RU2478794C2

RU2478794C2 - Two-shaft piston engine with two-sided working strokes

Info

Publication number: RU2478794C2
Application number: RU2011112602/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Сапаров; Юлия Владимировна Сапарова; Дмитрий Владимирович Сапаров; Ольга Николаевна Сапарова
Original assignee: Владимир Николаевич Сапаров; Юлия Владимировна Сапарова; Дмитрий Владимирович Сапаров; Ольга Николаевна Сапарова
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2013-04-10
Also published as: RU2011112602A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: piston engine includes cylinders, double-acting pistons, gas (liquid) supply and discharge distribution mechanisms and a converter converting back-and-forth movement of pistons to rotational movement of primary shaft. Engine is equipped with secondary shaft. Converter represents a radial thrust bearing having several rows of rolling contact bearings and consists of external and internal rings. On outer surface of the external ring there are shells, which are made in the form of hollow cylinders with drain holes, in which slides with piston pins, which transmit and receive movements of pistons, as well as support pins with conic rollers, are located. On end surfaces of the external ring there are conical gear wheels with internal engagement. Vertex of generatrixes of conical rollers, as well as axes of shells and support pins converge at a base centre, through which a central engine axis passes. Internal rings have key slots and rolling contact bearings, where radial thrust movements of some of rolling contact bearings are coaxial to central engine axis passing through the base centre and serve as a support of the whole converter. The other rolling contact bearings serve as a support of the external ring. Cylinders are made in the form of a cylinder block consisting of two similar paired blocks located on a central axis and having cylinders and recesses, in the form of cavities, in which shaped plates are installed. On central axis of each block there located is a sleeve containing rolling contact bearings in the form of bearings separated with a bushing and retaining the secondary shaft, on one end of which there is conical gear wheel being engaged with conical gear wheel of the converter, thus forming a kinematic chain of planetary reduction gear. On inner surface of the conical gear wheel of secondary shaft there is support surface for radial thrust movement of rolling contact bearings of the converter inner ring. On the other end of secondary shaft there is a disc, on the cylindrical surface of which there located are pressure rollers for a pair of outlet and inlet valves of one of the cylinder. Rolling bearings are installed on central axis of each of the discs. Lubrication is implemented by oil spraying by means of back-and-forth movements of conical roller of the converter in one of the recesses. Two similar heads are coaxially fixed on cylinder blocks and have gas (liquid) supply and discharge channels and mechanisms for their distribution, which are fixed through discs with pressure rollers on secondary shaft, and consist of outlet and inlet valves, compression springs, pushers, paired petals per cylinder. Petal rotation axes are installed in bosses fixed on surfaces of heads. On working surface of each petal there is a shaped projection performing the valve opening (closing). In housing of each head, on central axis there is a thrust adjusting billet preventing from axial displacement of internal rings with elimination of plays in rolling contact bearings of the converter.

EFFECT: reduction of weight and overall dimensions.

6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в двигателях внутреннего сгорания, в пневмо- и гидродвигателях, а также в компрессорах, насосах и иных устройствах.The invention relates to mechanical engineering and can be used in internal combustion engines, in pneumatic and hydraulic engines, as well as in compressors, pumps and other devices.

Известно устройство - многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (Моделист-конструктор, выпуск 1, 1986 год, стр.39-40), в котором цилиндры размещены на диске вокруг его вертикальной оси; под этим диском расположен опорный гофрированный диск, в ложбинки которого упираются штоки поршней с роликами на концах; в момент рабочего хода каждого из поршней ролик сбегает по склону волны опорного гофрированного диска, сдвигая диск с цилиндрами вокруг его вертикальной оси.A device is known - a multi-cylinder internal combustion engine (Modeller-constructor, issue 1, 1986, pp. 39-40), in which the cylinders are placed on the disk around its vertical axis; under this disk there is a supporting corrugated disk, in the hollows of which piston rods abut with rollers at the ends; at the time of the stroke of each of the pistons, the roller runs along the slope of the wave of the supporting corrugated disk, shifting the disk with cylinders around its vertical axis.

Основными недостатками данного двигателя являются большая массогабаритность для получения достаточно высоких параметров крутящего момента на валу диска и сложности в обеспечении его быстроходности, то есть угловой скорости.The main disadvantages of this engine are its large mass for obtaining sufficiently high parameters of torque on the disk shaft and the difficulty in ensuring its speed, that is, angular velocity.

Известно устройство - пневматический двигатель (Моделист-конструктор, выпуск 1, 1990 год, стр.12), в котором имеется рабочий цилиндр, поршень с двумя установленными на его торце роликами и цилиндрический кулачок, который размещен на одной оси цилиндропоршневой группы; в момент рабочего хода поршня ролики поворачивают кулачок, являющийся также валом двигателя.A device is known - a pneumatic engine (Model Designer, issue 1, 1990, p. 12), in which there is a working cylinder, a piston with two rollers mounted on its end and a cylindrical cam, which is placed on one axis of the piston-cylinder group; at the time of the piston stroke, the rollers rotate the cam, which is also the motor shaft.

Основными недостатками данного двигателя являются большая массогабаритность для получения достаточно высоких параметров крутящего момента на кулачке и сложности в обеспечении его быстроходности (угловой скорости); соосное расположение цилиндропоршневой группы и кулачка не позволяет использовать более двух цилидропоршневых групп; большое удельное давление на кулачке и роликах.The main disadvantages of this engine are its large mass for obtaining sufficiently high parameters of the torque on the cam and the difficulty in ensuring its speed (angular velocity); the coaxial arrangement of the cylinder-piston group and the cam does not allow the use of more than two cylinder-piston groups; high specific pressure on the cam and rollers.

