ES2274016T3 - Motor de pistones oscilantes. - Google Patents

Abstract

Motor de pistones oscilantes dotado de cuatro pisto- nes (24-30) que están dispuestos en un cárter (12) cuyo in- terior posee forma de esfera, que giran juntos dentro de di- cho cárter (12) sobre un eje giratorio (34) en esencia situa- do en el centro del cárter y fijo con respecto a éste, y que, al girar dentro del cárter (12), realizan un movimiento osci- lante sobre un eje de oscilación común (32), que en esencia atraviesa el centro del cárter (66), realizando cada uno de los pistones (24-30) un movimiento oscilante contrario al de su pistón contiguo correspondiente, presentando cada pistón (24-30) un lado de trabajo (86, 88) y un lado trasero (96, 98) opuesto a éste, formándose entre cada dos lados de traba- jo (86, 88) opuestos de dos pistones contiguos (24-30) y el cárter (12) una cámara de trabajo, y formándose entre cada dos lados traseros (90, 94) de dos pistones contiguos (24-30) y el cárter (12) una cámara auxiliar (100, 102), la cual au- menta o disminuye de volumen al contrarioque la cámara de trabajo (96, 98), pudiéndose abastecer estas cámaras auxilia- res (100, 102) de un fluido, preferentemente aire, el cual se comprime en las cámaras auxiliares (100, 102) por el movi- miento oscilante de los pistones (24-30) correspondientes, el motor caracterizado por el hecho de que las cámaras auxilia- res (100, 102) se comunican con la cámara de trabajo (96, 98) correspondiente por al menos una válvula de admisión (126) que permite el paso del fluido comprimido desde las dos cáma- ras auxiliares (100, 102) a la cámara de trabajo (96, 98) co- rrespondiente.

Description

Motor de pistones oscilantes.

El presente invento hace referencia a un motor de pistones oscilantes dotado de cuatro pistones que están dispuestos en un cárter cuyo interior posee forma de esfera, que giran juntos dentro de dicho cárter sobre un eje giratorio en esencia situado en el centro del cárter y fijo con respecto a éste, y que, al girar dentro del cárter, realizan un movimiento oscilante sobre un eje de oscilación común, que en esencia atraviesa el centro del cárter. Cada uno de los pistones realiza un movimiento oscilante contrario al de su pistón contiguo correspondiente, presentando cada pistón un lado de trabajo y un lado trasero opuesto a éste. Entre cada dos lados de trabajo opuestos de dos pistones contiguos y el cárter se forma una cámara de trabajo, mientras que entre cada dos lados traseros de dos pistones contiguos y el cárter se forma una cámara auxiliar, la cual aumenta o disminuye de volumen al contrario que la cámara de trabajo. Estas cámaras auxiliares pueden abastecerse de un fluido, preferentemente aire, el cual se comprime en las cámaras auxiliares por el movimiento oscilante de los pistones correspondientes.

Este tipo de motor de pistones oscilantes ya se da a conocer en US-A-3.075.506.

Los motores de pistones oscilantes pertenecen a un género de máquinas de combustión en las que los tiempos de trabajo de la admisión, la compresión, la explosión, la expansión y el escape de la mezcla combustible se producen por los movimientos de oscilación de los pistones entre dos posiciones finales.

Durante este proceso, los pistones oscilantes giran dentro del cárter sobre un eje giratorio fijado en dicho cárter, transformándose este movimiento giratorio de los pistones en movimiento rotativo de un árbol receptor con los correspondientes elementos intermedios. Al girar los pistones oscilantes dentro del cárter, éstos realizan el movimiento oscilante de vaivén.

En un motor de pistones oscilantes dado a conocer en WO 98/13583, el cárter presenta en su cara interna una geometría cilíndrica. Los pistones del motor de pistones oscilantes conocido tienen forma de palanca de dos brazos. Cada par de pistones contiguos están conectados entre sí por unión por rodillo. Los pistones están dispuestos de manera que puedan oscilar sobre un eje de pistón paralelo a un eje central del cárter situado sobre el eje del cilindro. Los ejes de los pistones se extienden directamente junto a la pared interna del cárter, poseyendo cada pistón su propio eje de pistón. Para controlar los movimientos oscilantes de cada pistón durante la rotación de éstos en el interior del cárter, se prevé una pieza curva fijada en el centro del cárter, por la cual se desplaza cada uno de los pistones.

Cada una de las cámaras de trabajo, constituidas por cada par de pistones contiguos, se forma entre el lado de los pistones orientado hacia la pared interna del cárter y la propia pared interna del cárter.

Aunque el motor de pistones oscilantes ha demostrado su idoneidad en cuanto a las propiedades de funcionamiento y la curva de par de giro, puede considerarse un inconveniente del motor de pistones oscilantes conocido el hecho de que la distribución de la masa de los pistones determinada por la geometría del cárter y por la colocación de los pistones en el lado de la pared interna del cárter todavía es optimizable.

El motor de pistones oscilantes dado a conocer en el documento US-A-3.075.506 mencionado al principio se distingue del motor de pistones oscilantes recién descrito por el hecho de que el cárter posee en general una simetría esférica. Dentro del cárter se encuentra un total de cuatro pistones, de los cuales en relación con el eje de oscilación están dispuestos dos a dos en posiciones diametralmente opuestas. El motor de pistones oscilantes allí descrito presenta un diseño de motor de combustión. Éste presenta, a consecuencia de los cuatro pistones que posee, dos cámaras de trabajo diametralmente opuestas en relación con el eje de oscilación, las cuales aumentan y disminuyen en el mismo sentido por el movimiento oscilante de vaivén de los cuatro pistones. Los tiempos de trabajo están desplazados 180° en una cámara con respecto a la otra, es decir, cuando por ejemplo tiene lugar en la primera cámara de trabajo el tiempo de expansión de la mezcla prendida de combustible y aire, en la segunda cámara de trabajo se está produciendo el tiempo de admisión de aire fresco. Sobre los lados posteriores de los pistones de cada dos pistones contiguos se forma una cámara auxiliar, de modo que el motor de pistones oscilantes conocido posee un total de dos cámaras auxiliares. Estas cámaras auxiliares se dotan de aire para refrigerar los pistones por su lado trasero.

El documento FR-A-75.26570 describe también un motor de pistones oscilantes con una estructura de simetría esférica.

En US-A-5.404.849 se describe otro motor de pistones oscilantes con forma esférica. Este motor de pistones oscilantes presenta sólo dos pistones, pero también dos cámaras de trabajo que aumentan y disminuyen en sentidos opuestos en función del movimiento oscilante opuesto de los pistones.

El documento GB-A-2.262.965 A publica un motor de pistones oscilantes que presenta un cilindro toroide dentro de un cárter cilíndrico. Este motor de pistones oscilantes conocido posee un efecto de recarga automática, comunicándose las dos cámaras que existen a ambos lados de cada pistón entre sí por medio de una conexión exterior al cárter.

La patente DE-A-197.47.445 A1 hace público un dispositivo transportador para un medio, es decir, una bomba para gases y líquidos, con una unidad de cilindro/pistón, absorbiéndose el medio mediante un movimiento del pistón y transportándolo por el movimiento contrario del pistón y por la acción de un mecanismo de válvulas.

En el documento US 6.241.493 B1 se da a conocer un dispositivo para controlar el flujo de un fluido por medio de una bomba rotativa, un compresor y un motor. Dentro de un cárter esférico gira una primera pala que, a su vez, hace que al menos una segunda pala oscile en un movimiento de vaivén entre una posición abierta y una posición cerrada, es decir, la segunda pala se aleja de la primera pala y luego vuelve a acercarse a ésta en un movimiento oscilatorio. El fluido se mueve dentro del cárter a través de un tomadero cuando la segunda pala se acerca a la posición cerrada, mientras que el fluido entra en el cárter cuando la segunda pala alcanza la posición abierta. Una de las palas realiza un movimiento giratorio pero no oscilatorio, mientras que la otra es oscilante. Así pues, este dispositivo conocido se basa en un principio de funcionamiento totalmente distinto del de los motores de pistones oscilantes conocidos mencionados anteriormente.

