ES2205259T3 - Motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

MOTOR DE COMBUSTION INTERNA QUE COMPRENDE AL MENOS UN PRIMER (5) Y UN SEGUNDO (6) CIGUEÑAL UNIDOS A UN EJE DE SALIDA (8) DE DICHO MOTOR MEDIANTE UN PRIMER Y UN SEGUNDO ENLACE EN ROTACION RESPECTIVAMENTE, SIENDO EL PRIMER ENLACE EN ROTACION REVERSIBLE Y COMPRENDIENDO UNA PRIMERA (12) RUEDA DE ARRASTRE UNIDA DE MANERA COMPLETA EN ROTACION AL PRIMER CIGUEÑAL MEDIANTE UN PRIMER ENLACE POR OBSTACULO (13) APTO PARA TRANSMITIR UN ESFUERZO MOTOR PROCEDENTE DEL PRIMER CIGUEÑAL HACIA EL EJE DE SALIDA Y CAPAZ DE ROMPERSE, DURANTE EL FALLO QUE CONLLEVA UNA INMOVILIZACION DEL PRIMER CIGUEÑAL BAJO UN ESFUERZO INFERIOR O IGUAL AL ESFUERZO NECESARIO PARA LA INMOVILIZACION DEL PRIMER CIGUEÑAL SIENDO EL SEGUNDO ENLACE EN ROTACION REVERSIBLE Y COMPRENDIENDO UNA SEGUNDA (25) RUEDA DE ARRASTRE UNIDA DE MANERA COMPLETA EN ROTACION AL SEGUNDO POR OBSTACULO APTO PARA TRANSMITIR UN ESFUERZO MOTOR PROCEDENTE DEL SEGUNDO CIGUEÑAL HACIA EL EJE DE SALIDA Y CAPAZ DE ROMPERSE, DURANTE UN FALLO QUE CONLLEVA UNA INMOVILIZACION DEL SEGUNDO CIGUEÑAL, BAJO UN ESFUERZO INFERIOR, O IGUAL, NECESARIO PARA LA INMOVILIZACION DEL SEGUNDO CIGUEÑAL.

Description

Motor de combustión interna.

La presente invención se refiere a los motores de combustión interna comprendiendo por lo menos un primer cigüeñal unido a un árbol de salida del motor mediante una primera unión giratoria y un segundo cigüeñal unido al árbol de salida del motor mediante una segunda unión giratoria y más particularmente, está relacionada con los motores destinados a equipar ultraligeros motorizados (U.L.M.), autogiros, aviones ligeros aficionados, aerodeslizadores, hidro-deslizadores, otros aviones o similares.

Un problema primordial en este tipo de aplicación en caso de disfunción del motor consiste en garantizar, a toda costa, la seguridad de los pilotos y pasajeros ocasionales y en permitirles alcanzar un punto de parada con un máximo de seguridad. Otro problema consiste en evitar la destrucción de materiales a causa de incidentes o accidentes provocados directamente o indirectamente por disfunciones del motor. Por consiguiente, una motorización para dichas aplicaciones debe ser muy fiable y robusta y mantenerse siempre ligera, potente y práctica.

El documento EP 0316 286 describe un grupo motor para un avión ultraligero, comprendiendo un bloque motor que tiene por lo menos un par de unidades motrices autónomas, con árboles de accionamiento conectados de forma independiente a un árbol de salida común a los medios de unidades de transmisión unidireccionales, comprendiendo, cada una, una rueda libre, dispuestas para acoplar el árbol de salida y los árboles de accionamiento de giro, sólo cuando las unidades motrices respectivas están en condiciones de funcionamiento.

