ITTO990630A1 - Perfezionamenti relativi ai motori alternativi a combustione internaprovvisti di un manovellismo ipocicloidale. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal tìtolo: "Perfezionamenti relativi ai motori alternativi a combustione interna provvisti di un manovellismo ipocicloidale"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ai motori alternativi a combustione interna in cui gli stantuffi sono collegati con l'albero motore per mezzo di un manovellismo del tipo cosiddetto "ipocicloidale" . Per "manovellismo ipocicloidale" s'intende un particolare tipo di manovellismo in cui ciascuno stantuffo, diversamente dai manovellismi tradizionali a ' biella-manovella ’ in cui ogni stantuffo è articolato ad una biella tramite uno spinotto, è fissato per mezzo di uno stelo ad un organo anulare entro cui è girevole un elemento intermedio a sua volta montato girevole in posizione eccentrica rispetto ad un perno di manovella dell'albero motore. In un manovellismo ipocicloidale l'elemento intermedio eccentrico, a seguito della rotazione dell'albero motore, ruota con una velocità angolare uguale a quella dell'albero motore ma con verso opposto ad essa, essendo il suo centro di rotazione sempre coincidente con l'asse del relativo perno di manovella.

La struttura particolare dei manovellismi ipocicloidali permette di ottenere vantaggi considerevoli nei confronti dei manovellismi tradizionali. In essi è infatti possibile realizzare un moto sinusoidale puro degli stantuffi, per cui non vengono originate spinte laterali degli stantuffi rispetto ai cilindri. Grazie a tale fatto gli stantuffi possono essere sprovvisti in parte o del tutto del relativo mantello.

Inoltre, le forze e coppie d'inerzia di ordine superiore al 1° sia rotanti che controrotanti, generate nel funzionamento del motore, vengono totalmente annullate e pertanto non richiedono di essere equilibrate. In conseguenza di tale fatto è possibile realizzare motori a quattro e otto cilindri intrinsecamente equilibrati oppure ottenere in modo semplice l'equilibramento di motori monocilindrici, bicilindrici, tricilindrici e pentacilindrici con il solo equilibramento per mezzo di contrappesi fissati alle manovelle dell'albero motore e/o agli elementi eccentrici intermedi, delle forze e/o coppie d'inerzia rotanti e/o controrotanti del 1° ordine.

Un motore di questo tipo risulta in definitiva di struttura generalmente più semplice rispetto ai motori tradizionali e presenta anche il vantaggio di essere più compatto permettendo di migliorare la visibilità dall'abitacolo di un veicolo sul quale esso è installato e consentendo una maggiore libertà stilistica per il progettista. Anche la durata del motore è incrementata rispetto ai motori provvisti di manovellismi tradizionali, grazie al fatto che esso è soggetto a minori vibrazioni essendo assenti le forze e coppie d'inerzia di ordine superiore al 1°, e anche la sua rumorosità è conseguentemente minore .

In particolare, l'invenzione riguarda un motore alternativo a combustione interna comprendente un albero a gomito montato in modo girevole rispetto al basamento del motore e presentante almeno una manovella a cui è associato uno stantuffo destinato a scorrere a seguito della rotazione dell'albero a gomito in un cilindro connesso al basamento, ciascuno stantuffo essendo collegato alla relativa manovella per mezzo di un dispositivo a manovellismo ipocicloidale includente un eccentrico principale montato girevole in posizione eccentrica rispetto a detta manovella e circondato da un organo anulare principale girevole coassialmente rispetto ad esso, dal quale si estende un elemento di collegamento del relativo stantuffo.

Nonostante un motore del tipo indicato sopra presenti diversi vantaggi nei confronti dei motori tradizionali, esso può essere affetto da un inconveniente che consiste nel fatto che nel funzionamento del motore ad un regime poco caricato, ad esempio durante la fase d'accensione o d'arresto del motore e quando uno stantuffo è prossimo a metà della corsa nel relativo cilindro, si verifica una condizione di incertezza che potrebbe portare ad un inpuntamento del motore.

