RU125523U1

RU125523U1 - VEHICLE POWER UNIT (OPTIONS)

Info

Publication number: RU125523U1
Application number: RU2012127059/11U
Authority: RU
Inventors: Абрам Ефроимович Кропп; Александр Николаевич Блохин; Василий Владимирович Маньковский; Алла Александровна Кошурина
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2013-03-10

Abstract

1. Силовой агрегат транспортного средства, содержащий двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию, имеющую вариатор с валом, механизм преобразования вращательного движения выходного вала двигателя в колебательное, отличающийся тем, что установлен четырехтактный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, в котором механизм преобразования вращательного движения выходного вала в колебательное выполнен в виде дезаксиального привода поршней, при однорядном расположении цилиндров двигателя вариатор делит ряд цилиндров на две равные части, расположенные по обе стороны корпуса вариатора, который выполнен импульсным и содержит два входных вала, расположенных на одной геометрической оси по разные стороны от корпуса вариатора, каждый из этих валов несет кривошип и коническое зубчатое колесо, оба конических колеса находятся в зацеплении с зубчатым колесом, ось вращения которого свободно установлена в корпусе вариатора, каждый кривошип соединен с двуплечим рычагом, ось качания которого закреплена в ползуне с возможностью перемещения для изменения отношения плеч в двуплечем рычаге, один конец которого соединен с кривошипом входного вала, а другой конец каждого двуплечего рычага с помощью шатуна соединен с ведущим звеном обгонной муфты, сидящей на выходном валу вариатора.2. Силовой агрегат транспортного средства, содержащий двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию, имеющую вариатор с валом, механизм преобразования вращательного движения выходного вала двигателя в колебательное, отличающийся тем, что установлен четырехтактный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, в котором механ�1. The power unit of the vehicle, containing an internal combustion engine, a transmission having a variator with a shaft, a mechanism for converting the rotational motion of the output shaft of the engine into an oscillatory one, characterized in that a four-stroke four-cylinder internal combustion engine is installed in which a mechanism for converting the rotational movement of the output shaft into an oscillatory made in the form of a disaxial piston drive, with a single-row arrangement of engine cylinders, the variator divides the row of cylinders into two p obvious parts located on both sides of the variator case, which is made pulsed and contains two input shafts located on the same geometric axis on different sides of the variator case, each of these shafts carries a crank and bevel gear, both bevel gears are engaged with gear a wheel whose rotation axis is freely mounted in the variator housing, each crank is connected to a two-arm lever, the swing axis of which is fixed in the slider with the possibility of movement to change the ratio of the shoulders vuplechem lever, one end of which is connected to the input shaft crank, the other end of each double-armed lever via a rod connected to the driving member freewheel, seated on the output shaft variatora.2. A power unit of a vehicle containing an internal combustion engine, a transmission having a variator with a shaft, a mechanism for converting the rotational motion of the output shaft of the engine into oscillatory, characterized in that a four-stroke four-cylinder internal combustion engine is installed, in which

Description

Решение относится к транспортным средствам с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), например, автомобилей, и передачи движения от ДВС к ведущим колесам.The solution relates to vehicles with an internal combustion engine (ICE), for example, automobiles, and transmission of movement from the ICE to the drive wheels.

В большинстве автомобилей применяется ступенчатое регулирование трансмиссии, которое осуществляется коробкой передач с несколькими ступенями регулирования, например в легковом автомобиле число ступеней в коробке передач обычно составляет 4…6. Такое ступенчатое регулирование применяется практически во всех грузовых автомобилях и тракторах. В сельскохозяйственных тракторах, где технология производства работ выдвигает особые требования к регулированию скорости движения, применяют коробки передач с 10…18 ступенями. Ограниченное число ступеней в коробке скоростей приводит к тому, что двигатель работает во многих случаях на неоптимальном режиме, что увеличивает расход топлива. Поэтому в настоящее время наблюдается тенденция увеличения числа ступеней в коробке передач. Например, в большегрузных автомобилях применяют коробки с 12…16 ступенями. Переход с одной ступени на другую в ходе движения автомобиля в таких многоступенчатых коробках скоростей создает для водителя большие трудности, что приводит к необходимости применения мехатронных систем управления.Most cars use stepwise transmission control, which is carried out by a gearbox with several control levels, for example, in a passenger car, the number of steps in the gearbox is usually 4 ... 6. Such step regulation is used in almost all trucks and tractors. In agricultural tractors, where the production technology puts forward special requirements for speed control, gearboxes with 10 ... 18 steps are used. A limited number of steps in the gearbox leads to the fact that the engine works in many cases at sub-optimal mode, which increases fuel consumption. Therefore, there is currently a tendency to increase the number of steps in the gearbox. For example, in heavy vehicles use boxes with 12 ... 16 steps. The transition from one step to another during the movement of the car in such multi-stage gearboxes creates great difficulties for the driver, which leads to the need for mechatronic control systems.

Автоматические коробки передач, которые применяются в легковых автомобилях, автоматизируют только процесс переключения скоростей в ступенчатой коробке; за эту автоматизацию потребитель платит повышенным на 12…15% расходом топлива и повышенной стоимостью машины.Automatic transmissions, which are used in cars, automate only the process of switching speeds in a speed box; the consumer pays for this automation with an increased by 12 ... 15% fuel consumption and an increased cost of the machine.

