ITRM990251A1 - Motore a scoppio, piatto e a cilindri opposti. - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

MOTORE A SCOPPIO, PIATTO E A CILINDRI OPPOSTI

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un motore a scoppio, di tipo piatto e a cilindri opposti.

Si conoscono motori piatti e a cilindri opposti, che sono dotati di un sistema di bielle articolato situato in un carter in due pezzi il cui piano di unione é posto nell'asse dell'albero a gomito e perpendicolarmente al piano che passa dall'asse dei cilindri.

Con questa configurazione nota dei motori a scoppio piatti e a cilindri opposti, le pressioni di scoppio si trasmettono, attraverso l'albero a gomito, direttamente alle viti di montaggio dei due semicarter. In questo modo, molto rapidamente, il carter si deforma e perde.

Inoltre, nel motore conosciuto citato sopra, l'albero a gomito é più pesante poiché deve essere provvisto di masse d'equilibratura molto più grandi. Lo stesso motore é pesante, voluminoso, e presenta molti pezzi in movimento.

La presente invenzione ha per oggetto di rimediare agli inconvenienti citati sopra dei motori piatti conosciuti e a cilindri opposti menzionati precedentemente, e propone a tale scopo di realizzare un motore a scoppio, piatto e a cilindri opposti, che costituisce un insieme più compatto, più rigido, che utilizza il massimo numero di pezzi standard e modulari. Essa mira a realizzare un insieme più leggero, più affidabile e di costo minore, comprendente meno pezzi in movimento, e con un consumo e un tasso di inquinamento ridotti.

Il motore a scoppio secondo l'invenzione é del tipo comprendente almeno due cilindri disposti in linea e opposti l'uno all'altro, un albero a gomito assicurante la trasmissione all'albero d'uscita del motore, dell'energia fornita dagli scoppi nei detti cilindri, e un sistema di bielle collegante l'albero a gomito ai pistoni mobili nei detti cilindri. Esso é caratterizzato da ciò che il detto sistema di bielle é rigido ed é montato direttamente su di un albero a gomito monoblocco, senza pattino di scorrimento. Infatti, sostituendo il sistema di bielle articolato convenzionale con un sistema rigido, il sistema si equilibra da solo e le forze d'inerzia si sottraggono invece di annullarsi in pura perdita, assicurando un guadagno di potenza di circa il 30%.

Le masse d'equilibratura dell'albero a gomito servono solamente all'equilibratura dei perni, e, perciò, sono molto più leggere che con un sistema di bielle articolato per il quale bisogna tener conto della massa della biella e del pistone.

Con un sistema di bielle rigido secondo la presente invenzione, i pistoni che sono perfettamente guidati non toccano i cilindri, solo i segmenti di tenuta assicurano il contatto e la tenuta con una superficie di attrito molto debole.

Secondo una caratteristica supplementare dell'invenzione, il motore a scoppio comprende due semicarter identici il cui piano di unione passa per l'asse dei cilindri, dei sistemi di bielle rigidi, dei cuscinetti di guida dei sistemi di bielle rigidi, dei pistoni e delle teste del motore.

Con questa disposizione, il montaggio é facilitato e, una volta montato il carter, si producono solo pochissimi sforzi sui bulloni colleganti i due semicarter. Il carter così ottenuto ha la stessa rigidità di un carter monoblocco.

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, i semicarter sono posizionati l'uno rispetto all'altro mediante i componenti del motore, essendo questo posizionamento assicurato in un piano da anelli di tenuta e da cuscinetti di guida dell'albero a gomito e, in un piano perpendicolare, da cuscinetti di guida del sistema di bielle rigido. Si ottiene così un perfetto posizionamento dei semicarter l'uno rispetto all'altro, senza utilizzo dei denti di centratura necessari con un carter convenzionale e che conducono spesso a una precisione scarsa.

Secondo ancora un'altra caratteristica dell'invenzione, il fondo di ogni cilindro termina con un tronco di cono il cui apice determina una luce anulare di scarico con l'estremità del pistone che sbocca all'interno del cilindro. Questo passaggio di scarico interamente libero, e con un aggiustamento preciso del passaggio dei gas di scarico tramite la lunghezza del piccolo diametro del pistone, costituisce una soluzione particolarmente vantaggiosa. Questa soluzione é resa possibile, secondo una caratteristica complementare dell'invenzione, a causa del fatto che il pistone presenta all'opposto del sistema di bielle una parte di piccolo diametro sulla quale la tenuta é effettuata dal diametro interno di un segmento situato tra il cilindro e la testa del motore, disinnestandosi l'estremità del pistone dal detto segmento ad ogni punto morto inferiore, permettendo quindi il passaggio dei gas di scarico attraverso il diametro interno del detto segmento. La lubrificazione del segmento ed il raffreddamento del cilindro sono assicurati da una circolazione d'olio in una gola anulare disposta tra il segmento e un cuneo esterno al segmento. Lo scarico calibrato dell'olio della gola anulare regola la pressione dell'olio del motore.

Affinché i gas di scarico si scarichino facilmente, il cilindro presenta un'estremità conica che assicura la loro guida e la loro concentrazione.

