ES2307149T3 - Maquina de piston oscilante y vehiculo con una maquina de piston oscilante de este tipo. - Google Patents

Abstract

Máquina de pistón oscilante con al menos dos pistones oscilantes (6, 7; 19) de dos brazos, dispuestos en una carcasa (1) esencialmente esférica y rotatorios de manera conjunta alrededor de un eje (8) de rotación dispuesto en el centro de la carcasa, que en cada caso presentan dos pistones (13-16; 29, 30) en forma de brazos de pistón en esencia diametralmente opuestos respecto al centro de la carcasa y unidos fijamente entre sí, así como que al rotar realizan movimientos oscilantes de vaivén en sentido opuesto alrededor de un eje (9) de oscilación perpendicular al eje (8) de rotación, estando instalados en al menos dos pistones (13-16; 29, 30) elementos guía que engranan en al menos una ranura guía (26; 32) configurada en la carcasa (1) y definida para controlar los movimientos oscilantes, caracterizada porque los elementos guía están configurados como cuerpos sueltos (27, 28) de rotación, porque los al menos dos pistones (13-16) están realizados respectivamente con una cavidad guía (25, 31) para alojar una mitad de uno de los cuerpos (27, 28) de rotación y porque la respectiva cavidad guía (25; 31) está conectada mediante un taladro (34), que desemboca en su zona base, a un canal de alimentación configurado en el pistón (13-16; 29, 30) para un lubricante bajo presión, estando configurados los cuerpos (27) de rotación con una forma esférica, la respectiva cavidad guía (25), con una forma esencialmente semiesférica y la ranura guía (26), con un perfil esencialmente semicircular, o estando configurados los cuerpos (28) de rotación con una forma elipsoidal, la respectiva cavidad guía (31), con una forma esencialmente semielipsoidal y la ranura guía (32), con un perfil esencialmente semielíptico.

Description

Máquina de pistón oscilante y vehículo con una máquina de pistón oscilante de este tipo.

Campo de la invención

La invención se refiere a una máquina de pistón oscilante con al menos dos pistones oscilantes de dos brazos, dispuestos en una carcasa esencialmente esférica y rotatorios de manera conjunta alrededor de un eje de rotación dispuesto en el centro de la carcasa, que en cada caso presentan dos pistones en forma de brazos de pistón en esencia diametralmente opuestos respecto al centro de la carcasa y unidos fijamente entre sí, así como que al rotar realizan movimientos oscilantes de vaivén en sentido opuesto alrededor de un eje de oscilación perpendicular al eje de rotación, estando instalados en al menos dos pistones elementos guía que engranan en al menos una ranura guía configurada en la carcasa y definida para controlar los movimientos oscilantes.

La invención se refiere además a un vehículo con una máquina de pistón oscilante de este tipo.

Las máquinas de pistón oscilante pertenecen al género de las máquinas de combustión interna, en las que los tiempos de trabajo de la admisión, la compresión, la expansión y el escape de la mezcla de combustión se producen conforme al ciclo de cuatro tiempos Otto o Diesel con encendido por chispa o encendido espontáneo mediante movimientos oscilantes de los pistones entre dos posiciones finales.

Una máquina de pistón oscilante del tipo mencionado al inicio, conocida del documento WO03/067033A1, contiene dos pistones oscilantes que rotan en una carcasa de forma esférica en el interior, que están alojados respectivamente mediante un anillo de rodamiento, que se encuentra unido con sus pistones y que los obtura respecto a la carcasa, en un muñón que forma el eje de oscilación y que está unido fijamente con el árbol que forma el eje de rotación. Los pistones de los pistones oscilantes, opuestos entre sí, presentan respectivamente una superficie de rodadura dirigida hacia la carcasa, un lado de trabajo con una superficie de trabajo y un lado trasero contrario a ésta, delimitando en cada caso dos lados de trabajo enfrentados de dos pistones contiguos con la carcasa una cámara de trabajo y los lados traseros enfrentados de dos pistones contiguos con la carcasa, una antecámara que se amplía o se reduce en volumen en sentido opuesto respecto a las cámaras de trabajo.

Los movimientos oscilantes de vaivén de los pistones se guían por ambos lados mediante elementos guía, descritos como muñones de rodillo o cojinetes de deslizamiento fijados en el pistón, en una ranura situada internamente en la carcasa esférica. La geometría de esta ranura, que actúa como leva de distribución, tiene la forma de un círculo estrechado en lados diametralmente opuestos. Esta guía de muñón de rodillo o de cojinete de deslizamiento, anclada en el pistón, tiene la desventaja de que debido a la orientación tangencial de los elementos guía se necesitan dos rodillos escalonados para que al cambiar la fuerza de guiado al lado contrario no se produzca ninguna rectificación en la ranura debido a la inversión de la dirección de giro de rodadura. Un apoyo deslizante provoca a su vez una gran fricción y, por tanto, una eficiencia reducida, así como un fuerte desgaste en esta pieza importantísima de la cinemática de máquinas que sustituye el cigüeñal del motor de pistón alternativo.

