Поршневой двигатель

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания и могут быть использованы в качестве двигателя на автомобилях, тракторах, вертолетах, в бытовой технике и электроэнергетике. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение равномерности крутящего момента. Полезная модель реализуется следующим образом. Изготавливают первое основание с направляющей эллиптической формы и второе основание. Изготавливают необходимое количество цилиндров с поршнями, стержнями и роликами, а также второе основание. Цилиндры закрепляют на втором основании попарно оппозитно друг другу с расположением в частности по радиальным линиям. Первое основание и второе основание устанавливают относительно друг друга с обеспечением возможности расположения роликов в пазу направляющей и осуществления взаимного вращения первого основания и второго основания относительно друг друга. В частном случае, например второе основание с цилиндрами установлено стационарно, т.е. неподвижно относительно места установки. При этом первое основание установлено с обеспечение вращения относительно второго основания. В указанном случае средство передачи крутящего момента может быть в частном случае присоединено к центру первого основания со стороны противоположной направляющей. К цилиндрам подсоединяют средство подачи горючей смеси и средство отвода отработанных газов.

Область техники

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания и могут быть использованы в качестве двигателя на автомобилях, тракторах, вертолетах, в бытовой технике и электроэнергетике.

Уровень техники

Известно устройство - двигатель внутреннего сгорания (Евразийский патент 011059, дата публикации 28.02.2008 г.). Двигатель внутреннего сгорания содержит установленный с возможностью вращения обод с орбитальными беговыми дорожками в виде Т-образного паза овальной или другой, замкнутой и центрально-симметричной конфигурации, охватываемый этими беговыми дорожками не вращающийся блок радиально сходящихся друг к другу камерами сгорания цилиндров с установленными в них поршнями и шарнирно связанные с ними и с установленными на блоке цилиндров одноплечими рычагами шатуны с нажимными роликами на других концах, находящимися в контакте с беговыми дорожками упомянутого паза. Невращающийся блок цилиндров установлен с возможностью управляемого смещения от оси вращения обода, а двигатель снабжен средством для осуществления данного смещения. В частном случае при выполнении двигателя с четырехтактным циклом работы гребни у орбитальных беговых дорожек выполнены четного количества. В частном случае число цилиндров нечетно и больше, чем количество гребней.

Недостатком известного технического решения является малая мощность. Наиболее близким техническим решением (прототип) является поршневая машина (патент РФ 2163973, дата публикации 10.03.2001 г.). Поршневая машина содержит закрепленные на кронштейнах силовой рамы оппозитно расположенные цилиндры с поршнями, установленный в подшипниковой опоре в середине между поршнями вал с диском. На поверхности диска выполнена профильная беговая дорожка. На валу закреплен второй диск с такой же профильной беговой дорожкой на противостоящей поверхности. При этом каждая беговая дорожка выполнена в виде непрерывного ручья. Цилиндры имеют боковые прорези, в которых скользят поршневые пальцы, взаимодействующие концами через роликовые опоры с профильными беговыми дорожками обоих дисков. В частном случае поршни имеют по два днища, между которыми установлен поршневой палец, а каждый из цилиндров с обоих торцов закрыт головками с впускными и выпускными клапанами и выполнен с боковыми приливами для крепления кронштейнов с подшипниковой опорой.

Недостатком прототипа является неравномерность крутящего момента, за счет выполнения беговой дорожки в виде четырехугольника, т.е. с резкими перегибами.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение равномерности крутящего момента.

