EA003724B1 - Conversion of rectilinear reciprocating motion into rotational motion - Google Patents

Conversion of rectilinear reciprocating motion into rotational motion Download PDF

Info

Publication number
EA003724B1
EA003724B1 EA200200402A EA200200402A EA003724B1 EA 003724 B1 EA003724 B1 EA 003724B1 EA 200200402 A EA200200402 A EA 200200402A EA 200200402 A EA200200402 A EA 200200402A EA 003724 B1 EA003724 B1 EA 003724B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
rotor
auxiliary crank
gear
shaft
crank
Prior art date
Application number
EA200200402A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200200402A1 (en
Inventor
Андреа Ди Фоджиа
Original Assignee
Андреа Ди Фоджиа
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андреа Ди Фоджиа filed Critical Андреа Ди Фоджиа
Publication of EA200200402A1 publication Critical patent/EA200200402A1/en
Publication of EA003724B1 publication Critical patent/EA003724B1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/32Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/02Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
    • F01B9/026Rigid connections between piston and rod; Oscillating pistons

Abstract

1. A device for converting a rotational motion into a rectilinear reciprocating motion, and vice versa, in particular for the use in volumetric internal combustion engines, and in compressors, characterized in that it comprises: only one auxiliary crank (4) and only one rotor (30) containing the axis of rotation of the auxiliary crank (4), which are both arranged on only one side of the auxiliary crank pin (15); means (1, 3) which impose to the auxiliary crank (4) and to the rotor (30) rotational motions such that when the auxiliary crank (4) performs a rotation in one direction, said rotor (30) rotates by half that angle and in the opposite direction; said means (1, 3) comprising a planet wheel (3) integral with said auxiliary crank (4) and which is located between two supports arranged inside the rotor (30), and a ring gear (1) with internal toothing, integral with a housing (7); said rotor (30) being monolithic and located inside the housing (7); the pitch circle diameter of the planet wheel (3) being equal to half the pitch circle diameter of the ring gear with internal toothing; and the input or drawing of power being performed by means of a shaft (16) which is integral with the rotor (30) and rotates with it. 2. A device according to claim 1, wherein the device can be used for the construction of machines comprising several devices of the same kind, which are synchronised with respect to each other by means of a shaft simultaneously engaging the rotor (30) of each of said devices; the axis of said shaft being arranged so as to not hinder the rectilinear reciprocating motions of the connecting rod pin (15) of each device. 3. A device according to claim 2, wherein said shaft, besides performing the synchronisation of the various devices, also collects the torque of each device, and outputs them at a single power take-off.

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к устройству, которое может быть использовано вместо классического кривошипного механизма для преобразования возвратно-поступательного линейного движения во вращательное движение и наоборот.The present invention relates to a device that can be used instead of the classic crank mechanism to convert a reciprocating linear motion into rotational motion and vice versa.

Точнее, предлагаемое устройство может быть применено к объемному двигателю внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением или к компрессору, хотя оно не ограничено таким применением.More precisely, the proposed device can be applied to a volumetric internal combustion engine with reciprocating motion or to a compressor, although it is not limited to such an application.

Предпосылки для создания изобретенияBackground to the invention

Обычный кривошипный механизм двигателя внутреннего сгорания имеет несколько недостатков.The conventional crank mechanism of an internal combustion engine has several drawbacks.

Одним из таких недостатков является сила трения, кратко обозначаемая На, которая действует между боковой поверхностью поршня и стенкой цилиндра в течение движения скольжения поршня и которая возникает вследствие реакции на толкающее действие шатуна.One of these drawbacks is the frictional force, briefly denoted by Na, which acts between the side surface of the piston and the cylinder wall during the sliding movement of the piston and which arises from a reaction to the pushing action of the connecting rod.

Это приводит к тому, что во всех типах объемных двигателей с возвратнопоступательным движением происходит значительное падение коэффициента полезного действия, вызываемое диссипацией энергии вследствие упомянутой силы, особенно в двухходовых (двухтактных) двигателях, в случае которых в бензине используют большое количество масла (2%), с тем чтобы обеспечить удовлетворительный рабочий процесс и удовлетворительное скольжение, а сгорание бензина приводит к высокому уровню загрязнения.This leads to the fact that in all types of volumetric engines with reciprocating motion there is a significant drop in efficiency caused by energy dissipation due to the mentioned force, especially in two-stroke (two-stroke) engines, in which case a large amount of oil is used in gasoline (2%), in order to ensure a satisfactory working process and satisfactory glide, while the combustion of gasoline leads to a high level of pollution.

Другой недостаток заключается в наличии силы опрокидывания, с которой шатун воздействует на поршень, что приводит к появлению требования, состоящего в том, чтобы поршень имел длину, которая позволяет избежать его заклинивания. Однако повышенный размер проводит к повышенному весу и, следовательно, к увеличению инерции, вследствие чего уменьшается коэффициент полезного действия.Another disadvantage is the tipping force with which the connecting rod acts on the piston, which leads to the requirement that the piston has a length that avoids jamming. However, the increased size leads to increased weight and, consequently, to an increase in inertia, as a result of which the efficiency is reduced.

Заметное облегчение компонентов механизма совместно с повышенной эффективностью охлаждения цилиндра могло бы быть достигнуто в том случае, если бы можно было получить определенный рабочий объем, используя небольшие расточки цилиндров и большие значения длины хода. В этом отношении классический кривошипный механизм имеет определенные пределы, поскольку он обычно содержит шатун, который в течение своего движения одновременно совершает поступательное перемещение и колебание, за счет чего предотвращается его прохождение за определенные пределы хода из-за проблем, связанных с пространством (препятствием).A noticeable lightening of the components of the mechanism, together with an increased efficiency of cooling the cylinder, could be achieved if a certain working volume could be obtained using small cylinder bores and large stroke lengths. In this regard, the classic crank mechanism has certain limits, since it usually contains a connecting rod, which during its movement simultaneously performs translational movement and oscillation, thereby preventing its passage beyond certain limits of travel due to problems associated with space (obstacle).

Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства, пригодного для преобразования прямолинейного возвратнопоступательного движения во вращательное движение и наоборот на основе абсолютно иного принципа, согласно которому конец вспомогательного кривошипа вместо выполнения вращательного движения будет перемещаться по прямой линии.An object of the present invention is to provide a device suitable for converting rectilinear reciprocating motion into rotational motion and vice versa based on a completely different principle, according to which the end of the auxiliary crank will move in a straight line instead of performing a rotational motion.

Еще одна задача изобретения в случае его применения к двигателю внутреннего сгорания заключается в создании устройства, которое позволяет исключить вышеупомянутые недостатки, свойственные известным техническим решениям.Another objective of the invention, if applied to an internal combustion engine, is to provide a device that eliminates the aforementioned disadvantages inherent in known technical solutions.

В частности, устройство будет обеспечивать более эффективную передачу поршнем приводному валу усилия, создаваемого внутри камеры сгорания, посредством получения в течение каждого цикла диаграммы момента двигателя, что гораздо более предпочтительно. Поскольку мощность двигателя в каждый момент времени представляет собой произведение угловой скорости и крутящего момента, можно установить, что полная мощность будет увеличена.In particular, the device will provide a more efficient transmission by the piston to the drive shaft of the force generated inside the combustion chamber by obtaining, during each cycle, a diagram of the engine torque, which is much more preferable. Since the engine power at each moment of time is a product of angular velocity and torque, it can be established that the total power will be increased.

Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы для создания устройства, предназначенного для преобразования линейного возвратно-поступательного движения во вращательное движение, использовать элементы или компоненты, которые совершают вращательное движение и естественным образом уравновешены благодаря их форме. Поэтому они не требуют дополнительных противовесов. Даже если вращение происходит с весьма высоким значением числа оборотов в минуту, вибрации приводного вала в значительной степени уменьшаются и движение будет очень ровным.An additional object of the present invention is to use elements or components that perform a rotational movement and are naturally balanced due to their shape to create a device for converting linear reciprocating motion into rotational motion. Therefore, they do not require additional balances. Even if rotation occurs at a very high rpm, the vibrations of the drive shaft are greatly reduced and the movement will be very smooth.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Вышеупомянутые задачи, поставленные в настоящем изобретении, решаются посредством устройства для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения во вращательное движение или наоборот, содержащего только один вспомогательный кривошип (4) и только один ротор (30), содержащий ось вращения вспомогательного кривошипа (4), оба из которых расположены только с одной стороны пальца (15) вспомогательного кривошипа;The aforementioned tasks set in the present invention are solved by means of a device for converting rectilinear reciprocating motion into rotational motion or vice versa, containing only one auxiliary crank (4) and only one rotor (30) containing the axis of rotation of the auxiliary crank (4), both of which are located on only one side of the finger (15) of the auxiliary crank;

средства (1, 3), которые сообщают вспомогательному кривошипу (4) и ротору (30) вращательное движение таким образом, что, когда вспомогательный кривошип (4) совершает поворот в одном направлении, ротор (30) поворачивается на половину этого угла, но в противоположном направлении;means (1, 3) that impart rotational movement to the auxiliary crank (4) and rotor (30) such that when the auxiliary crank (4) rotates in one direction, the rotor (30) rotates half this angle, but in opposite direction;

при этом упомянутые средства (1, 3) содержат планетарную шестерню (3), которая выполнена как одно целое с вспомогательным кривошипом (4) и которая расположена между двумя опорами, размещенными с внутренней стороны ротора (30), а также шестерню (1) с внутренним зацеплением, которая выполнена заодно с корпусом (7); ротор (30) выполнен монолитным и расположен внутри корпуса (7);wherein said means (1, 3) contain a planetary gear (3), which is made integrally with an auxiliary crank (4) and which is located between two bearings located on the inside of the rotor (30), as well as gear (1) with internal gearing, which is made integral with the housing (7); the rotor (30) is made integral and located inside the housing (7);

причем диаметр делительной окружности планетарной шестерни (3) равен половине диаметра делительной окружности шестерни (1) с внутренним зацеплением;moreover, the diameter of the pitch circle of the planetary gear (3) is equal to half the diameter of the pitch circle of the gear (1) with internal gearing;

подвод или отбор мощности осуществляется посредством вала (16), который выполнен как одно целое с ротором (30) и вращается вместе с ним.power supply or power take-off is carried out by means of a shaft (16), which is made integrally with the rotor (30) and rotates with it.

В случае применения к двигателям внутреннего сгорания палец вспомогательного кривошипа посредством штанги или стержня подсоединяют к поршню цилиндра. Палец вспомогательного кривошипа будет совершать прямолинейное или почти прямолинейное возвратнопоступательное движение. В случае прямолинейного движения штанга или стержень необязательно должны быть подсоединены к поршню посредством шарнирного соединения и могут быть жестко соединены с ним.When applied to internal combustion engines, the auxiliary crank pin is connected to the cylinder piston by means of a rod or rod. The auxiliary crank finger will make a rectilinear or almost rectilinear reciprocating motion. In the case of rectilinear movement, the rod or rod need not be connected to the piston by means of a swivel joint and can be rigidly connected to it.

Поэтому упомянутые штангу или стержень, предназначенные для подсоединения к подвижному элементу, также можно называть плунжером.Therefore, said rod or rod intended to be connected to the movable element can also be called a plunger.

