RU2421621C1 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2421621C1
RU2421621C1 RU2009147323/06A RU2009147323A RU2421621C1 RU 2421621 C1 RU2421621 C1 RU 2421621C1 RU 2009147323/06 A RU2009147323/06 A RU 2009147323/06A RU 2009147323 A RU2009147323 A RU 2009147323A RU 2421621 C1 RU2421621 C1 RU 2421621C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
rotor
disk
coaxially
axis
Prior art date
Application number
RU2009147323/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Вячеславович Устинович (RU)
Сергей Вячеславович Устинович
Original Assignee
Сергей Вячеславович Устинович
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 Сергей Вячеславович Устинович filed Critical Сергей Вячеславович Устинович
Priority to RU2009147323/06A priority Critical patent/RU2421621C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2421621C1 publication Critical patent/RU2421621C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Retarders (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: engine rotor section mechanism transmits forces between running power shaft and rotor making sun-and-plane motion via reliable and efficient pin-wheel gearing.
EFFECT: higher reliability and efficiency of positive displacement ICE.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, к двигателям внутреннего сгорания объемного вытеснения.The invention relates to the field of engineering, to internal combustion engines of volume displacement.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания объемного вытеснения Ванкеля [1], в каждой секции которого усилия между эксцентриковым валом, вращающимся относительно своей собственной коренной оси, и трехгранным ротором, планетарно перемещающимся также относительно коренной оси вала, передаются через силовой подшипник эксцентрика вала. Эксцентриситет эксцентрика является единственным рычагом вала, количество оборотов которого равно количеству оборотов вала.The Wankel volumetric displacement internal combustion engine rotary piston internal combustion engine [1] is known, in each section of which the forces between the eccentric shaft rotating relative to its own main axis and the trihedral rotor also planetary moving relative to the main shaft axis are transmitted through the shaft eccentric power bearing. The eccentric eccentricity is the only lever of the shaft, the number of revolutions of which is equal to the number of revolutions of the shaft.

В роторно-поршневом двигателе количество тактов рабочего хода равно оборотам вала в единицу времени. Это лучше, чем в секции поршневого двигателя внутреннего сгорания, в котором один рабочий ход нагретого заряда рабочего тела приходится на два оборота эксцентрика, также жестко укрепленного на силовом валу. Таким образом, по сравнению с секцией поршневого двигателя того же объема рабочей полости, роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания является более эффективным, так как за один оборот вала он способен разместить в своей камере сгорания в два раза большее количество рабочего тела, подвести к нему в два раза большее количество теплоты и поэтому выработать два раза большее количество механической энергии.In a rotary piston engine, the number of strokes of the stroke is equal to the shaft revolutions per unit time. This is better than in the section of a reciprocating internal combustion engine, in which one working stroke of the heated charge of the working fluid occurs in two turns of the eccentric, also rigidly mounted on the power shaft. Thus, in comparison with a section of a piston engine of the same volume of the working cavity, a rotary piston internal combustion engine is more efficient, since in one revolution of the shaft it is able to place twice as much working fluid in its combustion chamber and bring it into it twice as much heat and therefore generate twice as much mechanical energy.

С этой точки зрения еще более эффективным является секция роторного двигателя внутреннего сгорания объемного вытеснения [2], в которой эксцентрик механически отделен от силового вала и с возможностью вращения относительно коренной оси вала установлен на независимой подшипниковой опоре статора. Передача усилий между вращающимся валом и планетарно перемещающимся многогранным ротором производится через силовую зубчатую передачу внутреннего зацепления дисков шестерен ротора и вала. Такая схема механизма секции двигателя позволяет за один оборот ее силового вала, в зависимости от отношения диаметров программных и силовых шестерен механизма, воспроизводить от 5 до 28 тактов рабочего хода, тем самым существенно повышая эффективность работы двигателя внутреннего сгорания.From this point of view, the section of a rotary internal combustion engine of volume displacement [2], in which the eccentric is mechanically separated from the power shaft and rotatably relative to the main axis of the shaft mounted on an independent stator bearing, is even more effective. The transfer of forces between a rotating shaft and a planetary moving multifaceted rotor is carried out through a power gear transmission of internal gearing of the disks of the gears of the rotor and shaft. Such a scheme of the engine section mechanism allows for one revolution of its power shaft, depending on the ratio of the diameters of the program and power gears of the mechanism, to reproduce from 5 to 28 clock strokes, thereby significantly increasing the efficiency of the internal combustion engine.

