Привод движителя

Изобретение может быть использовано в качестве колеса-двигателя транспортного средства, заключающего в себе функции двигателя внутреннего сгорания и бесступенчатой коробки скоростей, и направлено на упрощение конструкции, уменьшение габаритов и расхода горючего. Привод движителя содержит установленный с возможностью вращения движитель в виде обода,размещенный внутри него поршневой двигатель с блоком цилиндров, с установленным в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальном от оси вращения обода направлении хотя бы одним поршнем, и механизм для преобразования перемещения поршня во вращательное движение обода, включающий шарнирно связанный с каждым поршнем шатун с нажимным роликом на другом конце, расположенным в беговой дорожке с овальной или другой симметричной относительно оси вращения обода конфигурации, выполненной на синхронизирующем диске, установленном с возможностью вращения концентрично оси вращения обода. Механизм для преобразования перемещения поршня во вращательное движение обода снабжен эксцентриковыми поводковыми осями, установленными на каждом шатуне с возможностью качания и взаимодействия с пазами, выполненными наклонно по отношению к радиальной от центра вращения обода линии на блоке цилиндров или на установленных на нем рычагах или поворотных дисках и одновременно с радиальными пазами, выполненными на качалке, установленной по центру вращения обода на блоке цилиндров и хотя бы одной обгонной муфтой, установленной на качалке с возможностью взаимодействия с ободом. Привод снабжен устройством для управления частотой вращения обода в виде механизма для перекоса рычага или поворотного диска и изменения угла наклона выполненного на них паза относительно радиальной от центра вращения обода линии. Привод снабжен устройством для управляемого или адаптивного изменения степени сжатия поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащим шарнирно связанные с шатунами опорные рычаги, другим концом тоже шарнирно связанные с установленным на блоке цилиндров тяговым механизмом. Между ободом и синхронизирующим диском установлена обгонная муфта. 014895 Область техники Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к устройствам для преобразования работы поршневого двигателя (например, внутреннего сгорания, парового) в работу,обеспечивающую движение транспортных средств (автомобилей, мотоциклов). С особым успехом изобретение может быть использовано в качестве колеса-двигателя, заключающего в себе функции двигателя внутреннего сгорания и бесступенчатой коробки скоростей. Предшествующий уровень техники Известны двигатели внутреннего сгорания (патенты Грузии: GE Р 2002 2664 В; GE P 2005 3587 В;GE P 2002 2665 В, патент Франции 2.045.315, патент США 3828740), которые содержат корпус,блок цилиндров с поршнями с радиально расположенными камерами сгорания цилиндров. На шатунах,связанных с поршнями установлены прижимные ролики, которые взаимодействуют с поверхностью обода овальной конфигурации, создавая крутящий момент рабочего вала двигателя. Недостатком этих конструкции является то, что для использования на транспортных средствах они требуют еще наличия коробки скоростей. Известны мотоциклы японской фирмы Yamaha WR-450 F-2-Trac с гидравлическим двигателем,расположенным в ступице переднего колеса. Фирма опробовала несколько вариантов механической трансмиссии и нашла, что они слишком тяжелы, сложны и капризны, требуют большой переделки всей конструкции мотоцикла, в сравнении с ними гидравлическая система относительно проста, легка и компактна, что удобно по компоновочным соображениям. Поэтому новая система 2-Trac использует гидравлический насос, расположенный выше коробки скоростей передач и приводящийся цепью. Насос связан гибкими шлангами с гидравлическим двигателем, расположенным в ступице переднего колеса. Мощность, передаваемая на переднее колесо, пропорциональна скорости заднего и передает на него до 15% мощности. Недостатком мотоцикла является необходимость присутствия гидронасоса и гидродвигателя,т. е. оснащение компактного транспортного средства, каким является мотоцикл дополнительным оборудованием, которое также усложняет конструкцию и налагает дополнительные требования при изготовлении, сборке и техническом обслуживании. Известен мотоцикл Швейцарской дизайн-студии Sbarro с двигателем и коробкой передач, расположенными в заднем колесе, диаметр которого равен 28 дюймам (http://www.autoizvestia.ru/gazeta/, март 6(30), 2003). Студия представила в Женеве мотоцикл под названием "Uninte motrice autonome". Это двухколесное транспортное средство отличается