Allo scopo di superare tale inconveniente, forma oggetto dell'invenzione un motore del tipo definito sopra, caratterizzato dal fatto che a ciascun eccentrico principale è connesso rigidamente un eccentrico ausiliario montato sfalsato diametralmente rispetto al relativo eccentrico principale e circondato da un organo anulare ausiliario girevole coassialmente rispetto ad esso ed associato a mezzi di guida rettilinei connessi al basamento, in modo da risultare scorrevole lungo una direzione sostanzialmente trasversale all'asse di detto cilindro.

Grazie a tale idea di soluzione il motore secondo l'invenzione risulta esente da qualunque condizione di incertezza nel funzionamento per cui viene scongiurata qualsiasi possibilità che si verifichino inpuntamenti durante il funzionamento, permettendo di ottenere una reversibilità ottimale fra il moto rettilineo degli stantuffi entro i relativi cilindri ed il moto rotatorio dell'albero motore.

Secondo una caratteristica accessoria dell'invenzione, ciascun organo anulare connesso con un relativo stantuffo è munito di mezzi di guida supplementari atti a guidare il suo spostamento lungo una direzione parallela all'asse del relativo cilindro, i mezzi di guida supplementari includendo un'asta parallela all'asse del relativo cilindro disposta internamente al basamento ed impegnata scorrevolmente da una boccola fissata al rispettivo organo anulare.

Grazie a tale caratteristica, il funzionamento del motore secondo l'invenzione risulta particolarmente affidabile e preciso anche nel caso in cui, dopo molti cicli di funzionamento, possono essersi determinati nei suoi elementi giochi tali da introdurre eventuali incertezze nel posizionamento relativo fra i suoi elementi.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue, fornita a puro titolo di esempio non limitativo e fatta con riferimento alle figure annesse in cui:

- la figura 1 è una vista in elevazione laterale sezionata di una prima forma d'attuazione di un motore secondo l'invenzione,

la figura 2 è una vista in elevazione frontale di una parte del motore della figura 1, sezionato lungo la linea II-II della figura 1,

- la figura 3 è una vista in elevazione laterale di un particolare indicato con la freccia III nella figura 1,

la figura 4 è una vista in elevazione frontale del particolare della figura 3, sezionato lungo la linea IV della figura 3,

- la figura 5 è una vista simile alla figura 1 di una variante del motore della figura 1,

la figura 6 è una vista in elevazione laterale sezionata di un'altra forma d'attuazione di un motore secondo l'invenzione,

- la figura 7 è una vista simile alla figura 6 di una variante del motore della figura 6,

- la figura 8 è una vista laterale sezionata di un'altra forma d'attuazione di un motore secondo 1'invenzione,

- la figura 9 è una vista frontale sezionata lungo la linea IX-IX della figura 8,

- le figure 10 e 11 sono rispettivamente viste simili alle figure 8 e 9 di una variante del motore delle figure 8 e 9,

- la figura 12 è una vista laterale sezionata di un'altra forma d'attuazione di un motore secondo l'invenzione,

- la figura 13 è una vista frontale sezionata lungo la linea XIII-XIII della figura 12,

- la figura 14 è una vista laterale sezionata di un'altra forma d'attuazione di un motore secondo l'invenzione, e

- la figura 15 è una vista frontale sezionata lungo la linea XV-XV della figura 14.

Con riferimento iniziale alle figure 1 a 4, un motore a combustione interna secondo 1'invenzione è indicato nel suo insieme con il numero di riferimento 1. Il motore 1 conprende un basamento 2 che, tramite cuscinetti di banco 3, sopporta in rotazione un albero a gomito 4 avente una pluralità di manovelle 4a formate preferibilmente in modo integrale con l'albero 4.

