цилиндра установлены соединенные общей горизонтальной осью три ролика в шарикоподшипниках, два крайние из которых выполняют движение по кривым поверхностям, а средний расположен по оси штока поршня.

Известный способ преобразования возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала заключается в том, что во время рабочего хода воздействуют установленными на штоке и соединенными между собой общей горизонтальной осью тремя роликами на две криволинейные поверхности, образованные в цилиндре двигателя в виде двух замкнутых концентричных параллельных кривых синусоид, в результате чего цилиндр получает вращение, а возврат штока в исходное положение обеспечивается за счет кинетической энергии, накопленной в накопителе кинетической энергии. Недостатком известного двигателя является следующее. Процесс передачи воздействия поршня на вал вращения происходит через поверхность цилиндра, имеющего торец, срезанный по кривой в форме синусоиды, т.е. по длине окружности имеются две точки с минимальным расстоянием от основания цилиндра и две точки с максимальным расстоянием. Рабочее воздействие происходит только при переходе толкающего устройства- поршня с верхней точки синусоиды в нижнюю, т.е. на 90° от вращения вала, а остальные 270° происходят за счет накопленной энергии, что снижает эффективность двигателя и уменьшает КПД. Передача воздействия движения в прототипе происходит по двум синусоидам, по которым движутся ролики, из-за того, что длина синусоиды наружной больше длины синусоиды внутренней, они должны выполняться с применением сложного оборудования, т.е. устройство сложно в изготовлении.

Задачей заявляемых технических решений является повышение эффективности при упрощении технологии изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в способе преобразования возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала, заключающемся в том, что воздействуют штоком во время рабочего хода на две поверхности, образованные в одном цилиндре в виде замкнутых параллельных поверхностей, в результате чего цилиндр получает вращение, а возврат штока в исходное положение обеспечивается за счет кинетической энергии, накопленной в накопителе кинетической энергии, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, эти две поверхности выполняют в цилиндре в виде замкнутых параллельных друг другу равновеликих овальных поверхностей А и В, расположенных под одинаковым углом к оси штока и образующих сквозной паз, делящий цилиндр на две части, цилиндр помещают в коаксиальный с ним цилиндрический корпус большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса, который устанавливают в подшипниках с возможностью вращения, и жестко соединяют с внутренним цилиндром с помощью шпилек, а в качестве накопителя кинетической энергии используют жестко закрепленный на цилиндрическом корпусе маховик, шток воздействует на поверхности через жестко закрепленный на нем палец, который во время рабочего хода скользит по овальной поверхности паза А цилиндра и поворачивает цилиндр относительно штока таким образом, что при достижении пальцем нижней точки С в овале А заставляет цилиндр поворачиваться относительно штока на 180°, после чего палец переходит на овальную поверхность паза В цилиндра и при движении штока в обратную сторону скользит по поверхности В до достижении верхней точки D на овале В, заставляя в итоге цилиндр поворачиваться относительно штока на 360°, после чего переходит на овальную поверхность А и цикл повторяется;

- в первом варианте в преобразователе возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала, включающем в себя цилиндр со штоком, совершающий возвратно-поступательное движение штока с воздействием закрепленного на нем элемента на две замкнутые поверхности, образованные в цилиндре, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, для воздействия штока на эти поверхности на нем жестко закреплен установленный в шарикоподшипнике палец, поверхности выполнены внутри цилиндра в виде двух овальных прорезей, плоскости которых параллельны, расположены под углом к оси штока и делят на две части тело цилиндра, который помещен коаксиально в цилиндрический корпус большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса, при этом они жестко соединены между собой с помощью шпилек и установлены в подшипниках с возможностью их одновременного вращения, причем на наружном цилиндрическом корпусе с одной стороны жестко закреплен маховик;

- во втором варианте в преобразователе возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала, включающем в себя цилиндр со штоком, совершающий возвратно-поступательное движение штока с воздействием его на поверхности, образованные на цилиндре, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, для воздействия штока на эти поверхности на нем жестко закреплены четыре пальца, кривые поверхности образованы внутри цилиндра и выполнены в виде четырех овальных прорезей, плоскости каждых двух из которых параллельны между собой, при этом две прорези расположены под углом к оси штока ближе к одному концу цилиндра; а две другие - зеркально им под углом к оси штока ближе к противолежащему концу цилиндра и делят тело цилиндра на несколько частей, при этом цилиндр помещен коаксиально в цилиндрический корпус большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического, при этом они жестко соединены между собой с помощью шпилек и установлены в подшипниках с возможностью их одновременного вращения, причем на наружном цилиндрическом корпусе с одной стороны жестко закреплен маховик;