от всех прочих, прежде всего тем, что водитель находится в специальной капсуле, которая является каркасом мотоцикла. А двигатель мотоцикла и коробка передач расположены в заднем колесе диаметром 28 дюйма. Известен вариатор скорости (патент Грузии GE Р 2005 3596 В). Его использование в приводе движителя было бы связано с усложнением его конструкции. Наиболее близким к заявляемому изобретение по своим существенным признакам находится выбранный в качестве прототипа двигатель внутреннего сгорания по патенту Грузии GE P 2005 3515 В. Прототип имеет следующие схожие с заявляемым изобретением признаки: содержит установленный с возможностью вращения обод и размещенный внутри него поршневой двигатель в виде блока цилиндров, установленные в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальном от оси вращения обода направлении поршни и механизм для преобразования перемещения поршней во вращательное движение обода, включающий шарнирно связанный с каждым поршнем шатун. Недостатком этой конструкции также является то, что для использования на транспортных средствах требуют наличия еще и коробки скоростей для увеличения диапазона регулирования частоты вращения обода. Задача изобретения Заявляемое изобретение направлено на упрощение конструкции, уменьшение габаритов и увеличение удельной мощности силового агрегата за счет совмещения функции поршневого двигателя и управляемой бесступенчатой коробки скоростей для привода транспортного средства, также на уменьшение расхода горючего и увеличение надежности за счет управления и изменения степени сжатия в камерах сгорания двигателя внутреннего сгорания. Раскрытие изобретения Поставленная задача достигается тем, что привод движителя, содержащий установленный с возможностью вращения движитель в виде обода, размещенный внутри него поршневой двигатель с блоком цилиндров, установленным в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальном от оси вращения обода направлении хотя бы одним поршнем и механизм для преобразования перемещения поршня во вращательное движение обода, включающий шарнирно связанный с каждым поршнем шатун с нажимным роликом на другом конце, расположенным в беговой дорожке с овальной или другой, симметричной относительно оси вращения обода конфигурации, выполненной на синхронизирующем диске, установленном с возможностью вращения концентрично оси вращения обода, имеет следующие отличительные признаки: механизм для преобразования перемещения поршня во вращательное движение обода снабжен эксцентриковыми поводковыми осями, установленными на каждом шатуне с возможностью качания и взаимодействия с пазами, выполненными наклонно по отношению к радиаль-1 014895 ной от центра вращения обода линии на блоке цилиндров или на установленных на нем рычагах или поворотных дисках и одновременно с радиальными пазами, выполненными на качалке, установленной по центру вращения обода на блоке цилиндров и хотя бы одной обгонной муфтой, установленной на качалке с возможностью взаимодействия с ободом; привод снабжен устройством для управления частотой вращения обода в виде механизма для перекоса рычага или поворотного диска и изменения угла наклона выполненного на них паза относительно радиальной от центра вращения обода линии; механизм для перекоса рычага и изменения угла наклона выполненного на них паза относительно радиальной от центра вращения обода линии выполнен в виде центрально установленного на блоке цилиндров кольца с толкателями, контактирующими с пазами, выполненными на рычагах; механизм для перекоса поворотного диска и изменения угла наклона выполненного на них паза относительно радиальной от центра вращения обода линии выполнен в виде червячного вала, зацепленного с зубчатыми секторами, выполненными на поворотных дисках; привод снабжен устройством для управляемого или адаптивного изменения степени сжатия поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащим шарнирно связанные с шатунами опорные рычаги, другим концом тоже шарнирно связанные с установленным на блоке цилиндров тяговым механизмом; тяговый механизм выполнен в виде шестерен с эксцентриковой шейкой, зацепленных с зубчатыми секторами центрально установленного на блоке цилиндров колеса; устройство для адаптивного изменения степени сжатия выполнен в виде детали из материала с высоким коэффициентом теплового расширения, например латуни; между ободом и синхронизирующим диском установлена обгонная муфта. Между отличительными признаками и достигаемым результатом имеется следующая причинноследственная связь. Благодаря оригинальному исполнению механизма для преобразования перемещения