В секции этого роторного двигателя усилия передаются через рычаги одновременно четырех пар зубьев, каждый из которых одной своей стороной жестко закреплен на цилиндрической образующей диска своей силовой шестерни. При этом все же существует небольшая вероятность выработки механизмом двигателя неблагоприятных критических усилий со стороны диска шестерни, незащищенного или недостаточно защищенного от колебаний элемента конструкции, например, вала, на котором жестко закреплена шестерня, которые могут привести к разрушению небольших по величине зубьев шестерни, одной своей стороной жестко закрепленных на цилиндрической поверхности диска своей шестерни. Это может привести к поломке двигателя. Поэтому при вероятности появления критичных усилий, разрушающих зубья силовых шестерен, применение силового узла с зубчатым зацеплением в секции роторного двигателя недостаточно отвечает требованиям высокой степени надежности работы механизма двигателя.In the section of this rotary engine, the forces are transmitted through the levers of four pairs of teeth at the same time, each of which with one side is rigidly fixed to the cylindrical generatrix of the drive of its power gear. However, there is still a small probability that the engine mechanism will produce adverse critical forces from the side of the gear disk, which is unprotected or insufficiently protected from vibrations of a structural element, for example, a shaft on which the gear is rigidly fixed, which can lead to the destruction of small gear teeth the side of the gear rigidly fixed on the cylindrical surface of the disk. This may cause engine damage. Therefore, when critical forces are likely to occur that destroy the teeth of power gears, the use of a power unit with gearing in the section of a rotary engine does not meet the requirements of a high degree of reliability of the engine mechanism.

При этом непрерывное взаимное скольжение зубьев шестерен также создает повышенное сопротивление трения, что увеличивает потери энергии в силовой передаче.In this case, the continuous mutual sliding of the gear teeth also creates increased friction resistance, which increases the energy loss in the power transmission.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы двигателя внутреннего сгорания.The aim of the invention is to increase the reliability and efficiency of the internal combustion engine.

Указанная цель достигается тем, что, согласно изобретению, при передаче усилий между ротором и валом применена механическая передача, обладающая большей, чем зубчатая передача, надежностью элементов конструкции, жестко закрепленных на монолитном валу и монолитном роторе, которые, как и в механизмах поршневого и роторно-поршневого двигателя, способны надежно, без угрозы поломки, передавать существенные усилия в обоих направлениях: как между валом и ротором, так и между ротором и валом. Подобно эксцентрикам эксцентрикового вала механизмов поршневого и роторно-поршневого двигателя, эта механическая передача имеет большую, чем зубья шестерен, собственную пространственную величину и массу своих элементов. Также она имеет высокую степень надежности крепления этих элементов на валу и роторе секции двигателя внутреннего сгорания.This goal is achieved by the fact that, according to the invention, when transmitting forces between the rotor and the shaft, a mechanical transmission is used that has greater than the gear transmission reliability of structural elements rigidly mounted on the monolithic shaft and monolithic rotor, which, like in the mechanisms of the piston and rotor - a piston engine, capable of reliably, without the risk of breakdown, transmit significant forces in both directions: both between the shaft and the rotor, and between the rotor and the shaft. Like the eccentrics of the eccentric shaft of the mechanisms of a piston and rotary piston engine, this mechanical transmission has a larger spatial value and mass of its elements than gear teeth. It also has a high degree of reliability of fixing these elements on the shaft and rotor of the section of the internal combustion engine.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и фиг.2.The invention is illustrated in figure 1 and figure 2.

Секция двигателя внутреннего сгорания состоит из статора 1, в подшипниковых опорах которого с возможностью вращения относительно собственной коренной оси установлен цилиндрический стержень силового вала 2 секции. Также в подшипниковых опорах статора, независимо от вала 1, в собственной подшипниковой опоре, с возможностью вращения относительно коренной оси вала установлен эксцентрик 3. На внешней цилиндрической поверхности эксцентрика 3 в подшипниковой опоре соосно и с возможностью вращения установлена многогранная призма ротора 4. Внутри ротора 4 соосно и жестко закреплена программная шестерня 5 с внутренними зубьями, которая находится снаружи и в зацеплении с шестерней 6 с внешними зубьями, соосно с коренной осью вала жестко закрепленной на статоре 1.The section of the internal combustion engine consists of a stator 1, in the bearings of which rotatably relative to its own main axis a cylindrical shaft of the power shaft 2 of the section is installed. Also, in the stator bearing bearings, irrespective of the shaft 1, an eccentric 3 is mounted with the possibility of rotation relative to the main axis of the shaft in the own bearing support 3. On the outer cylindrical surface of the eccentric 3, a multifaceted prism of the rotor 4 is mounted coaxially and rotationally. Inside the rotor 4 coaxially and rigidly fixed program gear 5 with internal teeth, which is located outside and meshed with gear 6 with external teeth, coaxially with the main shaft axis rigidly fixed to e 1.

