RU2161709C2

RU2161709C2 - Rotary-piston engine

Info

Publication number: RU2161709C2
Application number: RU99103462/06A
Authority: RU
Inventors: А.К. Степаньков
Original assignee: Степаньков Александр Кондратьевич
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2001-01-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines for vehicles. SUBSTANCE: engine rotor is mounted on eccentric bushing for rotation of bushing relative to rotor and engine shaft, and is furnished with gear wheel mechanically coupled with gear rim secured on engine shaft. This provides summing up of energy of rotor rotating around engine axis and energy of rotation of rotor around its own axis. EFFECT: increased engine efficiency. 6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве привода транспортных средств. The invention relates to mechanical engineering and can be used as a drive of vehicles.

Известен РПД Ванкеля (см. Ханин Н.С. "Автомобильные роторно-поршневые двигатели", М. , Машгиз, 1964), в котором трехгранный ротор располагается в эпитрохоидной расточке корпуса, оборудован зубчатым венцом внутреннего зацепления и расположен на эксцентриковом валу с кинематической связью венца ротора с неподвижной шестерней, закрепленной на корпусе. В пространстве, ограниченном эпитрохоидой, ротор совершает планетарное движение, вращаясь вокруг оси двигателя и вокруг собственной оси. Можно утверждать, что энергия рабочих газов преобразуется в два вида кинетической энергии - энергию собственного вращения ротора и энергию вращения ротора вокруг оси двигателя. The Wankel RPD is known (see Khanin NS “Automotive rotary piston engines”, M., Mashgiz, 1964), in which the trihedral rotor is located in the epitrochoid bore of the housing, is equipped with a gear ring of internal gearing and is located on an eccentric shaft with kinematic coupling the crown of the rotor with a fixed gear mounted on the housing. In the space limited by the epitrochoid, the rotor makes a planetary motion, rotating around the axis of the engine and around its own axis. It can be argued that the energy of the working gases is converted into two types of kinetic energy - the energy of its own rotation of the rotor and the energy of rotation of the rotor around the axis of the engine.

Недостатками РПД являются большие удельные нагрузки на эксцентриковом валу из-за малой величины плеча крутящего момента и неполное использование кинетической энергии ротора, так как мощность снимается только от кинетической энергии вращения ротора вокруг оси двигателя, вариант использования энергии собственного вращения ротора известен как планетарный механизм k - h - v (см. В.Н.Кудрявцев "Планетарные передачи", Л-д, "Машиностроение 1977 г., стр. 12); схемы на фиг. 2, фиг. 3, но в двигателе Ванкеля не используется. The disadvantages of RPD are the large specific loads on the eccentric shaft due to the small torque arm and the incomplete use of the kinetic energy of the rotor, since the power is removed only from the kinetic energy of the rotor rotation around the motor axis, the option of using the energy of the rotor's own rotation is known as the planetary mechanism k - h - v (see V.N.Kudryavtsev "Planetary gears", L-d, "Engineering 1977, p. 12); the circuit in Fig. 2, Fig. 3, but is not used in the Wankel engine.

Известен патент Англии N 994432, МКИ F 01 С, в котором ротор РПД с установленными на нем шестернями внешнего зацепления размещается на эксцентриковом валу, при этом шестерни входят в зацепление с зубчатыми венцами, закрепленными на корпусе, а дополнительно размещенные на роторе шестерни наружного или внутреннего зацепления кинематически связаны с зубчатыми колесами, закрепленными на выходном валу. The patent of England N 994432, MKI F 01 C is known, in which the RPD rotor with external gears mounted on it is placed on an eccentric shaft, while the gears mesh with gear crowns fixed to the housing, and the external or internal gears are additionally placed on the rotor gears are kinematically connected with gears fixed to the output shaft.

Из анализа патента видно, что образованная шестернями 11,14 и венцами 13,15 планетарная передача действительно замедляющая, но и передача, образованная шестерней 11, венцом 18 и венцом 13 и шестерней 17 также может быть только замедляющей, потому что передаточное отношение таких передач рассчитывается по формуле Z13 · Z14/Z11 · Z15 (см. В.Н.Кудрявцев "Планетарные передачи", Л-д, "Машиностроение", 1977, стр. 14 - 6 вариант, стр. 20 - 5,6 варианты). Действительно, ускорения на выходном валу получить невозможно, так как ротор, вращаясь вокруг оси двигателя по часовой стрелке, будет вращаться вокруг собственной оси против часовой стрелки, может произойти только вычитание скоростей, т.е. замедление. From the analysis of the patent it can be seen that the planetary gear formed by gears 11.14 and 13.15 gears is really slowing down, but the gear formed by gear 11, crown 18 and crown 13 and gear 17 can also only be slowing down, because the gear ratio of such gears is calculated according to the formula Z13 · Z14 / Z11 · Z15 (see V.N. Kudryavtsev "Planetary gears", Ld, "Mechanical Engineering", 1977, p. 14 - 6 option, p. 20 - 5.6 options). Indeed, it is impossible to obtain accelerations on the output shaft, since the rotor, rotating around the axis of the engine clockwise, will rotate around its own axis counterclockwise, only subtraction of speeds can occur, i.e. slowdown.

