CZ170699A3 - Spalovací motor - Google Patents

Description

Spalovací motor

Oblast techniky

Vynález se vztahuje na spalovací motory, obsahující alespoň první zalomený hřídel napojený na výstupní hřídel motoru pomocí prvního otočného spojení a druhý zalomený hřídel napojený na výstupní hřídel motoru pomocí druhého otočného spojení, a týká se zejména motorů určených k vybavení motorizovaných ultralehkých letadel, gyroplánů, lehkých amatérských letadel, vznášedel, kluzáků, bezpilotních letadel apod.

Dosavadní stav techniky

Prvořadým úkolem v případě poruchy motoru v zařízeních tohoto typu je především zajistit bezpečnost pilotů a případných pasažérů a umožnit jim dosáhnout přistání s maximem bezpečnosti. Dalším problémem je zabránit destrukci stroje v důsledku poruch nebo nehod, způsobených přímo nebo nepřímo poruchami funkce motoru. Proto musí být motorové vybavení pro taková zařízení značně spolehlivé a robustní, ale přitom lehké, výkonné a praktické.

Dokument EP 0 316 286 popisuje hnací seskupení pro ultralehké letadlo, obsahující motorový blok tvořený alespoň dvěma autonomními motorovými jednotkami s hnacími hřídeli napojenými nezávisle na společný výstupní hřídel pomocí jednosměrných převodových jednotek, z nichž každá je tvořena volnoběžkou, umístěnými tak, že otočně spojují výstupní hřídel a hnací hřídele pouze v době funkce jednotlivých motorových jednotek.

Hlavní nevýhodou takového hnacího seskupení je v důsledku jednosměrných převodů skutečnost, že nemůže zaručit předem stanovené a nezbytné vzájemné úhlové nastavení motorových jednotek vůči výstupnímu hřídeli, například 180° pro dvě jednotky, 120° pro tři atd., pro zajištění rovnoměrného rozdělení sil na výstupním hřídeli, a tedy správného fungování hnacího seskupení. Toto hnací seskupení dále neumožňuje používat výstupní hřídel pro přenos otáčivého pohybu na motorové jednotky, například díky setrvačnosti výstupního hřídele a vrtule umístěné nad ním, nebo pro provádění spouštění hnacího seskupení z výstupního hřídele. Nevýhodou takového hnacího seskupení je navíc skutečnost, že vyžaduje tolik zařízení s volnoběžkou, kolik je motorových jednotek, což znamená značné nároky na prostor; v případě citovaného dokumentu jsou volnoběžky umístěny na výstupním hřídeli jedna za druhou, což znamená značné osové obsazení hnacího seskupení a velký přesah hřídele vrtule.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je navrhnout řešení výše uvedených problémů a přinést další výhody. Přesněji řečeno je předmětem vynálezu spalovací motor, obsahující alespoň první zalomený hřídel napojený na výstupní hřídel motoru pomocí prvního otočného spojení a druhý zalomený hřídel napojený na výstupní hřídel motoru pomocí druhého otočného spojení, jehož podstata spočívá vtom, že první otočné spojení je reverzní a zahrnuje první hnací kolo, plně otočně spojené s prvním zalomeným hřídelem prostřednictvím prvního pojistného spojení pro přenos hnací síly z prvního zalomeného hřídele na výstupní hřídel, schopného se přerušit během poruchy doprovázené znehybněním prvního zalomeného hřídele působením síly nižší nebo rovné síle nutné ke znehybnění prvního zalomeného hřídele, a druhé otočné spojení je reverzní a zahrnuje druhé hnací kolo, plně otočně spojené s druhým zalomeným hřídelem prostřednictvím druhého pojistného spojení pro přenos hnací síly z druhého zalomeného hřídele na výstupní hřídel, schopného se přerušit během poruchy doprovázené znehybněním druhého zalomeného hřídele působením síly nižší nebo rovné síle nutné ke znehybnění druhého zalomeného hřídele.

Motor podle vynálezu může fungovat i při znehybnění alespoň jednoho zalomeného hřídele, a to v důsledku kontrolovaného přerušení spojení výstupního hřídele se zalomeným hřídelem, znehybněným nebo schopným znehybnění v důsledku poruchy, například zablokování pístu. V motoru podle vynálezu, určeném například k výbavě ultralehkých letadel apod., se může výstupní hřídel, který je nedílně spojen s vrtulí, dále točit i v případě znehybnění zalomeného hřídele vlivem točivého momentu, dodávaného neznehybněným zalomeným hřídelem nebo hřídeli.