La parte conica del cilindro permette una sovralimentazione dinamica del motore. Infatti, al momento della chiusura dello scarico del cono di pressione determinato dal cono in testa al cilindro e dal piccolo diametro del pistone, la velocità di scarico dei gas si avvicina alla velocità del suono e a una velocità elevata, questi gas si schiantano nel cono e si concentrano molto all'apice del cono dove la pressione é maggiore (dell'ordine di 100 bar) per raggiungere una pressione nulla nel luogo del diametro più grande del cono, trovandosi il resto del cilindro ad una pressione negativa il cui valore assoluto aumenta avvicinandosi alle luci di transfer. A causa della notevole depressione a livello delle luci di transfer, le valvole d'ammissione si aprono istantaneamente sotto l'effetto della differenza di pressione tra la pressione atmosferica all'esterno del cilindro e il vuoto all'interno del cilindro, provocando un riempimento d'aria complementare .

Quando le valvole d'ammissione si chiudono al momento della chiusura delle luci di transfer, la pressione del gas che si é un pò uniformata all'interno del cilindro raggiunge 4 bar o più, prima che cominci la compressione. Questo valore di 4 bar é solamente indicativo, e varia secondo le perdite di carico, delle dimensioni date alle luci di scarico, di transfer e d'ammissione, e della velocità di rotazione del motore.

L'angolo all'apice della parte conica del cilindro ha ugualmente una grande influenza sul valore della pressione dinamica, quest'ultima aumentando quando quest'angolo aumenta fino ad un valore del 60% circa. Così, più si ricercherà pressione dinamica, e più si diminuirà l'angolo all'apice della parte conica del cilindro, fino a un limite imposto dalla perdita di carico allo scarico che diventa troppo grande e/o a causa di una troppo grande altezza del cono, sfavorevole ad una buona progettazione della testa del cilindro.

La pressione dinamica così generata é talmente grande che il riempimento volumetrico, realizzato al disotto dei pistoni in fase ascendente, é basso e può anche essere inferiore a 1 senza influenzare in maniera sensibile la pressione dinamica di sovralimentazione ottenuta al momento della chiusura delle luci di transfer, proprio prima della fase di compressione. E' dunque possibile utilizzare delle aste del sistema di bielle di diametro superiore al piccolo diametro dei pistoni, cosa che trova principalmente la sua applicazione sui piccoli motori e i micromotori 00000FIN.

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, i pistoni possono essere d'acciaio, d'alluminio o di un altro metallo, e la parte di piccolo diametro di ogni pistone é cava, é riempita da un fluido refrigerante, ed é chiusa da un tappo stagno. Si ottiene così che la camera di combustione resta calda, con una temperatura uniforme sull'altezza del pistone. Secondo un'altra realizzazione, i pistoni possono essere d'alluminio con, in superficie, uno strato di ceramica isolante di grande durezza, che é a lubrificazione automatica calda o fredda.

La temperatura diviene allora uniforme per conduzione, su tutto il pistone, il quale presenta delle pareti, le più spesse possibili per una buona conduzione delle calorie dall'estremità di piccolo diametro del pistone fino al segmento e il cuneo, nella regione di grande diametro di quest'ultimo.

L'estremità della parte di piccolo diametro del pistone é quindi libera, e non più chiusa, e presenta solamente un foro per il passaggio della testa della vite. L'estremità del diametro esterno del pistone termina con un leggero cono arrotondato e levigato per facilitare l'introduzione del pistone nel segmento di scarico.

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, é la vite di arresto dei tre pezzi del pistone sul sistema di bielle rigido che serve a centrare i pezzi rispetto all'asse delle aste del sistema di bielle rigido affinché i pistoni siano perfettamente basati sulle aste del sistema di bielle rigido.

Secondo ancora un'altra caratteristica dell'invenzione, i componenti del motore sono fabbricati separatamente, cosa che facilita la fabbricazione e permette di utilizzare dei materiali e dei trattamenti di superficie adattati ad ogni funzione. Questi componenti che si impilano, si centrano e si bloccano tra di loro, comprendono il cuscinetto del sistema di bielle, la scatola delle valvole, la camicia, il cilindro, il segmento con il cuneo e la testa, e tutti sono incastrati tra la testa ed il carter. Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, l'albero a gomito comprende internamente dei condotti di lubrificazione di grande diametro che si estendono dall'esterno di un perno della manovella dell'albero a gomito fino al centro di un cuscinetto dell'albero, due condotti provenienti da due perni possono così collegarsi all'interno di un cuscinetto dell'albero essendo alimentati da un unico flusso dell'olio sotto pressione.

In questo modo, tutti i perni e i cuscinetti dell'albero possono essere alleggeriti, anche nel caso di un albero a quattro perni.

Ogni perno ha degli spruzzatori per il passaggio dell'olio sulle superfici piane di un attacco, o un foro di lubrificazione.

Ancora secondo un'altra caratteristica dell'invenzione i sistemi di bielle rigidi presentano, per il loro montaggio sui perni dell'albero monoblocco, delle luci aperte su di un lato, e un coperchio amovibile assicurante la chiusura di ciascuna luce una volta disposto sul perno il sistema di bielle.

