Изобретение относится к области машиностроения и энергетики и может быть использовано в качестве двигателя внутреннего сгорания в автомобильной промышленности, на электростанциях и т.п. Поставленная задача достигается двигателем внутреннего сгорания, включающим зубчатое звено, представляющее собой зубчатую пару, состоящую как минимум из одной зубчатой шестерни как минимум с одним зубом, в цилиндрической полости которого и жестко на блоке, выполненном с возможностью вращения вокруг вала, установлен цилиндр, внутри которого установлен закрепленный в полости зуба шатун с поршнем, а сам зуб по обе стороны закреплен пружинами к блоку, при этом пружины сверху ограничены жестко закрепленными к зубу кронштейнами, шарнирно связанными с рычагами, подвижно установленными на поверхности блока, а клапанная система выполнена в виде окон, расположенных у основания на блоке и на поверхности вала. Возможны варианты расположения шестерен между собой, вокруг зубчатого диска и/или внутри зубчатого колеса.

[0001] Двигатель внутреннего сгорания, включающий зубчатое звено, представляющее собой зубчатую пару, состоящую как минимум из одной зубчатой шестерни как минимум с одним зубом, в цилиндрической полости которого и жестко на блоке, выполненном с возможностью вращения вокруг вала, установлен цилиндр, внутри которого установлен закрепленный в полости зуба шатун с поршнем, а сам зуб по обе стороны закреплен пружинами к блоку, при этом пружины сверху ограничены жестко закрепленными к зубу кронштейнами, шарнирно связанными с рычагами, подвижно установленными на поверхности блока, а клапанная система выполнена в виде окон, расположенных у основания на блоке и на поверхности вала.

[0002] Двигатель по п.1, характеризующийся тем, что зубья зубчатой шестерни установлены по окружности блока, образуя блок цилиндров, и соединены между собой рычагами, шарнирно установленными на поверхности блока.

[0003] Двигатель по пп.1, 2, характеризующийся тем, что представляет собой ряд зубчатых шестерен с параллельными осями вала, соединенными между собой посредством кронштейнов с канавками.

[0004] Двигатель по пп.1-3, характеризующийся тем, что зубчатые шестерни установлены вокруг зубчатого диска на кронштейнах с канавками.

[0005] Двигатель по пп.1-4, характеризующийся тем, что зубчатые шестерни установлены внутри зубчатого колеса.

Изобретение относится к области машиностроения и энергетики и может быть использовано в качестве двигателя внутреннего сгорания в автомобильной промышленности, на электростанциях и т.п.

Известна роторная объемная машина, содержащая соосно размещенные с возможностью взаимного смещения лопастные поршни, каждый из которых выполнен как минимум с одной лопастью и которые кинематически связаны с валом зубчатым механизмом с возможностью периодического размыкания кинематической связи, и маховик, поверхность вращения которого снабжена рядами зубчатых секторов внутреннего и внешнего зацепления, а зубчатый механизм выполнен в виде по крайней мере двух шестерен, образующих пару (патент RU 2257475, МПК F01C 10/73, F02B 55/02).

Известен двигатель внутреннего сгорания (патент GE Н 20022665), содержащий вал с жестко установленным на нем зубчатым диском, вокруг которого в зубчатом зацеплении в одной плоскости расположена система цилиндрических блоков, каждый из которых состоит из цилиндров, радиально сходящихся друг к другу верхними частями и вращающихся вокруг одной оси, поршни, соприкасающиеся с указанным диском через шатун, шарнирно закрепленный с зубчатым сегментом.

Недостатками указанных устройств являются их громоздкость, трудность в изготовлении, эксплуатации и ремонте, а также ограниченность выбора типа машин, на которых может быть установлен двигатель такой конструкции.

Задачей настоящего изобретения является создание простого в конструкции устройства, способного выполнять функцию двигателя внутреннего сгорания в машинах любого типа.

Поставленная задача решается двигателем внутреннего сгорания, включающим зубчатое звено, представляющее собой зубчатую пару, состоящую как минимум из одной зубчатой шестерни как минимум с одним зубом, в цилиндрической полости которого и жестко на блоке, выполненном с возможностью вращения вокруг вала, установлен цилиндр, внутри которого установлен закрепленный в полости зуба шатун с поршнем, а сам зуб по обе стороны закреплен пружинами к блоку, при этом пружины сверху ограничены жестко закрепленными к зубу кронштейнами, шарнирно связанными с рычагами, подвижно установленными на поверхности блока, а клапанная система выполнена в виде окон, расположенных у основания на блоке цилиндров и на поверхности вала.

По одному из вариантов выполнения двигателя зубья зубчатой шестерни установлены по окружности блока, образуя блок цилиндров, и соединены между собой рычагами, шарнирно установленными на поверхности блока.

По другому варианту выполнения двигатель внутреннего сгорания представляет собой ряд зубчатых шестерен с параллельными осями вала, соединенными между собой посредством кронштейнов с канавками.