Также на роторе 4 соосно и жестко закреплено цилиндрическое кольцо диска 7, по окружности плоскости которого выполнены сквозные отверстия 8, с осями, параллельными коренной оси вала 2. На валу 2 соосно и жестко закреплено цилиндрическое кольцо диска 9, в котором выполнено точно такое же количество отверстий, что и в диске 7, в каждом из которых жестко закреплен один конец цилиндрического ролика пальца 10.Also, on the rotor 4, a cylindrical ring of the disk 7 is coaxially and rigidly fixed, along the circumference of the plane of which through holes 8 are made, with axes parallel to the root axis of the shaft 2. On the shaft 2, a cylindrical ring of the disk 9 is coaxially and rigidly fixed, in which exactly the same number is made holes, as in the disk 7, in each of which one end of the cylindrical roller of the finger 10 is rigidly fixed.

При этом каждый ролик пальца 10 выступает вдоль коренной оси вала 2 в направлении большего по диаметру диска 7 ротора 4 и свободно размещен по одному в каждом отверстии 8 диска 7 ротора, диаметр каждого из которых превышает диаметр цилиндра ролика пальца 10. Для уменьшения трения каждого ролика пальца 10 при качении по кромке отверстия диска 7 при силовой передаче на каждом ролике 10 с возможностью вращения соосно установлено цилиндрическое кольцо гильзы 11 подшипника качения-скольжения. Своей наружной цилиндрической поверхностью каждая гильза 11 пальца-поводка 10 опирается на цилиндрическую поверхность кромки отверстия 8 диска 7 ротора 4. Непрерывный и подвижный механический контакт между дисками 7 и 9 постоянно поддерживается в каждой паре отверстия 8 диска 7 и гильзы 11 ролика пальца-поводка 10 диска 9, в которой во время движения кромка окружности каждого отверстия 8 диска 7 обкатывает круговой профиль гильзы 11 ролика 10 диска 9 синхронно скорости вращения ротора 4 и вала 2.Moreover, each roller of the finger 10 projects along the root axis of the shaft 2 in the direction of the larger diameter of the disk 7 of the rotor 4 and is freely placed one at a time in each hole 8 of the disk 7 of the rotor, the diameter of each of which exceeds the diameter of the cylinder of the roller of the finger 10. To reduce the friction of each roller finger 10 when rolling along the edge of the hole of the disk 7 with power transmission on each roller 10 with the possibility of rotation coaxially mounted cylindrical ring of the sleeve 11 of the rolling bearing. With their outer cylindrical surface, each sleeve 11 of the pin 10 is supported by the cylindrical surface of the edge of the hole 8 of the disk 7 of the rotor 4. Continuous and movable mechanical contact between the disks 7 and 9 is constantly maintained in each pair of the hole 8 of the disk 7 and the sleeve 11 of the pin of the pin 10 a disk 9, in which, during movement, the circumference of each hole 8 of the disk 7 rolls around the circular profile of the sleeve 11 of the roller 10 of the disk 9 synchronously with the rotational speed of the rotor 4 and the shaft 2.

Под действием расширяющегося заряда рабочего тела в такте рабочего хода его цикла в секции двигателя активное планетарное движение ротора 4 относительно коренной оси силового вала 2 создает толкающие усилия цилиндрическими кромками отверстий 8 диска 7 ротора 4 одновременно на цилиндрические поверхности нескольких роликов пальцев 10 (на фиг.2 - три левых ролика - при вращении ротора по часовой стрелке) на большом рычаге диска 9 силового вала 2, заставляя вал 2 вращаться в ту же сторону и с той же угловой скоростью, что и ротор 4. В остальных тактах цикла рабочего тела в секции, при механической пассивности ротора 3, обратная передача усилий от вала 2 через диски 9 и 7 на ротор 4 обеспечивается другой группой роликов 10 (на фиг.2 - три правых ролика).Under the action of the expanding charge of the working fluid in the cycle stroke of its cycle in the engine section, the active planetary motion of the rotor 4 relative to the main axis of the power shaft 2 creates pushing forces with the cylindrical edges of the holes 8 of the disk 7 of the rotor 4 simultaneously on the cylindrical surfaces of several rollers of the fingers 10 (in FIG. 2 - three left rollers - when the rotor rotates clockwise) on the large lever of the disk 9 of the power shaft 2, forcing the shaft 2 to rotate in the same direction and at the same angular speed as the rotor 4. In other cycles the cycle of the working fluid in the section, with mechanical passivity of the rotor 3, the reverse transfer of forces from the shaft 2 through the disks 9 and 7 to the rotor 4 is provided by another group of rollers 10 (in figure 2, three right rollers).

