BR102014005151B1

BR102014005151B1 - ALTERNATIVE ROTATING ENGINE WITH TRANSMISSION MECHANISM BY CONNECTION AND EPIC-CYCLOIDAL GEAR

Info

Publication number: BR102014005151B1
Application number: BR102014005151-1A
Authority: BR
Inventors: Miguel Neves Camargo; Artur Becker Meier; Rafael Becker Meier
Original assignee: Universidade Federal De Santa Maria - Ufsm
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2021-12-07
Also published as: BR102014005151A2

Abstract

motor alternativo rotativo com mecanismo de transmissão por biela e engrenamento epicicloidal a presente invenção pertence é érea de engenharia mecânica e descreve uma máquina de deslocamento positivo, mais especificamente um motor alternativo rotativo de combustão interna compreendendo transmissão por biela e engrenamento epicicloidal, o referido motor compreendendo pelo menos dois rotores e pelo menos duas palhetas ou pistões toroidais, diametralmente opostos e sistema de transmissão ao eixo de saída compreendendo dispositivo de bielas acopladas engrenadas. .rotary reciprocating engine with connecting rod transmission mechanism and epicyclic gear the present invention belongs to the field of mechanical engineering and describes a positive displacement machine, more specifically a rotary internal combustion reciprocating engine comprising connecting rod transmission and epicyclic gear, said engine comprising at least two rotors and at least two toroidal vanes or pistons, diametrically opposed and a transmission system to the output shaft comprising a geared coupled connecting rod device. .

Description

Field of Invention

[1] A presente invenção pertence à área de engenharia mecânica e descreve uma máquina de deslocamento positivo, mais especificamente um motor alternativo rotativo de combustão interna compreendendo transmissão por biela e engrenamento epicicloidal. O referido motor compreendendo pelo menos dois rotores e pelo menos duas palhetas ou pistões toroidais, diametralmente opostos e sistema de transmissão ao eixo de saída compreendendo dispositivo de bielas acopladas a engrenagens.[1] The present invention pertains to the field of mechanical engineering and describes a positive displacement machine, more specifically an internal combustion rotary reciprocating engine comprising transmission by connecting rod and epicyclic gearing. Said engine comprising at least two rotors and at least two toroidal vanes or pistons, diametrically opposed, and transmission system to the output shaft comprising device of connecting rods coupled to gears.

Background of the Invention

[2] No estado atual em que se encontra a tecnologia relacionada aos motores alternativos de combustão interna, nota-se que o desenvolvimento destes atingiu um limite. Apesar da alta tecnologia mecânica implantada, juntamente com a tecnologia eletrônica os ganhos da relação peso potência são ínfimos à custa de uma otimização extrema dos componentes. Além disso, o aumento de custo se torna exponencialmente elevado para o pequeno ganho obtido.[2] In the current state of technology related to alternative internal combustion engines, it is noted that their development has reached a limit. Despite the high mechanical technology implemented, together with the electronic technology, the gains in the power-to-weight ratio are negligible at the expense of extreme optimization of the components. Furthermore, the cost increase becomes exponentially high for the small gain obtained.

[3] O limite do motor alternativo convencional está atrelado à sua configuração mecânica. Nestes motores, o movimento gerado através das combustões resulta em um movimento linear dos pistões e sabe-se que este movimento precisa gerar duas voltas no eixo do virabrequim para resultar em apenas um ciclo de combustão dentro de um cilindro de um motor de quatro tempos, ou uma volta para um motor de dois tempos. A solução encontrada com o desenvolvimento dos motores convencionais consiste em adicionar mais pistões no pacote do motor, com o intuito de aumentar potência.[3] The limit of the conventional reciprocating engine is linked to its mechanical configuration. In these engines, the movement generated through combustion results in a linear movement of the pistons and it is known that this movement needs to generate two turns in the crankshaft axis to result in only one combustion cycle within a cylinder of a four-stroke engine, or a lap for a two-stroke engine. The solution found with the development of conventional engines is to add more pistons in the engine package, in order to increase power.

[4] O movimento alternativo linear, presente nos motores convencionais, é caracterizado por gerar forças vibratórias que exigem massas adicionais no motor para balanceamento deste. Além disso, devido a forças vibratórias, surgem ainda torques vibratórios que fazem com que o torque transmitido seja alternado, o que exige um acréscimo ainda maior de massa para um volante de inércia, com o intuito de amenizar a alternância do torque. É fácil perceber que a necessidade de acréscimo de massas, apenas como função de correção de movimento, tornam os motores atuais em relação à razão potência/peso ineficientes e, até certo ponto, rudimentares.[4] The linear reciprocating motion, present in conventional motors, is characterized by generating vibratory forces that require additional masses in the motor to balance it. In addition, due to vibrating forces, vibratory torques also arise that cause the transmitted torque to be alternated, which requires an even greater increase in mass for an inertia flywheel, in order to mitigate the alternation of torque. It is easy to see that the need to add masses, just as a function of movement correction, makes current engines in relation to the power/weight ratio inefficient and, to a certain extent, rudimentary.

[5] Deste modo, é evidente a necessidade atual por motores que representem uma maior eficiência por ciclo de rotação do eixo-motor e dimensões otimizadas e menor vibração.[5] Thus, the current need for motors that represent greater efficiency per motor shaft rotation cycle and optimized dimensions and less vibration is evident.

[6] No âmbito patentário foram encontrados alguns documentos relacionados ao invento.[6] In the patent scope some documents related to the invention were found.

[7] O documento US3,144,007 versa sobre um motor que opera com fluído compressível, possuindo alojamento cilíndrico, que compreende: uma entrada de admissão e uma saída de exaustão para o referido fluído, estando a entrada e a saída dispostas angularmente afastadas entre si; um par de pistões radiais justapostos ao alojamento cilíndrico; câmaras de trabalho, definidas pelas superfícies dos pistões, além de os referidos pistões sendo conectados de modo que as câmaras são afastadas e contraídas periodicamente, estando as engrenagens planetárias conectadas a engrenagem solar e a engrenagem planetária conectada ao pistão, onde bielas conectam excentricamente as engrenagens planetárias, possibilitando movimento articulado com relação ao eixo central, sendo que o eixo de rotação das engrenagens planetárias esta deslocado com relação ao eixo central de uma determinada distância; as bielas são ajustadas para possibilitar a varredura desta distância.[7] Document US3,144,007 deals with an engine that operates with compressible fluid, having a cylindrical housing, which comprises: an inlet inlet and an exhaust outlet for said fluid, the inlet and outlet being arranged angularly apart from each other ; a pair of radial pistons juxtaposed to the cylindrical housing; working chambers, defined by the surfaces of the pistons, in addition to said pistons being connected so that the chambers are periodically pulled apart and contracted, with the planetary gears connected to the sun gear and the planetary gear connected to the piston, where connecting rods eccentrically connect the gears planetary gears, allowing articulated movement in relation to the central axis, with the rotation axis of the planetary gears being displaced in relation to the central axis by a certain distance; connecting rods are adjusted to enable scanning this distance.

[8] O motor descrito no documento US 3,144,007 possui um único mecanismo ligado a duas engrenagens planetárias que giram em torno de uma solar, o que resulta em um sistema deficiente de balanceamento, devido o fato de que o conjunto de barras (que define as bielas e o mecanismo associado entre as mesmas) que opera as duas engrenagens planetárias move-se radialmente ao redor da engrenagem solar, resultando em uma massa oscilantes em apenas uma região angular do sistema, tornando difícil o balanceamento de massas do mecanismo sendo necessário o acréscimo de contrapesos que aumentam a massa de todo o sistema sem contribuir para transferência de movimento.[8] The engine described in US 3,144,007 has a single mechanism linked to two planetary gears that rotate around a solar one, which results in a poor balance system, due to the fact that the set of bars (which defines the connecting rods and the associated mechanism between them) that operates the two planetary gears moves radially around the sun gear, resulting in an oscillating mass in only one angular region of the system, making it difficult to balance the masses of the mechanism, requiring the addition of counterweights that increase the mass of the entire system without contributing to transfer of motion.

[9] O documento ES2312243 versa sobre um motor de combustão interna que possui ao menos dois rotores acoplados entre si, concêntricos com relação ao eixo de saída do motor e compreendidos em um alojamento. Cada rotor sendo associado por meios de transmissão do tipo biela manivela os quais proporcionam transmissão intermitente de movimento, visando proporcionar um movimento de giro constante ao eixo. Adicionalmente, os meios de transmissão compreendem eixo manivela solidário a uma roda dentada cujo eixo avança juntamente com o eixo de saída do motor, estando as engrenagens planetárias acopladas a engrenagem solar, a qual se encontra fixa na parte superior do corpo do alojamento. O referido eixo manivela é acoplado através de uma articulação a um primeiro extremo de uma biela, cujo segundo extremo está unido articuladamente a uma extensão periférica do rotor, estando acoplado também ao referido eixo manivela o extremo de um suporte acoplado, sendo este removível e acoplado ao eixo de saída do motor; tudo configurado de modo que o eixo manivela, ao girar e avançar simultaneamente transmitindo na metade de seu giro, um movimento neutralizado a biela, enquanto na outra metade do seu giro multiplica o avanço do eixo, produzindo no rotor um efeito de movimento e parada com acelerações e desacelerações atenuadas, sendo que o ponto de articulação e a biela descrevem uma trajetória hipocicloidal inscrita na engrenagem solar. O documento acima descrito possui biela com trajetória hipocicloidal inscrita; adicionalmente apresenta mecanismo guia do movimento interno aos rotores, ou seja, compreendidos em seu interior apresentado, desta forma, montagem difícil e limitação dimensional.[9] The document ES2312243 deals with an internal combustion engine that has at least two rotors coupled together, concentric with the engine output shaft and included in a housing. Each rotor being associated by means of transmission of the crank-rod type which provide intermittent transmission of motion, aiming to provide a constant turning motion to the shaft. Additionally, the transmission means comprise a crankshaft attached to a toothed wheel whose axis advances along with the engine output shaft, the planetary gears being coupled to the sun gear, which is fixed in the upper part of the housing body. Said crankshaft is coupled through a joint to a first end of a connecting rod, the second end of which is hingedly joined to a peripheral extension of the rotor, the end of a coupled support being also coupled to said crankshaft, this being removable and coupled to the motor output shaft; everything configured so that the crankshaft, when rotating and advancing simultaneously, transmitting in half of its rotation, a movement neutralized to the connecting rod, while in the other half of its rotation it multiplies the advance of the shaft, producing a movement and stop effect on the rotor with attenuated accelerations and decelerations, with the pivot point and the connecting rod describing a hypocycloidal trajectory inscribed in the sun gear. The document described above has a connecting rod with an inscribed hypocycloidal trajectory; additionally, it presents a movement guide mechanism internal to the rotors, that is, included in its interior, presenting, in this way, difficult assembly and dimensional limitation.