Dicho grupo motor presenta, a causa de las transmisiones unidireccionales, el inconveniente principal de no poder garantizar un calado angular predeterminado y necesario de las unidades motrices entre ellas respecto del árbol de salida, por ejemplo 180º para dos unidades, 120º para tres, etc, para asegurar un reparto equilibrado de los esfuerzos sobre el árbol de salida y, por lo tanto, un funcionamiento correcto del grupo motor. Además, dicho grupo motor no permite utilizar el árbol de salida para transmitir un movimiento de rotación a las unidades motrices, por ejemplo gracias a la inercia del árbol de salida y de la hélice montada sobre éste, o para efectuar un arranque del grupo motor a partir del árbol de salida. Además, un grupo motor de este tipo presenta el inconveniente de necesitar tantos dispositivos de rueda libre como unidades motrices, dicho dispositivo es especialmente voluminoso; en el caso del documento de referencia, las ruedas libres están situadas sobre el árbol de salida, unas detrás de las otras, suponiendo por consiguiente una agrupación axial del grupo motor y un voladizo de árbol de hélice muy importantes.

La presente invención tiene como objeto proponer una solución para los problemas indicados aquí previamente y aportar otras ventajas. Más precisamente, consiste en un motor de combustión interna, comprendiendo por lo menos un primer cigüeñal unido a un árbol de salida de dicho motor mediante una primera unión giratoria, un segundo cigüeñal unido a dicho árbol de salida del motor mediante una segunda unión giratoria, caracterizado porque dicha primera unión giratoria es reversible y comprende una primera rueda de accionamiento unida de forma completa y giratoria a dicho primer cigüeñal por medio de una primera unión por obstáculo apta para transmitir un esfuerzo motor de salida de dicho primer cigüeñal hacia dicho árbol de salida, y capaz de romperse en caso de una disfunción que conduzca a la inmovilización de dicho primer cigüeñal, sometido a un esfuerzo inferior o igual al esfuerzo necesario para la inmovilización de dicho primer cigüeñal; y porque dicha segunda unión giratoria es reversible y comprende una segunda rueda de accionamiento unida de forma completa y giratoria a dicho segundo cigüeñal por medio de una segunda unión por obstáculo apta para transmitir un esfuerzo motor de salida de dicho segundo cigüeñal hacia dicho árbol de salida, y capaz de romperse en caso de una disfunción que conduzca a una inmovilización de dicho segundo cigüeñal, sometido a un esfuerzo inferior o igual al esfuerzo necesario para la inmovilización de dicho segundo cigüeñal.

El motor de acuerdo con la invención puede funcionar a pesar de la inmovilización de un cigüeñal, por lo menos, por medio de una ruptura controlada de la unión que une el árbol de salida al cigüeñal inmovilizado o destinado a inmovilizarse después de la disfunción, por ejemplo una fijación de un pistón. En un motor de acuerdo con la invención destinado a equipar un U.L.M. o similar por ejemplo, el árbol de salida que es solidario a la hélice podrá continuar girando a pesar de la inmovilización de un cigüeñal, bajo el efecto del par motor proporcionado por el o los cigüeñales motores no inmovilizados. Así, el U.L.M. o similar podrá ganar un punto de aterrizaje con toda seguridad, en lugar de estar sometido a los imponderables del vuelo de planeo, en el caso del U.L.M., o a la caída, en el caso de un autogiro por ejemplo. Se debe señalar que el motor de acuerdo con la invención puede comprender ventajosamente más de dos cigüeñales.

Según una característica ventajosa, el motor de acuerdo con la invención comprende por lo menos un tercer cigüeñal, una tercera unión giratoria, una tercera rueda de accionamiento, una tercera unión por obstáculo.

Esta característica está relacionada con un motor de tres cigüeñales, cada uno unido al árbol de salida por medio de una unión por obstáculo capaz de romperse. En el caso de una inmovilización de cualquier cigüeñal, el motor continúa funcionando sobre los dos otros cigüeñales y el cigüeñal inmovilizado estando desacoplado del árbol de salida por la ruptura de la unión por obstáculo implicada.

La invención se entenderá mejor y otras ventajas y características aparecerán a partir de la siguiente lectura de un ejemplo de modo de realización de un motor de acuerdo con la invención, acompañada de los dibujos anexos, ejemplo que se ofrece a modo de ilustración y sin que pueda deducirse de éste ninguna interpretación restrictiva de la invención.

La figura 1 muestra una vista de frente parcial fragmentada del ejemplo de modo de realización de un motor de acuerdo con la invención.

La figura 2 muestra una vista parcial en corte siguiendo la línea I-I de la figura 1.

