SK50432009U1

SK50432009U1 - Mechanism of changing straight-line reciprocating motion to rotational or reversal in piston machine

Info

Publication number: SK50432009U1
Application number: SK50432009U
Authority: SK
Inventors: Miroslav Mikita
Original assignee: Miroslav Mikita; Zilinska Univerzita V Ziline Strojnicka Fakulta; Ceit S R O
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2009-09-07
Also published as: SK5390Y1

Abstract

Mechanism of changing straight-line reciprocating motion to rotational or reversal in piston machine comprising swing leverage arrangement or boards, where the piston connecting rods are stored in a mutually in reciprocating ball joints and ball joints of swing leverage arrangement, is based on the fact that the swinging mechanism (1); advantageously in the cardan joints, located on the rollers or the housing (2) of the machine is one of the oblique swing lever configuration, or plate (3), whose center is part of the saved in deposit eccentric placed swivel (4) at the end of wrapping the input or output shaft (5).

Description

Mechanizmus zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný alebo naopak u piestového strojaMechanism of change of linear reciprocating motion to rotary or vice versa in piston machine

Oblasť technikyTechnical field

Technické riešenie sa týka konštrukčného riešenia mechanizmu zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný alebo naopak všeobecne u piestového stroja ako sú spaľovacie motory, hydromotory, čerpadlá, kompresory a vývevy. Technické riešenie spadá vo všeobecnosti do strojárenstva.The technical solution relates to the design of a mechanism for converting a linear reciprocating motion to a rotary motion or, conversely, to a piston machine in general such as internal combustion engines, hydraulic motors, pumps, compressors and vacuum pumps. The technical solution is generally in engineering.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Zo stavu techniky sú známe viaceré spôsoby ako preniesť silu z piestov motora na výstupný hriadeľ. A to sa rieši kľukovým hriadeľom. Avšak kľukový mechanizmus všeobecne piestového stroja je hmotný a je náročný na priestor, čo je nevýhodné.Several methods are known in the art to transfer force from the engine pistons to the output shaft. And this is handled by a crankshaft. However, the crank mechanism of a generally piston machine is material and space-intensive, which is disadvantageous.

Sú však známe aj stroje, pri ktorých sa na premenu priamočiareho vratného pohybu piestov na otáčavý pohyb hriadeľa nepoužíva tradičný kľukový mechanizmus ale rôzne modifikácie kľukového mechanizmu alebo úplne iné mechanizmy, napríklad princíp nutačného kolesa. Na nutačnom kolese v dôsledku jeho rotácie nemôže byť priamo uložený nosič, na ktorom sú prichytené guľové kĺby ojníc. Uchytenie je možné len prostredníctvom ložiska, čo je nevýhodné.However, machines are also known in which a conventional crank mechanism is used to convert the reciprocating reciprocating movement of the pistons into a rotary shaft motion, but with various modifications of the crank mechanism or completely different mechanisms, for example the nut wheel principle. Due to its rotation, the support wheel cannot be directly supported on the nut wheel on which the connecting rod ball joints are attached. Attachment is possible only by bearing, which is disadvantageous.

Ďalším konštrukčným riešením je použitie šikmej výkyvnej dosky umiestnenej na zalomenom hriadeli, ktorá je spojená s piestami stroja prostredníctvom ojníc. Táto šikmá doska musí byť fixovaná tak, aby viedla konce ojníc po žiadanej dráhe. Je známy spôsob fixácie šikmej dosky ozubeným kolesom, ktoré sa odvaťuje po ozubenom venci upevnenom na skrini. Je známy aj ďalší spôsob fixácie šikmej dosky, kde je na nej koncentricky so stredom šikmej dosky uložený ozubený veniec, ktorý je v zábere s identickým ozubeným vencom pevne umiestneným v skrini koncentricky s výstupným hriadeľom ako je to známe napríklad z patentového spisu SK 283 742 B6. To je taktiež nevýhodné, lebo vnesenie ozubeného prevodu zvyšuje úroveň hluku a uloženie výkyvnej dosky nie je bezvôľové, pretože zachytáva sily vo zvislom smere pôsobiace len zhora nadol.Another design solution is the use of an inclined swivel plate mounted on the crankshaft, which is connected to the pistons of the machine by means of connecting rods. This inclined plate must be fixed so as to guide the connecting rod ends along the desired path. There is known a method of fixing the inclined plate with a gear wheel that unwinds on a gear ring mounted on the housing. Another method of fixation of an inclined plate is known, wherein a toothed rim is arranged concentrically with the center of the inclined plate, which engages with an identical toothed rim fixedly positioned in the housing concentrically with the output shaft as is known, for example, from the patent specification SK 283 742 B6. . This is also disadvantageous because the introduction of the gear mechanism increases the noise level and the pivot plate mounting is not free, as it absorbs the forces in the vertical direction acting only from top to bottom.