[10] O documento US6,739,307 descreve motor de combustão interna compreendendo par de rotores espaçados circunferencialmente dos rotores e dispostos em uma câmara toroidal ou cilíndrica. Os pistões nos rotores estão interpostos entre si. Os pistões, nos diferentes rotores, se movem formando câmaras de diferentes volumes. Os rotores são conectados a um eixo de saída de forma que o referido eixo gire continuamente enquanto os rotores e os pistões giram de forma gradual. Um par de eixos manivela é montado em um suporte fixo ao eixo e gira continuamente ligado ao eixo manivela conectado a um braço manivela que rotaciona com os rotores. Engrenagens nos eixos manivela transferem continuamente a rotação ao suporte e ao eixo enquanto as referidas engrenagens rotacionam em torno de uma engrenagem solar. Com 4 pistões em cada rotor e uma relação de 4:1 entre a engrenagem solar e as engrenagens do eixo manivela, 8 câmaras são formadas entre os pistões e ocorrem 2 combustões em cada uma dessas câmaras por revolução do eixo de saída. Em 2 revoluções do eixo de saída, ocorrem 32 combustões, o que equivaleria a 32 cilindros em um motor convencional 4 tempos. O ciclo ocorre de modo que depois de 22,5° de rotação do eixo de saída, as engrenagens planetárias terão girado 90° em torno de seu próprio eixo. Uma vez que o eixo de saída e os rotores são ligados entre si por barras de ligação, eles rodam em conjunto com a mesma taxa geral, com os rotores fazendo um total de uma volta para cada rotação do eixo de saída. No entanto, devido à ação do braço de manivelas, os rotores também podem balançar para trás e para frente à medida que rodam com o eixo de saída. Apresenta ainda duas portas de admissão e duas portas de exaustão em posições opostas do alojamento, realizando deste modo 32 ciclos termodinâmicos a cada 360° de rotação do eixo de saída. O documento descrito acima possui uma engrenagem solar, onde são montadas duas engrenagens planetárias, apresenta apenas um mecanismo para cada rotor, onde cada mecanismo está acoplado a sua engrenagem planetária, sendo estas defasadas 180° uma da outra, o elemento de transmissão de potência possui dois braços que partem do seu centro geométrico, o que caracteriza um mecanismo desbaianceado, que necessita de acréscimo de massas para minimizar as vibrações.[10] US6,739,307 describes an internal combustion engine comprising pair of rotors spaced circumferentially from the rotors and arranged in a toroidal or cylindrical chamber. The pistons in the rotors are interposed with each other. The pistons in the different rotors move forming chambers of different volumes. The rotors are connected to an output shaft so that said shaft rotates continuously while the rotors and pistons rotate gradually. A pair of crankshafts is mounted on a support fixed to the shaft and rotates continuously connected to the crankshaft connected to a crank arm that rotates with the rotors. Gears on the crankshafts continuously transfer rotation to the bracket and shaft while said gears rotate around a sun gear. With 4 pistons in each rotor and a 4:1 ratio between sun gear and crankshaft gears, 8 chambers are formed between the pistons and 2 combustions occur in each of these chambers per revolution of the output shaft. In 2 revolutions of the output shaft, 32 combustions occur, which would be equivalent to 32 cylinders in a conventional 4-stroke engine. The cycle occurs so that after 22.5° of rotation of the output shaft, the planetary gears will have rotated 90° around their own axis. Since the output shaft and rotors are linked together by link bars, they rotate together at the same general rate, with the rotors making a total of one revolution for each rotation of the output shaft. However, due to crank arm action, the rotors can also swing back and forth as they rotate with the output shaft. It also has two intake ports and two exhaust ports in opposite positions of the housing, thus performing 32 thermodynamic cycles every 360° of rotation of the output shaft. The document described above has a sun gear, where two planetary gears are mounted, presents only one mechanism for each rotor, where each mechanism is coupled to its planetary gear, which are 180° out of phase with each other, the power transmission element has two arms that start from its geometric center, which characterizes a faded mechanism, which requires an increase in mass to minimize vibrations.

[11] Do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.[11] From what can be seen from the researched literature, no documents were found anticipating or suggesting the teachings of the present invention, so that the solution proposed here has novelty and inventive step compared to the state of the art.

Summary of the Invention

[12] A presente invenção descreve um motor alternativo rotativo de combustão interna compreendendo; transmissão por biela e engrenamento epicicloidal; referido motor ainda compreendendo, ao menos, dois rotores compreendendo, pelo menos, duas palhetas ou pistões toroidais diametralmente opostos entre si e sistema de transmissão ao eixo de saída compreendendo dispositivo de bielas acopladas a engrenagens[12] The present invention describes an internal combustion rotary reciprocating engine comprising; transmission by connecting rod and epicyclic gearing; said engine further comprising at least two rotors comprising at least two toroidal vanes or pistons diametrically opposed to each other and transmission system to the output shaft comprising gear-coupled connecting rod device

[13] A presente invenção apresenta uma série de vantagens, incluindo: o fato de não possuir massas desbalanceadas; não necessitar de adição de contrapesos para balanceamento do sistema. Para alterar o número de combustões por revolução basta alterar a relação de engrenamento ou adicionar mais rotores.[13] The present invention has a number of advantages, including: the fact that it does not have unbalanced masses; no need to add counterweights to balance the system. To change the number of combustions per revolution just change the gear ratio or add more rotors.

[14] É, portanto, um objeto da presente invenção um motor alternativo rotativo de combustão interna com mecanismo de transmissão por biela e engrenamento epicicloidal compreendendo:- pelo menos dois rotores concêntricos (1) e (2), cada rotor sendo associado a dois elos manivela (3) e (4) sendo associadas por meio de eixos às bielas (5a,5b,6a,6b); e- cada biela (5a,5b,6a,6b) associada a um elo secundário (7a, 7b, 8a, 8b) sendo cada elo secundário associado ás engrenagens planetária (9a,9b,9c,9d) de modo excêntrico ao eixo de rotação da referida engrenagem planetária, sendo cada elo secundário associado por meio do centro de rotação de engrenagem planetária. - engrenagens planetárias (9a,9b,9c,9d) sendo engrenadas em uma engrenagem solar (10) e associadas cooperativamente a uma cruzeta (11) por eixos em seu centro de rotação, e a cruzeta (11) associada a um eixo de saída de potência (12).[14] It is therefore an object of the present invention an internal combustion rotary reciprocating engine with a connecting rod transmission mechanism and epicyclic gearing comprising:- at least two concentric rotors (1) and (2), each rotor being associated with two crank links (3) and (4) being associated by means of axles to the connecting rods (5a,5b,6a,6b); e- each connecting rod (5a,5b,6a,6b) associated with a secondary link (7a, 7b, 8a, 8b) each secondary link being associated with the planetary gears (9a,9b,9c,9d) eccentrically to the axis of rotation of said planetary gear, each secondary link being associated through the planetary gear rotation center. - planetary gears (9a,9b,9c,9d) being meshed in a sun gear (10) and cooperatively associated with a crosshead (11) by shafts at its center of rotation, and the crosshead (11) associated with an output shaft of power (12).

[15] Em uma realização preferencial, o motor alternativo rotativo compreende elos secundários (7a,7b,8a,8b) intermediando as bielas (5a,5b,6a,6b) das engrenagens planetárias (9a,9b,9c,9d).[15] In a preferred embodiment, the reciprocating reciprocating engine comprises secondary links (7a,7b,8a,8b) intervening the connecting rods (5a,5b,6a,6b) of the planetary gears (9a,9b,9c,9d).

[16] Em uma realização preferencial, o motor alternativo rotativo compreende:- um primeiro rotor (1) compreendendo uma primeira palheta primária (1.1) e uma primeira palheta secundária (1.1’), defasadas em 180°;- um segundo rotor (2) compreendendo uma segunda palheta primária (2.2) e uma segunda palheta secundária (2.2’), defasadas em 180°;as palhetas definindo quatro regiões de volume variável, limitadas pelas áreas da superfície das palhetas, por uma carcaça cilíndrica, periférica (14), pela tampa posterior (16) e pela tampa frontal (15).[16] In a preferred embodiment, the rotary reciprocating motor comprises:- a first rotor (1) comprising a first primary vane (1.1) and a first secondary vane (1.1'), offset by 180°;- a second rotor (2) ) comprising a second primary vane (2.2) and a second secondary vane (2.2'), offset by 180°; the vanes defining four regions of variable volume, limited by the surface areas of the vanes, by a cylindrical, peripheral housing (14) , the back cover (16) and the front cover (15).

[17] Em uma realização preferencial, o motor alternativo rotativo compreende:- um elo manivela (4) associado a um eixo concêntrico oco (13) o qual está engastado a um primeiro rotor (1), elo manivela (4), eixo concêntrico oco (13), primeiro rotor (1) possuindo a mesma variação angular; e ligado ao elo manivela (4) duas bielas diametralmente opostas (6a,6b);- um elo manivela (3) associado a um eixo concêntrico (17) o qual está engastado a um segundo rotor (2), elo manivela (3), eixo concêntrico (17) possuindo a mesma variação angular; e ligado ao elo manivela (3) duas bielas diametralmente opostas (5a,5b);[17] In a preferred embodiment, the rotary reciprocating engine comprises:- a crank link (4) associated with a hollow concentric shaft (13) which is crimped to a first rotor (1), crank link (4), concentric shaft hollow (13), first rotor (1) having the same angular variation; and connected to the crank link (4) are two diametrically opposed connecting rods (6a,6b); - a crank link (3) associated with a concentric shaft (17) which is crimped to a second rotor (2), crank link (3) , concentric shaft (17) having the same angular variation; and connected to the crank link (3) are two diametrically opposed connecting rods (5a,5b);

[18] Em uma realização preferencial, o motor alternativo rotativo compreende:- Dois rotores (1) e (2) respectivamente engastados e concêntricos aos eixos (13) e (17), e respectivamente engastados aos elos manivelas (4) e (3). - Um eixo (17) alojado no interior do eixo oco (13), estes sendo concêntricos,- Um eixo (17) alojado no interior do eixo oco (13) com variação relativa de posição angular em operação.[18] In a preferred embodiment, the rotary reciprocating engine comprises:- Two rotors (1) and (2) respectively crimped and concentric to the shafts (13) and (17), and respectively crimped to the crank links (4) and (3) ). - A shaft (17) housed inside the hollow shaft (13), these being concentric, - An shaft (17) housed inside the hollow shaft (13) with relative variation of angular position in operation.

[19] Em uma realização preferencial a relação de transmissão entre a engrenagem solar (10) e as engrenagens planetárias (9a,9b,9c,9d) ser de 2:1.[19] In a preferred embodiment the transmission ratio between the sun gear (10) and the planetary gears (9a,9b,9c,9d) is 2:1.

[20] Em uma realização preferencial, o motor alternativo rotativo compreende:- uma relação de proporção entre a distância dos pontos de articulação do elo secundário (7a,7b,8a,8b) e o raio do diâmetro primitivo das engrenagens planetárias (9a,9b,9c,9d) sendo entre 1 e 2, mais preferivelmente de 1,75;- uma relação de proporção entre a distância dos pontos de articulação da biela (5a,5b,6a,6b) e a distância dos pontos de articulação do elo secundário (7a,7b,8a,8b) sendo entre 4 e 6, mais preferivelmente de 5,25; e- uma relação de proporção entre a distância do ponto de articulação da biela (5a,5b,6a,6b) e o eixo central do rotor sendo entre 1 e 3, mais preferivelmente 2,1.[20] In a preferred embodiment, the reciprocating reciprocating motor comprises:- a ratio of the distance between the pivot points of the secondary link (7a,7b,8a,8b) and the radius of the pitch diameter of the planetary gears (9a, 9b,9c,9d) being between 1 and 2, more preferably 1.75;- a ratio of the distance of the connecting rod pivot points (5a,5b,6a,6b) and the distance of the pivot points of the connecting rod (5a,5b,6a,6b) secondary link (7a,7b,8a,8b) being between 4 and 6, more preferably 5.25; e- a proportion ratio between the distance from the pivot point of the connecting rod (5a,5b,6a,6b) and the central axis of the rotor being between 1 and 3, more preferably 2.1.

[21] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.[21] These and other objects of the invention will be immediately valued by those versed in the art and by companies with interests in the segment, and will be described in sufficient detail for their reproduction in the following description.