El documento FR 798.793 A presenta también una máquina de pistones oscilantes del tipo citado al principio. Este motor de pistones oscilantes conocido presenta dos pistones oscilantes que rotan dentro de un cárter sobre un eje de rotación común. Cada uno de los dos pistones posee su propio eje de oscilación, dispuesto excéntricamente con respecto al punto central del cárter. En otro ejemplo de realización expuesto en este documento, el motor de pistones oscilantes presenta únicamente un pistón oscilante.

En el documento DE 195.22.094 A1 se da a conocer un motor de pistones basculantes cuyos pistones consisten en un disco circular que descansa sobre su eje de forma que puede bascular. Este pistón basculante realiza sólo un movimiento oscilatorio y no gira en el interior del cárter.

Asimismo, el documento DE 297.24.399 U1 describe un dispositivo con un mínimo de dos pistones giratorios que rotan en un espacio anular y que, al realizar el movimiento giratorio, limitan hacia atrás y hacia delante un cámara de expansión dentro de dicho espacio anular, estando los pistones giratorios unidos a través de un mecanismo de engranajes con un eje de transmisión de par motor común de tal modo que el volumen de la cámara de expansión aumenta y disminuye con el movimiento giratorio de manera alternativa. El mecanismo de engranajes presenta, entre el eje de transmisión del par motor y al menos uno de los dos pistones giratorios limitadores de la cámara de expansión, al menos un cardán doblado y no compensado en cuanto a su desfase cíclico. En este dispositivo conocido cada par de pistones contiguos se acerca y se separa entre sí alternativamente, poseyendo cada pistón una velocidad de giro variable al rotar dentro del cárter.

El invento se basa en el objetivo de proporcionar un motor de pistones oscilantes del tipo mencionado al principio con un funcionamiento mejorado y un bajo coste de construcción.

Según el presente invento, este objetivo relativo al motor de pistones oscilantes mencionado al principio se consigue comunicando las cámaras auxiliares con su correspondiente cámara de trabajo a través de un mínimo de una válvula de admisión que permita el paso del fluido comprimido desde las cámaras auxiliares a la cámara de trabajo correspondiente.

En el motor de pistones oscilantes según el presente invento, cada uno de los pistones que giran dentro del cárter oscila sobre un eje de oscilación común que, en esencia, está situado sobre uno de los diámetros del cárter, por lo que los pistones ocupan una posición central en dicho cárter.

Debido a su situación central dentro del cárter, los pistones del motor de pistones oscilantes según el presente invento se sustentan apoyándose en las fuerzas centrífugas que actúan sobre los pistones hacia el centro del cárter, con lo cual los pistones pueden deslizarse con un rozamiento significativamente bajo. Además, el cárter del motor de pistones oscilantes de acuerdo con el invento tiene forma esférica, lo cual presenta la ventaja de que los pistones, por su situación céntrica dentro del cárter, pueden disponerse de forma que la distribución de la masa sea muy uniforme. Asimismo, la realización esférica del motor de pistones oscilantes según el presente invento ofrece la ventaja de un volumen de trabajo máximo en unas dimensiones muy compactas. De este modo, las cámaras de trabajo de un motor de pistones oscilantes con unas dimensiones mínimas pueden admitir grandes volúmenes. Otra de las ventajas de la realización esférica consiste en que existen amplias posibilidades de elección con respecto a la posición del eje oscilante común con respecto al eje giratorio.

Cada pistón presenta un lado de trabajo con recorrido radial y un lado trasero opuesto a éste. Entre cada par de lados de trabajo opuestos y el cárter se forma una cámara de trabajo, mientras que entre el cárter y cada par de lados traseros contiguos se genera una cámara auxiliar que aumenta o disminuye al contrario que las cámaras de trabajo.

Lo positivo de esta medida consiste en el hecho de que las cámaras auxiliares, que se forman entre cada par de lados traseros contiguos y que presentan respecto a su volumen una respuesta al movimiento oscilatorio de vaivén de los pistones totalmente opuesta a la de las cámaras de trabajo, en las que se producen los tiempos de admisión, compresión, expansión y escape, pueden utilizarse con distintos fines, por ejemplo, para el enfriamiento de los pistones o como cámaras de presión, tal y como se prevé en las realizaciones que se describirán a continuación.

Las cámaras auxiliares citadas anteriormente pueden llenarse con un fluido, preferentemente aire.

En el caso en que el motor de pistones oscilante se emplee como motor de combustión, esta medida permite inyectar ventajosamente aire fresco en las cámaras auxiliares con el fin de enfriar los lados traseros de los pistones, la pared interna del cárter y el soporte central de los pistones. En comparación con otros motores de combustión de tipo conocido, esto produce la ventaja de un aumento del grado de rendimiento total.

El fluido se comprime dentro de la cámara auxiliar por la acción del movimiento oscilante de los pistones correspondientes.

Esta medida posee la ventaja de que con una estructura simple una cámara auxiliar no sólo sirve para enfriar los pistones, el cárter y el soporte de los pistones, sino que también puede utilizarse al mismo tiempo como cámara de presión que, en el caso de emplearse el motor de pistones oscilantes según el presente invento como motor de combustión, se encargue de precomprimir el aire de combustión, que anteriormente se ha absorbido dentro de la cámara o cámaras auxiliares. A este efecto, el fluido mencionado más arriba es, por ejemplo, aire fresco.

Las cámaras auxiliares se comunican con la cámara o cámaras de trabajo a través de al menos una válvula de admisión, la cual permite el paso del fluido comprimido desde ambas cámaras auxiliares a la cámara de trabajo correspondiente.

Con esta configuración se obtiene la destacada ventaja de que el motor de pistones oscilantes según el presente invento puede utilizarse como motor de combustión recargable automáticamente. Este efecto de recarga automática es posible gracias a las cámaras auxiliares que aumentan o disminuyen de volumen de forma opuesta a las cámaras de trabajo. Así, el fluido precomprimido en la cámara o cámaras auxiliares, por ejemplo aire de combustión precomprimido, puede entrar en la cámara o cámaras de trabajo ya comprimido, por ejemplo, cuando éstas se encuentran justo en el tiempo de aspiración o al final del mismo. Dicho de otro modo, el aire de combustión ya precomprimido puede suministrarse a la cámara o cámaras de trabajo para poder alcanzarse de este modo presiones de compresión que bastan para la aplicación del motor de pistones oscilantes según el presente invento como motor de gasóleo. Por lo que respecta a esta realización preferente, el efecto de recarga automática puede conseguirse sin la adición de un compresor de aire de carga, con lo cual se posibilita la recarga automática del motor de pistones oscilantes según el presente invento con una construcción simple.

En una realización preferente el eje de oscilación común de los pistones presenta un recorrido perpendicular o inclinado con respecto al eje giratorio.

Esta medida posee la ventaja de que la coordinación entre los movimientos oscilatorios de vaivén de los pistones y el movimiento giratorio de éstos puede realizarse con una estructura simple y una cinemática favorable. Aunque se prefiere la disposición inclinada o perpendicular, también es concebible disponer el eje de oscilación común de los pistones paralelo al eje giratorio común, por ejemplo, haciéndolos coincidir. Eso sí, lo que todas las realizaciones tienen en común es que el ángulo entre el eje de oscilación y el eje giratorio no varía durante el funcionamiento del motor de pistones oscilantes. La ventaja de disponer el eje de oscilación en perpendicular al eje giratorio consiste en el hecho de que los movimientos oscilatorios de vaivén de los pistones no repercuten en el movimiento giratorio sobre el eje giratorio con momentos de aceleración o retraso, por lo que se consigue un funcionamiento del motor de pistones oscilantes muy silencioso.