In corrispondenza di ciascuna manovella 4a il basamento 2 presenta un cilindro 5a entro il quale è montato scorrevole un relativo stantuffo 6a realizzato in modo da presentare sostanzialmente soltanto il cielo ed ima ridotta porzione anulare periferica a contatto con la camicia del cilindro 5a, sufficiente ad accogliere una coppia di anelli di tenuta, tipicamente una fascia elastica ed un anello raschia-olio. Lo stantuffo 6a è collegato alla manovella 4a per mezzo di un manovellismo del tipo cosiddetto ipocicloidale, destinato a convertire il moto rettilineo alternativo dello stantuffo 6a nel cilindro 5a in un moto rotatorio dell 'albero a gomito 4.

In particolare, lo stantuffo 6a è connesso rigidamente tramite un elemento di collegamento 7a ad asta ad un organo anulare 8a entro il quale è montato girevole un elemento intermedio IOa che presenta un foro 11 in posizione eccentrica, entro cui è montata con possibilità di rotazione la relativa manovella 4a dell'albero 4.

Lo stantuffo 6a può essere realizzato come elemento separato dall'elemento di collegamento 7a ed essere connesso ad esso per mezzo di una coppia di spinotti paralleli che ingegnano rispettivi fori praticati in un'estremità corrispondente dell'elemento 7a ed una coppia di sedi formate in una porzione d'intradosso dello stantuffo 6a. In alternativa, lo stantuffo 6a può essere formato integralmente con l'elemento di collegamento 7a.

All'elemento intermedio IOa è connesso rigidamente un altro elemento intermedio ausiliario lOb di forma sostanzialmente uguale ma sfalsato diametralmente ad esso rispetto al foro il, essendo il foro il comune ai due elementi 10a e lOb ed attraversato da una stessa manovella 4a dell'albero 4. L'elemento lOb è a sua volta circondato da un elemento anulare ausiliario 8b collegato tramite un rispettivo elemento di collegamento 7b ad un altro stantuffo 6b montato scorrevole entro un cilindro 5b anch'esso fissato al basamento 2. In particolare, il cilindro 5b è disposto con un'angolazione compresa fra 60° e 120° rispetto al cilindro 5a in modo tale che il cilindro 5b costituisce una guida per il movimento dello stantuffo 6b disposta in modo prevalentemente trasversale, o avente una componente sostanziale trasversale, rispetto all'asse del cilindro 5a ovvero alla direzione del movimento dello stantuffo 6a. In pratica, il cilindro ausiliario 5b costituisce un dispositivo atto a guidare lo spostamento dell'organo anulare ausiliario 8b lungo una direzione prevalentemente trasversale rispetto all'asse del cilindro 5a.

In questo modo il motore 1 assume la struttura di un motore con configurazione dei cilindri a V con angolazione compresa fra 60° e 120°, utilizzabile in motori ad esempio con quattro, sei o otto cilindri.

Preferibilmente l'asse del cilindro 5b è inclinato di 90° rispetto all'asse del cilindro 5a per cui il motore 1 è un motore a V di 90°.

In ogni caso, gli stantuffi 6a e 6b della coppia di cilindri adiacenti 5a e 5b sono entrambi collegati ad una stessa manovella 4a dell'albero 4 per mezzo di relativi manovellismi ipocicloidali, essendo i relativi elementi eccentrici intermedi 10a, lOb sfalsati reciprocamente di 180°, per cui ogni stantuffo costituisce un elemento di guida rettilineo per guidare il movimento del relativo organo anulare secondo una direzione sostanzialmente trasversale all'asse dell'altro cilindro.

Convenientemente, il gruppo composto dagli organi intermedi 10a e 10b è realizzato in due pezzi ognuno dei quali definisce metà del foro 11, collegabili reciprocamente mediante viti 12 in modo da facilitare il montaggio e lo smontaggio del dispositivo a manovellismo ipocicloidale.

Nella figura 5, in cui sono stati utilizzati gli stessi riferimenti della precedente variante per indicare parti uguali o simili ad essa, un motore secondo 1'invenzione è indicato nel suo insieme con il riferimento la. In esso l'organo anulare 8a è provvisto di una boccola 15a il cui asse è disposto parallelamente al relativo elemento di collegamento 7a, che impegna in modo scorrevole un'asta di guida 17a fissata al basamento 2. Similmente, l'organo anulare 8b è munito anch'esso di una boccola 15b avente l'asse parallelo a quello del relativo elemento di collegamento 7b, la quale impegna scorrevolmente una relativa asta di guida 17b anch'essa fissata al basamento 2.