Известна объемно-вытеснительная машина (авт. свидетельство СССР №1694934), содержащая приводной механизм, снабженный неподвижной базой, соосно расположенными в базе цапфами, установленным на цапфах с возможностью поворота вокруг их оси коромыслом, смонтированной на коромысле с возможностями относительного поворота вокруг оси, перпендикулярной оси цапф, и переносного поворота вместе с коромыслом вокруг оси цапф крестовиной, закрепленным в базе с возможностью вращения вокруг собственной оси, перпендикулярной оси цапф, валом, консольно выполненным на валу кривошипом и присоединенным к кривошипу наклонно к оси вала шипом, связанным с крестовиной с возможностью относительного вращения вокруг оси, перпендикулярной оси поворота крестовины относительно коромысла и совпадающей с собственной осью шипа, причем все оси возможных поворотов и вращений пересекаются в общей точке.A space-displacing machine is known (USSR Autonomy Certificate No. 1694934), comprising a drive mechanism equipped with a fixed base, axially aligned axles mounted on the axles with the possibility of rotation around their axis by a beam mounted on the beam with the possibility of relative rotation around an axis perpendicular the axis of the pins, and a portable rotation together with the rocker arm around the axis of the pins, a crosspiece fixed in the base with the possibility of rotation around its own axis perpendicular to the axis of the pins, shaft, console ying crank shaft and connected to the crank axis oblique to the shaft tenon associated with a crosspiece with a possibility of relative rotation around an axis perpendicular to the pivot axis of the rocker and with respect to the cross coinciding with its own axis of the stud, all possible rotations axis and rotation intersect at a common point.

Недостатком известной конструкции является наличие избыточных связей в приводном механизме, что повышает требования к точности изготовления и сборки, повышая стоимость изготовления и снижая долговечность.A disadvantage of the known design is the presence of excessive bonds in the drive mechanism, which increases the requirements for precision manufacturing and assembly, increasing manufacturing costs and reducing durability.

Задачей предлагаемого изобретения является создание двигателей, компрессов, насосов и иных устройств нового поколения, более мощных, экономичных с малыми массами и габаритами, с низкой себестоимостью.The objective of the invention is the creation of engines, compresses, pumps and other devices of a new generation, more powerful, economical with small masses and dimensions, with low cost.

Данная задача решается с применением предлагаемого устройства с двухсторонним рабочим действием поршней, не имеющее кривошипно-шатунных механизмов, с единым базовым центром, вокруг которого сосредоточены основные рабочие узлы, и имеющее два выходных вала с разными крутящими моментами.This problem is solved using the proposed device with two-sided working action of the pistons, which does not have crank mechanisms, with a single base center around which the main work units are concentrated, and having two output shafts with different torques.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

Фиг.1 - общий вид.Figure 1 is a General view.

Фиг.2 - продольное сечение.Figure 2 is a longitudinal section.

Фиг.3 - принцип впуска-выпуска.Figure 3 - the principle of intake-exhaust.

Фиг.4 - схема работы устройства (упрощено).Figure 4 - diagram of the operation of the device (simplified).

Фиг.5 - диаграмма тактов цилиндров 38, 39, 40, 41.5 is a diagram of the cycles of the cylinders 38, 39, 40, 41.

Фиг.6 - диаграмма тактов цилиндров 14, 35, 36, 37.6 is a diagram of the cycles of the cylinders 14, 35, 36, 37.

Сущность изобретения заключается в использовании неустойчивого положения тел качения на наклонной плоскости под действием силы, и в состав устройства входят (описание четырехтактного двигателя внутреннего сгорания - ДВС - с четыремя парными цилиндрами, количество цилиндров может быть иным) преобразователь 1, блок цилиндров 13, головки 27 (фиг.1, 2).The essence of the invention is to use the unstable position of the rolling bodies on an inclined plane under the action of force, and the device includes (description of a four-stroke internal combustion engine - ICE - with four twin cylinders, the number of cylinders may be different) converter 1, cylinder block 13, head 27 (figure 1, 2).

Преобразователь 1 - сборный узел, представляет собой радиально-упорный подшипник, имеющий несколько опор качения, и состоит из основных частей: наружнее кольцо 2, внутренние кольца 11, опоры качения - одни из которых являются опорой 12 всего преобразователя, другие опорой 8 наружнего кольца 2.Converter 1 is an assembly, it is an angular contact bearing having several rolling bearings and consists of the main parts: outer ring 2, inner rings 11, rolling bearings - some of which are bearing 12 of the entire converter, others are supporting 8 of the outer ring 2 .

Наружнее кольцо 2 на внешней стороне имеет выступы в виде полых цилиндров - стаканы 3 (имеющие дренажные отверстия, не показаны), в которых расположены ползушки 4. В стаканах 3 и ползушках 4 имеются отверстия - в стаканах 3 они большего диаметра для обеспечения ходов - поворотов поршневых пальцев 5, плотно установленных в отверстиях ползушек 4. Поршневые пальцы 5 передают или воспринимают движения поршней 6. Поршень 6 содержит по комплекту уплотнительных колец (не показаны) с каждой стороны.The outer ring 2 on the outer side has protrusions in the form of hollow cylinders - cups 3 (having drainage holes, not shown), in which the spiders 4 are located. In the cups 3 and the spouts 4 there are holes - in the cups 3 they are larger in diameter to provide turns - turns piston fingers 5, tightly installed in the holes of the sprockets 4. Piston fingers 5 transmit or perceive the movements of the pistons 6. The piston 6 contains a set of o-rings (not shown) on each side.