La figura 3 muestra un detalle ampliado de la figura 2, más concretamente relativo a la unión por obstáculo.

Las figuras 4 y 5 muestran un mismo elemento aislado de la figura 2, en perspectiva en la figura 4 y en una vista por detrás en la figura 5.

Las figuras 6 y 7 muestran un mismo elemento aislado de la figura 1, en perspectiva en la figura 6 y en una vista lateral en la figura 5.

El motor representado en la figura 1 es un motor de combustión interna de tres cilindros 2, 3, 4 colocados en estrella (no representados), dos tiempos, especialmente apropiado para equipar las máquinas mencionadas previamente. A cada cilindro 2, 3, 4 corresponde un cigüeñal 5, 6, 7 respectivamente. El motor 1 representado en las figuras 1 y 2 comprende un primer cigüeñal 5 unido a un árbol de salida 8 del motor mediante una primera unión giratoria, un segundo cigüeñal 6 unido al árbol de salida 8 del motor mediante una segunda unión giratoria, un tercer cigüeñal 7 unido al árbol de salida 8 del motor mediante una tercera unión giratoria. Los cigüeñales primero 5, el segundo 6 y el tercero 7 están guiados en el giro en un cárter 9 según cualquier medio conocido, por ejemplo mediante rodamientos 10 como los representados en la figura 2. Cabe señalar que la figura 2 corresponde a un corte según el primer cilindro 2, siguiendo la línea I-I de la figura 1, pero puede corresponder indiferentemente al corte similar según cualquiera de los dos otros cilindros 3 y 4. El árbol de salida 8 es el árbol motor en el cual se recupera la potencia del motor y lleva una hélice (no representada) en el ejemplo.

La primera unión giratoria es reversible y comprende una primera rueda de accionamiento 11 unida de forma completa y giratoria al primer cigüeñal 5 por medio de una primera unión por obstáculo apta para transmitir un esfuerzo motor de salida del primer cigüeñal 5 hacia el árbol de salida 8 y capaz de romperse en caso de una disfunción que conduzca a una inmovilización del primer cigüeñal 5, bajo un esfuerzo inferior o igual al esfuerzo necesario para la inmovilización del primer cigüeñal 5. La segunda unión giratoria es reversible y comprende una segunda rueda de accionamiento 25 unida de forma completa y giratoria al segundo cigüeñal 6 por medio de una segunda unión por obstáculo apta para transmitir un esfuerzo motor de salida del segundo cigüeñal 6 hacia el árbol de salida 8, y capaz de romperse en caso de una disfunción que conduzca a una inmovilización del segundo cigüeñal 6, bajo un esfuerzo inferior o igual al esfuerzo necesario para la inmovilización del segundo cigüeñal 6. La tercera unión giratoria es reversible y comprende una tercera rueda de accionamiento 26 unida de forma completa y giratoria al tercer cigüeñal 7 por medio de una tercera unión por obstáculo apta para transmitir un esfuerzo motor de salida del tercer cigüeñal hacia el árbol de salida 8 y capaz de romperse en caso de una disfunción que conduzca a una inmovilización del tercer cigüeñal 7, bajo un esfuerzo inferior o igual al esfuerzo necesario para la inmovilización del tercer cigüeñal 7.

Las uniones giratorias primera, segunda y tercera son ventajosamente uniones por engranaje, como se representan en las figuras 1 a 3.

De manera ventajosa, las ruedas de accionamiento primera 11, segunda 25 y tercera 26 están engranadas con una cuarta rueda accionada 12 unida de forma completa y giratoria al árbol de salida 8, según cualquier medio conocido, por ejemplo una clavija 30, como se representa en las figuras 1 y 2.

Se destacará que el motor representado en las figuras 1 y 2 permite ventajosamente un montaje en el cual las ruedas de accionamiento primera 11, segunda 25 y tercera 26, así como la cuarta rueda accionada 12, están sensiblemente o exactamente situadas en un mismo plano; las ruedas de accionamiento primera 11, segunda 25 y tercera 26 solidarias respectivamente a los cigüeñales primero 5, segundo 6, tercero 7 están engranadas sobre la circunferencia de la cuarta rueda accionada 12 con una separación angular, igual a 120º, por ejemplo, en el caso del motor de tres cilindros en estrella, como se representa en la figura 1. Así pues, el motor de acuerdo con la invención posee una compacidad funcional longitudinal importante, una simplicidad y una racionalidad de transmisión del movimiento que permite una reducción del espacio necesario y del peso del motor y un aumento de la fiabilidad.