Brief Description of Figures

[22] A figura 1 ilustra uma realização preferencial do motor rotativo da presente invenção, em perspectiva, sem as câmaras cilíndricas, onde são indicados: um primeiro rotor (1) com uma primeira palheta primária (1.1) e uma segunda palheta primária (1.1’); um segundo rotor (2) com uma primeira palheta secundária (2.2) e uma segunda palheta secundária (2.2’); um elo manivela do segundo rotor (3); um elo manivela do primeiro rotor (4); uma primeira biela (5a); uma segunda biela (5b); uma terceira biela (6a); uma quarta biela (6b); um primeiro elo secundário (7a); um segundo elo secundário (7b); um terceiro elo secundário (8a); um quarto elo secundário (8b); uma primeira engrenagem planetária (9a); uma segunda engrenagem planetária (9b); uma terceira engrenagem planetária (9c); uma quarta engrenagem planetária (9d); uma engrenagem solar (10); uma cruzeta (11); um eixo de saída (12); um eixo do primeiro rotor (13); um eixo do segundo rotor (17).[22] Figure 1 illustrates a preferred embodiment of the rotary engine of the present invention, in perspective, without the cylindrical chambers, where: a first rotor (1) with a first primary vane (1.1) and a second primary vane (1.1) are indicated. '); a second rotor (2) with a first secondary vane (2.2) and a second secondary vane (2.2'); a crank link of the second rotor (3); a crank link of the first rotor (4); a first connecting rod (5a); a second connecting rod (5b); a third connecting rod (6a); a fourth connecting rod (6b); a first secondary link (7a); a second secondary link (7b); a third secondary link (8a); a fourth secondary link (8b); a first planetary gear (9a); a second planetary gear (9b); a third planetary gear (9c); a fourth planetary gear (9d); a sun gear (10); a cross (11); an output shaft (12); a shaft of the first rotor (13); a shaft of the second rotor (17).

[23] A figura 2 ilustra um motor rotativo com pistões toroidais[23] Figure 2 illustrates a rotary engine with toroidal pistons

[24] A figura 3 ilustra uma câmara cilíndrica (22) com os rotores com palhetas.[24] Figure 3 illustrates a cylindrical chamber (22) with vane rotors.

[25] A figura 4 ilustra uma carcaça onde são alojados todos os componentes de um motor da presente invenção.[25] Figure 4 illustrates a housing where all the components of a motor of the present invention are housed.

[26] A figura 5 ilustra uma realização do motor rotativo da presente invenção, em perspectiva, com a câmara cilíndricas, onde são indicados: uma primeira biela (5a); uma segunda biela (5b); uma terceira biela (6a); uma quarta biela (6b); um primeiro elo secundário (7a); um segundo elo secundário (7b); um terceiro elo secundário (8a); um quarto elo secundário (8b); uma primeira engrenagem planetária (9a); uma segunda engrenagem planetária (9b); uma terceira engrenagem planetária (9c); uma quarta engrenagem planetária (9d); uma engrenagem solar (10); uma cruzeta (11); um eixo de saída (12), uma câmara cilíndrica central, que aloja os rotores com suas respectivas palhetas (14); uma tampa frontal da câmara dos rotores (15); uma tampa posterior da tampa dos rotores (16); uma janela de admissão (20); e uma janela de exaustão (21),[26] Figure 5 illustrates an embodiment of the rotary engine of the present invention, in perspective, with the cylindrical chamber, where are indicated: a first connecting rod (5a); a second connecting rod (5b); a third connecting rod (6a); a fourth connecting rod (6b); a first secondary link (7a); a second secondary link (7b); a third secondary link (8a); a fourth secondary link (8b); a first planetary gear (9a); a second planetary gear (9b); a third planetary gear (9c); a fourth planetary gear (9d); a sun gear (10); a cross (11); an output shaft (12), a central cylindrical chamber, which houses the rotors with their respective vanes (14); a front cover of the rotor chamber (15); a back cover of the rotors cover (16); an intake window (20); and an exhaust window (21),

[27] A figura 6 ilustra uma realização do motor da presente invenção em perspectiva, onde são indicados: um primeiro rotor (1) com uma primeira palheta primária (1.1) e uma segunda palheta primária (1.11); um segundo rotor (2) com uma primeira palheta secundária (2.2) e uma segunda palheta secundária (2.2’), uma carcaça onde são montados os mecanismos (18); e a tampa posterior da carcaça dos mecanismos (19).[27] Figure 6 illustrates an embodiment of the motor of the present invention in perspective, where are indicated: a first rotor (1) with a first primary vane (1.1) and a second primary vane (1.11); a second rotor (2) with a first secondary vane (2.2) and a second secondary vane (2.2'), a housing where the mechanisms (18) are mounted; and the rear cover of the mechanisms housing (19).

[28] A figura 7 ilustra uma realização do motor rotativo da presente invenção, em uma vista lateral em corte, onde são indicados: primeiro rotor (1); isegundo rotor (2); cruzeta (11); eixo de saída (12); câmara cilíndrica central que aloja os rotores e suas respectivas palhetas, onde ocorrem os ciclos de aspiração compressão, expansão e exaustão (14); a tampa posterior (16) da carcaça dos rotores (14); a tampa frontal(15) da carcaça dos rotores (14); carcaça (18) do mecanismo que causa o avanço e retardo do movimento dos rotores (1) e (2), gerando assim os ciclos do motor; Tampa posterior da carcaça do mecanismo (19).[28] Figure 7 illustrates an embodiment of the rotary engine of the present invention, in a sectional side view, where the following are indicated: first rotor (1); the second rotor (2); cross (11); output shaft (12); central cylindrical chamber that houses the rotors and their respective blades, where the suction, compression, expansion and exhaust cycles occur (14); the rear cover (16) of the rotor housing (14); the front cover (15) of the rotor housing (14); frame (18) of the mechanism that causes the advance and delay of the movement of the rotors (1) and (2), thus generating the motor cycles; Rear cover of mechanism housing (19).

[29] A figura 8 ilustra a posição inicial dos rotores na câmara cilíndrica central (14), onde as aberturas de exaustão e admissão encontram-se fechadas pela primeira palheta primária (1.1) e a segunda palheta primária (2.2), respectivamente e, ainda, o volume definido pela segunda palheta primária (1.T) e a segunda palheta secundária (2.2’) é exposta à ignição.[29] Figure 8 illustrates the initial position of the rotors in the central cylindrical chamber (14), where the exhaust and inlet openings are closed by the first primary vane (1.1) and the second primary vane (2.2), respectively, and, further, the volume defined by the second primary vane (1.T) and the second secondary vane (2.2') is exposed to ignition.

[30] A figura 9 ilustra a posição do mecanismo, para a condição dos rotores conforme ilustrado na figura 8, onde são indicados: um elo manivela do segundo rotor (3); um elo manivela do primeiro rotor (4); uma primeira biela (5a); uma segunda biela (5b); uma terceira biela (6a); uma quarta biela (6b); um primeiro elo secundário (7a); um segundo elo secundário (7b); um terceiro elo secundário (8a); um quarto elo secundário (8b); uma primeira engrenagem planetária (9a); uma segunda engrenagem planetária (9b); uma terceira engrenagem planetária (9c); uma quarta engrenagem planetária (9d).[30] Figure 9 illustrates the position of the mechanism, for the condition of the rotors as illustrated in figure 8, where they are indicated: a crank link of the second rotor (3); a crank link of the first rotor (4); a first connecting rod (5a); a second connecting rod (5b); a third connecting rod (6a); a fourth connecting rod (6b); a first secondary link (7a); a second secondary link (7b); a third secondary link (8a); a fourth secondary link (8b); a first planetary gear (9a); a second planetary gear (9b); a third planetary gear (9c); a fourth planetary gear (9d).

[31] A figura 10 ilustra uma segunda posição dos rotores, onde ocorre: admissão no volume definido pela primeira palheta primária (1.1) e a primeira palheta secundária (2.2); exaustão no volume definido pela primeira palheta (1.1) e a segunda palheta secundária (2.2’); expansão no volume definido pela segunda palheta primária (1.T) e a segunda palheta secundária (2.2’); e compressão no volume definido pela segunda palheta primária (1.1’) e a segunda palheta primária (2.2), ocasionando uma rotação dos rotores equivalente a 1/16 de volta do eixo de saída (12)[31] Figure 10 illustrates a second position of the rotors, where: admission occurs in the volume defined by the first primary vane (1.1) and the first secondary vane (2.2); exhaust in the volume defined by the first vane (1.1) and the second secondary vane (2.2'); expansion in the volume defined by the second primary vane (1.T) and the second secondary vane (2.2'); and compression in the volume defined by the second primary vane (1.1') and the second primary vane (2.2), causing a rotation of the rotors equivalent to 1/16 of a turn of the output shaft (12)

[32] A figura 11 ilustra a posição do mecanismo, para a condição dos rotores conforme ilustrado na figura 10, onde são indicados: um elo manivela do segundo rotor (3); um elo manivela do primeiro rotor (4); uma primeira biela (5a); uma segunda biela (5b); uma terceira biela (6a); uma quarta biela (6b); um primeiro elo secundário (7a); um segundo elo secundário (7b); um terceiro elo secundário (8a); um quarto elo secundário (8b); uma primeira engrenagem planetária (9a); uma segunda engrenagem planetária (9b); uma terceira engrenagem planetária (9c); uma quarta engrenagem planetária (9d).[32] Figure 11 illustrates the position of the mechanism, for the condition of the rotors as illustrated in figure 10, where they are indicated: a crank link of the second rotor (3); a crank link of the first rotor (4); a first connecting rod (5a); a second connecting rod (5b); a third connecting rod (6a); a fourth connecting rod (6b); a first secondary link (7a); a second secondary link (7b); a third secondary link (8a); a fourth secondary link (8b); a first planetary gear (9a); a second planetary gear (9b); a third planetary gear (9c); a fourth planetary gear (9d).

[33] A figura 12 ilustra uma terceira posição dos rotores, onde: se aproxima do término a admissão no volume definido pela primeira palheta primária (1.1) e a primeira palheta secundária (2.2); se aproxima do término a exaustão no volume definido pela primeira palheta (1.1) e a segunda palheta secundária (2.2’); se aproxima do término a expansão no volume definido pela segunda palheta primária (1.1’) e a segunda palheta secundária (2.2’); se aproxima do término a compressão no volume definido pela segunda palheta primária (1.1’) e a segunda palheta primária (2.2), ocasionando uma rotação dos rotores equivalente a 1/8 de volta do eixo de saída (12)[33] Figure 12 illustrates a third position of the rotors, where: the admission to the volume defined by the first primary vane (1.1) and the first secondary vane (2.2) is approaching the end; the exhaustion in the volume defined by the first vane (1.1) and the second secondary vane (2.2') is approaching the end; the expansion in the volume defined by the second primary blade (1.1') and the second secondary blade (2.2') is nearing completion; Compression in the volume defined by the second primary vane (1.1') and the second primary vane (2.2) is approaching the end, causing a rotation of the rotors equivalent to 1/8 turn of the output shaft (12)

[34] A figura 13 ilustra a posição do mecanismo, para a condição dos rotores conforme ilustrado na figura 12, onde são indicados: um elo manivela do segundo rotor (3); um elo manivela do primeiro rotor (4); uma primeira biela (5a); uma segunda biela (5b); uma terceira biela (6a); uma quarta biela (6b); um primeiro elo secundário (7a); um segundo elo secundário (7b); um terceiro elo secundário (8a); um quarto elo secundário (8b); uma primeira engrenagem planetária (9a); uma segunda engrenagem planetária (9b); uma terceira engrenagem planetária (9c); uma quarta engrenagem planetária (9d).[34] Figure 13 illustrates the position of the mechanism, for the condition of the rotors as illustrated in figure 12, where they are indicated: a crank link of the second rotor (3); a crank link of the first rotor (4); a first connecting rod (5a); a second connecting rod (5b); a third connecting rod (6a); a fourth connecting rod (6b); a first secondary link (7a); a second secondary link (7b); a third secondary link (8a); a fourth secondary link (8b); a first planetary gear (9a); a second planetary gear (9b); a third planetary gear (9c); a fourth planetary gear (9d).