En otra realización preferente, los pistones descansan sobre un vástago axial, que constituye el eje oscilatorio, de tal manera que pueden oscilar; este vástago axial está unido de manera giratoriamente fija al árbol que conforma el eje giratorio.

En este caso, resulta ventajosa la elevada simplicidad estructural de la realización. Siempre que el eje de oscilación de los pistones corte el eje giratorio básicamente en posición perpendicular -como ya se ha mencionado en una realización preferente anterior-, se dispondrá el vástago axial, que forma el eje de oscilación, en perpendicular al árbol, que conforma el eje giratorio, y se unirá aquél a éste de manera giratoriamente fija.

En otra configuración preferente, el árbol sobresale del cárter.

En dicho caso, resulta ventajoso que el árbol, que conforma el eje giratorio común, pueda cumplir simultáneamente las funciones de eje propulsor y receptor. De este modo, el movimiento giratorio de los pistones dentro del cárter puede convertirse directamente y sin piezas intermedias en un movimiento rotatorio del árbol que puede captarse como energía propulsora fuera del cárter.

En otra realización preferente, el árbol termina aproximadamente en el centro del cárter.

Esta realización presenta la ventaja de que el árbol sólo requiere un apoyo dentro del cárter, por lo que se simplifica aún más la estructura de la máquina de pistones oscilantes según el presente invento.

En otra realización preferente, cada dos pistones situados esencialmente en posición diametralmente opuesta con respecto al centro del cárter están unidos entre sí formando un doble pistón.

En esta realización, por tanto, los dos pistones de un doble pistón se extienden partiendo del eje de oscilación en direcciones esencialmente radiales y contrarias hacia la pared interna del cárter opuesta correspondiente. La ventaja de esta medida consiste en el hecho de que para dos pistones basta con la mitad de anillos guía, con lo cual, por un lado, se reduce el espacio necesario para albergar los pistones sobre el eje de oscilación y, por otro, se reduce el número de piezas.

Dentro del cárter hay un total de cuatro pistones; en el caso de la realización preferente mencionada anteriormente, se trataría de dos dobles pistones. Estos dos dobles pistones se cruzan formando una X sobre el eje de oscilación común.

En otra realización preferente los pistones, al girar en el cárter, se desplazan a lo largo de al menos una curva guía formada dentro del cárter, la cual sirve para guiar el movimiento oscilatorio de vaivén.

La inclusión de una curva guía posee la ventaja de que los movimientos oscilatorios de cada uno de los pistones puede dirigirse de un modo exacto y predefinido. La previsión de al menos una curva guía en el cárter es un hecho diferenciador con respecto al motor de pistones oscilantes conocido mencionado al principio. En ése se disponía una pieza curva fija en el centro del cárter; en cambio, en el motor de pistones oscilantes según el presente invento los pistones descansan en el centro del cárter sobre el eje de oscilación común y la curva guía se encuentra situada junto al cárter, con lo cual los movimientos de oscilación de los pistones pueden producirse con una amplia carrera.

En este caso resulta preferible que la curva guía tenga forma de al menos una ranura en la que se inserte al menos un elemento de guía, fijo con respecto al pistón, asignado al pistón correspondiente.

La previsión de una ranura en la pared del cárter posee la ventaja de que el elemento de guía, que es fijo con respecto al pistón, puede guiarse en dos sentidos, es decir, por las dos paredes laterales enfrentadas de la ranura.

En otra realización preferente el elemento de guía presenta uno o varios rodillos, o bien tiene forma de rodamiento.

Cuando el elemento de guía presenta uno o varios rodillos, se obtiene la ventaja de que el desplazamiento de los pistones por la ranura tiene lugar con una fricción muy baja, reduciéndose así las pérdidas de energía al girar los pistones dentro del cárter.

Resulta especialmente preferible que el elemento de guía presente dos rodillos: uno de ellos en contacto con una de las superficies laterales de la ranura y el otro en contacto con la otra superficie lateral de la ranura.

Esta medida posee la ventaja de que ambos rodillos, al desplazarse por la ranura, no deben invertir su dirección de giro en función de si entran en contacto con una u otra superficie lateral de la ranura. En la realización que nos ocupa, uno de los rodillos está siempre en contacto con la misma superficie lateral de la ranura, por lo que su dirección de giro no cambia en todo el recorrido de la ranura. El otro rodillo, por su parte, está siempre en contacto con la superficie lateral opuesta, por lo que durante el ciclo completo dentro de la ranura tampoco experimenta ninguna inversión en su sentido de giro.

En relación con una de las realizaciones mencionadas anteriormente en las que dos pistones se agrupan para formar un doble pistón, se prevé otra realización preferente que se caracteriza por el hecho de que cada doble pistón posee sólo un elemento de guía.

Ésta es otra ventaja de la agrupación de cada par de pistones en un doble pistón, ya que sólo es necesario un elemento de guía por cada doble pistón y, en consecuencia, basta incluso con una sola curva guía para los dos dobles pistones, lo cual simplifica aún más la estructura.

Además de la configuración de la curva guía como una ranura practicada en el cárter, la curva guía también puede poseer preferentemente la forma de un saliente que sobresalga hacia el interior del cárter y por el que se guíen los pistones.

La ventaja de esta medida consiste en el hecho de que los pistones pueden desplazarse directamente por dicho saliente, que sobresale hacia dentro, con la ayuda de una superficie perteneciente al propio pistón sin tener que recurrir a rodillos. Con ello se consigue una simplificación importante del motor de pistones oscilantes.

En otra configuración preferente, los pistones están configurados de tal modo que las cámaras de trabajo constituidas por cada par de pistones continuos presentan una forma de casquillo esférico y que la anchura de las cámaras de trabajo es variable en el plano perpendicular al eje de oscilación de los pistones.

Esta configuración de los pistones, en comparación con el motor de pistones oscilantes conocido mencionado al principio, conlleva un aumento del volumen de trabajo, lo cual supone un incremento del rendimiento en el caso de emplear el motor de pistones oscilantes según el presente invento como motor de combustión.

En otra configuración de estructura sencilla existe en el cárter al menos una válvula de admisión para suministrar un fluido a las cámaras auxiliares.

Debido al hecho de que la cámara o cámaras auxiliares aumentan y disminuyen en volumen por el movimiento oscilatorio de vaivén, esta válvula de admisión puede adoptar la forma de una válvula antirretorno o válvula vibratoria, ya que a causa del cambio continuo y alternante de volumen se producen alternativamente sobrepresiones y subpresiones que controlan automáticamente la válvula de admisión. De este modo, puede prescindirse de mandos de válvulas costosos, como son los árboles de distribución, o incluso de válvulas costosas, como son las electroválvulas.

En otra configuración preferente, la cámara o cámaras auxiliares se comunican con la cámara o cámaras de trabajo a través de una conexión dispuesta en el exterior del cárter, estando la válvula o válvulas de admisión por las que el fluido pasa de las cámaras auxiliares a la cámara de trabajo dispuestas sobre el contorno del cárter.

En otra configuración preferente alternativa, la cámara o cámaras auxiliares se comunican con la cámara o cámaras de trabajo a través de los propios pistones intermedios, estando la válvula de admisión por la que el fluido pasa de la cámara auxiliar a la cámara de trabajo dispuesta sobre el contorno de los pistones.

Mientras que la primera configuración presenta la ventaja de que los pistones tienen una estructura más sencilla porque no deben incluir ninguna válvula, sino que sólo es necesario prever una válvula adicional en el cárter, la segunda configuración tiene la ventaja de que pueden utilizarse sencillas válvulas de antirretorno o vibratorias como válvula de admisión, cuya función no depende de la presión en el exterior del cárter. En cambio, en la primera configuración se utiliza preferentemente una válvula controlada en forma de electroválvula o una válvula más sencilla dirigida por un árbol de levas.

