БЕСКРИВОШИПНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
CRANKLESS MOTOR

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к бескривошипным двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано при создании объемных компрессоров и насосов.
Известны поршневые кривошипно-шатунные двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в которых возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала посредством кривошипно-шатунного механизма (КШМ).
Недостатками таких двигателей являются высокие конструктивная и технологическая сложность и стоимость изготовления деталей КШМ, в особенности, коленчатого вала, а также значительные масса и объем КШМ.
Известен бесшатунный планетарно-кривошипный преобразователь вращения для двигателей (Патент РФ №2398121 «Бесшатунный планетарно-кривошипный преобразователь вращения для двигателей (вариант 3-й)» F02B 75/32 (2006.01) F01B 9/02 (2006.01) F16H 21/14 (2006.01)), содержащий корпус, цилиндры, планетарный механизм.
Недостатками этого двигателя являются значительное число деталей, высокая сложность, а также низкие технологичность, надежность и удельные массогабаритные и энергетические показатели, обусловленные конструкцией.
Известна бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель (Патент РФ №2460890 «Бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель» F02B 75/26 (2006.01) F02B 75/32 (2006.01) F01B 9/06 (2006.01)), содержащая корпус, цилиндр, поршень, связанный со штоком, механизм преобразования движения, выходной вал.
Недостатками этого двигателя являются технологическая сложность, а также наличие высоких механических потерь, обусловленных конструкцией механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращение выходного вала и связанных, в частности, с неудовлетворительной работоспособностью этого механизма при использовании его в условиях ДВС (очень высокая частота вращения роликов, проскальзывание роликов вследствие инерции при перекладках (сменах опорной поверхности дорожки), высокие вибрационные и ударные нагрузки).
Наиболее близким к заявляемому объекту устройством является бесшатунный двигатель внутреннего сгорания (Патент РФ №2196237 «Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания (варианты)» F02B 75/32 (2000.01) F01B 3/04 (2000.01)), содержащий корпус, цилиндр, поршни, траверсу, преобразующий механизм.
Недостатками этого устройства, наряду со значительной технологической сложностью и высокими механическими потерями, являются наличие неустранимых нежелательных зазоров в механизме преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращение выходного вала, высокий износ, низкая надежность и возможность заклинивания механизма.
Технической задачей изобретения является создание бескривошипного двигателя новой конструкции, с механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращение выходного вала объемно-планетарного типа, что позволит улучшить технологичность конструкции, обеспечить минимизацию механических потерь, повысить удельные массогабаритные и энергетические показатели.
Технический результат достигается тем, что в бескривошипном двигателе, содержащем корпус, цилиндр с находящимся в нем поршнем, связанным со штоком, траверсу, выходной вал, согласно изобретению, шток поршня неподвижно соединен с траверсой, концы которой размещены в периферических втулках зубчатых колес, установленных на подшипниках в круговой обойме и опирающихся диаметрально противоположно на плоское зубчатое кольцо, неподвижно укрепленное в корпусе двигателя в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, и круговой зубчатый венец выходного вала.
Улучшение технологичности определяется снижением конструктивной и технологической сложности деталей двигателя.
Выполнение механизма, включающего траверсу, концы которой размещены в периферических втулках зубчатых колес, установленных на подшипниках в круговой обойме и опирающихся диаметрально противоположно на плоское зубчатое кольцо, неподвижно установленное в корпусе в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, и круговой зубчатый венец выходного вала, обеспечивает минимизацию механических потерь, отсутствие высоких вибрационных и ударных нагрузок, снижение износа деталей и повышение надежности двигателя.
Повышение удельных массогабаритных и энергетических показателей достигается снижением массы и повышением удельной мощности двигателя вследствие исключения из конструкции высоконагруженных, а потому развитых, объемных и массивных, деталей и сопряжений, требующих сложного криволинейного профилирования рабочих поверхностей (в частности, беговых дорожек и связанных с ними элементов).
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема бескривошипного двигателя с преобразующим механизмом объемно-планетарного типа.
Бескривошипный двигатель с преобразующим механизмом объемно-планетарного типа содержит корпус 1, цилиндр 2 с находящимся в нем поршнем 3, связанным со штоком 4, неподвижно соединенным с траверсой 5, концы которой размещены в периферических втулках 6 зубчатых колес 7, установленных на подшипниках в круговой обойме 8 и опирающихся диаметрально противоположно на плоское зубчатое кольцо 9, неподвижно укрепленное в корпусе двигателя в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, и круговой зубчатый венец 10 выходного вала 11.
Бескривошипный двигатель с преобразующим механизмом объемно-планетарного типа работает следующим образом: процессы рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания, осуществляющиеся в цилиндре 2, побуждают поршень 3 к перемещению из одного крайнего положения (например, как показано на фиг., из ВМТ) в другое и обратно, при этом траверса 5, взаимодействуя через периферические втулки 6 с зубчатыми колесами 7, опирающимися на неподвижное плоское зубчатое кольцо 9, заставляет зубчатые колеса 7 совершать синфазное вращательное движение в противоположных друг другу направлениях, за счет чего эти зубчатые колеса 7, опирающиеся также на круговой зубчатый венец 10 выходного вала 11, приводят последний в однонаправленное вращение, равномерность которого обеспечивается маховыми массами двигателя.
Таким образом, создание бескривошипного двигателя новой конструкции с преобразующим механизмом объемно-планетарного типа позволяет улучшить технологичность конструкции, обеспечить минимизацию механических потерь, повысить удельные массогабаритные и энергетические показатели.