ES2963265T3

ES2963265T3 - Mecanismo para transformar un movimiento de vaivén en un movimiento de rotación o viceversa, y aplicaciones del mecanismo

Info

Publication number: ES2963265T3
Application number: ES18719170T
Authority: ES
Inventors: Georgios Georgitzikis
Original assignee: GEORGITZIKI ANNA; Georgitzikis Vasilios
Current assignee: GEORGITZIKI ANNA; Georgitzikis Vasilios
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2024-03-26
Anticipated expiration: 2038-04-23
Also published as: AU2018399079A1; RU2767240C2; WO2019134763A1; PL3735515T3; US11220907B2; ZA202003530B; MX2020007073A; IL275620A; KR102556680B1; BR112020012686A2; US20220106881A1; US20210199010A1; KR20200103068A; IL275620B2; AU2018399079B2; GR1009568B; US11414992B2; IL275620B1; JP2021509939A; EP3735515B1

Abstract

Mecanismo para transformar movimiento giratorio en movimiento alternativo, o viceversa, que comprende un primer componente anular (1) y un segundo componente anular (3) ubicados coaxialmente, el primero al lado del segundo, a lo largo de un eje longitudinal (ΔA), siendo ambos capaces de girar alrededor del eje longitudinal y corresponder a lo largo del eje longitudinal, en donde el lado (A) del primer componente anular (1) adyacente al segundo componente anular (3) está en contacto continuo, en al menos un punto, con el lado vecino (Γα) del segundo componente anular (3), de manera que el segundo componente anular (3) es capaz de girar con respecto al primer componente anular (1) en contacto continuo en al menos un punto con el lado adyacente (A) de el primer componente anular (1), en el que los lados de contacto son superficies onduladas (A, Γα), de modo que si el primer componente anular (1) y el segundo componente anular (3) se fuerzan a realizar un movimiento de rotación entre sí, quedando al mismo tiempo en contacto continuo, entonces cada punto de las superficies onduladas (A, Γα) trazará, con respecto al otro, una trayectoria ondulada y al mismo tiempo ejecutará también, con respecto al otro, un movimiento alternativo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Mecanismo para transformar un movimiento de vaivén en un movimiento de rotación o viceversa, y aplicaciones del mecanismo

La invención se refiere a un mecanismo para transformar un movimiento de vaivén en un movimiento de rotación o viceversa de acuerdo con la reivindicación 1. También se refiere a aplicaciones para el mecanismo, como en válvulas de control de flujo de fluidos, en motores de pistón, tales como motores o bombas/compresores, en sistemas de automatización, así como en embragues, diferenciales, dispositivos de aumento-reducción de la velocidad de rotación/vaivén y acoplamientos electromecánicos en generadores de energía/motores eléctricos.

El mecanismo más conocido y extendido de transformación de movimiento de vaivén rectilíneo en movimiento de rotación es el mecanismo de pistón - varilla de pistón - cigüeñal. Tiene una amplia aplicación en motores de pistón (motores o bombas/compresores) que funcionan normalmente con aire, agua (líquida o en vapor), aceite y combustibles en estado líquido o gaseoso (por ejemplo, hidrocarburos, hidrógeno, etc.). El control de flujo de cada fluido de trabajo se consigue mediante válvulas de varios tipos, que se abren y cierran usando muchas formas o mecanismos diferentes (por ejemplo, gravedad, resortes, varillas, árboles de levas, etc.).

Un grave inconveniente del mecanismo de pistón-varilla de pistón-cigüeñal, así como de los motores basados en él, es la complejidad y el gran número de piezas móviles. Lo mismo se aplica también a las propiedades cinemáticas relacionadas con la posición, la velocidad y la aceleración de las piezas móviles, así como a las vibraciones causadas por las fuerzas inerciales que se desarrollan. Por eso es imprescindible equilibrar el mecanismo; sin embargo, el equilibrado no resuelve completamente el problema, debido a los armónicos de orden superior que quedan. Además, en los ICE (motores de combustión interna), un inconveniente del mecanismo comprende también la incapacidad del pistón de reposar en el punto muerto superior (TDC) y en el punto muerto inferior (BDC) durante un determinado intervalo de tiempo, con el fin de que mejore la combustión y aumente el rendimiento, así como para permitir que transcurra el tiempo adecuado para que se expulsen mediante barrido/purguen los gases de escape de cilindro de los motores de dos tiempos, respectivamente.

La presente invención se refiere a un mecanismo simple para transformar un movimiento de vaivén rectilíneo en un movimiento de rotación, o viceversa, sin cigüeñal ni varilla de pistón, que también puede proporcionar la posibilidad de retrasar la inversión del movimiento en las posiciones extremas del vaivén (TDC y BDC). Al mismo tiempo, permite disponer de una configuración de válvula con aberturas sencillas para el control del flujo de fluido. También se refiere a productos que pueden incorporar dicho mecanismo y/o configuración de válvula con aberturas simples, tales como, por ejemplo, motores de pistón (motores o bombas/compresores), embragues, diferenciales, dispositivos de aumentoreducción de la velocidad de rotación/vaivén, acoplamientos electromecánicos en generadores de energía/motores eléctricos y automatizaciones.

De acuerdo con la invención, se propone un mecanismo para transformar un movimiento de vaivén en un movimiento de rotación, o viceversa, que incluye un primer componente anular y un segundo componente anular, montado coaxialmente el primero adyacente al segundo a lo largo de un eje longitudinal, en donde ambos son capaces de rotar alrededor del eje longitudinal y de moverse en vaivén a lo largo del eje longitudinal, en donde el lado del primer componente anular adyacente al segundo componente anular está en contacto continuo, en al menos un punto, con el lado vecino del segundo componente anular, en donde los lados de contacto son superficies onduladas suaves formadas como un lugar geométrico de los radios que pasan a través de curvas onduladas suaves de la superficie cilíndrica externa de los primer y segundo componentes anulares, comenzando desde su superficie externa y terminando en su superficie interna, estando caracterizado por n (número natural t 0) pares repetidos de crestas y valles, en donde dichas crestas/valles son simétricos con respecto al nivel definido por el punto más alto/más bajo de la cresta/valle (respectivamente) y el eje longitudinal.

De acuerdo con la invención, las crestas de la superficie ondulada del primer componente anular pueden estar en contacto con las crestas de la superficie ondulada del segundo componente anular y, en esta posición, los puntos de contacto están ubicados en un plano perpendicular al eje longitudinal, con respecto al cual las superficies onduladas del primer componente anular y el segundo componente anular son simétricas.

Además, las crestas de todas y cada una de las superficies onduladas son más pequeñas que los valles geométricamente similares, con una relación de similitud de 1:3, de modo que, cuando las crestas entran en los valles de las otras, y los bordes de las crestas entran en contacto con el punto más bajo de los valles de la superficie ondulada opuesta, queda espacio libre entre las superficies onduladas, con lo que, cuando están lubricadas, se consigue minimizar la fricción y el desgaste gracias a la lubricación dinámica.

Con el mecanismo propuesto, si el primer componente anular y el segundo componente anular son forzados a un movimiento de rotación uno con respecto al otro, permaneciendo al mismo tiempo en contacto continuo, entonces cada punto de las superficies onduladas de contacto trazará, en relación con el otro, una trayectoria ondulada y ejecutará al mismo tiempo, en relación con el otro, un movimiento de vaivén n veces la frecuencia, en donde n es el número de crestas/valles, de la frecuencia de movimiento de rotación correspondiente, entre un TDC (punto muerto superior) y un BDC (punto muerto inferior), siendo ejecutado este movimiento relativo por cada componente conectado firmemente a uno de los componentes anulares, cuando cada componente, por ejemplo un pistón, está conectado a uno de los componentes anulares, de tal manera que este componente conectado es libre de no seguir la rotación del componente al que está conectado, ejecuta un movimiento de vaivén solo en relación con el otro componente anular, de modo que el movimiento de rotación se transforma en un movimiento de vaivén del componente con o sin rotación coexistente, mientras que, por el contrario, el movimiento de vaivén forzado de un componente anular con respecto al otro se transforma en un movimiento de rotación del componente con o sin la coexistencia de un movimiento de vaivén.

Los bordes de las crestas y valles de las superficies onduladas de los dos componentes anulares pueden ser puntos o secciones rectas perpendiculares al eje longitudinal, en donde si los bordes de las crestas y valles son puntos, en caso de movimiento de rotación relativo entre los dos componentes anulares a velocidad constante, se produce un vaivén generalmente simple y, en casos especiales, armónico, mientras que si los bordes de las crestas y valles son secciones rectas, en el caso de movimiento de rotación relativo entre los dos componentes anulares a velocidad constante, se produce un vaivén con un retardo en la inversión del movimiento en el TDC y el BDC proporcional a la longitud de las secciones rectas. El movimiento de vaivén será armónico en caso de que la extensión plana de estas curvas comprenda curvas sinusoidales sin secciones rectas en las crestas perpendiculares al eje longitudinal.

Nota 1:En el párrafo anterior, pero también en la descripción posterior, así como en las reivindicaciones, siempre que, por razones de simplicidad y brevedad en la expresión, se haga referencia a "puntos o secciones rectas" de los bordes de cresta y valle y a "curvas" de las superficies onduladas frontales de los componentes anulares, en realidad, esta referencia implica la extensión plana de las curvas onduladas de las superficies externas del primer, segundo y, siempre que se proporcione, tercer componente anular a partir de los cuales se inician los radios que forman las superficies onduladas adyacentes (vecinas) de los componentes anulares.

Nota 2:En la descripción, así como en las reivindicaciones, siempre que se haga referencia a un contacto "en al menos un punto" entre el primer y segundo o segundo y tercer componentes anulares 1 y 2 o 2 y 3, respectivamente, se entenderá que este punto denota posición. En realidad, el contacto tiene lugar en las secciones rectas de los radios que forman las superficies onduladas de los componentes anulares 1, 2 y 3, que, bajo carga, se convierten en tiras estrechas, prácticamente en trapecios estrechos.

El segundo componente anular puede funcionar como un rotor y el primero como un estátor, o viceversa. En la presente descripción, se presentan aplicaciones en las que el segundo componente anular funciona como un rotor y el primero como un estátor.

Se proporciona un mecanismo adicional, en muchas aplicaciones, que empuja el segundo componente anular hacia el primer componente anular, de modo que las superficies onduladas de contacto estén en contacto continuo entre sí.