Поставленная цель достигается за счет того, что в поршневом двигателе, содержащий первое основание с направляющей и второе основание с закрепленными на нем цилиндрами, при этом в каждом цилиндре установлен соответствующий поршень, к которому одним из концов присоединен соответствующий стержень, цилиндры установлены попарно оппозитно друг другу, причем в каждой паре они размещены с противоположных сторон направляющей, стержни в каждой паре соединены между собой свободными концами, направляющая выполнена в виде замкнутой фигуры, ролики установлены с обеспечением возможности их движения по направляющей, а первое основание и второе основание установлены друг относительно друга с обеспечением возможности взаимного вращения направляющая снабжена пазом, ограниченным нижней поверхностью и противоположно расположенными первой поверхностью и второй поверхностью, при этом на первой поверхности образован первый выступ, а на второй поверхности образован второй выступ, первый выступ и второй выступ образованы на разном расстоянии от нижней поверхности, замкнутая фигура, характеризующая выполнение направляющей, выполнена по форме овала, первое основание и второе основание установлены друг относительно друга таким образом, что при контактировании одного ролика, относящегося к данной паре цилиндров с первым выступом другой ролик, относящийся к этой же паре цилиндров, имеет зазор по отношению ко второму выступу, и наоборот при контактировании этого другого ролика, относящегося к данной паре цилиндров со вторым выступом упомянутый первым ролик, относящийся к этой же паре цилиндров, имеет зазор по отношению к первому выступу.

Краткое описание чертежей

Полезная модель поясняется чертежами (фиг.1, 2), где на фиг.1 показана схема устройства, на фиг.2 показан частичный поперечный разрез.

Раскрытие полезной модели

На чертеже обозначены: пятый поршень 1, пятый цилиндр 2, пятый стержень 3, пятый ролик 4, первый ролик 5, первый стержень 6, первый поршень 7, первый цилиндр 8, шестой цилиндр 9, шестой поршень 10, шестой стержень 11, шестой ролик 12, второй ролик 13, второй стержень 14, второй цилиндр 15, второй поршень 16, седьмой поршень 17, седьмой стержень 18, седьмой цилиндр 19, седьмой ролик 20, третий ролик 21, третий стержень 22, третий поршень 23, третий цилиндр 24, направляющая 25, восьмой цилиндр 26, восьмой поршень 27, восьмой стержень 28, восьмой ролик 29, четвертый ролик 30, четвертый стержень 31, четвертый цилиндр 32, четвертый поршень 33, первое основание 34, второе основание 35, первая поверхность 36, первый выступ 37, паз 38, второй выступ 39, вторая поверхность 40, прорезь 41.

Основными элементами устройства являются первое основание 34 с направляющей 25 и второе основание 35 с закрепленными на нем цилиндрами, с установленными в цилиндрах поршнями со стержнями и роликами, а также средство передачи крутящего момента.

Первый цилиндр 8, второй цилиндр 15, третий цилиндр 24, четвертый цилиндр 32, пятый цилиндр 2, шестой цилиндр 9, седьмой цилиндр 19 и восьмой цилиндр 26 представляют собой конструктивные элементы устройства, состоящие каждый из замкнутой цилиндрической стенки и донной стенки, соединенной по периметру с одним из краев замкнутой цилиндрической стенки. Первый цилиндр 8, второй цилиндр 15, третий цилиндр 24, четвертый цилиндр 32, пятый цилиндр 2, шестой цилиндр 9, седьмой цилиндр 19 и восьмой цилиндр 26 могут быть снабжены каждый в частном случае клапаном для подвода горючей смеси в цилиндр, клапаном для отвода отработанных газов и средством воспламенения.

Первый поршень 7, второй поршень 16, третий поршень 23, четвертый поршень 33, пятый поршень 1, шестой поршень 10, седьмой поршень 17 и восьмой поршень 27 представляют собой деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри соответствующего цилиндра. При этом каждый поршень выполнен с обеспечением возможности плотного прилегания к замкнутой цилиндрической стенке соответствующего цилиндра. Со стороны каждого поршня, противоположной стороне направленной к основанию цилиндра присоединен соответствующий стержень.

Первый стержень 6, второй стержень 14, третий стержень 22, четвертый стержень 31, пятый стержень 3, шестой стержень 11, седьмой стержень 18 и восьмой стержень 28 представляют собой конструктивный элемент устройства, поперечные размеры которого в несколько раз меньше его длины. Каждый стержень одним своим концом присоединен к соответствующему поршню, а на противоположном конце каждого стержня установлен соответствующий ролик. В частном случае стержни оппозитно расположенных поршней могут быть объединены между собой. При этом соответствующие ролики закреплены на дополнительном стержне, закрепленном перпендикулярно объединенным стержням.