Cabe señalar que en la parte siguiente de descripción, sólo se describirá la primera unión por obstáculo ya que la segunda y la tercera unión por obstáculo son ventajosamente similares a la primera unión por obstáculo. Por otra parte, cada una de las tres uniones por obstáculo tiene como función transmitir el esfuerzo motor del cigüeñal implicado al árbol de salida, permitiendo de este modo una ruptura de la unión giratoria entre este cigüeñal y el árbol de salida en caso de inmovilización de este cigüeñal como consecuencia, por ejemplo, de una fijación del pistón que acciona el cigüeñal implicado. Varios pistones pueden accionar un mismo cigüeñal, llegado el caso. Así pues, la fijación de un pistón, por ejemplo, permite al funcionamiento del motor sobre los dos cilindros restantes, gracias al desembrague del cigüeñal inmovilizado, lo cual confiere al motor de acuerdo con la invención una gran seguridad de funcionamiento.

La primera unión por obstáculo comprende por lo menos una chaveta 13 de cizalladura. La chaveta 13 puede ser substituida por una clavija de cizalladura (no representada) o similar y sus dimensiones y material serán ventajosamente escogidos cuando las chavetas constituyan el único obstáculo de la unión por obstáculo, de modo que la o las secciones de cizalladura, dos en el ejemplo de las figuras, resistan a la transmisión del esfuerzo motor máximo del cigüeñal implicado en funcionamiento normal del motor; asimismo, serán escogidos de modo que la o las chavetas se cizallen bajo un esfuerzo inferior o igual al esfuerzo necesario para la inmovilización del cigüeñal implicado cuando el motor está en funcionamiento.

Como se representa en la figura 3, la primera unión por obstáculo comprende una primera chaveta 13, o similar, de cizalladura y comprende ventajosamente y adicionalmente una primera unión a tope de accionamiento 14 apta para transmitir el esfuerzo motor de salida del primer cigüeñal 5 hacia el árbol de salida. La primera unión a tope 14 tiene como objetivo esencial evitar que el esfuerzo motor no sea transmitido por la chaveta de cizalladura y que la chaveta de cizalladura sea utilizada únicamente cuando el cigüeñal oponga una resistencia al árbol de salida. Así, las dimensiones y el material de la chaveta serán escogidos de modo que ésta pueda cizallarse bajo un esfuerzo inferior o igual el esfuerzo necesario para la inmovilización del primer cigüeñal 5 cuando el motor está en funcionamiento, evidentemente, dicha chaveta debe resistir al esfuerzo resistente máximo que puede oponer el cigüeñal al árbol de salida en funcionamiento normal del motor. Cabe señalar que en la figura 3, los elementos del cárter no han sido representados ya que los elementos representados no están en el corte.

La primera unión a tope de accionamiento 14 comprende ventajosamente por lo menos un diente asimétrico 15 engranado en un alojamiento hueco 16 con forma complementaria mediante la chaveta 13, clavija, o similar, de cizalladura, como se representa en la figura 3.

El diente asimétrico 15 comprende preferentemente una primera cara 17 apta para transmitir el esfuerzo motor y una segunda cara 18 opuesta a la primera cara 17, que permite evitar el engrane del diente asimétrico 15 en el alojamiento hueco 16 en caso de ruptura de la chaveta 13, clavija o similar, e cizalladura. La primera cara 17 está preferentemente comprendida en un plano que pasa por el eje de rotación del cigüeñal implicado de manera que el esfuerzo transmitido sea perpendicular a la cara 17 y que la segunda cara 18 del diente asimétrico 15 posea ventajosamente una inclinación apropiada, como se representa en la figura 3 de modo que el diente 15 sea expulsado del alojamiento 16 en el momento de la ruptura de la chaveta 13 y no se pueda volver a introducir.