Ошибочным является утверждение автора патента, что "трансмиссия может применяться как повышающая для привода компрессора...", т.е. запатентованное техническое решение неспособно обеспечить заявленную характеристику. The author’s claim is erroneous that “the transmission can be used as a boost to drive the compressor ...”, i.e. The patented technical solution is unable to provide the claimed characteristic.

Цель изобретения - повышение КПД двигателя за счет суммирования кинетической энергии собственного вращения ротора и энергии вращения ротора вокруг оси двигателя, что достигается установкой на роторе зубчатого колеса, кинематически связанного с зубчатым венцом, закрепленным на валу двигателя, и образованный таким способом планетарный механизм, где ведущим колесом служит сателлит, передает на вал двигателя полную энергию ротора. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the engine by summing the kinetic energy of the rotor’s own rotation and the rotor rotation energy around the axis of the engine, which is achieved by installing a gear on the rotor kinematically connected to the ring gear fixed to the motor shaft, and the planetary mechanism formed in this way, where The satellite serves as a wheel, transfers the full energy of the rotor to the motor shaft.

Перечень фигур чертежей:
Фиг. 1 - продольный разрез двигателя;
Фиг. 2 - схема двигателя Ванкеля;
Фиг. 3 - схема варианта двигателя Ванкеля;
Фиг. 4 - схема пневматического двигателя;
Фиг. 5 - схема пневматического двигателя;
Фиг. 6 - схема суммирующего механизма.The list of drawings:
FIG. 1 - longitudinal section of the engine;
FIG. 2 is a diagram of a Wankel engine;
FIG. 3 is a diagram of a variant of a Wankel engine;
FIG. 4 is a diagram of a pneumatic engine;
FIG. 5 is a diagram of a pneumatic engine;
FIG. 6 is a diagram of a summing mechanism.

Двигатель на фиг. 1 состоит из корпуса 1 с эпитрохоидной расточкой, закрытого боковыми крышками 2 и 3 с расположенным в расточке многогранным ротором 4, оборудованным зубчатым венцом 5, входящим в зацепление с неподвижной шестерней 6, при этом установленное на роторе 4 зубчатое колесо 7 кинематически связано с зубчатым венцом 8, закрепленным на валу двигателя 9, на котором расположена с возможностью вращения эксцентричная втулка 10 и шестерня 11, связанная с венцом 12, установленным в балансире 13. Аналогично балансиру 13 может быть установлен второй балансир, не показанный на фиг. 1. The engine of FIG. 1 consists of a housing 1 with an epitrochoid bore, closed by side covers 2 and 3 with a polyhedral rotor 4 located in the bore, equipped with a gear ring 5, engaged with the stationary gear 6, while the gear 7 mounted on the rotor 4 is kinematically connected with the gear ring 8, mounted on the shaft of the engine 9, on which the eccentric sleeve 10 and gear 11 are mounted for rotation, connected with the crown 12 mounted in the balancer 13. Similarly to the balancer 13, a second balancer can be installed, not yet shown in FIG. 1.

Анализируя кинематическую схему двигателя Ванкеля на фиг. 2, где a - неподвижная шестерня, b - венец ротора, h - эксцентриковый вал, Mh - крутящий момент двигателя и схему фиг. 3, где а - неподвижная шестерня, b - венец ротора, h - эксцентриковый вал, Mb - крутящий момент собственного вращения ротора, видно, что мощность с двигателя Ванкеля можно снимать двумя способами и с разными характеристиками, т.к. Mb = 3 · Mh за счет соотношения зубьев а: b= 2:3, потому-то за один оборот эксцентрикового вала ротор поворачивается вокруг своей оси только на 1/3 оборота. By analyzing the kinematic diagram of the Wankel engine in FIG. 2, where a is the stationary gear, b is the crown of the rotor, h is the eccentric shaft, Mh is the engine torque and the circuit of FIG. 3, where a is the stationary gear, b is the crown of the rotor, h is the eccentric shaft, Mb is the torque of the rotor’s own rotation, it can be seen that the power from the Wankel engine can be removed in two ways and with different characteristics, because Mb = 3 · Mh due to the ratio of teeth a: b = 2: 3, therefore, in one revolution of the eccentric shaft, the rotor rotates around its axis by only 1/3 of a revolution.

