RU2299989C2 - Piston machine - Google Patents

Piston machine Download PDF

Info

Publication number
RU2299989C2
RU2299989C2 RU2005115834/06A RU2005115834A RU2299989C2 RU 2299989 C2 RU2299989 C2 RU 2299989C2 RU 2005115834/06 A RU2005115834/06 A RU 2005115834/06A RU 2005115834 A RU2005115834 A RU 2005115834A RU 2299989 C2 RU2299989 C2 RU 2299989C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
rack
connecting rod
possibility
lever
Prior art date
Application number
RU2005115834/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005115834A (en
Inventor
Юрий Александрович Горшков (RU)
Юрий Александрович Горшков
Original Assignee
Юрий Александрович Горшков
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 Юрий Александрович Горшков filed Critical Юрий Александрович Горшков
Priority to RU2005115834/06A priority Critical patent/RU2299989C2/en
Priority to PCT/RU2005/000548 priority patent/WO2006126909A1/en
Publication of RU2005115834A publication Critical patent/RU2005115834A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2299989C2 publication Critical patent/RU2299989C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/047—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft with rack and pinion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
    • F16H19/043—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack for converting reciprocating movement in a continuous rotary movement or vice versa, e.g. by opposite racks engaging intermittently for a part of the stroke

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention is designed for use in compressors and internal combustion engines. Proposed machine has body, converting planetary gear mechanism with shaped toothed rack, gear wheel, cylinder and piston with flexible connecting rod arranged in cylinder and connected to rack at side farthest from piston. Body has and inner guide surfaces and two supports are found on arc of rack farthest from piston and moving along outer guides of body, and support arranged after first two supports and engaging with inner guide of body. Lever and spacer installed for engagement with shaped surface of lever and changing deflection of connecting rod are mounted on flexible connecting rod. Gear wheel has cylindrical support surface, and shaped rack has shaped support surface in engagement with shaped rack.
EFFECT: increased efficiency, simplified design, reduced overall dimensions and weight.
4 cl, 5 dwg

Description

Поршневая машина предназначена для использования в машиностроении в качестве компрессора или двигателя внутреннего сгорания с устройствами, преобразующими вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение поршня и наоборот.The piston machine is intended for use in mechanical engineering as a compressor or internal combustion engine with devices that convert the rotational motion of the shaft into reciprocating motion of the piston and vice versa.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является поршневая машина, содержащая корпус, зубчатый планетарный механизм преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот с фигурной зубчатой рейкой, ведущее зубчатое колесо, взаимодействующее с рейкой, цилиндр и размещенный в нем поршень с шатуном, соединенным с рейкой (US 4803964 А, МПК F02B 75/32, опубл. 14.02.1989).Closest to the invention in technical essence is a piston machine containing a housing, a planetary gear mechanism for converting rotational motion into translational and vice versa with a figured gear rack, a leading gear wheel interacting with the rack, a cylinder and a piston placed therein with a connecting rod connected to the rack ( US 4803964 A, IPC F02B 75/32, publ. 02.14.1989).

Недостатками этой машины являются сложная конструкция и значительные габариты и вес.The disadvantages of this machine are its complex design and significant dimensions and weight.

Задачей изобретения является повышение коэффициента полезного действия, упрощение конструкции, уменьшение габаритов и веса, оптимизация режима работы.The objective of the invention is to increase the efficiency, simplifying the design, reducing the size and weight, optimizing the operating mode.

Поставленная задача решается за счет того, что в поршневой машине, содержащей корпус, зубчатый планетарный механизм преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот с фигурной зубчатой рейкой, ведущее зубчатое колесо, взаимодействующее с рейкой, цилиндр и размещенный в нем поршень с шатуном, соединенным с рейкой, шатун выполнен гибким с возможностью прогиба в зависимости от давления на поршень и присоединен к дальней от поршня стороне рейки.The problem is solved due to the fact that in a piston machine containing a housing, a planetary gear mechanism for converting rotational motion into translational and vice versa with a figured gear rack, a leading gear wheel interacting with the rack, a cylinder and a piston placed in it with a connecting rod connected to the rack , the connecting rod is flexible with the possibility of deflection depending on the pressure on the piston and is attached to the side of the rail furthest from the piston.