Из технической литературы известно большое разнообразие механических, гидравлических и электрических бесступенчато регулируемых передач. Казалось бы, именно их и надо применить вместо ступенчатой коробки в автомобиле. Однако многие десятилетия работы передовых производителей автомобилей в этом направлении не принесли желаемого результата.From the technical literature there is a wide variety of mechanical, hydraulic and electric continuously variable gears. It would seem that it is precisely them that should be used instead of a stepped box in a car. However, many decades of work of leading automobile manufacturers in this direction have not brought the desired result.

Сегодня такие фирмы как Дженерал Моторс, Ауди, Хонда и Ниссан разрабатывают и успешно применяют вариаторы CVT. Например, одна из последних моделей этого вариатора (Multitronic) применительно к автомобилю Ауди А6 с объемом двигателя 2,8 литра передает вращающий момент 280 Нм, при этом расход топлива составляет 9,7 литра на 100 км, что на 0,2 литра меньше, чем в машина с обычной коробкой передач. Недостатком трансмиссий автомобиля с клиноременным вариатором является то, что поToday, companies such as General Motors, Audi, Honda and Nissan are developing and successfully applying CVT variators. For example, one of the latest models of this variator (Multitronic) in relation to an Audi A6 with an engine displacement of 2.8 liters transmits a torque of 280 Nm, while the fuel consumption is 9.7 liters per 100 km, which is 0.2 liters less. than in a car with a conventional gearbox. The disadvantage of transmissions of a car with a V-belt variator is that according to

диапазону регулирования и по силовым возможностям эти вариаторы применимы только в легковых автомобилях малой мощности.the range of regulation and power capabilities of these variators are applicable only in cars of low power.

В настоящее время такие крупнейшие производители тракторов, как Fendt, Ferguson и John Deere, вот уже несколько лет производят трактора с двигателем мощностью 250…425 л.с, снабженные бесступенчато регулируемой трансмиссией. В этих трансмиссиях применяется либо механический вариатор с раздвижными коническими дисками (Fendt Vario), либо систему с разветвлением мощности, в одной из ветвей которой используется аксиально-поршневой насос-мотор регулируемой производительности (Auto Power Shift). Таким образом, казалось бы, проблема бесступенчатой трансмиссии наконец-то получила удовлетворительное решение. В то же время обращает на себя внимание тот факт, что эти бесступенчатые трансмиссии применены только в весьма крупных тракторах. Мы не наблюдаем применение этих передач на тракторах меньшей мощности, на грузовых и легковых автомобилях.Currently, such major tractor manufacturers as Fendt, Ferguson and John Deere have been producing tractors with an engine power of 250 ... 425 hp, equipped with continuously variable transmission for several years. In these transmissions, either a mechanical variator with sliding conical disks (Fendt Vario) or a system with power branching, in one of the branches of which an axial piston pump motor with variable displacement (Auto Power Shift) is used, is used in these transmissions. Thus, it would seem that the problem of continuously variable transmission finally got a satisfactory solution. At the same time, the fact that these continuously variable transmissions are used only in very large tractors is noteworthy. We do not observe the use of these transmissions on tractors of lower power, on trucks and cars.

В качестве прототипа принят силовой агрегат транспортного средства с бесступенчатой трансмиссией (пат. РФ №2108926, В60К 17/08, опубл. 20.04.1998), содержащий двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию, имеющую вариатор с валом, механизм преобразования вращательного движения выходного вала двигателя в колебательное, реверсивный редуктор, выходной вал вариатора соединен с преобразователем колебательного движения в реверсивное вращательное, представляющим собой ведущий вал, на котором посредством муфт свободного хода установлены одни конические шестерни, связанные между собой другими коническими шестернями, и соединенными с ведомыми валами, связанными с выходным валом, соединенным через сцепную муфту с ведомым валом трансмиссии.As a prototype, a power unit of a vehicle with a continuously variable transmission (US Pat. RF No. 2108926, B60K 17/08, publ. 04/20/1998) containing an internal combustion engine, a transmission having a variator with a shaft, a mechanism for converting the rotational movement of the engine output shaft to an oscillatory, reversible gearbox, the output shaft of the variator is connected to the converter of the oscillatory motion into a rotational reversible one, which is a drive shaft on which only conical ones are installed via freewheels gears, interconnected by other bevel gears, and connected to driven shafts, connected to an output shaft, connected through a coupling to a driven shaft of the transmission.

Трансмиссия снабжена упругой муфтой, расположенной перед преобразователем вращательного движения выходного вала двигателя в колебательное, или в связи последнего с вариатором.The transmission is equipped with an elastic clutch located in front of the converter for the rotational movement of the engine output shaft into an oscillatory one, or in connection with the latter with a variator.

Однако, несмотря на то, что создана компактная трансмиссия с широким диапазоном передаточных отношений, значительны потери на трение в элементах трансмиссии, что увеличивает тепловую напряженность, износ и расход топлива.However, despite the fact that a compact transmission with a wide range of gear ratios has been created, friction losses in the transmission elements are significant, which increases thermal stress, wear and fuel consumption.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.These shortcomings are eliminated by the proposed solution.