Las figuras 1 - 20 muestran el principio de funcionamiento del mecanismo y sus aplicaciones. Estos dibujos no siguen con precisión los principios del dibujo de ingeniería mecánica. Estas ilustraciones no se han dibujado con gran detalle y comprenden simplificaciones, siendo las principales las siguientes:

a. Las figuras 5 a 13 no muestran vistas, solo semielevaciones: a la derecha aparece la disposición con la posición del rotor y el pistón en TDC y a la izquierda la misma en BDC.

b. Determinados componentes conocidos por el experto en la técnica se muestran como una sola pieza integral; sin embargo, en realidad, son elementos complejos de más de un componente.

c. No se muestran las piezas habituales de un motor, conocidas por el experto en la técnica (por ejemplo, tornillos, cojinetes de bolas, casquillos, juntas, bridas, etc.).

d. Las líneas axiales pequeñas indican que los componentes vecinos están firmemente conectados entre sí.

Las figuras 1, 2, 3 y 4 muestran de manera simplificada el principio de funcionamiento en el que se basa la presente invención, mientras que en la figura 2 (parte superior) se muestra de manera simplificada un conjunto simple de válvulas que controlan el flujo de fluido, de acuerdo con la presente invención.

La figura 5 muestra el cilindro de un motor de pistón que tiene un mecanismo de transformación del movimiento de acuerdo con la invención, válvulas con aberturas, un rotor que actúa conjuntamente con un eje a través de una ranura, más un pistón que se mueve en vaivén mientras rota.

La figura 6 muestra el cilindro de la figura 5, con la diferencia de que el estátor también es una rueda dentada que actúa conjuntamente con el eje giratorio.

La figura 7 muestra el cilindro de la figura 5, con la diferencia de que el eje está conectado a una rueda dentada que actúa conjuntamente con el eje giratorio.

La figura 8 muestra el cilindro de un motor de pistón de combustión interna que tiene un mecanismo de transformación del movimiento de acuerdo con la invención, válvulas convencionales, un rotor que actúa conjuntamente con un eje a través de una ranura, una leva en forma de disco en el eje más un pistón que se mueve en vaivén mientras rota.

La figura 9 muestra el cilindro de la figura 8, con la diferencia de que el estátor también es una rueda dentada que actúa conjuntamente con el eje giratorio.

La figura 10 muestra el cilindro de la figura 8, con la diferencia de que el eje está conectado a una rueda dentada que actúa conjuntamente con el eje giratorio.

La figura 11 muestra el cilindro de la figura 8, con la diferencia de que el pistón se mueve en vaivén sin rotar.

La figura 12 muestra el cilindro de la figura 9, con la diferencia de que el pistón se mueve en vaivén sin rotar.

La figura 13 muestra el cilindro de la figura 10, con la diferencia de que el pistón se mueve en vaivén sin rotar.

La figura 14 muestra un motor de pistón de doble efecto, de dos cilindros simétricos de imagen especular, con un mecanismo de transformación de movimiento de acuerdo con la invención, válvulas con aberturas o convencionales, un rotor que actúa conjuntamente con un eje a través de una ranura, en donde el rotor también es un sustituto del pistón, ya que el fluido de trabajo actúa entre los dos estátores, el rotor y un cuerpo cilíndrico.

La figura 15 muestra disposiciones multicilindro basadas en las figuras 5 a 14, en donde se logra la neutralización absoluta de las fuerzas inerciales resultantes de las masas en vaivén del rotor y el pistón.

La figura 16 muestra disposiciones de embragues basadas en el mecanismo de transformación de movimiento de acuerdo con la invención.

La figura 17 muestra disposiciones de diferenciales basadas en el mecanismo de transformación de movimiento de acuerdo con la invención.

La figura 18 muestra disposiciones de un dispositivo de aumento-reducción de la velocidad de rotación/vaivén basado en el mecanismo de transformación de movimiento de acuerdo con la invención.

La figura 19 muestra el acoplamiento de un motor eléctrico (generador de energía/motor eléctrico) con dos motores (motores o bombas/compresores, respectivamente) basado en el mecanismo de transformación de movimiento de acuerdo con la invención.

La figura 20 presenta motores basados en el mecanismo de transformación de movimiento de acuerdo con la invención, con dos cilindros simétricos de imagen especular, un par de superficies onduladas por cilindro más un mecanismo que las obliga a entrar en contacto mediante presión y la ayuda de un resorte.

En la figura 1 se muestra el mecanismo de transformación de movimiento, de acuerdo con la invención, que comprende un primer componente anular 1 y un segundo componente anular 3 ubicados coaxialmente, el primero al lado del segundo, a lo largo de un eje longitudinal AA, pudiendo los dos componentes rotar alrededor del eje longitudinal AA y de moverse en vaivén a lo largo del eje longitudinal AA. El lado A del primer componente anular 1 adyacente al segundo componente anular 3 está en contacto continuo en al menos un punto con el lado vecino Ta del segundo componente anular 3, de modo que el segundo componente anular 3 puede moverse con respecto al primer componente anular 1 que está en contacto continuo en al menos un punto con el lado vecino A del primer elemento anular 1. Los lados en contacto son superficies onduladas suaves A, Ta, conformadas como un lugar geométrico de los radios que pasan a través de las curvas onduladas a y Ya, respectivamente, de la superficie cilindrica externa de los primer y segundo componentes anulares 1, 3, comenzando desde su superficie externa y terminando en su superficie interna y caracterizándose por n (número natural t 0) pares repetidos de crestas y valles geométricamente similares con una relación de similitud 1:3, en donde las crestas/valles son simétricos en cuanto al nivel definido por el punto superior/inferior de la cresta/valle (respectivamente) y el eje longitudinal AA. En la figura 1 a 4, n=2.

Si el primer componente anular 1 y el segundo componente anular 3 son forzados a un movimiento de rotación uno con respecto al otro, permaneciendo al mismo tiempo en contacto continuo, entonces cada punto de las superficies onduladas A, Ta trazará, en relación con el otro, una trayectoria ondulada y ejecutará al mismo tiempo un movimiento de vaivén con una frecuencia n veces, en donde n es el número de crestas/valles, la frecuencia de movimiento de rotación correspondiente, entre un TDC (punto muerto superior) y un BDC (punto muerto inferior), ejecutándose este movimiento relativo por cada componente conectado firmemente a uno de los componentes anulares 1 o 3; por otro lado, cada componente conectado a uno de los componentes anulares 1 o 3, de modo que este componente conectado es libre de no seguir la rotación del componente al que está conectado, ejecuta un movimiento de vaivén solo en relación con el otro componente anular, de modo que el movimiento de rotación se transforma en un movimiento de vaivén del componente con o sin rotación coexistente, mientras que, por el contrario, el movimiento de vaivén relativo forzado de un componente anular 1 o 3 con respecto al otro se transforma en un movimiento de rotación del componente con o sin la coexistencia de un movimiento de vaivén.

De acuerdo con la figura 1, las crestas de todas y cada una de las superficies onduladas A, Ta son más pequeñas que los valles geométricamente similares, con una relación de similitud de 1:3, de modo que, cuando entran en los valles de las otras, y los puntos de las crestas entran en contacto con los puntos de la superficie ondulada opuesta, queda espacio libre entre las superficies onduladas, con lo que, cuando están lubricadas, se consigue minimizar la fricción y el desgaste gracias a la lubricación dinámica.

En la figura 2 se muestra un mecanismo de transformación de movimiento, de acuerdo con la invención, que difiere del mecanismo de la figura 1 en que comprende un mecanismo adicional que empuja el segundo componente anular 3 sobre el primer componente anular 1 para que la superficie ondulada Ta esté en contacto continuo con la superficie ondulada A. El mecanismo adicional comprende un tercer componente anular 2, montado coaxialmente en relación con los primer y segundo componentes anulares 1, 3 de modo que el segundo componente anular 3 está ubicado entre el primer y el tercer componente anular 1, 2, donde su lado adyacente, que es el que está hacia el segundo componente anular 3, es la superficie ondulada B caracterizada por la misma curva ondulada A del primer componente anular 1 y por ser su imagen especular en el espacio y en contacto continuo en al menos un punto con su lado adyacente del segundo componente anular 3, que es también la superficie ondulada r p caracterizada por tener la misma forma de curva ondulada con el primer componente anular 1 del lado adyacente Ta del segundo componente anular 3, pero ubicada de forma simétrica a la superficie Ta y desplazada distalmente con las crestas ubicadas de forma opuesta a los valles de la superficie ra, de modo que el segundo componente anular 3 puede rotar con respecto a los primer y tercer componentes anulares 1, 2 y en contacto continuo en al menos un punto con un lado del primer y con un lado del tercer componente anular 1,2.

En el ejemplo de la figura 2, el segundo componente anular 3 está conectado a un pistón 4, ya sea firmemente o de tal manera que el segundo componente anular 3 y el pistón 4 pueden rotar de manera independiente alrededor del eje longitudinal AA. Además, se muestra un revestimiento cilindrico 5 (desmontado en la extensión del eje longitudinal AA), dentro del cual se mueve, en contacto circunferencial, el pistón cilindrico 4 cubierto por una cubierta 8. En este ejemplo, el segundo componente anular 3 funciona como un rotor, mientras que los primer y tercer componentes anulares 1, 2 funcionan como estátores.

Si el pistón 4 es cóncavo y está conectado firmemente al segundo componente anular 3, y al menos una abertura O4 está ubicada en la superficie de pistón 4, en caso de movimiento de rotación del segundo componente anular 3, la abertura O4, que traza una trayectoria ondulada E, se encontrará con al menos una abertura Os del revestimiento fijo 5 dispuesto en el interior, o cruza la trayectoria E. Los puntos comunes de las aberturas O4 y O5 permiten una comunicación periódica entre el interior del pistón 4 y el exterior del revestimiento 5, durante el tiempo que las aberturas de pistón 4 y el revestimiento 5 se comunican. Por lo tanto, se crea una disposición muy simple de válvulas de control de flujo de fluido, entre el espacio interno y el entorno externo, en un cilindro de un motor de pistón, a través del pistón cóncavo 4 y el revestimiento 5.

En la figura 3 se muestran extensiones de las curvas onduladas a, Ya/Yp y P, respectivamente, de las superficies cilindricas externas de los primer, segundo y tercer componentes anulares 1, 3 y 2 de la figura 2.

De la figura 3 se desprende que las crestas de la superficie ondulada del primer componente anular 1 pueden estar en contacto con las crestas de la superficie ondulada del segundo componente anular 3 y que en esta ubicación las superficies onduladas A, ra del primer componente anular 1 y el segundo componente anular 3 están ambas en simetría con respecto a un plano que conecta entre sí sus puntos de contacto, mientras que en esta ubicación las crestas de la superficie ondulada B del tercer componente anular 2 están en contacto con los valles de la superficie ondulada opuesta rp del segundo componente anular 3 y las crestas de la superficie ondulada del segundo componente anular 3 están en contacto con los valles de la superficie ondulada opuesta del tercer componente anular 2.