Opačné sily je nutné zachytávať inými dodatočnými technickými prostriedkami.Opposite forces must be absorbed by other additional technical means.

Vyššie uvedené nedostatky evokovali navrhnúť iný systém mechanizmu zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný alebo naopak u piestových strojov tak, aby sa podstatne znížila konštrukčná náročnosť, znížili sa priestorové nároky a aby sa nezvýšila hladina hlučnosti.The above-mentioned shortcomings have evoked to propose a different system for the mechanism of converting a linear reciprocating motion to a rotary motion or vice versa in piston machines so as to substantially reduce the constructional complexity, reduce space requirements and not to increase the noise level.

Výsledkom tohto úsilia je novovytvorený mechanizmus zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný alebo naopak u piestových strojov realizovaný technickými prostriedkami ďalej opisovanými v tomto úžitkovom vzore.This effort results in a newly created mechanism for converting a linear reciprocating motion to a rotary motion or vice versa in piston machines by means of the technical means described in this utility model.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky zo stavu techniky odstraňuje mechanizmus zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný alebo naopak u piestového stroja pozostávajúceho z výkyvného pákového usporiadania alebo dosky, kde ojnice piestov sú obojstranne uložené v piestových guľových kĺboch a guľových kĺboch výkyvného pákového usporiadania alebo dosky, podľa technického riešenia, ktorého podstata spočíva vtom, že vo výkyvnom mechanizme umiestnenom na valcoch alebo skrini stroja je z jednej strany šikmo uložené výkyvné pákové usporiadanie alebo doska, ktorej stred je z druhej strany uložený v excentrický umiestnenom otočnom uložení na konci zalomeného výstupného alebo vstupného hriadeľa. Výhodné je, ak výkyvným mechanizmom umiestneným na valcoch alebo skrini stroja je kardanový kĺb. Z konštrukčného hľadiska je podstatné, aby otočné uloženie bolo šikmé čapové uloženie, ale alternatívne to môže byť aj šikmé ložiskové uloženie.These prior art drawbacks are eliminated by the mechanism of converting a linear reciprocating motion to a rotary or vice versa in a piston machine consisting of a pivoting lever arrangement or a plate wherein the piston rods are mounted on both sides in the piston ball joints and ball joints of the pivoting lever arrangement, in that the pivoting mechanism located on the rollers or the housing of the machine comprises, on one side, an inclined lever arrangement or a plate, the center of which is mounted on the other side in an eccentrically positioned pivot bearing at the end of the cranked output or input shaft. It is preferred that the pivot mechanism located on the rollers or the machine housing is a cardan joint. From a constructional point of view, it is essential that the pivot bearing is an inclined pivot bearing, but alternatively it may also be an inclined bearing seat.

Výhody mechanizmu zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný alebo naopak u piestového stroja podľa tohto úžitkového vzoru spočívajú v tom, že sa výrazne eliminuje radiálne namáhanie piestov. Stroj neobsahuje žiadne ozubenia a preto chod celého mechanizmu je nehlučný. Podstatnou výhodou je aj bezvôľové uloženie výkyvného pákového usporiadania alebo dosky, ktoré zachytáva sily vo zvislom smere pôsobiace zhora nadol a naopak.The advantages of the mechanism for converting a reciprocating reciprocating motion to a rotary or vice versa in a piston machine according to this utility model are that radial stress on the pistons is substantially eliminated. The machine does not contain any gearing and therefore the operation of the whole mechanism is noiseless. An essential advantage is also the play-free mounting of the pivoting lever arrangement or the plate which absorbs the forces in the vertical direction acting from top to bottom and vice versa.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Mechanizmus zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný alebo naopak u piestového stroja podľa tohto technického riešenia bude bližšie ozrejmený na priložených výkresoch, kde na obr. 1 je zobrazené usporiadanie s dvoma valcami a s výkyvnou doskou. Na obr. 2 je zobrazené usporiadanie so štyrmi valcami v protibežnom uložení.The mechanism for converting a linear reciprocating motion to a rotary motion or vice versa in a piston machine according to the present invention will be more clearly illustrated in the accompanying drawings, where FIG. 1 shows an arrangement with two rollers and a pivot plate. In FIG. 2 shows an arrangement with four cylinders in a counter-bearing arrangement.

Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia technického riešenia zobrazené na jednotlivých obrázkoch sú predstavované pre ilustráciu a nie ako obmedzenia konkrétnych realizácii.It is to be understood that the various embodiments of the invention shown in the individual figures are presented by way of illustration and not as limitations of particular embodiments.

Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia technického riešenia zobrazené na jednotlivých obrázkoch podľa tohto technického riešenia sú zhotovené z materiálov známych odborníkom zo stavu techniky.It is to be understood that the various embodiments of the invention shown in the individual figures of this invention are made of materials known to those skilled in the art.

Odborníci znalí stavom techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania ekvivalentné uskutočnenia technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú potom spadať do rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu.Those skilled in the art will find or be able to ascertain, using no more than routine experimentation, equivalent embodiments of the invention. Such equivalents will then fall within the scope of the following protection claims.

Príklady uskutočnenia technického riešeniaExamples of technical solution

Príklad 1Example 1

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísaný mechanizmus zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný u dvojvalcového piestového spaľovacieho motora podľa tohto technického riešenia, ktorého konštrukcia je zobrazená na obr. 1. Dvojvalcový piestový spaľovací motor pozostáva z dvoch valcov a skrine 2 motora, pričom v polovičnej vzdialenosti rozstupu valcov je na skrini 2 motora ukotvený kardanový kĺb vo funkcii výkyvného mechanizmu 1, v ktorom je jednou stranou šikmo uložená výkyvná doska 3 tak, že jej stred je druhou stranou uložený v excentrický umiestnenom otočnom uložení 4 ako šikmého čapového uloženia na konci zalomeného výstupného hriadeľa 5 cez ložiskové uloženie vystupujúceho zo skrine 2 motora. Pritom ojnice 6 piestov 7 sú obojstranne uložené v piestových guľových kĺboch 3 a guľových kĺboch 9 výkyvnej dosky 3. Na zabezpečenie funkcie spaľovacieho motora je tento doplnený všetkými potrebnými komponentmi zapaľovacej a palivovej sústavy, mazania a podobne.In this example of a particular embodiment, a mechanism for converting a linear reciprocating motion to a rotational motion of a two-cylinder piston internal combustion engine according to the present invention, the construction of which is shown in FIG. 1. A two-cylinder piston internal combustion engine consists of two cylinders and a housing 2 of the engine, with a cardan joint anchored to the housing 2 of the engine halfway in the function of the pivot mechanism 1 in which the pivot plate 3 is angled on one side it is mounted on the other side in an eccentric pivoted bearing 4 as an inclined journal bearing at the end of the cranked output shaft 5 via a bearing arrangement extending from the motor housing 2. The connecting rods 6 of the pistons 7 are mounted on both sides in the piston ball joints 3 and the ball joints 9 of the pivot plate 3. To ensure the operation of the internal combustion engine, it is completed with all the necessary components of the ignition and fuel system, lubrication and the like.

Funkčnosť tejto konštrukcie spaľovacieho motora je zabezpečená tým, že výkyvná doska 3 je uložená v skrini 2 motora pomocou kardanového kĺbu ako výkyvného mechanizmu 1., ktorý umožňuje pohyb stredu výkyvnej dosky 3 po kružnici ale zabraňuje otáčaniu výkyvnej dosky 3 voči skrini 2 motora okolo osi výstupného hriadeľa 5. Kolísavý pohyb výkyvnej dosky 3 je súčinný s rotačnou väzbou s otočným šikmým capovým uložením 4 na konci zalomeného výstupného hriadeľa 5 cez ložiskové uloženie vystupujúceho zo skrine 2 motora. Tento pohyb výkyvnej dosky iniciujú priamočiare vratné pohyby piestov 7.The functionality of this internal combustion engine design is ensured by the pivot plate 3 being mounted in the motor housing 2 by means of a cardan joint as a pivot mechanism 1 which allows the center of the pivot plate 3 to move in a circle but prevents rotation of the pivot plate 3 relative to the motor housing 2 The oscillating movement of the pivot plate 3 is co-operative with a rotary coupling with a rotatable angular cap bearing 4 at the end of the cranked output shaft 5 through a bearing seat extending from the motor housing 2. This movement of the pivot plate is initiated by rectilinear reciprocating movements of the pistons 7.