L'albero a gomito, come il sistema di bielle rigido, é temprato e subisce un trattamento di indurimento di superficie che garantisce una lubrificazione automatica. L'idrolivellatura così come la presenza di superfici dure a lubrificazione automatica permettono d'assicurare un funzionamento di lunga durata.

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, il collegamento del perno con la luce del sistema di bielle può effettuarsi in diversi modi che comprendono:

- l'utilizzo di un anello scanalato montato sul perno e che funge da rotella di scorrimento,

- un contatto diretto del perno sul sistema di bielle grazie ad un trattamento di superficie molto duro e a lubrificazione automatica, depositato su superfici temprate, che si combina con l'idrolivellatura. Ancora secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, i cuscinetti del sistema di bielle sono montati senza tenuta affinché il gioco di funzionamento di questi cuscinetti permetta al gas sotto pressione al di sotto dei pistoni di passare verso l'interno del carter mettendo il detto carter sotto pressione d'aria e eliminando l'olio situato nel carter attraverso una canalizzazione dotata d'una valvola di non ritorno.

Si può dunque operare a "carter secco" senza dover utilizzare una pompa nel carter. L'olio così espulso dal carter é raccolto in un serbatoio in cui é ancora pompato per mettere in pressione il circuito di lubrificazione.

Vantaggiosamente, la pompa a olio assicurante la messa in pressione del circuito di lubrificazione é incorporata alla pompa a iniezione.

Questa disposizione permette una concezione più semplice del motore, essendo la pompa a olio accessibile dall'esterno cosa che facilita tutto l'intervento che la riguarda.

Ancora secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, la pompa a iniezione si accoppia direttamente all'estremità dell'albero, e quest'ultimo si estende attraverso l'albero della pompa d'iniezione che può essere dotato di una puleggia per trasportare un alternatore o una pompa.

Ancora secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, per facilitare il raffreddamento senza perdere affidabilità, la testa é di acciaio fucinato ad elevata resistenza, mentre gli altri componenti del motore contenuti nella testa sono d'alluminio. E' la testa del cilindro che si scalda maggiormente, ma la qualità dell'acciaio utilizzato fa si che essa non si deformi. Il raffreddamento della testa é di tipo misto: un raffreddamento ad olio con una circolazione intorno al segmento, e un raffreddamento ad aria il cui flusso "spazza" il cilindro.

Questo raffreddamento può anche essere di tiop acqua/olio, oppure olio/olio in modo da avere un unico radiatore di raffreddamento.

La testa del cilindro é fissata in una moltitudine di punti affinché la pressione sia contrastata regolarmente su tutta la sua circonferenza. Questa testa, realizzata in acciaio, tiene compressi i componenti d'alluminio del motore e impedisce che si deformino .

Si capice che il motore secondo l'invenzione, incorporando le caratteristiche qui sopra citate, presenta i vantaggi di un notevole guadagno di peso, di un apprezzabile guadagno di volume, di un costo ridotto, di un consumo ridotto, di un riscaldamento ridotto, di un inquinamento ridotto e d'una grande affidabilità .

Per far capire bene l'invenzione descriveremo, a titolo d'esempio senza carattere limitativo, una forma d'esecuzione preferita in riferimento al disegno schematico annesso nel quale:

la Fig. 1 é una sezione orizzontale di un motore piatto e a cilindri opposti secondo l'invenzione, essendo questa sezione presa dal piano di unione dei due semicarter del motore;

la Fig. 2 é, su scala ingrandita, una vista in sezione di un cilindro del motore;

le Figg. 3 e 4, sono, su scala ingrandita, una vista in sezione e una vista in pianta, rispettivamente, di un cuscinetto d'attacco che fa parte del motore della Fig. 1;

le Figg. 5 e 6 sono, ugualmente su scala ingrandita una vista in sezione e una vista in pianta, rispettivamente, della scatola delle valvole;

la Fig. 7 é una vista in sezione, su scala ingrandita di una camicia di un cilindro del motore;

la Fig. 8 é una vista in dettaglio delle palette presenti sulla camicia della Fig. 7;

la Fig. 9 é una vista dall'alto, parzialmente in sezione, di un sistema di bielle rigido del motore della Fig. 1, essendo questo sistema rappresentato aperto;

la Fig. 10 é una vista laterale corrispondente alla Fig. 9;

la Fig. 11 é una vista in sezione del coperchio destinato a chiudere il sistema di bielle rigido delle Figg . 9 e 10 ;

la Fig. 12 é, su scala ingrandita uno spaccato in sezione di un pistone del motore della Fig. 1;

la Fig. 13 é una vista in pianta del segmento di tenuta montato sul grande diametro del pistone e del suo cuneo interno associato;

la Fig. 14 è una vista in pianta del segmento di scarico e del suo cuneo esterno associato;

le Figg. 15 e 16 sono rispettivamente una vista in sezione e una vista in pianta di una testa associata ad un cilindro del motore;

la Fig. 17 mostra una rotella di scorrimento destinata ad essere interposta tra il sistema di bielle rigido e il perno dell'albero;

la Fig. 18 é una vista in dettaglio della Fig. 17, mostrante i tagli della rotella di scorrimento facilitante la chiusura di quest'ultimo tramite incollatura, sul perno, e

la Fig. 19 mostra una variante di un pistone.