En el motor de pistones oscilantes según el presente invento, para que los pistones creen cámaras de trabajo con el máximo volumen posible éstos se colocan de tal modo que cada par de pistones contiguos se acercan y se alejan entre sí alternativamente a causa de los movimientos oscilatorios.

Se obtienen otras ventajas a partir de la descripción que sigue y de los dibujos anexos.

Se entiende que las características que se han mencionado anteriormente y que se presentarán a continuación no tienen por qué emplearse en la combinación aquí expuesta, sino que pueden utilizarse en otras combinaciones o de forma independiente sin que por ello se superen los límites del presente invento.

En los dibujos se expone un ejemplo de realización del invento, el cual se describirá con más detalle con referencia a los mencionados dibujos. Éstos muestran:

La figura 1 muestra una vista general en perspectiva parcialmente abierta de un motor de pistones oscilantes según el presente invento de acuerdo con un primer ejemplo de realización y una primera posición de funcionamiento de los pistones;

La figura 2 muestra una representación en perspectiva del motor de pistones oscilantes de la figura 1 sin cárter;

La figura 3 muestra una representación detallada en perspectiva de los componentes del motor de pistones oscilantes representado en la figura 1;

La figura 4 muestra otra representación detallada en perspectiva de los componentes del motor de pistones oscilantes de la figura 3 con la eliminación de más piezas;

Las figuras 5a) y 5b) muestran un doble pistón del motor de pistones oscilantes de la figura 1 en representación en perspectiva, estando la representación de la figura 5b) girada 90° con respecto a la representación de la figura 5a);

Las figuras 6a) y 6b) muestran una representación en perspectiva medio abierta del motor de pistones oscilantes de la figura 1 aislado, mostrando la figura 6a) la cara externa del cárter y la figura 6b) la cara interna del mismo;

La figura 7 muestra una sección del motor de pistones oscilantes según la figura 1 paralela al eje giratorio de los pistones y perpendicular al eje de oscilación de los mismos;

La figura 8 muestra una sección del motor de pistones oscilantes según la figura 1 paralela al eje de oscilación de los pistones y perpendicular al eje giratorio;

Las figuras de la 9a) a la 9d) muestran representaciones esquemáticas del principio de funcionamiento del motor de pistones oscilantes de la figura 1 en una sección a lo largo del eje giratorio y transversal al eje de oscilación de los pistones;

Las figuras de la 10a) a la 10d) muestran representaciones esquematizadas del principio de funcionamiento del motor de pistones oscilantes de la figura 1 en una sección a lo largo del eje giratorio y transversal al eje de oscilación de los pistones, correspondiéndose cada una de las posiciones de funcionamiento representadas de la 10a) a la 10d) con las posiciones de funcionamiento plasmadas en las figuras de la 9a) a la 9d);

La figura 11 muestra una representación esquemática de la curva guía con la que se dirigen los movimientos de oscilación de los pistones;

Las figuras de la 12 a la 14 muestran una representación en perspectiva del motor de pistones oscilantes de la figura 1 en posiciones de funcionamiento de los pistones correspondientes a las figuras 9 y 10;

La figura 15 muestra una representación en sección correspondiente a la figura 7 de un motor de pistones oscilantes de acuerdo con un ejemplo de realización ligeramente modificado con respecto al motor de pistones oscilantes de la figura 1;

La figura 16 muestra el motor de pistones oscilantes de la figura 15 en una posición de funcionamiento de los pistones distinta de la de la figura 15;

La figura 17 muestra el motor de pistones oscilantes de las figuras 15 y 16 en una posición de funcionamiento de los pistones distinta de la de las figuras 15 y 16;

La figura 18 muestra una representación correspondiente a la figura 7 de otro ejemplo de realización de un motor de pistones oscilantes ligeramente modificado con respecto al ejemplo de realización de motor de pistones oscilantes de la figura 1;

La figura 19 muestra una representación en sección según la figura 8 de otro ejemplo de realización de un motor de pistones oscilantes.

A continuación se describirá con mayor detalle la configuración de un motor de pistones oscilantes, designado globalmente con el número 10, haciendo referencia a las figuras de la 1 a la 8. El motor de pistones oscilantes 10 cumple la función de motor de combustión, aunque también puede aplicarse con otros fines, por ejemplo, como compresor.

El motor de pistones oscilantes 10 presenta un cárter, designado globalmente con el número de referencia 12, que está compuesto de una primera mitad 14 y una segunda mitad 16.

Las dos mitades del cárter 14 y 16 están unidas entre sí por medio de la brida circular 18 o 20 correspondiente.

La pared interna 22 del cárter 12 tiene forma esférica. En el exterior, el cárter 12 del motor de pistones oscilantes 10 también presenta simetría esférica.

En la figura 1 se representa el cárter 12 parcialmente abierto de modo que en dicha figura 1 pueden verse algunos detalles del interior del cárter 12 del motor de pistones oscilantes 10.

Dentro del cárter 12 se disponen varios pistones; en el presente ejemplo de realización cuatro: 24, 26, 28 y 30. El pistón 30 no está visible en la figura 1 pero sí se observa, por ejemplo, en la representación detallada en perspectiva de la figura 4 o la figura 7.

Cada par de pistones está unido entre sí para formar un doble pistón; de este modo, los pistones 26 y 30, al igual que los pistones 24 y 28, están unidos entre sí creando un doble pistón rígido de una sola pieza.

Los pistones del 24 al 30 pueden oscilar sobre un eje de oscilación común 32 y, al mismo tiempo, estos pistones del 24 al 30 pueden girar dentro del cárter 12 sobre un eje giratorio común 34, superponiéndose los movimientos oscilatorios de vaivén al movimiento giratorio tal y como se describirá con más detalle a continuación.

Para permitir la oscilación, el doble pistón formado por los pistones 24 y 28 presenta en un extremo de los pistones 24 y 28 un anillo guía 36 unido firmemente a ambos pistones 24 y 28 y un segundo anillo guía 38 en el extremo opuesto de los pistones 24 y 28. El doble pistón compuesto por los pistones 26 y 30 posee una estructura idéntica al doble pistón formado por los pistones 24 y 28 y, en consecuencia, presenta un primer anillo guía 40 y un segundo anillo guía 42.

El primer doble pistón compuesto por los pistones 24 y 28 y el segundo doble pistón formado por los pistones 26 y 30 se sostienen sobre un vástago axial 44, que constituye el eje de oscilación, mediante los anillos guía 36 y 38 o 40 y 42, respectivamente, permitiendo la oscilación. En esta disposición, el primer doble pistón formado por los pistones 24 y 28 y el segundo doble pistón constituido por los pistones 26 y 30 están colocados sobre el vástago axial 44 formando entre sí un ángulo de 180°, presentando el primer doble pistón formado por los pistones 24 y 28 y el segundo doble pistón constituido por los pistones 26 y 30 en el vástago axial 44 o, lo que es lo mismo, el eje de oscilación 32, un recorrido en forma de cruz. Como se explicará a continuación, el movimiento de oscilación entre los pistones del 24 al 30 se efectúa en sentidos opuestos para cada par de pistones.

La estructura de los pistones del 24 al 30 y del vástago axial 44 está cerrada en los extremos del vástago axial 44 herméticamente por tapones de cierre 46 y 48. Para ello, los tapones de cierre 46 y 48 presentan cada uno una brida circular 50 que sobresale hacia dentro y que se inserta herméticamente en una ranura 52 situada en los segundos anillos guía 38 y 42. Los tapones de cierre 46 y 48 cierran la estructura de los pistones del 24 al 30 a ambos extremos del vástago axial 44 formando en el exterior una terminación con forma de casquete esférico que se adapta a los radios de curvatura de la pared interna 22 del cárter 12.

