RU2099559C1

RU2099559C1 - Rodless internal combustion engine with rotatable piston

Info

Publication number: RU2099559C1
Application number: RU95117309A
Authority: RU
Inventors: Б.А. Шароглазов; П.Н. Баранов
Original assignee: Челябинский государственный технический университет
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1997-12-20

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: engine operates as an engine which has straight flow gas exchange system and whose pistons move toward each other. In combustion and expansion gases causes pistons 3 to move forward. The pistons sets ball 4 in motion through an intermediate mechanism. The balls are received in semi-spherical hollows on the surface of the piston. The balls, being in contact with the grooves provided in cylinder 1, roll over the curved endless shapes of the grooves thus converting forward motion into rotation, which is transmitted from the balls to pistons. The pistons have openings 5 through which output spline shaft 6 passes. Rotation is transmitted to power take-off gears 14 by the use of spline bushings 8 connected with the pistons and spline shaft connected with the spline bushings on which power take-off gears are mounted. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building.

Известны конструкции бесшумных двигателей внутреннего сгорания, например двигатель Баландина, двигатель Ванкеля. Known for the construction of silent internal combustion engines, for example, the Balandin engine, Wankel engine.

Двигатель Баландина [1] содержит по меньшей мере цилиндр, поршень, шток, камеру сгорания, коленчатый вал. В двигателе Баландина преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное осуществляется при помощи коленчатого вала специальной конструкции. The Balandin engine [1] contains at least a cylinder, a piston, a rod, a combustion chamber, a crankshaft. In the Balandin engine, the conversion of the reciprocating motion into rotational is carried out using a special design crankshaft.

Двигатель Ванкеля [2] содержит корпус, ротор, камеру сгорания, источники воспламенения, выходной вал. В этом двигателе усилие от действия газов передается непосредственно вращающемуся ротору, а от ротора входному валу. The Wankel engine [2] contains a housing, a rotor, a combustion chamber, ignition sources, an output shaft. In this engine, the force from the action of gases is transmitted directly to the rotating rotor, and from the rotor to the input shaft.

Наиболее близким к предлагаемому двигателю является бесшатунный двигатель внутреннего сгорания [3] который содержит цилиндр, поршень, выходной вал, камеру сгорания, форсунку, механизм газораспределения. Closest to the proposed engine is a rodless internal combustion engine [3] which contains a cylinder, piston, output shaft, combustion chamber, nozzle, gas distribution mechanism.

Такая конструкция позволяет упростить вышеописанный двигатель, повысить надежность работы при высоких динамических нагрузках и возможность форсировки двигателя, а также уменьшить механические потери в сопряжении поршень - цилиндр за счет придания поршню вращательного движения. This design allows us to simplify the engine described above, to increase reliability at high dynamic loads and the possibility of forcing the engine, as well as to reduce mechanical losses in the piston-cylinder mating due to the imparting of rotational movement to the piston.

Недостатком данного двигателя являются большие габариты двигателя, а также сложный способ синхронизации движения поршней. The disadvantage of this engine is the large size of the engine, as well as a complicated method of synchronizing the movement of pistons.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции двигателя, снижения его габаритов и упрощения способа синхронизации движения поршней, а также снижение массы двигателя. The invention solves the problem of simplifying the design of the engine, reducing its size and simplifying the method of synchronizing the movement of pistons, as well as reducing the mass of the engine.

Указанная задача решается тем, что в бесшатунном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр с криволинейными бесконечными пазами на его внутренней поверхности, передаточный механизм со сферическим телами, выходной вал, камеру сгорания, топливную систему, механизм газораспределения, согласно изобретению в днище каждого поршня имеются отверстия, через которые проходит выходной вал, снабженный шлицами и связанный с поршнями через шлицевые втулки, закрепленные на поршнях. This problem is solved by the fact that in a rodless internal combustion engine containing a cylinder with curved endless grooves on its inner surface, a transmission mechanism with spherical bodies, an output shaft, a combustion chamber, a fuel system, a gas distribution mechanism, according to the invention, there are openings in the bottom of each piston, through which an output shaft passes, provided with splines and connected to the pistons through splined bushings mounted on the pistons.

Впервые предложен принципиально новый одновальный бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями. For the first time, a fundamentally new single-shaft rodless internal combustion engine with rotating pistons was proposed.

Выполнение на выходном валу шлицов на обоих концах, посредством которых и шлицевых втулок вал взаимодействует с обеими поршнями, обеспечивает синхронизацию движения поршней. Причем сам выходной шлицевой вал остается неподвижным в осевом направлении, но имеет возможность вращаться вокруг своей оси, а съем мощности осуществляется с шестерен, установленных на противоположных концах вала. The execution on the output shaft of the splines at both ends, through which the splined bushings the shaft interacts with both pistons, ensures synchronization of the movement of the pistons. Moreover, the output spline shaft itself remains stationary in the axial direction, but has the ability to rotate around its axis, and power is removed from gears mounted on opposite ends of the shaft.

Совокупность заявленных признаков позволяет существенно уменьшить габариты двигателя, заменив шток шлицевой втулкой и валом, упростить способ синхронизации движения поршней, а также снизить массу двигателя. The combination of the claimed features can significantly reduce the size of the engine by replacing the rod with a splined sleeve and shaft, simplify the method of synchronizing the movement of the pistons, and also reduce the weight of the engine.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен разрез двигателя. The invention is illustrated in the drawing, which shows a section of the engine.