Otra desventaja de esta disposición de guiado radica en que los muñones de rodillo están instalados en los lados traseros de los pistones, sobresaliendo de estos, y por tanto las ranuras guía situadas del lado de la carcasa no quedan cubiertas respecto a los lados traseros de los pistones que actúan como paredes de la antecámara para la precompresión. Por consiguiente, la precompresión disminuye considerablemente debido a este espacio muerto desde el punto de vista de la técnica de los fluidos. Además, el lubricante necesario para lubricar los rodillos y las ranuras guía llega al menos parcialmente como fluido de fuga a las cámaras de trabajo a través de canales de rebose y provoca un consumo alto de lubricante, así como un humo azul, similar al motor de dos tiempos, en el gas de escape, lo que dificulta, por ejemplo, el cumplimiento de las normas actuales relativas a los gases de escape en los coches y dificulta o imposibilita, por tanto, diferentes aplicaciones de la máquina de pistón oscilante.

En la máquina conocida de pistón oscilante se logra una compensación perfecta de masas y de momentos mediante los movimientos simétricos de los pistones. Sin embargo, como en el caso de las oscilaciones de las mitades de los pistones se trata de movimientos tridimensionales, las masas y los momentos compensados, a diferencia de los motores de pistones alternativos y/o motores Wankel, no son suficientes aquí para un funcionamiento silencioso. Las masas de los pistones y las masas de los elementos guía se alejan y se aproximan al eje de rotación en el tiempo de 90º. A esto van asociados cambios de masas de giro con fuerzas libres de Coriolis que provocan variaciones de momentos de giro en el eje de rotación. Como las variaciones de momentos de giro por tiempo de trabajo y comprensión se encuentran también en fase, para un funcionamiento silencioso de la máquina se ha de realizar una amortiguación costosa de estas oscilaciones de torsión, por ejemplo, mediante amortiguador de torsión en la toma de fuerza, grandes volantes de inercia y/o una segunda máquina acoplada al árbol de rotación con desplazamiento de fase en 90º, así como un apoyo de elastómero por todos lados.

En la máquina conocida de pistón oscilante, las oscilaciones de los pistones se realizan de modo que mediante un giro de 360º alrededor del eje de rotación respectivamente se obtienen los 4 tiempos de admisión, compresión, expansión y escape para ambas cámaras de trabajo entre los pistones. Por tanto, cada 180º se produce un encendido espontáneo o un encendido por chispa. Además, se usan las dos antecámaras, formadas por los lados traseros de los pistones, para precomprimir el gas fresco y cargar las cámaras de trabajo, cargándose una cámara de trabajo respectivamente mediante las dos antecámaras. Para controlar este intercambio de gases está prevista una disposición de válvulas relativamente costosa, que comprende válvulas de retención en la admisión hacia las antecámaras y una válvula magnética, que controla los canales de rebose situados fuera de la carcasa, o válvulas de retención en las paredes de los pistones con paso directo de las antecámaras a las cámaras de trabajo.

La carcasa esférica del motor proporciona la máxima capacidad con una superficie exterior mínima. Esto significa que en caso de una refrigeración por aire o líquido de la superficie exterior se dispone de una superficie de refrigeración considerablemente menor para potencias correspondientes del motor en comparación con un motor de pistón alternativo o motor Wankel. Especialmente al aprovecharse la alta densidad de potencia, posible mediante la geometría esférica, ha de existir, por tanto, adicionalmente una refrigeración interior. En la máquina conocida de pistón oscilante está previsto garantizar esta refrigeración interior esencialmente mediante el gas fresco que debe refrigerar el lado de la antecámara de los pistones y precalentarse de este modo. Se considera desventajoso que un precalentamiento del gas fresco pueda provocar pérdida de potencia y problemas de golpeteos y que sólo sea suficiente para una pequeña densidad de potencia.

La invención tiene el objetivo de crear una máquina de pistón oscilante del tipo mencionado al inicio con una construcción simple y mejorada especialmente respecto al costo constructivo, las propiedades del funcionamiento y el desgaste, en la que no se presentan las desventajas mencionadas antes.

Este objetivo se consigue según la invención respecto a la máquina de pistón oscilante mencionada al inicio al estar configurados los elementos guía como cuerpos de rotación sueltos y esféricos, al estar realizados los al menos dos pistones respectivamente con una cavidad guía esencialmente semiesférica para alojar una mitad de uno de los cuerpos de rotación, al estar conectada la respectiva cavidad guía mediante un taladro, que desemboca en su zona base, a un canal de alimentación configurado en el pistón para un lubricante bajo presión y al estar realizada la ranura guía situada del lado de la carcasa con un perfil esencialmente semicircular.