Первый ролик 5, второй ролик 13, третий ролик 21, четвертый ролик 30, пятый ролик 4, шестой ролик 12, седьмой ролик 20 и восьмой ролик 29 представляют собой вращающуюся часть механизма в виде небольшого цилиндра или катушки (определение ролика приведено, например, в первом значении определения ролика в Толковом словаре Ожегова на сайте http://dic.academic.ru/dic.nsf/ogegova/209378, дата обращения 09.10.2012 г.). Каждый ролик закреплен на соответствующем конце соответствующего стержня с обеспечением возможности его вращения. При этом каждый ролик выполнен с обеспечением возможности вращения и перемещения по соответствующей поверхности паза направляющей. В частном случае ролики закреплены попарно на дополнительных стержнях, расположенных перпендикулярно объединенным стержням, соединяющимся с соответствующим поршнем. При этом ролик цилиндра, расположенного дальше от центра устройства, расположен ближе к объединенным стержням, чем ролик цилиндра, расположенного со стороны центра устройства, т.е. например пятый ролик 4 расположен на дополнительном стержне ближе к первому стержню 6 и пятому стержню 3, чем первый ролик 5.

Первый ролик 5 закреплен на конце первого стержня 6, противоположный конец которого присоединен к первому поршню 7. При этом первый поршень 7 размещен в первой цилиндре 8. Второй ролик 13 закреплен на конце второго стержня 14, противоположный конец которого присоединен ко второму поршню 16. При этом второй поршень 16 размещен во втором цилиндре 15. Третий ролик 21 закреплен на конце третьего стержня 22, противоположный конец которого присоединен к третьему поршню 23. При этом третий поршень 23 размещен в третьем цилиндре 24. Четвертый ролик 30 закреплен на конце четвертого стержня 31, противоположный конец которого присоединен к четвертому поршню 33. При этом четвертый поршень 33 размещен в четвертом цилиндре 32. Пятый ролик 4 закреплен на конце пятого стержня 3, противоположный конец которого присоединен к пятому поршню 1. При этом пятый поршень 1 размещен в пятом цилиндре 2. Шестой ролик 12 закреплен на конце шестого стержня 11, противоположный конец которого присоединен к шестому поршню 10. При этом шестой поршень 10 размещен в шестом цилиндре 9. Седьмой ролик 20 закреплен на конце седьмого стержня 18, противоположный конец которого присоединен к седьмому поршню 17. При этом седьмой поршень 17 размещен в седьмом цилиндре 19. Восьмой ролик 29 закреплен на конце восьмого стержня 28, противоположный конец которого присоединен к восьмому поршню 27. При этом восьмой поршень 27 размещен в восьмом цилиндре 26.

В частном случае первый цилиндр 8 и пятый цилиндр 2, второй цилиндр 15 и шестой цилиндр 9, третий цилиндр 24 и седьмой цилиндр 19, четвертый цилиндр 32 и восьмой цилиндр 26 могут быть объединены попарно. При этом с одной из сторон объединенных цилиндров в них выполнена прорезь. Прорезь выполнена с обеспечением возможности взаимодействия роликов с первым выступом 37 и вторым выступом 39.

В частном случае соответствующие ролики оппозитно расположенных цилиндров могут быть установлены на дополнительных стержнях, установленных в месте соединения первого стержня 6 и пятого стержня 3, второго стержня 14 и шестого стержня 11, третьего стержня 22 и седьмого стержня 18, четвертого стержня 31 и восьмого стержня 28 оппозитно установленных цилиндров. При этом ролики цилиндров, расположенных в центральной части второго основания 35, установлены на большем расстоянии от места соединения стержней, чем ролики внешних цилиндров.