444« *· 44

4444 >«· 4444

4 4*44« · 4 « 4

4 4 4 * * 4 444 4··

O 44*4444

4 · * 4 4 4 44444 *4 4*

Ultralehké letadlo apod. tak může v plné bezpečnosti dosáhnout přistání, místo aby bylo vystaveno například v případě ultralehkého letadla riziku klouzavého letu nebo v případě gyroplánu pádu. Je nutno poznamenat, že motor podle vynálezu může mít výhodně více než dva zalomené hřídele.

Podle výhodného provedení obsahuje motor podle vynálezu alespoň třetí zalomený hřídel, třetí otočné spojení, třetí hnací kolo a třetí pojistné spojení.

Toto provedení se vztahuje na motor se třemi zalomenými hřídeli, z nichž každý je spojen s výstupním hřídelem pojistným spojením, schopným se přerušit.

V případě znehybnění kteréhokoli ze zalomených hřídelů pokračuje motor ve funkci na zbylých dvou zalomených hřídelích a znehybněný zalomený hřídel je od výstupního hřídele odpojen přerušením příslušného pojistného spojení.

Pro lepší pochopení vynálezu a jeho výhod a charakteristik je dále uveden příklad provedení motoru podle vynálezu, který je uveden pouze pro ilustraci a nelze z něho odvozovat omezující výklad, doprovázený připojenými výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 představuje částečný rozevřený pohled na příklad provedení motoru podle vynálezu.

Obr. 2 představuje částečný pohled v řezu podle čáry l-l na obr. 1.

Obr. 3 představuje zvětšený detail obr. 2, konkrétně se vztahující k pojistnému spojení.

Obr. 4 a 5 znázorňují stejný izolovaný prvek z obr. 2, a to na obr. 4 v perspektivě a na obr. 5 při pohledu zezadu.

Obr. 6 a 7 znázorňují stejný izolovaný prvek z obr. 1, a to na obr. 6 v perspektivě a na obr. 7 při pohledu ze strany.

Příklad provedení vynálezu

Motor 1, znázorněný na obr. 1, je spalovací motor s třemi válci 2, 3, 4, sestavenými do hvězdy (neznázorněnými), dvoudobý, upravený zejména pro použití « « • ·

ve výše uvedených strojích. Každému válci 2, 3, 4 odpovídá příslušný zalomený hřídel 5, 6, 7. Motor J znázorněný na obr. 1 a 2 má první zalomený hřídel 5, spojený s výstupním hřídelem 8 motoru pomocí prvního otočného spojení, druhý zalomený hřídel 6 spojený s výstupním hřídelem 8 motoru pomocí druhého otočného spojení a třetí zalomený hřídel 7 spojený s výstupním hřídelem 8 motoru pomocí třetího otočného spojení. První zalomený hřídel 5, druhý zalomený hřídel 6 a třetí zalomený hřídel 7 jsou otočně vedeny ve skříni 9 jakýmkoli známým způsobem, například pomocí ložisek 10, jak je znázorněno na obr. 2. Je nutno poznamenat, že obr. 2 odpovídá řezu podél prvního válce 2, podél linie l-l na obr. 1, ale stejně tak může odpovídat podobnému řezu podél kteréhokoli z ostatních válců 3 a 4. Výstupní hřídel 8 je hnací hřídel, na němž se získává výkon motoru, a v tomto příkladu nese vrtuli (neznázorněnou).

První otočné spojení je reverzní a zahrnuje první hnací kolo 11. plně otočně spojené s prvním zalomeným hřídelem 5 prostřednictvím prvního pojistného spojení pro přenos hnací síly z prvního zalomeného hřídele 5 na výstupní hřídel 8, schopného se přerušit během poruchy doprovázené znehybněním prvního zalomeného hřídele 5 působením síly nižší nebo rovné síle nutné ke znehybnění prvního zalomeného hřídele 5. Druhé otočné spojení je reverzní a zahrnuje druhé hnací kolo 25, plně otočně spojené s druhým zalomeným hřídelem 6 prostřednictvím druhého pojistného spojení pro přenos hnací síly z druhého zalomeného hřídele 6 na výstupní hřídel 8, schopného se přerušit během poruchy doprovázené znehybněním druhého zalomeného hřídele 6 působením síly nižší nebo rovné síle nutné ke znehybnění druhého zalomeného hřídele 6. Třetí rotační spojení je reverzní a zahrnuje třetí hnací kolo 26, plné rotačně spojené s třetím zalomeným hřídelem 7 prostřednictvím třetího pojistného spojení pro přenos hnací síly ze třetího zalomeného hřídele na výstupní hřídel 8, schopného se přerušit během poruchy doprovázené znehybněním třetího zalomeného hřídele 7 působením síly nižší nebo rovné síle nutné ke znehybnění třetího zalomeného hřídele 7.