Решается задача создания конструкции силового агрегата транспортного средства применительно к четырехтактному четырехцилиндровому двигателю.The problem of creating the design of the power unit of the vehicle in relation to the four-stroke four-cylinder engine is being solved.

Технический результат - повышение топливной экономичности, снижение тепловой напряженности, снижение потерь на трение.The technical result is an increase in fuel economy, a decrease in thermal tension, a decrease in friction losses.

Этот технический результат достигается тем, что в варианте 1 в силовом агрегате транспортного средства, содержащем двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию, имеющую вариатор с валом, механизм преобразования вращательного движения выходного вала двигателя в колебательное, что установлен четырехтактный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, в котором механизм преобразования вращательного движения выходного вала в колебательное выполнен в виде дезаксиального привода поршней, при однорядном расположении цилиндров двигателя вариатор делит ряд цилиндров на две равные части, расположенные по обе стороны корпуса вариатора, который выполнен импульсным и содержит два входных вала, расположенных на одной геометрической оси по разные стороны от корпуса вариатора, каждый из этих валов несет кривошип и коническое зубчатое колесо, оба конических колеса находятся в зацеплении с зубчатым колесом, ось вращения которого свободно установлена в корпусе вариатора, каждый кривошип соединен с двуплечим рычагом, ось качания которого закреплена в ползуне с возможностью перемещения для изменения отношения плеч в двуплечем рычаге, один конец которого соединен с кривошипом входного вала, другой конец каждого двуплечего рычага с помощью шатуна соединен с ведущим звеном обгонной муфты, сидящей на выходном валу вариатора; вариант 2 отличается от варианта 1 тем, что при двухрядном расположении цилиндров двигателя по обе стороны от геометрической оси входного вала вариатора шатуны двигателя, расположенные в одном ряду с одной стороны от корпуса вариатора, установлены на ось, которая вмонтирована в пластину, связывающую эту ось с входным валом вариатора.This technical result is achieved in that in embodiment 1, in a vehicle power unit comprising an internal combustion engine, a transmission having a variator with a shaft, a mechanism for converting the rotational movement of the engine output shaft to oscillatory, that a four-stroke four-cylinder internal combustion engine is installed in which the conversion mechanism the rotational motion of the output shaft into the oscillatory one is made in the form of a disaxial piston drive, with a single-row arrangement of the engine cylinders The CVT divides the row of cylinders into two equal parts located on both sides of the CVT case, which is pulsed and contains two input shafts located on the same geometric axis on different sides of the CVT case, each of these shafts carries a crank and bevel gear, both the bevel gears are engaged with a gear wheel, the axis of rotation of which is freely mounted in the variator housing, each crank is connected to a two-arm lever, the swing axis of which is fixed in the slider with the possibility eremescheniya to change shoulders relationship in two-armed lever, one end of which is connected to the input shaft crank, the other end of each double-armed lever via a rod connected to the driving member freewheel, seated on the output shaft of the variator; option 2 differs from option 1 in that with a two-row arrangement of engine cylinders on both sides of the geometrical axis of the input shaft of the variator, the engine rods located in the same row on one side of the variator housing are mounted on an axis that is mounted in a plate connecting this axis to input shaft of the variator.

Применена дезаксиальная схема механизма привода поршней двигателя, в результате чего примерно в пять раз снижается работа сил трения между поршнем и цилиндром; только от этого на 16,3% повышается топливная экономичность ДВС, уменьшаются тепловая напряженность работы ДВС и износ деталей поршневой группы.A deaxial scheme of the engine piston drive mechanism is applied, as a result of which the work of the friction forces between the piston and the cylinder is reduced by about five times; only from this the fuel efficiency of the internal combustion engine is increased by 16.3%, the thermal stress of the internal combustion engine and the wear of the piston group parts are reduced.

В импульсном вариаторе имеется качающееся звено, амплитуда качания которого регулируется. Далее это качательное движение с помощью обгонной муфты преобразуется в однонаправленное вращение выходного вала вариатора. Особенность применения импульсного вариатора в приводе от ДВС состоит в том, что в ДВС относительно просто получить качающееся звено для импульсного вариатора. Для этого достаточно возвратно-поступательное движение поршня, которое имеет место в ДВС, превратить в качательное движение некоего коромысла. В обычном ДВС возвратно-поступательное движение поршня превращается во вращение кривошипа коленчатого вала.The pulse variator has a swinging link, the swing amplitude of which is adjustable. Further, this oscillating movement with the help of an overrunning clutch is converted into unidirectional rotation of the output shaft of the variator. A feature of the use of a pulse variator in an ICE drive is that in an internal combustion engine it is relatively simple to obtain a swing link for a pulse variator. To do this, the reciprocating motion of the piston, which takes place in the internal combustion engine, is enough to turn into a rocking motion of a rocker. In a conventional ICE, the reciprocating movement of the piston is converted into rotation of the crank of the crankshaft.

Предлагаемая схема достаточно проста в исполнении и технологична в работе.The proposed scheme is quite simple to implement and technologically advanced.

Предлагаемое решение схематично представлено на чертежах.The proposed solution is schematically presented in the drawings.

Фиг.1. Трансмиссия с четырехтактным четырехцилиндровым однорядным двигателем.Figure 1. Transmission with a four-stroke four-cylinder single-row engine.