Также на внешней стороне наружного кольца 2 в посадочных местах закреплены опорные пальцы 7, оси которых находятся на одной плоскости с осями стаканов 3, и плоскость параллельна плоскостям радиально-упорных движений тел качения опоры 8 наружнего кольца 2, а оси стаканов 3 и опорных пальцев 7 сходятся в базовом центре О. На опорных пальцах 7 на опорах качения (не показаны) установлены конические ролики 9 (вершина образующих конусов сходится в базовом центре О).Also on the outer side of the outer ring 2 in the seats are fixed supporting fingers 7, the axes of which are on the same plane with the axes of the cups 3, and the plane is parallel to the planes of the radial-contact movements of the rolling bodies of the support 8 of the outer ring 2, and the axis of the cups 3 and the supporting fingers 7 converge in the base center O. On the support fingers 7 on the rolling bearings (not shown) conical rollers 9 are installed (the top of the forming cones converges in the base center O).

На торцевых поверхностях наружного кольца 2 имеются конические зубчатые колеса 10 с внутренним зацеплением. Вершины начальных полюсов колес 10 сходятся на базовом центре О, а плоскости начальных - делительных окружностей параллельны плоскостям радиально-упорных движений тел качения опоры 8 наружного кольца 2.On the end surfaces of the outer ring 2 there are bevel gears 10 with internal gearing. The vertices of the initial poles of the wheels 10 converge on the base center O, and the planes of the initial and pitch circles are parallel to the planes of the angular contact movements of the rolling bodies of the support 8 of the outer ring 2.

Внутренние кольца 11 имеют общий шпоночный паз и общую ось вращения каждого ряда радиально упорного движения тел качения опоры 12 преобразователя 1, которая соосна с центральной осью а-а двигателя, проходящей через базовый центр О, а общая ось радиально упорных движений тел качения опоры 8 наружного кольца 2 выполнена со смещением под заданным углом α по отношению к центральной оси а-а двигателя, что образует наклонные плоскости радиально упорных движений тел качения опоры 8 каждого ряда, точкой пересечения осей является базовый центр О.The inner rings 11 have a common keyway and a common axis of rotation of each row of radially thrust movement of the rolling bodies of the support 12 of the converter 1, which is aligned with the central axis aa of the motor passing through the base center O, and the common axis of the radially thrust movements of the rolling bodies of the support 8 of the outer ring 2 is made with an offset at a given angle α relative to the central axis aa of the engine, which forms the inclined planes of the radially thrust movements of the rolling bodies of the support 8 of each row, the intersection point of the axes is the base center O.

В сборе преобразователь представляет собой рычажный механизм, где средние радиусы опор качения 8 наружного кольца 2 и средние радиусы ходов поршней 6 имеет разные длины плеч.The transducer assembly is a lever mechanism, where the average radii of the rolling bearings 8 of the outer ring 2 and the average radii of the strokes of the pistons 6 have different shoulder lengths.

Блок цилиндров, сборная конструкция состоит из двух одинаковых парных блоков 13 (теплоотвод не показан), расположенных на центральной оси а-а, образованных цилиндрами 14, 35, 36, 37 и 38, 39, 40, 41, где размещены поршни 6 (фиг.1, 2, 4), и нишами, в виде впадин в которых закреплены профильные пластины 15, на них опираясь, двигаются конические ролики 9, гасящие реактивные силы, возникающие во время работы двигателя, и предотвращают вращение наружного кольца 2. Цилиндры и ниши с профильными пластинами 15 каждого блока 13 соосны друг с другом.The cylinder block, the prefabricated structure consists of two identical paired blocks 13 (heat sink not shown) located on the central axis aa, formed by cylinders 14, 35, 36, 37 and 38, 39, 40, 41, where the pistons 6 are placed (Fig. .1, 2, 4), and niches, in the form of cavities in which profile plates 15 are fixed, resting on them, conical rollers 9 move, quenching the reactive forces arising during engine operation, and prevent the rotation of the outer ring 2. Cylinders and niches with profile plates 15 of each block 13 are aligned with each other.

На центральной оси каждого блока 13 расположена гильза 16, внутри которой имеются опоры качения в виде радиального 17 и радиально-упорного 18 подшипников, разграниченных втулкой 19 и удерживающие вторичный вал 20.On the central axis of each block 13 there is a sleeve 16, inside which there are rolling bearings in the form of radial 17 and angular contact bearings 18, delimited by the sleeve 19 and holding the secondary shaft 20.

На одном из концов вторичного вала 20 имеется зубчатое колесо 21, которое находится в зацеплении с коническим зубчатым колесом 10 наружного кольца 2 преобразователя 1, и вершина начального конуса колеса 21 находится в базовом центре О. Также коническое зубчатое колесо 21 имеет опорную поверхность для тел качения опоры 12 внутреннего кольца 11 преобразователя 1. На другом конце вторичного вала 20 установлен диск 22. На цилиндрической поверхности диска 22 в определенном порядке, соответствующем каждому из тактов работы каждого цилиндра, расположены нажимные ролики (фиг.2, 3; на фиг.5, 6 ролики 23, 46, 47, 48 и 45, 42, 43, 44 показаны в виде пронумерованных кружков, соответствующих цилиндрам 38, 39, 40, 41 и цилиндрам 14, 35, 36, 37 на фиг.4), на каждый цилиндр по четыре ролика (фиг.5, 6), с последующим смещением на половину угла срабатывания φ клапанов выпуска-впуска, эквивалентного одному такту ДВС или повороту внутренних колец 11 преобразователя 1 на π или 180 градусов (на фиг.1, 5, 6 угол срабатывания φ равен 22 градуса 30 минут). Углом срабатывания φ клапанов выпуска-впуска определяются моменты времени открытия-закрытия клапанов 29 выпуска и впуска.At one end of the secondary shaft 20 there is a gear wheel 21, which is meshed with the bevel gear 10 of the outer ring 2 of the converter 1, and the top of the initial cone of the wheel 21 is in the base center O. Also, the bevel gear 21 has a bearing surface for rolling elements bearings 12 of the inner ring 11 of the converter 1. At the other end of the secondary shaft 20, a disk 22 is mounted. On the cylindrical surface of the disk 22 in a certain order corresponding to each of the clock cycles of each cylinder, press rollers (Figs. 2, 3; in Figs. 5, 6, the rollers 23, 46, 47, 48 and 45, 42, 43, 44 are shown in the form of numbered circles corresponding to cylinders 38, 39, 40, 41 and cylinders 14, 35, 36, 37 in FIG. 4), four rollers for each cylinder (FIGS. 5, 6), followed by a half-shift of the angle φ of the exhaust-intake valves, equivalent to one ICE stroke or the rotation of the inner rings 11 of the converter 1 by π or 180 degrees (in figures 1, 5, 6, the angle of operation φ is 22 degrees 30 minutes). The actuation angle φ of the exhaust-intake valves determines the time of opening-closing of the exhaust and intake valves 29.