Анализируя схему пневматического двигателя на фиг. 4, выполненного из деталей заявленного двигателя, где 4 - ротор, 10 - эксцентричная втулка, установленная с возможностью вращения на валу 9, а на втулке 10 способен вращаться ротор 4, видим, что сила рабочего газа одновременно поворачивает ротор вокруг своей оси и через ротор, как твердое тело, поворачивает эксцентричную втулку, особенно видно на фиг. 5, где ротор совершил поворот на 30 градусов вокруг своей оси относительно позиции, занимаемой ротором на фиг. 4. By analyzing the circuit of the air motor of FIG. 4, made of parts of the declared engine, where 4 is the rotor, 10 is an eccentric sleeve mounted for rotation on the shaft 9, and rotor 4 is able to rotate on the sleeve 10, we see that the working gas force simultaneously rotates the rotor around its axis and through the rotor , like a solid body, rotates an eccentric sleeve, especially seen in FIG. 5, where the rotor rotates 30 degrees around its axis relative to the position occupied by the rotor in FIG. 4.

Очень важно отметить, что движение ротора на схемах фиг. 4, фиг. 5 не связано с наличием неподвижной шестерни и зубчатого венца, потому что вершины ротора - суть точки производящего эпитрохоиду круга и они - вершины ротора - повторяют траекторию движения этих точек и за счет трения поворачивают ротор вокруг своей оси и вокруг оси двигателя. It is very important to note that the movement of the rotor in the diagrams of FIG. 4, FIG. 5 is not associated with the presence of a fixed gear and ring gear, because the rotor vertices are the points of the circle producing the epitrochoid and they, the rotor vertices, repeat the trajectory of these points and, due to friction, rotate the rotor around its axis and around the axis of the engine.

Ванкель устанавливает в двигателе пару венец - шестерня с целью исключить трение вершин ротора по образующей, т.к. отмечено было, что ротор может совершать планетарное движение по траектории эпитрохоиды за счет скольжения вершин ротора по ней. Wankel installs in the engine a pair of crowns - gears in order to exclude friction of the rotor vertices along the generatrix, because It was noted that the rotor can perform planetary motion along the epitrochoid trajectory due to the sliding of the rotor vertices along it.

Заявленный двигатель работает следующим образом. The claimed engine operates as follows.

При планетарном движении ротора 4 в эпитрохоидной расточке корпуса 1, ротор 4 обкатывается по неподвижной шестерне 6 своим венцом 5 и, вращаясь на эксцентричной втулке 10, которая вращается на валу 9, за каждый оборот ротора вокруг оси двигателя зубчатым колесом 7 повернет зубчатый венец 8 на один оборот и одновременно, повернувшись вокруг своей оси на одну треть оборота, ротор повернет зубчатый венец 8 дополнительно на 1/4 оборота, т.к соотношение Z7:Z8 = 3:4 по условиям соосности. With the planetary movement of the rotor 4 in the epitrochoid bore of the housing 1, the rotor 4 rolls around the stationary gear 6 with its crown 5 and, rotating on the eccentric sleeve 10, which rotates on the shaft 9, for each revolution of the rotor around the axis of the engine, the gear ring 7 will rotate the ring gear 8 on one revolution and at the same time, turning around its axis by one third of a revolution, the rotor will rotate the ring gear 8 an additional 1/4 revolution, because the ratio Z7: Z8 = 3: 4 according to the alignment conditions.

Схема на фиг. 6 показывает, что установленное на роторе зубчатое колесо 7, вращаясь на эксцентричной втулке 10, которая в свою очередь вращается на валу 9, передает зубчатому венцу 8 собственное вращение и вращение вокруг оси двигателя без дополнительных устройств и приспособлений. The circuit of FIG. 6 shows that the gear wheel 7 mounted on the rotor, rotating on an eccentric sleeve 10, which in turn rotates on the shaft 9, transfers the ring gear 8 its own rotation and rotation around the motor axis without additional devices and devices.

Таким образом, при движении ротора 4 зубчатому венцу 8 и связанному с ним валу двигателя будет передаваться мощность от вращения ротора вокруг своей оси и вокруг оси двигателя, что повысит КПД двигателя, а увеличение плеча приложения силы крутящих моментов, поскольку ось эксцентричной втулки 10 располагается внутри делительной окружности венца 8 позволит снизить удельные нагрузки в кинематических связях. Thus, when the rotor 4 moves to the gear ring 8 and the motor shaft connected with it, power will be transmitted from the rotation of the rotor around its axis and around the axis of the engine, which will increase the efficiency of the engine and increase the shoulder of the application of torque forces, since the axis of the eccentric sleeve 10 is pitch circle of the crown 8 will reduce the specific load in the kinematic relationships.

Claims

A rotary piston engine, consisting of a housing with an epitrochoidal bore and a multifaceted rotor placed in the bore, mounted eccentrically to the engine shaft, with a gear rim mounted on the rotor kinematically connected to the stationary gear, characterized in that, in order to increase the engine efficiency, the rotor is additionally equipped a gear wheel kinematically connected with a gear ring mounted on the motor shaft and mounted on an eccentric sleeve that can rotate relative to the rotor and motor shaft.