Con riferimento alla Fig. 1, si é rappresentato con 1 un semicarter di un motore comprendente quattro cilindri piatti, opposti due a due. Ogni cilindro 2 é in appoggio da un lato sul semicarter 1 tramite un cuscinetto di sistema di bielle 3 e una scatola delle valvole 4, e dall'altro lato, contro una testa di cilindro 5. Delle aperture frontali 6 predisposte sulla circonferenza della testa 5, 7 predisposte nel cilindro 2, 8 predisposte nella scatola delle valvole 4 permettono il passaggio di perni o viti 8, per bloccare l'insieme formato dagli elementi 5, 2, 4 e 3.

L'albero a gomito 9 passa in un cuscinetto centrale 10 ed é guidato da scatole di cuscinetto 11. L'albero 9 é forato da canalizzazioni di grosso diametro 12 che servono ad alleggerire l'albero e che si congiungono in mezzo al cuscinetto centrale 10 da dove arriva il lubrificante sotto pressione attraverso un foro 13 che corrisponde ad una gola formata tra i cuscinetti 11. Delle ralle 14 permettono di posizionare l'albero 9 e di sopportare le spinte mentre la tenuta dei cuscinetti é assicurata da anelli di tenuta 15 che centrano i semicarter 1 con i cuscinetti 11 intorno all'albero 9 in un piano.

Ogni cilindro 2 presenta internamente una camicia 16 con cui coopera un pistone 17, e due pistoni 17 opposti sono collegati da un sistema di bielle rigido 18 la cui parte centrale é in contatto diretto con un perno 19 della manovella dell'albero a gomito 9. Degli spruzzatori 20 dei perni 19 innaffiano di lubrificante le facce piane del sistema di bielle 18 che sono in contatto coi perni 19.

Le superfici d'attrito dell'albero 9 e dei sistemi di bielle 18 sono indurite termicamente e rivestite con un durissimo trattamento di superficie a lubrificazione automatica. Questo trattamento costituisce una garanzia d'affidabilità poiché permette di lavorare a secco all'avviamento, o in caso di mancanza d'olio.

I sistemi di bielle 18 sono posizionati nel carter 1 e sull'albero 9 dai cuscinetti del sistema di bielle 3 i cui alloggiamenti centrali 21 guidano perfettamente questi sistemi 18 in due punti opposti da una parte e dall'altra del carter 1. Il gioco tra i cuscinetti e le aste 22 dei sistemi di bielle 18 é molto ridotto, dell'ordine di 0,02 sino a 0,04 mm. La guida é ottenuta anche grazie alle facce laterali dei sistemi di bielle rigidi 18 in appoggio contro le flange dei perni 19.

I due pistoni 17 opposti sono perfettamente centrati con le aste 22 dei sistemi di bielle 18, con viti 32, in modo che questi due pistoni 17 collegati su un sistema di bielle 18 formino solamente un pezzo rigido e perfettamente imperniato.

Come si nota in Fig. 1, il fondo del cilindro 2 termina con un tronco di cono 2', il cui apice determina, con l'estremità del pistone 17 sfociante da questo cilindro, una luce di scarico 3' che si chiude prima delle luci di transfer 58. Alla chiusura della luce di scarico 3', i gas che si spostano a grandissima velocità si schiantano e aumentano molto di densità all'apice del cono 2' del cilindro, producendo una forte depressione a livello delle luci di transfer 58 che sono ancora aperte. Questa depressione provoca una secondo ammissione d'aria nello stesso ciclo motore producendo una notevole sovralimentazione che dura fino alla chiusura delle luci di transfert 57.

Il pistone 17 presenta sul suo grande diametro un cono 17' identico al cono 2' del cilindro 2 e che si estende, verso il piccolo diametro del pistone, tramite una lavorazione che definisce una camera di combustione anulare 60 quando il pistone 17 arriva al punto morto superiore.

Questa camera anulare 60, a sezione variabile e sostanzialmente triangolare, permette un addensamento variabile della miscela aria-carburante. Per un funzionamento con miscela povera, un addensamento sufficiente ad una buona accensione avviene sempre nella parte alta della camera di combustione 60 a livello dell'iniettore 42, ciò che permette d'accendere tutta la miscela restante, anche se quest'ultima é molto povera di carburante.

Come si può notare in particolare in Fig. 12, il pistone 17 é fatto di due pezzi 23, 24 che comprimono insieme un cuneo interno 25 e un segmento di tenuta 26. La parte 23 del pistone presenta una camera interna 27 cilindrica terminante ad una estremità in un alesaggio cilindrico 28 che é situato di fronte ad un alloggiamento cilindrico centrale 29 della parte 24 del pistone. Alla sua altra estremità la camera 27 é chiusa da un tappo 30.