В корпусе поршневой машины выполнены внешние направляющие поверхности и внутренняя направляющая поверхность, а на дуге фигурной рейки, дальней от поршня, расположены две опоры с возможностью перемещения вместе с рейкой по внешним направляющим поверхностям и еще одна опора, расположенная дальше первых двух опор с возможностью контакта с внутренней направляющей поверхностью.In the body of the piston machine, external guide surfaces and an internal guide surface are made, and on the arc of the figured rail farthest from the piston there are two supports with the possibility of movement along the rack along the external guide surfaces and another support located further than the first two supports with the possibility of contact with inner guide surface.

На гибком шатуне со стороны, дальней от поршня, имеется рычаг с профильной поверхностью, и распорка между профильной поверхностью рычага и поверхностью фигурной рейки установлена с возможностью контакта с профильной поверхностью рычага шатуна и с возможностью изменения прогиба последнего.On the flexible connecting rod from the side farthest from the piston, there is a lever with a profile surface, and a spacer between the profile surface of the lever and the surface of the figured rail is installed with the possibility of contact with the profile surface of the rod lever and with the possibility of changing the deflection of the latter.

При этом ведущее зубчатое колесо имеет дополнительную внешнюю цилиндрическую опорную поверхность, а фигурная рейка зубчатого планетарного механизма - контактирующую с ней дополнительную внутреннюю профильную опорную поверхность.In this case, the drive gear has an additional external cylindrical bearing surface, and the curved rack of the planetary gear mechanism has an additional internal profile bearing surface in contact with it.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид поршневой машины с зубчатым планетарным механизмом преобразования; на фиг.2 - сравнительные графики движения поршня с кривошипом и с механизмом преобразования; на фиг.3 - фрагмент шатуна с элементами, меняющими его жесткость; на фиг.4 - фрагмент шатуна и рейки с деталью, изменяющей прогиб шатуна; на фиг.5 - рейка и ведущее колесо с дополнительными поверхностями.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a reciprocating machine with a gear planetary conversion mechanism; figure 2 - comparative graphs of the movement of the piston with a crank and with a conversion mechanism; figure 3 is a fragment of a connecting rod with elements that change its rigidity; figure 4 is a fragment of the connecting rod and rail with a part that changes the deflection of the connecting rod; figure 5 - rail and drive wheel with additional surfaces.

Поршневая машина состоит из корпуса 9 с цилиндром 1, поршня 2, гибкого шатуна 3 и зубчатого планетарного механизма преобразования, включающего фигурную зубчатую рейку 5 с опорами 6, 10 и 12 и ведущее зубчатое колесо 4. В корпусе 9 выполнены внешние направляющие поверхности 7, 11 и внутренняя направляющая поверхность 8.The piston machine consists of a housing 9 with a cylinder 1, a piston 2, a flexible connecting rod 3 and a planetary gear mechanism of transformation, including a shaped gear rack 5 with bearings 6, 10 and 12 and a drive gear 4. In the housing 9 there are external guide surfaces 7, 11 and inner guide surface 8.

Причем опоры 6 и 10 рейки 5 расположены с возможностью перемещения вместе с нею по внешним направляющим поверхностям 7 и 11 корпуса 9, а опора 12, расположенная дальше первых двух опор 6 и 10, имеет возможность контакта с внутренней направляющей поверхностью 8 (фиг.1).Moreover, the supports 6 and 10 of the rail 5 are arranged to move with it along the outer guide surfaces 7 and 11 of the housing 9, and the support 12, located further than the first two supports 6 and 10, has the ability to contact with the inner guide surface 8 (figure 1) .