První, druhé i třetí otočné spojení je výhodně provedeno jako spojení záběrem, jak je znázorněno na obr. 1 až 3.

Ve výhodném provedení je jak první hnací kolo 11, tak druhé hnací kolo 25 a třetí hnací kolo 26 v záběru se čtvrtým hnaným kolem 12, plně otočně spojeným ·· ·« • · · • A * • · · AAA • · • · « · s výstupním hřídelem 8 jakýmkoli známým způsobem, například pomocí klínu 30, jak je znázorněno na obr. 1 a 2.

Je nutno zdůraznit, že motor, znázorněný na obr. 1 a 2, umožňuje výhodně montáž, v níž je jak první hnací kolo 11, tak druhé hnací kolo 25, třetí hnací kolo 26 a čtvrté hnané kolo 12 umístěno v podstatě nebo přesně v téže rovině, přičemž první hnací kolo 1_1_, druhé hnací kolo 25 a třetí hnací kolo 26, která jsou nedílně spojena s prvním zalomeným hřídelem 5, resp. druhým zalomeným hřídelem 6, resp. třetím zalomeným hřídelem 7, jsou v záběru po obvodu čtvrtého hnaného kola 12 s úhlovým posunem, například rovným 120 ° v případě motoru s třemi válci do hvězdy, jak je znázorněno na obr. 1. Motor podle vynálezu tak vykazuje značnou podélnou funkční kompaktnost, zároveň jednoduchost a racionalitu přenosu pohybu, a tak umožňuje snížit prostorové zaplnění a váhu motoru a zvýšit jeho spolehlivost.

Je nutno poznamenat, že v následujícím popisu bude popsáno pouze první pojistné spojení, přičemž druhé a třetí jsou mu s výhodou podobná. Kromě toho je funkcí každého z pojistných spojení přenášet hnací sílu příslušného zalomeného hřídele na výstupní hřídel a současně umožňovat přerušení otočného spojení mezi tímto zalomeným hřídelem a výstupním hřídelem v případě znehybnění tohoto zalomeného hřídele například v důsledku zablokování pístu pohánějícího příslušný zalomený hřídel. Několik pístů může popřípadě pohánět tentýž zalomený hřídel. Pak například zablokování jednoho pístu umožňuje fungování motoru na dvou zbývajících válcích díky odpojení znehybněného zalomeného hřídele, což dodává motoru podle vynálezu velkou bezpečnost provozu.

První pojistné spojení obsahuje alespoň jeden střihový kolík 13. Kolík 13 může být nahrazen střihovým klínem (neznázorněným) apod. a jeho rozměry a materiál se výhodně volí, pokud kolík nebo kolíky tvoří jedinou překážku v pojistném spojení, tak, aby střihová nebo střihové sekce, které jsou v zobrazeném provedení dvě, odolávaly přenosu maximální hnací síly příslušného zalomeného hřídele při normální funkci motoru, a zároveň se volí tak, aby došlo k přestřižení kolíku nebo kolíků při síle nižší nebo rovné síle nutné ke znehybnění příslušného zalomeného hřídele během funkce motoru.

Jak je znázorněno na obr. 3, první pojistné spojení obsahuje první střihový kolík apod. 13 a výhodně dále obsahuje první hnací nástavec 14, schopný přenášet

hnací sílu z prvního zalomeného hřídele 5 na výstupní hřídel. Základním úkolem prvního nástavce 14 je zabránit, aby síla motoru nebyla přenášena střihovým kolíkem a aby byl střihový kolík použit pouze tehdy, když zalomený hřídel překonává odpor na výstupním hřídeli. Rozměry a materiál kolíku se tedy volí tak, aby se kolík mohl přestřihnout působením síly nižší nebo rovné síle nutné ke znehybnění prvního zalomeného hřídele 5 během funkce motoru, přičemž kolík musí samozřejmě odolávat maximální odporové síle, které může odolat zalomený hřídel na výstupním hřídeli během normální funkce motoru. Je nutno upozornit, že na obr. 3 nejsou zobrazeny prvky skříně a znázorněné prvky nejsou v řezu.