Зубчатое коническое колесо 21 вторичного вала 20 находится в зацеплении с коническим зубчатым колесом 10 наружного кольца 2 преобразователя 1, образуя кинематическую цепь планетарного редуктора, обеспечивающего увеличенный крутящий момент вторичного вала 20 и его необходимую угловую скорость ω₂ для совершения каждого такта в работе ДВС и определяемую из соотношений:The bevel gear 21 of the secondary shaft 20 is meshed with the bevel gear 10 of the outer ring 2 of the converter 1, forming a kinematic chain of the planetary gearbox, providing increased torque of the secondary shaft 20 and its necessary angular speed ω ₂ for each cycle in the internal combustion engine and determined from the ratios:

, где φ - угол срабатывания клапанов выпуска-впуска; π=3,14; i - передаточное отношение угловой скорости ω₂вторичного вала 20 и угловой скорости ω₁ внутренних колец 11 преобразователя 1;

where φ is the angle of operation of the exhaust-intake valves; π = 3.14; i is the gear ratio of the angular velocity ω _{2 of the} secondary shaft 20 and the angular velocity ω _{1 of the} inner rings 11 of the converter 1;

а число зубьев конических колес 10 и 21and the number of teeth of the bevel wheels 10 and 21

, где z₁₀ и z₂₁ - числа зубьев конических колес 10 и 21.

where z ₁₀ and z ₂₁ - the number of teeth of the

bevel wheels

10 and 21.

На центральной оси а-а каждого из дисков 22 установлены подшипники качения 25, на которые опираются первичный вал 24, связанный шпонкой 26 с внутренними кольцами 11 преобразователя 1 и передающая вращение от внутренних колец 11 первичному валу 24.On the central axis aa of each of the disks 22, rolling bearings 25 are mounted on which the primary shaft 24 is supported, connected by a key 26 with the inner rings 11 of the converter 1 and transmitting rotation from the inner rings 11 to the primary shaft 24.

Смазка ДВС обеспечивается разбрызгиванием масла возвратно-поступательными движениями конического ролика 9 преобразователя 1 в одной из ниш блока 13, исполняющей роль картера, куда стекает масло, в том числе со стенок цилиндров, снимаемых кольцами поршней 6, по круговой выточке (кольца поршней 6 и круговые выточки не показаны) на граничащих поверхностях блоков 13.ICE lubrication is provided by spraying the oil with the reciprocating motion of the tapered roller 9 of the converter 1 in one of the niches of the block 13 acting as a crankcase where the oil flows, including from the cylinder walls, removed by the piston rings 6, along a circular groove (piston rings 6 and circular recesses are not shown) on the adjacent surfaces of the blocks 13.

Две одинаковые головки 27, каждая соосно закреплена на одном из блоков 13 и имеет каналы подвода и отвода газов 28 и механизм для их распределения. Механизм распределения в совокупности с диском 22 с нажимными роликами, закрепленного на вторичном вале 20, состоит из типовых: клапанов 29 выпуска и впуска, пружин сжатия 30, толкателей 31 (фиг.2, 3) и парных лепестков 32, находящиеся на торцевой поверхности головок 27.Two identical heads 27, each coaxially mounted on one of the blocks 13 and has channels for supplying and removing gases 28 and a mechanism for their distribution. The distribution mechanism in conjunction with the disk 22 with pressure rollers, mounted on the secondary shaft 20, consists of typical: valves 29 exhaust and intake, compression springs 30, pushers 31 (Fig.2, 3) and paired petals 32 located on the end surface of the heads 27.

Клапаны 29 выпуска и впуска с пружинами сжатия 30 и толкателями 31 расположены так, что отвечают моменту времени открытия-закрытия и соответствуют углу срабатывания φ клапанов выпуска-впуска, который эквивалентен одному такту ДВС или повороту внутренних колец 11 преобразователя 1 на % или 180 градусов (на фиг.1, 5, 6 он равен 22 градуса 30 минут).The exhaust and intake valves 29 with compression springs 30 and pushers 31 are arranged so that they correspond to the opening-closing time and correspond to the angle of operation φ of the exhaust-intake valves, which is equivalent to one ICE stroke or rotation of the inner rings 11 of the converter 1 by% or 180 degrees ( in figures 1, 5, 6 it is equal to 22 degrees 30 minutes).

Лепестки 32 соответствуют количеству клапанов 29 выпуска и впуска по два на цилиндр, и каждый имеет форму кольцевого сектора, центральный угол которого находится на центральной оси а-а и равен углу срабатывания φ клапанов выпуска-впуска.The petals 32 correspond to the number of exhaust and intake valves 29 two per cylinder, and each has the shape of an annular sector, the central angle of which is on the central axis aa and equal to the angle of operation φ of the exhaust-intake valves.