На гибком шатуне 3 со стороны, дальней от поршня 2, имеется рычаг 15 с профильной поверхностью 16; имеется распорка 17, установленная с возможностью контакта с профильной поверхностью 16 рычага 15 шатуна 3 и с возможностью изменения прогиба последнего (фиг.4).On the flexible connecting rod 3 from the side farthest from the piston 2, there is a lever 15 with a profile surface 16; there is a spacer 17 installed with the possibility of contact with the profile surface 16 of the lever 15 of the connecting rod 3 and with the possibility of changing the deflection of the latter (figure 4).

Ведущее зубчатое колесо 4 имеет кольцо 18 с образованием дополнительной внешней цилиндрической опорной поверхности 19, контактирующей с дополнительной внутренней профильной опорной поверхностью 20 рейки 5 (фиг.5).The driving gear 4 has a ring 18 with the formation of an additional external cylindrical supporting surface 19 in contact with the additional internal profile supporting surface 20 of the rack 5 (Fig.5).

Поршневая машина с зубчатым планетарным механизмом преобразования работает следующим образом.A piston machine with a gear planetary gear conversion mechanism operates as follows.

При вращении ведущего зубчатого колеса 4 рейка 5 вместе с гибким шатуном 3 и поршнем 2 перемещается в продольном направлении и при движении к верхней мертвой точке сжимает газ в цилиндре 1 (фиг.1). Благодаря планетарному зацеплению ведущего зубчатого колеса 4 и рейки 5 на дугообразных участках при равномерном вращении ведущего зубчатого колеса 4 поршень 2 двигается вблизи верхней мертвой точки со скоростью, большей, чем кривошип при равномерном вращении вала (графики на фиг.2). Давление сжатого газа на поршень 2 прогибает гибкий шатун 3 и прижимает его профильную поверхность 13 к ответной профильной поверхности 14 рейки 5, обеспечивая их жесткую связь. Опоры 6, 10 перемещаются вместе с рейкой 5 по внешним направляющим поверхностям 7, 11, а опора 12 - по внутренней направляющей поверхности 8 (фиг.3).When the drive gear 4 is rotated, the rack 5 together with the flexible connecting rod 3 and the piston 2 moves in the longitudinal direction and, when moving to the top dead center, compresses the gas in the cylinder 1 (Fig. 1). Due to the planetary engagement of the drive gear 4 and the rack 5 in the arcuate areas with uniform rotation of the drive gear 4, the piston 2 moves near top dead center at a speed greater than the crank with uniform rotation of the shaft (graphs in figure 2). The pressure of the compressed gas on the piston 2 bends the flexible connecting rod 3 and presses its profile surface 13 to the reciprocal profile surface 14 of the rack 5, ensuring their rigid connection. The supports 6, 10 are moved together with the rail 5 along the outer guide surfaces 7, 11, and the support 12 along the inner guide surface 8 (Fig. 3).

Все вместе опоры 6, 10 и 12 удерживают ведущее колесо 4 и рейку 5 в зацеплении в течение всего времени движения рейки 5 благодаря тому, что опора 12 расположена дальше опор 6, 10 относительно поршня 2. Такое расположение опор 6, 10, 12 уравновешивает давление зубьев ведущего колеса 4 на зубья рейки 5 на всех участках движения рейки 5.Together, the bearings 6, 10 and 12 keep the drive wheel 4 and the rack 5 engaged throughout the entire movement of the rack 5 due to the fact that the support 12 is located farther than the bearings 6, 10 relative to the piston 2. This arrangement of the supports 6, 10, 12 balances the pressure teeth of the drive wheel 4 to the teeth of the rack 5 in all sections of the movement of the rack 5.

Изменение начального положения поршня 2 в цилиндре 1 обеспечивает деталь - распорка 17, которая изменяет прогиб шатуна 3 и тем самым изменяет положение поршня 2 (фиг.1, 4).Changing the initial position of the piston 2 in the cylinder 1 provides the part - the spacer 17, which changes the deflection of the connecting rod 3 and thereby changes the position of the piston 2 (1, 4).