De la figura 3 se desprende que siempre que el rotor 3 rote, cada punto del rotor 3 y el pistón 4, que está firmemente conectado al rotor, se moverá trazando una trayectoria ondulada cerrada, con una extensión similar a la curva w, (con crestas y valles iguales que son geométricamente similares a las crestas y valles de las curvas onduladas a, Ya/Yp y P con relaciones de similitud 2:1 y 2:3, respectivamente), trazada por el punto 3 de cada cresta de curva Ya del rotor 3. Este movimiento, en caso de que el rotor 3 rote a una velocidad constante, se analiza en un movimiento circular suave con la misma frecuencia y un movimiento de vaivén entre TDC (punto muerto superior) y BDC (punto muerto inferior) con una frecuencia doble (generalmente n veces).

De acuerdo con la invención, los bordes de las crestas y valles son puntos o secciones rectas perpendiculares al eje longitudinal como se representa en la figura 3, en donde si los bordes de las crestas y valles son puntos, en el caso del movimiento de rotación relativo del rotor 3 entre dos componentes anulares 1,3 con velocidad constante, se produce un vaivén simple y/o armónico, mientras que si los bordes de las crestas y valles son secciones rectas, en el caso del movimiento de rotación relativo del rotor 3 entre dos componentes anulares 1,3 con velocidad constante, se produce un movimiento de vaivén con un retardo de inversión en el TDC y el BDC.

En la figura 4 se muestran extensiones de las curvas onduladas a, Ya/Yp y P, respectivamente, de las superficies cilindricas externas de los primer, segundo y tercer componentes anulares 1, 3 y 2 de la figura 2, siendo la única diferencia que el tercer componente anular 3 es simétrico al plano perpendicular al eje longitudinal AA. En relación con la figura 3, las curvas a y Ya son iguales y están en la misma ubicación relativa y absoluta que las de la figura 3; por otro lado, las curvas Yp y p son iguales y están en la misma ubicación relativa que las de la figura 3, aunque en una posición diferente en relación con las curvas a y Ya, lo que da como resultado que las crestas y valles del segundo elemento anular 3 sean simétricos y estén ubicados en crestas y valles opuestos, respectivamente. También en este caso particular, el segundo componente anular 3 puede rotar con respecto a los primer y tercer componentes anulares 1, 2 en contacto continuo, al menos en un punto, con un lado del primer y un lado del tercer componente anular 1, 2.

En las figuras 3 y 4, a las curvas a, Ya y, en caso de que exista el mecanismo adicional que comprende el tercer componente anular 2, a las curvas p y Yp se aplica lo siguiente:

1. Se trata de la misma curva suave, periódica y ondulada en diferentes ubicaciones con un número n (natural t 0) de pares repetidos de crestas geométricamente similares 12345 y valles 56789 con una relación de similitud de 1:3 (en las figuras 1, 2, 3 y 4, n=2).

2. La curva Ya es simétrica a a con respecto al eje ^ . En la figura 3, la curva p resulta por el desplazamiento axial (por d) de Ya, mientras que Yp resulta por el desplazamiento axial (L+d) y circunferencial por 90^ (generalmente 360^/2n) de a. En la figura 4, la curva p resulta por el desplazamiento axial (L+d) y circunferencial por 90^ (generalmente 360^/2n) de Ya, mientras que Yp resulta por el desplazamiento axial (2L+d) de a.

3. Cada cresta 12345 es simétrica con respecto al eje |j-|j y cada valle 56789 con respecto al eje v-v. Las crestas y valles se expresan en los sistemas de coordenadas x1-y1 y x2-y2, siendo el punto 5 un origen común, y ejes opuestos, a partir de las ecuaciones similares y1 =f(x1) e y2=f(x2), respectivamente. Las crestas ocupan 1/4 y los valles los 3/4 restantes de la altura total L de las curvas onduladas a, p, Ya y Yp.

4. Las secciones 234 y 678 pueden ser rectas, en donde: 678>234>0

5. Cuando las crestas de una curva entran en los valles de otra, dejan espacio libre entre sus curvas, es decir, el tamaño de las crestas es menor que el de los valles geométricos similares con una relación de similitud de 1:3.

6. Si la superficie externa del rotor 3 se mueve en una dirección mientras que las de los estátores 2 y 3 permanecen inmóviles, se demuestra que las curvas Ya y Yp permanecerán en contacto continuo con las curvas a y p, respectivamente, con lo que para el punto 3 (centro de cresta) de la curva Ya, así como para cada punto de la extensión de la superficie externa del rotor 3, se demuestra que se moverá trazando una trayectoria ondulada como w, (con crestas y valles iguales que son geométricamente similares a las crestas y valles de las curvas onduladas a, Ya/Yp y p con relaciones de similitud 2:1 y 2:3, respectivamente), con o sin secciones rectas en sus crestas y valles (figuras 3 o 4), como se describe a continuación en la sección 9. La curva w se expresa en el sistema de coordenadas x-y, siendo el punto en el medio de la altura L el origen y a igual distancia de los ejes j - j y v-v, a partir de la ecuación y=f(x) que es similar a las ecuaciones y1 =f(x1) e y2=f(x2). La altura total de la curva w es igual a la altura total L de las curvas onduladas a, p, Ya y Yp.

7. Con referencia a las figuras 3 y 4 se mencionan como ejemplo dos pares de ecuaciones característicos, que describen las partes 45 y 56 de la curva a, respectivamente:

a

yt =<l>- sen<h>y<y 2 =>3<1>- sen ^ (sinusoidal),

en donde: con 234 con 678 = 3c.

b

(polinómica),

en donde: con 234 =c> 0 y con 676 = 3c.

Las coordenadas se refieren a ejes de coordenadas adecuadamente seleccionados para cada ecuación, como se mencionó anteriormente en la sección 3.

8. En el caso de las curvas de la sección anterior, la trayectoria w trazada por cada punto de la extensión de la superficie externa del rotor 3 se derivará, respectivamente, de las ecuaciones:

a

b.

9. Si las secciones 234 y 678 son rectas con una longitud (concretamente) de c y 3c, respectivamente, entre las secciones curvas de la trayectoria o movimiento curvilíneo w, descritas por las ecuaciones anteriores del apartado 8, se interponen igualmente secciones iguales de longitud 2c, correspondientes a intervalos de tiempo iguales de retardo en la inversión del movimiento en el TDC y el BDC. Una relación (proporción) diferente de las longitudes de las secciones 234 y 678 plantea problemas, tales como provocar la inserción de secciones rectas desiguales, es decir, un retardo de inversión de movimiento diferente en el TDC y el BDC, lo que posiblemente cause problemas de temporización en los motores de varios cilindros. En general, los intervalos de tiempo de retardo iguales en la inversión de movimiento en TDC y BDC se producen en caso de que los bordes de cresta sean secciones rectas de longitud c y los bordes de valle sean secciones rectas de longitud 3c, respectivamente.

Observación:Para lograr una trayectoria ondulada periódica suave, deseable, o movimiento curvilíneo w (de todos los puntos de la superficie externa del rotor 3) con crestas y valles iguales, las curvas onduladas a, Yo/Yp y P se especifican de modo que las crestas y los valles sean similares a las crestas/valles de la curva w con una relación de similitud de 1:2 y 3:2, respectivamente. A continuación, el rotor 3 rota y se mueve en vaivén suavemente, y ambos estátores 1 y 2 se deslizan, en contacto continuo, simultáneamente; sin embargo, esto no es cierto en caso de que las crestas de curva w no sean iguales a sus valles, ya que el movimiento del estátor 3 se bloquea.

Definición:Se dice que una forma geométrica I2 es similar a alguna otra forma geométrica I1 (en lo que respecta a un sistema de coordenadas común), siempre que las coordenadas de I2 resulten de las coordenadas correspondientes de I1 multiplicándolas por la relación de similitud. La relación de similitud puede ser mayor, menor o igual a uno; por lo tanto, se puede obtener una ampliación, acortamiento o igualdad con respecto a I1, respectivamente.

Las figuras 5, 6 y 7 muestran aplicaciones en motores de pistón (motores o bombas/compresores) que tienen un mecanismo de transformación de movimiento integrado, de acuerdo con la invención, que comprende un mecanismo adicional con un tercer componente anular 2 y un conjunto de válvulas de acuerdo con la invención. Dichos motores comprenden uno o más cilindros (en disposición paralela y/u opuesta para la neutralización de las fuerzas inerciales), en donde el segundo componente anular 3, que funciona como rotor, está firmemente conectado a un pistón cilindrico 4 que rota y se mueve en vaivén simultáneamente. Dichos motores comprenden sistemas auxiliares (lubricación, refrigeración, combustible, arranque, etc.) conocidos del estado de la técnica.

El primer y el tercer componente anular 1, 2 funcionan como estátores y están firmemente montados en un cuerpo 7, mientras que el rotor 3 rota y se mueve en vaivén axialmente de acuerdo con la invención, moviéndose por medio de una ranura desde un eje 6 que coincide con el eje del cilindro del motor de pistón en la figura 5, o desde el eje 6 moviéndose a través del eje 11 ubicado fuera del cilindro, en paralelo a su eje, como se desprende de la figura 7, en donde el movimiento se transmite al eje a través de un eje 11 por medio de ruedas dentadas 12, 15. En la figura 6, el movimiento se transmite al rotor mediante un eje 11 a través del engranaje 12 y la cremallera en la superficie externa de rotor 3. La longitud de la cremallera de engranaje 12 permite el acoplamiento continuo de la cremallera de rotor 3 a medida que se mueve en vaivén mientras rota. El indicador 16 muestra una cubierta de cuerpo 7.

En las figuras 5, 6 y 7, el cilindro se complementa con un revestimiento cilindrico 5, dentro del cual se mueve, en contacto circunferencial, el pistón 4 cubierto por una cubierta de cilindro 8. También se incluyen anillos del pistón 9 y un resorte de válvula 10.

En cada válvula con aberturas (una abertura en el revestimiento y otra en el pistón) del tipo de la presente invención, una abertura es circular y la otra oblonga, cuando el fluido no está comprimido. Además, en aplicaciones en las que hay motores hidráulicos de pistón o bombas/compresores e ICE de 2 tiempos, el número de aberturas de válvula (tanto de succión como de compresión) del tipo de la presente invención es el doble del número n de crestas/valles, mientras que el número de válvulas de ICE de 4 tiempos es igual a n.

En las figuras 8, 9 y 10 se muestran aplicaciones en motores de pistón (motores o bombas/compresores) con un mecanismo de transformación de movimiento integrado de acuerdo con la invención que incluye un mecanismo adicional con un tercer componente anular 2, en donde el segundo componente anular 3 que funciona como un rotor está firmemente conectado al pistón 4 que rota y se mueve en vaivén simultáneamente en combinación con las válvulas convencionales/clásicas 18. Dichos motores están constituidos por uno o más cilindros (en disposición paralela y/u opuesta, para la neutralización de las fuerzas inerciales) con un eje común 11 y sistemas auxiliares (lubricación, refrigeración, combustible, arranque, etc.) del estado de la técnica.