Una segunda solución de este objetivo se consigue según la invención respecto a la máquina de pistón oscilante mencionada al inicio al estar configurados los elementos guía como cuerpos de rotación sueltos y elipsoidales, al estar realizados los al menos dos pistones respectivamente con una cavidad guía esencialmente semielipsoidal para alojar una mitad de uno de los cuerpos de rotación, al estar conectada la respectiva cavidad guía mediante un taladro, que desemboca en su zona base, a un canal de alimentación configurado en el pistón para un lubricante bajo presión y al estar realizada la ranura guía situada del lado de la carcasa con un perfil esencialmente semielíptico.

Mediante la configuración según la invención de las cavidades guía y de la ranura guía se obtiene una construcción compacta de la máquina de pistón oscilante y se crea una disposición de guiado para los pistones con una configuración simple desde el punto de vista constructivo, que combina las ventajas de la pequeña fricción de una guía costosa de doble rodillo con la simplicidad de una guía de cojinete de deslizamiento y garantiza, por tanto, una guía con poco desgaste de los pistones.

En la realización según la segunda solución del objetivo, la carcasa se puede realizar, en comparación con la realización con elementos guía esféricos, con una ranura guía más estrecha que posibilita oscilaciones mayores de los pistones y, por tanto, la formación de volúmenes de cámara útiles y más grandes.

De las reivindicaciones dependientes se derivan variantes de la invención.

Otras ventajas y características se derivan de la descripción siguiente y de los dibujos adjuntos.

Se entiende que las características mencionadas antes y explicadas a continuación se pueden aplicar no sólo en las combinaciones indicadas, sino también en otras combinaciones o de manera individual, sin obviar el marco de la presente invención.

La invención se explica a continuación por medio de los dibujos adjuntos. Muestran:

Fig. 1 una vista general parcialmente en corte y en perspectiva de una primera realización de una máquina de pistón oscilante según la invención,

Fig. 2 una representación despiezada en perspectiva de componentes de la máquina interior de la máquina de pistón oscilante según la figura 1,

Fig. 3 una vista en perspectiva de una mitad de la carcasa de la máquina de pistón oscilante según la figura 1,

Fig. 4 un pistón oscilante de dos brazos de la máquina de pistón oscilante según la figura 1 en una vista lateral y en un corte parcial en correspondencia con la línea IV-IV de la figura 5,

Fig. 5 un pistón oscilante de dos brazos de una segunda realización de la máquina de pistón oscilante según la invención en una vista delantera y en un corte parcial en correspondencia con la línea V-V de la figura 4,

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Fig. 6 un corte a través de la máquina de pistón oscilante según la figura 1 en un plano en correspondencia con el corte parcial de la carcasa en la figura 1,

Fig. 7 un corte a través de la máquina de pistón oscilante según la figura 1 en correspondencia con la línea VII-VII en la figura 6,

Fig. 8 un corte a través de la máquina de pistón oscilante según la figura 1 en correspondencia con la línea VIII-VIII en la figura 6 con pistones oscilantes oscilados respectivamente hacia una posición central correspondiente de oscilación,

Fig. 9 un corte a través de la máquina de pistón oscilante según la figura 1 en correspondencia con la línea IX-IX en la figura 6 con pistones oscilantes oscilados respectivamente hacia la posición final correspondiente,

Fig. 10 un corte a través de la máquina de pistón oscilante según la figura 1 en correspondencia con la línea X-X en la figura 6 y

Fig. 11 vehículo de carretera con una máquina de pistón oscilante según la invención como motor de accionamiento.

La máquina de pistón oscilante según la figura 1, representada como motor con encendido por chispa, presenta una carcasa 1 esencialmente esférica con superficie interior esférica que está subdividida mediante un plano 10 de separación en dos mitades 2 y 3 de carcasa unidas entre sí respectivamente mediante una brida anular 4 ó 5 y tornillos no representados. En la carcasa 1 están dispuestos dos pistones oscilantes 6 y 7 de dos brazos que rotan conjuntamente alrededor de un eje 8 de rotación situado en el centro de la carcasa y que realizan movimientos oscilantes de vaivén en sentido opuesto, que solapan el movimiento de rotación, alrededor de un eje 9 de oscilación perpendicular al eje 8 de rotación. El eje 8 de rotación está formado por un árbol 11 alojado en ambos lados en la carcasa 1 y configurado como árbol receptor.

Los pistones oscilantes 6 y 7 presentan en cada caso dos pistones 13 y 14 ó 15 y 16 en esencia diametralmente opuestos y configurados en forma de brazos de pistón, así como unidos fijamente entre sí y con un elemento 17 de pared obturable respecto a la pared interior de la carcasa 1 y alojados en los extremos de un muñón 12 que forma el eje 9 de oscilación y que está unido fijamente con el árbol 11. Los elementos 17 de pared están provistos respectivamente de una tapa esférica 18 adaptada a la forma de la pared interior. Los pistones opuestos entre sí 13, 14 y 15, 16 de los pistones 6 ó 7 presentan en cada caso una superficie 20 de rodadura dirigida hacia la carcasa, un lado de trabajo con una superficie 21 de trabajo que discurre esencialmente de manera radial respecto al eje 9 de oscilación y un lado trasero 22 opuesto a ésta, delimitando en cada caso dos superficies 21 de trabajo enfrentadas de dos pistones contiguos 13 y 15 ó 14 y 16 con la carcasa 1 una cámara 23 de trabajo y los lados traseros enfrentados 22 de dos pistones contiguos 13 y 15 ó 14 y 16, una antecámara 24 que se amplía o se reduce en volumen en sentido opuesto respecto a las cámaras 23 de trabajo.