První hnací nástavec 14 je opatřen výhodně alespoň jedním asymetrickým zubem 15, udržovaným v záběru s dutým vybráním 16 komplementárního tvaru pomocí střihového kolíku 13, klínu apod., jak je znázorněno na obr. 3.

Asymetrický zub 15 má výhodně první bok 17, schopný přenášet hnací sílu, a proti prvnímu boku 17 druhý bok 18. umožňující zabránit záběru asymetrického zubu 15 s dutým vybráním 16 v případě prasknutí střihového kolíku, klínu apod. 13. První bok 17 je výhodně součástí roviny procházející osou otáčení příslušného zalomeného hřídele tak, že přenášená síla je kolmá k boku 17, a druhý bok 18 asymetrického zubu 15 má výhodně sklon, uzpůsobený, jak je znázorněno na obr. 3, tak, aby zub 15 byl při prasknutí kolíku 13 vyražen z vybrání 16 a nemohl do něj zpět zapadnout.

Je třeba poznamenat, že přítomnost hnacího nástavce zavádí, prostřednictvím druhého ukloněného boku 18 zubu 15, osovou složku a dodatečné tření pro prasknutí kolíku J_3, které je třeba brát v úvahu při stanovení materiálu a rozměrů kolíku 13 jakýmkoli známým způsobem, například metodou výpočtu nebo experimentálně.

První hnací nástavec 14 má výhodně, jak je znázorněno na obr. 3, větší počet zubů 15, tvořících první věnec ležící v první rovině kolmé na podélnou osu prvního zalomeného hřídele 5. Zuby věnce jsou výhodně identické s výše popsaným zubem. Větší počet zubů umožňuje rovnoměrně obvodově rozdělit tlak na první zalomený hřídel 5 a první hnací kolo 11, a v důsledku toho snížit rozměry tohoto hnacího nástavce 14. Zuby věnce mohou být provedeny na kole 1_1_, přičemž odpovídající dutá vybrání jsou pak provedena na zalomeném hřídeli 5, nebo naopak.

* · « ·

Obr. 4 a 5 ukazují samotné kolo 11. izolované od spojení, v měřítku obrázku 3 a ozřejmují věnec asymetrických zubů 15, obsahující 12 zubů.

Obr. 6 a 7 znázorňují samotný zalomený hřídel 5 v měřítku obr. 2 a ozřejmují věnec vybrání 16, komplementárních k asymetrickým zubům 15, obsahující 12 vybrání. Na těchto obrázcích je rovněž patrná přítomnost diametrálního otvoru ve válcové části 20 pro umístění kolíku 13 a drážky pro umístění elastického prstence 24, jak je vysvětleno dále.

Jak je znázorněno na obr. 3 až 5, je první hnací kolo 11 opatřeno vývrtem 1_9, umožňujícím jeho centrování na válcové části 20 o kruhovém průřezu na konci prvního zalomeného hřídele 5 tak, že se kolo 11 může otáčet kolem zalomeného hřídele 5, jestliže dojde k prasknutí kolíku 13. Předcházející popis se týká bez rozdílu prvního, druhého i třetího otočného spojení.

Motor 1 je vybaven jakýmkoli vhodným známým prostředkem, určeným ke snížení tření mezi hnacím kolem a příslušným zalomeným hřídelem v případě přerušení pojistného spojení, například montáží kola na zalomený hřídel prostřednictvím jednoho nebo několika ložisek (neznázorněných), umožňujících navíc případný translační pohyb hnacího kola po hřídeli, nebo prostřednictvím nákružku 22 (neznázorněného). Materiál nákružku může být volen tak, aby odolával tlaku v důsledku přenášených sil a aby byl schopen snižovat tření, například jako bronz.

Konec válcové části zalomeného hřídele může být vybaven jakýmkoli prostředkem, potřebným k udržení hnacího kola na zalomeném hřídeli v případě přerušení pojistného spojení, například elastickým nákružkem 24. jak je znázorněno na obr. 3.