Фиг.2. Трансмиссия с четырехтактным четырехцилиндровым двухрядным двигателем.Figure 2. Transmission with a four-stroke four-cylinder two-row engine.

Фиг.3. Импульсный вариатор.Figure 3. Pulse variator.

Фиг.4. Механизм движения поршня.Figure 4. The mechanism of movement of the piston.

Силовой агрегат транспортного средства включает ДВС, трансмиссию, имеющую вариатор с валом, механизм преобразования вращательного движения выходного вала двигателя в колебательное.The power unit of the vehicle includes an internal combustion engine, a transmission having a variator with a shaft, a mechanism for converting the rotational motion of the engine output shaft into vibrational.

ДВС включает механизм привода поршня 1, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 2, шатун 3 передает это движение на коромысло 4, которое совершает качательное движение относительно точки О, смещенной относительно оси движения поршня 1. Такая схема привода поршня называется дезаксиальной (фиг.4).ICE includes a piston drive mechanism 1, which reciprocates in cylinder 2, the connecting rod 3 transfers this movement to the beam 4, which performs a swinging motion relative to point O, offset relative to the axis of movement of the piston 1. This piston drive circuit is called deaxial (Fig. four).

В рассмотренном примере такого привода точка О смещена относительно оси движения поршня 1 на расстояние, равное 0,5 h, где h - ход поршня. Тогда точка О располагается на окружности радиуса ОО₁=0,5 h и амплитуда качания коромысла 4 будет равна +/-45 угловых градусов от линии ОО₁, а размер коромысла 4 r=0,707 h.In the considered example of such a drive, point O is shifted relative to the axis of movement of the piston 1 by a distance equal to 0.5 h, where h is the piston stroke. Then the point O is located on a circle of radius OO ₁ = 0.5 h and the swing amplitude of the beam 4 will be +/- 45 angular degrees from the line OO ₁ , and the size of the beam 4 r = 0.707 h.

Следствием такой кинематики привода поршня угол β отклонения шатуна 3 от вертикали во всех положениях поршня будет меньше, чем это имеет место в обычном ДВС. От величины угла β зависит сила прижатия поршня к цилиндру и тем самым определяется работа силы трения поршня о цилиндр. Чем больше угол β, тем больше потери на трение в контакте поршня и цилиндра. Нами вычислены работа сил трения за цикл движения поршня в этом контакте. Полученный результат оказался в пять раз меньшим, чем та же работа силы трения в обычном ДВС при одинаковых ходах поршня. Это приводит к повышению механического КПД ДВС и, как следствие, к уменьшению расхода топлива на 16,3%, уменьшению тепловой напряженности работы ДВС и существенному уменьшению износа деталей поршневой группы.The consequence of such a kinematics of the piston drive, the angle β of the deviation of the connecting rod 3 from the vertical in all positions of the piston will be less than that which occurs in a conventional ICE. The pressure force of the piston against the cylinder depends on the angle β and thus determines the work of the friction force of the piston on the cylinder. The larger the angle β, the greater the friction loss in the contact of the piston and cylinder. We have calculated the work of friction forces during the cycle of movement of the piston in this contact. The result turned out to be five times smaller than the same work of the friction force in a conventional ICE with the same piston strokes. This leads to an increase in the mechanical efficiency of the internal combustion engine and, as a result, to a decrease in fuel consumption by 16.3%, a decrease in the thermal tension of the internal combustion engine and a significant decrease in the wear of piston group parts.

В настоящей заявке представлено два варианта силового агрегата применительно к четырехтактному четырех цилиндровому ДВС: вариант 1 - силовой агрегат с однорядным расположением цилиндров ДВС и вариант 2 - расположение цилиндров ДВС в два ряда, по два цилиндра в ряду.This application presents two options for the power unit in relation to a four-stroke four-cylinder internal combustion engine: option 1 - power unit with a single-row arrangement of ICE cylinders and option 2 - arrangement of ICE cylinders in two rows, two cylinders in a row.

Рассмотрим силовой агрегат, выполненный по варианту 1.Consider the power unit, made according to option 1.

Силовой агрегат транспортного средства (фиг.1), состоит из однорядного четырехтактного четырехцилиндрового ДВС и бесступенчатой трансмиссии, включающей импульсный вариатор 5, причем вариатор 5 встроен в ДВС таким образом, что делит однорядный двигатель на две части: по одну сторону от вариатора 5 находятся поршни 1(1) и 1(3) двигателя, а по другую сторону - поршни 1(2) и 1(4), двигатель содержит также привод маховика 6, привод газораспределительного механизма 7 (оба эти привода описаны ниже) и устройство для подачи топлива в двигатель (в описании не рассматривается, так как не отличается от таких устройств, применяемых в обычных ДВС). Вариатор 5 соединен с выходными валами 8 и 9 двигателя, которые являются входными для вариатора 5. Трансмиссия содержит также механизм конического реверса, карданную передачу на ведущий мост и ведущие колеса транспортного средства (на чертежах не показаны). Привод маховика 6 осуществляется коромыслом 10, установленным на валу 8. От коромысла 10 приводится кривошип 11, связанный с маховиком 12. Привод распределительного вала 13 газораспределительного механизма 7 осуществляется либо от вала 8, либо от вала 9. Для этого на валах 8 и 9 установлены обгонные муфты 14 и пары зубчатых колес 15.The power unit of the vehicle (Fig. 1) consists of a single-row four-stroke four-cylinder internal combustion engine and a continuously variable transmission including a pulse variator 5, and the variator 5 is integrated in the internal combustion engine in such a way that it divides the single-row engine into two parts: there are pistons on one side of the variator 5 1 (1) and 1 (3) of the engine, and on the other side - pistons 1 (2) and 1 (4), the engine also contains a flywheel drive 6, a gas distribution mechanism 7 (both of which are described below) and a fuel supply device into the engine (in the description not looks, because it does not differ from such devices used in conventional ICEs). The variator 5 is connected to the output shafts 8 and 9 of the engine, which are input to the variator 5. The transmission also contains a conical reverse mechanism, a cardan drive to the drive axle and drive wheels of the vehicle (not shown in the drawings). The flywheel 6 is driven by a beam 10 mounted on the shaft 8. From the beam 10, a crank 11 is connected to the flywheel 12. The camshaft 13 of the gas distribution mechanism 7 is driven either from shaft 8 or from shaft 9. For this, shafts 8 and 9 are mounted overrunning clutch 14 and a pair of gears 15.