Лепесток 32 своими осями вращения 33 установлен на бобышках 34, закрепленных на торцевой поверхности головки 27, попарно на один цилиндр. Каждая пара лепестков 32 имеет общую рабочую поверхность (фиг.1, 2, 3, 5, 6) в виде дуг, соответствующих радиусам движения нажимных роликов 23 диска 22, а на рабочей поверхности каждого лепестка 32 имеется одного типоразмера профильный выступ (фиг.2, 3). Профильный выступ лепестка 32 осуществляет открытие клапанов 29 нажимом от наезжающего на него нажимного ролика 23 диска 22 и закрытие клапанов 29 при их съезжании с профильного выступа - в соответствии с очередностью каждого такта для всех цилиндров ДВС.The petal 32 with its axis of rotation 33 is mounted on the bosses 34, mounted on the end surface of the head 27, in pairs on one cylinder. Each pair of petals 32 has a common working surface (Figs. 1, 2, 3, 5, 6) in the form of arcs corresponding to the radii of movement of the pressure rollers 23 of the disk 22, and on the working surface of each petal 32 there is one size profile protrusion (Fig. 2 , 3). The profile protrusion of the petal 32 opens the valves 29 by pressing from the pressure roller 23 of the disk 22 hitting it and closes the valves 29 when they move off the profile protrusion - in accordance with the order of each cycle for all ICE cylinders.

В корпусе каждой головки 27 на центральной оси а-а находится упорно-регулировочная плашка 35, препятствующая осевому смещению внутренних колец 11 с устранением люфтов в опорах качения 8 и 12 преобразователя 1.In the housing of each head 27 on the central axis aa, there is a stop-adjusting die 35, which prevents axial displacement of the inner rings 11 with the elimination of backlash in the rolling bearings 8 and 12 of the converter 1.

Сборка устройства осуществляется со сборки однотипных узлов, в том числе механизма распределения (фиг.1, 2, 3).The assembly of the device is carried out with the assembly of the same type of nodes, including the distribution mechanism (figure 1, 2, 3).

1. В два одинаковых блока 13 устанавливают по гильзе 16, имеющей на подшипниках качения 17 и 18, разграниченных втулкой 19, вторичный вал 20.1. In two identical blocks 13 are installed on the sleeve 16, having on the rolling bearings 17 and 18, delimited by the sleeve 19, the secondary shaft 20.

2. Затем на каждый из блоков 13 устанавливают по головке 27 соосно с блоком 13 за счет гильзы 16, на которой установлена упорно-регулировочная плашка 35 и клапаны 29 выпуска-впуска, с пружинами сжатия 30, с толкателями 31, а также установлены попарно своими осями вращения 33 лепестки 32 на бобышках 34 (в соответствии каждой пары определенному цилиндру фиг.4, 5, 6).2. Then, on each of the blocks 13, they are installed along the head 27 coaxially with the block 13 due to the sleeve 16, on which the thrust-adjusting plate 35 and the release-intake valves 29 are installed, with compression springs 30, with pushers 31, and also installed in pairs with their own the axes of rotation 33 of the petals 32 on the bosses 34 (in accordance with each pair of a specific cylinder figure 4, 5, 6).

3. После чего со стороны головок 27 на вторичный вал 20 крепятся диски 22 с имеющимися на них подшипниками качения 25, а на цилиндрической поверхности с нажимными роликами (в соответствии с тактностью цилиндров по фиг.4, 5, 6).3. Then, from the side of the heads 27, disks 22 are mounted on the secondary shaft 20 with the rolling bearings 25 on them, and on the cylindrical surface with pressure rollers (in accordance with the cylinder stroke in FIGS. 4, 5, 6).

Далее производят сборку преобразователя 1 с размещением на шпонке 26 первичного вала 24 внутреннего кольца 11 до упора в буртик с последующей установкой на него опор качения 8 и наружного кольца 2 с размещенными на нем опорными пальцами 7 с коническими роликами 9, после чего устанавливают на первичный вал другое внутренне кольцо 11 с опорой качения 8.Next, the transducer 1 is assembled with the inner ring 11 resting on the key 26 of the input shaft 24 against the stop in the flange, followed by the installation of the rolling bearings 8 and the outer ring 2 with the support fingers 7 placed on it with tapered rollers 9, and then mounted on the input shaft another inner ring 11 with a rolling support 8.

Затем в стаканы 3 наружного кольца 2 устанавливают ползушки 4 так, чтобы беспрепятственно установить поршни 6 с фиксацией последних поршневыми пальцами 5; после чего на внутренние кольца 11 устанавливают опоры качения 12.Then in the glasses 3 of the outer ring 2 set the spider 4 so as to freely install the pistons 6 with the fixation of the latter by the piston fingers 5; then on the inner rings 11 install the rolling bearings 12.

Следующий этап начинается с установки первичного вала 24 с собранными на нем преобразователя 1 с поршнями 6, в один из ранее собранных блоков 13 с головками 27 до упора опор качения 12 преобразователя 1 в опорную поверхность тел качения конического зубчатого колеса 21 вторичного вала 20; при этом до ввода в зацепление конического зубчатого колеса 10 преобразователя 1 с коническим зубчатым колесом 21 вторичного вала 20 положение поршней 6 в цилиндрах блока 13 должно соответствовать тактам ранее установленного механизма распределения - вторичный вал 20, диск 22 с нажимными роликами и лепестками 32 (в соответствии с фиг.4, 5, 6). Затем в ниши блока 13 устанавливают профильные платины 15, после чего производят установку другого ранее собранного блока 13 с головкой 27 до упора опор качения 12 преобразователя 1 в опорную поверхность тел качения конического зубчатого колеса 21 вторичного вала 20 (в соответствии с фиг.4, 5, 6).The next step begins with the installation of the primary shaft 24 with the transducer 1 assembled thereon with pistons 6, into one of the previously assembled blocks 13 with the heads 27 until the rolling bearings 12 of the transducer 1 rest in the bearing surface of the rolling bodies of the bevel gear 21 of the secondary shaft 20; in this case, before engaging the bevel gear 10 of the converter 1 with the bevel gear 21 of the secondary shaft 20, the position of the pistons 6 in the cylinders of the block 13 should correspond to the strokes of the previously installed distribution mechanism — the secondary shaft 20, the disk 22 with pressure rollers and lobes 32 (in accordance with figures 4, 5, 6). Then, profile platinum 15 is installed in the niches of block 13, after which another previously assembled block 13 with the head 27 is installed until the rolling bearings 12 of the converter 1 rest in the bearing surface of the rolling bodies of the bevel gear 21 of the secondary shaft 20 (in accordance with FIGS. 4, 5 , 6).