- в двигателе внутреннего сгорания, имеющем в своем составе корпус по меньшей мере, с одним цилиндром, в котором имеется преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное в виде штока с закрепленным на нем элементом, совершающего возвратно-поступательное движение, преобразуемое во вращательное воздействием закрепленного на штоке элемента на две замкнутые параллельные между собой поверхности, образованные в цилиндре, при этом двигатель снабжен средством для гашения вращающего момента штока, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что на корпусе двигателя с каждой из двух противоположных сторон установлен блок из двух цилиндров с поршнями, которые жестко соединены со штоком преобразователя, через промежуточные штоки, исключающие проворот штока преобразователя.

При этом в двигателе внутреннего сгорания в качестве преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное может быть использован преобразователь, выполненный по первому или по второму варианту.

Осуществление передачи воздействия поршня на вал через две (или восемь во втором варианте выполнения преобразователя) плоские поверхности, расположенные под углом к движению штока поршня в совокупности с воздействием поршня, происходящим в течение 180°-ного поворота вала, повышает эффективность преобразования (поворот вала от 180° до 360° происходит за счет накопленной в маховике энергии). Установка пальца на штоке в подшипнике позволяет уменьшить трение, что также увеличивает эффективность преобразования.

Выполнение в преобразователе двух (или восьми - во втором варианте выполнения преобразователя) поверхностей в виде плоских равновеликих овальных поверхностей, полученных разрезанием цилиндрического тела поршня под углом к горизонтальной оси в совокупности с креплением последнего в цилиндрическом наружном корпусе, прикрепленном к нему шпильками, резко упрощает технологию изготовления и обеспечивает воздействие штока поршня на эти поверхности в течение 360° поворота вала, т.е. повышает эффективность преобразования. Выполнение элемента воздействия штока на эти поверхности в виде пальца, установленного в обойме подшипников, позволяет снизить трение пары «палец - поверхность соприкосновения с цилиндром», что также увеличивает эффективность преобразования.

Размещение цилиндрического тела поршня в цилиндрическом корпусе вплотную к его внутренней поверхности при соединении их между собой шпильками и наличии маховика на цилиндрическом корпусе обеспечивает преобразование возвратно-поступательного движения штока поршня во вращательное движение вала.

Технический результат - упрощение технологии изготовления и повышение эффективности преобразования.

В сравнении с прототипом заявляемые технические решения обладают новизной, отличаясь от него:

- в способе наличием таких существенных отличительных признаков, как выполнение двух поверхностей в цилиндре в виде замкнутых параллельных друг другу равновеликих овальных поверхностей А и В, расположенных под одинаковым углом к оси штока и образующих сквозной паз, делящий цилиндр на две равные части, размещение цилиндра в коаксиальный с ним цилиндрический корпус большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса, который устанавливают в подшипниках с возможностью вращения и жестко соединяют с внутренним цилиндром с помощью шпилек, использование в качестве накопителя кинетической энергии жестко закрепленного на цилиндрическом корпусе маховика, воздействие штока на эти поверхности через жестко закрепленный на нем палец, который во время рабочего хода скользит по овальной поверхности паза А цилиндра и поворачивает цилиндр относительно штока таким образом, что при достижении пальцем нижней точки С в овале А он заставляет цилиндр поворачиваться относительно штока на 180°, после чего палец переходит на овальную поверхность паза В цилиндра и при движении штока в обратную сторону скользит по поверхности В до достижении верхней точки D на овале В, заставляя в итоге цилиндр поворачиваться относительно штока на 360°, после чего переходит на овальную поверхность А и цикл повторяется;

- в преобразователе (1 вариант) такими существенными признаками, как закрепление на штоке для воздействия его на кривые поверхности установленного в шарикоподшипнике пальца, выполнение поверхностей внутри цилиндра в виде двух овальных поверхностей, плоскости которых параллельны, расположены под углом к оси штока и делят на две части тело цилиндра, размещение тела цилиндра коаксиально в цилиндрический корпус большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса, жесткое соединение их между собой с помощью шпилек и установка в подшипниках с возможностью их одновременного вращения, наличие на наружном цилиндрическом корпусе с одной стороны жестко закрепленного маховика, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата;

