RU2163682C2

RU2163682C2 - Axial-piston engine

Info

Publication number: RU2163682C2
Application number: RU99109739/06A
Authority: RU
Inventors: А.М. Максимов
Original assignee: Максимов Андрей Михайлович
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2001-02-27

Abstract

FIELD: transport power plant. SUBSTANCE: pistons moving towards each other and hinge-connected to rocking washers are arranged in cylinder block. Pistons are provided with connecting rods. Slanted washers are positioned on hollow intermediate shaft and coupled to rocking washers through tapered toothed rims. Each intermediate shaft is coupled to drive shaft through cylindrical gearings. Each rocking washer is coupled to drive shaft through bevel and cylindrical gearings. EFFECT: enhanced loading capacity. 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к транспортным энергетическим установкам с поршневыми двигателями внутреннего сгорания. The invention relates to engine building, and in particular to transport power plants with reciprocating internal combustion engines.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по крайней мере, два поршня, размещенные в цилиндрах, при этом каждый поршень кинематически, посредством, например, кривошипно-шатунного механизма связан с соответствующим выходным валом. Серповидные торцевые поверхности цилиндров содержат клапаны газораспределения, обеспечивающие газообмен в камере сгорания, размещенной в цилиндрах между поршнями. Клапаны непосредственно связаны с кулачками, имеющими кинематический привод посредством, например, шестерен от вала. [1]
Недостатком данной конструкции является сложность создания остова двигателя, что снижает нагрузочную способность машины.Known internal combustion engine containing at least two pistons located in the cylinders, with each piston kinematically, for example, by means of a crank mechanism connected to a corresponding output shaft. The sickle-shaped end surfaces of the cylinders comprise gas distribution valves providing gas exchange in a combustion chamber located in the cylinders between the pistons. The valves are directly connected to cams having a kinematic drive through, for example, gears from the shaft. [1]
The disadvantage of this design is the complexity of creating a skeleton of the engine, which reduces the load capacity of the machine.

Известен также аксиально-поршневой двигатель [2] с переменной степенью сжатия, содержащий картер, блок цилиндров, поршни с шатунами, установленные в блоке цилиндров, цилиндрический приводной вал, на котором установлена с возможностью осевого перемещения наклонная шайба, качающуюся шайбу, которая установлена на наклонной шайбе с возможностью вращения вокруг ее оси, при этом качающаяся шайба связана с шатунами, а также через коническую и цилиндрическую зубчатые передачи эксцентрично связана с картером, при этом элементом сопряжения наклонной шайбы и приводного вала является шлицевое соединение, а приводной вал имеет опорный участок, который содержит элементы механизма изменения степени сжатия. Also known is an axial piston engine [2] with a variable compression ratio, comprising a crankcase, a cylinder block, pistons with connecting rods installed in a cylinder block, a cylindrical drive shaft, on which an inclined washer is mounted with axial movement, a swinging washer that is mounted on an inclined the washer with the possibility of rotation around its axis, while the swinging washer is connected to the connecting rods, and also through the bevel and spur gears is eccentrically connected to the crankcase, while the hydrochloric washers and the drive shaft is a splined connection, and the drive shaft has a support portion which contains elements of the compression ratio changing mechanism.

Недостатком данного двигателя является наличие сил от действия давления газов в цилиндрах, воздействующих через опорный участок приводного вала на картер, что приводит к силовому нагружению картера, блока цилиндров и механическим потерям на трение в подшипниках опорного участка, а также необходимость уравновешивания инерционных сил, возникающих при движении поршней, шатунов и качающейся шайбы, при этом наличие эксцентричной связи между качающейся шайбой и картером приводит к появлению соответствующих центробежных сил, также требующих уравновешивания. The disadvantage of this engine is the presence of forces from the action of gas pressure in the cylinders, acting through the bearing section of the drive shaft on the crankcase, which leads to power loading of the crankcase, cylinder block and mechanical friction losses in the bearings of the bearing section, as well as the need to balance the inertial forces arising from the movement of the pistons, connecting rods and swinging washer, while the presence of an eccentric connection between the swinging washer and the crankcase leads to the appearance of appropriate centrifugal forces, which also require x balancing.