поршней во вращательное движение обода, который с помощью вышеупомянутого механизма для управляемого перекоса и изменения угла наклона рабочего паза относительно радиальной от центра вращения обода линии позволяет плавно менять частоту вращения обода, достигнуто совмещение функции поршневого двигателя и управляемой бесступенчатой коробки скоростей. Это обеспечивает упрощение конструкции,уменьшение габаритов и увеличение удельной мощности силового агрегата. Описанное конструктивное исполнение поршневого двигателя позволяет оснастить его вышеупомянутым механизмом для управляемого изменения степени сжатия поршневого двигателя внутреннего сгорания, простим методом смещением центра шарнира опорного рычага шатуна. Это обеспечивает уменьшение расхода горючего и увеличение надежности двигателя внутреннего сгорания. Указанная совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемое изобретение, по имеющимся у автора сведениям, из области техники не известна и не следует явным образом из уровня техники. Поэтому, по мнению автора, заявляемое изобретение удовлетворяет критериям "Новизна" и"Изобретательский уровень". Варианты осуществления изобретения (промышленная применимость) Сущность заявляемого изобретения поясняется графическим материалом, на котором изображены. На фиг. 1 - привод движителя с радиально расположенными обгонными муфтами и механизмом для управляемого перекоса поворотного диска и изменения угла наклона выполненного на нем паза, фронтальный вид; На фиг. 2 - продольный разрез А-А на фиг. 1; На фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2, с показом поршневого двигателя привода движителя; На фиг. 4 - вариант исполнения механизма для преобразования перемещения поршней двигателя во вращательное движение обода привода движителя с центральным расположением обгонной муфты и механизмом для управляемого перекоса рычага и изменения угла наклона выполненного на нем паза; На фиг. 5 - вариант исполнения механизма для управляемого изменения степени сжатия поршневого двигателя с тяговым механизмом в виде эксцентрика; На фиг. 6 - вариант исполнения механизма для адаптивного изменения степени сжатия поршневого двигателя с тяговым механизмом в виде детали из материала с повышенным коэффициентом теплового расширения. Привод движителя в соответствии с формулой изобретения содержит установленный с возможностью вращения движитель в виде обода 1, размещенный внутри него поршневой двигатель с блоком цилиндров 2 и поршнями 3. Поршни 3 установлены в цилиндрах 4, выполненных в блоке цилиндров 2, с образованием рабочих камер 4 (при исполнении привода движителя с двигателем внутреннего сгорания камеры сгорания 4) и возможностью возвратно-поступательного перемещения. С поршнями 3 шарнирно связаны шатуны 5, на других концах которых установлены прижимные ролики 6, контактирующие с овальной конфигурации беговой дорожкой 7 (в сечении в виде, например, Т-образного паза) выполненной на синхронизирующем диске 8, установленном с возможностью вращения концентрично оси вращения 9 обода и предназначенном для синхронизации и обеспечения возвратно-поступательного движения поршней 3. Между периферийной поверхностью синхронизирующего диска 8 и внутренней поверхностью обода 1 установлена обгонная муфта 10, предназначенная для аварийной (вспомогательной) заводки двигателя привода движителя. С шатунами 5 шарнирно связаны опорные рычаги 11 другим концом-2 014895 тоже шарнирно установленные на блоке цилиндров 2 или связанные с установленным на блоке цилиндров 2 тяговым механизмом, предназначенным для управляемого или адаптивного изменения коэффициента сжатия в двигателе внутреннего сгорания. Последний выполнен в виде шестерни 12 с эксцентриковой шейкой, зацепленной с центрально установленным колесом 13 или детали 14 из материала с повышенным коэффициентом теплового расширения, например из латуни, и предназначен для управляемого изменения угла перекоса шатунов 5 относительно поршней 3 и тем самым, степени сжатия двигателя внутреннего сгорания. На шатунах 5 установлены с возможностью качания эксцентриковые поводковые оси 15, поводковая шейка 16 которых находится в контакте одновременно с наклонными пазами 17 и радиальными пазами 18. Наклонные пазы 17 выполнены непосредственно на блоке цилиндров 2 или на установленных на нем рычагах 19 или поворотных дисках 20. А радиальные пазы 18 выполнены на качалке 21, установленной по оси 9 вращения обода 1 на блоке цилиндров 2. На качалке 21 установлены радиально расположенные шестерни 22, посаженные на обгонных муфтах 23, или периферийная часть качалки 21 выполнена частью одной