Príklad 2Example 2

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je v prvom variantnom vyhotovení opísaný mechanizmus zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný u štvorvalcového piestového spaľovacieho motora podľa tohto technického riešenia, ktorého konštrukcia je dostatočne opísaná v príklade 1. Rozdiel je vtom, že obsahuje štyri valce jednostranne usporiadané do kruhu. Pritom je výkyvná doska 3 nahradená výkyvným pákovým usporiadaním 3 v tvare štvorramenného kríža. Pritom je taktiež možná náhrada v otočnom uložení 4 a to nie ako šikmého čapového uloženia ale ako šikmého ložiskového uloženia na konci zalomeného výstupného hriadeľa 5 cez ložiskové uloženie vystupujúceho zo skrine 2 motora.In this example of a particular embodiment, a mechanism for converting a reciprocating reciprocating motion to a four cylinder reciprocating internal combustion engine according to the present invention is described in a first variant, the construction of which is sufficiently described in Example 1. In this case, the swivel plate 3 is replaced by a swivel lever arrangement 3 in the form of a four-armed cross. In this case, it is also possible to replace it in the pivot bearing 4, not as an inclined journal bearing but as an inclined bearing arrangement at the end of the cranked output shaft 5 via a bearing arrangement extending from the motor housing 2.

Príklad 3Example 3

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je v druhom variantnom vyhotovení opísaný mechanizmus zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný u štvorvalcového piestového stroja ako hydraulického čerpadla opísaná podľa tohto technického riešenia, ktorého konštrukcia je opísaná v predchádzajúcich príkladoch. Rozdiel je v tom, že zalomený hriadeľ 5 nebude výstupný ate vstupný a valce budú opatrené sacími a výtlačnými ventilmi.In this example of a specific embodiment, a second variant embodiment describes a mechanism for converting a linear reciprocating to rotary motion of a four-cylinder piston machine as a hydraulic pump described in accordance with the present invention, the construction of which is described in the previous examples. The difference is that the crankshaft 5 will not be the output atte and the cylinders will be equipped with suction and discharge valves.

Príklad 4Example 4

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je v treťom variantnom vyhotovení opísaný mechanizmus zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný u štvorvalcového piestového spaľovacieho motora podľa tohto technického riešenia, ktorého konštrukcia je dostatočne opísaná v príklade 1 a zobrazená na obr. 2. Rozdiel je v tom, že obsahuje štyri valce usporiadané po dvojiciach oproti sebe na výkyvnom pákovom usporiadaní 3 tak, že v guľových kĺboch výkyvného pákového usporiadania 3 sú uchytené dve ojnice 6 piestov 7.In this example of a particular embodiment, a third variant embodiment describes a mechanism for converting a linear reciprocating to rotational motion of a four-cylinder piston internal combustion engine according to the present invention, the construction of which is sufficiently described in Example 1 and shown in FIG. The difference is that it comprises four cylinders arranged in pairs opposite each other on the pivoting lever arrangement 3 so that two connecting rods 6 of the pistons 7 are mounted in the ball joints of the pivoting lever arrangement 3.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Mechanizmus zmeny priamočiareho vratného pohybu na rotačný alebo naopak u piestového stroja podlá tohto technického riešenia predstavuje technológiu využiteľnú v konštrukciách piestových spaľovacích motorov, piestových hydromotorov, piestových čerpadiel a piestových kompresorov a vývev.The mechanism of converting a linear reciprocating motion to a rotary motion or vice versa in a piston machine according to the present invention is a technology useful in the construction of piston internal combustion engines, piston hydraulic motors, piston pumps and piston compressors and vacuum pumps.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

A mechanism for converting a reciprocating reciprocating motion to a rotary or vice versa, in a piston machine consisting of a pivoting lever arrangement or a plate, wherein the piston rods are mounted on both sides in the piston ball joints and ball joints of the pivoting lever arrangement or plate, characterized in that 1) located on the rollers or the housing (2) of the machine, on one side is an inclined pivoting lever arrangement or a plate (3), which on the other side is mounted in an eccentric placed inclined rotary bearing (4) at the end of the crankshaft (5).

Mechanism for converting a linear reciprocating motion to a rotary or vice versa in a piston machine according to claim 1, characterized in that the pivot mechanism (1) located on the rollers or the housing (2) of the machine is a universal joint.