Задачей изобретения является увеличение нагрузочной способности двигателя при одновременном повышении надежности, компактности и уравновешенности. The objective of the invention is to increase the load capacity of the engine while increasing reliability, compactness and poise.

Поставленная задача решается за счет того, что аксиально-поршневой двигатель, содержащий блок цилиндров, поршни с шатунами, установленные в блоке цилиндров, цилиндрический приводной вал, наклонную шайбу с установленной на ней качающейся шайбой, связанной с шатунами, дополнительно содержит в каждом цилиндре встречно расположенный поршень с шатуном, по меньшей мере одну дополнительную наклонную шайбу с установленной на ней качающейся шайбой, связанной с шатунами встречно расположенных поршней, не менее одного полого промежуточного вала, причем наклонные шайбы установлены по две на каждом полом промежуточном валу, который связан с приводным валом через цилиндрические зубчатые передачи, а каждая качающаяся шайба связана с приводным валом через коническую и цилиндрическую зубчатую передачи. The problem is solved due to the fact that the axial piston engine containing a cylinder block, pistons with connecting rods installed in the cylinder block, a cylindrical drive shaft, an inclined washer with a swinging washer mounted on it, connected to the connecting rods, additionally contains a counter-located in each cylinder a piston with a connecting rod, at least one additional inclined washer with a swinging washer mounted on it, connected with connecting rods of opposing pistons, at least one hollow intermediate shaft, moreover, the inclined washers are installed in two on each hollow intermediate shaft, which is connected to the drive shaft through cylindrical gears, and each swinging washer is connected to the drive shaft through a bevel and cylindrical gears.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена полуконструктивная схема заявляемого устройства, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг.1
Аксиально-поршневой двигатель содержит блок цилиндров 1, содержащий поршни 2, которые с помощью шатунов 3 шарнирно связаны с качающимися шайбами 4,5, имеющими конический зубчатый венец, которые установлены на наклонные шайбы 6,7 соответственно и поджаты к ним обоймами 8. Наклонные шайбы 6,7 установлены на полом промежуточном валу 9, а на них установлены с возможностью вращения в подшипниках зубчатые колеса 10,11, имеющие конический и цилиндрический зубчатые венцы. Причем конические зубчатые венцы колес 10,11 находятся в зацеплении с коническими зубчатыми венцами качающихся шайб 4,5 соответственно и образуют конические зубчатые передачи, а цилиндрические зубчатые венцы колес 10,11 находятся в зацеплении с цилиндрическими зубчатыми колесами соответственно 12,13, расположенными на приводном валу 14, и образуют цилиндрические зубчатые передачи. На приводном валу 14 также установлено цилиндрическое зубчатое колесо 15, которое через зубчатое колесо 16 находится в зацеплении с зубчатым колесом 17, посаженным на полый промежуточный вал 9.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a semi-structural diagram of the inventive device, FIG. 2 - section along aa in figure 1
The axial piston engine contains a cylinder block 1, containing pistons 2, which are pivotally connected to the swinging washers 4,5, having conical gear rims, which are mounted on inclined washers 6,7, respectively, and are clamped to them by clips 8. Inclined washers 6,7 are mounted on the hollow intermediate shaft 9, and gears 10,11 having bevel and spur gears mounted for rotation in bearings are mounted on them. Moreover, the bevel gears of the wheels 10,11 are engaged with the bevel gears of the swinging washers 4,5, respectively, and form the bevel gears, and the cylindrical gears of the wheels 10,11 are engaged with the cylindrical gears 12,13, respectively, located on the drive the shaft 14, and form a cylindrical gears. A cylindrical gear wheel 15 is also mounted on the drive shaft 14, which, through the gear wheel 16, is engaged with the gear wheel 17 mounted on the hollow intermediate shaft 9.

Заявляемая конструкция позволяет разместить внутри полого промежуточного вала 9 с возможностью свободного вращения вал 18 газовой турбины с расположенными на нем турбинным колесом 19 и, например, насосным колесом 20, при этом вал 16 выполняет также функции торсиона. The inventive design allows you to place inside the hollow intermediate shaft 9 with the possibility of free rotation of the shaft 18 of the gas turbine with a turbine wheel 19 and, for example, a pump wheel 20 located on it, while the shaft 16 also performs the functions of a torsion bar.

Работа аксиально-поршневого двигателя осуществляется следующим образом. The operation of the axial piston engine is as follows.

Расширяющийся в цилиндрах продукт сгорания топлива воздействует на поршни 2, перемещая их в противоположные стороны, при этом поршни 2 через шатуны 3 передают усилие качающимся шайбам 4,5, которые, воздействуя на наклонные шайбы 6,7, соответственно приводят во вращение полый промежуточный вал 9, при этом часть энергии расширяющихся газов передается промежуточному валу 9 и далее через цилиндрические зубчатые передачи, образованные зацеплением шестерен 17,16,15, передается приводному валу 14. Оставшаяся часть энергии расширяющихся газов передается приводному валу 14 через конические зубчатые передачи, образованные зацеплением зубчатых венцов качающихся шайб 4,5 с коническими зубчатыми венцами колес 10,11 соответственно, и далее через цилиндрические зубчатые передачи, образованные зацеплением цилиндрических зубчатых венцов колес 10,11 с зубчатыми колесами 12,13 соответственно. При этом качающиеся шайбы 4,5 удерживаются от проворота относительно блока цилиндров 1 за счет их двойной кинематической связи с приводным валом 14. The fuel combustion product expanding in the cylinders acts on the pistons 2, moving them in opposite directions, while the pistons 2 transmit the force to the swinging washers 4,5 through the connecting rods 3, which, acting on the inclined washers 6,7, respectively rotate the hollow intermediate shaft 9 , while part of the energy of the expanding gases is transmitted to the intermediate shaft 9 and then through the cylindrical gears formed by gearing 17,16,15, is transmitted to the drive shaft 14. The remaining part of the energy of the expanding gases is transmitted I drive shaft 14 through bevel gears formed by meshing gears of oscillating washers 4,5 with bevel gears of wheels 10,11, respectively, and then through cylindrical gears formed by meshing of cylindrical gears of wheels 10,11 with gears 12,13 respectively. While the swinging washers 4,5 are kept from turning relative to the cylinder block 1 due to their double kinematic connection with the drive shaft 14.

При наличии газотурбинной части в процессе выпуска продукты сгорания топлива воздействуют на турбинное колесо 19, при этом кинетическая энергия газов превращается в механическую и через вал 18 передается, например, насосному колесу 20, осуществляющему наддув воздуха в цилиндры двигателя. If there is a gas-turbine part in the exhaust process, the products of fuel combustion act on the turbine wheel 19, while the kinetic energy of the gases is converted into mechanical energy and transmitted through the shaft 18, for example, to the pump wheel 20, which charges the air in the engine cylinders.

Аксиально-поршневой двигатель заявляемой конструкции обладает в сравнении с прототипом большей нагрузочной способностью, лучшим показателем отношения объема и массы двигателя к мощности, а также повышенной надежностью, компактностью и полной динамической уравновешенностью. The axial piston engine of the claimed design has, in comparison with the prototype, a greater load capacity, a better indicator of the ratio of engine volume and mass to power, as well as increased reliability, compactness and complete dynamic balance.

Источники информации:
1. Патент РФ N1389351, М.кл. F 02 В 25/8
2. Положительное решение о выдачи свидетельства на полезную модель по з. N 98121547/20 (023780) от 30.11.98 г.Sources of information:
1. RF patent N1389351, M.cl. F 02 V 25/8
2. A positive decision to issue a utility model certificate under h. N 98121547/20 (023780) from 11/30/98.

Claims

Axial piston engine comprising a cylinder block, pistons with connecting rods installed in the cylinder block, a cylindrical drive shaft, an inclined washer with a swinging washer mounted on it, connected to the connecting rods, characterized in that the engine further comprises an opposing piston with a connecting rod in each cylinder at least one hollow intermediate shaft, one additional inclined washer with a swinging washer mounted on it, connected with connecting rods of opposing pistons, moreover, on each hollow both inclined washers are installed on the daily shaft, with each intermediate shaft connected to the drive shaft through cylindrical gears, and each swinging washer connected to the drive shaft through bevel and cylindrical gears.