В таком исполнении механизма секции двигателя внутреннего сгорания объемного вытеснения за один оборот ротора вал совершает также один полный оборот в том же направлении. И при семигранном роторе (фиг.1 и фиг.2) за один оборот ротора в секции роторного двигателя происходят семь полных оборотов эксцентрика и семь тактов рабочего хода.In this embodiment, the mechanism of the section of the internal combustion engine of volume displacement in one revolution of the rotor, the shaft also makes one full revolution in the same direction. And with a seven-sided rotor (figure 1 and figure 2) for one revolution of the rotor in the section of the rotary engine there are seven full revolutions of the eccentric and seven clock strokes.

В предложенном техническом решении в механизме секции роторного двигателя внутреннего сгорания зубчатая передача заменена более надежной цевочной передачей, на степень надежности которой существенно не влияют факторы, действие которых могло бы привести к разрушению зубьев силовых шестерен.In the proposed technical solution in the mechanism of the section of a rotary internal combustion engine, the gear transmission is replaced by a more reliable pin drive, the degree of reliability of which is not significantly affected by factors whose action could lead to the destruction of the teeth of the power gears.

Надежность данной цевочной силовой передачи обеспечена монолитностью и простотой конструкции каждого из дисков 7 и 9, а также существенной толщиной диаметра и надежностью крепления роликов пальцев 10, которые в предложенном техническом решении за счет дополнительного диска 9 имеют две опоры на параллельных дисках 9 вала 2, вдоль оси вала 2 расположенных по обе стороны от диска 7 ротора 4. Причем, в передаче усилий одновременно участвуют сразу несколько роликов (до 40% от общего количества роликов), что обеспечивает плавность хода вала и ротора. При этом изготовление и сборка механизма секции проще и дешевле, чем при использовании пары силовых шестерен.The reliability of this chain drive power transmission is ensured by the solidity and simplicity of the design of each of the disks 7 and 9, as well as the significant thickness of the diameter and the reliability of the fastening of the rollers of the fingers 10, which in the proposed technical solution due to the additional disk 9 have two supports on the parallel disks 9 of the shaft 2, along the axis of the shaft 2 located on both sides of the disk 7 of the rotor 4. Moreover, several rollers (up to 40% of the total number of rollers) are simultaneously involved in the transmission of forces, which ensures smooth running of the shaft and rotor. At the same time, the manufacture and assembly of the section mechanism is simpler and cheaper than using a pair of power gears.

Кроме этого, по сравнению с зубчатой передачей, цевочная передача обладает существенно низким трением, большим коэффициентом полезного действия (до 95%), высокой нагрузочной способностью, низким уровнем шума, работает в широком диапазоне частот вращения, обладает возможностью многократных пусков и остановок.In addition, compared to the gear transmission, the pin drive has a significantly low friction, high efficiency (up to 95%), high load capacity, low noise, operates in a wide range of rotational speeds, and has the ability to repeatedly start and stop.

Источники информацииInformation sources

1. С.Н.Богданов, М.М.Буренков, И.Е.Иванов «Автомобильные двигатели», Москва, Машиностроение, 1987 год, стр. 356-358.1. S. N. Bogdanov, M. M. Burenkov, I. E. Ivanov “Automotive engines”, Moscow, Engineering, 1987, pp. 356-358.

2. Патент РФ RU 2338883 С1 от 03.05.2007 г., F01C 1/22, F01C 17/02, F02C 17/06, F16H 1/32.2. RF patent RU 2338883 C1 dated 03.05.2007, F01C 1/22, F01C 17/02, F02C 17/06, F16H 1/32.

Claims (1)