После сборки всего устройства производят подтяжку упорно-регулировочных плашек 35, находящиеся на центральной оси а-а в головках 27, с устранением люфтов в опорах качения 8 и 12 преобразователя 1, с определенным усилием препятствующих осевому смещению внутренних колец 11 преобразователя 1.After the assembly of the entire device, tightening the adjusting dies 35 located on the central axis aa in the heads 27 is performed, with the play in the rolling bearings 8 and 12 of the converter 1 eliminated, with a certain force preventing the axial displacement of the inner rings 11 of the converter 1.

Правильность и тактность сборки устройства определяют вращением первичного вала 24.The correctness and tact of the device assembly is determined by the rotation of the input shaft 24.

Принцип работы предлагаемого устройства (фиг.1, 2) определяется двухсторонним рабочим действием цилидропоршневых групп с преобразование возвратно-поступательных движений поршней 6 при действии на них знакопеременных сил давления газов во вращательные на первичном 24 и с редуцированием на вторичном 20 валах при использовании неустойчивых положений тел качения 8 на наклонной плоскости.The principle of operation of the proposed device (Figs. 1, 2) is determined by the bilateral working action of the piston-piston groups with the conversion of the reciprocating movements of the pistons 6 when they are subjected to alternating gas pressure forces into rotational forces on the primary 24 and with reduction on the secondary 20 shafts when using unstable positions of bodies rolling 8 on an inclined plane.

А именно, поршни 6, двигаясь под действием сил давления газов, передают усилия через поршневые пальцы 5 на ползушки 4 в стаканах 3 наружного кольца 2 преобразователя 1. Наружное кольцо 2 в свою очередь давит через тела качения опоры 8 на внутренние кольца 11 преобразователя 1, имеющие смещенную ось под углом α к центральной оси а-а, что образует наклонные плоскости поверхностей для тел качения опор 8 и их неустойчивые положения под действием сил давления. Вследствие неустойчивых положений тела качения опоры 8, стремясь занять устойчивость, поворачивают внутренние кольца 11 преобразователя 1 на π или 180 градусов, занимая устойчивое положение, что указывает на завершение такта. При этом внутренние кольца 11 через шпонку 26 передают вращение первичному валу 24 также на π или 180 градусов.Namely, the pistons 6, moving under the action of gas pressure forces, transmit forces through the piston pins 5 to the sprockets 4 in the glasses 3 of the outer ring 2 of the converter 1. The outer ring 2, in turn, presses through the rolling elements of the bearing 8 onto the inner rings 11 of the converter 1, having a displaced axis at an angle α to the central axis aa, which forms the inclined planes of the surfaces for the rolling bodies of the supports 8 and their unstable positions under the action of pressure forces. Due to the unstable positions of the rolling body of the support 8, trying to take stability, they turn the inner rings 11 of the converter 1 by π or 180 degrees, occupying a stable position, which indicates the completion of the cycle. In this case, the inner rings 11 through the key 26 transmit rotation to the input shaft 24 also by π or 180 degrees.

Далее, при действии на поршень 6 противоположных (знакопеременные силы) сил давления тела качения опоры 8 снова находятся в неустойчивом положении на наклонных плоскостях поверхностей внутренних колец 11 и, занимая устойчивые положения, поворачивают внутренние кольца 11 преобразователя 1 на π или 180 градусов, соответственно поворачивают и первичный вал 24, завершая еще один такт хода поршней 6.Further, when the piston 6 is subjected to opposite (alternating forces) pressure forces of the rolling body, the supports 8 are again in an unstable position on the inclined planes of the surfaces of the inner rings 11 and, occupying stable positions, turn the inner rings 11 of the converter 1 by π or 180 degrees, respectively, and the input shaft 24, completing another stroke of the pistons 6.

Следующее, при вращении внутренних колец 11 их смещенная под углом α ось к центральной оси а-а с точкой пересечения в базовом центре О совершает двухсторонние конусообразные движения, что соответственно заставляет совершать качающие движения наружного кольца 2 (связанные телами качения опоры 8 с внутренними кольцами 11) вокруг базового центра О без его вращения за счет удерживающих конических роликов 9 на опорных пальцах 7, установленных на наружном кольце 2 и опирающихся на профильные пластины 15 блоков 13.The following, when the inner rings 11 rotate, their axis displaced at an angle α to the central axis aa with the intersection point in the base center O makes two-sided cone-shaped movements, which accordingly forces the outer ring 2 to swing (connected by the rolling bodies of the support 8 with the inner rings 11 ) around the base center O without its rotation due to the holding conical rollers 9 on the support fingers 7 mounted on the outer ring 2 and resting on the profile plates 15 of the blocks 13.