центрально расположенной обгонной муфты 24, находящейся в контакте с внутренней рабочей поверхностью 25 обода 1. При выполнении с радиально расположенными шестернями 22, посаженными на обгонных муфтах 23, шестерни 22 находятся в зацеплении с солнечным колесом 26, выполненным на ободе 1. Привод движителя снабжен механизмом для управляемого перекоса рычагов 19 или поворотных дисков 20 и изменения угла наклона выполненного на них паза 17 относительно радиальной от центра вращения обода 1 линии и тем самым, частоты вращения обода 1. Механизм для управляемого поворота дисков 20 содержит червяк 27, находящийся в зацеплении с зубчатым сектором 28, выполненным на поворотных дисках 20 с наклонным пазом 17. А механизм для управляемого перекоса рычагов 19 содержит центрально посаженное на блоке цилиндров 2 кольцо 29 с толкателями 30, находящимися в контакте с рычагами 19. Стрелкой на фиг. 1 показано направление рабочего вращения движителя - обода 1. Стрелками на фиг. 3 показаны направления вращения синхронизирующего диска 8 и рабочего вращения движителя обода 1. Стрелкой на фиг. 4 показано направление качания качалки 21 и обгонной муфты 24. Привод движителя работает следующим образом. При подаче в рабочие камеры 4 рабочей смеси (пара, при исполнении поршневого двигателя паровым, или жидкости, при исполнении поршневого двигателя гидродвигателем) и осуществлении соответствующих общеизвестных циклов парораспределения или подачи жидкости (на фигурах не изображается), поршни 3 начинают совершать возвратно-поступательные перемещения, а синхронизирующий диск 8 с овальной конфигурации беговой дорожкой 7 - вращение. При исполнении двигателя как поршневого двигателя внутреннего сгорания, заводка его осуществляется общеизвестным способом с помощью например, стартера (на фигурах не указан), который входит в зацепление с солнечным колесом 26, выполненным на ободе 1. Обод 1 при этом с помощью обгонной муфты 10 захватывает во вращение синхронизирующий диск 8, а последний, вызывая возвратно-поступательные перемещения поршней 3. Заводка может осуществлена также аварийным способом, например толчком транспортного средства, при котором движитель в виде обода 1, контактирующий с дорогой, поворачивается и через обгонную муфту 10,заводит двигатель. Беговая, в сечении Т-образная дорожка 7 вращающегося синхронизирующего диска 8, взаимодействующая с прижимными роликами 6, установленными на шатунах 5, при этом обеспечивает синхронизацию и возвратно-поступательное движение поршней 3. Опорные рычаги 11 при этом поддерживают шатуны 5 и сами совершают качательные движения. Поводковые шейки 16 эксцентриковых поводковых осей 15, установленных на возвратно-поступательно перемещаемых шатунах 5, контактируют при этом с наклонными пазами 17, выполненными непосредственно на блоке цилиндров 2 или на установленных на нем рычагах 19 или поворотных дисках 20 и выполняют вследствие этого возвратно-поступательные (качательные) движения по окружности, радиусом равной эксцентриситету. Поскольку эксцентриковые поводковые шейки 16 осей 15 взаимодействуют одновременно и с радиальными пазами 18, выполненными на качалке 21, то последний совершает качательное движение вокруг центра 9. Это движение с помощью обгонной муфти 24 или шестерен 22, установленных на обгонных муфтах 23, передается на обод 1, вызывая его прерывистое (дискретное) вращательное движение в одном направлении. Обод 1,который является движителем транспортного средства, является выходным звеном заявляемого привода движителя. Так осуществляется функция движителя. При этом амплитуда качания поводковых шеек 16 зависит от угла наклона пазов 17. Если, к примеру, угол наклона пазов 17 по отношению к радиальной линии равен нулю, поводковые оси 15 поворачиваться не будут и соответственно, не будет передаваться движение поршней 5 на конечное звено - обод 1(холостой ход). При перекосе рычагов 19 или повороте диска 20 и возрастании угла наклона паза 16 относительно радиальной линии, т.