В случае двигателей внутреннего сгорания подвижным элементом является поршень, который совершает возвратно-поступательное линейное движение. Очевидно, из этого следует, что ход поршня может быть значительно больше, чем его диаметр. Это позволяет выбрать (подобрать) размер компонентов устройства в зависимости от силы, действующей на поршень, которая будет меньше в том случае, если рабочие объемы определяются небольшими расточками цилиндров и большими длинами ходов. Таким образом вес двигателя будет уменьшен. Упомянутые средства для сообщения вспомогательному кривошипу и ротору вышеупомянутых относительных движений предпочтительно выполняют в виде шестеренных колес.In the case of internal combustion engines, the movable element is a piston, which performs a reciprocating linear motion. Obviously, this implies that the stroke of the piston can be significantly larger than its diameter. This allows you to choose (choose) the size of the components of the device depending on the force acting on the piston, which will be less if the working volumes are determined by small cylinder bores and long strokes. Thus, the weight of the engine will be reduced. Said means for communicating to the auxiliary crank and rotor the aforementioned relative motions are preferably in the form of gear wheels.

Согласно п.1 формулы изобретения посредством установки вспомогательного кривошипа на коронную шестерню, когда диаметр делительной окружности коронной шестерни или планетарной шестерни равен половине диаметра делительной окружности парной шестерни (шестерни с внутренним зацеплением), можно обеспечить поворот на угол 2а коронной или планетарной шестерни вокруг своей оси. Одновременно ротор и центр планетарной шестерни (или центр вспомогательного кривошипа) будет перемещен на угол а в противоположном направлении вокруг центра ротора, при этом последний представляет собой вращательный элемент, который, например, (в случае применения к двигателям внутреннего сгорания) напрямую или косвенным образом подсоединен к приводному валу двигателя.According to claim 1, by installing an auxiliary crank on the ring gear, when the diameter of the pitch circle of the ring gear or planetary gear is equal to half the diameter of the pitch circle of the twin gear (gears with internal gearing), it is possible to rotate the ring or planetary gear angle 2a around its axis . At the same time, the rotor and the center of the planetary gear (or the center of the auxiliary crank) will be moved an angle a in the opposite direction around the center of the rotor, the latter being a rotational element, which, for example, (if applied to internal combustion engines) is connected directly or indirectly to the drive shaft of the engine.

Эффект, который при этом достигается и который составляет реальную цель изобретения, заключается в том, что палец вспомогательного кривошипа будет перемещаться по почти прямолинейному пути, при этом упомянутый путь представляет собой совершенно прямолинейный путь при условии, что центры двух зацепных шестерен (планетарной шестерни и парной шестерни или шестерни с внутренним зацеплением) определяют отрезок, равный радиусу орбиты центра вращения планетарной шестерни, который точно соответствует расстоянию между пальцем вспомогательного кривошипа и центром планетарной шестерни (коронной шестерни).The effect that is achieved and which is the real goal of the invention is that the auxiliary crank pin will move along an almost straight path, while the said path is a completely straight path, provided that the centers of two hook gears (planetary gear and twin gears or gears with internal gearing) define a segment equal to the radius of the orbit of the center of rotation of the planetary gear, which exactly corresponds to the distance between the finger auxiliary th crank and the center of the planetary gear (crown gear).

Первостепенное значение имеет то, чтобы диаметр зубчатой нарезки парной шестерни (диаметр делительной окружности) всегда был равен удвоенному диаметру планетарной шестерни (зубчатого венца планетарной шестерни).It is of paramount importance that the diameter of the gear cutting of the twin gear (pitch diameter) is always equal to twice the diameter of the planet gear (the gear ring of the planet gear).

Согласно п.2 формулы изобретения несколько устройств одного и того же типа, сконструированных в соответствии с идеей настоящего изобретения, могут быть использованы для создания машины, в которой мощность снимают (собирают) посредством одного приводного вала, который одновременно входит в зацепление с разными роторами устройств.According to claim 2, several devices of the same type, designed in accordance with the idea of the present invention, can be used to create a machine in which power is removed (collected) by means of a single drive shaft, which simultaneously engages with different rotors of the devices .

Настоящее изобретение и некоторые его преимущества будут более понятны при рассмотрении приведенного ниже подробного описания предпочтительного варианта осуществления изобретения.The present invention and some of its advantages will be better understood when considering the following detailed description of a preferred embodiment of the invention.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Далее настоящее изобретение будет описано в иллюстративных целях без наложения каких-либо ограничений со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления конструкции, показанный на фигурах, на которых на фиг. 1 схематически показан только принцип работы устройства согласно настоящему изобретению, который сам по себе известен, по сравнению с классическим кривошипным механизмом;Hereinafter, the present invention will be described for illustrative purposes without imposing any restrictions with reference to a preferred embodiment of the structure shown in the figures in which in FIG. 1 schematically shows only the principle of operation of the device according to the present invention, which is itself known, in comparison with the classical crank mechanism;

на фиг. 2 представлен вид узла, образованного шестерней с внутренним зацеплением или парной шестерней, планетарной шестерней, которая выполнена как одно целое со вспомогательным кривошипом, и самим вспомогательным кривошипом в положении, соответствующем верхней мертвой точке (ВМТ) подвижного элемента, совершающего возвратно-поступательное прямолинейное движение, причем на этой фигуре показано использование двух шестеренных колес для осуществления устройства;in FIG. 2 is a view of a node formed by an internal gear or a pair of gears, a planetary gear, which is integral with the auxiliary crank, and the auxiliary crank itself in the position corresponding to the top dead center (TDC) of the movable element reciprocating in rectilinear motion, moreover, this figure shows the use of two gear wheels to implement the device;

на фиг. 3 представлен вид узла, показанного на фиг. 2, демонстрирующий в промежуточном положении планетарной шестерни условия принципа работы, касающиеся углов относительного вращения, которые можно считать удовлетворительными, и как палец вспомогательного кривошипа перемещается по прямой линии (ось X);in FIG. 3 is a view of the assembly shown in FIG. 2, showing, in an intermediate position of the planetary gear, operating conditions regarding relative rotation angles that can be considered satisfactory, and how the finger of the auxiliary crank moves in a straight line (X axis);