При этом начальные конусы зубьев колес 10 обкатывают начальные конусы зубьев колес 21 (без вращения) вокруг базового центра О, а из-за меньшего количества зубьев колес 21 вторичных валов 20, чем у колес 10 наружного кольца 2 преобразователя 1, происходят вращения вторичных валов 20 в противоположных направлениях по отношению к вращениям внутренних колец 11 преобразователя 1, в том числе и первичного вала 24, более того, с разными крутящими моментами и угловыми скоростями, а точнее, вторичный вал 20 имеет увеличенный крутящий момент, но меньшую угловую скорость.In this case, the initial cones of the teeth of the wheels 10 run around the initial cones of the teeth of the wheels 21 (without rotation) around the base center O, and due to the smaller number of teeth of the wheels 21 of the secondary shafts 20 than the wheels 10 of the outer ring 2 of the converter 1, the secondary shafts 20 rotate in opposite directions with respect to the rotations of the inner rings 11 of the Converter 1, including the primary shaft 24, moreover, with different torques and angular velocities, and more precisely, the secondary shaft 20 has an increased torque, but a smaller angular speed.

Обеспечение очередности тактов в устройстве осуществляется механизмом распределения подачи и отвода газов (на фиг.1-6 четырехтактный ДВС с четырьмя парными цилиндрами) и связано с положениями поршня - тактом каждого цилиндра. Так, при положении поршней 6 по фигуре 4 в соосных цилиндрах 38-14 поршень 6 находится в крайнем положении (мертвая точка) с переходом на впуск в цилиндре 38 и на выпуск в цилиндре 14, соответственно нажимных роликов 23 и 45 (фиг.5, 6 - нажимные ролики в виде пронумерованных кружков, соответствующих номеру цилиндра) находятся на границах тактов выпуск-впуск цилиндра 38 и тактов рабочий ход - выпуск цилиндра 14.Ensuring the order of cycles in the device is carried out by the distribution mechanism of the supply and exhaust of gases (in Figs. 1-6, a four-stroke internal combustion engine with four paired cylinders) and is associated with the positions of the piston - the stroke of each cylinder. So, with the position of the pistons 6 in FIG. 4 in the coaxial cylinders 38-14, the piston 6 is in the extreme position (dead center) with a transition to the inlet in the cylinder 38 and to the outlet in the cylinder 14, respectively, of the pressure rollers 23 and 45 (FIG. 5, 6 - pressure rollers in the form of numbered circles corresponding to the cylinder number) are located at the boundaries of the exhaust-intake cycles of the cylinder 38 and the strokes of the working stroke and the exhaust of the cylinder 14.

Противолежащие им соосные цилиндры 40-36 с крайним положением (мертвая точка) поршня 6 и соответственно положения нажимных роликов 47 и 43 находятся на границах тактов впуск-сжатие цилиндра 40 и тактов сжатия - рабочий ход цилиндра 36.Opposing the coaxial cylinders 40-36 with the extreme position (dead center) of the piston 6 and, accordingly, the positions of the pressure rollers 47 and 43 are at the boundaries of the intake-compression cycles of the cylinder 40 and the compression cycles - the working stroke of the cylinder 36.

Радиусы прохождения каждой четверки нажимных роликов (по 4 на один цилиндр) равны радиусам общей рабочей поверхности только определенной паре лепестков 32 для каждого цилиндра (на фиг.5, 6 общая рабочая поверхность пары лепестков в виде дуговых полос, разделенных пополам для каждого клапана 29, что соответствует углу срабатывания φ клапанов выпуска-впуска).The radii of the passage of each four of the pressure rollers (4 per cylinder) are equal to the radii of the common working surface of only a certain pair of petals 32 for each cylinder (in Fig. 5, 6, the total working surface of the pair of petals is in the form of arc strips divided in half for each valve 29, which corresponds to the angle of operation φ of the exhaust-intake valves).

Другие парные цилиндры 39-35 и 41-37 со средними положениями поршней в цилиндрах указывают на совершения половин тактов (фиг.4), а точнее, в цилиндре 39 на половину впуск, а в цилиндре 35 на половину выпуск, что соответствует положениям нажимных роликов 46 и 42, находящихся на середине такта (фиг.5, 6), - на фиг.3 указано положение нажимного ролика 23, диска 22, наехавшего на лепесток 32 с открытием клапана впуска 29, что соответствует положению поршня 6 в цилиндре 39 на фиг.4.Other paired cylinders 39-35 and 41-37 with the average positions of the pistons in the cylinders indicate half cycles (Fig. 4), and more precisely, in the cylinder 39 to the half inlet, and in the cylinder 35 to the half outlet, which corresponds to the positions of the pressure rollers 46 and 42, located in the middle of the clock cycle (Figs. 5, 6), - Fig. 3 shows the position of the pressure roller 23, the disk 22, which has collided on the blade 32 with the opening of the inlet valve 29, which corresponds to the position of the piston 6 in the cylinder 39 in Fig. .four.

В паре цилиндров 41-37 половины такта сжатия в цилиндре 41 и половина такта рабочего хода в цилиндре 37, то есть их клапаны 29 выпуска и впуска закрыты, а положение нажимных роликов 48 и 44 на фиг.5, 6 вне зоны рабочих поверхностей лепестков 32 и находится на серединах соответствующих тактов.In a pair of cylinders 41-37, half the compression stroke in the cylinder 41 and half the stroke of the stroke in the cylinder 37, that is, their exhaust and intake valves 29 are closed, and the position of the pressure rollers 48 and 44 in FIGS. 5, 6 is outside the working surface of the petals 32 and is in the middle of the corresponding measures.

По мере прохождения каждым нажимным роликом диска 22 угла срабатывания φ выпуска-впуска происходит смена того или иного такта, а так как цилиндр 38-14 и цилиндр 40-36 имеют расхождения на полтакта с цилиндром 39-35 и с цилиндром 41-37, то значения крутящих моментов и угловых скоростей вторичного 20 и первичного 24 валов постоянны (при наличие четырех пар цилиндров ДВС), что исключает применение массивных маховиков.As each press roller of the disk 22 passes the angle of operation φ of the exhaust-intake, a change in one cycle or another occurs, and since cylinder 38-14 and cylinder 40-36 have a difference of half a cycle with cylinder 39-35 and cylinder 41-37, then the values of torques and angular velocities of the secondary 20 and primary 24 shafts are constant (in the presence of four pairs of ICE cylinders), which excludes the use of massive flywheels.