[35] A figura 14 ilustra uma quarta posição dos rotores, onde ocorre: o término da admissão no volume definido pela primeira palheta primária (1.1) e a primeira palheta secundária (2.2); o término da exaustão no volume definido pela primeira palheta primária (1.1) e a segunda palheta secundária (2.2’); o término da expansão no volume definido pela segunda palheta primária (1.1’) e a segunda palheta secundária (2.2’); e o término da compressão no volume definido pela segunda palheta primária (1.1’) e a segunda palheta primária (2,2), de modo que o fluído contido em tal volume esteja pronto para se exposto à ignição, para que ocorra sua expansão.[35] Figure 14 illustrates a fourth position of the rotors, where: the end of the admission in the volume defined by the first primary vane (1.1) and the first secondary vane (2.2); the end of exhaustion in the volume defined by the first primary vane (1.1) and the second secondary vane (2.2'); the end of expansion in the volume defined by the second primary vane (1.1') and the second secondary vane (2.2'); and the end of compression in the volume defined by the second primary vane (1.1') and the second primary vane (2,2), so that the fluid contained in such volume is ready to be exposed to ignition, so that its expansion occurs.

[36] A figura 15 ilustra a posição do mecanismo, para a condição dos rotores conforme ilustrado na figura 14, onde são indicados: um elo manivela do segundo rotor (3); um elo manivela do primeiro rotor (4); uma primeira biela (5a); uma segunda biela (5b); uma terceira biela (6a); uma quarta biela (6b); um primeiro elo secundário (7a); um segundo elo secundário (7b); um terceiro elo secundário (8a); um quarto elo secundário (8b); uma primeira engrenagem planetária (9a); uma segunda engrenagem planetária (9b); uma terceira engrenagem planetária (9c); uma quarta engrenagem planetária (9d).[36] Figure 15 illustrates the position of the mechanism, for the condition of the rotors as illustrated in figure 14, where they are indicated: a crank link of the second rotor (3); a crank link of the first rotor (4); a first connecting rod (5a); a second connecting rod (5b); a third connecting rod (6a); a fourth connecting rod (6b); a first secondary link (7a); a second secondary link (7b); a third secondary link (8a); a fourth secondary link (8b); a first planetary gear (9a); a second planetary gear (9b); a third planetary gear (9c); a fourth planetary gear (9d).

[37] A figura 16 ilustra um gráfico referente à defasagem angular entre os mecanismos e os movimentos relativos entre cada palheta, onde: o traçado (A) representa o movimento da primeira palheta secundária (2.2); o traçado (B) representa o movimento da primeira palheta primária (1.1); o traçado (C) representa o movimento da segunda palheta secundária (2.2’); e o traçado (D) representa o movimento da segunda palheta primária (1.1’).[37] Figure 16 illustrates a graph referring to the angular lag between the mechanisms and the relative movements between each vane, where: the trace (A) represents the movement of the first secondary vane (2.2); the trace (B) represents the movement of the first primary vane (1.1); the trace (C) represents the movement of the second secondary vane (2.2'); and the trace (D) represents the movement of the second primary vane (1.1').

[38] A figura 17 ilustra um gráfico referente ao movimento de afastamento e aproximação das palhetas/pistões através de uma relação de 2:1 do sistema epicicloidal da presente invenção. O gráfico é plotado com o eixo da abscissa sendo o eixo da variação angular do eixo de saída de potência (12) e o eixo das ordenadas sendo a variação relativa angular entre as palhetas/pistões.[38] Figure 17 illustrates a graph referring to the movement away and towards the vanes/pistons through a 2:1 ratio of the epicycloidal system of the present invention. The graph is plotted with the abscissa axis being the angular variation axis of the power output axis (12) and the ordinate axis being the relative angular variation between the vanes/pistons.

[39] Descrição Detalhada da Invenção[39] Detailed Description of the Invention

[40] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma.[40] The examples shown here are intended only to exemplify one of the numerous ways to carry out the invention, however without limiting its scope.

[41] A presente invenção entende por sistema de biela manivela o conjunto de transmissão de movimento alternado composto por, ao menos, uma biela, um elo secundário e um elo manivela.[41] The present invention understands by crank connecting rod system the alternating motion transmission set composed of at least one connecting rod, a secondary link and a crank link.

[42] A presente invenção entende por sistema epicicloidal de engrenagens, o sistema composto por engrenagem solar (10) e engrenagens planetárias (9a), (9b), (9c) e (9d); no caso em especial, quatro engrenagens planetárias.[42] The present invention understands by epicyclic gear system, the system composed of sun gear (10) and planetary gears (9a), (9b), (9c) and (9d); in this particular case, four planetary gears.

[43] A invenção realizada define-se como motor rotativo e alternativo com mecanismo de transmissão de bielas acopladas engrenadas, dito motor sendo de combustão interna. Apresenta as configurações de combustão por centelha (ciclo Otto) ou combustão por compressão (ciclo Diesel). Qualquer tipo de sistema de controle elétrico ou eletrônico de ignição e injeção atualmente utilizado pode ser usado no presente invento. Isso inclui, para o ciclo Otto, o sistema de ignição por centelha através de platinado, sistema de ignição eletrônica, sistema de injeção eletrônica e sistema de injeção eletrônica com injeção direta de combustível. Para o ciclo Diesel, o modelo se adapta também a qualquer tipo de injeção eletrônica, sendo estas, sistema de injeção direta, ou indireta através do uso de uma pré-câmara de combustão. O modelo de mecanismo utilizado não se altera de nenhuma forma com o tipo de controle de ignição ou injeção usado. Esse motor pode ser utilizado em qualquer aplicação onde um motor de combustão interna convencional atualmente é usado. Conforme a figura 1, o modelo basicamente é constituído por rotores concêntricos (1) e (2) com palhetas (1.1), (1.1'), (2.2) e (2.2') ou por pistões toroidais, exemplificados na Figura 2, que definem as câmaras (espaços entre as palhetas ou pistões toroidais) onde são realizados os tempos de admissão, compressão, combustão (expansão) e exaustão. Tais câmaras são definidas, ainda, por uma câmara cilíndrica (22) concêntrica e interna a carcaça (14) , conforme ilustrado na figura 3, delimitando câmaras toroidais junto às palhetas/pistões, sendo vedadas entre as faces planas por meio da tampa frontal (15) e da tampa posterior (16) das palhetas/pistões.[43] The invention is defined as a rotary and reciprocating engine with a transmission mechanism of connected connecting rods, said engine being of internal combustion. Displays spark combustion (Otto cycle) or compression combustion (Diesel cycle) configurations. Any type of electrical or electronic ignition and injection control system currently used can be used in the present invention. This includes, for the Otto cycle, the spark ignition system through platinum, electronic ignition system, electronic injection system and electronic injection system with direct fuel injection. For the Diesel cycle, the model also adapts to any type of electronic injection, these being a direct injection system, or indirect through the use of a pre-combustion chamber. The engine model used does not change in any way with the type of ignition or injection control used. This engine can be used in any application where a conventional internal combustion engine is currently used. According to figure 1, the model basically consists of concentric rotors (1) and (2) with vanes (1.1), (1.1'), (2.2) and (2.2') or by toroidal pistons, exemplified in Figure 2, which define the chambers (spaces between the vanes or toroidal pistons) where the intake, compression, combustion (expansion) and exhaust times are performed. Such chambers are also defined by a cylindrical chamber (22) concentric and internal to the housing (14), as illustrated in Figure 3, delimiting toroidal chambers next to the vanes/pistons, being sealed between the flat faces by means of the front cover ( 15) and the rear cover (16) of the vanes/pistons.

[44] Para que o motor da presente invenção opere corretamente, preferivelmente deve ser configurado com números pares de palhetas/pistões, com quantidade a ser determinada em função da potência requerida para o motor.[44] In order for the motor of the present invention to operate correctly, it should preferably be configured with even numbers of vanes/pistons, with the quantity to be determined depending on the power required for the motor.

[45] Para obter um movimento alternado é necessário urn mecanismo que possua a mesma configuração de um motor alternativo linear, o qual é representado em motores convencionais por um mecanismo de quatro barras manivela seguidor ou mecanismo biela-manivela. Porém, além de se desejar que o mecanismo possua os mesmos ciclos, necessita-se que o mecanismo gire para possibilitar o movimento rotacional alternado dos rotores (1) e (2). Em cada rotor há um mecanismo acoplado que guia o movimento alternado entre os rotores, e que transforma o movimento destes em um movimento rotativo constante na saída de potência. Para a transmissão de movimento final, os mecanismos estão ligados a uma cruzeta (11), que está engastada ao eixo de saída de potência (12), mostrados na figura 1.[45] To obtain an alternating motion, a mechanism that has the same configuration as a linear reciprocating motor is required, which is represented in conventional motors by a four-bar crank-follower mechanism or connecting rod-crank mechanism. However, in addition to wanting the mechanism to have the same cycles, it is necessary that the mechanism rotates to enable the alternating rotational movement of rotors (1) and (2). In each rotor there is a coupled mechanism that guides the alternating movement between the rotors, and that transforms their movement into a constant rotary movement at the power output. For the transmission of final movement, the mechanisms are connected to a cross (11), which is crimped to the power output shaft (12), shown in figure 1.

[46] Na presente invenção, os pistões/palhetas são dotados de um movimento rotativo de velocidade angular variável, com repetição cíclica desta variação, formando fases de aproximação e afastamento entre as palhetas/pistões (1.1), (11’), (2.2) e (2.2’) de tal modo que tais fases gerem ciclos de admissão, compressão, combustão (expansão) e exaustão, que são necessárias para o funcionamento de um motor de combustão interna. As palhetas/pistões fazem parte dos rotores cujos eixos são concêntricos e são conectados a mecanismos biela manivela, acoplados a um sistema epicicloidal de engrenagens, que transforma o movimento rotativo alternado dos rotores em movimento rotativo constante do eixo (12).[46] In the present invention, the pistons/blades are provided with a rotating movement of variable angular speed, with cyclic repetition of this variation, forming phases of approach and departure between the vanes/pistons (1.1), (11'), (2.2) ) and (2.2') in such a way that these phases generate cycles of intake, compression, combustion (expansion) and exhaust, which are necessary for the operation of an internal combustion engine. The vanes/pistons are part of the rotors whose shafts are concentric and are connected to crank-rod mechanisms, coupled to an epicyclic gear system, which transforms the alternating rotational movement of the rotors into constant rotational movement of the shaft (12).

[47] No eixo de saída do movimento (12), cuja velocidade não sofre variação cíclica, é associado a uma cruzeta (11), na qual são dispostos mancais de deslizamento para os eixos de engrenagens planetárias (9a), (9b), (9c) e (9d), que giram em orbita sobre uma engrenagem solar (10), fixada em uma tampa (19), fixo ao componente da carcaça (18).[47] The movement output shaft (12), whose speed does not undergo cyclic variation, is associated with a crosshead (11), on which plain bearings are arranged for the planetary gear shafts (9a), (9b), (9c) and (9d), which rotate in orbit around a sun gear (10), fixed to a cover (19), fixed to the housing component (18).