All'interno della camera 27 si trova una vite 31 che presenta una parte cilindrica rettificata 32 che centra le due parti 23, 24 del pistone 17 e il cuneo 25 del segmento 26 con le aste 22 del sistema di bielle 18 (vedere Figg. 9 e 10). La faccia interna 33 della vite 31 é rettificata anche per assicurare la tenuta tra questa vite e la parte 23 del pistone. Come si vedrà in seguito, la camera 27 é destinata a contenere un fluido refrigerante, ed il tappo 30 assicura la chiusura stagna di questa camera.

Il piccolo diametro esterno 34 della parte 23 del pistone 17 é perfettamente concentrico con l'alesaggio 28 e, su questo diametro 34, sfrega solo un segmento di scarico 35 che sarà descritto in seguito .

I grandi diametri 36, 37 delle parti 23, 24 del pistone 17 sono montati con gioco in modo che non tocchino la camicia 16. Solo il segmento 26 é in contatto con la camicia 16 del cilindro 2, cosa resa possibile grazie alla guida e alla perfetta centratura dei pezzi tra di loro.

Alla Fig. 13, si vede il segmento 26 assicurante la tenuta con il suo diametro esterno 38 tra il pistone 17 e la camicia 16. Il cuneo 25, che é centrato dalla vite 31, controlla il gioco del segmento 26 in altezza, permettendo un montaggio elastico di questo segmento nella gola determinata tra le parti 23 e 24 del pistone 17.

Così il segmento 26, che é mobile con il pistone 17, assicura da solo una tenuta perfetta e di lunga durata con la camicia 16.

Secondo una variante rappresentata alla Fig. 19, il pistone 17' é realizzato in alluminio rivestito in superficie da uno strato di ceramica isolante di grande durezza (2400HV). L'interno del pistone, che non contiene più fluido, é aperto con un cono d'accesso radiato sul piccolo diametro per facilitare la penetrazione del segmento 35 montato con serraggio sul diametro interno 44.

Con riferimento alla Fig. 2, si é rappresentato il cilindro 2, presentante ad una estremità una centratura 39 per la testa 5 e, alla sua altra estremità una centratura 40 nella scatola delle valvole 4. Il fondo della centratura 39 comprende una gola anulare 41 a sezione semicircolare in cui circola l'olio di lubrificazione e di raffreddamento.

Nel cilindro 2, si é rappresentato in 41' l'alloggiamento di un iniettore di carburante comunicante attraverso un foro 42 con la parte superiore del volume interno del cilindro 2.

L'asse dell'iniettore é tangente al piccolo diametro del pistone 17, facendosi l'iniezione nel senso della rotazione dei gas. L'iniettore é situato al disopra della camera 60, allo scopo di effettuare una iniezione in due tempi in caso dì necessità con una densità di carburante più grande nella parte superiore conica del cilindro.

Nella parte di centratura 39 del cilindro 2 sono disposti, come rappresentato alla Fig. 14, il segmento di tenuta 35 è il cuneo 43 disposto concentricamente all'esterno di questo segmento. Il segmento 35 mantiene la tenuta, con il suo diametro interno 44 sul piccolo diametro 34 del pistone 17. Questo segmento 35 é statico ed é centrato dal diametro 34 del pistone 17. Il cuneo 43, che controlla il gioco in altezza del segmento 35 é centrato dal cilindro 2.

Fra il cuneo 43 ed il segmento 35 é formata una gola anulare 45 che corrisponde alla gola 41 nel cilindro 2 e con una gola 46 nella testa 5 (vedere Fig. 15) per formare una gola anulare di grande sezione e avente una notevole superficie di scambio. In questa gola circola l'olio di lubrificazione del segmento 35 e di raffreddamento dell'apice del cilindro 2 e della testa 5. Quest'olio si scarica poi verso un dispositivo di raffreddamento (non rappresentato) che serve anche da serbatoio d'olio. Lo scarico dell'olio é regolato da uno strozzamento che definisce la pressione d'olio con cui funziona il motore.

Il segmento di scarico 35 é formato da due rondelle sovrapposte attraversate in 35', per il loro posizionamento, da due piccole coppiglie di lunghezza superiore allo spessore delle rondelle e che sono alloggiate in due fori predisposti nel cilindro. Questa disposizione é indispensabile per i motori a quattro cilindri o più, nei quali un segmento di tenuta si trova sempre disinnestato all'arresto, impedendo a questo segmento di scivolare e di arrestare il pistone al momento dell'avviamento. La estremità di piccolo diametro del pistone 17 presenta verso l'esterno un arrotondamento 23' formante un cono d'accesso del pistone 17 nel segmento di scarico 35, facilitante l'introduzione del pistone in questo segmento. Un gioco ridotto é sempre previsto sulle coppiglie per consentire l'oscillazione dei segmenti.

Gli attacchi 18 guidano perfettamente i pistoni che sono montati con un gioco rilevante rispetto alla camicia e al cilindro corrispondenti, in modo che non ci sia attrito tra pistone e camicia. Solo i segmenti 35 e 26 sono in contatto per assicurare la tenuta.