на фиг. 4 представлена последовательность перемещений планетарной шестерни (коронной шестерни) согласно четырем различным положениям;in FIG. 4 shows a sequence of movements of a planetary gear (ring gear) according to four different positions;

на фиг. 5 представлен случай применения, согласно которому вместо вспомогательного кривошипа используют диск, с тем чтобы обеспечить на нем большое количество пальцев, геометрические места точек которых соответствуют возвратно-поступательным прямолинейным траекториям, не совпадающим по фазе по отношению друг к другу;in FIG. 5 shows a case of use, according to which instead of an auxiliary crank, a disk is used in order to provide a large number of fingers on it, the geometrical places of the points of which correspond to reciprocating rectilinear paths that do not coincide in phase with respect to each other;

На фиг. 6 представлен вид предпочтительного варианта осуществления конструкции устройства согласно настоящему изобретению.In FIG. 6 is a view of a preferred embodiment of a device of the present invention.

Предпочтительный вариантPreferred option

Принцип, на котором основано изобретение и который известен сам по себе, заключается в том, чтобы разделить плечо классического кривошипного механизма на две сочлененных (шарнирных) части и сообщать им в течение движения противоположное вращение таким образом, чтобы один оборот одной части соответствовал двум оборотам другой части.The principle on which the invention is based and which is known per se is to divide the shoulder of the classic crank mechanism into two articulated (articulated) parts and to inform them during the movement of the opposite rotation so that one revolution of one part corresponds to two turns of the other parts.

Для того чтобы лучше разъяснить этот принцип, на фиг. 1 классическая система объемного двигателя с возвратно-поступательным движением, составляемая шатуном и кривошипом, изображена с левой стороны фигуры в положении ВМТ (верхней мертвой точки) и соответственно в характерном положении, в то время как с правой стороны представлен тот же самый двигатель, но с кривошипом, подразделенным на две части, соответствующие отрезкам ОС и СВ, шарнирно подсоединенным друг к другу в точке С, при этом отрезок СВ принудительно поворачивается вокруг шарнира С на углы, которые вдвое больше углов, охватываемых отрезком ОС в течение движения в противоположном направлении.In order to better explain this principle, in FIG. 1, the classical reciprocating volumetric engine system, composed by a connecting rod and crank, is depicted on the left side of the figure in the TDC position (top dead center) and, accordingly, in a characteristic position, while the same engine is presented on the right side, but with the crank, divided into two parts, corresponding to the segments OS and CB, pivotally connected to each other at point C, while the segment CB is forcibly rotated around the hinge C by angles that are twice as many as the angles covered by a sharp OS during movement in the opposite direction.

На обеих фигурах центр О представляет собой ось приводного вала (либо, скорее, пересечение этой оси с плоскостью фигуры).In both figures, the center O represents the axis of the drive shaft (or, rather, the intersection of this axis with the plane of the figure).

Рассмотрим каждый случай характерного положения, следующего за положением ВМТ, показанным в верхней части фиг. 1. В классическом кривошипном механизме палец В кривошипа при определенном смещении к поршня будет перемещён на угол а по круговой траектории ΐ с радиусом ОВ. В устройстве согласно изобретению в течение того же самого смещения к поршня отрезок ОС повернется по часовой стрелке (против часовой стрелки) вокруг оси О на угол Ь, а отрезок ВС повернется против часовой стрелки (по часовой стрелке) вокруг шарнира С.We consider each case of a characteristic position following the TDC position shown at the top of FIG. 1. In the classical crank mechanism, the finger B of the crank at a certain offset to the piston will be moved at an angle a along a circular path ΐ with a radius of OB. In the device according to the invention, during the same offset to the piston, the segment of the OS will rotate clockwise (counterclockwise) about the axis O by angle b, and the segment BC will rotate counterclockwise (clockwise) around the joint C.

Это относительное движение создает траекторию точки В, которая, в общем, почти прямолинейна с незначительной выпуклостью вправо или влево по отношению к оси Х-Х поршня в зависимости от того, больше или меньше длина отрезка ВС, чем отрезка ОС (на фиг. 1 ВС больше чем ОС и траектория имеет выпуклость вправо, что показано).This relative motion creates the trajectory of point B, which is, in general, almost straight with a slight bulge to the right or left with respect to the axis X-X of the piston, depending on whether the length of the segment of the aircraft is longer or shorter than the segment of the OS (in Fig. 1 BC more than the OS and the trajectory has a bulge to the right, as shown).

Очевидно, что если ОС=СВ, то траектория точки В будет совершенно прямолинейной и будет проходить через центр О.Obviously, if OS = CB, then the trajectory of point B will be completely rectilinear and will go through the center of O.

Для осуществления этого принципа могут быть применены шестеренные колеса, которые посредством их передаточных отношений позволяют в течение движения реализовать такую связь, согласно которой, когда отрезок ОС составляет угол Ь вокруг центра О, отрезок СВ составляет угол, который вдвое больше упомянутого угла, но в противоположном направлении вращения.To implement this principle, gear wheels can be applied, which, through their gear ratios, allow the connection to be realized during the movement, according to which, when the segment of the OS makes an angle b around the center О, the segment CB makes an angle that is twice as much as the mentioned angle, but in the opposite direction of rotation.

С этой целью используют парную шестерню или шестерню 1 с внутренним зацеплением 2 и планетарную шестерню или коронную шестерню 3 (см. фиг. 2), которым придана такая конфигурация, что диаметр делительной окружности первой из упомянутых шестерен вдвое больше диаметра делительной окружности последней упомянутой шестерни.For this purpose, use a pair of gears or gear 1 with internal gearing 2 and a planetary gear or crown gear 3 (see Fig. 2), which are configured so that the diameter of the pitch circle of the first of the mentioned gears is twice the diameter of the pitch circle of the last gear.