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, одну секцию, состоящую из статора, внутри которого в подшипниковых опорах с возможностью вращения относительно его коренной оси установлен цилиндрический стержень силового вала, а также в собственной подшипниковой опоре статора с возможностью вращения относительно коренной оси вала установлен эксцентрик, на наружной круговой поверхности которого в подшипниковой опоре с возможностью вращения относительно оси эксцентрика установлена многогранная призма ротора, при этом внутри его объема на роторе соосно с ним жестко укреплена программная шестерня ротора с внутренними зубьями, которая находится снаружи и в зацеплении с программной шестерней статора с внешними зубьями, соосно и жестко закрепленной на статоре соосно с коренной осью вала, также на роторе соосно и жестко закреплен круговой кольцевой диск ротора, а на валу соосно и жестко закреплен круговой кольцевой диск вала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности работы, он дополнительно снабжен цилиндрическими круговыми роликами пальцев и дополнительным жестко укрепленным на валу диском вала, вдоль коренной оси вала диск ротора расположен между дисками вала, в плоскостях установленных параллельно друг другу дисков вала и ротора по окружностям колец этих дисков выполнено взаимно одинаковое количество сквозных отверстий, оси которых параллельны коренной оси, причем в каждом отверстии диска вала одним своим концом соосно и жестко укреплены по одному ролику пальца, каждый из которых параллельно коренной оси выступает за плоскость диска вала в направлении диска ротора, свободно размещен в одном отверстии диска ротора и своей цилиндрической поверхностью опирается на кромку окружности этого отверстия, при этом диаметр каждого отверстия диска ротора больше диаметра каждого цилиндра ролика пальца. An internal combustion engine comprising at least one section consisting of a stator, inside of which a cylindrical shaft of the power shaft is mounted in bearing bearings rotatably relative to its root axis, and also installed in its own bearing support of the stator rotationally relative to the shaft main axis an eccentric, on the outer circumferential surface of which in the bearing support rotatably relative to the axis of the eccentric, a multifaceted prism of the rotor is installed, while With its volume on the rotor coaxially with it, the program gear of the rotor with internal teeth is rigidly fixed, which is located outside and meshed with the program gear of the stator with external teeth, coaxially and rigidly fixed to the stator coaxially with the main shaft axis, also coaxially and rigidly fixed to the rotor a circular annular disk of the rotor, and a circular annular disk of the shaft coaxially and rigidly fixed to the shaft, characterized in that, in order to increase reliability and efficiency, it is additionally equipped with cylindrical circular rollers fingers and an additional rigidly mounted shaft disk along the root axis of the shaft, the rotor disk is located between the shaft disks, in the planes of the shaft and rotor disks installed parallel to each other along the circumferences of the rings of these disks, the same number of through holes are made, the axes of which are parallel to the main axis, and in each hole of the shaft disk, one end of the finger is coaxially and rigidly fixed at one end, each of which protrudes parallel to the root axis of the plane of the shaft disk in the direction of the disk torus, freely placed in one hole of the rotor disk and its cylindrical surface rests on the circumference of the hole, the diameter of each hole of the rotor disk is larger than the diameter of each cylinder of the finger roller.
RU2009147323/06A 2009-12-22 2009-12-22 Internal combustion engine RU2421621C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009147323/06A RU2421621C1 (en) 2009-12-22 2009-12-22 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009147323/06A RU2421621C1 (en) 2009-12-22 2009-12-22 Internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2421621C1 true RU2421621C1 (en) 2011-06-20

Family

ID=44738070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009147323/06A RU2421621C1 (en) 2009-12-22 2009-12-22 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2421621C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU180852U1 (en) * 2017-08-24 2018-06-28 Анатолий Дмитриевич Норкин Internal combustion engine "NORMAS". Option - normas211

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU180852U1 (en) * 2017-08-24 2018-06-28 Анатолий Дмитриевич Норкин Internal combustion engine "NORMAS". Option - normas211

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5376288B2 (en) Variable valve timing device
US9528585B2 (en) Piston engine
RU2421621C1 (en) Internal combustion engine
US7543559B2 (en) Gear crank mechanism for engine
RU2455509C2 (en) Internal combustion engine
CN107667234B (en) Motion transmission device, in particular for a robot arm
US20080276902A1 (en) Rotary Piston Machine Comprising Two Piston Mounts Arranged on an Axle
RU2402709C1 (en) Planetary gear
US10288149B2 (en) Transmission device
RU2484334C1 (en) Motion converter
RU2338883C1 (en) Internal combustion engine
RU2285124C9 (en) Rotary machine with displaced shafts
CZ2008465A3 (en) Rotary-piston engine for compressible media
RU2293848C2 (en) Rotary-piston engine
US3474766A (en) Oscillating piston rotary engine
US5816788A (en) Rotary engine having a transmission including half-pinions and cams
RU2341659C1 (en) Sine-wave-rotor engine
RU88755U1 (en) MECHANICAL CONVERTER
JP2012013063A (en) Cylindrical rotary engine
RU59181U1 (en) MOTOR CONVERSION DEVICE
RU2341668C2 (en) Variable crank-length ice crank mechanism
CN210889963U (en) Zero-backlash phase adjuster structure
RU2531854C2 (en) Movement conversion mechanism
KR102286484B1 (en) Multi-Cylinder Rotary Engine With Triangular Cylinder
RU2683128C1 (en) Three-stage gearbox

Legal Events

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

Effective date: 20141223