Con riferimento alle Figg. 15 e 16, si é rappresentata la testa di cilindro 5, presentante superfici di contatto 47 con il segmento 35 e il suo cuneo 43, che sono ben molate per assicurare una buona tenuta, così come la centratura 48 con la parte 39 del cilindro 2. La testa di cilindro presenta delle alette radiali 49 con aperture 6 di passaggio delle viti di bloccaggio, con gli appoggi 50 di queste viti. Questa forma delle alette 49 assicura un migliore raffreddamento della testa 5 così come un alleggerimento di quest'ultima.

La testa 5 é fabbricata in acciaio ad elevate caratteristiche meccaniche a caldo, in modo che non si deformi.

Nelle Figg. 3 e 4 si é rappresentato un cuscinetto 3 per il sistema di bielle 18, il cui diametro esterno 51 (come si vede nella Fig. 1) assicura il posizionamento dei semicarter 1 in un piano. Il cuscinetto 3 presenta una superficie d'appoggio 52' per la camicia 16, che blocca il cuscinetto sul carter 1. Degli alloggiamenti periferici radiali 53 sono destinati a ricevere delle molle 54 (vedere Fig. 1) agenti sulle valvole 55 delle scatole delle valvole 4, che scivolano sulla superficie 52, mentre l'alloggiamento centrale 21 di due cuscinetti 3 a fronte guida un sistema di bielle 18.

Nelle Figg. 5 e 6 si é rappresentata una scatola delle valvole 4 che é centrata con il suo diametro interno 56 sul cuscinetto 3. La scatola delle valvole 4 presenta, regolarmente distanziate sulla sua circonferenza, otto luci d'ammissione 57 che, con il diametro 56, servono da sedi alle valvole 55 (fig.

1) che sono posizionate dalle molle 54 in appoggio nell'alloggiamento 53 dei cuscinetti 3, slittando longitudinalmente sulla superficie 52 del cuscinetto 3 .

Le luci d'ammissione 57 sono coniche per facilitare il passaggio dell'aria e, tra queste luci 57, passano gli alloggiamenti 8 delle biette di bloccaggio 8'.

Con riferimento alle Figg. 7 e 8, si nota la camicia 16 del cilindro 2, le cui colonne 59 delle luci di transfer 58 hanno la forma di palette statiche che imprimono un movimento di rotazione all'aria che si infila a grande velocità, quest'aria girando come un ciclone intorno al piccolo diametro 34 del pistone 17. Il volume interno del cilindro 2 si riduce con la salita del pistone 17, per formare la camera di combustione 60 quando il pistone é al suo punto morto superiore.

Si nota che la superficie 61 della camicia 16 é in appoggio sul cilindro 2, mentre la sua parte 62 é in appoggio sul cuscinetto 3.

La camicia 16 é montata con serraggio sulla sua lunghezza per bloccare il cuscinetto 3 in corrispondenza delle luci della scatola delle valvole.

La camicia 16 ha ricevuto un trattamento di superficiale indurimento per renderla durissima e garantisce una lubrificazione automatica.

Alle Figg. 9 e 10, si é rappresentato il sistema di bielle rigido 18 aperto, munito dei suoi due assi allineati 22 che lo guidano nei cuscinetti 3. Le superfici d'appoggio 63 del sistema di bielle 18 sono destinate a scorrere sul perno 19 della manovella dell'albero a gomito 9, mentre le superfici di guida laterale 64, le parti 65 di fissaggio dei pistoni, le centrature 66 e gli appoggi 67 cooperano alla perfetta centratura dei pistoni 17 e delle aste 22 del sistema di bielle 18.

Il sistema di bielle 18 é rappresentato aperto, per permettere l'introduzione o il ritiro del perno della manovella dell'albero a gomito. Da ogni lato della parte aperta del sistema di bielle, delle scanalature 68 cooperano con mezzi di fissaggio 69 per fermare il sistema di bielle tramite il coperchio 70 a sezione semicircolare rappresentato alla Fig. 11 e che conferisce al sistema di bielle la rigidità di un attacco monoblocco. Come si vede in Fig. 11, il coperchio 70 presenta delle scanalature 71, che vengono montate senza gioco nelle scanalature 68 del sistema di bielle 18 e degli alloggiamenti 72 che servono al passaggio di viti di fissaggio non rappresentate .

Come variante, come si nota nelle Figg. 17 e 18, si é rappresentata un'altra forma di collegamento tra un sistema di bielle 18 e un perno 19. A tale scopo un anello 73 é interposto tra il perno della manovelia dell'albero a gomito e del sistema di bielle, per eliminare l'attrito diretto tra questi due ultimi elementi.

Quest'anello é d'acciaio rivestito di una superficie dura e a lubrificazione automatica.

Dopo la fabbricazione, l'anello 73 é tagliato tramite elettroerosione a filo, per permettere il suo montaggio sul perno, poi la fessura lasciata dal filo é colmata durante il montaggio da una colla di struttura che rende l'anello monoblocco e non smontabile.

Come si vede in particolare nella Fig. 18, i due tagli separanti le parti 74 e 75 dell'anello 73 formano una chiave che blocca i due semianelli 74, 75 dopo l'incollatura, tra di loro.