На фиг. 2 схематически представлена компоновка основных элементов или компонентов, относительное движение которых используют для обеспечения желаемого возвратнопоступательного движения. На этой фигуре по сравнению с правой стороной фиг. 1 можно видеть, что центр О1 шестерни 1 с внутренним зацеплением соответствует точке О, центр О2 планетарной шестерни 3 соответствует точке С и, наконец, что вспомогательный кривошип 4, выполненный как одно целое с планетарной шестерней, схематически представлен в виде отрезка СВ; его точка О3 соответствует точке В и покрывает точку Т, то есть совпадает с этой точкой, где две делительных окружности зубчатых зацеплений 2, 5 тангенциальны по отношению друг к другу в верхней мертвой точке (ВМТ). Теперь представим себе, что мы вынуждаем отрезок О1-О2 совершить правосторонний поворот (по часовой стрелке) на характерный угол а вокруг центра О1 и что положение шестерни 1 с внутренним зацеплением всегда находится в одной и той же плоскости, как показано на фиг. 3.In FIG. 2 schematically shows an arrangement of basic elements or components whose relative motion is used to provide the desired reciprocating motion. In this figure, compared with the right side of FIG. 1 it can be seen that the center O1 of the gear 1 with internal gearing corresponds to the point O, the center O2 of the planetary gear 3 corresponds to the point C and, finally, that the auxiliary crank 4, made as a whole with the planetary gear, is schematically represented as a segment CB; its point O3 corresponds to point B and covers point T, that is, it coincides with this point, where the two pitch circles of gears 2, 5 are tangential to each other at top dead center (TDC). Now imagine that we are forcing the segment O1-O2 to make a right-handed turn (clockwise) by a characteristic angle a around the center O1 and that the position of the gear 1 with internal gear is always in the same plane, as shown in FIG. 3.

Планетарная шестерня 3, которая входит в зацепление с шестерней 1 с внутренними зубьями, также повернется вокруг своей оси О2 вследствие вращения ее центра О2 вокруг О1, причем упомянутый поворот планетарной шестерни соответствует углу 2а (поскольку передаточное отношение между этими двумя элементами составляет 2:1) и будет происходить в противоположном направлении (против часовой стрелки).The planetary gear 3, which engages with the gear 1 with internal teeth, will also rotate around its axis O2 due to the rotation of its center O2 around O1, and the said rotation of the planetary gear corresponds to the angle 2a (since the gear ratio between these two elements is 2: 1) and will occur in the opposite direction (counterclockwise).

Вспомогательный кривошип 4, который, как упомянуто выше, выполнен как одно целое с планетарной шестерней 3, будет поворачиваться на тот же самый угол, что и последняя, тем самым смещая свою точку О3 вновь вдоль оси Х согласно фиг. 2.The auxiliary crank 4, which, as mentioned above, is made integrally with the planetary gear 3, will rotate by the same angle as the last, thereby shifting its point O3 again along the X axis according to FIG. 2.

На фиг. 4 представлены некоторые из неопределенного количества положений, которые система может занимать в течение вращения, с тем чтобы лучше проиллюстрировать динамику движения, причем на этой фигуре также показаны две точки 8 и I, которые соответствуют конечным положениям хода.In FIG. Figure 4 presents some of the indefinite number of positions that the system can occupy during rotation in order to better illustrate the dynamics of movement, moreover, this figure also shows two points 8 and I, which correspond to the end positions of the stroke.

Интересно заметить, что если диск 6, который также выполнен как одно целое с планетарной шестерней, используют вместо вспомогательного кривошипа 4 согласно фиг. 2, как показано на фиг. 5, посредством фиксации на диске характерной точки 04, повернутой на определенный угол 2а по отношению к 02 и расположенной на той же самой окружности, что и 03, упомянутая точка в течение вращения будет перемещаться по иной прямолинейной траектории, которая отклонена на угол а по отношению к первой траектории (оси X).It is interesting to note that if the disk 6, which is also made integrally with the planetary gear, is used instead of the auxiliary crank 4 according to FIG. 2, as shown in FIG. 5, by fixing on the disk the characteristic point 04, rotated by a certain angle 2a with respect to 02 and located on the same circle as 03, the said point during rotation will move along a different rectilinear path that is deflected by an angle a with respect to to the first trajectory (X axis).

В заключение можно сказать, что большое количество подвижных элементов с прямолинейным возвратно-поступательным движением, которые не совпадают друг с другом по фазе на произвольный угол, могут быть подсоединены к диску 6 и вокруг него.In conclusion, we can say that a large number of moving elements with rectilinear reciprocating motion, which do not coincide with each other in phase at an arbitrary angle, can be connected to the disk 6 and around it.

Здесь для ясности в соответствии с выполняемой функцией целесообразно определить как плунжер отрезок АВ (фиг 1), как вспомогательный кривошип отрезок ВС и как ротор цилиндр, ось которого проходит через О и включает в себя ось, пересекающую плоскость фигуры в точке С.Here, for clarity, in accordance with the function performed, it is advisable to define segment AB as a plunger (Fig. 1), as an auxiliary crank segment BC and as a rotor, a cylinder whose axis passes through O and includes an axis intersecting the figure plane at point C.

На фиг. 6 представлено поперечное сечение предпочтительного варианта осуществления конструкции устройства.In FIG. 6 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of a device structure.

Согласно фиг. 6 шестерня 1 с внутренним зацеплением заходит внутрь блока или рамы 7, оснащенной крышкой 8.According to FIG. 6, gear 1 with internal gearing goes inside the block or frame 7, equipped with a cover 8.