Импульсный вариатор 5 (фиг.3) имеет два входных вала 8 и 9, которые являются выходными валами двигателя, расположенных на одной геометрической оси OO, по разные стороны корпуса 16 вариатора.5. Каждый из этих валов несет кривошип 17 и коническое колесо 18, находящиеся в зацеплении с коническим колесом 19, ось 20 которого находится в корпусе 16 вариатора. Конические колеса 18 и 19 образуют механизм конического реверса. Таким образом, валы 8 и 9 связаны между собой механизмом конического реверса. Это значит, что, если один из входных валов вращается в направлении часовой стрелки, то другой входной вал вращается в направлении против часовой стрелки. Кривошипы 17 валов 8 и 9 соединены с двуплечими рычагами 21, которые имеют опоры 22. Опоры 22 расположены на одной геометрической оси O₁O₁ в ползуне 23, который с помощью регулирующего механизма может перемещаться в вертикальном направлении (на фиг.3 регулирующий механизм не показан). Привод регулирующего механизма осуществляет электродвигатель. Опоры 22 обеспечивают свободу рычагам 21 в колебательном и поступательном движениях.Pulse variator 5 (Fig.3) has two input shafts 8 and 9, which are the output shafts of the engine located on the same geometric axis OO, on opposite sides of the housing 16 of the variator. 5. Each of these shafts carries a crank 17 and a bevel wheel 18, which are meshed with a bevel wheel 19, the axis 20 of which is located in the case 16 of the variator. The bevel wheels 18 and 19 form a conical reverse mechanism. Thus, the shafts 8 and 9 are interconnected by a conical reverse mechanism. This means that if one of the input shafts rotates in a clockwise direction, the other input shaft rotates in a counterclockwise direction. The cranks 17 of the shafts 8 and 9 are connected to two-arm levers 21, which have bearings 22. The bearings 22 are located on the same geometric axis O ₁ O ₁ in the slider 23, which can be moved in the vertical direction with the help of the regulating mechanism (in Fig. 3 the regulating mechanism does not shown). The control mechanism is driven by an electric motor. Supports 22 provide freedom to the levers 21 in oscillatory and translational movements.

Двуплечие рычаги 21 в точках A₁ и А₂ соединены с тягами 24, передающими движение на обгонные муфты 25, установленные на выходном валу 26 вариатора 5 и приводящие его во вращение только в одном направлении. Для простоты объяснения наTwo shoulders levers 21 at points A ₁ and A _{2 are} connected to rods 24, transmitting movement to overrunning clutches 25 mounted on the output shaft 26 of variator 5 and leading it to rotate in only one direction. For simplicity, the explanations on

фиг.3 представлен весьма примитивный обгонный механизм храпового типа. Известны также другие обгонные механизмы, которые удовлетворяют высоким требованиям по несущей способности и долговечности и которые могут использоваться вместо храпового механизма.figure 3 presents a very primitive overtaking mechanism ratchet type. Other overrunning mechanisms are also known that satisfy the high requirements of bearing capacity and durability and which can be used instead of the ratchet mechanism.

Рассмотрим силовой агрегат, выполненный по варианту 2 (фиг.2).Consider the power unit, made according to option 2 (figure 2).

Этот вариант выполнения силового агрегата интересен тем, что в сравнении с ДВС с однорядным расположением цилиндров и в сравнении с силовым агрегатом, выполненным по варианту 1, длина силового агрегата по варианту 2 оказывается меньше. Это важно в ряде случаев встройки силового агрегата в автомобиль. Таким образом, отличие силовых агрегатов, выполненных по варианту 1 и 2, заключается только в различных устройствах их ДВС, где цилиндры расположены с одной стороны от корпуса вариатора.This embodiment of the power unit is interesting in that, in comparison with the internal combustion engine with a single-row arrangement of cylinders and in comparison with the power unit made according to option 1, the length of the power unit according to option 2 is less. This is important in a number of cases of incorporating a power unit into a car. Thus, the difference between power units made according to option 1 and 2 lies only in the various devices of their internal combustion engines, where the cylinders are located on one side of the variator housing.