El vástago axial 44 está unido a un árbol 54, estando dicho vástago axial 44 introducido a presión sin que pueda separarse en un orificio de un aro 56 de un extremo del árbol 54 de tal modo que el vástago axial 44 sobresale a ambos lados del aro 56 con la misma distancia. Los pistones del 24 al 30 están apoyados por medio de los anillos guía del 36 al 42 sobre las partes del vástago axial 44 que sobresalen a ambos lados del aro 56. El aro 56 está unido firmemente al árbol 54. El vástago axial 44 y, en consecuencia, el eje de oscilación 32 presentan un recorrido perpendicular al eje giratorio 34 definido por el árbol 54. En relación con el eje giratorio 34, el vástago axial 44 está unido al árbol 54 de forma fija a la rotación. Asimismo, en relación al eje de oscilación 32 el vástago axial 44 se mantiene fijo sin girar dentro del aro 56 del árbol 54.

El árbol 54 sobresale del cárter 12 como muestra la figura 1 y realiza la función de árbol receptor del motor de pistones oscilantes 10.

Junto al cárter 12 hay situada una pieza de avance tubular 58 por la que el árbol 54 sale del cárter 12. Como muestran las figuras 2 y 3, el árbol 54 se asienta en la pieza de avance 58 por medio de rodamientos 60 y 62 y un buje 64 colocado en medio.

Como indican las figuras de la 1 a la 8, y en especial la figura 7, el árbol 54 termina en el centro del cárter 12.

El vástago axial 44 y, por tanto, el eje de oscilación 32 atraviesan el centro del cárter, dibujado en la figura 7 con el número de referencia 66. De este modo, los pistones del 24 al 30 oscilan colocados sobre un eje de oscilación 32 situado en el centro del cárter. El eje giratorio 34 también atraviesa el centro del cárter, donde se corta perpendicularmente con el eje de oscilación 32.

El primer doble pistón mencionado anteriormente está formado por los pistones 24 y 28, en esencia opuestos diametralmente con respecto al eje de oscilación 32 o el centro del cárter 66, y el segundo doble pistón está constituido por los pistones 26 y 30, en esencia opuestos diametralmente con respecto al eje de oscilación 32 o el centro del cárter 66.

El primer doble pistón compuesto por los pistones 24 y 28 está dotado además de un elemento de guía 68, fijo con respecto al pistón; el segundo doble pistón, formado por los pistones 26 y 30, también posee su elemento de guía 70 correspondiente. Los elementos de guía 68 y 70 sirven para dirigir los movimientos oscilatorios de vaivén de los pistones del 24 al 30 sobre el eje de oscilación 32 mientras los pistones del 24 al 30 giran sobre el eje giratorio 34. Los elementos de guía 68 y 70 tienen forma de varilla axial. En el extremo del elemento de guía 68 de los pistones 24 y 28 hay dispuestos dos rodillos 72 y 74. El rodillo 72 posee un diámetro exterior mayor que el rodillo 74. De manera equivalente, en el extremo del elemento guía 70 se instalan dos rodillos 76 y 78, presentando el primer rodillo 76 un diámetro exterior mayor que el del segundo rodillo 78.

A través de los rodillos 72, 74 y 76, 78 los elementos de guía 68, 70 encajan con una curva guía situada en la pared interior 22 del cárter 12 en forma de ranura 80 que tiene por función controlar los movimientos oscilatorios de vaivén de los pistones del 24 al 30. La curva guía con forma de ranura 80 está centrada dentro del cárter sobre el eje giratorio 34 en ampliación del árbol 54, es decir, está situada en frente del aro 56 del árbol 54. La curva guía formada por la ranura 80 es una curva cerrada sin puntos de intersección y presenta, aproximadamente, una forma de círculo encorsetado en lados diametralmente opuestos.

De acuerdo con la diferencia de diámetros exteriores entre el rodillo 72 y el rodillo 74 y la diferencia de diámetros exteriores entre el rodillo 76 y el rodillo 78, la ranura 80 presenta una forma escalonada en dirección radial, es decir que las superficies laterales 82 y 84 de la ranura 80 presentan una diferencia de nivel (véanse las figuras de la 12 a la 14). La disposición está pensada para que, al girar dentro de la ranura 80, los rodillos 72 y 76 con mayor diámetro sólo toquen la superficie lateral 84 y los rodillos 74 y 78 con menor diámetro, en cambio, toquen sólo la superficie lateral 82 opuesta, de tal manera que la dirección de giro de los rodillos del 72 al 78 sea igual en todo el recorrido por la ranura 80.

Como se observa en la figura 1, los elementos de guía 68 y 70 se engranan con la ranura 80 desplazados entre sí en 180°, manteniéndose dicha relación de ángulo de abrazo de 180° en todo el recorrido de los pistones del 24 al 30 dentro del cárter 12 sobre el eje giratorio 34. La forma de la ranura 80 se visualiza claramente en la representación de las figuras 6a) y 6b), que presentan una sección del cárter 12 a lo largo de un plano perpendicular al eje giratorio 34 y paralelo al eje de oscilación 32, mostrando la figura 6a) una vista exterior del cárter 12 y la figura 6b), una vista interior del cárter 12.

En las figuras 5a) y 5b) se muestra el doble pistón formado por los pistones 24 y 28 en solitario. Cada uno de los pistones del 24 al 30 presenta, tal y como se representa en el ejemplo de los pistones del 24 al 30 en las figuras 5a) y 5b), un lado de trabajo y un lado trasero opuesto a éste.

El lado de trabajo del pistón 24 se designa con el número de referencia 86. Este lado de trabajo 86 es esencialmente liso y plano y su dimensión máxima se extiende en paralelo al eje de oscilación 32. El lado de trabajo del pistón 28, idéntico en cuanto a la forma al anterior, se designa con el número de referencia 88.

El lado trasero 90 del pistón 24, opuesto al lado de trabajo 86 de dicho pistón 24, está dotado de varios espacios huecos 92 abiertos si se observan desde el lado trasero 90, pero cerrados si se miran desde el lado de trabajo 86. El lado trasero 94 del pistón 28, opuesto al lado de trabajo 88 del pistón 28, presenta una forma idéntica.

La configuración de los pistones 24 y 28 descrita anteriormente es la misma para los pistones 26 y 30.

Entre los lados de trabajo de cada par de pistones contiguos del 24 al 30 se forma una cámara de trabajo. Debido a la estructura de cuatro pistones del 24 al 30 del motor de pistones oscilantes 10, se obtienen dos cámaras de trabajo 96 y 98, formándose la cámara de trabajo 96 entre los lados de trabajo de los pistones contiguos 24 y 26 y la cámara de trabajo 98, entre los lados de trabajo de los pistones contiguos 28 y 30. Durante el giro de los pistones del 24 al 30 dentro del cárter 12, las cámaras de trabajo 96 y 98 cambian de volumen por la acción de los movimientos oscilatorios de vaivén, pasando de una posición prácticamente cerrada con un volumen muy bajo representada en la figura 7 a un volumen muy elevado representado, por ejemplo, en la figura 17 en un motor de pistones oscilantes 10’ con un funcionamiento idéntico en este sentido. Debido al movimiento oscilatorio de vaivén, los pares de pistones del 24 al 30 contiguos se acercan y se alejan alternativamente.

Las cámaras de trabajo 96 y 98 presentan aproximadamente una forma de cuña esférica cuya anchura es variable en el plano perpendicular al eje de oscilación 32, es decir en el plano de la figura 7, debido a los movimientos oscilatorios de vaivén de los pistones del 24 al 30. Las cámaras de trabajo 96 y 98 están limitadas por los lados de trabajo de los pistones del 24 al 30, la pared interior 22 del cárter 12 y, hacia el centro del cárter 66, por los anillos guía del 36 al 42 y el aro 56 del árbol 54.

Asimismo, las cámaras de trabajo 96 y 98 están hermetizadas en la pared interna 22 del cárter 12 por juntas de sellado 99 y en el aro 56 del árbol 54 por juntas de sellado 101. No es necesario hermetizar los pistones del 24 al 30 con respecto a los anillos guía del 36 al 42 puesto que éstos están unidos en una sola pieza a los pistones del 24 al 30.