[48] Em cada engrenagem planetária é disposto um elo secundário engastado (7a), (7b), (8a) e (8b), sendo cada elo secundário conectado, através de um mancai de deslizamento, a uma biela (5a), (5b), (6a) e (6b), respectivamente conectada, por um mancai de deslizamento, a um dos elos manivelas (4) e (3) fixadas nos eixos dos rotores (1) e (2). Neste ponto, são dispostos dois elos secundários (8a) e (8b), ou (7a) e (7b) idênticos defasados 180° para cada rotor, além do elo manivela (3) para o rotor (2), e o elo manivela (4) para o rotor (1).[48] A recessed secondary link (7a), (7b), (8a) and (8b) is arranged in each planetary gear, each secondary link being connected, through a plain bearing, to a connecting rod (5a), ( 5b), (6a) and (6b), respectively connected, by a plain bearing, to one of the crank links (4) and (3) fixed on the rotor shafts (1) and (2). At this point, two identical secondary links (8a) and (8b), or (7a) and (7b) are placed 180° out of phase for each rotor, in addition to the crank link (3) for the rotor (2), and the crank link (4) to the rotor (1).

[49] Com o giro das engrenagens planetárias, os elos secundários fixados aos eixos da mesma produzem um movimento epicicloidal, consequentemente geram um movimento composto de translação e rotação das bielas. Este movimento, somado o movimento angular constante de cada engrenagem planetária em torno do seu próprio eixo e em orbita em torno da engrenagem solar, é transmitido pelas bielas e pelas manivelas causando uma variação cíclica na velocidade angular de giro do rotor correspondente, produzindo os ciclos de afastamento e aproximação das palhetas/pistões.[49] With the rotation of the planetary gears, the secondary links fixed to the axes of the same produce an epicycloidal movement, consequently generating a movement composed of translation and rotation of the connecting rods. This movement, added to the constant angular movement of each planetary gear around its own axis and in orbit around the sun gear, is transmitted by the connecting rods and cranks, causing a cyclic variation in the angular speed of rotation of the corresponding rotor, producing the cycles distance and approximation of the vanes/pistons.

[50] A utilização de elos secundários torna o sincronismo de montagem facilitado. Sem a utilização dos elos secundários, o dimensionamento se tornaria difícil e impreciso, adicionalmente a fabricação exigiria usinagem e tratamentos térmicos, retificação e um sistema de lubrificação complexo.[50] The use of secondary links makes assembly synchronization easier. Without the use of secondary links, sizing would become difficult and imprecise, additionally fabrication would require machining and heat treatments, grinding and a complex lubrication system.

[51] Para cada rotor é necessário apenas um sistema epicicloidal de engrenagens e um sistema de biela manivela para gerar o movimento descrito e, para equilibrar as massas desbalanceadas e forças inerciais bem como dividir os esforços de torque, utiliza-se dois conjuntos idênticos de mecanismos de transmissão, espelhados e defasados em 180°.[51] For each rotor, only an epicyclic gear system and a crank rod system are needed to generate the described movement and, to balance the unbalanced masses and inertial forces as well as to divide the torque efforts, two identical sets of transmission mechanisms, mirrored and offset by 180°.

[52] O motor da presente invenção tem como base teórica o conceito da relação de engrenamento epicicloidal, que é o que determina o número de palhetas/pistões bem como o número de combustões por revolução do eixo de saída, consequentemente a potência do modelo. A base dos cálculos é dada através das equações paramétricas cicloidais.[52] The engine of the present invention is theoretically based on the concept of the epicyclic gear ratio, which is what determines the number of vanes/pistons as well as the number of combustions per revolution of the output shaft, consequently the power of the model. The basis of the calculations is given through the cycloidal parametric equations.

[53] A relação de engrenamento dada gera a equação (R+r)/r, em que R é o raio da engrenagem solar e r é o raio da engrenagem planetária. O resultado da equação dará o número de revoluções da engrenagem planetária em torno da solar. Além disso, R/r resume a relação de engrenamento entre engrenagem solar e planetária e o número de palhetas/pistões do motor. Por exemplo, usando uma relação de engrenamento de 2:1 tem-se 2 palhetas/pistões diametralmente opostos por rotor tendo assim 4 combustões por revolução do eixo de saída (12). Ainda, sabe-se que as engrenagens planetárias rotacionam 2 voltas para cada 360° de revolução do eixo de saída de potência.[53] The given gear ratio generates the equation (R+r)/r, where R is the radius of the sun gear and r is the radius of the planetary gear. The result of the equation will give the number of revolutions of the planetary gear around the sun. Also, R/r summarizes the gear ratio between sun and planetary gear and the number of vanes/pistons in the engine. For example, using a 2:1 gear ratio you have 2 diametrically opposed vanes/pistons per rotor thus having 4 combustions per revolution of the output shaft (12). Also, it is known that planetary gears rotate 2 turns for every 360° of revolution of the power output shaft.

[54] Utilizando-se uma relação de 4:1 tem-se então 4 palhetas/pistões diametralmente opostos por rotor tendo 16 combustões por revolução do eixo de saída. Como exemplificado anteriormente, tem-se 4 revoluções das engrenagens planetárias para cada 360° de revolução do eixo de saída de potência. O cálculo é válido para toda relação de engrenamento par.[54] Using a 4:1 ratio, there are then 4 diametrically opposed vanes/pistons per rotor having 16 combustions per revolution of the output shaft. As exemplified earlier, there are 4 revolutions of the planetary gears for every 360° of revolution of the power output shaft. The calculation is valid for every even gear ratio.

[55] O número de combustões por revolução do eixo de saída (12) obedece à equação C=2xn, em que C é o número de combustões por revolução do eixo de saída (12) e n é a relação de engrenamento entre engrenagem solar e engrenagem planetária e obrigatoriamente n também é igual ao número de palhetas/pistões por rotor.[55] The number of combustions per revolution of the output shaft (12) obeys the equation C=2xn, where C is the number of combustions per revolution of the output shaft (12) and n is the gear ratio between sun gear and planetary gear and necessarily n is also equal to the number of vanes/pistons per rotor.

[56] A alteração da relação de raios das engrenagens não altera o princípio geométrico de funcionamento do mecanismo do motor e este se mantem com os mesmos componentes e mesmo número. Tal alteração impacta na diferença dimensional dos elos secundário (7a), (7b), (8a) e (8b), das bielas (5a), (5b), (6a) e (6b), e dos elos manivela (3) e (4). Porém os resultados cinemáticos e dinâmicos para cada geometria dimensional utilizada no mecanismo é alterada.[56] Changing the gear radii ratio does not change the geometric principle of operation of the engine mechanism and it remains with the same components and the same number. This change impacts the dimensional difference of the secondary links (7a), (7b), (8a) and (8b), the connecting rods (5a), (5b), (6a) and (6b), and the crank links (3) and (4). However, the kinematic and dynamic results for each dimensional geometry used in the mechanism is changed.

[57] Cabe notar que, são necessárias poucas alterações geométricas no modelo representado nas figuras para obter um maior ganho de potência, mais precisamente, para se aumentar o número de combustões por volta do eixo de saída (12) é necessário apenas adicionar outro par de rotores, em uma segunda câmara toroidal ligada em série ao já existente, mantendo-se o mesmo mecanismo e para aumentar o número de combustões pelo aumento do número de palhetas/pistões por rotor, dever-se-ia mudar apenas a relação de engrenamento. Deste modo, nota-se que com pouco aumento de peso, pode-se obter um elevado ganho de potência através de pequenas mudanças geométricas do sistema.[57] It should be noted that few geometric changes are needed in the model represented in the figures to obtain a greater power gain, more precisely, to increase the number of combustions per output shaft (12) it is only necessary to add another pair of rotors, in a second toroidal chamber connected in series with the existing one, keeping the same mechanism and to increase the number of combustions by increasing the number of vanes/pistons per rotor, only the gear ratio should be changed . Thus, it is noted that with a small increase in weight, a high power gain can be obtained through small geometric changes of the system.

[58] Utilizando outras câmaras adjacentes à existente, o mecanismo de transferência de movimento não sofre alterações. Porém, no caso de alterações na razão de engrenamento são necessárias alterações nas dimensões dos elos. O ganho de potência relativo a uma mudança de engrenamento resulta em ganhos exponenciais, no entanto, cada alteração resulta em uma nova dinâmica do motor, tanto em termos da própria mecânica quanto para resultados em relação â mecânica dos fluidos e termodinâmica.[58] Using other chambers adjacent to the existing one, the motion transfer mechanism remains unchanged. However, in the case of changes in the gear ratio, changes in the dimensions of the links are necessary. The power gain relative to a gear change results in exponential gains, however, each change results in new engine dynamics, both in terms of the mechanics itself and for results in relation to fluid mechanics and thermodynamics.

[59] O gráfico ilustrado na figura 17 mostra, para uma relação de engrenamento 2:1 do sistema epicicloidal, o movimento de afastamento e aproximação das palhetas/pistões. O gráfico ilustra o eixo da abscissa sendo o eixo da variação angular do eixo de saída de potência (12), e o eixo das ordenas sendo a variação angular entre as palhetas/pistões. Neste gráfico, fica evidente o movimento alternado dos rotores proporcionando os tempos de um motor de combustão interna.[59] The graph illustrated in figure 17 shows, for a 2:1 gear ratio of the epicyclic system, the movement of the vanes/pistons apart and towards each other. The graph illustrates the abscissa axis being the axis of the angular variation of the power output axis (12), and the ordinate axis being the angular variation between the vanes/pistons. In this graph, it is evident the alternating movement of the rotors providing the times of an internal combustion engine.

Preferred Realization

[60] Para obter um movimento alternado deve-se utilizar um mecanismo que possua os mesmos ciclos de um motor alternativo linear, a presente invenção faz uso de um mecanismo conforme representado na figura 1, onde o mecanismo possibilita o movimento rotacional alternado dos rotores (1) e (2).[60] To obtain an alternating motion, a mechanism that has the same cycles as a linear reciprocating motor must be used, the present invention makes use of a mechanism as shown in Figure 1, where the mechanism enables the alternating rotational movement of the rotors ( 1 and 2).

[61] Têm-se, então, dois rotores (1) e (2) e quatro palhetas/pistões toroidais (1.1), (2.2), (1.1’) e (2.2’) para as quatro combustões por volta do eixo de saída (12). O eixo (12) é responsável pela transmissão da potência gerada no motor. O movimento alternado que os mecanismos quatro barras geram é transmitido para a cruzeta (11) que possui quatro braços partindo de seu centro geométrico que são defasados em 90°, a qual une todos os mecanismos e seus movimentos, que os transformam em movimento rotativo constante.[61] There are, then, two rotors (1) and (2) and four toroidal vanes/pistons (1.1), (2.2), (1.1') and (2.2') for the four combustions around the axis of exit (12). The shaft (12) is responsible for transmitting the power generated in the engine. The alternating movement generated by the four-bar mechanisms is transmitted to the cross (11) which has four arms starting from its geometric center that are 90° out of phase, which unites all the mechanisms and their movements, which transform them into constant rotating movement. .

[62] Para a transferência de movimento dos rotores devido à combustão ao eixo (12), utilizam-se dois mecanismos quatro barras para cada rotor.[62] To transfer the movement of the rotors due to combustion to the shaft (12), two four-bar mechanisms are used for each rotor.

[63] Cada rotor compreendendo um elo manivela fixado a eles pelos seus respectivos eixos: elo manivela (3) fixado no rotor (2) pelo eixo maciço (17), e elo manivela (4) fixado ao rotor (1) pelo eixo vazado (13), conforme ilustrado na figura 1.[63] Each rotor comprising a crank link attached to them by their respective shafts: crank link (3) attached to the rotor (2) by the solid shaft (17), and crank link (4) attached to the rotor (1) by the hollow shaft (13), as illustrated in figure 1.

[64] Associados aos elos manivelas, um conjunto de elos biela e elos secundários que formam dois mecanismos de quatro barras solidários para cada rotor. Para o elo manivela (3) tem-se o conjunto, biela (5b) e o elo secundário (7b). Defasados desse em 180°, são dispostos a biela (5a) e o elo secundário (7a), estes sendo solidários ao rotor (2).[64] Associated with the crank links, a set of connecting rod links and secondary links that form two mechanisms of four solid bars for each rotor. For the crank link (3) we have the set, connecting rod (5b) and the secondary link (7b). The connecting rod (5a) and the secondary link (7a) are placed 180° out of phase, these being attached to the rotor (2).