Cabe señalar que la presencia de la unión a tope de accionamiento introduce, por la segunda cara 18 inclinada del diente 15, una componente axial y rozamientos suplementarios para la ruptura de la chaveta 13 que deben tenerse en cuenta para la determinación del material y de las dimensiones de la chaveta 13 según cualquier medio conocido, procedimiento de cálculo o experimental por ejemplo.

La primera unión a tope de accionamiento 14 comprende ventajosamente, como se representa en la figura 3, una pluralidad de dientes 15 que forman una primera corona que se extiende en un primer plano perpendicular a un eje longitudinal del primer cigüeñal 5. Los dientes de la corona son preferentemente idénticos al que se ha descrito previamente. La pluralidad de dientes permite repartir regularmente la presión de modo circunferencial sobre el primer cigüeñal 5 y la primera rueda de accionamiento 11, y reducir por consiguiente las dimensiones de está unión a tope de accionamiento 14. Los dientes de la corona pueden estar realizados sobre la rueda 11, en cuyo caso los alojamientos huecos correspondientes estarán realizados sobre el cigüeñal 5, o inversamente.

Las figuras 4 y 5 muestran la rueda 11 sola, aislada de la unión, a la escala de la figura 3, y realzan la corona de dientes asimétricos 15, que comprende 12 dientes.

Las figuras 6 y 7 muestran el cigüeñal 5 sólo, a la escala de la figura 2, y realza la corona de habitáculos complementarios 16 de dientes asimétricos 15 que comprende 12 alojamientos. Se destacará asimismo en estas figuras la presencia de un agujero diametral en la parte cilíndrica 20 destinado a alojar la chaveta 13, así como una ranura destinada a alojar un anillo elástico 24 como se explicará a continuación.

Como se representa en las figuras 3 y 5, la primera rueda de accionamiento 11 posee un escariado 19 que permite el centrado de ésta sobre una parte cilíndrica 20 de sección circular en el extremo del primer cigüeñal 5 de modo que la rueda 11 pueda girar alrededor del cigüeñal 5, en el momento en que se realiza la ruptura de la chaveta 13. Lo que precede concierne indiferentemente a la primera, a la segunda o a la tercera unión giratoria.

El motor 1 dispondrá de cualquier medio conocido apropiado destinado a reducir el rozamiento de una rueda de accionamiento sobre el cigüeñal asociado en caso de ruptura de la unión por obstáculo, por ejemplo, un montaje de la rueda sobre el cigüeñal por medio de uno o varios rodamientos (no representados) aptos para permitir adicionalmente un desplazamiento ocasional en traslación de la rueda de accionamiento sobre el cigüeñal, o por medio de un casquillo o cojinete 22 (no representado). El material del cojinete se podrá escoger de manera que resista la presión debida a los esfuerzos transmitidos y por su capacidad para disminuir los rozamientos, por ejemplo de bronce.

El extremo de la parte cilíndrica del cigüeñal estará equipado con cualquier medio necesario para la retención de la rueda de accionamiento sobre el cigüeñal en caso de ruptura de la unión por obstáculo, por ejemplo un casquillo o anillo elástica 24 como se representa en la figura 3.

Todas las ruedas de accionamiento y la rueda accionada 12 estarán ventajosamente encerradas en un cárter 21 estanco y lubricado, como se representa en la figura 2, con el fin de garantizar una lubricación de las uniones giratorias entre los cigüeñales y el árbol de salida, cuando estas uniones necesiten dicha lubricación, como por ejemplo las uniones por engranaje metálico. Esta lubricación podrá realizarse ventajosamente por barboteo o similar. La lubricación de las uniones giratorias puede ventajosamente ser utilizada para lubricar, si es preciso, la rotación de la rueda de accionamiento sobre el cigüeñal en caso de ruptura de la unión por obstáculo. Cabe señalar que el cárter 21 ha sido retirado de la figura 1 para mostrar las uniones giratorias.

Las uniones giratorias entre los cigüeñales y el árbol de salida pueden, de manera alternativa y en función de la utilización del motor, ser realizados por medio de cadenas o de correas por ejemplo.