Entre los lados traseros de dos pistones contiguos del 24 al 30, se forman cámaras auxiliares. De acuerdo con la estructura de un total de cuatro pistones del 24 al 30 del motor de pistones oscilantes 10, existen dos cámaras auxiliares, en concreto, una cámara auxiliar 100 entre el pistón 26 y el pistón 28 y una cámara auxiliar 102 entre el pistón 24 y el pistón 30. Observadas en círculo con respecto al eje de oscilación 32, las dos cámaras de trabajo 96 y 98 son contiguas a las cámaras auxiliares 100 y 102.

A causa de los espacios huecos 92 de los lados traseros de los pistones del 24 al 30 se aprovecha un volumen máximo para las cámaras auxiliares 100 y 102. Las cámaras auxiliares 100 y 102 aumentan o disminuyen de volumen al revés que las cámaras de trabajo 96 y 98. Los volúmenes de las cámaras de trabajo 96 y 98 aumentan y disminuyen al girar los pistones del 24 al 30 dentro del cárter 12 en el mismo sentido sobre el eje giratorio 34; las cámaras auxiliares 100 y 102 también aumentan y disminuyen en el mismo sentido.

Las cámaras auxiliares 100 y 102 se dotan con un fluido, por ejemplo, aire.

Para ello, en el cárter 12 hay presente una válvula de admisión 104 asignada a la cámara auxiliar 100 dentro de una carcasa de válvula 106 formada en el contorno del cárter 12. La válvula de admisión 104 es una válvula vibratoria pretensada en la dirección de la flecha 108. El control de esta válvula de admisión 104 se efectúa por medio de los cambios en la relación de presiones entre la cámara auxiliar 100 y el espacio exterior al cárter 12. De manera correspondiente, la cámara auxiliar 102 tiene asignada otra válvula de admisión 110 que también está instalada en el contorno del cárter 12 alojada en una carcasa de válvula 112. La válvula de admisión 110 también es una válvula vibratoria y su funcionamiento es equiparable al de la válvula de admisión 104.

Como muestra la figura 6, la válvula de admisión 104 se encuentra situada sobre una parte del cárter delimitada por la ranura 80.

El fluido, preferentemente aire fresco, introducido en las cámaras auxiliares 100 y 102 por las válvulas de admisión 104 y 110, respectivamente, sirve en primera instancia para refrigerar los pistones del 24 al 30, en especial los anillos guía del 38 al 42 y el vástago axial 44 y la pared interna 22 del cárter 12, y además para refrigerar los rodillos del 72 al 78 pertenecientes a los elementos guía 68 y 70 de los pistones el 24 al 30.

En el ejemplo de realización representado, las cámaras auxiliares 100 y 102 no sólo poseen la función de refrigeración, sino que además sirven para comprimir el fluido, es decir, el aire fresco, introducido en las cámaras auxiliares 100 y 102.

Esta compresión se produce a partir de la posición de los pistones del 24 al 30 representada en la figura 7 desplazándose los pistones 24 y 26 en la dirección de las flechas 114 y 116 y los pistones 28 y 30 según las flechas 118 y 120, reduciéndose el volumen de las cámaras auxiliares 100 y 102. Debido al aumento continuo de la presión en las cámaras auxiliares 100 y 102, las válvulas de admisión 104 y 110 se presionan hasta su posición de cierre (flecha 108 en la figura 7), de tal modo que el fluido no pueda salir de las cámaras auxiliares 100 y 102 por las válvulas de admisión 104 y 110.

Las cámaras auxiliares 100 y 102 se comunican además con las cámaras de trabajo 96 y 98 por sendas conexiones 122 y 124, situadas dentro del cárter, y por una válvula de admisión 126, que es una válvula controlada, por ejemplo una electroválvula.

La conexión 122 está unida por un extremo a la cámara auxiliar 102 mediante una abertura 128 en el cárter 12, mientras que la conexión 124 está unida a la cámara auxiliar 100 por una abertura 130 en el cárter 12. En la zona de la válvula de admisión 126 convergen las conexiones 122 y 124.

En función de la cámara de trabajo 96 o 98 que se encuentre frente a la válvula de admisión 126 en cada momento, puede introducirse el fluido comprimido de las cámaras auxiliares 100 y 102 a la cámara de trabajo 96 o 98 correspondiente. De este modo, puede precomprimirse aire de combustión, es decir, insuflarse en la cámara de trabajo 96 o 98 con una sobrepresión, con lo que se produce un efecto de recarga automática en el motor de pistones oscilantes 10.

El motor de pistones oscilantes 10 presenta además una bujía 132 fijada al cárter 12, una tobera inyectora 132 inmediatamente contigua a dicha bujía 132 para ejecutar la inyección del carburante y un escape 136 visible sólo en la figura 8 para expulsar la mezcla quemada de aire y carburante durante el funcionamiento del motor de pistones oscilantes 10.

Asimismo, de acuerdo con las figuras 7 y 8, el árbol 54 posee orificios 138 y 140 y el vástago axial 44, orificios del 142 al 150 que sirven para proporcionar grasa lubricante a las piezas móviles.

En relación con las figuras 9, 10 y 11 se describirá a continuación el principio de funcionamiento del motor de pistones oscilantes 10, pudiéndose constatar asimismo los procesos de movimiento de los pistones del 24 al 30 en las representaciones en perspectiva de las figuras 1 y de la 12 a la 14. Las representaciones de la figura 9 están muy esquematizadas.

En las figuras 9a), 10a) y 1 los pistones 24 y 26 se encuentran en el denominado punto muerto superior (OT), y los pistones 28 y 30 están en el denominado punto muerto inferior (UT). En dicha posición, la cámara de trabajo 96, formada entre los pistones 24 y 26, y la cámara de trabajo 98, formada entre los pistones 28 y 30, presentan su volumen mínimo. El elemento de guía 70 del doble pistón constituido por los pistones 26 y 30 se encuentra en uno de los vértices de la ranura 80 (véase la posición a) de la figura 11), mientras que el elemento de guía 68 del doble pistón formado por los pistones 24 y 28 está en el vértice opuesto de la ranura 80 (posición c) de la figura 11).

En esta posición la mezcla comprimida de aire y carburante se encuentra en la cámara de trabajo 96, mientras que la cámara 98 está vacía.

Al prenderse la mezcla de aire y carburante de la cámara 96 por medio de la bujía 132, el incremento de presión espontáneo que se producen en la cámara de trabajo 96 intenta que los pistones 24 y 26 se separen oscilando sobre el eje de oscilación 32. Debido al desplazamiento guiado del pistón 24 y del pistón 26 por la ranura 80, simultáneamente esto provoca un desplazamiento obligatorio de los pistones 24 y 26, y con ello también de los pistones 28 y 30, unidos firmemente a los pistones 24 y 26, a lo largo de la curva guía formada por la ranura 80, con lo cual los pistones del 24 al 30 se mueven en la dirección de una flecha 152 sobre el eje giratorio 34, es decir, los pistones del 24 al 30 se desplazan sobre el eje oscilatorio 34 desde la posición representada en la figura 10a) a la posición representada en la figura 10b), que también aparece plasmada en la figura 12. Al tiempo que este movimiento giratorio sobre el eje giratorio 34, los pistones 24 y 26 oscilan en el sentido opuesto, al igual que los pistones 28 y 30, sobre el eje de oscilación 32 separándose, tal y como se desprende del paso de la figura 9a) a la figura 9b). El par de pistones formado por los pistones 24 y 26 se encuentra en este momento en el tiempo de expansión, mientras que el par de pistones constituido por los pistones 28 y 30 se encuentra en el tiempo de admisión.

Al tiempo que se produce el aumento de volumen de las cámaras de trabajo 96 y 98, las cámaras auxiliares 100 y 102 se reducen. El aire que ya se ha introducido por las válvulas de admisión 104 y 110 en las cámaras auxiliares 100 y 102 se comprime ahora en las cámaras auxiliares 100 y 102.