La figura 8 se diferencia de la figura 5 en que la disposición de válvulas de acuerdo con la invención se ha reemplazado por válvulas convencionales/clásicas 18. Se puede distinguir una leva en forma de disco 13 montada directamente sobre el eje 6 más varillas 17 requeridas en caso de un ICE.

La figura 9 se diferencia de la figura 6 en que la disposición de válvulas de acuerdo con la invención se ha reemplazado por válvulas convencionales/clásicas 18. Se puede distinguir una leva en forma de disco 13 montada directamente sobre el eje 11 más varillas 17 requeridas en caso de un ICE.

La figura 10 se diferencia de la figura 7 en que la disposición de válvulas de acuerdo con la invención se ha reemplazado por válvulas convencionales/clásicas 18, mientras que en el caso de un ICE se proporciona una leva en forma de disco 13 montada directamente sobre el eje 11 y las varillas 17.

Las figuras 11, 12 y 13 difieren de las figuras 8, 9 y 10, respectivamente, en que el pistón 4 está conectado de tal manera al rotor 3 que es libre de no seguir la rotación del rotor 3, lo que provoca la rotación del eje 6 o del eje 11, y de ejecutar solo un movimiento de vaivén dentro del revestimiento 5. Esto se consigue a través de elementos de deslizamiento lineal 14 (cuñas, bolas, etc.).

Dado que el pistón ejecuta un movimiento de vaivén solo dentro del revestimiento 5, el mecanismo descrito solo puede combinarse con válvulas convencionales/clásicas 18 y, en el caso de los ICE, con una leva en forma de disco 13 montada directamente sobre el eje 6 o el eje 11, más varillas 17.

La figura 14 muestra otra aplicación de un motor de pistón de doble efecto (motor o bomba/compresor) de acuerdo con la presente invención, en donde el fluido de trabajo actúa entre los estátores 1 y 2, el rotor 3 y un cuerpo de revestimiento cilíndrico 5/7. Específicamente, se muestra un motor de pistón de dos cilindros de doble efecto, con un mecanismo de transformación de movimiento, válvulas con aberturas o convencionales, un rotor 3, rotación sobre el eje 6 con una ranura deslizante, en donde el papel del pistón es efectuado por el rotor 3, ya que el fluido de trabajo actúa entre los dos estátores 1 y 2, el rotor 3 y el cuerpo de revestimiento cilíndrico 5/7.

Al igual en las figuras 5 a 13, el motor puede funcionar con aberturas simples como válvulas de acuerdo con la invención en el estátor 3 y el cuerpo de revestimiento 5/7, pero también con varios tipos de válvulas convencionales/clásicas por encima del cuerpo de revestimiento 5/7.

Para neutralizar las fuerzas de inercia, la indicación es combinar, como en la figura 14, dos estátores opuestos 3 con los estátores correspondientes 1 y 2 en el mismo cuerpo de revestimiento 5/7, o combinar adecuadamente más cilindros, como en la figura 15. En esta aplicación son de particular interés los casos de ICE de 2 tiempos, los motores hidráulicos y bombas/compresores.

Los motores presentados en las figuras 5 a 14 ejecutan en cada una de sus rotaciones tantos movimientos en vaivén como el número n de crestas/valles existentes en cada superficie ondulada de los estátores 1,2 y el rotor 3. El caso en el que n = 1 es infrecuente debido a la aparición de fuerzas internas asimétricas que causan fuerzas de fricción entre el pistón 4 y el revestimiento 5 y desgaste relativo. Normalmente, n = 2, por lo que en los ICE de 4 tiempos que incorporan la presente invención, cada ciclo de funcionamiento se completa en una rotación frente a dos rotaciones en los ICE convencionales. Esto da como resultado la duplicación (aproximadamente) de la potencia para motores de la misma cilindrada. El efecto es opuesto, en combinación con la ausencia de varilla de pistón y árbol de levas clásico, en el tamaño/peso del motor: se reduce (aproximadamente) en un 50 % para la misma potencia de salida. Lo anterior se aplica y se generaliza en consecuencia para n>2.

Lo mismo ocurre con los ICE de 2 tiempos, en donde una vez más la potencia se duplica o el tamaño/peso se reduce a la mitad en comparación con los motores convencionales de 2 tiempos para la misma cilindrada o potencia, respectivamente.

Finalmente, en todos los ICE que incorporan la presente invención y que usan una leva en forma de disco, se hace factible el control absoluto de la carrera, la temporización y la duración de la activación de las válvulas convencionales/clásicas, debido al hecho de que no hay restricciones en la elección de la posición y la configuración de la forma y el tamaño de las levas.

En la figura 15, se muestran disposiciones basadas en las aplicaciones correspondientes a las figuras 5 a 14, en donde se logra la neutralización absoluta de las fuerzas inerciales resultantes de las masas en vaivén del rotor 3 y el pistón 4 sin equilibrar: las flechas muestran el movimiento relativo en los diversos cilindros. Siempre que sea posible, la combustión se lleva a cabo consecutivamente en los diversos cilindros y se comparte por igual en cada rotación del eje 11, por razones de suavización del flujo de potencia.

Específicamente, en la figura 15 se exponen los siguientes casos de interés:

a. 2 cilindros colocados en disposición opuesta, con las cámaras de fluido de trabajo en los extremos y con una salida de potencia de un eje paralelo con dos posiciones de salida. La disposición específica constituye una unidad simple de funcionamiento autónomo (SUAO) con las fuerzas de inercia de vaivén equilibradas por completo. b. 2 cilindros colocados en disposición opuesta, con las cámaras de fluido de trabajo unificadas o no en el centro, y con una salida de potencia de un eje paralelo con dos posiciones de salida. En los ICE, el caso de las cámaras unificadas supone una desventaja con respecto al caso de las cámaras separadas ya que se produce la mitad de las combustiones, lo que da como resultado mayores fluctuaciones en la curva de flujo de potencia. Esta disposición constituye otra versión de una unidad simple de funcionamiento autónomo (SUAO).

c. Motor multicilindro o de 4 cilindros compuesto por unidades del caso 15.a para un funcionamiento más suave, y/o mayor potencia con una sola salida.

d. Motor multicilindro o de 4 cilindros compuesto por unidades de la figura 15.b para un funcionamiento más suave y/o mayor potencia con una sola salida.

e. 4 cilindros dispuestos en paralelo en el mismo nivel, con dos salidas de potencia que constituyen la extensión de los ejes 6.

f. 4 cilindros dispuestos en paralelo en el mismo nivel, con una salida de potencia paralela en el centro con dos extremos.

g. 4 cilindros dispuestos en paralelo y en círculo (cada 90^), con una salida de potencia paralela en el centro con dos extremos.

h. 4 cilindros dispuestos en paralelo y en círculo (transversalmente), con una salida de potencia paralela en el centro con dos extremos.

Además, para las aplicaciones de las figuras 5 a 14, se aplican los siguientes comentarios:

1. El fluido de trabajo actúa dentro del revestimiento 5, entre la superficie libre del pistón 4 y la cubierta 8.

2. En las figuras 5, 7, 8, 10, 11, 13 y 14, el eje 6 coincide con el eje del cilindro.

3. En las figuras 6, 9 y 12, el eje 11 está situado fuera del cilindro, en paralelo a su eje. El movimiento desde el eje 11 al rotor 3 se transmite a través del engranaje 12 y la cremallera en la superficie externa del rotor 3. También se aplica lo contrario. La longitud de la cremallera de engranaje 12 permite el acoplamiento continuo de la cremallera de rotor 3 a medida que se mueve en vaivén mientras rota.

4. En las figuras 8 y 11, en las que se utilizan válvulas convencionales 18, la leva en forma de disco 13 se coloca sobre el eje 6.

5. En las figuras 9, 10, 12 y 13, en las que también se usan válvulas convencionales 18, la leva en forma de disco 13 está colocada sobre el eje 11, y en su disco solo lleva un conjunto de levas. Estos casos se recomiendan para motores multicilindro siempre que los cilindros estén dispuestos en paralelo y a una misma distancia (circularmente) alrededor del eje individual 11 (véanse las figuras 15g y 15h).

6. En las figuras 7, 10 y 13, el eje 11 es accionado por el eje 6 a través de un par de ruedas dentadas 12 y 15. También se aplica lo contrario.

7. En las figuras 8 a 13, cuando se hace referencia a aplicaciones en motores hidráulicos de pistón o bombas/compresores, se usan válvulas convencionales/clásicas adecuadas de acuerdo con la configuración específica. Se suprimen válvulas, varillas de pistón y el disco del cigüeñal (en referencia a los ICE).

8. En las figuras 5, 6, 7 y 14, cuando se hace referencia a aplicaciones en bombas o motores hidráulicos de pistón, en cada par de válvulas con aberturas (tipo de la presente invención) una es circular y la otra oblonga, cuando el fluido no está comprimido.

9. En las figuras 5, 6, 7 y 14, cuando se hace referencia a aplicaciones en bombas/compresores o motores hidráulicos de pistón e ICE de 2 tiempos, el número de aberturas de válvula (tipo de la presente invención) es el doble del número de válvulas en ICE de 4 tiempos.

10. En las figuras 5, 7, 8, 10, 11, 13 y 14, la rotación y el vaivén simultáneo del rotor 3 se logran con una ranura sobre el eje 6, mientras que en las figuras 6, 9 y 12 se logran a través de la rueda dentada 12 y la cremallera externa en el rotor 3.

En los casos descritos por medio de las ilustraciones de las figuras 5 a 14, la transformación de movimiento de rotación en movimiento de vaivén, y viceversa, se lleva a cabo debido al deslizamiento de las superficies ra y Tp del segundo componente anular 3, que también puede funcionar como un rotor, sobre las superficies A y B, respectivamente, de los primer y tercer componentes anulares 1 y 3, que pueden funcionar como estátores, como se muestra en las figuras 2, 3 y 4. También se obtiene el mismo resultado en caso de que las superficies rp y B se eliminen y el segundo componente anular 3 sea empujado sobre el primer componente anular 1 para que la superficie ra esté en contacto continuo con A. Esto puede lograrse, por ejemplo, de las siguientes maneras reemplazando el tercer componente anular 2:

1. Mediante el uso de uno o más resortes que ejercen presión sobre el rotor 3, en combinación con cojinetes, excepto en casos especiales (como en el caso de la figura 20).

2. Con dos rodillos diametralmente opuestos, montados en el rotor 3, que ruedan sobre una superficie ondulada adecuada formada en el estátor 2, similar a la superficie B (figura 2), para que los ejes de los rodillos tracen la curva w de la figura 3 o 4.