En las superficies 20 de rodadura de los pistones 13-16 están instalados elementos guía que engranan en al menos una ranura guía 26 configurada en la carcasa 1 y definida para controlar los movimientos oscilantes de los pistones oscilantes 6 y 7. En la realización representada en las figuras 1-4 y 6-9, los elementos guía están configurados como cuerpos 27 de rotación sueltos y esféricos, estando realizados los pistones 13-16 en cada caso con una cavidad guía 25 esencialmente semiesférica para alojar una mitad de uno de los cuerpos 27 de rotación y estando realizada la ranura guía 26 situada del lado de la carcasa con un perfil esencialmente semicircular.

Según la figura 5, un pistón oscilante 19 de dos brazos, definido para la segunda realización de la máquina de pistón oscilante según la invención, está realizado con pistones 29 y 30 provistos respectivamente de una cavidad guía 31 esencialmente semielipsoidal para alojar una mitad de un cuerpo 28 de rotación suelto y elipsoidal. Una ranura guía 32 asignada a los cuerpos 28 de rotación y situada del lado de la carcasa está realizada de manera correspondiente con un perfil esencialmente semielíptico.

Las cavidades guía 31 pueden estar configuradas respectivamente según la representación en un elemento 33 de cojinete que está instalado de manera giratoria en el pistón 30 alrededor de un eje radial y perpendicular al eje de oscilación, mediante lo que los cuerpos 28 de rotación pueden seguir las curvaturas de la ranura guía 32 sin bloquearse. Se puede lograr convenientemente una transmisión de fuerza con una presión de Hertz ventajosamente pequeña entre los cuerpos 28 de rotación y la ranura guía 32. Esta realización es adecuada de un modo ventajoso especialmente para realizaciones de alta potencia de la máquina de pistón oscilante según la invención.

Las cavidades guía 25 ó 31 están conectadas respectivamente mediante un taladro 34, que desemboca en su zona base, a un canal de alimentación configurado en el respectivo pistón 13-16 ó 29,30 para un lubricante bajo presión. Esto permite obtener al mismo tiempo una compensación hidráulica de la holgura entre las cavidades guía y la ranura guía 26 ó 32 al lubricarse los elementos guía, de modo que se puede impedir la formación de marcas de vibraciones y, por tanto, picaduras, reducir la fricción y, por tanto, aumentar la eficiencia de la máquina de pistón oscilante.

Las ranuras guía 26 ó 32 situadas del lado de la carcasa están realizadas respectivamente con una ranura adicional 35 más pequeña que amplía la zona base de su perfil, que está definida para evacuar el lubricante y que está unida con un orificio 36 de salida del lubricante previsto en la carcasa 1. De esto modo se puede impedir una acumulación del lubricante delante de los elementos guía rotatorios y transportar el lubricante saliente hacia un depósito asignado 37.

A diferencia de la leva de distribución conocida de la máquina de pistón oscilante mencionada al inicio y configurada en forma de un círculo estrechado en lados diametralmente opuestos, las levas de distribución formadas mediante las ranuras guía 26 ó 32 situadas del lado de la carcasa para la oscilación de los pistones están definidas mediante funciones seno o coseno, definiendo respectivamente un giro del eje de rotación en 180º una duración de período y el ángulo de oscilación de los pistones, la amplitud. La ventaja de esta realización radica en que se puede obtener una rotación sin choques de los elementos guía en las ranuras guía, especialmente en las transiciones a la máxima, la mínima, así como en los puntos de inversión de la respectiva leva de distribución (figura 3).

Los pistones 13-16 ó 29, 30 están realizados en la zona de sus superficies 20 de rodadura respectivamente con una dimensión de anchura en correspondencia con un recubrimiento completo de la ranura guía asignada 26 ó 32 que discurre por la zona de oscilación del respectivo pistón y que se encuentra situada del lado de la carcasa. Por tanto, ésta se puede cubrir y obturar permanentemente respecto a las cámaras 23 de trabajo, así como a las antecámaras 24. De este modo no sólo se puede obtener una alta precompresión hasta una sobrepresión de 1 bar, sino también reducir el porcentaje de fluido de fuga a valores de los motores actuales de pistón alternativo, a pesar de una lubricación suficiente de los elementos guía rotatorios.