En la figura 9c) se representan las cámaras de trabajo 96 y 98 con su volumen máximo; en dicho instante, los pistones 24 y 26 han finalizado el tiempo de expansión y los pistones 28 y 30, el tiempo de admisión. Hasta esta posición, los pistones del 24 al 30 según la figura 10c) han avanzado desde su posición inicial hasta formar un ángulo de 90° sobre el eje giratorio 34 (véase también la figura 13). Los elementos de guía 68 y 70 se encuentran en los respectivos vértices opuestos del lado estrecho de la ranura 80 (posición b) y d) de la figura 11). Mientras que en esta posición las cámaras de trabajo 96 y 98 adquieren su volumen máximo, las cámaras auxiliares 100 y 102 poseen su volumen mínimo, es decir que el aire existente en las cámaras auxiliares 100 y 102 se encuentra en su estado de compresión máxima. En este momento, preferentemente se abre la válvula de admisión 126 por medio del accionamiento correspondiente, introduciéndose la totalidad del aire comprimido presente en las cámaras auxiliares 100 y 102 en la cámara de trabajo 98.

Partiendo de esta posición representada en la figura 9c), los pistones 24 y 26, al igual que los pistones 28 y 30, se aproximan de nuevo oscilando sobre el eje de oscilación 32, por lo que los pistones 24 y 26 se encuentran ahora en el tiempo de expulsión y los pistones 28 y 30 realizan el tiempo de compresión del aire de combustión precomprimido ya introducido. Este tiempo se representa en las figuras 9d), 10d) y 14, de la que se desprende que los pistones del 24 al 30 han avanzado hasta formar un nuevo ángulo de 45° con respecto al eje giratorio 34.

Cuando las cámaras de trabajo 96 y 98 se contraen al pasar de la posición representada en la figura 9c) a la posición representada en la figura 9d), se expanden las cámaras auxiliares 100 y 102 correspondientemente. La expansión de las cámaras auxiliares 100 y 102 hace que se produzca una subpresión en las cámaras auxiliares 100 y 102 en contraposición con el entorno, de tal forma que se absorbe aire fresco a las cámaras auxiliares 100 y 102 mediante las válvulas de admisión 104 y 110, que se abren de manera automática.

A la posición representada en las figuras 9d), 10d) y 14, le sigue una posición de los pistones del 24 al 30 ópticamente idéntica a la posición de las figuras 9a), 10a) y 11 pero realmente girada 180° con respecto a aquélla; en dicha posición, los pistones 24 y 26 se encuentran en el punto muerto inferior y los pistones 28 y 30 están en el punto muerto superior. Es decir que seguidamente, al aire de combustión comprimido presente en la cámara de trabajo 98, se le añade por inyección combustible mediante la tobera inyectora 134; a continuación, se enciende el combustible con el aire comprimido. En cambio, la cámara de trabajo 96, tras expulsar la mezcla de aire y carburante quemado, está vacía y lista para admitir aire de combustión fresco y precomprimido de las cámaras auxiliares 100 y 102.

Los pistones del 24 al 30 han seguido avanzando hasta colocarse a 180° con respecto al eje giratorio 34 del cárter 12. De ello se desprende que el motor de pistones oscilantes 10 con un giro completo de los pistones del 24 al 30 de 360° sobre el eje giratorio 34 ejecuta dos ciclos de trabajo completos, es decir que al girar los 360° los tiempos de admisión, compresión, expansión y expulsión se producen dos veces.

En la figura 11 se representa la curva característica de los elementos de guía 68 y 70 de los pistones del 24 al 30. De esta representación se desprende que la carrera de los pistones oscilantes se obtiene a partir de la diferencia de los radios R2 y R1, siendo el radio R1 la distancia entre el punto central de la ranura 80 del centro de la ranura 80 hasta el eje menor, y el radio R2, la distancia del punto central de la ranura 80 del centro de la ranura 80 hasta el eje mayor.

En las figuras de la 15 a la 17 se representa un ejemplo de realización de un motor de pistones oscilantes 10’ ligeramente distinto del motor de pistones oscilantes 10. Éste sólo se distingue del motor de pistones oscilantes 10 por la disposición estructural del efecto de recarga automática descrito.

Las características o elementos del motor de pistones oscilantes 10’ idénticos o similares a los del motor de pistones oscilantes 10 se han dotado de los mismos números de referencia diferenciándolos con el símbolo prima.

En el ejemplo de realización representado en las figuras de la 15 a la 17, las cámaras de trabajo 96' y 98' no se comunican con las cámaras auxiliares 100' y 102' mediante una conexión externa al cárter, como sí ocurre en el ejemplo de realización anterior, sino directamente mediante los pistones del 24' al 30', en los que hay dispuestas sendas válvulas de admisión de la 154 a la 160. Las válvulas de admisión de la 154 a la 160 tienen forma de válvula vibratoria. Las válvulas de admisión de la 154 a la 160 se cierran y abren de forma automática según las diferencias de presión entre las cámaras auxiliares 100', 102' y las cámaras de trabajo 96', 98' provocadas por los movimientos oscilatorios de vaivén de los pistones del 24' al 30'. Las válvulas de admisión de la 154 a la 160 están pretensadas en dirección a las cámaras auxiliares 100' y 102'.

En la figura 15 se representa la cámara de trabajo 96' formada entre los pistones 24' y 26' en una posición en la que dichos pistones 24' y 26' se encuentran en el punto muerto superior. Si en ese momento se prende la mezcla de aire y carburante contenida en la cámara de trabajo 96' mediante la bujía 132', dentro de la cámara de trabajo 96' se producen presiones extremas haciendo que las válvulas de admisión 154 y 156 queden cerradas contra dicha presión, hasta que la cámara de trabajo 96' vuelve a estar lista para la admisión tras el tiempo de escape.

En la figura 15 se representan las cuatro válvulas de admisión de la 154 a la 160 en su posición cerrada. En la figura 16 los pistones 24', 26' y 28', 30' se han separado oscilando sobre el eje de oscilación 32' y se encuentran a unos 45° con respecto al eje giratorio 34' del cárter 12'. Las válvulas de admisión 154 y 156 siguen estando en posición cerrada, ya que la presión presente en la cámara de trabajo 96' aún es mayor que en las cámaras auxiliares 100' y 102'. En cambio, las válvulas de admisión 158 y 160 se encuentran en posición abierta ya que la cámara de trabajo 98', vacía en la figura 15 y, por tanto, sin presión, posee una presión interna inferior a la de las cámaras auxiliares 100' y 102'.

De la figura 17 se desprende que las válvulas de admisión 154 y 156 se mantienen abiertas hasta que la cámara de trabajo 96', en la que sigue expandiéndose la mezcla de aire y carburante encendida con anterioridad, alcanza su volumen máximo según la figura 17.

En cuanto a los movimientos oscilatorios de los pistones del 24' al 30', las figuras de la 15 a la 17 son también una representación ilustrativa de los pistones del 24 al 30 del ejemplo de realización según las figuras de la 1 a la 8, los cuales también se mueven entre las posiciones finales de las figuras de la 15 a la 17; asimismo la serie de las figuras de la 15 a la 17 ilustra el control de los movimientos de los pistones mediante los elementos de guía 68 y 70 o 68' y 70'.

En la figura 18 se representa otro ejemplo de realización de un motor de pistones oscilantes designado globalmente con el número 10'', el cual se diferencia de los dos ejemplos de realización anteriores por el modo en el que se controlan los movimientos oscilatorios de los pistones del 24'' al 30''.