Схема силового агрегата, выполненная по варианту 2, содержит расположенные в два ряда поршни ДВС 1(1) и 1(3), образующие один ряд, и поршни 1(2) и 1(4), образующие второй ряд. Шатуны 3 поршней 1(1) и 1(3) установлены на оси 27, а шатуны поршней 1(2) и 1(4) на оси 28. Оси 27 и 28 расположены на расстоянии r, например, r=0,707 h, по разные стороны от оси вала 8. Оси движения поршней сдвинуты относительно вала 8 на расстояние r и таким образом механизм привода поршней имеет дезаксиал, аналогичный тому, который описан выше (фиг.4).The power unit diagram, made according to option 2, contains the pistons of the internal combustion engine 1 (1) and 1 (3) located in two rows, forming one row, and the pistons 1 (2) and 1 (4), forming the second row. The connecting rods 3 of the pistons 1 (1) and 1 (3) are mounted on the axis 27, and the connecting rods of the pistons 1 (2) and 1 (4) on the axis 28. The axles 27 and 28 are located at a distance r, for example, r = 0.707 h, along different sides from the axis of the shaft 8. The axes of movement of the pistons are shifted relative to the shaft 8 by a distance r and thus the piston drive mechanism has a deaxial similar to that described above (Fig. 4).

Вал 8 соединен с осями 27 и 28 с помощью пластин 29, связывающих ось с входным валом вариатора 5. ДВС силового агрегата содержит привод маховика 6, привод газораспределительного механизма 7, механизм подачи топлива (на фиг.2 не показан) и соединен с импульсным вариатором 5 с помощью вала 8, который является ведущим валом вариатора 5. Трансмиссия силового агрегата содержит карданный вал, приводимый от выходного вала 26 вариатора 5, ведущий мост и колеса транспортного средства (Эти узлы трансмиссии на фиг.2 не показаны.)The shaft 8 is connected to the axes 27 and 28 using plates 29 connecting the axis with the input shaft of the variator 5. The internal combustion engine of the power unit contains a flywheel drive 6, a gas distribution mechanism 7, a fuel supply mechanism (not shown in FIG. 2) and connected to a pulse variator 5 using a shaft 8, which is the drive shaft of the variator 5. The transmission of the power unit includes a driveshaft driven from the output shaft 26 of the variator 5, a drive axle and vehicle wheels (These transmission units are not shown in FIG. 2.)

Устройство механизма привода маховика 6, газораспределительного механизма 7 и импульсного вариатора 5 такое же, как описаны в силовом агрегате, выполненном по варианту 1.The device of the drive mechanism of the flywheel 6, the gas distribution mechanism 7 and the pulse variator 5 is the same as described in the power unit, made according to option 1.

Вал 8 является ведущим валом импульсного вариатора 5, а вал 9 используется только для привода газораспределительного механизма 7.Shaft 8 is the drive shaft of the pulse variator 5, and shaft 9 is used only to drive the gas distribution mechanism 7.

Силовой агрегат по варианту 1 работает следующим образом.The power unit according to option 1 works as follows.

Цилиндры ДВС с поршнями 1(1), 1(2), 1(3), 1(4) расположены в ряд и пронумерованы в соответствии с порядком их работы. Пусть рабочий такт совершается в данный момент времени в цилиндре 1(1). Тогда поршнем 1(2) совершается такт сжатия рабочей смеси, в цилиндре с поршнем 1(3) - такт всасывания, в цилиндре с поршнем 1(4) - такт выхлопа. Поскольку рабочий ход происходит в цилиндре с поршнем 1(1), то от поршня в этом цилиндре через шатун 3 и коромысло 4 движение передается на вал 8, который в данный момент времени является ведущим. Для того, чтобы совершались эти такты в ДВС, валы 8 и 9 должны вращаться в разные стороны и амплитуды их качания должны быть равны. Оба эти условия соблюдаются в импульсном вариаторе, поскольку в нем имеется механизм конического реверса. В тот момент времени, когда заканчивается рабочий такт в цилиндре с поршнем 1(1), заканчивается такт сжатия в цилиндре с поршнем 1(2) и начинается в нем рабочий такт. Это значит, что вал 9 становится ведущим, а вал 8 - становится ведомым и изменяет направление своего вращения; в цилиндрах с поршнями 1(1) и 1(3) будут происходить такты выхлопа и сжатия, соответственно, а в цилиндре с поршнем 1(4) - всасывание. Далее рабочий такт совершается последовательно в цилиндрах с поршнями 1(3) и 1(4). Все эти такты совершаются в соответствии с принципом работы четырехтактного четырехцилиндрового ДВС.ICE cylinders with pistons 1 (1), 1 (2), 1 (3), 1 (4) are arranged in a row and numbered in accordance with the order of their operation. Let the working cycle be performed at a given time in cylinder 1 (1). Then the piston 1 (2) performs the compression stroke of the working mixture, in the cylinder with the piston 1 (3) - the intake stroke, in the cylinder with the piston 1 (4) - the exhaust cycle. Since the working stroke occurs in the cylinder with the piston 1 (1), from the piston in this cylinder through the connecting rod 3 and the rocker 4, the movement is transmitted to the shaft 8, which is currently leading. In order for these measures to be performed in the internal combustion engine, the shafts 8 and 9 must rotate in different directions and their swing amplitudes must be equal. Both of these conditions are observed in a pulse variator, since it has a conical reverse mechanism. At that moment in time when the working cycle in the cylinder with the piston 1 (1) ends, the compression cycle in the cylinder with the piston 1 (2) ends and the working cycle begins in it. This means that the shaft 9 becomes the leading one, and the shaft 8 becomes the driven one and changes the direction of its rotation; in cylinders with pistons 1 (1) and 1 (3), exhaust and compression strokes will occur, respectively, and in a cylinder with piston 1 (4), suction will occur. Further, the working cycle is performed sequentially in the cylinders with pistons 1 (3) and 1 (4). All these measures are performed in accordance with the principle of operation of the four-stroke four-cylinder internal combustion engine.