Všechna hnací kola a hnané kolo 12 jsou výhodně uzavřena v těsnící a mazané skříní 21, jak je znázorněno na obr. 2, aby bylo zajištěno mazání otočných spojení mezi zalomenými hřídeli a výstupním hřídelem, jestliže tato spojení takové mazání vyžadují, jako například spojení kovovým ozubeným záběrem. Toto mazání může být výhodně provedeno broděním apod. Mazání otočných spojení může být výhodně využito tak, že maže, je-li to nutné, rotaci hnacího kola na zalomeném

hřídeli v případě přerušení pojistného spojení. Je nutno poznamenat, že na obr. 1 je skříň 21 sejmuta, aby bylo možno znázornit otočná spojení.

Otočná spojení mezi zalomenými hřídeli a výstupním hřídelem mohou být alternativně a v závislosti na použití motoru provedena například pomocí řetězů nebo řemenů.

Claims (10)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spalovací motor, obsahující alespoň první zalomený hřídel (5) napojený na výstupní hřídel (8) motoru pomocí prvního otočného spojení a druhý zalomený hřídel (6) napojený na výstupní hřídel motoru pomocí druhého otočného spojení, vyznačující se tím, že první otočné spojení je reverzní a zahrnuje první hnací kolo (11), píně otočně spojené s prvním zalomeným hřídelem prostřednictvím prvního pojistného spojení (13) pro přenos hnací síly z prvního zalomeného hřídele na výstupní hřídel, schopného se přerušit během poruchy doprovázené znehybněním prvního zalomeného hřídele působením síly nižší nebo rovné síle nutné ke znehybnění prvního zalomeného hřídele, a druhé otočné spojení je reverzní a zahrnuje druhé hnací kolo (25), plně otočně spojené s druhým zalomeným hřídelem prostřednictvím druhého pojistného spojení pro přenos hnací síly z druhého zalomeného hřídele na výstupní hřídel, schopného se přerušit během poruchy doprovázené znehybněním druhého zalomeného hřídele působením síly nižší nebo rovné síle nutné ke znehybnění druhého zalomeného hřídele.

2. Motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jeden třetí zalomený hřídel (7), třetí otočné spojení, třetí hnací kolo (26) a třetí pojistné spojení.

3. Motor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň první a druhé otočné spojení je provedeno ozubeným převodem.

4. Motor podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že alespoň první pojistné spojení zahrnuje první střihový klín, kolík (13) apod. a druhé pojistné spojení zahrnuje druhý střihový klín, kolík apod.

5. Motor podle nároku 4, vyznačující se tím, že alespoň první pojistné spojení zahrnuje dále první hnací nástavec (14) pro přenos hnací síly z prvního zalomeného hřídele (5) na výstupní hřídel (8) a druhé pojistné spojení dále ··*« zahrnuje druhý hnací nástavec pro přenos hnací síly z druhého zalomeného hřídele na výstupní hřídel.

6. Motor podle nároku 5, vyznačující se tím, že alespoň první hnací nástavec (14) a druhý hnací nástavec obsahují každý alespoň jeden asymetrický zub (15), který je prostřednictvím uvedeného střihového klínu, kolíku (13) apod. v záběru s dutým vybráním (16) komplementárního tvaru.

7. Motor podle nároku 6, vyznačující se tím, že asymetrický zub (15) má první bok (17) pro přenos hnací síly a naproti němu druhý bok (18), umožňující zamezit záběru asymetrického zubu v dutém vybrání (16) v případě prasknutí střihového klínu, kolíku (13) apod.

8. Motor podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že alespoň první hnací nástavec (14) má větší počet zubů (15), tvořících první věnec ležící v první rovině kolmé na podélnou osu prvního zalomeného hřídele (5) a druhý hnací nástavec má větší počet zubů, tvořících druhý věnec ležící ve druhé rovině kolmé na podélnou osu druhého zalomeného hřídele.

9. Motor podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že alespoň první hnací kolo (11) a druhé hnací kolo (25) jsou v záběru se čtvrtým hnaným kolem (12), které je v plném otočném spojení s výstupním hřídelem (8).

10. Motor podle nároku 9, vyznačující se tím, že alespoň první hnací kolo (11) a druhé hnací kolo (25) a čtvrté hnané kolo (12) jsou umístěna v podstatě v téže rovině.