- в преобразователе (2 вариант) такими существенными признаками, как закрепление на штоке для воздействия его на поверхности на нем четырех пальцев, образование этих поверхностей внутри цилиндра и выполнение их в виде четырех овальных прорезей, образующих 8 поверхностей, плоскости каждых двух из которых параллельны между собой, при этом две прорези расположены под углом к оси штока ближе к одному концу цилиндра, а две другие - зеркально им под углом к оси штока ближе к противолежащему концу цилиндра и делят тело цилиндра на несколько частей, размещение цилиндра коаксиально в цилиндрический корпус большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического, жестко соединены между собой с помощью шпилек и установлены в подшипниках с возможностью их одновременного вращения, наличие на наружном цилиндрическом корпусе с одной стороны жестко закрепленного маховика, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата;

- в двигателе наличием таких существенных отличительных признаков, как установка на корпусе двигателя с каждой из двух противоположных сторон блока из двух цилиндров с поршнями, которые соединены со штоком преобразователя через промежуточные штоки, исключающие проворот штока преобразователя (в его первом или втором варианте выполнения), обеспечивающих в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю не известны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает их соответствующими критерию «изобретательский уровень».

Заявляемые технические решения могут найти применение в двигателестроении, а потому соответствуют критерию «промышленная применимость».

Изобретения иллюстрируются чертежами, где показаны на:

фиг.1 - вид в разрезе преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное (I вариант);

фиг.2 - вид в разрезе пальца, устанавливаемого на штоке;

фиг.3 - вид в разрезе преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное (II вариант);

фиг.4 - функциональная схема двигателя внутреннего сгорания на основе преобразователя.

В первом варианте выполнения преобразователь возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала (фиг.1) содержит цилиндр 1 со штоком 2, совершающий возвратно-поступательное движение штока 2 с воздействием закрепленного на нем элемента 3 на две замкнутые кривые поверхности, образованные в цилиндре 1. На штоке 2 жестко закреплен палец 3, установленный в шарикоподшипнике 4 (фиг.2). При этом поверхности выполнены внутри цилиндра 1 в виде двух овальных прорезей 5 и 5', плоскости которых параллельны, расположены под углом к оси штока 2 и делят на две части тело цилиндра 1. Цилиндр 1, в свою очередь, помещен коаксиально в цилиндрический корпус 6 большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра 1 примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса 6. Цилиндрический корпус 6 и цилиндр 1 жестко соединены между собой с помощью шпилек 7 и установлены в подшипниках 8 с возможностью их одновременного вращения. На наружном цилиндрическом корпусе 6 с одной стороны жестко закреплен маховик 9, служащий для накопления кинематической энергии.

Чтобы выдержать размеры паза цилиндра 1, цилиндр 1 помещен в цилиндр 6 и соединен с ним жестко, к примеру, шпильками 7. Цилиндр 1, а с ним и цилиндр 6 вращается в двух подшипниках 8. Для успешного прохождения пальцем 3 точек С и D применяется маховик 9, жестко закрепленный на цилиндре 6. Палец 3 движется в плоскости Е, а цилиндры 1 и 6 совместно с маховиком 9 будут вращаться в ту сторону, в которую будет дан первый импульс маховику 9, по часовой стрелке или против часовой стрелки.

Во втором варианте выполнения преобразователь возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала (фиг.3) содержит цилиндр 1' со штоком 2', совершающий возвратно-поступательное движение штока 2'с воздействием его на поверхности, образованные в цилиндре 1'. Для воздействия штока 2' на эти поверхности на нем жестко закреплены четыре пальца 31' 3'4. Кривые поверхности образованы внутри цилиндра 1' и выполнены в виде четырех овальных прорезей 5'1-5'4 и 5''1-5''4, плоскости каждых двух из которых параллельны между собой. При этом две прорези 5'1, 5'3 и 5''1 и 5''3 расположены под углом к оси штока 2' ближе к одному концу цилиндра 1', а две другие 5'2, 5'4 и 5''2 и 5''4 - зеркально им под углом к оси штока 2' ближе к противолежащему концу цилиндра 1' и делят тело цилиндра 1' на несколько частей. Цилиндр 1' помещен коаксиально в цилиндрический корпус 6' большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра 1' примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического, при этом они жестко соединены между собой с помощью шпилек 7' и установлены в подшипниках 8'с возможностью их одновременного вращения. На наружном цилиндрическом корпусе 6' с одной стороны жестко закреплен маховик 9'.