Оптимальную работу зубчатого зацепления колесо 4 - рейка 5 обеспечивает кольцо 18 на ведущем зубчатом колесе 4, внешняя поверхность 19 которого, взаимодействуя с внутренней поверхностью 20 рейки 5, препятствуя опасному сближению зубьев рейки 5 и зубьев ведущего зубчатого колеса 4 (фиг.5).The optimal operation of the gear wheel 4 - rack 5 provides a ring 18 on the drive gear 4, the outer surface 19 of which, interacting with the inner surface 20 of the rack 5, preventing the dangerous rapprochement of the teeth of the rack 5 and the teeth of the drive gear 4 (figure 5).

Описанные усовершенствования обеспечивают повышение коэффициента полезного действия, упрощение конструкции, уменьшение габаритов и веса, оптимизацию режима работы.The described improvements provide an increase in the efficiency, simplification of the design, reduction of dimensions and weight, optimization of the operating mode.

Claims (4)

1. Поршневая машина, содержащая корпус, зубчатый планетарный механизм преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот с фигурной зубчатой рейкой, ведущее зубчатое колесо, взаимодействующее с рейкой, цилиндр и размещенный в нем поршень с шатуном, соединенным с рейкой, отличающаяся тем, что шатун выполнен гибким с возможностью прогиба в зависимости от давления на поршень и присоединен к дальней от поршня стороне рейки.1. A piston machine comprising a housing, a planetary gear mechanism for converting rotational motion into translational and vice versa with a figured gear rack, a driving gear wheel interacting with the rack, a cylinder and a piston disposed therein with a connecting rod connected to the rack, characterized in that the connecting rod is made flexible with the possibility of deflection depending on the pressure on the piston and attached to the side of the rail furthest from the piston. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе выполнены внешние направляющие поверхности и внутренняя направляющая поверхность, а на дуге фигурной рейки, дальней от поршня, расположены две опоры с возможностью перемещения вместе с рейкой по внешним направляющим поверхностям и еще одна опора, расположенная дальше первых двух опор с возможностью контакта с внутренней направляющей поверхностью.2. The machine according to claim 1, characterized in that the outer guide surfaces and the inner guide surface are made in the housing, and on the arc of the figured rail farthest from the piston there are two supports with the possibility of moving along the rail along the external guide surfaces and one more support located further than the first two supports with the possibility of contact with the inner guide surface. 3. Машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на гибком шатуне со стороны, дальней от поршня, имеется рычаг с профильной поверхностью и распорка между профильной поверхностью рычага и поверхностью фигурной рейки установлена с возможностью контакта с профильной поверхностью рычага шатуна и с возможностью изменения прогиба последнего.3. The machine according to claim 1 or 2, characterized in that on the flexible connecting rod from the side farthest from the piston there is a lever with a profile surface and the spacer between the profile surface of the lever and the surface of the figured rail is installed with the possibility of contact with the profile surface of the connecting rod lever and the possibility of changing the deflection of the latter. 4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что ведущее зубчатое колесо имеет дополнительную внешнюю цилиндрическую опорную поверхность, а фигурная рейка зубчатого планетарного механизма - контактирующую с ней дополнительную внутреннюю профильную опорную поверхность.4. The machine according to claim 1, characterized in that the drive gear has an additional external cylindrical bearing surface, and the curved rack of the planetary gear mechanism has an additional internal profile bearing surface in contact with it.
RU2005115834/06A 2005-05-25 2005-05-25 Piston machine RU2299989C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005115834/06A RU2299989C2 (en) 2005-05-25 2005-05-25 Piston machine
PCT/RU2005/000548 WO2006126909A1 (en) 2005-05-25 2005-11-07 Piston engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005115834/06A RU2299989C2 (en) 2005-05-25 2005-05-25 Piston machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005115834A RU2005115834A (en) 2006-11-27
RU2299989C2 true RU2299989C2 (en) 2007-05-27