3. Mediante el uso de presión (hidráulica o neumática) en el rotor 3.

4. Mediante el uso de una disposición de fuerza magnética/electromagnética en el rotor 3.

5. Mediante el uso de la fuerza de la gravedad (solo para motores con cilindros verticales).

Finalmente, la presente invención se aplica a todo tipo de motores y automatizaciones en los que tiene lugar una transformación de movimiento de rotación en movimiento de vaivén, o viceversa, tal como en prensas mecánicas, máquinas de hacer clavos, máquinas de coser, máquinas de impresión, etc.

En la figura 16.a se muestra la disposición de un embrague que comprende un primer componente anular 1 conectado al eje 6 con una ranura de deslizamiento axial, un componente (eje secundario) 4 conectado firmemente al segundo componente anular 3; al mismo tiempo, un mecanismo especial, de acuerdo con el estado de la técnica, puede ejercer una fuerza axial F sobre el primer componente anular 1 y obliga a sus crestas a entrar en los valles del segundo componente anular 3. En esta condición, la rotación del eje 6 se transfiere totalmente al eje secundario 4. Si la fuerza axial F sobre el primer componente anular 1 se dirige hacia arriba, éste retrocederá y se desacoplará del segundo componente anular 3, en cuyo caso se interrumpirá la transferencia de rotación del eje 6 al eje secundario 4.

En la figura 16.b se muestra una disposición de embrague más eficaz, en donde el eje 6 está conectado a través de una ranura de deslizamiento al rotor 3, es decir, al segundo componente anular; el estátor 2, es decir, el tercer componente anular, está conectado firmemente al componente (eje secundario) 4; por otro lado, en esta posición/condición inicial, el rotor 3 se desliza simultáneamente y se mueve libremente entre los estátores 1 y 2, sin afectar su condición cinemática. Además, un mecanismo especial, de acuerdo con el estado de la técnica, puede ejercer una fuerza axial F sobre el estátor 1, que hace que los primer y tercer componentes anulares 1 y 2 se acerquen lo suficiente entre sí. En esta nueva condición, el rotor 3 está inmovilizado entre los estátores 1 y 2; por lo tanto, la rotación del eje 6 se transfiere en todo su efecto al eje secundario 4. Si la fuerza axial F sobre el estátor 1 se dirige hacia arriba, mediante el mecanismo especial, éste retrocederá a su posición/condición inicial, el rotor 3 se liberará y comenzará a moverse nuevamente deslizándose entre los estátores 1 y 2, y se interrumpirá la transferencia de rotación del eje 6 al eje secundario 4.

Opcionalmente, los estátores 1 y 2 están conectados externamente a un revestimiento 7: el primero con cuñas de deslizamiento axial 14 y el tercero habilitado para girar solo ligeramente.

El mecanismo especial que ejerce la fuerza F tiene una amplia aplicación en el estado de la técnica actual, puede ser, en cierto modo, equivalente a los mecanismos encontrados en los embragues de todo tipo de vehículos (automóviles, camiones, tractores, etc.) y puede funcionar de manera mecánica y/o hidráulica y/o neumática, etc.

Una característica/ventaja de un embrague de este tipo es la construcción simple y compacta pero, sobre todo, la transferencia de movimiento con acoplamiento mecánico, sin fricción, lo que se traduce en la ausencia (casi total) de desgaste, debido a la ausencia de fricción durante la acción de deslizamiento de las partes que actúan conjuntamente, debido a la lubricación hidrodinámica de las mismas.

En la figura 17.a se muestra una disposición para un diferencial, que comprende dos secciones simétricas de imagen especular, cada una de las cuales consiste en un primer componente anular 1 y un segundo componente anular 3 conectados a un eje 6 con una ranura de deslizamiento. Un mecanismo especial, de acuerdo con el estado de la técnica, ejerce una fuerza F sobre el primer componente anular 1 y lo mantiene acoplado con el segundo componente anular 3. Cada uno de los dos componentes anulares 3 está conectado firmemente a una rueda dentada 15 que se mueve a través del eje 11 por medio de la rueda dentada 12 que actúa conjuntamente. Siempre que la resistencia de dos de los ejes 6 en movimiento sea la misma, los primeros componentes anulares 1 permanecen acoplados a los segundos componentes anulares 3, y la rotación de la rueda dentada 15 se transfiere en todo su efecto a los ejes 6. En caso de que aumente la resistencia en uno de los ejes 6, el primer componente anular correspondiente 1 retrocederá y se reducirá el número de rotaciones del eje correspondiente 6, al mismo tiempo que el otro eje 6 seguirá moviéndose con normalidad hasta que vuelvan a equilibrarse las resistencias de sus ejes 6 y se restablezca el funcionamiento previo. Es decir, la disposición funciona como un simple diferencial. Para evitar la desventaja de la inmovilización de un eje 6 y la rotación de solo el otro, en caso de que la resistencia de este último sea cero, es imperativo que el control de las fuerzas F y las rotaciones de los ejes 6 se ejerza mediante asistencia electrónica. En este caso, ambos ejes pueden bloquearse por completo y ambos ejes pueden girar a la misma velocidad: diferencial de deslizamiento limitado "LSD".

En la figura 17.b se proporciona una disposición diferencial más eficaz como una combinación de las disposiciones presentadas en las figuras 16.b y 17.a, cuyas descripciones combinadas proporcionan el modo de funcionamiento de este tipo particular de diferencial. La disposición diferencial comprende dos secciones simétricas de imagen especular, cada una de las cuales consiste en el segundo componente anular 3, que funciona como un rotor, conectado a un eje 6 por medio de una ranura de deslizamiento, un primer componente anular 1 y un tercer componente anular 2. En esta posición/condición inicial, el rotor 3 se desliza y, al mismo tiempo, se mueve libremente entre los estátores 1 y 2 sin afectar su condición cinemática. Un mecanismo especial, de acuerdo con el estado de la técnica, ejerce una fuerza F sobre el primer componente anular 1 que se mueve hacia el tercer componente anular 2, que atrapa e inmoviliza el segundo componente anular 3 entre el primer y el tercer componente 1 y 2, de modo que el tercer componente anular 2 se acopla firmemente al eje 6 y se mueve simultáneamente con respecto al mismo. Las dos secciones simétricas de imagen especular están conectadas firmemente por medio de terceros componentes anulares 2 a una rueda dentada 15, que se mueve desde el eje 11 por medio de una rueda dentada 12 que actúa conjuntamente. El funcionamiento de la disposición como un diferencial está determinado por el atrapamiento y la inmovilización o no del segundo componente anular 3. Por lo tanto, mientras que la resistencia de dos ejes 6 durante el movimiento sea la misma, los segundos componentes anulares 3 permanecerán acoplados a los terceros componentes anulares 2 y la rotación de la rueda dentada 15 se transfiere en todo su efecto a los ejes 6; por otro lado, si la resistencia aumenta en uno de los ejes 6, el primer componente anular correspondiente 1 retrocederá ligeramente, el segundo componente anular correspondiente 3 se liberará y comenzará a deslizarse simultáneamente y a moverse libremente entre los primer y tercer componentes anulares 1 y 2, por lo que el número de rotaciones del eje correspondiente 6 disminuirá hasta que se restablezca el equilibrio de las resistencias de los ejes 6 y la disposición vuelva a su posición/condición de funcionamiento inicial.

Opcionalmente, el primer componente anular 1 está conectado a un cuerpo 7 mediante el deslizamiento axial 14, y el tercer componente anular 2 está conectado al cuerpo 7, que tiene la capacidad de un ligero deslizamiento circunferencial.

El mecanismo especial de ejercer la fuerza F, al igual que en las aplicaciones de disposición diferencial de las figuras 16.a y 16.b, puede funcionar de manera mecánica y/o hidráulica y/o neumática, etc., con o sin asistencia electrónica.

Una característica/ventaja de un diferencial de este tipo es la construcción simple y compacta pero, sobre todo, la transferencia de movimiento mediante acoplamiento mecánico, sin fricción, lo que se traduce en la ausencia (casi total) de desgaste, debido a la ausencia de fricción durante la acción de deslizamiento de las partes que actúan conjuntamente, por la lubricación hidrodinámica de las mismas, así como la capacidad de funcionar como un diferencial "LSD".

En la figura 18.a se muestra un primer mecanismo para la transformación de movimiento de rotación en movimiento de vaivén o viceversa, de acuerdo con la presente invención, con un número n = n de crestas y valles, en donde un primer y un tercer componente anular 1 y 2 funcionan como estátores y están montados firmemente en un cuerpo 7, mientras que el segundo componente anular 3 se mueve por un eje 6 con una ranura de deslizamiento y funciona como un rotor firmemente conectado a un pistón 4 que gira y se mueve en vaivén axialmente, conectado coaxialmente por medio de un pasador 19 a un segundo mecanismo similar, con la misma trayectoria de movimiento de vaivén L y un número de crestas y valles n = n21n-i, por medio de pistones 4 de tal manera que se permite la rotación entre sí, pero no el desplazamiento axial. En este caso, si el eje 6 del primer mecanismo rota con N1 rotaciones, entonces el eje 6 del segundo mecanismo rotará con N2 = N1 x (n1/n2) rotaciones, es decir, el par de mecanismos funciona como un dispositivo de aumento-reducción de velocidad de rotación.

En la figura 18.b, respectivamente, los ejes 6 de los dos mecanismos están conectados coaxialmente a través de cuñas 14 de un acoplador 20 de manera fija, por lo que el par de mecanismos funciona como un dispositivo de aumentoreducción de velocidad de vaivén. En este último caso, puede funcionar también y/o como un dispositivo de aumentoreducción de longitud de trayectoria de vaivén L, siempre que la longitud de trayectoria de vaivén L1 del primer mecanismo sea diferente a la longitud de trayectoria de vaivén L2 del segundo.

Una característica/ventaja de un dispositivo de aumento-reducción de este tipo es la disposición en línea (coaxial) y la capacidad, además de aumentar/reducir el número de rotaciones, de lograr también el aumento/reducción del número de movimientos de vaivén, alterando o no la longitud de la trayectoria.

La figura 19 muestra el acoplamiento de un motor eléctrico (generador de energía/motor eléctrico) con dos motores M similares (motores o bombas/compresores, respectivamente) como los descritos en las aplicaciones analizadas en las figuras 5, 8 y 11 de la presente invención. Los cuerpos de los motores M están montados coaxialmente en el cuerpo (estátor) del motor eléctrico E: uno a la derecha y el otro a la izquierda. El eje de rotor del motor eléctrico E se suprime y se sustituye por los ejes 6 de los motores M y, de este modo, se sincronizan entre sí, lo que da como resultado un funcionamiento con pistones que se mueven en sentidos opuestos para que las fuerzas inerciales de movimiento de vaivén se equilibren. Este tipo de acoplamiento corresponde a la figura 15.a, aunque ofrece una ventaja respecto al mismo, ya que se suprime el eje paralelo y se sustituye por el rotor de motor eléctrico.