Grazie alla presenza delle aste 17a e 17b e delle relative boccole 15a e 15b fissate agli organi anulari 8a ed 8b, il funzionamento del motore la risulta totalmente privo d'incertezze anche quando, dopo molti cicli di funzionamento, possono essersi determinati giochi fra i suoi elementi.

Nella figura 6 è illustrato un motore in linea lb, ad esempio del tipo a quattro cilindri, in cui l'organo anulare ausiliario 8b è connesso rigidamente tramite l'elemento di collegamento 7b ad una relativa boccola 19 che impegna scorrevolmente un'asta di guida 20 fissata esternamente al basamento 2 e protetta nei confronti dell'ambiente esterno da una carenatura esterna 21. In pratica, il gruppo costituito dall'asta 20 e dalla boccola 19 costituisce una sorta di "finto cilindro" disposto a V rispetto al cilindro 5a, la cui funzione è ancora quella di costituire una guida trasversale all'asse del cilindro 5a per il movimento dell'organo anulare ausiliario 8b.

Nella figura 7 è illustrata una variante del motore della figura 6 indicata con il riferimento le, in cui gli organi anulari 8a e 8b sono provvisti di guide supplementari in modo simile alla soluzione illustrata nella figura 5. In particolare, l'organo 8a e l'organo 8b sono muniti di rispettive boccole 15a, 15b ciascuna delle quali impegna a scorrimento una relativa asta di guida 17a, 17b fissata al basamento secondo una direzione parallela all'asse del relativo elemento di collegamento 7a, 7b.

Nelle figure 8 e 9 è illustrata un'altra forma d'attuazione di un motore secondo l'invenzione utilizzabile per la realizzazione di un motore a 4 cilindri in linea. In questo caso, l'organo anulare ausiliario 8b presenta una coppia di bracci 7c paralleli fra loro ed all'asse dell'elemento di collegamento 7a che si estendono dall'organo anulare principale 8a, in corrispondenza delle cui estremità sono fissate relative boccole coassiali 19a entrambe impegnanti un'asta di guida comune 20a fissata all'interno del basamento 2 secondo una direzione perpendicolare all'asse del cilindro 5a.

Nelle figure 10 e 11 è illustrata una variante della soluzione delle figure 8 e 9 in cui il relativo motore, indicato con il riferimento le, comprende, in modo analogo alle varianti delle figure 5 e 7, mezzi di guida supplementari del movimento degli organi anulari 8a ed 8b. I mezzi di guida supplementari includono una boccola 15a fissata all'organo anulare principale 8a e montata scorrevole lungo un'asta di guida 17a fissata al basamento 2 in una posizione parallela all'asse del cilindro 5a.

Nelle figure 12 e 13 è illustrata un'altra forma d'attuazione di un motore secondo l'invenzione, indicato con il riferimento lf, utilizzabile per realizzare un motore bicilindrico in linea. In questo caso, una coppia di stantuffi 6a sono associati ad uno stesso perno di manovella 4a sul quale sono montati in modo girevole una coppia di relativi organi eccentrici principali IOa, ciascuno dei quali è circondato con possibilità di rotazione da un relativo organo anulare principale 8a. Ad ognuno degli organi eccentrici 8a è fissato in posizione diametralmente sfalsata di 180° un organo eccentrico ausiliario comune 10b, disposto in posizione intermedia fra gli organi eccentrici principali 10a, circondato da un organo anulare ausiliario 8b provvisto di un coppia di boccole I9b disposte secondo posizioni diametralmente opposte, le quali impegnano rispettive aste di guida parallele 20b fissate al basamento 2 in posizioni trasversali all'asse dei due cilindri Sa.