[65] A biela (6b) é solidária ao rotor (1) e acoplada ao elo secundário (8b), sendo defasados em 180° da biela (6a) e do elo secundário (8a).[65] The connecting rod (6b) is attached to the rotor (1) and coupled to the secondary link (8b), being 180° out of phase with the connecting rod (6a) and the secondary link (8a).

[66] Cada mecanismo possui uma engrenagem planetária (9a), (9b), (9c) e (9d) fixadas respectivamente aos elos secundários (8b), (7a) (8a) e (7b), em que tais engrenagens são engrenadas a uma engrenagem solar (10), fixa à base da carcaça (19).[66] Each mechanism has a planetary gear (9a), (9b), (9c) and (9d) respectively attached to the secondary links (8b), (7a) (8a) and (7b), in which these gears are meshed. to a sun gear (10), fixed to the base of the housing (19).

[67] A montagem dos rotores se dá ao eixo (13), ao elo manivela (4) e ao rotor (1), acoplado um ao outro, de modo que esse conjunto possua o mesmo movimento rotativo alternado. O eixo (17), o elo manivela (3) e o rotor (2) também são acoplados, tendo o mesmo movimento rotativo alternado. Sendo o eixo (13) vazado, o conjunto do rotor (2) é encaixado no conjunto do rotor (1). O eixo (13), além de ser responsável pelo movimento do seu conjunto, serve como mancai de deslizamento do eixo (17) e seu respectivo conjunto. O eixo vazado (13) e o eixo (17) são montados concêntricos.[67] The assembly of the rotors takes place at the shaft (13), the crank link (4) and the rotor (1), coupled to each other, so that this set has the same alternating rotational movement. The shaft (17), the crank link (3) and the rotor (2) are also coupled, having the same alternating rotational movement. As the shaft (13) is hollow, the rotor assembly (2) is fitted to the rotor assembly (1). The shaft (13), in addition to being responsible for the movement of its set, serves as a sliding bearing for the shaft (17) and its respective set. The hollow shaft (13) and the shaft (17) are mounted concentrically.

[68] Nas juntas das bielas (5a), (5b), (6a) e (6b), radialmente mais afastada do eixo axial do motor, estão ligados a elas os elos secundários (7a), (7b), (8a) e (8b) respectivamente. Nessa junta às bielas (5a), (5b), (6a) e (6b) estão livres para girar em pinos que servem como união entre as bielas (5a), (5b) (6a) e (6b) com os elos secundários (7a), (7b), (8a) e (8b). Essas juntas tem função de eixo. O tipo de união entre as bielas e os eixos é mancai de deslizamento. Além disso, os elos (7a), (7b), (8a) e (8b) também possuem uma segunda junta. Na segunda junta, tais elos são engastados nas respectivas engrenagens planetárias, como pode ser observado na figura 1 e as engrenagens planetárias (9b), (9d), (9c) e (9d) são engastadas respectivamente aos elos secundários (8b), (7a), (8a) e (7b).[68] On the connecting rod joints (5a), (5b), (6a) and (6b), radially further away from the axial axis of the engine, the secondary links (7a), (7b), (8a) are connected to them. and (8b) respectively. In this joint, the connecting rods (5a), (5b), (6a) and (6b) are free to rotate on pins that serve as a union between the connecting rods (5a), (5b) (6a) and (6b) with the secondary links (7a), (7b), (8a) and (8b). These joints serve as a shaft. The type of connection between connecting rods and shafts is plain bearing. In addition, links (7a), (7b), (8a) and (8b) also have a second joint. In the second joint, such links are crimped in the respective planetary gears, as can be seen in figure 1 and the planetary gears (9b), (9d), (9c) and (9d) are crimped respectively to the secondary links (8b), ( 7a), (8a) and (7b).

[69] A montagem do mecanismo da figura 9 mostra que o conjunto do mecanismo biela (6b), elo secundário (8b) e engrenagem planetária (9a) é o espelho do conjunto biela (6a), elo secundário (8a) e engrenagem planetária (9c). Além disso, todos os componentes possuem em comum o fato de serem solidários ao elo manivela (4) e a cruzeta (11). O mesmo ocorre para o conjunto biela (5a), elo secundário (7a), e engrenagem planetária (9b) espelho do conjunto biela (5b), elo secundário (7b) e engrenagem planetária (9d), todos sendo solidários ao elo manivela (3) e a cruzeta (11). Essa configuração tem por objetivo anular as forças vibratórias, já que como um mecanismo é o espelho do outro, a defasagem é de 180°, causando uma variação cíclica de cada mecanismo de positivo para negativo. Além disso, existe uma distribuição de forças de transmissão, para cada par espelhado, do torque gerado pela combustão.[69] The mechanism assembly of figure 9 shows that the connecting rod (6b), secondary link (8b) and planetary gear (9a) assembly is the mirror of the connecting rod (6a), secondary link (8a) and planetary gear assembly. (9c). In addition, all components have in common the fact that they are attached to the crank link (4) and the crosshead (11). The same occurs for the connecting rod assembly (5a), secondary link (7a), and planetary gear (9b) mirror of the connecting rod assembly (5b), secondary link (7b) and planetary gear (9d), all being solidary to the crank link ( 3) and the cross (11). This configuration aims to cancel the vibratory forces, since as one mechanism is the mirror of the other, the phase shift is 180°, causing a cyclic variation of each mechanism from positive to negative. In addition, there is a distribution of transmission forces, for each mirrored pair, of the torque generated by combustion.

[70] O tipo de engaste utilizado faz com que os elos secundários produzam o movimento paramétrico epicicloidal, devido ao sistema planetário, resultando assim no afastamento e aproximação das palhetas/pistões toroidais.[70] The type of crimp used causes the secondary links to produce the parametric epicycloidal movement, due to the planetary system, thus resulting in the separation and approximation of the toroidal vanes/pistons.

[71] A cruzeta (11) deve ser engastada ao eixo de saída (12) para tornar o movimento alternado de todo o conjunto, rotores (1) e (2), eixos (13) e (17), elos manivelas (3) e (4), bielas (5a), (5b), (6a) e (6b) em movimento constante através dos elos secundários (7a), (7b), (8a) e (8b) que possuem o mesmo movimento das engrenagens (9a), (9b), (9c) e (9d), de modo que tais engrenagens rotacionam em torno da engrenagem solar (10).[71] The cross (11) must be fitted to the output shaft (12) to make the entire assembly reciprocating movement, rotors (1) and (2), shafts (13) and (17), links and cranks (3 ) and (4), connecting rods (5a), (5b), (6a) and (6b) in constant motion through secondary links (7a), (7b), (8a) and (8b) that have the same movement as the gears (9a), (9b), (9c) and (9d), so that such gears rotate around the sun gear (10).

[72] A cruzeta possui quatro mancais de deslizamento defasadas em 90°, solidários a cada eixo centrado de cada engrenagem planetária. Esse mesmo eixo é engastado nos elos secundários do mecanismo e, através desse sistema, o movimento rotativo alternado é transformado em movimento rotativo constante.[72] The crosshead has four plain bearings offset by 90°, attached to each centered axis of each planetary gear. This same axis is embedded in the secondary links of the mechanism and, through this system, the alternating rotary motion is transformed into constant rotary motion.

[73] O movimento alternado não é eliminado, pois se necessita dele para geração dos tempos do ciclo de um motor de deslocamento positivo. Porém no invento torna-se alternado rotativo.[73] The reciprocating motion is not eliminated, as it is needed to generate the cycle times of a positive displacement motor. However, in the invention it becomes rotating alternating.

[74] Conforme ilustrado na figura 16, o gráfico demonstra a defasagem angular entre os mecanismos e os movimentos relativos entre cada palheta durante o movimento dos rotores. Nota-se que nenhuma força vibratória pode ser gerada com o movimento descrito, pois todo o sistema obedece às curvas da figura 16. Isso acontece devido ao fato de que, para um mesmo mecanismo há outro idêntico defasado em 180°, o que gera a anulação completa das forças transmitidas à estrutura. Conclui-se que o mecanismo presente gera um motor completamente balanceado.[74] As illustrated in figure 16, the graph demonstrates the angular lag between the mechanisms and the relative movements between each vane during the movement of the rotors. Note that no vibratory force can be generated with the movement described, as the entire system obeys the curves in figure 16. This is due to the fact that, for the same mechanism, there is another identical mechanism lagged by 180°, which generates the complete cancellation of the forces transmitted to the structure. It is concluded that the present mechanism generates a completely balanced motor.

[75] No presente invento é preferencial que o conjunto epicicloidal seja construído com sistema de engrenamento composto por engrenagens helicoidais para diminuição do ruído mecânico devido à velocidade que esses componentes atingem durante o funcionamento do motor.[75] In the present invention, it is preferred that the epicycloidal assembly be built with a gearing system composed of helical gears to reduce mechanical noise due to the speed that these components reach during engine operation.

[76] A configuração do invento possui uma carcaça (18), conforme ilustrado na figura 6, que protege os componentes do mecanismo do motor, posiciona os mancais dos eixos (13), (17) e (12), que aparecem ilustrados na figura 1, e possibilita a lubrificação do sistema, o que é fundamental para o bom funcionamento do motor. Em uma realização preferencial, o motor alternativo rotativo é refrigerado a água, devido alta densidade de potência, porém outros meios de arrefecimento podem ser adotados sem que o conceito inventivo do funcionamento do presente motor seja alterado.[76] The configuration of the invention has a housing (18), as illustrated in figure 6, which protects the components of the motor mechanism, positions the shaft bearings (13), (17) and (12), which are shown in the figure. figure 1, and makes it possible to lubricate the system, which is essential for the proper functioning of the engine. In a preferred embodiment, the rotary reciprocating engine is water-cooled, due to the high power density, but other cooling means can be adopted without changing the inventive concept of the operation of the present engine.

[77] Na figura 4, pode-se observar que há duas divisões, uma que separa o sistema gerador de potência como a câmara cilíndrica formada por (14), (15) e (16), conforme mostrado em detalhe na figura 5, e o conjunto que guia e transfere o movimento para o eixo de saída (12), com índices (18) e (19), mostrado na figura 6. Ainda na figura 5, nota-se que a carcaça (14) possui duas janelas (20) e (21), sendo uma para entrada dos gases de admissão e outra para saída dos gases de exaustão, respectivamente. Através destas janelas, consegue-se uma alta eficiência volumétrica, pois com esse sistema simples, em que a admissão de gases ocorre apenas pela diminuição de pressão causada pelo movimento dos rotores, substitui-se todo o conjunto de cabeçote, comando de válvulas, válvulas, molas, guia de válvula, tuchos, polias e correias utilizadas em motor alternativo convencional.[77] In figure 4, it can be seen that there are two divisions, one that separates the power generating system as the cylindrical chamber formed by (14), (15) and (16), as shown in detail in figure 5, and the assembly that guides and transfers the movement to the output shaft (12), with indexes (18) and (19), shown in figure 6. Still in figure 5, it is noted that the housing (14) has two windows (20) and (21), one for the inlet of the inlet gases and the other for the outlet of the exhaust gases, respectively. Through these windows, a high volumetric efficiency is achieved, because with this simple system, in which the admission of gases occurs only by the pressure decrease caused by the movement of the rotors, the entire set of cylinder heads, camshafts, valves are replaced. , springs, valve guide, tappets, pulleys and belts used in conventional reciprocating engine.

[78] As peças (14), (15) e (16) delimitam a câmara cilíndrica onde os eventos do ciclo Otto ou Diesel são realizados. Os rotores (1) e (2) através de suas palhetas/pistões toroidais são responsáveis pela fronteira entre cada volume proporcionando os tempos do ciclo do motor e, juntamente com a câmara cilíndrica (22) formam os volumes toroidais.[78] Parts (14), (15) and (16) delimit the cylindrical chamber where the Otto or Diesel cycle events take place. The rotors (1) and (2) through their toroidal vanes/pistons are responsible for the boundary between each volume providing the engine cycle times and, together with the cylindrical chamber (22) form the toroidal volumes.

[79] De um modo preferencial, o motor da presente invenção compreende uma relação de engrenamento de 2:1, podendo ser utilizada relações de 4:1 ou maiores, entretanto devem ser alteradas as dimensões das bielas e elos. Outra solução para aumentar a potência do motor será adicionar mais de uma câmara de combustão com seus rotores e paletas em serie com um único mecanismo.[79] Preferably, the engine of the present invention comprises a gear ratio of 2:1, and ratios of 4:1 or greater can be used, however the dimensions of the connecting rods and links must be changed. Another solution to increase engine power will be to add more than one combustion chamber with its rotors and blades in series with a single mechanism.

Example 1 - Detailing the Mechanism

[80] As figuras 8 a 15 ilustram a posição dos rotores e do mecanismo de acionamento dos mesmos, para um deslocamento de 90° de giro do eixo (12), o qual representa um ciclo completo de transferência de potência, a partir disso o movimento descrito se repete em novos ciclos, de modo que, para cada volta do eixo (12), ocorrem quatro ciclos completos de transferência de potência. Cabe notar, no entanto, que tal realização tem como objeto um motor com dois rotores cada um com duas palhetas toroidais, e uma relação entre engrenagens solar e planetária de 2:1.[80] Figures 8 to 15 illustrate the position of the rotors and their drive mechanism, for a 90° displacement of the shaft (12), which represents a complete cycle of power transfer, from which the described movement is repeated in new cycles, so that for each turn of the axis (12), four complete cycles of power transfer occur. It should be noted, however, that such realization has as its object a motor with two rotors each with two toroidal blades, and a ratio between sun and planetary gears of 2:1.

[81] A figura 8 mostra a posição inicial dos rotores, os quais se tem como sentido de giro o sentido anti-horário. Nesta figura, podem-se observar as posições das janelas de admissão e janela de exaustão bem como a posição da ignição. Pode-se observar, ainda, que: o volume entre a primeira palheta primária (1.1) e a segunda palheta primária (2.2) define a posição de ponto morto; o volume entre a segunda palheta primária (2.2) e a primeira palheta secundária (1.1’) define o volume deslocado admitido pelo motor; o volume entre a primeira palheta secundária (1.1’) e a segunda palheta secundária (2.2’) definem o volume anteriormente admitido entre tais palhetas e posteriormente comprimido, sendo esta posição angular aquela em que ocorre a ignição; e o volume entre a segunda palheta secundária (2.2’) e a primeira palheta primária (1.1) define o volume destinado à expansão e exaustão dos gases residuais da combustão na região de ignição.[81] Figure 8 shows the initial position of the rotors, whose rotation direction is counterclockwise. In this figure, the positions of the intake and exhaust windows can be observed, as well as the ignition position. It can also be observed that: the volume between the first primary vane (1.1) and the second primary vane (2.2) defines the neutral position; the volume between the second primary vane (2.2) and the first secondary vane (1.1') defines the displaced volume allowed by the engine; the volume between the first secondary vane (1.1') and the second secondary vane (2.2') defines the volume previously admitted between such vanes and subsequently compressed, this angular position being that in which ignition occurs; and the volume between the second secondary vane (2.2') and the first primary vane (1.1) defines the volume destined for the expansion and exhaustion of the residual gases of combustion in the ignition region.

[82] A figura 9 mostra a posição inicial do mecanismo, para a condição em que as palhetas se encontram conforme ilustrado na figura 8. Tal mecanismo é um mecanismo de quatro barras biela manivela, engrenado em um sistema epicicloidal, acionado pela combustão gerada pela ignição do motor. A combustão aciona os elos manivela (3) e (4) que transferem o movimento alternativo rotativo ao conjunto do mecanismo por meio das bielas (5a), (5b), (6a) e (6b), as quais são elos acopladores aos elos secundários (7a), (7b), (8a) e (8b) os quais, por sua vez, são engastados as engrenagens planetárias (9b), (9d), (9c) e (9a), respectivamente, impondo movimento as referidas engrenagens planetárias em torno da engrenagem solar (10). Isso resulta em um movimento rotativo alternado em torno do eixo central do mecanismo e movimento rotativo constante do eixo de saída de potência (12).[82] Figure 9 shows the initial position of the mechanism, for the condition in which the vanes are, as illustrated in Figure 8. Such mechanism is a four-bar mechanism with a crank, geared in an epicycloidal system, driven by the combustion generated by the engine ignition. The combustion activates the crank links (3) and (4) that transfer the rotational reciprocating movement to the mechanism assembly through the connecting rods (5a), (5b), (6a) and (6b), which are coupling links to the links. secondary gears (7a), (7b), (8a) and (8b) which, in turn, are set to planetary gears (9b), (9d), (9c) and (9a), respectively, imposing movement to said planetary gears around sun gear (10). This results in an alternating rotary motion around the central axis of the mechanism and constant rotary motion of the power output shaft (12).

[83] Os mecanismos solidários a um mesmo rotor são defasados em 180°, sendo, entre um rotor e outro, cada mecanismo defasado em 90° em relação às engrenagens planetárias. Através da combustão gerada, os mecanismos solidários são acionados e todos são acoplados a cruzeta (11), que é responsável por manter o movimento constante de todo sistema que permite os tempos do motor e também por transferir movimento rotativo constante ao eixo (12). Nota-se que, com as combustões e o movimento do mecanismo, os elos manivela (3) e (4) alternam suas posições angulares.[83] The mechanisms attached to the same rotor are offset by 180°, with each mechanism being offset by 90° between one rotor and the other with respect to the planetary gears. Through the generated combustion, the solidary mechanisms are activated and all are coupled to the cross (11), which is responsible for maintaining the constant movement of the entire system that allows the engine times and also for transferring constant rotational movement to the shaft (12). Note that, with the combustions and the movement of the mechanism, the crank links (3) and (4) alternate their angular positions.

[84] Tomemos como exemplo uma condição em que o primeiro evento do ciclo ocorra a partir da combustão no volume entre a primeira palheta secundária (1.1’) e a segunda palheta secundária (2.2’), onde está marcado a ignição na figura 8.[84] Let us take as an example a condition in which the first event of the cycle occurs from the combustion in the volume between the first secondary vane (1.1’) and the second secondary vane (2.2’), where the ignition is marked in figure 8.

[85] Após o pico de pressão, devido a combustão, o rotor (2) sofre uma aceleração relativa ao rotor (1), causando um distanciamento da segunda palheta primária (2.2) em relação à primeira palheta secundária (1.1), fazendo com que a pressão dentro desse volume sofra uma diminuição e, consequentemente, permita que ar atmosférico seja admitido no volume definido entre as primeira palheta primária (1.1) e a segunda palheta primária (2.2). Ao mesmo tempo em que a aceleração da segunda palheta primária (2.2) causa o início da compressão do volume de gás entre a segunda palheta primária (2.2) e a primeira palheta secundária (1.1)’, a segunda palheta secundária (2.2’) desloca-se devido à expansão dos gases da combustão entre o volume definido pela primeira palheta secundária (1.1') e a segunda palheta secundária (2.2’). Nota-se, também, que a segunda palheta secundária (1.T) mantém o sentido anti-horário apesar da combustão gerar uma força contrária nessa face, devido ao movimento guiado pelo mecanismo e a inércia dos componentes. Além disso, no volume definido entre a segunda palheta secundária (2.2)’ e a primeira palheta primária (1.1), ocorre a exaustão dos gases. É relevante frisar que apesar do movimento alternado semelhante a um motor recíproco convencional, as palhetas/pistões não param de se mover, mantendo assim uma transferência de torque e potência constante além de manter a inércia de funcionamento.[85] After the pressure peak, due to combustion, the rotor (2) undergoes an acceleration relative to the rotor (1), causing the second primary vane (2.2) to move away from the first secondary vane (1.1), causing that the pressure within that volume undergoes a decrease and, consequently, allows atmospheric air to be admitted into the volume defined between the first primary vanes (1.1) and the second primary vanes (2.2). At the same time that the acceleration of the second primary vane (2.2) causes the beginning of compression of the volume of gas between the second primary vane (2.2) and the first secondary vane (1.1)', the second secondary vane (2.2') displaces is due to the expansion of combustion gases between the volume defined by the first secondary vane (1.1') and the second secondary vane (2.2'). It is also noted that the second secondary blade (1.T) maintains the counterclockwise direction despite the combustion generating a contrary force on this face, due to the movement guided by the mechanism and the inertia of the components. Furthermore, in the volume defined between the second secondary vane (2.2)’ and the first primary vane (1.1), the exhaustion of gases takes place. It is important to note that despite the reciprocating motion similar to a conventional reciprocating motor, the vanes/pistons do not stop moving, thus maintaining a constant torque and power transfer in addition to maintaining the operating inertia.

[36] A fFigura 10 mostra a rotação dos rotores em relação à 1/16 de volta do eixo de saída (12), em relação a posição do sistema ilustrado na figura 8. Na condição do sistema ilustrado na figura 10, observa-se o movimento da segunda palheta primária (2.2) admitindo a mistura ar-combustível, enquanto a primeira palheta primária (1.1) inicia o fechamento da janela de admissão. Entre a segunda palheta primária (2.2) e a primeira palheta secundária (1.1’), inicia-se a compressão dos gases admitidos e do lado adjacente, a primeira palheta secundária (1.1’) e a segunda palheta secundária (2.2’) iniciam a fase de expansão dos gases da combustão, enquanto a segunda palheta secundária (2.2’) expulsa os gases retidos entre esta e a primeira palheta primária (1.1).[36] fFigure 10 shows the rotation of the rotors in relation to the 1/16 turn of the output shaft (12), in relation to the position of the system illustrated in figure 8. In the condition of the system illustrated in figure 10, it is observed the movement of the second primary vane (2.2) admitting the air-fuel mixture, while the first primary vane (1.1) initiates the closing of the inlet window. Between the second primary vane (2.2) and the first secondary vane (1.1'), the compression of the inlet gases begins and on the adjacent side, the first secondary vane (1.1') and the second secondary vane (2.2') begin to expansion phase of the combustion gases, while the second secondary vane (2.2') expels the gases trapped between this and the first primary vane (1.1).

[87] Na figura 11 observa-se que os elos manivela (3) e (4) estão na mesma posição angular das palhetas, conforme ilustrado na figura 10. Neste ponto, observa-se que as bielas (6a) da figura 9 para figura 11 definem um deslocamento menor que o elo manivela (5a), isso se deve a posição angular dos secundários que se mantém como um excêntrico as engrenagens planetárias, sendo análogo a um munhão de um motor convencional. Na medida em que as engrenagens planetárias giram em torno da solar, gera-se o movimento alternado dos elos manivela (3) e (4).[87] In figure 11 it is observed that the crank links (3) and (4) are in the same angular position of the vanes, as illustrated in figure 10. At this point, it is observed that the connecting rods (6a) of figure 9 to Figure 11 define a smaller displacement than the crank link (5a), this is due to the angular position of the secondary ones that are kept as an eccentric in the planetary gears, being analogous to a trunnion of a conventional engine. As the planetary gears rotate around the sun, the crank links (3) and (4) alternate movement.