Una característica/ventaja de un par electromecánico de este tipo es su simplicidad, el tamaño/peso particularmente pequeño, la alta concentración de potencia y la compacidad (compactibilidad) de la construcción en comparación con otros casos convencionales.

En las figuras 5 a 14, los motores descritos de la presente invención pueden funcionar como motores de gasolina de 2 tiempos con combustible limpio (sin adición de lubricante). Se requiere inyección de combustible con pulverización, entrada de aire usando un compresor (turbo), una construcción que permita el retardo de la inversión de movimiento en el TDC y el BDC de acuerdo con la presente invención, y válvulas con aberturas de acuerdo con la presente invención, o controladas por una leva en forma de disco, y reguladas (una posibilidad también proporcionada por la presente invención) para funcionar en el siguiente orden: tan pronto como se complete la fase de expansión y justo antes de que el pistón llegue al BDC, la válvula de salida se abre y la mayor parte de los gases de escape salen; a continuación, la válvula de entrada se abre y el aire entrante bajo presión expulsa el resto de los gases de escape (barrido/purga), la válvula de salida se cierra seguida de la válvula de entrada una vez que el cilindro se llena de aire, y la inversión de movimiento comienza hacia el TDC. A continuación se realiza la fase de compresión, inyección, ignición y combustión del combustible y, finalmente, la expansión, y un nuevo ciclo idéntico comienza de nuevo.

Una característica/ventaja de un motor de gasolina de 2 tiempos de este tipo es su pequeño tamaño/peso, aproximadamente la mitad que el de un motor de gasolina de 2 tiempos convencional de la misma potencia de salida, además de su funcionamiento no contaminante, es decir, la emisión de gases de escape comparable en calidad a la de un motor de gasolina de 4 tiempos, a diferencia de los gases de escape contaminantes de los motores de gasolina de 2 tiempos convencionales.

El motor descrito también puede funcionar de la misma manera que un motor diésel.

En ambos casos (motor de gasolina o motor diésel) su tamaño/peso es aproximadamente un cuarto del tamaño/peso de un motor convencional de 4 tiempos correspondiente.

En la figura 20 se muestra la aplicación de un mecanismo en un motor de pistón de dos cilindros, correspondiente al de la figura 15.a, en donde los cilindros son coaxiales, montados en una disposición de imagen especular, con dos componentes 4 que se mueven en sentidos opuestos, funcionando como pistones, para equilibrar las fuerzas inerciales de movimiento de vaivén y caracterizado por que cada cilindro funciona con un par de componentes anulares con superficies onduladas que transforman el movimiento en sus lados adyacentes, de acuerdo con la presente invención, y su contacto continuo garantiza que se ejerza una fuerza de manera continua sobre el pistón, a medida que se mueve de TDC a BDC y viceversa.

Más específicamente, en la figura 20, cada cilindro comprende un primer componente anular 1 que funciona como estátor, un segundo componente anular 3 que funciona como rotor conectado firmemente a un pistón 4. Los estátores 1 están conectados firmemente entre ellos y con un cuerpo común 7. Cada rotor 3 lleva una cremallera externa que actúa conjuntamente con una rueda dentada 12 montada en un eje común 11, paralelo al eje longitudinal de los cilindros. Las ruedas dentadas 12 sincronizan los rotores 3 y transfieren el movimiento al eje 11. Se ejerce una fuerza sobre los pistones 4, a medida que se mueven entre el TDC y el BDC, que se debe a la presión del fluido de trabajo y/o la ayuda de un resorte de tracción 21, manteniéndose las superficies onduladas de los rotores 3 en contacto con los estátores correspondientes 1. El resorte de tracción 21 conecta los pistones (4) entre los mismos a través de aberturas en los estátores 1, por lo que actúa ayudando a su recuperación, manteniendo los rotores 3 en contacto continuo con los estátores correspondientes 1, un hecho particularmente importante durante el período de tiempo en que el motor no está funcionando, evitándose así su desajuste. Cada cilindro comprende válvulas de acuerdo con la invención o válvulas convencionales/clásicas 18, en combinación con levas en forma de disco 13 y varillas 17. Dichos motores son los ICE de 2 tiempos, los motores hidráulicos y de aire, en donde la fuerza sobre el pistón se debe a la presión del fluido de trabajo. Las bombas/compresores constituyen un caso similar, en donde la fuerza sobre el pistón en la fase de succión es ejercida exclusivamente por el resorte de tracción 21; en lo que respecta a los elementos restantes, se aplica lo mismo que se establece en el caso de los motores.

Una característica/ventaja de un motor de este tipo es su simplicidad, el tamaño/peso particularmente pequeño, la alta concentración de potencia y la compacidad de construcción en comparación con otros casos convencionales.

Las ventajas de los mecanismos de la presente invención, en comparación con las desventajas de los ya existentes, así como las ventajas de su implementación en motores de pistón (motores o bombas/compresores) y en automatizaciones son las siguientes:

1. La construcción excepcionalmente simple y el número muy pequeño de componentes necesarios para su implementación.

2. El número mínimo de componentes móviles: solo el eje 11 o el eje 6, el rotor 3 y el pistón 4.

3. La posibilidad de implementar la disposición de válvulas con aberturas simples sin componentes y/o mecanismos adicionales.

4. La posibilidad de combinación con válvulas convencionales 18 y levas (ICE) en una leva en forma de disco 13 sobre el eje 6 o el eje 11. Las levas pueden estar conformadas en configuraciones adecuadas, de modo que puedan abrir y cerrar las válvulas de manera más eficaz en los tiempos predeterminados.

5. La posibilidad de lograr un movimiento de vaivén absolutamente armónico sin armónicos de orden superior.

6. El movimiento de vaivén del pistón 4 puede realizarse de varias maneras y describirse mediante ecuaciones matemáticas sencillas. Los casos típicos de ecuaciones son las sinusoidales y la polinómicas.

7. La posibilidad de retrasar la inversión del movimiento del pistón en el TDC y el BDC para una mejor combustión y una mayor eficiencia.

8. La posibilidad de neutralizar completamente las fuerzas inerciales del movimiento de vaivén sin equilibrado, solo con la disposición adecuada de los cilindros.

9. La ausencia sustancial de fricción y desgaste entre el pistón 4 y el revestimiento 5 debido a la ausencia total de fuerzas transversales entre los mismos.

10. La fuerza submúltiplo (siendo la mitad la máxima, para n=2), ejercida en los puntos de contacto de las superficies de deslizamiento onduladas A, B y Ta/rp de los estátores 1, 2 y el rotor 3, en relación con la fuerza ejercida en el punto de contacto del pasador-varilla de pistón de un motor convencional.

11. La minimización de la fricción y el desgaste de las superficies onduladas de deslizamiento A, B y Ta/rp de los estátores 1, 2 y el rotor 3, respectivamente, debido a la lubricación dinámica desarrollada debido a la geometría favorable.

12. La capacidad de fabricación de los ICE de 2 tiempos con tecnología anticontaminante de un tamaño/peso/coste de aproximadamente el 50 % del de los ICE convencionales de 2 tiempos o el 25 % del de los ICE convencionales de 4 tiempos.

13. La construcción compacta de motores multicilindro: es posible disponer los cilindros en línea con uno (figura 15.f) o dos ejes opuestos (figura 15.e), o de manera transversal o cruzada con un eje central (figuras 15.g y h, respectivamente).

14. La reducción de tamaño y/o volumen de aproximadamente el 50 % para la misma potencia de salida y, en consecuencia, la duplicación de la concentración de potencia. También se aplica lo contrario.

15. La reducción de aproximadamente el 50 % del coste, debido a la correspondiente reducción del tamaño y/o volumen para la misma potencia de salida.

Indicadores de las figuras:

1. Primer componente anular, estátor.

2. Tercer componente anular, estátor.

3. Segundo componente anular, rotor.

4. Eje de pistón o embrague secundario.

5. Revestimiento.

6. Eje con ranura de deslizamiento.

7. Cuerpo.

8. Cubierta de cilindro.

9. Anillos de pistón.

10. Resorte de válvula (abertura).

11. Eje (común).

12. Rueda dentada de eje.

13. Disco de leva.

14. Elemento de deslizamiento (cuña).

15. Rueda dentada de eje.

16. Cubierta de cuerpo.

17. Varilla de válvula.

18. Válvula convencional/clásica.

19. Pasador de acoplamiento.

20. Acoplador.

21. Resorte de tracción.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un mecanismo para transformar un movimiento de rotación en un movimiento de vaivén, y viceversa, comprendiendo el mecanismo:

una primera unidad de leva (1), y

una segunda unidad de leva (3) opuesta a la primera unidad de leva (1) y en contacto con la primera unidad de leva (1),

en donde las unidades de leva (1,3) son idénticas y capaces de rotar una en relación con la otra alrededor, y de moverse en vaivén una en relación con la otra a lo largo, un eje longitudinal (AA), y los movimientos relativos lineales y de rotación están vinculados entre sí por la forma de las superficies de leva de las unidades de leva (1,3), y la forma de cada superficie de leva está definida por al menos una cresta y un valle,

caracterizado por que:

el al menos un valle tiene la misma forma geométrica que la al menos una cresta, escalada en un factor de 3, de modo que la curvatura de la cresta y el valle es geométricamente idéntica, pero siendo el valle más grande con una relación de 3:1, lo que da como resultado una trayectoria de movimiento de vaivén que es simétrica para ambos extremos del movimiento lineal.