Способ преобразования прямолинейного движения во вращательное заключается в том, что при прямолинейном движении штока 2 палец 3, жестко закрепленный на штоке 2, скользит по поверхности А паза цилиндра 1 и поворачивает цилиндр 1 относительно штока 2 таким образом, что при достижении пальцем нижней точки С в овале А он заставляет цилиндр поворачиваться относительно штока на 180°. После этого палец 3 переходит на овальную поверхность паза В цилиндра 1 и при движении штока 2 в обратную сторону скользит по поверхности В до достижении верхней точки D на овале В, заставляя в итоге цилиндр 1 поворачиваться относительно штока 2 на 360°, после чего переходит на овальную поверхность А и цикл повторяется. Вместе с цилиндром 1 вращается и цилиндрический корпус 6, при этом кинетическая энергия накапливается в маховике 9 (фиг.1).

В двигателе внутреннего сгорания, описанном ниже и использующем принцип преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное с помощью преобразователя в его первом или втором варианте выполнения, для разгрузки штока 2 от вращательных сил, действующих на шток, и для уменьшения сил трения, возникающих при движении штока, используют 4 цилиндра, устанавливаемых попарно с противоположных сторон корпуса и соединенных между собой промежуточными штоками через шток преобразователя.

Двигатель внутреннего сгорания (фиг.4), использующий способ преобразования прямолинейного движения во вращательное с помощью преобразователя в его первом или втором варианте выполнения, состоит из корпуса 10, в котором крепится преобразователь 11 прямолинейного движения во вращательное, на котором закреплен маховик 12, шестерня 13 отбора мощности, подшипник 14. На корпусе 10 также установлен блок 15 цилиндров с поршнями 16 и 17, которые через промежуточные штоки 18 и 19 жестко соединены со штоком 2 преобразователя прямолинейного движения во вращательное, выполненного по первому или второму варианту. С противоположной стороны корпуса 10 установлен блок 20 цилиндров с поршнями 21 и 22, которые через промежуточные штоки 23 и 24 жестко соединены со штоком 2 преобразователя прямолинейного движения во вращательное.

При этом может использоваться преобразователь, выполненный по первому или второму варианту.

При сгорании топлива в поршнях 16 и 17 шток 2 идет влево, поворачивая цилиндр преобразователя по часовой стрелке, при сгорании топлива в поршнях 21 и 2 шток 2 преобразователя идет вправо, цилиндр преобразователя продолжает вращение по часовой стрелке.

Процесс подготовки и сгорания топлива аналогичен процессу подготовки и сгорания топлива в ДВС, используемых в данное время.

1. Способ преобразования возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала, заключающийся в том, что воздействуют штоком во время рабочего хода на две поверхности, образованные в одном цилиндре, в результате чего цилиндр получает вращение, а возврат штока в исходное положение обеспечивается за счет кинетической энергии, накопленной в накопителе кинетической энергии, отличающийся тем, что две поверхности выполняют в одном цилиндре в виде замкнутых параллельных друг другу равновеликих овальных поверхностей А и В, расположенных под одинаковым углом к оси штока и образующих сквозной паз, делящий цилиндр на две равные части, цилиндр помещают в коаксиальный с ним цилиндрический корпус большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса, который устанавливают в подшипниках с возможностью вращения и жестко соединяют с внутренним цилиндром с помощью шпилек, а в качестве накопителя кинетической энергии используют жестко закрепленный на цилиндрическом корпусе маховик, шток воздействует на поверхности через жестко закрепленный на нем палец, который во время рабочего хода скользит по овальной поверхности паза А цилиндра и поворачивает цилиндр относительно штока таким образом, что при достижении пальцем нижней точки С в овале А заставляет цилиндр поворачиваться относительно штока на 180°, после чего палец переходит на овальную поверхность паза В цилиндра и при движении штока в обратную сторону скользит по поверхности В до достижении верхней точки D на овале В, заставляя в итоге цилиндр поворачиваться относительно штока на 360°, после чего переходит на овальную поверхность А и цикл повторяется.