Первый цилиндр 8 с первым поршнем 7, первым стержнем 6 и первым роликом 5, второй цилиндр 15 со вторым поршнем 16, вторым стержнем 14 и вторым роликом 13, третий цилиндр 24 с третьим поршнем 23, третьим стержнем 22 и третьим роликом 21, четвертый цилиндр 32 с четвертым поршнем 33, четвертым стержнем 31 и четвертым роликом 30, пятый цилиндр 2 с пятым поршнем 1, пятым стержнем 3 и пятым роликом 4, шестой цилиндр 9 с шестым поршнем 10, шестым стержнем 11 и шестым роликом 12, седьмой цилиндр 19 с седьмым поршнем 17, седьмым стержнем 18 и седьмым роликом 20, и восьмой цилиндр 26 с восьмым поршнем 27, восьмым стержнем 28 и восьмым роликом 29 закреплены на втором основании 35. При этом первый цилиндр 8 с первым поршнем 7, первым стержнем 6 и первым роликом 5 и пятый цилиндр 2 с пятым поршнем 1, пятым стержнем 3 и пятым роликом 4, а также второй цилиндр 15 со вторым поршнем 16, вторым стержнем 14 и вторым роликом 13 и шестой цилиндр 9 с шестым поршнем 10, шестым стержнем 11 и шестым роликом 12, а также третий цилиндр 24 с третьим поршнем 23, третьим стержнем 22 и третьим роликом 21 и седьмой цилиндр 19 с седьмым поршнем 17, седьмым стержнем 18 и седьмым роликом 20, а также четвертый цилиндр 32 с четвертым поршнем 33, четвертым стержнем 31 и четвертым роликом 30 и восьмой цилиндр 26 с восьмым поршнем 27, восьмым стержнем 28 и восьмым роликом 29 расположены попарно оппозитно друг другу, в частном случае по радиально сходящимся линиям. Под оппозитным расположением понимается расположение по одной оси, но в противоположных направлениях, т.е. например первый стержень 6 и пятый стержень 3 расположены по одной линии и направлены друг к другу первым роликом 5 и пятым роликом 4, при этом первый поршень 7 с первым цилиндром 8 и пятый поршень 1 с пятым цилиндром 2 направлены в противоположные стороны друг от друга. При этом первый цилиндр 8, второй цилиндр 15, третий цилиндр 24 и четвертый цилиндр 32 обращены друг к другу своими донными стенками.

Второе основание 35 представляет собой конструктивный элемент устройства, выполненный с обеспечением возможности удержания взаимного положения цилиндров относительно друг друга, а также относительно первого основания 34 с направляющей 25. Второе основание 385 может представлять собой пластину или стержневую систему. В частном случае второе основание 35 выполнено как пластины, соединяющие соответствующие стенки цилиндров между собой и объединенные в виде корпуса устройства.

Первое основание 34 представляет собой конструктивный элемент устройства, выполненный с обеспечением возможности удержания направляющей 25 в определенном положении относительно второго основания 35 с цилиндрами. Первое основание 34 снабжено направляющей 25, выполненной в частном случае в виде выступающего над поверхностью первого основания 34 овала с пазом 38. При этом паз 38 ограничен нижней поверхностью, а также первой поверхностью 36 и второй поверхностью 40, расположенными перпендикулярно первому основанию 34 с противоположных сторон паза. Нижняя поверхность расположена в плоскости параллельной плоскости первого основания 34 или в плоскости расположенной в положении близком к параллельному. Первая поверхность 36 расположена ближе к центру первого основания 34, чем вторая поверхность 40. На первой поверхности выполнен первый выступ 37. На второй поверхности 40 выполнен второй выступ 39. Первый выступ 37 расположен дальше от нижней поверхности, чем второй выступ 39. Направляющая 25 выполнена и установлена относительно второго основания 35 с обеспечением возможности в необходимое время упора в первый выступ 37 пятого ролика 4 и/или шестого ролика 12 и/или седьмого ролика 20 и/или восьмого ролика 29, а также в необходимое время упора во второй выступ 39 первого ролика 5 и/или второго ролика 13 и/или третьего ролика 21 и/или четвертого ролика 30.

Первое основание 34 и второе основание 35 установлены с обеспечением их взаимного вращения относительно друг друга. При этом одно из оснований может быть установлено неподвижно относительно места установки устройства. При этом первое основание 34 и второе основание 35 установлены относительно друг друга с обеспечением прилегания первого ролика 5, второго ролика 13, третьего ролика 21, четвертого ролика 30 ко второму выступу 39, или пятого ролика 4, шестого ролика 12, седьмого ролика 20 и восьмого ролика 29 к первому выступу 37.