2. Mecanismo para transformar un movimiento de rotación en un movimiento de vaivén, y viceversa, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde un lado (A) de la primera unidad de leva (1) adyacente a la segunda unidad de leva (3) está en contacto continuo, en al menos un punto, con el lado vecino (Ta) de la segunda unidad de leva (3), de modo que la segunda unidad de leva (3) puede moverse coaxialmente en relación con la primera unidad de leva (1) en contacto continuo, en al menos un punto, con el lado adyacente (A) de la primera unidad de leva (1), en donde los lados en contacto son superficies onduladas suaves (A, Te,) formadas como un lugar geométrico de los radios que pasan a través de curvas onduladas suaves (a, Ya), respectivamente, de la superficie cilindrica externa de las primera y segunda unidades de leva (1, 3), comenzando desde su superficie externa ycaracterizado porn (número natural t 0) pares repetidos de crestas y valles geométricamente similares con la relación de similitud 1:3,

en donde las crestas de la superficie ondulada de la primera unidad de leva (1) pueden estar en contacto con las crestas de la superficie ondulada de la segunda unidad de leva (3) y en donde, en esta posición, los puntos de contacto están ubicados en un plano perpendicular al eje longitudinal, con respecto al cual las superficies onduladas (A, re) de la primera unidad de leva (1) y la segunda unidad de leva (3) son simétricas,

en donde las crestas de todas y cada una de las superficies onduladas (A, re) son más pequeñas que los valles geométricamente similares con la relación de similitud de 1:3, de modo que, cuando entran en los valles de las otras, y los bordes de las crestas entran en contacto con el punto más bajo de la superficie ondulada opuesta, queda espacio libre entre las superficies onduladas, con lo que, cuando están lubricadas, se consigue minimizar la fricción y el desgaste gracias a la lubricación dinámica,

de modo que si la primera unidad de leva (1) y la segunda unidad de leva (3) son forzadas a un movimiento de rotación una con respecto a la otra, permaneciendo al mismo tiempo en contacto continuo, entonces cada punto de las superficies onduladas (A, re) trazará, en relación con el otro, una trayectoria ondulada y al mismo tiempo ejecutará, en relación con el otro, un movimiento de vaivén con una frecuencia n veces, en donde n es el número de crestas/valles, la frecuencia de movimiento de rotación correspondiente, entre un TDC (punto muerto superior) y un BDC (punto muerto inferior), ejecutándose este movimiento relativo por cada componente conectado firmemente a una de las unidades de leva (1, 3), cuando cada componente está conectado a una de las unidades de leva (1, 3), de modo que este componente conectado es libre de no seguir la rotación del componente al que está conectado, ejecuta un movimiento de vaivén solo en relación con el otro componente anular, de modo que el movimiento de rotación se transforma en un movimiento de vaivén del componente con o sin coexistencia de rotación, mientras que, por el contrario, el movimiento de vaivén relativo forzado de una unidad de leva (1, 3) con respecto a la otra se transforma en un movimiento de rotación del componente con o sin la coexistencia de un movimiento de vaivén,

en donde los bordes de las crestas y valles en una extensión plana de las curvas onduladas de las superficies externas de las primera y segunda unidades de leva son puntos o secciones rectas verticales al eje longitudinal, en donde si los bordes de las crestas y valles son puntos, en el caso del movimiento de rotación relativo entre las dos unidades de leva (1,3) a velocidad constante, se produce un vaivén simple y/o armónico; por otro lado, si los bordes de las crestas y valles son secciones rectas, en el caso del movimiento de rotación relativo entre las dos unidades de leva (1,3) con velocidad constante, se produce un vaivén con un retardo en la inversión del movimiento en el TDC y el BDC, en donde si los bordes de las crestas son secciones rectas de longitud c, y los bordes de los valles son secciones rectas de longitud 3c, respectivamente, el resultado son intervalos de tiempo iguales de retardo en la inversión del movimiento en el TDC y el BDC.

3. Mecanismo para transformar un movimiento de rotación en un movimiento de vaivén, y viceversa, de acuerdo con la reivindicación 2,caracterizado por quela segunda unidad de leva (3) está conectada a un componente cilindrico (4) ya sea firmemente o de tal manera que la segunda unidad de leva (3) y el componente cilíndrico (4) tienen la libertad de rotar alrededor del eje longitudinal o de permanecer inmóviles independientemente uno del otro.

4. Mecanismo para transformar un movimiento de rotación en un movimiento de vaivén, y viceversa, de acuerdo con la reivindicación 3,caracterizado porun revestimiento cilindrico (5), dentro del cual se mueve, en contacto circunferencial, el pistón cilíndrico (4) cubierto por una cubierta (8).

5. Mecanismo que transforma un movimiento de rotación en un movimiento de vaivén, y viceversa, de acuerdo con la reivindicación 4,caracterizado por queel componente cilíndrico es un pistón cóncavo (4) conectado firmemente a la segunda unidad de leva (3) ypor queen la superficie del pistón (4) hay al menos una abertura (O4) que, al trazar una trayectoria ondulada (E), se encontrará con al menos una abertura (O5) en el revestimiento (5) ubicada dentro o en la trayectoria transversal (E), lo que permite la comunicación periódica entre el interior del pistón (4) y el exterior del revestimiento (5), siempre que las aberturas del pistón (4) y el revestimiento (5) compartan puntos comunes, creando una disposición de válvulas muy simple que controla el flujo de fluido entre el espacio interno de un cilindro de motor de pistón y el entorno externo, a través del pistón cóncavo (4) y el revestimiento (5).

6. Mecanismo que transforma un movimiento de rotación en un movimiento de vaivén, y viceversa, de acuerdo con la reivindicación 2, 3, 4 o 5,caracterizado porun mecanismo adicional que empuja la segunda unidad de leva (3) sobre la primera unidad de leva (1) para que la superficie ondulada (ra) del segundo componente anular (3) esté en contacto continuo con la superficie ondulada (A) de la primera unidad de leva (1).

7. Mecanismo para transformar un movimiento de rotación en un movimiento de vaivén, y viceversa, de acuerdo con la reivindicación 6,caracterizado por queel mecanismo adicional comprende una tercera unidad de leva (2), montada coaxialmente en relación con las primera y segunda unidades de leva (1, 3) de modo que la segunda unidad de leva (3) está ubicada entre las primera y tercera unidades de leva (1, 2), siendo su lado adyacente el que está hacia la segunda unidad de leva (3), siendo una superficie ondulada (B)caracterizada porla misma superficie ondulada de la primera unidad de leva (1), y por ser su imagen especular en el espacio y estar en contacto continuo, en al menos un punto, con un lado de la segunda unidad de leva (3) adyacente a la misma, que también es una superficie ondulada (rp)caracterizada portener la misma superficie ondulada que el lado (ra) de la segunda unidad de leva (3) adyacente a la primera unidad de leva (1), aunque ubicada simétricamente con respecto a la superficie (ra) y desplazada distalmente con las crestas ubicadas de manera opuesta a los valles de la superficie (ra), de modo que la segunda unidad de leva (3) puede moverse con respecto a las primera y tercera unidades de leva (1, 2), y en contacto continuo, en al menos un punto, con un lado de la primera y con un lado de la tercera unidad de leva (1, 2),

en donde las crestas de la superficie ondulada de la primera unidad de leva (1) pueden estar en contacto con las crestas de la superficie ondulada de la segunda unidad de leva (3) y en donde en esta ubicación las superficies onduladas (A, ra) de la primera unidad de leva (1) y la segunda unidad de leva (3) están ambas en simetría con respecto a un plano que conecta entre sí sus puntos de contacto, mientras que en esta ubicación las crestas de la superficie ondulada (B) de la tercera unidad de leva (2) están en contacto con los valles de la superficie ondulada opuesta (rp) de la segunda unidad de leva (3) y las crestas de la superficie ondulada de la segunda unidad de leva (3) están en contacto con los valles de la superficie ondulada opuesta de la tercera unidad de leva (2) y, como resultado de que las crestas y valles sean geométricamente similares con la relación de similitud 1:3, no se bloquea el movimiento de la segunda unidad de leva (3) entre la primera unidad de leva (1) y la tercera unidad de leva (2).

8. Mecanismo para transformar un movimiento de rotación en un movimiento de vaivén, y viceversa, de acuerdo con la reivindicación 6,caracterizado por queel mecanismo adicional comprende una tercera unidad de leva (2), montada coaxialmente en relación con las primera y segunda unidades de leva (1, 3) de modo que la segunda unidad de leva (3) está ubicada entre las primera y tercera unidades de leva (1, 2), siendo su lado adyacente el que está hacia la segunda unidad de leva (3), siendo una superficie ondulada (B)caracterizada porla misma superficie ondulada de la primera leva unidad (1), estando en simetría de imagen especular con respecto a la superficie (A) y desplazada distalmente de modo que sus crestas están ubicadas de manera opuesta a los valles de la superficie (A) y en contacto continuo, en al menos un punto, con un lado de la segunda unidad de leva (3) adyacente a la misma, que también es una superficie ondulada (rp)caracterizada portener la misma superficie ondulada que el lado (ra) de la segunda unidad de leva (3) adyacente a la primera unidad de leva (1), aunque en simetría de imagen especular en el espacio con respecto a la misma, de modo que la segunda unidad de leva (3) puede moverse con respecto a las primera y tercera unidades de leva (1, 2) y en contacto continuo, en al menos un punto, con un lado de la primera y con un lado de la tercera unidad de leva (1, 2), en donde las crestas de la superficie ondulada de la primera unidad de leva (1) pueden estar en contacto con las crestas de la superficie ondulada de la segunda unidad de leva (3) y en donde en esta ubicación las superficies onduladas (A, ra) de la primera unidad de leva (1) y la segunda unidad de leva (3) están ambas en simetría con respecto a un plano que conecta entre sí sus puntos de contacto, mientras que en esta ubicación las crestas de la superficie ondulada (B) de la tercera unidad de leva (2) están en contacto con los valles de la superficie ondulada opuesta (rp) de la segunda unidad de leva (3) y las crestas de la superficie ondulada de la segunda unidad de leva (3) están en contacto con los valles de la superficie ondulada opuesta de la tercera unidad de leva (2) y, como resultado de que las crestas y valles sean geométricamente similares con la relación de similitud 1:3, no se bloquea el movimiento de la segunda unidad de leva (3) entre la primera unidad de leva (1) y la tercera unidad de leva (2).

9. Disposición de cilindro de motor de pistón que tiene un mecanismo de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en donde las primera y tercera unidades de leva (1, 2) funcionan como estátores y están firmemente montadas en un cuerpo (7), mientras que la segunda unidad de leva (3) funciona como un rotor, ya sea conectada firmemente al pistón (4) que rota y se mueve en vaivén axialmente, o conectada con la posibilidad de rotar con el pistón (4) que se mueve en vaivén solo axialmente, moviéndose por medio de una ranura desde un eje (6) que coincide con el eje del cilindro de motor de pistón o moviéndose desde el eje (6) a través del eje (11) montado fuera del cilindro, paralelo a su eje, en donde el movimiento se transmite al eje (6) desde el eje (11) por medio de ruedas dentadas (12, 15) o moviéndose por un eje (11) a través de una rueda dentada (12) y una cremallera en la superficie externa del rotor (3), en donde se proporcionan válvulas de acuerdo con la reivindicación 5, o válvulas convencionales/clásicas (18) y, en el caso de los ICE, válvulas convencionales/clásicas (18) en combinación con una leva en forma de disco (13) y varillas (17).