2. Преобразователь возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала, включающий в себя цилиндр со штоком, совершающий возвратно-поступательное движение штока с воздействием закрепленного на нем элемента на две замкнутые поверхности, образованные в цилиндре, отличающийся тем, что для воздействия штока на поверхности на нем жестко закреплен установленный в шарикоподшипнике палец, поверхности выполнены внутри цилиндра в виде двух овальных прорезей, плоскости которых параллельны, расположены под углом к оси штока и делят на две части тело цилиндра, который помещен коаксиально в цилиндрический корпус большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса, при этом они жестко соединены между собой с помощью шпилек и установлены в подшипниках с возможностью их одновременного вращения, причем на наружном цилиндрическом корпусе с одной стороны жестко закреплен маховик.

3. Преобразователь возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала, включающий в себя цилиндр со штоком, совершающий возвратно-поступательное движение штока с воздействием его на поверхности, образованные на цилиндре, отличающийся тем, что для воздействия штока на поверхности на нем жестко закреплены четыре пальца, поверхности образованы внутри цилиндра и выполнены в виде четырех овальных прорезей, плоскости каждых двух из которых параллельны между собой, при этом две прорези расположены под углом к оси штока ближе к одному концу цилиндра, а две другие - зеркально им под углом к оси штока ближе к противолежащему концу цилиндра и делят тело цилиндра на несколько частей, при этом цилиндр помещен коаксиально в цилиндрический корпус большего диаметра таким образом, что наружная поверхность внутреннего цилиндра примыкает к внутренней поверхности наружного цилиндрического, при этом они жестко соединены между собой с помощью шпилек и установлены в подшипниках с возможностью их одновременного вращения, причем на наружном цилиндрическом корпусе с одной стороны жестко закреплен маховик.

4. Двигатель внутреннего сгорания, имеющий в своем составе корпус по меньшей мере, с одним цилиндром, в котором имеется преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное в виде поршня со штоком, совершающего возвратно-поступательное движение, преобразуемое во вращательное воздействием штока на поверхности, образованные в цилиндре, при этом двигатель снабжен средством для гашения вращающего момента штока, отличающийся тем, что на корпусе двигателя с каждой из двух противоположных сторон установлен блок цилиндров с поршнями, которые через промежуточные штоки жестко соединены со штоком преобразователя, выполненного по п.2 или 3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к механизмам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное. .

Изобретение относится к двигателям. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к муфтам. .

Изобретение относится к средствам преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и двигателю, снабженному таким средством и имеющему оси цилиндров, параллельные оси коренного вала.

Изобретение относится к вакуумной технике, а более конкретно - к устройствам для передачи вращательного движения через стенку вакуумной камеры от вала с приводом, расположенных снаружи камеры, к валу исполнительного механизма, расположенному внутри вакуумной камеры.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, и может быть использовано в многопоршневых пневмо- и гидромашинах.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к механизмам с качающейся шайбой, предназначенным для преобразования вращательного движения приводного вала в поступательное или колебательное движение исполнительного звена, и может быть использовано в механизмах с изменяемыми вытесняемыми объемами при работающем механизме.

Изобретение относится к машиностроению и двигателестроению, в частности, а именно к механизму преобразования движения поршня во вращение вала поршневой машины с возможностью регулирования хода поршня.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкции поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно - служит для замены кривошипно-шатунного механизма на механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение выходного вала двигателя двумя реечно-шестеренчатыми передачами.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно служит для замены кривошипно-шатунного механизма на механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение выходного вала двигателя двумя подвижными зубчатыми рейками на шатуне.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкции многоцилиндровых бесшатунных двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к моторостроительной промышленности, а конкретно к строительству поршневых двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано моторостроительной промышленностью в строительстве долговечных, энергоемких, компактных двигателей всех разновидностей и типов, основанных на применении в двигателях механизма преобразования вращения нового варианта.

Изобретение относится к области машиностроения, а точнее может быть применено во всех транспортных средствах, а также в энергопроизводстве (тепловых и атомных электростанций).

Изобретение относится к области энергомашиностроения. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. .

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в двигателях внутреннего сгорания, в пневмо- и гидродвигателях, а также в компрессорах, насосах и иных устройствах.

Способ преобразования возвратно-поступательного движения штока во вращательное движение вала, преобразователь для его осуществления (варианты) и двигатель, использующий такой преобразователь

Наверх