е. линии, вдоль которой совершают возвратно-поступательные движения поршни 3 и шатуны 5, у поводковых эксцентриковых поводковых осей 15 возрастает амплитуда качания, которое через обгонные муфти 23 или 24 преобразуется во вращение обода 1. Притом, скорость вращения обода 1 меняется плавно, в соответствии и по мере изменения угла наклона пазов 17, во всем диапазоне от нуля до максимальной. Для управляемого перекоса рычагов 19 или поворотных дисков 20 и изменения угла наклона выполненного на них паза 17 относительно радиальной от центра 9 вращения-3 014895 обода 1 линии, нужно повернуть центрально посаженное на блоке цилиндров 2 кольцо 29 с толкателем 30 рычагов 19 или покрутить червяк 27, находящийся в зацеплении с зубчатым сектором 28 поворотных дисков 20. Так осуществляется функция бесступенчатой коробки скоростей, интегрированной в самом поршневом двигателе. Для управляемого изменения степени сжатия поршневого двигателя внутреннего сгорания нужно с помощью колеса 13 покрутить тяговые шестерни 12 с эксцентриковыми шейками, переместив опорные рычаги 11, изменить наклон шатунов 5 по отношению к поршням 3. При этом смещается верхняя мертвая точка расположения поршней 3 в цилиндрах 4 и меняется коэффициент сжатия в камерах сгорания 4. Так осуществляется функция управления степенью сжатия в двигателе внутреннего сгорания. Адаптивное изменение степени сжатия поршневого двигателя внутреннего сгорания происходит в зависимости от изменения температуры в камерах сгорания 4 за счет изменения геометрических размеров детали 14,изготовленной из материала с повышенным коэффициентом теплового расширения, например из латуни,что вызывает смещения опорных рычагов 11 и верхней мертвой точки поршней 3. Привод движителя по заявляемому изобретению может быть многократно изготовлен и использован с получением технического результата, который заключается в упрощении конструкции, уменьшении габаритов, увеличении удельной мощности силового агрегата, уменьшении расхода горючего и увеличении надежности. Поэтому, по мнению автора, заявляемое изобретение удовлетворяет критерию"Промышленная применимость". ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Привод движителя, содержащий установленный с возможностью вращения движитель в виде обода, размещенный внутри него поршневой двигатель с блоком цилиндров, установленным в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальном от оси вращения обода направлении хотя бы одним поршнем и механизм для преобразования перемещения поршня во вращательное движение обода, включающий шарнирно связанный с каждым поршнем шатун с нажимным роликом на другом конце, расположенным в беговой дорожке с овальной или другой, симметричной относительно оси вращения обода конфигурации, выполненной на синхронизирующем диске, установленном с возможностью вращения концентрично оси вращения обода, отличающийся тем, что механизм для преобразования перемещения поршня во вращательное движение обода снабжен эксцентриковыми поводковыми осями, установленными на каждом шатуне с возможностью качания и взаимодействия с пазами, выполненными наклонно по отношению к радиальной от центра вращения обода линии на блоке цилиндров или на установленных на нем рычагах или поворотных дисках и одновременно с радиальными пазами,выполненными на качалке, установленной по центру вращения обода на блоке цилиндров и хотя бы одной обгонной муфтой, установленной на качалке с возможностью взаимодействия с ободом. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что снабжен устройством для управления частотой вращения обода в виде механизма для перекоса рычага или поворотного диска и изменения угла наклона выполненного на них паза относительно радиальной от центра вращения обода линии. 3. Привод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что механизм для перекоса рычага и изменения угла наклона выполненного на них паза относительно радиальной от центра вращения обода линии выполнен в виде центрально установленного на блоке цилиндров кольца с толкателями, контактирующими с пазами,выполненными на рычагах. 4. Привод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что механизм для перекоса поворотного диска и изменения угла наклона выполненного на них паза относительно радиальной от центра вращения обода линии выполнен в виде червячного вала, зацепленного с зубчатыми секторами, выполненными на поворотных дисках. 5. Привод по п.1, отличающийся тем, что снабжен устройством для управляемого или адаптивного изменения степени сжатия поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащим шарнирно связанные с шатунами опорные рычаги, другим концом тоже шарнирно связанные с установленным на блоке цилиндров тяговым механизмом. 6. Привод по пп.1 и 5, отличающийся тем, что тяговый механизм выполнен в виде шестерен с эксцентриковой шейкой, зацепленных с зубчатыми секторами центрально установленного на блоке цилиндров колеса. 7. Привод по пп.1 и 5, отличающийся тем, что устройство для адаптивного изменения степени сжатия выполнено в виде детали из материала с высоким коэффициентом теплового расширения, например латуни. 8. Привод по п.1, отличающийся тем, что между ободом и синхронизирующим диском установлена обгонная муфта.