Механизм привода маховика приводит его во вращение от качающегося коромысла 10 на кривошип 11. Для осуществления этого привода назначено соответствующее передаточное отношение в механизме привода маховика 6. В тех случаях, когда двигателю требуется подпитка энергией маховика, это автоматически происходит приводом маховика 12, в котором в этом случае приводится коромысло 10 от вращающегося маховика 12.The flywheel drive mechanism causes it to rotate from the rocker arm 10 to the crank 11. To implement this drive, the corresponding gear ratio in the flywheel drive mechanism is assigned 6. In cases where the engine requires energizing the flywheel, this automatically occurs with the flywheel drive 12, in which In this case, the rocker 10 from the rotating flywheel 12 is driven.

Распределительный вал 13 газораспределительного механизма вращается только в одну сторону, поскольку он приводится от того вала и обгонных муфт 14, которые в данный момент времени являются ведущими, в результате в соответствии с принципом действия ДВС происходит открытие клапанов и зажигание горючей смеси.The camshaft 13 of the gas distribution mechanism rotates only in one direction, since it is driven from that shaft and overrunning clutches 14, which are currently driving, as a result, in accordance with the principle of the internal combustion engine, the valves open and ignite the combustible mixture.

Механизм подачи топлива (на рисунках не показан), например механизм поворота заслонки карбюратора в бензиновых двигателях, снабжен соответствующим приводом. В вариаторе происходит передача движения от ведущего вала, например, от вала 8 на двуплечий рычаг 21 и далее через тягу 24 на одну обгонную муфту 25. Эта обгонная муфта приводит выходной вал 26 вариатора 5 и далее через механизмы трансмиссии приводятся во вращение ведущие колеса транспортного средства. В то же время вал 9 является ведомым, он приводится в качательное движение от зубчатых колес конического реверса, поэтому он вращается в противоположную сторону и потому передача сил на вторую обгонную муфту не происходит. Когда же ведущим становится вал 9, то вращающий момент на выходной вал 26 вариатора 5 передает именно эта вторая обгонная муфта. Таким образом, вращающий момент на выходной вал 26 вариатора 5, и значит, на ведущие колеса транспортного средства передается непрерывно. Регулирование передаточного отношения в вариаторе осуществляется перемещением ползуна 23. При этом синхронно меняется отношение плеч двуплечих рычагов 21 и тем самым меняется амплитуда качания точек А₁ и А₂ двуплечих рычагов 21 и обгонных муфт 25, тем самым меняется скорость выходного вала 26 и, значит, скорость движения транспортного средства. В примере разработки предложенного силового агрегата показано, что удается реализовать в процессе регулирования в вариаторе совпадение центров опор 22 с точками А₁ и А₂, тем самым достигается в вариаторе передаточное отношение, равное бесконечности, то есть такое положение, когда ведущие валы привода движутся, а выходной вал вариатора неподвижен и неподвижно транспортное средство. Важно отметить, во-первых, что такая регулировка в трансмиссии производится без размыкания кинематической цепи привода и, во-вторых, достижение нулевой скорости транспортного средства при регулировании в описанном импульсном вариаторе позволяет исключить из трансмиссии муфту сцепления.The fuel supply mechanism (not shown in the figures), for example, the carburetor shutter rotation mechanism in gasoline engines, is equipped with an appropriate drive. In the variator, movement is transmitted from the drive shaft, for example, from the shaft 8 to the two-arm lever 21 and then through the link 24 to one overrunning clutch 25. This overrunning clutch drives the output shaft 26 of the variator 5 and then the drive wheels of the vehicle are driven through the transmission mechanisms . At the same time, the shaft 9 is driven, it is driven in a swinging motion from the gears of the bevel reverse, therefore, it rotates in the opposite direction and therefore the transfer of forces to the second overrunning clutch does not occur. When the shaft 9 becomes the leading one, then this second overrunning clutch transmits the torque to the output shaft 26 of the variator 5. Thus, the torque on the output shaft 26 of the variator 5, and therefore, is continuously transmitted to the drive wheels of the vehicle. The gear ratio in the variator is controlled by moving the slider 23. At the same time, the ratio of the shoulders of the two-arm levers 21 changes simultaneously, and the swing amplitude of the points A ₁ and A _{2 of the} two-arm levers 21 and overrunning clutches 25 changes, thereby changing the speed of the output shaft 26 and, therefore, vehicle speed In the example of the development of the proposed power unit, it is shown that it is possible to realize the coincidence of the support centers 22 with points A ₁ and A ₂ in the variator, thereby achieving a gear ratio equal to infinity in the variator, that is, a position where the drive drive shafts move, and the output shaft of the variator is stationary and motionless vehicle. It is important to note, firstly, that such adjustment in the transmission is carried out without opening the kinematic chain of the drive and, secondly, achieving zero vehicle speed during regulation in the described pulse variator allows the clutch to be excluded from the transmission.