L'anello 73 si trova intorno ai perni 19 e si sposta sulle piste dei sistemi di bielle 18 come la ruota di un treno sulla sua rotaia.

Un'altra forma di collegamento, già conosciuta di per sé, consisterebbe nell'utilizzare dei pattini. L'equilibrio del motore descritto qui sopra é diretto dai perni 19 dell'albero a gomito 9 che sono fissati a 90° l'uno rispetto all'altro, in modo da produrre uno scoppio ad ogni rotazione di 90° dell'albero. Questi scoppi avvengono attraverso l'autoaccensione quando il pistone 17 é al punto morto superiore, con una pressione di circa 30 bar. Tuttavia l'accensione può anche essere ottenuta con una pressione più ridotta, per esempio per un funzionamento a gas.

L'iniezione nella camera 60 si effettua in 42 e lo scoppio spinge l'insieme composto da un sistema di bielle 18 e da due pistoni 17, assicurando l'avanzamento dell'albero a gomito 9 attraverso il perno 19. La forza d'inerzia del sistema di bielle 18 si annulla sottraendosi alle forze di precompressione, d'aspirazione e di compressione, per trasmettere una forza superiore di circa il 30% a quella trasmessa da un sistema di bielle articolato convenzionale nelle stesse condizioni.

Nel motore descritto sopra e rappresentato in Fig. 1, si vede che ci sono solo tre pezzi mobili in movimento, cioè i due sistemi di bielle 18 e l'albero a gomito 9, così come le valvole 55 che sono in totale trentadue.

Si noterà la presenza, nel motore secondo l'invenzione, di un grande numero di componenti identici. In particolare:

- quattro cuscinetti di sistema di bielle 3,

- quattro scatole di valvole 4,

- quattro camicie 16,

- quattro cilindri 2,

- quattro segmenti di scarico 35,

- quattro segmenti d'ammissione 26,

- quattro teste di cilindro 5,

- quattro pistoni 17,

- due attacchi rigidi 18,

- trentadue valvole 55,

- trentadue molle di valvole 54 ,

- sei semiscatole di cuscinetti 11.

Gli stessi elementi servono alla costruzione di motori aventi 2, 4, 6, 8 o 10 cilindri, solo con differenti semicarter 1, alberi a gomito 9, collettori d'ammissione (non rappresentati) posti sulle scatole delle valvole 4, la pompa ad iniezione, il volante e il falso carter.

Si capirà che la descrizione precedente é stata data a semplice titolo d'esempio, senza carattere limitativo, e che delle aggiunte o delle modifiche costruttive potrebbero esservi recate senza uscire dall'ambito dell'invenzione.

Si capirà in particolare che, senza uscire dall'ambito dell'invenzione, si potrebbe realizzare un motore radiale, con quattro cilindri disposti intorno ad un carter di sezione quadrata, con un cilindro ogni 90° ed un albero a gomito con un solo perno della manovella sul quale si montano due sistemi di bielle rigidi affiancati e a 90° uno rispetto all'altro.