Планетарную шестерню 3 с радиусом Я/2 фактически вводят с внутренней стороны ротора 30, при этом последний обеспечивают цилиндрическим посадочным местом 9. Зубчатый венец планетарной шестерни 3, обозначенный позицией 5, входит в зацепление с парной шестерней или с шестерней 1, имеющей внутреннюю зубчатую нарезку с удвоенным радиусом (равным Я) по отношению к радиусу планетарной шестерни 3.A planetary gear 3 with a radius of I / 2 is actually introduced from the inside of the rotor 30, while the latter is provided with a cylindrical seat 9. The ring gear of the planetary gear 3, indicated by 5, is engaged with a pair of gears or with gear 1 having an internal gear cutting with a double radius (equal to I) with respect to the radius of the planetary gear 3.

На фиг. 6, в частности, можно заметить, что цилиндрическое посадочное место 9 имеет разрыв, то есть оно не проходит по всей продольной протяженности ротора 30, так что зубчатый венец 5 планетарной шестерни 3 может входить в зацепление с парной шестерней или с шестерней 1, имеющей внутреннюю зубчатую нарезку, которая обозначена позицией 2.In FIG. 6, in particular, it can be seen that the cylindrical seat 9 has a gap, that is, it does not extend along the entire longitudinal extent of the rotor 30, so that the ring gear 5 of the planetary gear 3 can engage with a twin gear or with gear 1 having an internal gear cutting, which is indicated by 2.

На фиг. 6 также можно заметить, что планетарная шестерня 3 с радиусом Я/2 имеет выполненную заодно с ней ступицу 11, размещенную с внутренней стороны продолжения ротора 30.In FIG. 6, it can also be noted that the planetary gear 3 with radius I / 2 has a hub 11 made integral with it, located on the inside of the extension of the rotor 30.

Ступица 11 заходит внутрь подшипников или вкладышей подшипников (заштрихованная часть).The hub 11 goes inside the bearings or bearing shells (shaded part).

Кроме того, планетарная шестерня 3 и ротор 30 удерживаются подшипниками или вкладышем подшипников, соответственно обозначенными позициями 12 и 13.In addition, the planetary gear 3 and the rotor 30 are held by bearings or a bearing shell, respectively, indicated at 12 and 13.

Часть ротора 30, обозначенная позицией 10 и находящаяся вблизи от стенки 8, может формировать шестерню. Шестерня 10 может оставаться незакрытой (верхняя стенка 7 согласно фиг. 6 не выполнена) и может быть использована для синхронизации нескольких устройств одного и того же типа посредством синхронизирующего вала (не показан), который отбирает и накапливает мощность большого количества устройств.The part of the rotor 30, indicated by 10 and located close to the wall 8, can form a gear. The gear 10 can remain unclosed (the upper wall 7 according to Fig. 6 is not made) and can be used to synchronize several devices of the same type by means of a synchronizing shaft (not shown), which selects and stores the power of a large number of devices.

На фиг. 6 приводной вал обозначен позицией 16 и выполнен как одно целое с ротором 30; он выступает из стенки 8. Также можно видеть, что приводной вал 16 удерживается вкладышем 17 подшипника.In FIG. 6, the drive shaft is indicated by 16 and is made integrally with the rotor 30; it protrudes from the wall 8. It can also be seen that the drive shaft 16 is held by the bearing shell 17.

Из фиг. 6 очевидно, что оси 18, 19, 20 соответственно обозначают оси компонентов 16, 3, 15.From FIG. 6 it is obvious that the axis 18, 19, 20 respectively denote the axis of the components 16, 3, 15.

Целесообразно напомнить и подчеркнуть, что в том случае, когда в одном и том же двигателе вместе собрано более одного механизма, необходимо обеспечить синхронизацию этих механизмов.It is advisable to recall and emphasize that in the case when more than one mechanism is assembled in the same engine, it is necessary to ensure the synchronization of these mechanisms.

Это может быть достигнуто следующим образом:This can be achieved as follows:

шестерню 10 жестко крепят, например, шпонкой либо непосредственным образом формируют на каждом роторе 30, при этом каждая из упомянутых шестерен имеет такой же диаметр делительной окружности, что и у других шестерен (см., например, на фиг. 6 зону между шестерней 1 и крышкой 8; часть 10 ротора 30);gear 10 is rigidly fixed, for example, with a key or directly formed on each rotor 30, while each of the mentioned gears has the same pitch circle diameter as other gears (see, for example, in Fig. 6, the area between gear 1 and cover 8; part 10 of rotor 30);

к узлу добавляют поперечный вал, который имеет определенное количество шестерен, соответствующее количеству устройств (механизмов), при этом каждая из шестерен поперечного вала входит в зацепление с соответствующей шестерней 10.a transverse shaft is added to the assembly, which has a certain number of gears corresponding to the number of devices (mechanisms), with each of the gears of the transverse shaft engaging with the corresponding gear 10.

Естественно, поскольку дополнительный вал помимо функции синхронизации также решает задачу восприятия работы, выполненной каждым механизмом, он будет обеспечивать единственный отбор мощности от двигателя или машины на выходе из ее корпуса.Naturally, since the additional shaft, in addition to the synchronization function, also solves the problem of perceiving the work performed by each mechanism, it will provide a single power take-off from the engine or machine at the outlet of its housing.

Промышленное применимостьIndustrial applicability

Некоторые цели, которых совершенно невозможно достичь посредством традиционной системы, состоящей из кривошипа и шатуна, могут быть достигнуты посредством нового консольного устройства, которое предназначено для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения во вращательное движение.Some goals, which are completely impossible to achieve through a traditional system consisting of a crank and a connecting rod, can be achieved through a new cantilever device, which is designed to convert rectilinear reciprocating motion into rotational motion.