Family

ID=37452251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005115834/06A RU2299989C2 (en) 2005-05-25 2005-05-25 Piston machine

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2299989C2 (en)
WO (1) WO2006126909A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102003282A (en) * 2010-11-12 2011-04-06 陈亮 Internal gear rack linkage mechanism of gear shaft of engine
PT106149A (en) * 2012-02-14 2013-08-14 Calculo Instantaneo Lda INTERNAL COMBUSTION ENGINE OR STEAM PRESSURE WHERE THE COMBUSTION MOMENT OCCURS CLOSE TO THE POSITION WHERE A MAXIMUM TORQUE IS MADE.
DE202012010929U1 (en) * 2012-11-14 2013-01-08 Kurt Schwöd Power transmission device
CN103671807B (en) * 2013-12-31 2016-08-24 一重集团大连设计研究院有限公司 wedge tooth force transmission mechanism
CN110388260A (en) * 2019-06-13 2019-10-29 江苏大学 A kind of rotary engine for preventing air inlet from flowing back
WO2024173926A1 (en) * 2023-02-17 2024-08-22 Benham Roger A Valved-piston and actuator with recycled combustion

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3230508A1 (en) * 1982-08-17 1984-02-23 Erich 6000 Frankfurt Stautmeister Piston engine
US4803964A (en) * 1986-12-11 1989-02-14 Wladyslaw Kurek Internal combustion engine
RU2155269C1 (en) * 1999-09-23 2000-08-27 Ахунов Рашид Габдулназипович Piston machine
RU2188956C2 (en) * 2000-04-04 2002-09-10 Ахунов Рашид Габдулназипович Piston machine
RU2004109825A (en) * 2004-04-01 2005-10-20 Юрий Александрович Горшков (RU) GEAR PLANETARY MECHANISM WITH FIGURE RACK (GOSHKOV MECHANISM)

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006126909A1 (en) 2006-11-30
RU2005115834A (en) 2006-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2299989C2 (en) Piston machine
EP3627001B1 (en) Reciprocating linear motion and rotation motion transforming device, and cylinder device
US20100031916A1 (en) Hypocycloid Engine
JP2013524078A (en) Improved internal combustion engine
US9683642B2 (en) Mechanism for converting motion
JP2009197588A (en) Engine
CN102808914A (en) Push rod and gear transmission mechanism
RU2411382C2 (en) Internal combustion engine
KR20080010950A (en) Mechanism for converting motions and inner combustion engine comprising thereof
RU2348815C1 (en) Piston machine
JP2008151152A (en) Conversion method between linear/rotational motion of reciprocal engine
RU2388918C2 (en) Kinetic energy generation device
RU2433288C2 (en) Conrod-free engine
RU2524154C2 (en) Opposed crank-planetary piston rodless mechanism and system of opposed crank-planetary piston rodless mechanisms
RU2449141C2 (en) Internal combustion engine
RU2124136C1 (en) Internal combustion engine
JPS62225723A (en) Reciprocating engine
RU118708U1 (en) MECHANISM FOR CONVERSION OF RETURN-SATURATIVE MOTION TO ROTARY
WO2010044707A2 (en) Oscillating crank piston machine
RU2479734C2 (en) Mechanism for conversion of piston reciprocation into rotation by two ice con-rod racks
SK288041B6 (en) Change mechanism of linear reciprocating motion to rotary or vice versa in piston machine with variable compression ratio
CN110878820A (en) Swing rack-crankshaft switching mechanism
RU96192U1 (en) PISTON FREE COMPRESSOR TYPE WITH CRANKS-PLANETARY MECHANISM
UA16337U (en) Conrod-free combustion engine
SK5390Y1 (en) Mechanism of changing straight-line reciprocating motion to rotational or reversal in piston machine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090526