Nelle figure 14 e 15 è illustrata un'altra forma d'attuazione, simile a quella illustrata nelle figure 12 e 13, di un motore secondo l'invenzione indicato nel suo insieme con il riferimento lg e destinato ad essere utilizzato per realizzare un motore a 4 cilindri in linea. In questo caso, ciascuno degli stantuffi 6a è associato ad una rispettiva manovella 4a sulla quale è montato girevole il gruppo formato dagli organi eccentrico principale 10a ed eccentrico ausiliario 10b. Quest'ultimo è girevole internamente ad un organo anulare ausiliario 8b che presenta una coppia di boccole 19b fissate in posizioni diametralmente opposte ed atte ciascuna ad impegnare una relativa asta di guida 20b fissata internamente al basamento 2 secondo una posizione trasversale all'asse dei cilindri 5a.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme d'attuazione ed i particolari di realizzazione potranno ansiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo d'esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito di protezione definito dalle annesse rivendicazioni .

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Motore alternativo a combustione interna comprendente un albero a gomito (4) montato in modo girevole rispetto al basamento (2) del motore e presentante almeno una manovella (4a) a cui è associato uno stantuffo (6a) destinato a scorrere a seguito della rotazione dell'albero a gomito (4) in un cilindro (5a) connesso al basamento (2), ciascuno stantuffo (6a) essendo collegato alla relativa manovella (4a) per mezzo di un dispositivo a manovellismo ipocicloidale includente un eccentrico principale (IOa) montato girevole in posizione eccentrica rispetto a detta manovella (4a) e circondato da un organo anulare principale (8a) girevole coassialmente rispetto ad esso, dal quale si estende un elemento di collegamento (7a) del relativo stantuffo (6a), caratterizzato dal fatto che a ciascun eccentrico principale (IOa) è connesso rigidamente un eccentrico ausiliario (10b) montato sfalsato diametralmente rispetto al relativo eccentrico principale (IOa) e circondato da un organo anulare ausiliario (8b) girevole coassialmente rispetto ad esso ed associato a mezzi di guida rettilinei (5b, 6b; 19, 20; 19a, 20a; 19b, 20b) connessi al basamento (2) in modo da risultare scorrevole lungo una direzione sostanzialmente trasversale all'asse di detto cilindro (5a).
2. 2. Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di guida rettilinei conprendono almeno un'asta {20a; 20b) disposta internamente al basamento (2) ed impegnata in modo scorrevole da almeno una boccola (19a; 19b) fissata all'organo anulare ausiliario (8b).
3. 3. Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di guida rettilinei consistono in una coppia d'aste parallele (20b) disposte internamente al basamento (2), entrambe impegnate scorrevolmente da parte di rispettive boccole (19b) connesse in posizioni diametralmente opposte all'organo emulare ausiliario (8b).
4. 4. Motore secondo la rivendicazione l, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di guida rettilinei comprendono un'asta (20) disposta esternamente al basamento (2) ed impegnata scorrevolmente da una boccola (19) connessa ad un'appendice (7b) che si estende radialmente dall'organo anulare ausiliario (8b).
5. 5. Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di guida rettilinei comprendono un cilindro ausiliario (6b) avente un'angolazione compresa fra 60° e 120°, preferibilmente circa 90°, rispetto a ciascuno dei suddetti cilindri (5a) del motore, nel quale è montato scorrevole un relativo stantuffo (6b) connesso per mezzo di un elemento di collegamento (7b) all'organo emulare ausiliario (8b), per cui il motore presenta coppie di cilindri adiacenti (5a, 5b) disposti secondo una configurazione a V.
6. 6. Motore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 a 5, caratterizzato dal fatto che ciascun organo anulare (Ba, 8b; 8a) connesso con un relativo stantuffo (6a, 6b; 6a) è munito di mezzi di guida supplementari atti a guidare il suo spostamento lungo una direzione parallela all'asse del relativo cilindro (5a, 5b; 5a), i mezzi di guida supplementari includendo un'asta (17a, 17b; 17a) parallela all'asse del relativo cilindro (5a, 5b; 5a) disposta internamente al basamento (2) ed impegnata scorrevolmente da una boccola (15a, 15b; 15a) fissata al rispettivo organo anulare (8a, 8b; 8a) .