Вкратце, некоторые из этих целей заключаются в следующем:In short, some of these goals are as follows:

в увеличении значения Нм (крутящего момента двигателя);in increasing the value of Nm (engine torque);

в полном исключении традиционной силы (Р!а), которая представляет собой силу трения, являющуюся одной из наиболее вредных сил, действующих против движения, и которая оказывает воздействие в течение движения скольжения поршня между его боковой поверхностью и стенкой цилиндра вследствие реакции на толкающее действие, создаваемое кривошипом. Прямое следствие этого факта заключается в значительном уменьшении количества масла, используемого для смазки стенок;in the complete exclusion of the traditional force (P! a), which is the friction force, which is one of the most harmful forces acting against movement, and which affects the piston’s sliding movement between its lateral surface and the cylinder wall due to the reaction to the pushing action, created by the crank. A direct consequence of this fact is a significant reduction in the amount of oil used to lubricate the walls;

в возможности использования больших рабочих объемов и небольших диаметров расточек цилиндров без необходимости чрезмерного увеличения объема двигателя. Таким образом, могут быть обеспечены очень большие величины рабочих ходов и, следовательно, очень длинные боковые поверхности цилиндров, взаимосвязанные с такими ходами, за счет этого позволяющие обеспечить гораздо более эффективное рассеивание создаваемого тепла;the possibility of using large displacement volumes and small bore diameters of the cylinders without the need for an excessive increase in engine volume. Thus, very large values of the strokes can be provided and, therefore, very long lateral surfaces of the cylinders interconnected with such strokes, thereby allowing a much more efficient dissipation of the generated heat;

в заметном снижении веса компонентов устройства (прямое следствие того, что указано в предыдущем абзаце);in a noticeable reduction in the weight of the components of the device (a direct consequence of what is indicated in the previous paragraph);

в получении устройства, компоненты или элементы которого, совершающие вращение, могут быть естественным образом уравновешены благодаря их форме. Поэтому при использовании в этой системе упомянутых компонентов нет необходимости в применении противовесов.in obtaining a device whose components or elements that rotate can be naturally balanced due to their shape. Therefore, when using these components in this system, there is no need to use counterweights.

Практические испытания показали, что для одного и того же самого постоянного рабочего объема по сравнению с традиционными двигателями можно получить более высокую мощность и более ровное (правильное) вращение приводного вала со значительным уменьшением вибраций.Practical tests have shown that for the same constant working volume compared with traditional engines, you can get higher power and more even (correct) rotation of the drive shaft with a significant reduction in vibration.

Наконец, можно жестко соединить поршень, расположенный на конце плунжера (отрезок АВ на фиг. 1) с самим плунжером без необходимости использования для этого какоголибо шарнира, при этом поршень может иметь минимальный продольный размер, который достаточен только для того, чтобы установить поршневые кольца.Finally, it is possible to rigidly connect the piston located at the end of the plunger (segment AB in Fig. 1) with the plunger itself without the need for using any hinge, while the piston can have a minimum longitudinal dimension that is sufficient only to install the piston rings.

Claims (3)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство для преобразования вращательного движения в прямолинейное возвратно поступательное движение и наоборот, в частности, для использования в объемных двигателях внутреннего сгорания и компрессорах, причем оно содержит только один вспомогательный кривошип (4) и только один ротор (30), содержащий ось вращения вспомогательного кривошипа (4), оба из которых расположены только с одной стороны пальца (15) вспомогательного кривошипа;1. A device for converting rotational motion into rectilinear reciprocating motion and vice versa, in particular, for use in volumetric internal combustion engines and compressors, and it contains only one auxiliary crank (4) and only one rotor (30) containing the axis of rotation of the auxiliary crank (4), both of which are located on only one side of the finger (15) of the auxiliary crank; средства (1, 3), которые сообщают вспомогательному кривошипу (4) и ротору (30) вращательное движение таким образом, что, когда вспомогательный кривошип (4) совершает поворот в одном направлении, ротор (30) поворачивается на половину этого угла в противоположном направлении;means (1, 3) that impart rotational movement to the auxiliary crank (4) and rotor (30) such that when the auxiliary crank (4) rotates in one direction, the rotor (30) rotates half this angle in the opposite direction ; при этом упомянутые средства (1, 3) содержат планетарную шестерню (3), которая выполнена как одно целое со вспомогательным кривошипом (4) и которая расположена между двумя опорами, размещенными с внутренней стороны ротора (30), и шестерню (1) с внутренним зацеплением, выполненную как одно целое с корпусом (7); ротор (30) выполнен монолитным и расположен внутри корпуса (7);wherein said means (1, 3) comprise a planetary gear (3), which is made integrally with the auxiliary crank (4) and which is located between two bearings located on the inside of the rotor (30), and the gear (1) with the inside gearing, made as a whole with the body (7); the rotor (30) is made integral and located inside the housing (7); причем диаметр делительной окружности планетарной шестерни (3) равен половине диаметра шестерни (1) с внутренним зацеплением; подвод или отбор мощности выполняют посредством вала (16), который выполнен как одно целое с ротором (30) и вращается вместе с ним.moreover, the diameter of the pitch circle of the planetary gear (3) is equal to half the diameter of the gear (1) with internal gearing; the supply or power take-off is carried out by means of a shaft (16), which is made integrally with the rotor (30) and rotates with it. 2. Устройство по п.1, в котором устройство может быть использовано для конструирования машин, содержащих несколько устройств одного и того же типа, которые синхронизированы относительно друг друга посредством вала, одновременно входящего в зацепление с ротором (30) каждого из упомянутых устройств; ось упомянутого вала расположена таким образом, чтобы она не препятствовала прямолинейному возвратно-поступательному перемещению пальца (15) вспомогательного кривошипа (4) каждого устройства.2. The device according to claim 1, in which the device can be used to construct machines containing several devices of the same type, which are synchronized relative to each other by means of a shaft that is simultaneously engaged with the rotor (30) of each of the said devices; the axis of the said shaft is positioned so that it does not interfere with the rectilinear reciprocating movement of the finger (15) of the auxiliary crank (4) of each device. 3. Устройство по п.2, в котором упомянутые валы помимо осуществления синхронизации различных устройств также накапливают крутящий момент каждого устройства и выдают их у одного отбора мощности.3. The device according to claim 2, in which the said shafts, in addition to synchronizing various devices, also accumulate the torque of each device and issue them from one power take-off.
EA200200402A 1999-09-24 2000-08-09 Conversion of rectilinear reciprocating motion into rotational motion EA003724B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT1999RM000593A IT1309063B1 (en) 1999-09-24 1999-09-24 DEVICE FOR THE TRANSFORMATION OF THE ALTERNATE RECTILINEAR MOTOR INTO A ROTARY AND VICEVERSA MOTORCYCLE.
PCT/IT2000/000337 WO2001021947A1 (en) 1999-09-24 2000-08-09 Conversion of rectilinear reciprocating motion into rotational motion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200200402A1 EA200200402A1 (en) 2002-12-26
EA003724B1 true EA003724B1 (en) 2003-08-28