Los pistones oscilantes 6 y 7 están unidos respectivamente con al menos un cuerpo compensador 40 de dos piezas según la representación y dispuesto dentro de la carcasa 1 para compensar las fuerzas libres de Coriolis producidas al oscilar los pistones 13-16 ó 29, 30 y los elementos guía 27 ó 28 rotatorios alrededor del eje 8 de rotación y provocadas por los cambios de masas de giro. Según se deriva de las figuras 1 y 2, los cuerpos compensadores 40, realizados respectivamente con una entalladura central 41, están integrados en la tapa esférica 18. Los cuerpos compensadores 40, hechos preferentemente de un metal pesado como el tungsteno, están atornillados con los pistones oscilantes 6 y 7 en relación con el eje 9 de oscilación respectivamente en una posición angular inclinada respecto al plano definido por los elementos guía 27 ó 28, en la que las masas de los cuerpos compensadores 40 compensan en cada caso, al menos de manera parcial, el cambio de las masas de giro, provocado por la aproximación de los pistones y los elementos guía al eje 8 de rotación o por el alejamiento de éste, mediante un movimiento relativamente opuesto al eje 8 de rotación. De este modo se puede lograr opcionalmente una compensación predefinible, parcial o completa según el dimensionamiento en cada caso de los cuerpos compensadores o incluso una sobrecompensación del cambio de las masas de giro. Una sobrecompensación mediante contramasas muy grandes actúa como amortiguadora de la no uniformidad del momento de giro de potencia de la máquina, por lo que se puede obtener un funcionamiento ventajosamente silencioso de la máquina. Las contramasas grandes tienen además la ventaja de que hacen innecesarios otros volantes de inercia fuera de la carcasa.

La carcasa 1 está realizada en los elementos de pared, que alojan los apoyos del árbol 11, respectivamente con dos orificios 42 de admisión opuestos entre sí respecto al eje 8 de rotación y definidos para inundar las antecámaras 24 con gas fresco atmosférico y respectivamente con un orificio 43 de conexión, desplazado en relación con estos, de un canal 44 de rebose configurado en la carcasa y definido para inundar las cámaras 23 de trabajo con gas fresco precomprimido. El árbol 11 está provisto de dos correderas giratorias 45, introducibles en la carcasa y asignadas respectivamente a uno de los elementos de pared, que presentan respectivamente dos ventanas 46 opuestas entre sí y que pueden unirse con los orificios 42 de admisión y con el orificio 43 de conexión, liberando alternativamente en cada caso las cuatro ventanas 46 los orificios 42 de admisión y dos de las ventanas 46 respectivamente, los orificios 43 de conexión de los canales 44 de rebose al girar el árbol 11 en 180º. La ventaja de esta realización radica en la construcción simple y económica del dispositivo de control que provoca la inundación alternativa y mediante el que se puede controlar el intercambio de gas directamente y sin el uso de válvulas.

Según se deriva especialmente de la figura 6, la carcasa 1 está realizada de modo que el plano 10 de separación, que discurre a través del eje 8 de rotación, está inclinado en un ángulo \alpha en el orden de magnitud de 15-30º a partir del punto muerto superior OT correspondiente a la compresión máxima en la dirección de giro del árbol 11. Una ventaja de esta realización radica en que posibilita una disposición, independiente de la división de la carcasa y óptima respecto a la posición superior del punto muerto, de los orificios 42 de admisión asignados a las antecámaras 24 y en que los canales 44 de rebose se pueden realizar en la superficie de separación de una de las mitades de la carcasa, según la representación, en la mitad inferior 3 de la carcasa, y unirse en el centro de una sección de ésta. En la pared interior de una de las mitades de la carcasa, según la representación, en la mitad superior 2 de la carcasa, está configurada una ranura central 47 de control, que puede conectarse a la sección central de los canales 44 de rebose y definida para regular la inundación de las cámaras 23 de trabajo, cuya dimensión longitudinal se extiende por un ángulo periférico \beta de la pared interior en el orden de magnitud de 30-60º y cuya sección transversal corresponde esencialmente al doble de la sección transversal de uno de los canales 44 de rebose. La ventaja de esta realización radica en que posibilita una inundación uniforme de las cámaras 23 de trabajo durante un período de tiempo predeterminable mediante la geometría de la ranura 47 de control.

En la realización representada de la máquina de pistón oscilante como motor de encendido por chispa, a la sección central de los canales 44 de rebose está asignado un órgano 48 de estrangulación, según la representación, una corredera plana. En la sección de pared de la carcasa 1, que delimita la ranura 47 de control, está instalada una válvula 50 de inyección para el combustible y orientada contra las cámaras 23 de trabajo que se abren en cada caso. En la sección de pared de la carcasa 1, que rodea la zona de oscilación de los pistones 13-16, está instalada en el centro al menos una bujía 51 de encendido de manera desplazada a partir del punto muerto superior OT en contra de la dirección de giro del árbol 11 en un ángulo \mu de preencendido, a partir del que se obtienen las mismas distancias de combustión respectivamente en o en contra de la dirección de rotación en las cámaras 23 de trabajo en caso de la potencia máxima del motor. Las ventajas de esta realización radican en la disposición de la bujía 51 de encendido, que puede lograrse con esto y que puede optimizarse teniendo en cuenta el retardo de la combustión, así como en las vías de circulación cortas, ventajosas y sin resistencia de válvulas, que pueden lograrse también, lo que permite obtener altas potencias, así como un buen comportamiento durante el arranque en frío y un control directo de la potencia.