L'impilaggio dei pezzi sarebbe allora lo stesso che in un motore piatto secondo l'invenzione ed il funzionamento sarebbe identico. Per aumentare la rigidità del carter tubolare, quest'ultimo sarebbe allora chiuso ad ogni estremità con flange i cui bordi coprirebbero ogni estremità del carter. Il carter sarebbe così costituito da tre pezzi, cioè un carter tubolare monoblocco e due flange formanti coperchi che servono da cuscinetti per l'albero a gomito.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Motore a scoppio comprendente almeno due cilindri (2) disposti in linea e opposti l'uno all'altro, un albero a gomito (9) per trasmettere all'albero di uscita del motore l'energia fornita dagli scoppi nei detti cilindri (2) e un sistema di bielle (18) collegante l'albero a gomito (9) ai pistoni (17) mobili nei detti cilindri (2), caratterizzato dal fatto che il detto sistema di bielle (18) é rigido ed é montato direttamente su di un albero a gomito (9) monoblocco, senza pattino di scorrimento.
2. 2. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere due semicarter identici (1) il cui piano di unione passa per l'asse dei cilindri (2), dei sistemi di bielle rigidi (18), dei cuscinetti (21) di guida dei sistemi di bielle rigidi (18), dei pistoni (17) e delle teste (5) del motore.
3. 3. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti semicarter (1) sono posizionati l'uno rispetto all'altro mediante i componenti del motore, essendo questo posizionamento assicurato da un piano attraverso anelli di tenuta (15) e da cuscinetti (11) di guida dell'albero a gomito (9) e, in un piano perpendicolare, attraverso i cuscinetti di guida del sistema di bielle rigido (18).
4. 4. Motore a scoppio secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato da ciò che il fondo di ogni cilindro (2) termina con un tronco di cono (2') il cui apice determina, con l'estremità del pistone (17) sfociante dal cilindro (2), una luce di scarico (3') che si chiude prima delle luci di transfer (58), in modo che alla chiusura delle luci di scarico (3') i gas che si spostano a grandissima velocità si schiantano e si concentrano molto nell'apice del cono (2') del cilindro (2) producendo una forte depressione a livello delle luci di transfer (58) ancora aperte, questa depressione provocando una seconda ammissione d'aria nello stesso ciclo motore, producendo una notevole sovralimentazione che dura fino alla chiusura delle luci di transfer (58), lo stesso risultato potendo essere ottenuto con una valvola al posto del piccolo diametro del pistone (17).
5. 5. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 4, caratterizzato da ciò che il pistone (17) presenta sul suo grande diametro un cono (17') identico al cono del cilindro (2) e che si estende verso il piccolo diametro del pistone (17) tramite una lavorazione che definisce con il cilindro (2) una camera di combustione anulare (60) quando il pistone (17) arriva al punto molto superiore.
6. 6. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la chiusura e la tenuta della luce di scarico (3') é assicurata dal pistone (17) che penetra, grazie ad un leggero cono (30), levigato e arrotondato, all'interno del segmento di scarico (35) montato con serraggio sul pistone (17).
7. 7. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che le luci di ammissione (57) sono situate intorno e il più vicino possibile alle luci di transfer (58), e un cono sostanzialmente identico al cono (17') del pistone (17) guida e conduce, direttamente e senza perdita di carico, l'aria dalle luci d'ammissione (57) verso le luci di transfer (58) che si chiudono dopo la luce di scarico (3'), con il segmento (26) situato sul grande diametro del pistone (17),
8. 8. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che le colonne (59) delle luci di transfer (58) presentano la forma di palette statiche che imprimono un movimento di rotazione all'aria, che si infila a grande velocità, per generare un ciclone, in ogni camera di combustione (60).
9. 9. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la parte di piccolo diametro di ogni pistone (17) si estende formando una parte di grande diametro realizzata in due parti (23, 24) tra le quali é bloccato il cuneo (25) del segmento (26), il quale resta oscillante per assicurare sul suo diametro esterno la tenuta con il diametro interno della camicia (16) del cilindro (2).
10. 10. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che dei componenti del motore comprendenti i cuscinetti dal sistema di bielle (3), le scatole delle valvola (4), i cilindri (2), le camicie (16) dei cilindri, i cunei (25, 43) dei segmenti di tenuta (26, 35) e le teste del cilindro (5) sono centrati tra loro e rispetto al carter secondo uno stesso asse, che é anche l'asse di traslazione dei sistemi di bielle (18) e dei pistoni (2).
11. 11. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che i componenti del motore comprendenti i cuscinetti del sistema di bielle (21), le scatole delle valvole (4), i cilindri (2), le camicie (16) dei cilindri (2), e i cunei (43) dei segmenti di scarico (35) sono bloccati insieme essendo stretti tramite biette o viti (8'), tra la testa di cilindro (5) e il carter (1).
12. 12. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che le teste di cilindro (5) sono d'acciaio a elevata resistenza e bloccano sul carter (1) dei componenti d'alluminio del motore, impedendoli di deformarsi a caldo.
13. 13. Motore a scoppio secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che l'albero a gomito (9) comprende internamente dei condotti (12) di lubrificazione di grande diametro che vanno dall'esterno di un perno della manovella dell'albero fino in mezzo ad un cuscinetto (10) dell'albero; i due detti condotti (12) provenendo da due perni della manovella dell'albero e potendosi collegare all'interno di un cuscinetto (10) di albero a gomito, essendo alimentati da un unico afflusso d'olio (13).
14. 14. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, per il loro montaggio sui perni della manovella dell'albero a gomito monoblocco (9), i sistemi di bielle rigidi (18) presentano delle luci aperte su di un lato, e un coperchio amovibile (70) assicurante la chiusura di ogni luce una volta sistemato sul perno il sistema di bielle (18), questa configurazione permettendo di tenere i due assi del sistema di bielle (18) sempre solidali.
15. 15. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che ogni perno (19) é dotato di spruzzatori (20) di piccolo diametro, detti spruzzatori (20) inviando dell'olio sotto pressione sulle dette superfici piane (63) dei sistemi di bielle (18) in modo che lo spostamento dei cunei (19) direttamente nelle luci dei sistemi di bielle (18) avvenga secondo uno slittamento senza attrito per angolo d'olio su superfici durissime e a lubrificazione automatica.
16. 16. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 14, in cui all'interno della luce del sistema di bielle (18), il perno della manovella dell'albero a gomito (9) porta un anello (73) fatto di due pezzi (74, 75) collegati, detto anello (73) rotolando sulle superfici piane (63) della detta luce.
17. 17. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 16, in cui la pressione dell'olio di lubrificazione del motore é regolata da uno strozzamento situato su ogni uscita dei circuiti di raffreddamento e di lubrificazione dei segmenti di scarico (35).
18. 18. Motore a scoppio secondo la rivendicazione 9, in cui l'aria precompressa, tra ogni pistone (17) ed il cuscinetto del sistema di bielle (3) corrispondente, entra nel carter (1) tramite un gioco predisposto tra il detto cuscinetto del sistema di bielle (3) e l'asta (22) del sistema di bielle (18), mettendo il detto carter (1) sotto pressione d'aria e espellendo l'olio che si trova nel carter (1) attraverso una canalizzazione dotata di una valvola di non ritorno.