В соответствии с еще одним вариантом выполнения двигателя зубчатые шестерни установлены вокруг зубчатого диска на кронштейнах с канавками.

Возможно выполнение двигателя с установкой зубчатых шестерен внутри зубчатого колеса.

Предложенный двигатель может работать и как дизельный. Использование диска в работе двигателя внутреннего сгорания вместо традиционного коленчатого вала позволяет добиться его более полного уравновешивания, так как в этом случае не происходит наложение гармонических перемещений различного порядка: возвратно-поступательное движение инерционных масс поршня и шатуна на вращательное движущихся масс коленчатого вала. Работа зубчатых шестерен, представляющих собой систему цилиндров, преимущественно заключается в толкании диска в непрерывном режиме в направлении его вращения, что не оказывает существенного отрицательного влияния на идентичность рабочих процессов, протекающих в цилиндрах двигателя.

Двигатель может иметь короткоходовые поршни при большом плече крутящего момента сил. Иначе говоря, при заданных режимах работы цилиндропоршневой системы возможно неоднократное изменение крутящего момента за счет изменении лишь диаметра зубчатого диска.

Два холостых такта для четырехтактного двигателя совершаются вне зоны соприкосновения зубьев, что позволяет значительно увеличить износостойкость двигателя.

Двигатель самоохлаждается, что исключает необходимость использования охлаждающих рубашек, радиатора, вентилятора, жидкостного насоса и т.д.

Значительное сокращение количества деталей двигателя внутреннего сгорания уменьшает его массу, а возможность использования однотипных гармонических перемещений и ползуна для измерения коэффициента сжатия упрощает процедуру компьютеризации работы двигателя, что открывает широкие возможности в машиностроении и энергетике.

Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана зубчатая шестерня двигателя внутреннего сгорания с фрагментом зуба; на фиг. 2 - пара зубчатых шестерен; на фиг. 3 - зубчатые шестеренки, расположенные вокруг зубчатого диска; на фиг. 4 - зубчатые шестеренки, расположенные внутри зубчатого колеса.

Двигатель внутреннего сгорания снабжен корпусом 1, связанным через подшипник 2 с валом 3, на котором жестко закреплен зубчатый диск 4, вокруг которого в зубчатом зацеплении, в одной плоскости расположены зубчатые шестерни 5, выполненные в виде блока, радиально сходящихся головными частями друг к другу цилиндров 15 с окнами 20, указанный блок цилиндров установлен через шарнир/подшипник 19 и кронштейн 11 на вал 3. Направляющий корпус 6 с установленным в нем цилиндром 15 жестко связан с шатуном 7, поршнем 8 и выполнен внутри каждого зуба 9. Зубья 9 соединены между собой шарнирами 18 посредством рычагов 10, закрепленных подвижно на поверхности (шестерни) 5 и подпружинены пружинами 16, каждая из которых закреплена одним концом креплением 17 на корпусе 6, другим концом - к шестерне 5. Зубчатые шестерни 5 соединены между собой кронштейном 11 с Т-образными канавками 13, по которым в радиальном направлении может перемещаться ползун 12, шарнирно связанный с осью вала 3, на котором выполнены окна 21 для прохождения газов. Зубчатый диск 4 с зубчатыми шестернями 5 может быть установлен внутри зубчатого колеса 14 (см. фиг. 4). Двигатель работает следующим образом. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания по схеме, изображенной, например, на фиг. 2, сводится к тому, что при вращении любой из шестерен 5 за счет внешней силы, зубья 9 одной шестерни входят в зацепление с другой и упираются о впадину между зубьями. Зуб 9 прижимается к центру шестерни 5 до тех пор, пока поршень 8 не примет положение, соответствующее верхней мертвой точке в рабочей камере цилиндра 15. В этот момент подается электрическая искра, горючая смесь в камере сгорания взрывается и толкает поршень 8 к нижней мертвой точке, толкая, проворачивает зуб 9, жестко связанный с шатуном 7 и поршнем 8. Это приводит к возникновению движущей силы, приводящей к вращательному движению обоих шестерен 5. При совмещении окон 20 и 21 происходит выброс отработанных газов. Вхождение упомянутого зуба в зацепление другого зуба, упираясь о впадину между зубьями, одновременно, приводит к противоположному перемещению этих смежных зубьев в радиальном направлении посредством шарниров 18, рычагов 10, закрепленных подвижно на поверхности шестерни 5 и подпружиненных пружинами 16. Смежные зубья перемещают поршень 8 к нижней мертвой точке, при этом через окна 20 и 21 происходит всасывание горючей смеси в рабочую камеру цилиндра 15. На других примерах зубья 9, зацепляясь с зубчатым диском 4 (фиг. 3) и/или зубчатым колесом 14 (фиг. 4), приводит их во вращательное движение. Возможность перемещения зубчатых шестерней 5 относительно друг друга по канавке 13 кронштейна 11, посредством ползуна 12, шарнирно связанного с осью блока цилиндров 15, позволяет менять коэффициент сжатия в рабочей камере цилиндра, необходимый для работы двигателя на дизельном топливе.