En una realización como motor de encendido espontáneo, puede estar instalada convenientemente, en el centro de la sección de pared de la carcasa 1 que rodea la zona de oscilación de los pistones 13-16, al menos una tobera de inyección para inyectar el combustible de manera desplazada a partir del punto muerto superior OT en contra de la dirección de giro del árbol 11 en un ángulo de preencendido, a partir del que se obtienen las mismas distancias de combustión respectivamente en o en contra de la dirección de rotación en las cámaras 23 de trabajo en caso de la potencia máxima del motor. La ventaja de esta realización radica en la disposición de la tobera de inyección que puede lograrse con esto y que puede optimizarse teniendo en cuenta el retardo de la combustión.

Los pistones 13-16 y 29, 30 están realizados respectivamente con una entalladura 54 ó 55 en forma de bolsa que está dispuesta en una sección final de la superficie 21 de trabajo cercana a la carcasa, según la representación, próxima a la mitad superior, y que forma una cámara de turbulencia. Las entalladuras 54 de los pistones 13-16 del motor de encendido por chispa están realizadas en cada caso con una superficie base 52 que discurre al menos casi radialmente respecto al eje 9 de oscilación, mientras que las entalladuras 55 de los pistones 29, 30 del motor de encendido espontáneo están realizadas en cada caso con una superficie base 57 que converge hacia el extremo, cercano a la carcasa, de la superficie 21 de trabajo y que delimita según la representación una hendidura en forma de semicorazón. La ventaja de estas entalladuras radica en que mediante la turbulencia del gas fresco, que puede lograrse con esto, en el motor de encendido por chispa se pueden impedir los golpeteos o se puede obtener una potencia mayor con un mejor comportamiento de la combustión en el caso del motor de encendido espontáneo mediante la turbulencia del gas fresco.

Los pistones 13-16 ó 29, 30 están realizados respectivamente en las secciones de pared que contienen las superficies 21 de trabajo con varios canales 58 de refrigeración, situados detrás de la respectiva superficie de trabajo y que pueden inundarse de lubricante a partir del eje 8 de rotación, que están unidos mediante taladros 60 de paso, realizados en la superficie 20 de rodadura del respectivo pistón 13-16 ó 29, 30, con el orificio 36 de salida del lubricante configurado en la mitad inferior 3 de la carcasa. Los elementos 17 de pared de los pistones oscilantes 6, 7 ó 19 están realizados en cada caso con al menos una sección 59 de refrigeración, que puede inundarse convenientemente de lubricante y dirigida hacia la tapa esférica 18, que está unida mediante al menos un orificio 61 de paso previsto en la tapa esférica con el orificio 36 de salida asignado al depósito 37 de lubricante. La ventaja de esta realización radica en que mediante la refrigeración directa de los elementos de pared, que delimitan las cámaras 23 de trabajo, se puede evitar un sobrecalentamiento del motor interior y evacuar fácilmente el calor con el lubricante.

Los gases de escape de la combustión se evacuan a través de un orificio 62 de escape configurado en la mitad inferior 3 de la carcasa, cuya dimensión define el control del intercambio de gas.

El vehículo de carretera según la figura 11 presenta una carrocería 64, una rueda delantera 65, una rueda trasera 66 y un dispositivo estabilizador 67 en forma de rodillos de apoyo alzables. Como motor 68 de accionamiento está prevista una máquina de pistón oscilante realizada según la invención.

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Documentos citados en la descripción

Esta lista de los documentos citados por el solicitante se incluyó exclusivamente para informar al lector y no es parte integrante de la patente europea. Ésta se confeccionó con el máximo cuidado, pero la Oficina Europea de Patentes no asume, sin embargo, ningún tipo de responsabilidad por posibles errores u omisiones.

