Безшатунний двигун внутрішнього згоряння

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в бесшатунных двигателях. Известен бесшатунный двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер с размещенным в нем по меньшей мере одним коленчатым валом с добавочными противовесами, на кривошипной шейке которого установлен подшипниковый элемент в виде катка, установленный на картере цилиндр, имеющий органы газораспределения, и размещенный в цилиндре поршень, соединенный штоком с кулисой, имеющей главную и вспомогательную опорные поверхности, которые расположены на диаметрально противоположных сторонах катка в плоскости вращения коленчатого вала. Недостатком описанной конструкции является то, что в момент перекладки катка с одной опорной поверхности на другую, которая возникает при действии на кулису знакопеременной динамической нагрузки; в точке контакта линейные скорости катка и опорной поверхности существенно отличаются по величине, что приводит к проскальзыванию катка относительно опорной поверхности и повышенному износу кинематической пары качения. Кроме того, кулиса имеет сложную конструкцию и большую массу, что ограничивает увеличение частоты вращения коленчатого вала и повышение мощности двигателя. Наиболее близким к предложенному решению является бесшатунный двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер с размещенным в нем по меньшей мере одним коленчатым валом с добавочными противовесами, на кривошипной шейке которого установлены рядом друг с другом главный и вспомогательный подшипниковые элементы в виде катков, установленный на картере цилиндр, имеющий органы газораспределения, и размещенный в цилиндре поршень, соединенный штоком с кулисой, имеющий главную и вспомогательную опорные поверхности, которые расположены продольно и смещены по оси кривошипной шейки для возможности постоянного контакта с соответствующими им катками, причем главная опорная поверхность расположена со стороны цилиндра, а вспомогательная - с диаметрально противоположной стороны кривошипной шейки, катки снабжены для возможности качения без скольжения механизмом принудительного проворота катка, выполненным в виде реечной зубчатой передачи, у которой зубчатое колесо жестко связано с катком, а зубчатая рейка с кулисой. В данной конструкции отсутствует проскальзывание в паре качения каток - опорная поверхность, однако кулиса имеет сложную конструкцию и большую массу, что ограничивает увеличение частоты вращения коленчатого вала и повышение мощности двигателя. Технической задачей данного изобретения является упрощение конструкции двигателя при одновременном повышении его мощности. Для достижения поставленной задачи в известном бесшатунном двигателе внутреннего сгорания, содержащем картер с размещенным в нем по меньшей мере одним коленчатым валом с добавочными противовесами, на кривошипной шейке которого установлены рядом друг с другом вспомогательный и главный подшипниковые элементы, причем последний выполнен в виде катка, установленный на картере цилиндр, имеющий органы газораспределения, и размещенный в цилиндре поршень, соединенный штоком с кулисой, имеющей главную и вспомогательную опорные поверхности, которые расположены продольно и смещены по оси кривошипной шейки, причем главная опорная поверхность расположена со стороны цилиндра на внутренней части кулисы и находится в постоянном контакте с катком, который снабжен для возможности качения без скольжения механизмом принудительного проворота катка, выполненным в виде реечной зубчатой передачи, у которой зубчатое колесо жестко связано с катком, а зубчатая рейка с кулисой, вспомогательная опорная поверхность расположена со стороны цилиндра на наружной части кулисы, а вспомогательный подшипниковый элемент, выполнен в виде ползуна, имеющего выступ, внутренняя часть которого находится в скользящем контакте с вспомогательной опорной поверхностью. Техническая сущность и принцип действия предложенного двигателя поясняются чертежами, где на фиг. 1 изображен поперечный разрез двигателя с одним коленчатым валом; на фиг. 2 - то же с двумя коленчатыми валами; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1 с ползунами Г-образной формы и кулисой Т-образной формы; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1 с ползуном Т-образной формы и кулисой корытообразной формы, имеющей продольный паз. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания (фиг. 1, 3) содержит картер 1 с установленным на нем цилиндром 2, имеющим органы газораспределения, поршень 3, соединенный при помощи штока 4 с кулисой 5, и коленчатый вал 6 с добавочными противовесами 7, на кривошипной шейке 8 которого установлены каток 9, образующий кинематическую пару трения качения с главной опорной поверхностью 10, расположенной на внутренней части кулисы 5, и ползуны 11, внутренняя часть выступа которых образует кинематическую пару трения скольжения с вспомогательной опорной поверхностью 12, расположенной на наружной части кулисы 5. Механизм принудительного проворота катка включает зубчатое колесо 13, жестко соединенное с катком 9, и зубчатую рейку 14, жестко соединенную с кулисой 5. Двигатель (фиг. 2) может быть снабжен вторым коленчатым валом 15 с добавочными противовесами 16 и катком 17, установленным параллельно коленчатому валу 6. Коленчатые валы кинематически связанны между собой при помощи шестерен 18 для синхронного вращения в противоположные стороны. На кривошипной шейке 8 между двумя катками 9 может быть установлен (фиг. 4) ползун 19 Т-образной формы, имеющий возможность поступательного перемещения в пазу 20 кулисы 21, имеющей корытообразное поперечное сечение. При работе двигателя поршень 3 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 2, обеспечивая периодическое изменение объемов рабочих полостей и протекание в них термодинамических процессов, необходимых для получения полезной механической работы. Усилие от поршня 3 через шток 4 передается на кулису 5 и далее через каток 9 на коленчатый вал б, приводя его во вращение. На кулису 5 действует суммарная сила, которая равна сумме силы давления газов в цилиндре 2 и силы инерции от возвратно-поступательно движущихся масс: кулисы 5, штока 4 и поршня 3. Суммарная сила может быть как положительной, прижимающей кулису 5 к катку 9, так и отрицательной, отрывающей кулису 5 от катка 9. В последнем случае внутренние части выступов ползунов 11 (фиг. 3) скользят по вспомогательным опорным поверхностям 12 кулисы 5, благодаря чему обеспечивается постоянная кинематическая связь кулисы 5 с коленчатым валом 6. Механизм принудительного проворота катка обеспечивает качение катка 9 по опорной поверхности 10 кулисы 5 без проскальзывания. Расположение главной 10 и вспомогательной 12 опорных поверхностей с одной диаметральной стороны кривошипной шейки 8 коленчатого вала 6 существенно упрощает конструкцию и снижает массу как самой кулисы, так и двигателя в целом. Уменьшение массы возвратно-поступательно движущихся частей кривошипно-кулисного механизма позволяет форсировать двигатель по частоте вращения и тем самым повысить его мощность. При наличии двух коленчатых валов 6 и 15 (фиг. 2) усилие от кулисы 5 распределяется на два катка 9 и 17, при этом вращающий момент со второго коленчатого вала 15 передается на коленчатый вал 6 через шестерни 18. Наличие двух коленчатых валов 6, 15 с добавочными противовесами 7, 16 позволяет полностью уравновесить силы инерции от возвратно-поступательно движущихся масс и тем самым уменьшить вибрацию на корпусе двигателя. Фиг. 1 Фиг. 2 Фиг. 3 Фиг. 4 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03