Основной отличительной особенностью и преимуществом предлагаемого устройства являются:The main distinguishing feature and advantage of the proposed device are:

- наличие двух сторонних рабочих ходов поршней с возвратно-поступательными движениями и преобразователя, видоизменяющего движение поршней во вращательные на двух выходных валах, с разными крутящими моментами и угловыми скоростями, использование которых (вместе или порознь) увеличивают области применения устройства при его увеличенной мощности и значительно сниженных массогабаратных показателях,- the presence of two third-party piston strokes with reciprocating movements and a converter that modifies the movement of the pistons into rotational ones on two output shafts, with different torques and angular speeds, the use of which (together or separately) increases the scope of the device with its increased power and significantly reduced weight and size indicators,

- наличие опор качения (вместо опор скольжения), имеющих минимальные затраты на трение и взаимозаменяемость в преобразователе, в механизмах распределения и в устройстве в целом повышают надежность и КПД при сниженной себестоимости изготовления, а также ремонте устройства, в том числе отсутствие кривошипно-шатунных механизмов, имеющих высокие требования при их изготовлении-ремонте,- the presence of rolling bearings (instead of sliding bearings) having minimal friction and interchangeability costs in the converter, in the distribution mechanisms and in the device as a whole, increase reliability and efficiency with reduced manufacturing costs, as well as repair of the device, including the absence of crank mechanisms having high requirements in their manufacture-repair,

- и многое другое.- and much more.

Claims

A piston engine containing cylinders, double-acting pistons reciprocating, gas (liquid) supply and exhaust distribution mechanisms, a converter that converts the reciprocating pistons into rotational motion of the primary shaft, characterized in that the engine is equipped with a secondary shaft, the converter represents an angular contact bearing having several rows of rolling bearings and consists of outer and inner rings, on the outer surface of the outer ring there are glasses in the form of hollow cylinders with drainage holes, in which sliders with piston fingers are located, transmitting and receiving piston movements, as well as supporting fingers with tapered rollers, which absorb reactive forces and prevent the rotation of the outer ring; there are bevel gears on the end surfaces of the outer ring with internal gearing, the top of the generators of the conical rollers, as well as the axis of the glasses and supporting fingers, converge in the base center through which the central axis of the motor passes of the body, the planes of the initial pitch circles of the wheels, the axes of the cups and the support fingers lying in one plane, are parallel to the planes of the angular contact motion of the rows of rolling bearings of the outer ring, the inner rings have keyways and rolling bearings, where the angular contact movements of one of the rolling bearings are aligned with the central axis of the motor passing through the base center and are the support of the entire converter; other rolling bearings are the support of the outer ring and have a common axis offset at an angle to the central axis with the intersection point in the base center, forming inclined planes of the surfaces of the angular contact movements of the rolling bearings, the cylinders are made in the form of a cylinder block consisting of two identical paired blocks located on the central axis and having cylinders and niches, in the form of depressions in which profile plates are installed that provide support movements of the tapered rollers of the converter, cylinders and niches of paired coaxial blocks with each other, on the central axis of each block there is a sleeve containing rolling bearings in the form of bearings delimited by a sleeve and holding a secondary shaft, at one end of which there is a bevel gear engaged with the bevel gear of the converter, forming a kinematic chain of the planetary gearbox, providing the torque of the secondary shaft and its required angular velocity ω ₂ for each cycle in the operation of the device and determined by the angle φ of the valves ka-inlet, equivalent to one cycle, or rotation of the converter inner rings by π - 180 °, from the relation

,
where φ is the angle of operation of the exhaust-intake valves; π = 3.14; i is the gear ratio of the angular speed ω _{2 of the} secondary shaft and the angular speed ω _{1 of the} inner rings of the transducer, on the inner surface of the bevel gear of the secondary shaft there is a supporting surface for angular contact motion of the rolling bearings of the inner ring of the transducer, there is a disk on the other end of the secondary shaft, on the cylindrical surface of which there are pressure rollers for a pair of exhaust and inlet valves of one of the cylinders and with an offset of half the angle φ of valve actuation for each of the cylinders in the block, the trajectory of the pressure rollers on the disk corresponds to the radius of each pair of exhaust-intake valves according to the sequence of strokes for each of the cylinders of the device, rolling bearings are mounted on the central axis of each of the disks, on which the primary shaft is connected, connected by a key to the inner rings converter and transmitting them to the input shaft rotation with an angular velocity ω _1, lubricating oil is provided by spraying reciprocating movements of the conical roller etc. of the educator in one of the niches that plays the role of a crankcase where oil flows, including from the cylinder walls of the pistons removed by the oil scraper rings, along a circular recess on the adjacent surfaces of the blocks, two identical heads are coaxially mounted on the cylinder blocks and have channels for supplying and discharging gases (liquids) ) and mechanisms for their distribution, which together with discs with pressure rollers are mounted on the secondary shaft, and consist of exhaust and intake valves, compression springs, pushers, paired petals (each in the form of an annular sec torus, the central angle of which is equal to the angle φ of the actuation of the exhaust-intake valves and is located on the central axis of the engine) on the cylinder, the axis of rotation of the petals is mounted in bosses mounted on the surfaces of the heads, each pair of petals has a common working surface in the form of arcs corresponding to the radii of motion the press rollers of the disk for the cylinder, on the working surface of each petal there is a profile protrusion of one type-size, which opens (closes) the valve by pressing it from a collider (moving down) on it imnogo drive roller according to the priority of each measure for all cylinders of the engine, and in the housing of each head on the central axis is thrust-adjusting die, which prevents axial displacement of the inner rings to the elimination of backlash in the drive rolling bearings.