Family

ID=11406972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200200402A EA003724B1 (en) 1999-09-24 2000-08-09 Conversion of rectilinear reciprocating motion into rotational motion

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP1214507A1 (en)
JP (1) JP2003510528A (en)
CN (1) CN1376237A (en)
AU (1) AU6724400A (en)
BR (1) BR0014228A (en)
CA (1) CA2385112A1 (en)
EA (1) EA003724B1 (en)
IT (1) IT1309063B1 (en)
WO (1) WO2001021947A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2682460C2 (en) * 2016-11-01 2019-03-19 Александр Сергеевич Дзюбан Internal combustion engine

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4858288B2 (en) * 2006-06-22 2012-01-18 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of rotating linear motion conversion mechanism and jig used for its implementation
JP5061300B2 (en) * 2007-04-19 2012-10-31 Lwj株式会社 Crank device
CN101482163B (en) * 2008-12-30 2013-05-15 石河子大学 Swinging mechanism of corps vine and fruit separation device
EP2447499B1 (en) * 2009-06-23 2015-12-02 Hiromichi Namikoshi Internal combustion engine
JP2011069300A (en) * 2009-09-25 2011-04-07 Daihatsu Motor Co Ltd Internal combustion engine
CN104405504B (en) * 2014-12-10 2017-12-15 刘小木 A kind of piston type four-stroke internal combustion engine for having two bent axles
GR20160100077A (en) * 2016-03-03 2017-11-22 Αντωνιος Κωνσταντινου Μαστροκαλος A converter changing the dynamic motion to rotary via a lever-arm characterised in that the convertible force is applied slantwise thereon

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2271766A (en) * 1940-05-06 1942-02-03 Harry A Huebotter Engine
US3626786A (en) * 1969-01-30 1971-12-14 Yamaha Motor Co Ltd Piston-crank mechanisms
US3791227A (en) * 1972-04-21 1974-02-12 M Cherry Vibration free piston engine
DE3604254A1 (en) * 1986-02-11 1986-10-23 Toan Dat 3000 Hannover Tran Crank mechanism-forming system
DE4431726A1 (en) * 1994-09-06 1996-03-07 Hans Gerhards Crank transmission for piston engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2682460C2 (en) * 2016-11-01 2019-03-19 Александр Сергеевич Дзюбан Internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
IT1309063B1 (en) 2002-01-16
ITRM990593A0 (en) 1999-09-24
WO2001021947A1 (en) 2001-03-29
JP2003510528A (en) 2003-03-18
AU6724400A (en) 2001-04-24
BR0014228A (en) 2002-05-21
CN1376237A (en) 2002-10-23
ITRM990593A1 (en) 2001-03-24
CA2385112A1 (en) 2001-03-29
EA200200402A1 (en) 2002-12-26
EP1214507A1 (en) 2002-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2161712C2 (en) Internal combustion engine with opposed pistons
CA1206887A (en) Engine with rotating cylinder wall
JP7142096B2 (en) Mechanisms for converting reciprocating motion to rotary motion and vice versa, and applications of this mechanism
WO2009072994A1 (en) Volume expansion rotary piston machine
US8789455B2 (en) Drive mechanism for an oscillating piston rotor
EP0368955A1 (en) Motion conversion mechanism for use between rotating motions and reciprocating motions, and internal combustion engine using the same mechanism.
AU637675B2 (en) Crank mechanism
WO1998004821A1 (en) Rotational motion mechanism and engine
EA003724B1 (en) Conversion of rectilinear reciprocating motion into rotational motion
KR960000436B1 (en) Rotating and reciprocating piston engine
EP0320171A1 (en) Power transmission apparatus
US6435145B1 (en) Internal combustion engine with drive shaft propelled by sliding motion
US20090255507A1 (en) Piston Valve Internal Combustion Engine
JP2010523885A (en) Rotary engine
US5526779A (en) Virtual crankshaft engine
RU2338883C1 (en) Internal combustion engine
US4207774A (en) Drive mechanism for piston engines
RU2133832C1 (en) Method of movement conversion in link gear and link gear itself
EP1658417B1 (en) Multicylinder barrel-type engine
RU2090791C1 (en) Revers differential cam mechanism for converting reciprocation into rotation
CN113280090A (en) Crank circular eccentric block transmission structure and compressor
CA1112910A (en) Drive mechanism for piston engines
RU2013606C1 (en) Internal combustion engine
RU1790689C (en) Internal combustion engine
RU2026499C1 (en) Heat engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU