BR112016030901B1

BR112016030901B1 - Mecanismo, máquina rotativa, e, processo de implementação de um mecanismo.

Info

Publication number: BR112016030901B1
Application number: BR112016030901-4A
Authority: BR
Inventors: Maurice Granger
Original assignee: Maurice Granger
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2019-07-16
Also published as: HUE037641T2; PT3177831T; DK3177830T3; RS57546B1; DK3177831T3; HRP20180470T1; TWI663350B; TWI663351B; PL3177831T3; US10082131B2; US20170306931A1; SI3177830T1; HUE039921T2; TW201730458A; NO3177830T3; KR20180070421A; AU2016277772B8; RU2016152072A3; ES2663364T3; RU2676494C2

Abstract

a presente invenção se refere a um mecanismo (1), que compreende: um suporte (2) que inclui um pedestal (3), um pêndulo (4), e hastes de suspensão (5) articuladas no pedestal (3) e no pêndulo (4); duas rodas dentadas (12; 22) rotáveis em torno de seus eixos geométricos para corrente (a1; a2); dois elementos excêntricos (14; 24) inteiros na rotação com (12; 22) e gerando momentos de força de gravidade em torno de seus eixos geométricos de rodas dentadas (a1; a2); e uma haste de conexão (60; 160) que inclui uma cabeça rotativa (62) e uma cabeça excêntrica (63). os eixos geométricos (a1, a2) estão paralelos em um plano de referência horizontal ou vertical (p0). o pêndulo (4) suporta os eixos geométricos (a1; a2) das engrenagens (12; 22) e dos elementos excêntricos (14; 24). os elos de suspensão (5) estão inclinados a um ângulo de entre 45° e 80° com relação a um plano vertical. as rodas dentadas (12; 22) se engrenam uma à outra com uma razão de transmissão unitária e são rotativas em direções opostas. quando o mecanismo (1) está em operação, os elementos excêntricos (14; 24) descrevem um movimento elíptico, enquanto o pêndulo (4) descreve um movimento de deslocamento tendo um componente vertical e um componente horizontal. os momentos de força de gravidade dos elementos excêntricos (14; 24) têm o mesmo valor e direção, variam de acordo com sua posição angular em torno dos eixos geométricos (a1, a2). para cada posição angular das engrenagens (12; 22) e elementos excêntricos (14; 24) em torno dos eixos geométricos (a1; a2), o mecanismo (1) tem uma configuração de equilíbrio em repouso.

Description

“MECANISMO, MÁQUINA ROTATIVA, E, PROCESSO DE IMPLEMENTAÇÃO DE UM MECANISMO” [001] A presente invenção trata de um mecanismo equilibrado para economia de energia, em qualquer aplicação considerável, e notadamente as máquinas rotativas.

[002] A invenção trata igualmente de uma máquina rotativa, por exemplo um motor, um gerador ou um agitador, compreendendo pelo menos um tal mecanismo. A invenção trata em particular de um motor compreendendo vários mecanismos.

[003] A invenção trata por fim de um processo de implementação de um tal mecanismo.

[004] No campo mecânico, existem numerosos mecanismos de transmissão de movimento, tais como trens de engrenagem epicíclicos ou dos eixos de manivela, adaptados para equipar máquinas rotativas. Todavia, os rendimentos obtidos com os mecanismos conhecidos não são inteiramente satisfatórios.

[005] A finalidade da presente invenção é a de propor um mecanismo permitindo economizar energia e melhorar o rendimento de uma máquina rotativa.

[006] Para o dito propósito, a invenção tem por objetivo um mecanismo, compreendendo: um suporte incluindo uma base, um pêndulo suspenso na base, e bielas de suspensão articuladas sobre a base e sobre o pêndulo; uma primeira roda dentada móvel em rotação em relação ao suporte em torno de um primeiro eixo; uma segunda roda dentada móvel em rotação em relação ao suporte em torno de um segundo eixo; um primeiro elemento excêntrico integrante em rotação da primeira roda dentada e gerando um primeiro momento de força da gravidade em torno do primeiro eixo; um segundo elemento excêntrico integrante em rotação da segunda roda dentada e gerando um segundo momento de força da gravidade em torno do segundo

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 7/40 / 21 eixo; e uma biela de ligação comportando uma cabeça rotativa montada em ligação pivô sobre um primeiro eixo e uma cabeça excêntrica montada em ligação pivô excêntrica sobre um segundo eixo.

[007] De acordo com a invenção, os eixos são paralelos em um plano de referência horizontal ou vertical. O pêndulo suporta os eixos das rodas dentadas e dos elementos excêntricos. As bielas de suspensão são inclinadas de acordo com um ângulo compreendido entre 45 graus e 80 graus em relação a um plano vertical. Para a biela de ligação, o primeiro eixo é seja um eixo suportando uma das rodas dentadas, seja um eixo fixado à base, enquanto que o segundo eixo é o outro eixo dentre o eixo suportando uma das rodas dentadas e o eixo fixado à base. As rodas dentadas engatam uma com a outra com uma razão de transmissão unitária e são móveis em rotação em sentidos contrários. Quando o mecanismo está em funcionamento, os elementos excêntricos seguem um movimento elíptico, enquanto que o pêndulo segue um movimento de deflexão tendo uma componente vertical e uma componente horizontal. Os momentos de força da gravidade dos elementos excêntricos têm um mesmo valor e um mesmo sentido, variáveis conforme sua posição angular em torno dos eixos. Para cada posição angular das rodas dentadas e dos elementos excêntricos em torno dos eixos, o mecanismo apresenta uma configuração de equilíbrio em repouso.

[008] Assim, a invenção permite gerar energia, graças às forças de centrifugação resultando dos movimentos dos elementos excêntricos e às forças de empuxo ou tração resultando dos movimentos do pêndulo.

[009] O equilíbrio dos elementos excêntricos e as forças centrífugas que eles geram permite reduzir a energia necessária para acionar as rodas dentadas e os elementos excêntricos em rotação. Mais as forças centrífugas aumentam, mais esta rotação é facilitada.

[0010] A inclinação das bielas de suspensão permite modificar o centro de gravidade do mecanismo, em comparação com bielas de ligação que

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 8/40 / 21 estariam dispostas verticalmente no equilíbrio. A energia de empuxo ou de tração do pêndulo é muito superior à força inicial de acionamento em rotação dos elementos excêntricos. Uma vez o mecanismo em movimento, a energia centrífuga gerada pelos elementos excêntricos é muito superior à energia de empuxo ou tração do pêndulo.

[0011] De acordo com outras características vantajosas do mecanismo de acordo com a invenção, [0012] Tomadas isoladamente ou em combinação:

- Os elementos excêntricos têm uma mesma massa e mesmas dimensões.

- As rodas dentadas compreendem uma primeira roda tendo um dente mais longo que os outros dentes e uma segunda roda tendo uma ranhura formada entre dois dentes, e o dente mais longo e a ranhura coincidem durante o engatamento das rodas dentadas, para permitir o alinhamento dos elementos excêntricos.

- O mecanismo compreende um eixo de transmissão tendo um eixo alinhado com as articulações superiores das bielas de suspensão.

- Define-se uma primeira distância entre a extremidade distal de cada elemento excêntrico e o eixo de rotação correspondente. Define-se uma segunda distância igual ao intervalo entre eixos das bielas de suspensão. A primeira distância é inferior à segunda distância, de sorte que os elementos excêntricos passam sob a eixo de transmissão.

- O mecanismo compreende meios de arranque, incluindo por exemplo uma corrente ou um sistema de engrenagens, concebidos para acionar em rotação uma das rodas dentadas.

- Os meios de arranque compreendem um motor.

- Os meios de arranque compreendem uma manivela.

- O mecanismo é desprovido de meios de arranque dedicados do ou dos mecanismos. Neste caso, o arranque do ou dos mecanismos pode

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 9/40 / 21 ser realizado por simples empuxo sobre o ou os pêndulos ou sobre um dos elementos excêntricos.

- O mecanismo compreende meios de recuperação de energia em funcionamento por exemplo sob forma de um dínamo ou de um motorgerador.

- Quando os meios de recuperação de energia compreendem um dínamo, a máquina compreende de preferência meios de arranque do mecanismo, incluindo um motor ou uma manivela. Isto permite vencer a resistência ao arranque ligado à presença da geratriz.

- A fim de fixar a biela de ligação, o primeiro eixo suporta uma das rodas dentadas, enquanto que a segunda eixo é fixada à base.

- A fim de fixar a biela de ligação, o primeiro eixo é fixado à base, enquanto que o segundo eixo suporta uma das rodas dentadas.

- Os eixos das rodas dentadas são horizontais.

- O plano de referência é horizontal.

- O plano de referência é vertical.

[0013] A invenção trata igualmente de uma máquina rotativa, compreendendo pelo menos um mecanismo tal como mencionado acima.

[0014] De preferência, a máquina rotativa é uma máquina de produção ou transformação de energia, apresentando um rendimento melhorado. Vantajosamente, esta máquina é desprovida de eixo de manivela.

[0015] A título de exemplos não limitativos, a máquina rotativa pode ser um motor, um gerador, um agitador, uma centrifugadora, um compressor, uma bomba ou uma turbina.

[0016] Quando a máquina é um motor de combustão interna, os elementos excêntricos equipando mecanismo se encontram em duas posições de centrifugação máxima, correspondendo cada uma a uma combustão de gases no motor.

[0017] De acordo com um modo de realização vantajoso, a máquina

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 10/40 / 21 compreende pelo menos um par de mecanismos dispostos em série e sincronizados. Os mecanismos são alinhados e móveis em oposição de fase. [0018] Cada mecanismo compreende sua própria eixo de transmissão, tendo um eixo alinhado com as articulações superiores das bielas de suspensão.

[0019] De acordo com um outro modo de realização vantajoso, a máquina compreende vários pares de mecanismos, dispostos em série e sincronizados dentro de cada par. Os pares são dispostos em paralelo e sincronizados entre si.

[0020] A máquina compreende duas eixos de transmissão, cada uma acoplada aos diferentes mecanismos dispostos em paralelo conforme uma carreira.

[0021] Vantajosamente, a máquina compreende um único eixo de recuperação de energia.

[0022] De acordo com um outro modo de realização vantajoso, a máquina é um motor de dois tempos compreendendo dois mecanismos. Os dois primeiros elementos excêntricos são dispostos em deslocamento de uma meia volta, e os dois segundos elementos excêntricos são dispostos em deslocamento de uma meia volta.

[0023] De acordo com um outro modo de realização vantajoso, a máquina é um motor de quatro tempos compreendendo quatro mecanismos. Os quatro primeiros elementos excêntricos são dispostos em deslocamento por quartos de volta e da mesma forma os quatro segundos elementos excêntricos são dispostos em deslocamento por quartos de volta.

[0024] De preferência, quando a máquina compreende vários mecanismos a pêndulo, a base é comum a todos os pêndulos. Dito de outro modo, todos os pêndulos são suspensos na mesma base.

[0025] A invenção tem igualmente por objetivo um processo de implementação de um mecanismo= tal como descrito acima, compreendendo

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 11/40 / 21 as seguintes etapas sucessivas:

- uma etapa de posicionamento dos elementos excêntricos um em relação ao outro e em relação às rodas dentadas, de sorte que os momentos de força da gravidade dos elementos excêntricos têm um mesmo valor e um mesmo sentido, variáveis conforme sua posição angular em torno dos eixos, e que para cada posição angular das rodas dentadas e dos elementos excêntricos em torno dos eixos, o mecanismo apresenta uma configuração de equilíbrio em repouso;

- uma etapa de arranque da rotação das rodas dentadas e dos elementos excêntricos em torno dos eixos, em que o mecanismo deixa a configuração de equilíbrio e se põe em movimento; e

- uma etapa de funcionamento, em que a rotação dos elementos excêntricos em torno dos eixos gera forças centrífugas dentro do mecanismo, os elementos excêntricos seguem um movimento elíptico, enquanto que o pêndulo segue um movimento de deflexão tendo uma componente vertical e uma componente horizontal.

[0026] A invenção será melhor compreendida pela leitura da descrição que se segue, dada unicamente a título de exemplo não limitativo e feita com referência aos desenhos anexos nos quais:

a figura 1 é uma vista de lado de um mecanismo conforme um primeiro modo de realização da invenção, compreendendo um suporte com pêndulo, duas rodas dentadas, dois elementos excêntricos e uma biela de ligação;

a figura 2 é uma vista parcial de cima, em maior escala, do pêndulo equipando o mecanismo da figura 1;

a figura 3 é uma vista de detalhe parcial do engatamento entre as duas rodas dentadas do mecanismo;

a figura 4 é uma vista de lado da biela de ligação equipando a máquina das figuras 1 e 2;

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 12/40 / 21 as figuras 5 a 12 são representações esquemáticas do mecanismo das figuras 1 e ilustrando os movimentos das rodas dentadas e dos elementos excêntricos;

as figuras 13 a 16 são representações esquemáticas análogas às figuras 5 a 8, para um mecanismo conforme um segundo modo de realização da invenção;

a figura 17 é uma vista de cima montando uma variante de acoplamento da biela de ligação sobre o mecanismo;

a figura 18 é uma vista análoga à figura 2, para um mecanismo conforme um terceiro modo de realização da invenção;

a figura 19 é uma vista análoga à figura 1, mostrando um exemplo de máquina conforme a invenção, equipada de dois mecanismos em série;

a figura 20 é uma vista de cima máquina da figura 1;

a figura 21 é uma vista análoga à figura 18, mostrando um segundo exemplo de máquina conforme a invenção;

a figura 22 é uma vista análoga à figura 19, mostrando um terceiro exemplo da máquina conforme a invenção;

a figura 23 é uma vista análoga à figura 18, mostrando um quarto exemplo de máquina conforme a invenção; e a figura 24 é uma vista análoga à figura 19, mostrando um quinto exemplo de máquina conforme a invenção, equipada em paralelo de dois pares de mecanismos em série.

[0027] Nas figuras 1 a 12 é representado um mecanismo 1 equilibrado para economia de energia, conforme um primeiro modo de realização da invenção.

[0028] O mecanismo 1 compreende um suporte 2, um primeiro conjunto 10 móvel em rotação R1 em torno de um primeiro eixo A1, um segundo conjunto 20 móvel em rotação R2 em torno de um segundo eixo A2,

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 13/40 / 21 um dispositivo 40 de arranque do mecanismo 1, um eixo de suporte 53 e uma biela de ligação 60. Os eixos A1 e A2 são paralelos entre si, horizontais e dispostos em um plano de referência P0 que é horizontal. Os conjuntos 10 e 20 são contrarrotativos.

[0029] O suporte 2 compreende uma base fixa 3 e um pêndulo móvel

4, que é posicionado horizontalmente e suspenso na base 3 por quatro bielas

5. Cada biela 5 é articulada ao mesmo tempo sobre a base 3 e sobre o pêndulo 4, por ligações pivôs de eixos paralelos aos eixos A1 e A2. O pêndulo 4 é móvel em translação circular em relação ao suporte 3, sobre um trajeto restrito de deflexão. As bielas 5 são articuladas nos ângulos do pêndulo 4. As bielas 5 são inclinadas conforme um ângulo de 45 graus em relação a um plano vertical.

[0030] A base 3 compreende dois pés verticais 6 e um montante horizontal superior 7. As bielas 5 são articuladas sobre o montante 7. Alternativamente, a base 3 pode comportar dois montantes 7. Em complemento, a base 3 pode comportar um ou vários montantes horizontais inferiores.

[0031] O pêndulo 4 compreende três placas longitudinais 8 e barras transversais 9 fixadas às extremidades das placas longitudinais 8. As bielas 5 são articuladas sobre as placas 8 exteriores. As placas 8 do pêndulo 4 suportam os conjuntos 10 e 20. Mais precisamente, o conjunto 10 é suportado pela placa 8 intermediária e a placa 8 dianteira através dos mancais 15, o conjunto 20 é suportado pela placa 8 intermediária e a placa 8 traseira através dos mancais 25. Os eixos A1 e A2 são fixos em relação ao pêndulo 4.

[0032] A unidade 10 compreende um eixo 11, uma roda dentada 12 munida de dentes 13, um cilindro 14 e mancais 15. A eixo 11, a roda 12 e os mancais 15 são centrados sobre o eixo A1, enquanto que o cilindro 14 constitui um elemento excêntrico, tendo um centro de gravidade G1 descentrado de uma distância d1 em relação ao eixo A1. A roda 12 e o

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 14/40 / 21 cilindro 14 são montados sobre a eixo 11, que é suportada pelos mancais 15 montados nas placas 8 do pêndulo 4. A roda 12 é móvel em rotação R1 em relação ao pêndulo 4 em torno do eixo A1.

[0033] O cilindro 14 é integrante em rotação R1 da roda 12 e gera um momento M1 de força da gravidade P1 em torno do eixo A1. A força P1 é sensivelmente constante. Ao contrário, o momento M1 tem um valor e um sentido (horário ou anti0horário) que são variáveis em função da posição angular do cilindro 14 em torno do eixo A1.

[0034] O conjunto 20 compreende um eixo 21, uma roda dentada 22 munida de dentes 23, um cilindro 24 e mancais 25. A eixo 21, a roda 22 e os mancais 25 são centrados sobre l eixo A2, enquanto que o cilindro 24 constitui um elemento excêntrico, tendo um centro de gravidade G2 descentrado de uma distância d2 em relação ao eixo A2. A roda 22 e o cilindro 24 são montados sobre a eixo 21, que é suportada pelos mancais 25 montados nas placas 8 do pêndulo 4. A roda 22 é móvel em rotação R2 em relação ao pêndulo 4 em torno do eixo A2.

[0035] O cilindro 24 é integrante em rotação R2 da roda 14 e gera um momento M2 de força da gravidade P2 em torno do eixo A2. A força P2 é sensivelmente constante. Ao contrário, o momento M2 tem um valor e um sentido (horários ou anti-horário) que são variáveis em função da posição angular do cilindro 24 em torno do eixo A2.

[0036] As rodas 12 e 22 engatam uma com a outra com uma razão de transmissão unitária. As rodas 12 e 22 têm as mesmas dimensões e o mesmo número de dentes 13 e 23. As rodas 12 e 22 são móveis em rotação R1 e R2 em sentidos contrários. Dito de outro modo, as rodas 12 e 22 são contrarrotativas.

[0037] Como mostrado na figura 3, a roda 12 tem um dente 13a mais longo que os outros dentes 13, enquanto que a roda 22 tem uma ranhura 23a formada entre dois dentes 23. O dente 13a e a ranhura 23 a de posicionamento

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 15/40 / 21 podem apresentar diferentes formas sem sair do quadro da invenção.

[0038] Na prática, o dente 13a e a ranhura 23 a coincidem durante o engatamento das rodas dentadas 12 e 22, o que permite o alinhamento dos cilindros 14 e 24 e assim o equilíbrio preciso do mecanismo 1.

[0039] Por exemplo, as rodas dentadas 12 e 22 e os cilindros 14 e 24 podem ser munidos de furos de fixação dispostos face a face, não representados sobre as diferentes figuras com uma finalidade de simplificação. Assim, o dente 13a e a ranhura 23a facilitam o alinhamento destes furos de fixação.

[0040] No quadro da invenção, os cilindros 14 e 24 são posicionados com precisão um em relação ao outro e em relação às rodas 12 e 14, de sorte que os momentos M1 e M2 tenham sempre a mesmo valor e um mesmo sentido (horário ou anti0horário), quaisquer sejam as posições angulares respectivas dos cilindros 14 e 24 em torno dos eixos A1 e A2.

[0041] A massa e as dimensões dos cilindros 14 e 24 são determinadas com precisão, porque elas influenciam a posição dos centros de gravidade G1 e G2, e assim o valor dos momentos M1 e M2. A massa de cada cilindro 14 e 24 é proporcional a suas dimensões, a massa por volume constante. De preferência, os cilindros 14 e 24 têm uma mesma massa e as mesmas dimensões. Alternativamente, os cilindros 14 e 24 podem ter massas e dimensões diferentes, enquanto que os momentos M1 e M2 têm um mesmo valor e um mesmo sentido (horário ou anti-horário) quaisquer que sejam suas posições angulares respectivas.

[0042] O dispositivo 40 de arranque do mecanismo 1 é concebido para iniciar a rotação R1 e R2 dos conjuntos 10 e 20, desde um estado de equilíbrio do mecanismo 1. O dispositivo 40 pode apresentar qualquer configuração adaptada à aplicação visada.

[0043] No exemplo das figuras 1 e 2, o dispositivo 40 compreende um motor 41, uma correia 42, um eixo de transmissão 43, uma roda dentada 44,

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 16/40 / 21 uma corrente síncrona 45 e uma roda dentada 46. O motor 41 é disposto sobre o montante 7 da base 3. A eixo 43 é suportada nas suas extremidades para base 3 e móvel em rotação em torno de um eixo A3, que é alinhado verticalmente com as articulações superiores das bielas 5. O eixo A3 é disposto horizontalmente, paralelo aos eixos A1 e A2. A correia 42 liga o motor 41 à eixo 43. A roda 44 é montada integrante em rotação do eixo 43, enquanto que a roda 46 é montada integrante em rotação do eixo 21. Alternativamente, a roda 46 pode ser montada integrante em rotação do eixo 11. A corrente 45 liga as rodas 44 e 46, cujo intervalo entre eixos é igual ao intervalo entre eixos das bielas 5. De acordo com uma outra alternativa, as rodas dentadas 44 e 46 assim como a corrente 45 podem ser substituídas por um sistema juntas de articulação, ou qualquer outro sistema de transmissão de movimento adaptado à aplicação visada. Assim, o arranque do motor 41 permite acionar os conjuntos 10 e 20 em rotação R1 e R2.

[0044] Como mostrado em particular na figura 4, a biela de ligação 60 compreende um corpo 61 central ligando duas cabeças 62 e 63 situadas nas suas extremidades longitudinais. A cabeça 62 é montada em ligação pivô sobre um eixo 53 fixado à base 3, sobre um dos pés 6. A cabeça 63 é conformada em excêntrico e montada em ligação pivô excêntrica sobre a eixo 21. Alternativamente, conforme uma configuração diferente do mecanismo 1, a cabeça 63 pode ser montada em ligação pivô excêntrica sobre a eixo 22.

[0045] Cada uma dentre a cabeça rotativa 62 e a cabeça excêntrica 63 compreende uma parte anular 64 na qual é alojado um rolamento 65. Alternativamente, esta parte anular 64 pode comportar qualquer tipo de mancal adaptado à aplicação visada. Cada rolamento 65b compreende um anel externo 651, um anel interno 652 e uma carreira de esferas 653.

[0046] A cabeça rotativa 62 compreende uma luva anular 66, comportando um orifício 67 de recepção do eixo 53. A luva 66 é integrante do eixo 53 e móvel em rotação no rolamento 64.

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 17/40 / 21 [0047] A cabeça excêntrica 63 compreende uma luva excêntrico 68, comportando um orifício excêntrico 69 de recepção do eixo 21. A luva 68 é integrante do eixo 21 e móvel em rotação no rolamento 64.

[0048] Alternativamente, a biela 60 pode ser conformada diferentemente sem sair do quadro da invenção.

[0049] A biela 60 encaixa as forças de empuxo ou de tração geradas pelo pêndulo 4 no curso do funcionamento do mecanismo 1. Além disso, a biela 60 enrijece o mecanismo 1 e permite uma importante redução das vibrações.

[0050] Na prática, o movimento do mecanismo 1 permite recuperar energia no niveal do eixo 43, por exemplo acoplando este eixo 43 a um dínamo. Alternativamente, o motor 41 pode ser configurado como um motorgerador, concebido para fornecer energia ao arranque do mecanismo 1, e depois recuperar energia quando o mecanismo 1 está em funcionamento, A eixo 43 constitui assim um eixo de recuperação de energia.

[0051] Em variante não representada, o mecanismo 1 pode ser desprovido de dispositivo de motor 41 e correia 42 constituindo meios de arranque. Neste caso, o arranque do mecanismo 1 pode ser realizado exercendo um simples empuxo sobre um lado do pêndulo 4, ou sobre um dos cilindros 14 e 24. A energia necessária para lançar o mecanismo 1 é muito baixa. De preferência, o mecanismo 1 comporta da mesma forma os elementos 43, 44, 45 e 46.

[0052] Para permitir o funcionamento correto do mecanismo 1, a distância entre a extremidade distal de cada cilindro 14 e 24 e seu eixo de rotação A1 ou A2 é inferior ao intervalo entre eixos entre articulações das bielas 5, de sorte que os cilindros 14 e 24 possam passar sob a eixo de transmissão 43.

[0053] As figuras 5 a 12 ilustram o funcionamento do mecanismo 1 sobre uma volta. Em particular, as figuras 5 a 8 ilustram uma meia volta

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 18/40 / 21 durante a qual os cilindros 14 e 24 são móveis do lado direito do pêndulo 4, enquanto que as figuras 9 a 12 ilustram uma meia volta durante a qual os cilindros 14 e 24 são móveis do lado esquerdo do pêndulo 4.

[0054] A figura 5 mostra o cilindro 14 posicionado para cima e o cilindro 24 posicionado para baixo. O mecanismo 1 está em equilíbrio. As rodas 12 e 22 são imóveis. Os momentos M1 e M2 são nulos.

[0055] Neste estágio, o dispositivo 40 permite o arranque do movimento do mecanismo 1, com engatamento das rodas 12 e 22, de sorte que os cilindros 14 e 24 vão ser deslocados todos os dois para a direita. O basculamento do cilindro 14 ajuda a roda 12 a girar no sentido de rotação R1, o que permite acionar a roda 22 no sentido de rotação R2, e assim levantar o cilindro 24.

[0056] A figura 6 mostra os cilindros 14 e 24 tendo cada um efetuado um oitavo de volta do lado direito. A figura 7 mostra os cilindros 14 e 24 tendo cada efetuado um quarto de volta do lado direito. A figura 8 mostra os cilindros 14 e 24 tendo cada um efetuado três quartos de volta do lado direito. Em cada instante, os momentos M1 e M2 têm um mesmo valor e um mesmo sentido (horário). Sob a ação dos cilindros 14 e 24, o pêndulo 4 é acionado do lado direito e para cima. Uma força de empuxo é então transmitida pela biela 60 à eixo 53.

[0057] A figura 9 mostra os cilindros 14 e 24 tendo cada um efetuado uma meia volta m relação a sua posição inicial da figura 5. O cilindro 14 é posicionado para baixo, enquanto que o cilindro 24 é posicionado para cima. Os momentos M1 e M2 são nulos. As rodas 12 e 22 estão em movimento, de sorte que os cilindros 14 e 24 vão ser deslocados todos os dois para a direita. O basculamento do cilindro 24 ajuda a roda 22 a girar no sentido de rotação R2, o que permite ajudar a roda 22 a girar no sentido de rotação R1, e assim levantar o cilindro 14.

[0058] A figura 10 mostra os cilindros 14 e 24 tendo cada um

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 19/40 / 21 efetuado um oitavo de volta do lado esquerdo. A figura 11 mostra os cilindros 14 e 24 tendo cada um efetuado um quarto de volta do lado esquerdo. A figura 12 mostra os cilindros 14 e 24 tendo cada um efetuado três quartos de volta do lado esquerdo. Em cada instante, os momentos M1 e M2 têm um mesmo valor e um mesmo sentido (anti-horário). Sob a ação dos cilindros 14 e 24, o pêndulo 4 é acionado do lado esquerdo e para baixo. Uma força de tração é então transmitida pela biela 60 à eixo 53.

[0059] À medida que os conjuntos 10 e 20 pivotam em torno dos eixos A1 e A2, os cilindros 14 e 24 são, pois, situados às vezes do lado direito, às vezes do lado esquerdo. Na prática, a rotação R1 e R2 dos cilindros 14 e 24 gera forças centrífugas dentro do mecanismo 1. O pêndulo 4 se desloca às vezes do lado direito e para cima, às vezes do lado esquerdo e para baixo, estando suspenso aa base 3 pelas bielas 5 inclinadas a 45 graus. O pêndulo 4 segue um movimento de deflexão tendo uma componente vertical e uma componente horizontal. Consequentemente, os cilindros 14 e 24 seguem um movimento elíptico em lugar de um movimento circular.

[0060] O mecanismo 1 segue um movimento oscilatório em dois tempos. As forças centrífugas são má imas quando os cilindros 14 e 24 se cruzem, sobre as figuras 7 e 11. Cada tempo corresponde a uma meia volta (180°) dos cilindros 14 e 24, entre suas posições de centrifugação máxima.

[0061] A inclinação das bielas 5 permite modificar o centro de gravidade do mecanismo 1, em comparação com bielas 5 que seriam dispostas verticalmente em equilíbrio. A energia de empuxo ou de tração do pêndulo 4 é muito superior à força inicial de acionamento em rotação dos cilindros 14 e 24. Uma vez o mecanismo 1 em movimento, a energia centrifuga gerada pelos cilindros 14 e 24 é muito superior à energia de empuxo ou tração do pêndulo 4.

[0062] Em vista das explicações acima, é notável que para cada posição angular das rodas dentadas 12 e 22 e dos cilindros 14 e 24 em torno

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 20/40 / 21 dos eixos A1 e A2, o mecanismo 1 apresenta uma configuração de equilíbrio em repouso. Dito de outro modo, considerando o mecanismo 1 na parada sem seja qual for a em posição angular dos conjuntos 10 e 20, então o mecanismo 1 se encontra em uma configuração de repouso. O mecanismo 1 é equilibrado, o que reduz fortemente a energia necessária para fazer girar os conjuntos 10 e

20.

[0063] Outros modos de realização da invenção são mostrados nas figuras 13 a 24. Certos elementos constitutivos do mecanismo 1 são comparáveis àqueles do primeiro modo de realização descrito acima e, com uma finalidade de simplificação, levam as mesmas referências numéricas.

[0064] As figuras 13 a 16 ilustram o funcionamento de um mecanismo 1 conforme um segundo modo de realização. Os eixos A1 e A2 são paralelos entre si e horizontais. Em contrapartida, os eixos A1 e A2 são dispostos em um plano de referência P0 que é vertical. Os elementos excêntricos 14 e 24 são constituídos por braços alongados e não cilindros.

[0065] Neste modo de realização igualmente, os braços 14 e 24 são posicionados com precisão um em relação ao outro e em relação às rodas 12 e 14, de sorte que os momentos M1 e M2 tenham sempre o mesmo valor e um mesmo sentido (horário ou anti-horário), quaisquer que sejam as posições angulares respectivas dos braços 14 e 24 em torno dos eixos A1 e A2.

[0066] Só o posicionamento dos braços 14 e 24 do lado direito é ilustrado nas figuras 13 a 16, enquanto que o posicionamento dos braços 14 e 24 do lado esquerdo não é ilustrado, com uma finalidade de simplificação.

[0067] A figura 17 ilustra uma variante de acoplamento da biela de ligação 60 com a eixo 21. A cabeça excêntrica 63 é constituída de uma cabeça rotativa 62 clássica e de uma peça excêntrica 70 interposta entre a eixo 21 e a cabeça 62.

[0068] A peça 70 compreende um corpo 71 alongado e uma luva 72 cilíndrica integrante do corpo 71. Um orifício 73 é formado no corpo 71. A

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 21/40 / 21 eixo 21 é disposta no orifício 73 e solidarizada ao corpo 71, por exemplo com a ajuda de uma chaveta 74 ou por qualquer outro meio. A eixo 21 e o orifício 73 são centrados sobre o eixo A2. A luva 72 é disposta no orifício 67 da luva 66, centrado sobre um eixo A0. Este eixo A0 constitui o eixo de rotação do eixo A2 no curo do movimento do mecanismo 1.

[0069] A figura 18 ilustra o funcionamento de um mecanismo 1 conforme um terceiro modo de realização.

[0070] A cabeça rotativa 62 da biela 60 é montada em ligação pivô sobre a eixo 21, enquanto que a cabeça excêntrica 63 é montada em ligação pivô excêntrica sobre a eixo 53 fixada à base 3. Alternativamente, de acordo com uma configuração diferente do mecanismo 1, a cabeça 62 pode ser montada em ligação pivô sobre a eixo 22.

[0071] Neste modo de realização, o movimento do mecanismo permite recuperar energia no nível do eixo 53, por exemplo acoplando este eixo 53 a um dínamo 58. A eixo 53 constitui assim um eixo de recuperação de energia.

[0072] Na prática, um único mecanismo 1 permite constituir um motor. No entanto, é preferível fabricar um motor associando vários mecanismos 1 sincronizados, como detalhado abaixo.

[0073] As figuras 19 e 20 ilustram um exemplo de máquina rotativa conforme a invenção, do tipo motor de dois tempos. O motor compreende dois mecanismos 1, cada um munido de seu próprio pêndulo 4. Os mecanismos 1 são dispostos em série, ou seja, alinhados no prolongamento um do outro, no sentido de deslocamento dos pêndulos 4.

[0074] A base 3 é comum aos dois mecanismos 1. Dito de outro modo, a base 3 suporta cada um dos pêndulos 4 suspensos em série. A base 3 compreende quatro pés 6 laterais e dois pés 6 centrais. As bielas de suspensão 5 são inclinadas a 45 graus, de sorte que os pêndulos 4 sejam aproximados dos pés 6 centrais. Os elementos excêntricos 14 e 24 são braços alongados.

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 22/40 / 21 [0075] Cada mecanismo 1 compreende sua própria eixo de transmissão 43, tendo um eixo alinhado A3 com as articulações superiores das bielas 5. Em contrapartida, uma única manivela 141 é necessária para o arranque dos mecanismos 1. Alternativamente, a manivela 141 pode ser substituída por um motor 41, ou ainda a máquina pode ser desprovida de meios de arranque dos mecanismos 1.

[0076] A máquina compreende um dispositivo 50 intermediário entre os dispositivos 40 dos dois mecanismos 1. Este dispositivo 50 pode ser utilizado para a transmissão de movimento entre os dois dispositivos 40, assim como para a recuperação de energia.

[0077] No exemplo das figuras 19 e 20, o dispositivo 50 compreende duas rodas dentadas 51, duas correntes síncronas 52, um eixo 53 e duas rodas dentadas 54. A eixo 53 é suportada nas suas extremidades para base 3, mais precisamente pelos dois pés 6 centrais da base 3. A eixo 53 é móvel em rotação em torno de um eixo A4, que é disposto horizontalmente, paralelo aos eixos A1, A2 e A3. As rodas 51 são montadas integrantes em rotação dos eixos 43 dos dois mecanismos 1, enquanto que as rodas 54 são montadas integrantes em rotação do eixo 53. As correntes 52 ligam, rodas 51 e as rodas 54.

[0078] Cada mecanismo 1 comporta uma biela de ligação 60 tendo uma cabeça rotativa 62 montada sobre a eixo 21 e uma cabeça excêntrica 63 montada sobre a eixo 53.

[0079] Quando a máquina está em funcionamento, os dois mecanismos 1 funcionam em oposição. Simultaneamente, os pêndulos 4 exercem às vezes uma força de empuxo, às vezes uma força de tração, sobre a eixo 53.

[0080] O movimento dos mecanismos 1 permite recuperar energia ao nível do eixo 53, por exemplo acoplando este eixo 53 a um dínamo 58. A eixo constitui então um eixo de recuperação de energia.

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 23/40 / 21 [0081] A inclinação das bielas 5 permite modificar o centro de gravidade dos mecanismos 1, em comparação com bielas 5 que seriam dispostas verticalmente em equilíbrio. A energia de empuxo ou de tração dos pêndulos 4 é muito superior à força inicial de acionamento em rotação dos elementos excêntricos 14 e 24. Uma vez os mecanismos 1 em movimento, a energia centrífuga gerada pelos elementos excêntricos 14 e 24 é muito superior à energia de empuxo ou tração dos pêndulos 4.

[0082] A figura 21 ilustra um segundo exemplo de máquina conforme a invenção, correspondendo a uma variante das figuras 19 e 20.

[0083] O dispositivo 50 compreende duas rodas dentadas 51 e uma corrente síncrona 52. As rodas 51 são montadas integrantes em rotação dos eixos 43, enquanto que as correntes 52 ligam as rodas 51 dos dois mecanismos 1.

[0084] A eixo 53 é fixada aos pés 6 centrais e não pertence ao dispositivo 50.

[0085] Cada mecanismo 1 comporta uma biela de ligação 60 tendo uma cabeça rotativa 62 montada sobre a eixo 53 e uma cabeça excêntrica 63 montada sobre a eixo 21.

[0086] O movimento dos mecanismos 1 permite recuperar energia ao nível dos eixos 43. No exemplo da figura 21, a eixo 43 do mecanismo 1 da direita é acoplada à um dínamo 58. Alternativamente, o motor 41 pode ser configurado como um motor-gerador, concebido para fornecer energia ao arranque da máquina, e depois recuperar energia quando a máquina está em funcionamento.

[0087] A figura 22 ilustra um terceiro exemplo de máquina conforme a invenção, correspondendo igualmente a uma variante das figuras 19 e 20.

[0088] A dita máquina compreende uma biela de ligação 160 comum aos dois mecanismos 1. A dita biela 160 compreende uma cabeça rotativa 62 central montada em ligação pivô sobre a eixo 53, e duas cabeças excêntricas

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 24/40 / 21 de extremidades montadas em ligação pivô excêntrica sobre os eixos 21 dos dois mecanismos 1.

[0089] A figura 23 ilustra um quarto exemplo de máquina conforme a invenção, correspondendo igualmente a uma variante das figuras 19 e 20.

[0090] As bielas de suspensão 5 são inclinadas a 45 graus, de sorte que os pêndulos 4 sejam afastados dos pés 6 centrais. Consequentemente, as correntes 45 e 52 assim como as bielas 60 são mais alongadas. A eixo 53 constitui um eixo de recuperação de energia.

[0091] A figura 24 ilustra um quinto exemplo de máquina rotativa conforme a invenção, do tipo motor de quatro tempos. O motor compreende quatro mecanismos 1 de acordo com a invenção, cada um munido de seu próprio pêndulo 4.

[0092] O motor compreende dois pares de mecanismos 1. Dentro de cada par, os mecanismos 1 são dispostos em série e sincronizados. Os pares são dispostos em paralelo e sincronizados entre si.

[0093] A base 3, não representada com uma finalidade de simplificação, é comum a todos os mecanismos 1.

[0094] O motor compreende duas eixos de transmissão, não representadas com finalidade de simplificação. Um eixo de transmissão é acoplado aos mecanismos dispostos em paralelo do lado esquerdo, e o outro eixo de transmissão é acoplado aos mecanismos dispostos em paralelo do lado direito.

[0095] Vantajosamente, a máquina compreende um único eixo 53 de recuperação de energia.

[0096] Na prática, os quatro braços 14 são dispostos em deslocamento de um quarto de volta uns em relação aos outros. Da mesma forma, os quatro braços 24 são dispostos em deslocamento de um quarto de volta uns em relação aos outros. Assim, o motor tem sempre o mesmo número de braços 14 ou 24 do lado esquerdo ou do lado direito, o que melhora seu rendimento.

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Cada tempo corresponde a uma rotação de um quart de volta (90°) dos mecanismos 1.

[0097] Quando dois mecanismos 1 apresentam momentos M1 e M2 nulos, os dois outros mecanismos 1 estão em posições de centrifugação máxima, respectivamente do lado esquerdo e do lado direito. A energia gerada é máxima nestas posições de centrifugação máxima. Como os quatro mecanismos 1 não apresentam jamais momentos M1 e M2 nulos ao mesmo tempo, o motor não tem ponto morto. Vantajosamente, cada posição de centrifugação máxima corresponde a uma combustão de gases no motor.

[0098] De acordo com uma variante não representada, a máquina rotativa compreende oito mecanismos 1, repartidos conforme quatro pares de mecanismos 1 em série, os pares sendo dispostos em paralelo. No curso de uma volta, a máquina produz um empuxo a cada oitavo de volta (45°) dos mecanismos 1.

[0099] Outras variantes podem ser implementadas sem sair do quadro da invenção. As dimensões dos elementos constitutivos da máquina, por exemplo a base 3 e a eixo de transmissão 43, variam em função do número de mecanismos 1.

[00100] Para obter os melhores resultados e rendimento, é importante que cada pêndulo 4 seja posicionado em um plano rigorosamente horizontal. O mesmo se dá para os eixos A1 e A2 das rodas dentadas 12 e 22, que devem estar situados em um plano P0 rigorosamente horizontal ou vertical, conforme a configuração do mecanismo 1.

[00101] Nas figuras 1 a 24, alguns deslocamentos e distâncias são exagerados com uma finalidade de simplificação.

[00102] Na prática, o mecanismo 1 e a máquina podem ser conformados diferentemente das figuras 1 a 24 sem sair do quadro da invenção.

[00103] Por exemplo, o sistema de transmissão por correntes e rodas

Petição 870170007079, de 01/02/2017, pág. 26/40 / 21 dentadas pode ser substituído por um sistema juntas de articulação, ou qualquer outro sistema de transmissão de movimento adaptado à aplicação visada.

[00104] Além disso, as características técnicas dos diferentes modos de realização e variantes mencionados acima podem ser, na totalidade ou para alguns dentre eles, combinadas entre si. Assim, o mecanismo 1 e a máquina podem ser adaptados em termos de custo, de funcionalidades e de desempenho.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Mecanismo (1), caracterizado pelo fato de que compreende:

- um suporte (2) que inclui uma base (3), um pêndulo (4) suspensos na base (3), e bielas de suspensão (5) articuladas na base (3) e no pêndulo (4);

- uma primeira roda dentada (12) móvel em rotação (R1) com relação ao suporte (2) em torno de um primeiro eixo geométrico (A1);

- uma segunda roda dentada móvel (22) em rotação (R2) com relação ao suporte (2) em torno de um segundo eixo geométrico (A2);

- um primeiro elemento excêntrico (14) integrante em rotação (R1) da primeira roda dentada (12) e gerando um primeiro momento de força (M1) de gravidade (P1) em torno do primeiro eixo geométrico (A1);

- um segundo elemento excêntrico (24) integrante em rotação (R2) da segunda roda dentada (22) e gerando um segundo momento de força (M2) de gravidade (P2) em torno do segundo eixo geométrico (A2); e

- uma biela (60; 160) compreendendo uma cabeça rotativa (62) montada de forma pivotável em um primeiro eixo e uma cabeça excêntrica (63) montada em conexão pivotável excêntrica em um segundo eixo;

em que:

- os eixos geométricos (A1; A2) são paralelos em um plano de referência (P0) horizontal ou vertical; e

- o pêndulo (4) suporta os eixos geométricos (A1; A2) das rodas dentadas (12; 22) e dos elementos excêntricos (14; 24);

- as bielas de suspensão (5) são inclinadas em um ângulo que compreende entre 45 graus e 80 graus com relação a um plano vertical;

- para a biela de ligação (60; 160), o primeiro eixo é tanto um eixo (11; 21) que suporta uma das rodas dentadas (12; 22), ou um eixo (53) fixado à base (3), enquanto o segundo eixo é o outro eixo dentre o eixo (11; 21) que suporta uma das rodas dentadas (12; 22) e o eixo (53) fixado à base

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- as rodas dentadas (12; 22) engatam uma à outra usando uma razão de transmissão unitária e são móveis em rotação (R1; R2) em direções opostas;

- quando o mecanismo (1) está em funcionamento, os elementos excêntricos (14; 24) seguem um movimento elíptico, enquanto o pêndulo (4) segue um movimento de deslocamento tendo um componente vertical e um componente horizontal;

- os momentos (M1; M2) de força de gravidade (P1; P2) dos elementos excêntricos (14; 24) têm um mesmo valor e um mesmo sentido, ambos sendo variáveis de acordo com sua posição angular em torno dos eixos geométricos (A1; A2);

- para cada posição angular das rodas dentadas (12; 22) e dos elementos excêntricos (14; 24) em torno dos eixos geométricos (A1; A2), o mecanismo (1) apresenta uma configuração de equilíbrio em repouso.
2. Mecanismo (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as bielas de suspensão (5) estão inclinadas em um ângulo de 45 graus com relação a um plano vertical.
3. Mecanismo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende um eixo de transmissão (43) que tem um eixo geométrico alinhado com as articulações superiores das bielas de suspensão (5).
4. Mecanismo (1) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que uma primeira distância é definida entre a extremidade distal de cada elemento excêntrico (14; 24) e o eixo geométrico de rotação (A1; A2) correspondente, em que uma segunda distância igual ao centro de distância das bielas de suspensão (5) ligam o pêndulo (4) à base (3), e em que a primeira distância é inferior a segunda distância, de modo que os elementos excêntricos (14; 24) passem abaixo do eixo de transmissão (43).

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5. Máquina rotativa, caracterizada pelo fato de que a máquina compreende pelo menos um mecanismo (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.
6. Máquina rotativa de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a máquina compreende pelo menos um par de mecanismos (1) disposto em série e sincronizado.
7. Máquina rotativa de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que a máquina compreende vários pares de mecanismos (1), dispostos em série e sincronizados dentro de cada par, os pares estando dispostos em paralelo e sincronizados entre os mesmos.
8. Máquina rotativa de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizada pelo fato de que a máquina é um motor de dois cursos que compreende dois mecanismos (1), em que os dois primeiros elementos excêntricos (14) são dispostos em intervalos de uma meia-volta, e em que os dois segundos elementos excêntricos (24) são dispostos em intervalos de uma meia-volta.
9. Máquina rotativa de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizada pelo fato de que a máquina é um motor de quatro cursos que compreende quatro mecanismos (1), em que os quatro primeiros elementos excêntricos (14) são dispostos em intervalos por um quarto de volta, e em que os quatro segundos elementos excêntricos (24) são dispostos em intervalos por um quarto de volta.
10. Processo de implementação de um mecanismo (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas seguintes:

- uma etapa de posicionamento dos elementos excêntricos (14;

24) um com relação ao outro e com relação às rodas dentadas (12; 22), de modo que os momentos (M1; M2) de força de gravidade (P1; P2) dos

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4 / 4 elementos excêntricos (14; 24) têm um mesmo valor e um mesmo sentido, variando de acordo com sua posição angular em torno dos eixos geométricos (A1; A2), e que para cada posição angular das rodas dentadas (12; 22) e dos elementos excêntricos (14; 24) em torno dos eixos geométricos (A1; A2), o mecanismo (1) apresenta uma configuração de equilíbrio em repouso;

- uma etapa de partida da rotação (R1; R2) das rodas dentadas (12; 22) e dos elementos excêntricos (14; 24) em torno dos eixos geométricos (A1; A2), nos quais o mecanismo (1) sai da configuração de equilíbrio e se encontra em movimento; e

- uma etapa de funcionamento, em que a rotação (R1; R2) dos elementos excêntricos (14; 24) em torno dos eixos geométricos (A1; A2) gera as forças centrífugas dentro do mecanismo (1), os elementos excêntricos (14; 24) seguem um movimento elíptico, enquanto o pêndulo (4) segue um movimento de deslocamento que tem um componente vertical e um componente horizontal.