Двигатель включает цилиндр 1 с выполненными на части длины его внутренней поверхности бесконечными криволинейными пазами 2, поршни 3 с установленными в полусферические гнезда шарами 4, которые входят в сочленение с соответствующими пазами в цилиндре. В совокупности поршни, шары и пазы представляют собой передаточный механизм. Причем поршни имеют сквозные отверстия 5, через которые проходит выходной вал 6, с выполненными шлицевыми участками 7. С поршнями связаны шлицевые втулки 8, входящие при помощи шлицевого соединения в сочленение со шлицевым валом. Поршни при схождении и в совокупности с цилиндром образуют камеру сгорания 9. В корпусе цилиндра выполнены форсунки 10, продувочный 11 и выпускной 12 ресиверы. Выходной шлицевой вал установлен в подшипниках 13, и на нем установлены шестерни отбора мощности 14. Отверстия 5 уплотнены кольцами 15. The engine includes a cylinder 1 with infinite curved grooves 2 made on a part of the length of its inner surface, pistons 3 with balls 4 installed in hemispherical seats, which enter the joint with the corresponding grooves in the cylinder. Together, the pistons, balls, and grooves are a transmission mechanism. Moreover, the pistons have through holes 5 through which the output shaft 6 passes, with the splined sections made 7. The pistons are connected with splined bushings 8, which are connected via a splined joint to the joint with the splined shaft. The pistons, when converging and together with the cylinder, form the combustion chamber 9. In the cylinder body, nozzles 10, purge 11 and exhaust 12 receivers are made. The output spline shaft is mounted in bearings 13, and power take-off gears 14 are mounted on it. Holes 5 are sealed with rings 15.

Двигатель работает как с прямоточной схемой газообмена с противоположно движущимися поршнями следующим образом. В процессе сгорания и расширения газы принуждают поршни 3 к поступательному движению, которое воспринимается передаточным механизмом, включающим шары 4, расположенные в выполненных на поверхности поршня полусферических гнездах. Шары, находясь в сочленении с пазами 2, выполненными в цилиндре 1, вынуждены катиться по прямолинейным бесконечным профилям пазов, преобразуя тем самым поступательное движение во вращательное, которое передается от шаров на поршни. Причем поршни имеют отверстия 5, через которые проходит выходной шлицевой вал 6. Вращательное движение передается на шестерни отбора мощности 14 при помощи шлицевых втулок 8, связанных с поршнями, и шлицевого вала, связанного со шлицевыми втулками, на котором установлены шестерни отбора мощности. Причем шлицевой вал в продольном направлении остается неподвижным, а поршни имеют возможность движения вдоль этого вала. Перемещение поршней от НМТ к ВМТ обеспечивается установленным на выходном валу маховиком (на чертеже не показан). The engine operates as a direct-flow gas exchange scheme with oppositely moving pistons as follows. In the process of combustion and expansion, the gases force the pistons 3 to translate, which is perceived by the transmission mechanism, including balls 4 located in hemispherical nests made on the surface of the piston. The balls, being in articulation with the grooves 2 made in the cylinder 1, are forced to roll along rectilinear endless groove profiles, thereby converting the translational motion into rotational motion, which is transmitted from the balls to the pistons. Moreover, the pistons have holes 5 through which the output splined shaft 6 passes. Rotational motion is transmitted to the power take-off gears 14 by means of splined bushings 8 connected to the pistons and a splined shaft connected to the splined bushings on which the power take-off gears are mounted. Moreover, the spline shaft in the longitudinal direction remains stationary, and the pistons have the ability to move along this shaft. The movement of the pistons from BDC to TDC is provided by a flywheel installed on the output shaft (not shown in the drawing).

Таким образом замена штоков, крепящихся жестко к поршням, на шлицевые втулки и выходной шлицевой вал позволила исключить дополнительные шестерни и сохранить синхронизацию движения поршней, а этим обеспечить следующий положительный результат: существенно снизить габариты двигателя и его массу, а также упростить способ синхронизации движения поршней. Также данная замена позволяет использовать внутреннее пространство поршней. Thus, replacing the rods attached rigidly to the pistons with splined bushings and an output splined shaft made it possible to eliminate additional gears and maintain synchronization of the pistons, and this ensured the following positive result: significantly reduce the size of the engine and its mass, as well as simplify the method of synchronizing the movement of pistons. Also this replacement allows the use of the internal space of the pistons.

Предлагаемый двигатель может использоваться в личном, фермерском хозяйстве, а также на приусадебном участке в качестве привода электрогенератора, механизированного культиватора, насоса, лебедки и др. Предлагаемый для данного использования двигатель имеет ряд преимуществ по сравнению с другими двигателями благодаря сравнительно небольшой массе и габаритам при достаточной мощности, т. к. может быть установлен в труднодоступных для других двигателей местах. Данный двигатель еще удобен и тем в использовании, что отбор мощности можно осуществлять с обеих концов выходного вала, что весьма удобно при работе с двигателем. The proposed engine can be used in personal farming, as well as on a personal plot as a drive for an electric generator, a mechanized cultivator, a pump, a winch, etc. The engine proposed for this use has a number of advantages compared to other engines due to its relatively small weight and dimensions with sufficient power, because it can be installed in places inaccessible to other engines. This engine is also convenient in that the use of power can be taken from both ends of the output shaft, which is very convenient when working with the engine.

Claims

A rodless internal combustion engine with rotating pistons, comprising a cylinder with curved endless grooves on its inner surface, a transmission mechanism with spherical bodies, an output shaft, a combustion chamber, a fuel system, a gas distribution mechanism, characterized in that each of the pistons in the bottom has an opening through which passes the output shaft, equipped with splines and connected with the pistons through spline bushings mounted on the pistons.