Средство передачи крутящего момента представляет собой элемент устройства, выполненный с обеспечением возможности передачи крутящего момента, полученного в результате относительного вращения первого основания 34 и второго основания 35, выходному валу. При этом средство передачи крутящего момента может быть присоединено к первому основанию 34 или второму основанию 35. Средство передачи крутящего момента может представлять собой любое из известных устройств, применимых для данной области.

Осуществление полезной модели

Полезная модель реализуется следующим образом. Изготавливают первое основание 34 с направляющей 25 эллиптической формы и второе основание 35. Изготавливают необходимое количество цилиндров с поршнями, стержнями и роликами, а также второе основание 35. Цилиндры закрепляют на втором основании 35 попарно оппозитно друг другу с расположением в частности по радиальным линиям. Первое основание 34 и второе основание 35 устанавливают относительно друг друга с обеспечением возможности расположения роликов в пазу 38 направляющей 25 и осуществления взаимного вращения первого основания 34 и второго основания 35 относительно друг друга. В частном случае, например второе основание 35 с цилиндрами установлено стационарно, т.е. неподвижно относительно места установки. При этом первое основание 34 установлено с обеспечение вращения относительно второго основания 35. В указанном случае средство передачи крутящего момента может быть в частном случае присоединено к центру первого основания 34 со стороны противоположной направляющей 25. К цилиндрам подсоединяют средство подачи горючей смеси и средство отвода отработанных газов.

При запуске устройства, например посредством стартера производится первоначальное вращение первого основания 34 с направляющей 25. При этом посредством системы подачи горючей смеси, средств воспламенения и отвода отработанных газов обеспечивается запуск устройства. Поршни совершают принудительные возвратно-поступательные движения, при этом воздействуя через соответствующие стержни соответствующими роликами на направляющую. При этом ролики давят на направляющую 25 и создают тангенциальную составляющую силы, производимой от взрыва горючей смеси в камерах сгорания цилиндров. За счет выполнения направляющей 25 сложной формы (с первым выступом 37 и вторым выступом 39) обеспечивается поочередное прилегание соответствующих роликов к соответствующему выступу (например первого ролика ко второму выступу или пятого ролика к первому выступу) с образованием зазора между другим соответствующим роликом и соответствующим выступом, что снижает нежелательное трение при работе устройства.

Таким образом, выполнение устройства описанным выше образом обеспечивает повышение равномерности крутящего момента за счет отсутствия резких искривлений направляющей при ее выполнении в форме овала, а также за счет уменьшения трения роликов о направляющую.

Поршневой двигатель, содержащий первое основание с направляющей и второе основание с закрепленными на нем цилиндрами, при этом в каждом цилиндре установлен соответствующий поршень, к которому одним из концов присоединен соответствующий стержень, цилиндры установлены попарно оппозитно друг другу, причем в каждой паре они размещены с противоположных сторон направляющей, стержни в каждой паре соединены между собой свободными концами, направляющая выполнена в виде замкнутой фигуры, ролики установлены с обеспечением возможности их движения по направляющей, а первое основание и второе основание установлены относительно друг друга с обеспечением возможности взаимного вращения, отличающийся тем, что направляющая снабжена пазом, ограниченным нижней поверхностью и противоположно расположенными первой поверхностью и второй поверхностью, при этом на первой поверхности образован первый выступ, а на второй поверхности образован второй выступ, первый выступ и второй выступ образованы на разном расстоянии от нижней поверхности, замкнутая фигура, характеризующая выполнение направляющей, выполнена по форме овала, первое основание и второе основание установлены относительно друг друга таким образом, что при контактировании одного ролика, относящегося к данной паре цилиндров, с первым выступом другой ролик, относящийся к этой же паре цилиндров, имеет зазор по отношению ко второму выступу, и наоборот при контактировании этого другого ролика, относящегося к данной паре цилиндров, со вторым выступом упомянутый первым ролик, относящийся к этой же паре цилиндров, имеет зазор по отношению к первому выступу.