Patentes citadas en la descripción

\bullet WO 03067033 A1 [0004]

Claims (14)

1. Máquina de pistón oscilante con al menos dos pistones oscilantes (6, 7; 19) de dos brazos, dispuestos en una carcasa (1) esencialmente esférica y rotatorios de manera conjunta alrededor de un eje (8) de rotación dispuesto en el centro de la carcasa, que en cada caso presentan dos pistones (13-16; 29, 30) en forma de brazos de pistón en esencia diametralmente opuestos respecto al centro de la carcasa y unidos fijamente entre sí, así como que al rotar realizan movimientos oscilantes de vaivén en sentido opuesto alrededor de un eje (9) de oscilación perpendicular al eje (8) de rotación, estando instalados en al menos dos pistones (13-16; 29, 30) elementos guía que engranan en al menos una ranura guía (26; 32) configurada en la carcasa (1) y definida para controlar los movimientos oscilantes, caracterizada porque los elementos guía están configurados como cuerpos sueltos (27, 28) de rotación, porque los al menos dos pistones (13-16) están realizados respectivamente con una cavidad guía (25, 31) para alojar una mitad de uno de los cuerpos (27, 28) de rotación y porque la respectiva cavidad guía (25; 31) está conectada mediante un taladro (34), que desemboca en su zona base, a un canal de alimentación configurado en el pistón (13-16; 29, 30) para un lubricante bajo presión, estando configurados los cuerpos (27) de rotación con una forma esférica, la respectiva cavidad guía (25), con una forma esencialmente semiesférica y la ranura guía (26), con un perfil esencialmente semicircular, o estando configurados los cuerpos (28) de rotación con una forma elipsoidal, la respectiva cavidad guía (31), con una forma esencialmente semielipsoidal y la ranura guía (32), con un perfil esencialmente semielíptico.

2. Máquina de pistón oscilante según la reivindicación 1, caracterizada porque las cavidades guía (31) están configuradas respectivamente en un elemento (33) de cojinete que está instalado de manera giratoria en el pistón (29, 30) alrededor de un eje radial y perpendicular al eje (9) de oscilación.

3. Máquina de pistón oscilante según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la ranura guía (26; 32) está realizada con una ranura adicional (35) que amplía la zona base de su perfil, que está definida para evacuar el lubricante y que está unida con al menos un orificio (36) de salida del lubricante previsto en la carcasa (1).

4. Máquina de pistón oscilante según una de las reivindicaciones precedentes, cuyos pistones (13-16; 29, 30) presentan respectivamente una superficie (20) de rodadura dirigida hacia la carcasa, un lado de trabajo con una superficie (21) de trabajo y un lado trasero (22) contrario a ésta, delimitando en cada caso dos lados de trabajo enfrentados de dos pistones contiguos (13-16; 29, 30) con la carcasa (11) una cámara (23) de trabajo y los lados traseros enfrentados (22) de dos pistones contiguos (13-16; 29, 30) con la carcasa (1), una antecámara (24), caracterizada porque los pistones (13-16; 29, 30) están realizados en la zona de sus superficies (20) de rodadura respectivamente con una dimensión de anchura en correspondencia con un recubrimiento completo de la ranura guía asignada (26; 32) que discurre por la zona de oscilación del respectivo pistón (13-16; 29, 30) y que se encuentra situada del lado de la carcasa.

5. Máquina de pistón oscilante según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la leva de distribución formada mediante la ranura guía (26; 32) situada del lado de la carcasa para la oscilación de los pistones (13-16; 29, 30) está definida mediante funciones seno o coseno, definiendo respectivamente un giro del eje (8) de rotación en 180º una duración de período y el ángulo de oscilación de los pistones (13-16; 29, 30), la amplitud.

6. Máquina de pistón oscilante según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada pistón oscilante (6, 7) está unido con al menos un cuerpo compensador (40) dispuesto dentro de la carcasa (1) para compensar el cambio de las masas de giro que se produce al oscilar los pistones (6, 7) y los elementos guía (27; 28) rotatorios alrededor del eje (8) de rotación, manteniéndose el cuerpo compensador (40) en relación con el respectivo pistón oscilante (6, 7) y el eje (9) de oscilación en una posición, en la que la masa del cuerpo compensador (40) compensa en cada caso total o parcialmente el cambio de las masas de giro, que se producen durante el movimiento oscilante del respectivo pistón oscilante (6, 7), respecto al eje (8) de rotación.

7. Máquina de pistón oscilante según una de las reivindicaciones precedentes, en la que el eje (8) de rotación está formado por un árbol (11) alojado en ambos lados en la carcasa (1), caracterizada porque la carcasa (1) está realizada en los elementos de pared, que rodean el árbol (11), respectivamente con dos orificios (42) de admisión opuestos entre sí respecto al eje (8) de rotación y definidos para inundar las antecámaras (24) con gas fresco atmosférico y respectivamente con un orificio (43) de conexión, desplazado respecto a estos, de un canal (44) de rebose configurado en la carcasa (1) y definido para inundar las cámaras (23) de trabajo con gas fresco precomprimido y porque el árbol (11) está provisto de dos correderas giratorias (45), introducibles en la carcasa (1) y asignadas respectivamente a uno de los elementos de pared, que están realizadas respectivamente con dos ventanas (46) opuestas entre sí y que pueden unirse con los orificios (42) de admisión y con el orificio (43) de conexión, liberando alternativamente en cada caso las cuatro ventanas (46) los orificios (42) de admisión y dos de las ventanas (46) respectivamente, los orificios (43) de conexión de los canales (44) de rebose al girar el árbol (11) en 180º.