Силовой агрегат по варианту 2 работает следующим образом.The power unit according to option 2 works as follows.

Пусть рабочий такт совершается в цилиндре с поршнем 1(1), тогда под действием сил в нем ось 27 повернется относительно вала 8 по часовой стрелке, как показано стрелкой I на фиг.4. В результате в цилиндре с поршнем 1(3) происходит такт всасывания, ось 28 повернется, как показано стрелкой II на фиг.2 и в цилиндрах с поршнями 1(2) и 1(4) происходят такты сжатия и выхлопа, соответственно.Let the working cycle be made in the cylinder with the piston 1 (1), then under the action of forces in it the axis 27 will rotate clockwise relative to the shaft 8, as shown by arrow I in Fig. 4. As a result, a suction stroke occurs in the cylinder with the piston 1 (3), the axis 28 rotates, as shown by arrow II in Fig. 2, and compression and exhaust cycles occur in the cylinders with pistons 1 (2) and 1 (4), respectively.

Вал 8 вращается по часовой стрелке и приводит вариатор 5, его механизмы движутся, как описано выше, и одна из обгонных муфт передает вращающий момент на выходной вал 26 вариатора и далее на колеса транспортного средства.The shaft 8 rotates clockwise and drives the variator 5, its mechanisms move as described above, and one of the overrunning clutches transmits torque to the output shaft 26 of the variator and then to the wheels of the vehicle.

Когда заканчивается рабочий такт в цилиндре с поршнем 1(1), также заканчивается такт сжатия в цилиндре с поршнем 1(2) начинается рабочий такт в цилиндре с поршнем 1(2), в цилиндре с поршнем 1(4) начинается такт всасывания, а в цилиндрах с поршнями 1(1) и 1(3) такты выхлопа и сжатия, соответственно, вал 8 меняет направление вращения, и вторая обгонная муфта передает вращение на выходной вал 26 вариатора 5 и далее на колеса транспортного средства. Далее процесс передачи сил продолжается в соответствии с принципом работы четырехтактного четырехцилиндрового ДС и описанного выше импульсного вариатора.When the working cycle in the cylinder with the piston 1 (1) ends, the compression cycle in the cylinder with the piston 1 (2) also ends the working cycle in the cylinder with the piston 1 (2), the suction cycle starts in the cylinder with the piston 1 (4), and in cylinders with pistons 1 (1) and 1 (3), the exhaust and compression cycles, respectively, the shaft 8 changes the direction of rotation, and the second overrunning clutch transmits the rotation to the output shaft 26 of the variator 5 and further to the wheels of the vehicle. Further, the process of power transfer continues in accordance with the principle of operation of the four-stroke four-cylinder DS and the pulse variator described above.

Предлагаемое решение соответствует критериям «новизна» «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».The proposed solution meets the criteria of "novelty", "inventive step" and "industrial applicability".

Claims

1. The power unit of the vehicle, containing an internal combustion engine, a transmission having a variator with a shaft, a mechanism for converting the rotational motion of the output shaft of the engine into an oscillatory one, characterized in that a four-stroke four-cylinder internal combustion engine is installed in which a mechanism for converting the rotational movement of the output shaft into an oscillatory made in the form of a disaxial piston drive, with a single-row arrangement of engine cylinders, the variator divides the row of cylinders into two p obvious parts located on both sides of the variator case, which is made pulsed and contains two input shafts located on the same geometric axis on different sides of the variator case, each of these shafts carries a crank and bevel gear, both bevel gears are engaged with gear a wheel whose rotation axis is freely mounted in the variator housing, each crank is connected to a two-arm lever, the swing axis of which is fixed in the slider with the possibility of movement to change the ratio of the shoulders vuplechem lever, one end of which is connected to the input shaft crank, the other end of each double-armed lever via a rod connected to the driving member freewheel, seated on the output shaft of the variator.

2. The power unit of the vehicle, containing an internal combustion engine, a transmission having a variator with a shaft, a mechanism for converting the rotational motion of the output shaft of the engine into an oscillatory one, characterized in that a four-stroke four-cylinder internal combustion engine is installed in which a mechanism for converting the rotational movement of the output shaft into an oscillatory made in the form of a disaxial piston drive, with a two-row arrangement of engine cylinders on both sides of the geometric axis the drive shaft of the variator, engine rods located in the same row on one side of the variator housing are mounted on an axis that is mounted in a plate connecting this axis to the input shaft of the variator, which is pulsed and contains two input shafts located on the same geometric axis at different sides of the variator housing, each of these shafts carries a crank and bevel gear, both bevel gears are engaged with a gear whose rotation axis is freely mounted in the variator housing, each crank is connected to the two-arm lever, the swing axis of which is fixed in the slider with the possibility of movement to change the ratio of the shoulders in the two-arm lever, one end of which is connected to the input shaft crank, and the other end of each two-arm lever is connected to the driving link of the overrunning clutch sitting on the output shaft of the variator.