Claims (10)

1.Motor de combustión interna comprendiendo por lo menos un primer cigüeñal (5) unido a un árbol de salida (8) de dicho motor por medio de una primera unión giratoria y un segundo cigüeñal (6) unido a dicho árbol de salida del motor por medio de una segunda unión giratoria, caracterizado porque dicha primera unión giratoria es reversible y comprende una primera rueda de accionamiento (11) unida de forma completa y giratoria a dicho primer cigüeñal por medio de una primera unión por obstáculo (13), apta para transmitir un esfuerzo motor de salida de dicho primer cigüeñal a dicho árbol de salida y capaz de romperse, cuando aparece una disfunción que conduzca a una inmovilización de dicho primer cigüeñal, bajo un esfuerzo inferior o igual al esfuerzo necesario para inmovilizar dicho primer cigüeñal y porque dicha segunda unión giratoria es reversible y comprende una segunda rueda de accionamiento (25) unida de forma completa y giratoria a dicho segundo cigüeñal por medio de una segunda unión por obstáculo apta transmitir un esfuerzo motor de salida de dicho segundo cigüeñal a dicho árbol de salida y capaz de romperse cuando aparece una disfunción que conduzca a una inmovilización de dicho segundo cigüeñal, bajo un esfuerzo inferior o igual al esfuerzo necesario para inmovilizar dicho segundo cigüeñal.

2. Motor de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque comprende por lo menos un tercer cigüeñal (7), una tercera unión giratoria, una tercera rueda de accionamiento (26), una tercera unión por obstáculo.

3. Motor de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque dichas uniones giratorias primera y segunda, por lo menos, son uniones por engranajes.

4. Motor de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque por lo menos dicha primera unión por obstáculo comprende una primera chaveta o clavija (13), o similar, de cizalladura, dicha segunda unión por obstáculo comprendiendo una segunda chaveta o clavija, o similar, de cizalladura.

5. Motor de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado porque por lo menos dicha primera unión por obstáculo comprende adicionalmente una primera unión a tope de accionamiento (14) apta para transmitir dicho esfuerzo motor de salida desde dicho primer cigüeñal (5) a dicho árbol de salida (8), dicha segunda unión por obstáculo comprende adicionalmente una segunda unión a tope de accionamiento apta para transmitir dicho esfuerzo motor de salida desde dicho segundo cigüeñal a dicho árbol de salida.

6. Motor de acuerdo con la reivindicación 5 caracterizado porque por lo menos dichas uniones a tope de accionamiento primera y segunda comprenden respectivamente por lo menos un diente asimétrico (15), el cual se mantiene acoplado en un alojamiento hueco (16) de forma complementaria por medio de dicha chaveta, clavija, o similar (13), de cizalladura.

7. Motor de acuerdo con la reivindicación 6 caracterizado porque dicho diente asimétrico (15) comprende una primera cara (17) apta para transmitir dicho esfuerzo motor y una segunda cara (18), opuesta a la primera, que permite evitar un acoplamiento de dicho diente asimétrico en dicho alojamiento hueco (16) en el caso de rotura de dicha chaveta, clavija, o similar (13), de cizalladura.

8. Motor de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7 caracterizado porque por lo menos dicha primera unión a tope de accionamiento (14) comprende una pluralidad de dientes (15), los cuales forman una primera corona que se extiende en un primer plano perpendicular a un eje longitudinal de dicho primer cigüeñal (5), dicha segunda unión a tope de accionamiento comprende una pluralidad de dientes que forman una segunda corona que se extiende en un segundo plano perpendicular a un eje longitudinal de dicho segundo cigüeñal.

9. Motor de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque dichas ruedas de accionamiento primera (11) y segunda (25), por lo menos, están acopladas con una cuarta rueda accionada (12) la cual está unida de forma completa y giratoria a dicho árbol de salida (8).

10. Motor de acuerdo con la reivindicación 9 caracterizado porque dichas ruedas de accionamiento primera (11) y segunda (25), por lo menos, y dicha cuarta rueda (12) están situadas substancialmente en el mismo plano.