8. Máquina de pistón oscilante según una de las reivindicaciones precedentes, en la que la carcasa esférica (1) está dividida en dos mitades (2 y 3) de la carcasa en un plano (10) de separación que discurre a través del eje (8) de rotación, caracterizada porque el plano (10) de separación está inclinado en un ángulo (\alpha) en el orden de magnitud de 15-30º a partir del punto muerto superior (OT) correspondiente a la compresión máxima en la dirección de giro del eje (8) de rotación.

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9. Máquina de pistón oscilante según la reivindicación 8, caracterizada porque los canales (44) de rebose están realizados en la superficie de separación de una de las mitades (2, 3) de la carcasa y unidos en el centro de una sección de ésta, porque en la pared interior de una de las mitades (2, 3) de la carcasa está configurada una ranura central (47) de control, que puede conectarse a la sección central de los canales (44) de rebose y definida para regular la inundación de las cámaras (23) de trabajo, cuya dimensión longitudinal se extiende por un ángulo periférico (\beta) de la pared interior en el orden de magnitud de 30-60º y cuya sección transversal corresponde esencialmente al doble de la sección transversal de uno de los canales (44) de rebose.

10. Máquina de pistón oscilante según la reivindicación 9, realizada como motor de encendido por chispa con un órgano (48) de estrangulación, una válvula (50) de inyección para inyectar el combustible y al menos una bujía (51) de encendido, caracterizada porque el órgano (48) de estrangulación está asignado a la sección central de los canales (44) de rebose, porque la válvula (50) de inyección está instalada en la sección de pared de la carcasa (1), que delimita la ranura (47) de control, y orientada contra las cámaras (23) de trabajo que se abren en cada caso y porque en la sección de pared de la carcasa (1), que rodea la zona de oscilación de los pistones (13-16), está instalada en el centro la al menos una bujía (51) de encendido de manera desplazada a partir del punto muerto superior (OT) en contra de la dirección de giro del eje (8) de rotación en un ángulo (\mu) de preencendido, a partir del que se obtienen las mismas distancias de combustión respectivamente en o en contra de la dirección de rotación en las cámaras (23) de trabajo en caso de la potencia máxima del motor.

11. Máquina de pistón oscilante según la reivindicación 9, realizada como motor de encendido espontáneo con al menos una tobera de inyección para inyectar el combustible, caracterizada porque en el centro de la sección de pared de la carcasa, que rodea la zona de oscilación de los pistones (13-16; 29, 30), está instalada la al menos una tobera de inyección de manera desplazada a partir del punto muerto superior (OT) en contra de la dirección de giro del eje (8) de rotación en un ángulo (\mu) de preencendido, a partir del que se obtienen las mismas distancias de combustión respectivamente en o en contra de la dirección de rotación en las cámaras (23) de trabajo en caso de la potencia máxima del motor.

12. Máquina de pistón oscilante según la reivindicación 10 u 11, caracterizada porque los pistones (13-16; 29, 30) están realizados respectivamente con una entalladura (54; 55) en forma de bolsa que está dispuesta en una sección final de su superficie (21) de trabajo cercana a la carcasa y que forma una cámara de turbulencia, estando realizadas en cada caso las entalladuras (54) de los pistones (13-16) del motor de encendido por chispa con una superficie base (52) que discurre al menos casi radialmente respecto al eje (9) de oscilación o estando realizadas en cada caso las entalladuras (55) de los pistones (29, 30) del motor de encendido espontáneo con una superficie base (57) que converge hacia el extremo, cercano a la carcasa, de la superficie (21) de trabajo.

13. Máquina de pistón oscilante según una de las reivindicaciones 4 a 12, en la que los pistones oscilantes (6, 7; 19) están unidos respectivamente con un elemento (17) de pared, obturable respecto a la pared interior de la carcasa, que está alojado en un muñón (12) que forma el eje (9) de oscilación, así como provisto de una tapa esférica (18) adaptada a la forma de la pared interior, caracterizada porque los pistones (13-16; 29, 30) están realizados respectivamente en las secciones de pared que contienen las superficies (21) de trabajo con varios canales (58) de refrigeración, situados detrás de la respectiva superficie (21) de trabajo y que pueden inundarse de lubricante a partir del eje (8) de rotación, que están unidos mediante taladros (60) de paso, realizados en la superficie (20) de rodadura del respectivo pistón (13-16; 29, 30), con el al menos un orificio (36) de salida del lubricante configurado en la carcasa (1) y porque los elementos (17) de pared están realizados en cada caso con al menos una sección (59) de refrigeración, que puede inundarse convenientemente de lubricante y unida mediante al menos un orificio (61) de paso previsto en la tapa esférica (18) con el al menos un orificio (36) de salida.

14. Vehículo de carretera con una máquina de pistón oscilante configurado como motor de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 13.