En este ejemplo de realización, la curva guía prevista para el control de los movimientos oscilatorios de los pistones del 24'' al 30'' tiene forma de dos salientes 164 y 166 sobresalientes hacia dentro del cárter 12''. Los salientes 164 y 166, a diferencia de la ranura única 80, presentan básicamente una forma elíptica. Siguiendo con las diferencias con respecto a los ejemplos de realización anteriores, los pistones del 24'' al 30'' disponen de sendas superficies de apoyo 168 por las que los pistones del 24'' al 30'' se deslizan en contacto con los salientes 164 y 166 para guiar el movimiento oscilatorio de los pistones del 24'' al 30''. En dicho caso, a diferencia de lo que ocurría en los ejemplos de realización anteriores, los pistones del 24'' al 30'' solo se guían por un lado, de manera que en determinadas circunstancias puede ser necesario introducir aire comprimido en la posición OT del par de pistones correspondientes, 24'' y 26'' o 28'' y 30'', para iniciar el movimiento oscilatorio de apertura de los pistones 24'' y 26''.

Asimismo, en la figura 18, el árbol 54'' está apoyado sobre dos lados del cárter 12'', es decir, éste no acaba en el centro del cárter 66'' como en los ejemplos de realización anteriores. De este modo, el árbol 54'' está sustentado sobre un segundo rodamiento 170.

Por último, en la figura 19 se representa un nuevo ejemplo de realización de un motor de pistones oscilantes 10''' que se diferencia por la geometría de los pistones, de los que en la figura 19 sólo se muestran los pistones 26''' y 28'''. A diferencia de los ejemplos de realización anteriores, los pistones 26''' y 28''' no tienen una base recta sino una base curva 172 y 174, respectivamente, y los anillos guía del 36''' al 42''' y el aro 56''' del árbol, que conforma el eje giratorio 34''', están debidamente curvados.

Entiéndase, por último, que los distintos ejemplos de realización descritos anteriormente también pueden combinarse entre sí a discreción del técnico.

Claims (17)

1. Motor de pistones oscilantes dotado de cuatro pistones (24-30) que están dispuestos en un cárter (12) cuyo interior posee forma de esfera, que giran juntos dentro de dicho cárter (12) sobre un eje giratorio (34) en esencia situado en el centro del cárter y fijo con respecto a éste, y que, al girar dentro del cárter (12), realizan un movimiento oscilante sobre un eje de oscilación común (32), que en esencia atraviesa el centro del cárter (66), realizando cada uno de los pistones (24-30) un movimiento oscilante contrario al de su pistón contiguo correspondiente, presentando cada pistón (24-30) un lado de trabajo (86, 88) y un lado trasero (96, 98) opuesto a éste, formándose entre cada dos lados de trabajo (86, 88) opuestos de dos pistones contiguos (24-30) y el cárter (12) una cámara de trabajo, y formándose entre cada dos lados traseros (90, 94) de dos pistones contiguos (24-30) y el cárter (12) una cámara auxiliar (100, 102), la cual aumenta o disminuye de volumen al contrario que la cámara de trabajo (96, 98), pudiéndose abastecer estas cámaras auxiliares (100, 102) de un fluido, preferentemente aire, el cual se comprime en las cámaras auxiliares (100, 102) por el movimiento oscilante de los pistones (24-30) correspondientes, el motor caracterizado por el hecho de que las cámaras auxiliares (100, 102) se comunican con la cámara de trabajo (96, 98) correspondiente por al menos una válvula de admisión (126) que permite el paso del fluido comprimido desde las dos cámaras auxiliares (100, 102) a la cámara de trabajo (96, 98) correspondiente.

2. Motor de pistones oscilantes según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que el eje de oscilación (32) común de los pistones (24-30) está inclinado o es perpendicular con respecto al eje giratorio (34).

3. Motor de pistones oscilantes según la reivindicación 1 o 2 caracterizado por el hecho de que los pistones (24-30) están apoyados de modo que pueden oscilar sobre un vástago axial (44) el cual forma el eje de oscilación (32) y está unido con un árbol (56) de manera que no gira con respecto al eje giratorio (34).

4. Motor de pistones oscilantes según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que el árbol (54) sobresale del cárter (12).

5. Motor de pistones oscilantes según la reivindicación 3 o 4 caracterizado por el hecho de que el árbol (54) termina aproximadamente en el centro del cárter.

6. Motor de pistones oscilantes según una de las reivindicaciones de la 1 a la 5 caracterizado por el hecho de que cada par de pistones (24-30) situados esencialmente en posición diametralmente opuesta con respecto al centro del cárter (66) están firmemente unidos entre sí formando un doble pistón.

7. Motor de pistones oscilantes según una de las reivindicaciones de la 1 a la 6 caracterizado por el hecho de que los pistones (24-30), al girar dentro del cárter (12), se desplazan sobre al menos una curva guía situada sobre el contorno del cárter (12) que cumple la función de dirigir los movimientos de vaivén.

8. Motor de pistones oscilantes según la reivindicación 7 caracterizado por el hecho de que la curva guía tiene forma de una ranura (80), como mínimo, practicada en el cárter en la cual se inserta al menos un elemento de guía (68, 70), presente en cada uno de los pistones (24-30) y fijado firmemente a éstos.

9. Motor de pistones oscilantes según la reivindicación 8 caracterizado por el hecho de que el elemento de guía (68, 70) presenta como mínimo un rodillo (72-78) o tiene forma de rodamiento deslizante.

10. Motor de pistones oscilantes según la reivindicación 9 caracterizado por el hecho de que el elemento de guía (68, 70) presenta dos rodillos (72-78), de los cuales uno está en contacto con una de las superficies laterales (82) de la ranura (80) y el otro, con la superficie lateral opuesta (84) de dicha ranura (80).

11. Motor de pistones oscilantes según la reivindicación 6 y una de las reivindicaciones de la 8 a la 10 caracterizado por el hecho de que cada doble pistón sólo presenta un elemento de guía (68, 70).

12. Motor de pistones oscilantes según la reivindicación 7 caracterizado por el hecho de que la curva guía tiene forma de saliente (164) que sobresale hacia el interior del cárter (12'') y sobre el que se desplazan los pistones (24''-30'').

13. Motor de pistones oscilantes según una de las reivindicaciones de la 1 a la 12 caracterizado por el hecho de que sobre el contorno del cárter (12) existe como mínimo una válvula de admisión (104, 110) para suministrar de un fluido a la cámara o cámaras auxiliares (100, 102).

14. Motor de pistones oscilantes según una de las reivindicaciones de la 1 a la 13 caracterizado por el hecho de que las cámaras auxiliares (100, 102) se comunican con las correspondientes cámaras de trabajo (96, 98) mediante una conexión (122, 124) dispuesta en el exterior del cárter, estando esta válvula o válvulas de admisión (126), por la que el fluido pasa de las cámaras auxiliares (100, 102) a las correspondientes cámaras de trabajo (96, 98), situada en el cárter (12).

15. Motor de pistones oscilantes según una de las reivindicaciones de la 1 a la 14 caracterizado por el hecho de que las cámaras auxiliares (100', 102') se comunican con las correspondientes cámaras de trabajo (96', 98') a través de los pistones (24'-30') intermedios, estando las válvulas de admisión (154-160) por las que el fluido pasa de las cámaras auxiliares (100'-102') a las cámaras de trabajo (96', 98') dispuestas sobre los mismos pistones (24'-30').

16. Motor de pistones oscilantes según una de las reivindicaciones de la 1 a la 15 caracterizado por el hecho de que los pistones (24-30) están configurados de tal manera que las cámaras de trabajo (96, 98) constituidas por cada par de pistones contiguos (24-30) tienen forma de casquillo esférico, siendo su anchura variable en el plano perpendicular al eje de oscilación (32) de los pistones (24-30).

17. Motor de pistones oscilantes según una de las reivindicaciones de la 1 a la 16 caracterizado por el hecho de que los pistones (24-30) están dispuestos de tal modo que cada par de pistones (24-30) contiguos se separa y se aproxima entre sí de manera alternativa a causa de los movimientos oscilatorios.