10. Disposición de cilindro de motor de pistón que tiene un mecanismo de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el motor funciona como un motor de gasolina de 2 tiempos con combustible limpio sin adición de lubricante, en donde se requiere inyección de combustible, entrada de aire con un compresor (turbo), intervalos de tiempo iguales de retardo en la inversión de movimiento en el TDC y el BDC de acuerdo con la reivindicación 1 y válvulas con aberturas de acuerdo con la reivindicación 4, o controladas por una leva en forma de disco (13) y varillas (17), en donde las válvulas funcionan en el siguiente orden: tan pronto como se complete la fase de expansión y justo antes de que el pistón llegue al BDC, la válvula de salida se abre y la mayor parte de los gases de escape salen; a continuación, la válvula de entrada se abre y el aire entrante bajo presión expulsa el resto de los gases de escape (barrido/purga); a continuación, la válvula de salida se cierra, seguida de la válvula de entrada una vez que el cilindro se llena de aire, y la inversión de movimiento comienza hacia el TDC, seguida de la fase de compresión, la inyección, la ignición y la combustión del combustible y, finalmente, la expansión, tras lo cual el mismo ciclo comienza de nuevo.

11. Disposición de embrague que tiene un mecanismo de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en donde un eje (6) está conectado a través de una ranura deslizante a la segunda unidad de leva (3) que funciona como rotor, en donde la tercera unidad de leva (2) está conectada firmemente a un componente (4), en donde un mecanismo puede ejercer una fuerza axial (F) sobre la primera unidad de leva (1), haciendo que las primera y tercera unidades de leva (1, 2) se acerquen lo suficiente entre sí, en donde, en esta situación, la segunda unidad de leva (3) está inmovilizada entre las primera y tercera unidades de leva (1, 2), con lo cual la rotación del eje (6) se transfiere en todo su efecto al componente (4); por otro lado, si la fuerza axial (F) sobre la primera unidad de leva (1) es dirigida hacia arriba por el mecanismo, retrocederá a su posición inicial, con lo cual la segunda unidad de leva (3) se liberará y comenzará a moverse de nuevo deslizándose entre las primera y tercera unidades de leva (1,2) y, por lo tanto, se interrumpirá la transferencia de rotación del eje (6) al elemento (4), en donde las primera y tercera unidades de leva están conectadas opcionalmente a un revestimiento externo (7), la primera con cuñas de deslizamiento axial (14) y la tercera con la posibilidad de solo una ligera rotación.

12. Disposición diferencial que tiene un mecanismo de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, que comprende dos secciones simétricas de imagen especular, cada una de las cuales consiste en una segunda unidad de leva (3), que funciona como un rotor, conectada a un eje (6) por medio de una ranura de deslizamiento, una primera unidad de leva (1), una tercera unidad de leva (2), un mecanismo que ejerce la fuerza requerida (F) sobre la primera unidad de leva (1) para acercarse lo suficiente a la tercera unidad de leva (2), atrapando e inmovilizando la segunda unidad de leva (3) entre las primera y tercera unidades de leva (1,2), de modo que la tercera unidad de leva (2) se acopla al eje (6) y se mueve simultáneamente con respecto al mismo, en donde cada una de las dos unidades de leva (2) está conectada firmemente a una rueda dentada (15), que se mueve por medio de un eje (11) a través de una rueda dentada (12) que actúa conjuntamente, de modo que, siempre que la resistencia de dos ejes (6) durante el movimiento sea la misma, las segundas unidades de leva (3) permanecen acopladas a las terceras unidades de leva (2) y la rotación de la rueda dentada (15) se transfiere en todo su efecto a los ejes (6); por otro lado, si la resistencia aumenta en uno de los ejes (6), la primera unidad de leva correspondiente (1) retrocederá ligeramente, la segunda unidad de leva correspondiente (3) se liberará y comenzará a moverse deslizándose entre las primera y tercera unidades de leva (1, 2), con lo cual el número de rotaciones del eje correspondiente (6) se reducirá hasta que se restablezca el equilibrio de las resistencias de los ejes (6) y su número de rotaciones se iguale, en donde cada primera unidad de leva (1) está conectada opcionalmente a un cuerpo (7) mediante deslizamiento axial (14), y cada tercera unidad de leva (2) está conectada al cuerpo (7) que es capaz de un ligero deslizamiento circunferencial.

13. Dispositivo que tiene un mecanismo de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, donde el dispositivo aumenta/reduce el número de rotaciones, en donde un mecanismo para la transformación de movimiento de rotación en movimiento de vaivén, o viceversa, con un número n = n1 de crestas/valles, en el que una primera y una tercera unidad de leva (1, 2) funcionan como estátores y están montadas firmemente en un cuerpo (7), mientras que la segunda unidad de leva (3) funciona como un rotor firmemente conectado a un pistón (4), que rota y se desplaza axialmente en vaivén y se mueve mediante un eje (6) con una ranura de deslizamiento, está conectado coaxialmente a otro mecanismo similar, con la misma trayectoria de vaivén (L) y un número de crestas y valles n = n21n-i, por medio de pistones (4) y un pasador de acoplamiento (19) de una manera que permite la rotación entre sí, pero no el desplazamiento axial, en donde si el eje (6) del primer mecanismo está rotando con N1 rotaciones, entonces el eje (6) del segundo mecanismo rotará con N2 = N1 * (n1/n2) rotaciones, es decir, el par de mecanismos funciona como un dispositivo de aumento-reducción de velocidad de rotación.

14. Dispositivo que tiene un mecanismo de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, donde el dispositivo aumenta/reduce el número de movimientos de vaivén, en donde un mecanismo para la transformación de movimiento de rotación en movimiento de vaivén, o viceversa, con un número n = n de crestas/valles, en el que una primera y una tercera unidad de leva (1, 2) funcionan como estátores y están montadas firmemente en un cuerpo (7), mientras que la segunda unidad de leva (3) funciona como un rotor firmemente conectado a un pistón (4), que rota y se desplaza axialmente en vaivén y se mueve mediante un eje (6) con una ranura de deslizamiento, está conectado coaxialmente por medio de ejes (6) y un acoplador (20) con cuñas (14) firmemente a otro mecanismo similar, con un número de crestas/valles n = n21ni, con lo que el par de mecanismos funciona como un dispositivo que aumenta/reduce la velocidad de movimiento de vaivén y/o las longitudes de la trayectoria de movimiento de vaivén, en caso de que la trayectoria de movimiento de vaivén (Li) de un mecanismo difiera de la trayectoria de movimiento de vaivén (L2) del otro.

15. Dispositivo de acoplamiento que tiene al menos un mecanismo de acuerdo con la reivindicación 7 u 8 que acopla un motor eléctrico (E) con dos motores similares (M) con cilindros de acuerdo con la reivindicación 9 o 10 cuyos ejes (6) coinciden con los ejes de sus cilindros, en donde los cuerpos de los motores M están montados coaxialmente en el cuerpo (estátor) del motor eléctrico E: uno a la derecha y el otro a la izquierda; en donde el eje de rotor del motor eléctrico (E) se suprime y se sustituye por los ejes (6) de los dos motores (M) y, de este modo, se sincronizan entre sí, lo que da como resultado un funcionamiento con pistones que se mueven en sentidos opuestos para que las fuerzas inerciales de movimiento de vaivén se equilibren.

16. Un motor de dos cilindros que tiene un mecanismo de acuerdo con la reivindicación 2, 3, 4, 5 o 6,caracterizado por quecada cilindro funciona con un par de componentes anulares con superficies onduladas que transforman el movimiento en sus lados adyacentes, los cilindros son coaxiales, montados en una disposición de imagen especular, con componentes que se mueven en sentidos opuestos que funcionan como pistones (4) para equilibrar las fuerzas inerciales de movimiento de vaivén, en donde cada cilindro comprende una primera unidad de leva (1) que funciona como estátor y una segunda unidad de leva (3) que funciona como rotor, conectada firmemente a un pistón (4), en donde los estátores (1) están conectados firmemente entre sí y con un cuerpo común (7), en donde cada rotor (3) lleva una cremallera externa (muesca) que actúa conjuntamente con una rueda dentada (12) de un par de ruedas dentadas montadas en un eje común (11) paralelo al eje longitudinal de los cilindros, en donde el par de ruedas dentadas (12) sincroniza los rotores (3) y transfiere el movimiento al eje (11), con lo cual se ejerce una fuerza sobre los pistones (4) a medida que se mueven entre el TDC y el BDC, lo cual se debe a la presión del fluido de trabajo y/o la ayuda de un resorte de tracción (21), manteniendo así las superficies onduladas de los rotores (3) en contacto con los estátores correspondientes (1), en donde el resorte de tracción (21) conecta los pistones (4) entre sí por medio de aberturas en los estátores (1) y actúa ayudando a su recuperación, manteniendo los rotores (3) en contacto continuo con los estátores correspondientes (1), lo cual es particularmente importante durante el período de tiempo en que el motor no está funcionando, evitando así su desajuste, en donde cada cilindro comprende válvulas de acuerdo con la reivindicación 5 o válvulas convencionales/clásicas (18) y, en el caso de los ICE, válvulas convencionales/clásicas (18) en combinación con una leva en forma de disco (13) y varillas (17).

17. Disposición de cilindro de motor de pistón que tiene un mecanismo de acuerdo con la reivindicación 7 u 8,caracterizada por queel cilindro comprende una primera y una tercera unidad de leva (1,2) que funcionan como estátores y una segunda unidad de leva (3) que funciona como un rotor, en donde los estátores (1,2) están conectados firmemente a un cuerpo común, en donde el rotor (3) desempeña el papel del pistón y el fluido de trabajo fluye entre los estátores (1, 2), el rotor (3) y el cuerpo común, en donde se proporcionan válvulas de acuerdo con la reivindicación 5 en el rotor (3) y el cuerpo común o válvulas convencionales/clásicas (18) en el cuerpo común y, en el caso de los ICE, válvulas convencionales/clásicas (18) en combinación con una leva en forma de disco (13) y varillas (17), también, en el cuerpo común.

18. Motor de pistón de doble efecto de dos cilindros que tiene un mecanismo de acuerdo con la reivindicación 7 u 8,caracterizado por quelos cilindros son coaxiales, montados en una disposición de imagen especular, con componentes que se mueven en sentidos opuestos para equilibrar las fuerzas inerciales de movimiento de vaivén, en donde cada cilindro comprende una primera y una tercera unidad de leva (1,2) que funcionan como estátores y una segunda unidad de leva (3) que funciona como un rotor, que se mueve por medio de una ranura desde un eje común (6) que coincide con el eje de cilindro del motor de pistón, en donde los estátores (1,2) están conectados firmemente a un cuerpo común (5/7), y además los estátores (2) están conectados entre sí, en donde el rotor (3) desempeña el papel del pistón y el fluido de trabajo fluye entre los estátores (1, 2), el rotor (3) y el cuerpo de revestimiento cilíndrico (5/7), en donde se proporcionan válvulas de acuerdo con la reivindicación 4 en el rotor (3) y el cuerpo de revestimiento (5/7) o válvulas convencionales/clásicas (18) en el cuerpo de revestimiento (5/7) y, en el caso de los ICE, válvulas convencionales/clásicas (18) en combinación con una leva en forma de disco (13) y varillas (17), también en el cuerpo de revestimiento (5/7).