[88] Nota-se que, na posição em se encontram as bielas (6a) e (6b) em relação aos elos secundários (8a) e (8b), respectivamente, e a as suas engrenagens planetárias (9c) e (9a), respectivamente, o movimento das bielas, e consequentemente do elo manivela (4), é lento devido ao ângulo entre os elos. Isso se deve ao ângulo de transmissão pobre nessa posição e baixo torque transmitido.[88] Note that, in the position where the connecting rods (6a) and (6b) are in relation to the secondary links (8a) and (8b), respectively, and their planetary gears (9c) and (9a) , respectively, the movement of the connecting rods, and consequently of the crank link (4), is slow due to the angle between the links. This is due to the poor transmission angle in this position and low transmitted torque.

[89] Em contrapartida, a posição angular das bielas (5a) e (5b) em relação aos elos secundários (7a) e (7b) respectivamente configuram uma grande aceleração das bielas e consequentemente de elo manivela (3) em relação ao elo manivela (4).[89] On the other hand, the angular position of the connecting rods (5a) and (5b) in relation to the secondary links (7a) and (7b) respectively configure a great acceleration of the connecting rods and consequently of the crank link (3) in relation to the crank link (4).

[90] Pode-se ver que a rotação dos elos secundários (7a) e (7b), devido ao movimento de suas engrenagens, uma força é exercida sobre suas respectivas bielas, atuando sobre o elo manivela (3), rotaciondo-a mais rapidamente, enquanto que a rotação dos elos secundários (8a) e (8b), devido ao movimento de suas engrenagens, retarda a rotação do elo manivela (4).[90] It can be seen that the rotation of the secondary links (7a) and (7b), due to the movement of their gears, a force is exerted on their respective connecting rods, acting on the crank link (3), rotating it more quickly, while the rotation of the secondary links (8a) and (8b), due to the movement of their gears, slows down the rotation of the crank link (4).

[91] A figura 12 mostra um deslocamento angular de 1/8 do ângulo do eixo de saída (12), onde se pode notar que a admissão está sendo fechada pela primeira palheta primária (1.1) e a compressão dos gases ocorre pela redução do volume definido entre a segunda palheta primária (2.2) e a primeira palheta secundária (1.1’), a qual se aproxima de seu valor máximo de deslocamento para o ciclo. Simultaneamente, ocorre a expansão entre a primeira palheta secundária (1.1’) e a segunda palheta secundária (2.2’), na qual a combustão já forneceu quase toda sua energia para o mecanismo. Os gases residuais de da combustão anterior àquela que resultou na presente expansão também é expelido de maneira simultânea, por meio do da redução do volume definido pela segunda palheta secundária (2.2’) e a primeira palheta primária (1.1).[91] Figure 12 shows an angular displacement of 1/8 of the angle of the output shaft (12), where it can be seen that the inlet is being closed by the first primary vane (1.1) and the compression of the gases occurs by reducing the volume defined between the second primary vane (2.2) and the first secondary vane (1.1'), which approaches its maximum displacement value for the cycle. Simultaneously, expansion occurs between the first secondary vane (1.1') and the second secondary vane (2.2'), in which combustion has already supplied almost all its energy to the mechanism. The residual gases from the combustion prior to the one that resulted in the present expansion is also expelled simultaneously, through the reduction of the volume defined by the second secondary vane (2.2') and the first primary vane (1.1).

[92] A Figura 13 mostra o mecanismo para a condição em que as palhetas se encontram conforme ilustrado na figura 12. Fica evidente que o mecanismo está na fase de transição em que ocorre a troca de movimento entre os elos manivela (3) e (4). Nesta condição, o elo manivela (4) está se posicionando como o gerador de movimento, devido à combustão, isso significa que está na posição que proporciona maior aceleração relativa em relação ao elo manivela (3) e também maior torque transmitido. Consequentemente, ao elo manivela (3) está em uma posição de menor avanço angular e menor torque transmitido, em relação ao elo manivela (4).[92] Figure 13 shows the mechanism for the condition in which the vanes are as illustrated in figure 12. It is evident that the mechanism is in the transition phase in which the movement exchange between the crank links (3) and ( 4). In this condition, the crank link (4) is positioning itself as the movement generator, due to combustion, this means that it is in the position that provides greater relative acceleration in relation to the crank link (3) and also greater transmitted torque. Consequently, the crank link (3) is in a position of lower angular advance and lower transmitted torque, in relation to the crank link (4).

[93] Na figura 14, nota-se que o conjunto atinge uma posição equivalente a inicial, ou seja, equivalente àquela ilustrada na figura 8, tendo como diferença o fato de que a segunda palheta primária (2.2) ocupa a posição anterior da primeira palheta secundária (1.1’), e assim subsequentemente para as demais palhetas vizinhas. Esses movimentos dos rotores e do mecanismo equivalem a um movimento angular de 90° do eixo de saída de potência (12), ficando evidente que um novo ciclo se inicia a cada 90° de rotação do eixo de saída (12) e os volumes adjacentes entre palhetas também trocam de fase dentro do ciclo.[93] In figure 14, it is noted that the set reaches a position equivalent to the initial one, that is, equivalent to that illustrated in figure 8, with the difference that the second primary blade (2.2) occupies the previous position of the first secondary vane (1.1'), and so on for the other neighboring vanes. These movements of the rotors and the mechanism are equivalent to a 90° angular movement of the power output shaft (12), making it evident that a new cycle starts every 90° of rotation of the output shaft (12) and the adjacent volumes between vanes also change phase within the cycle.

[94] A figura 15 mostra a mesma posição inicial da figura 9, apenas com a mudança de fase do mecanismo que determina o movimento. O elo manivela (4) agora é responsável pela transmissão da potência gerada sobre a primeira palheta secundária (1.1’), para as bielas e elos secundários (6b), (8b), (6a) e (8a) com maior velocidade. Este conjunto rotaciona após a combustão movimentando a cruzeta (11) que transfere movimento rotativo constante para o eixo de saída de potência (12).[94] Figure 15 shows the same initial position as Figure 9, only with the phase change of the mechanism that determines the movement. The crank link (4) is now responsible for transmitting the power generated on the first secondary vane (1.1'), to the connecting rods and secondary links (6b), (8b), (6a) and (8a) with higher speed. This set rotates after combustion by moving the crosshead (11) that transfers constant rotary motion to the power output shaft (12).

[95] Através do uso de equações diferencias, para gerar equações algébricas que podem ser usadas em um modelo numérico, é calculada a variação angular dos componentes de um dos quatro mecanismos quatro barras usadas no invento. Através da variação angular do eixo de saída (12) em 180° determina-se a variação do elo secundário, e também dos elos manivela/ palheta/pistão os quais possuem o mesmo movimento, já que estão engastados. Os valores de ângulos sendo retirados a partir de uma referência de 0o para o eixo de saída; 33,82° para o elo secundário e 100,2817° para o elo manivela. Ao atingirem 360°, os valores retornam para o valor 0°, como pode ser visto na Tabela 1 mostra os ciclos do motor com 720° do eixo (12), ficando evidente sua equivalência a um motor convencional de oito cilindros. Além disso, o modelo extremamente compacto resulta na mesma superposição de torque que um motor V8 possui. Isso significa uma entrada de potência que torna o motor suave e respostas rápidas a aceleração requerida. Isso também se torna ilustrativa através da tabela 2 que mostra os ciclos termodinâmicos que foram descritos anteriormente em função da variação angular das palhetas

Tabela 1 - Relação de ângulos de transmissão para um mesmo mecanismo solidário ao seu rotor,

A Tabela 2 - Ciclos do motor com 720° do eixo (12).[95] Through the use of differential equations, to generate algebraic equations that can be used in a numerical model, the angular variation of the components of one of the four four-bar mechanisms used in the invention is calculated. Through the 180° angular variation of the output shaft (12) the variation of the secondary link is determined, as well as the crank/blade/piston links which have the same movement, since they are crimped. The angle values being taken from a 0o reference to the output shaft; 33.82° for the secondary link and 100.2817° for the crank link. When reaching 360°, the values return to the value 0°, as can be seen in Table 1, which shows the engine cycles with 720° from the shaft (12), making its equivalence to a conventional eight-cylinder engine evident. In addition, the extremely compact model results in the same torque overlap that a V8 engine has. This means an input of power that makes the engine smooth and responds quickly to the required acceleration. This also becomes illustrative through Table 2, which shows the thermodynamic cycles that were previously described as a function of the angular variation of the vanes.

Table 1 - Relation of transmission angles for the same mechanism attached to its rotor,

Table 2 - Motor cycles with 720° from the shaft (12).

[96] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outros variantes, abrangidos no escopo das reivindicações anexas.[96] Those skilled in the art will appreciate the knowledge presented here and will be able to reproduce the invention in the modalities presented and in other variants, covered by the scope of the appended claims.

Claims

1. Internal combustion rotary reciprocating engine with transmission mechanism by connecting rod and epicyclic gearing, characterized in that it comprises: - at least two concentric rotors (1) and (2), each rotor being associated with two crank links (3) and (4) associated by means of axes to the connecting rods (5a,5b,6a,6b); e- each connecting rod (5a,5b,6a,6b) associated with a secondary link (7a, 7b, 8a, 8b) with each secondary link associated with the planetary gears (9a,9b,9c,9d) eccentrically to the axis of rotation of said planetary gear, each secondary link being associated through the planetary gear rotation center; - planetary gears (9a,9b,9c,9d) being meshed in a sun gear (10) and cooperatively associated with a crosshead (11) ) by shafts at its center of rotation, and the crosshead (11) associated with a power output shaft (12).

2. Rotary reciprocating engine, according to claim 1, characterized in that it comprises secondary links (7a,7b,8a,8b) intermediate the connecting rods (5a,5b,6a,6b) of the planetary gears (9a,9b,9c) ,9d).

3. Rotary reciprocating engine, according to any one of claims 1 to 2, characterized in that it comprises: - a first rotor (1) comprising a first primary vane (1.1) and a first secondary vane (1.1'), offset in 180°;- a second rotor (2) comprising a second primary vane (2.2) and a second secondary vane (2.2'), offset by 180°; - the vanes defining four regions of variable volume, limited by the surface areas of the vanes, by a front cover (15), by a back cover (16) and by an external cylindrical housing (14).

4. Rotary reciprocating engine, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises:- a crank link (4) associated with a hollow concentric shaft (13) embedded in a first rotor (1), crank link (4), hollow concentric shaft (13), first rotor (1) having the same angular variation; and connected to the crank link (4) are two diametrically opposed connecting rods (6a,6b); - a crank link (3) associated with a concentric shaft (17) crimped to a first rotor (2), crank link (3), concentric shaft (17) having the same angular variation; and connected to the crank link (3) are two diametrically opposed connecting rods (5a, 5b).

5. Rotary engine, according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises:- two rotors (1) and (2) respectively crimped and concentric to the axes (13) and (17), and respectively crimped to the links cranks (4) and (3); - a shaft (17) housed inside the hollow shaft (13), these being concentric; - an shaft (17) housed inside the hollow shaft (13) with relative variation of angular position in operation.

6. Reciprocating rotary engine, according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the transmission ratio between the sun gear (10) and the planetary gears (9a,9b,9c,9d) is 2:1.

7. Reciprocating rotary engine, according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises:- a ratio of proportion between the distance of the secondary link pivot points (7a,7b,8a,8b) and the radius the pitch diameter of the planetary gears (9a,9b,9c,9d) being between 1 and 2, more preferably 1.75; - a proportion relationship between the distance of the pivot points of the connecting rod (5a,5b,6a,6b) and the distance of the pivot points of the secondary link (7a,7b,8a,8b) being between 4 and 6, more preferably of 5.25; e- a proportion ratio between the distance from the pivot point of the connecting rod (5a,5b,6a,6b) and the central axis of the rotor being between 1 and 3, more preferably 2.1.