ES2312243B1 - Motor rotativo. - Google Patents

Abstract

Motor rotativo de combustión que comprende al menos dos rotores encajados entre sí en el interior de un cuerpo envolvente con dos tapas extremas provistas de sistemas de lumbreras y bujías. Cada rotor tiene al menos un par de extensiones periféricas contrapuestas que determinan, al quedar encajados los rotores, unas cámaras desplazables de volumen variable para los ciclos térmicos. Cada rotor está asociado a unos medios de transmisión constituidos por juegos de biela-manivela que proporcionan una transmisión de un movimiento intermitente de impulsos al eje del motor, realizado por los rotores durante la combustión y la compresión, que hace girar a dicho eje según un movimiento rotatorio prácticamente uniforme y que recíproca y alternativamente proporcionan un arrastre de los rotores, a partir del movimiento rotatorio del eje, durante la admisión y el escape, de modo que cada rotor se mueve con un efecto de movimiento/parada con aceleraciones y desaceleraciones atenuadas.

Description

Motor rotativo.

Sector técnico de la invención

La invención se refiere a un motor rotativo de combustión interna de los que comprenden al menos dos rotores encajados entre sí, concéntricos con el eje de salida del motor, y comprendidos en el interior de un cuerpo envolvente exterior limitado por dos tapas extremas provistas de sistemas de lumbreras y de bujías.

Cada rotor está provisto de un cuerpo central y de al menos un par de extensiones periféricas contrapuestas que determinan unos tabiques de cierre móviles de unas cámaras desplazables de volumen variable, prolongándose dichos tabiques paralelamente al eje de salida del motor. Al quedar encajados los rotores, queda determinada entre los cantos longitudinales enfrentados de cada dos extensiones consecutivas, las paredes de los cuerpos centrales de los rotores y las correspondientes paredes internas del cuerpo envolvente exterior y de las tapas extremas, una de dichas cámaras de volumen variable para la realización del ciclo térmico.

Antecedentes de la invención

Un motor rotativo es un motor de combustión interna que funciona de manera totalmente distinta a la de los motores de pistones convencionales. Mientras en el motor convencional de cuatro tiempos el mismo cilindro realiza las cuatro etapas de admisión, compresión, combustión y escape, en el motor rotativo cada una de estas etapas se lleva a cabo en una zona diferente de la carcasa del motor.

Es ampliamente conocido el motor rotativo Wankel, cuyo componente principal es un rotor triangular que gira dentro de una carcasa ovalada (estator), de tal modo que los tres vértices del rotor están en constante contacto con la pared interna de dicha carcasa, dando lugar a tres volúmenes de gas situados en compartimentos estancos o cámaras de combustión. De hecho, cada una de las tres caras del rotor actúa como un pistón. A medida que el rotor gira dentro de la carcasa, las tres cámaras que determina varían de tamaño, produciendo un efecto de bombeo.

En comparación con un motor convencional, el motor rotativo Wankel pesa menos, por lo que presenta un manejo y rendimiento mejores, es de menor tamaño y tiene un menor índice de vibración al girar continuamente todas las piezas en el mismo sentido.

No obstante, el principal problema que presenta el motor Wankel es el desgaste de las juntas y del sistema mecánico en general por causa de la situación forzada en la que trabajan sus elementos, ya que las caras interiores de la cámara son las conductoras del émbolo principal que se desplaza rozando, con una fricción considerable, por causa de su movimiento cicloidal. Así, debido al desgaste del sistema de juntas por el trabajo de conducción del émbolo, un mantenimiento continuado del motor se convierte en una necesidad y, por consiguiente, en una desventaja.

Por el documento ES 2 075 786 -B1 se conoce un motor rotativo constituido básicamente por dos elementos rotativos o rotores encajados entre sí que giran alternativamente alrededor del eje de salida del motor sin generar esfuerzos ni rozamientos importantes en las caras interiores del cilindro y las tapas extremas donde están comprendidos. Los rotores vistos en planta presentan una forma equivalente a la de un doble sector circular simétrico con respecto a un cubo central, de manera que se integra un conjunto rotativo en el que existen dos cuerpos simétricos entre sí, cuya superficie exterior corresponde a una superficie cilíndrica. Los dos rotores encajados determinan sendas cámaras de volumen variable entre las caras laterales enfrentadas de los dos rotores, quedando éstos contenidos dentro de un cilindro exterior envolvente del conjunto formado por ambos.

La entrada y la salida de gases se efectúa por las paredes extremas de limitación del cilindro exterior, es decir, las bases del cilindro, mediante lumbreras convenientemente dispuestas para la admisión de aire o mezcla y para el escape de los gases quemados, respectivamente. Del mismo modo, el encendido se realiza mediante las oportunas bujías en los puntos escogidos de la cámara, como puede ser la propia pared cilíndrica o las paredes extremas de cierre.

Este motor rotativo comprende unos dispositivos para el enclavamiento y desenclavamiento cíclico de ambos rotores a los efectos de conseguir el ciclo funcional en cada cámara de aspiración del aire o de la mezcla, compresión, encendido y expansión previa al escape. El desenclavamiento de cada rotor tiene lugar de forma mecánica al alcanzar el otro rotor una posición determinada que coincide con el volumen mínimo de la cámara correspondiente.

Como realizaciones del sistema de enclavamiento y desenclavamiento se describe una disposición de fiadores portadores de salientes susceptibles de introducirse en unos entrantes practicados en el cubo cilíndrico, complementándose con expansiones axiales arqueadas que presenta cada uno de los rotores y que se introducen en aberturas conjugadas del otro rotor. De esta forma, las posiciones de enclavamiento corresponden a la disposición de los fiadores coincidiendo los salientes en las aberturas, produciéndose el desenclavamiento al incidir el plano inclinado frontal de una expansión axial arqueada sobre el extremo igualmente inclinado del fiador.

Pese al aprovechamiento cinético llevado a cabo en este tipo de motor, el sistema descrito anteriormente de enclavamiento por medios automáticos y desenclavamiento por acción mutua de un rotor sobre el adyacente presenta en la práctica problemas relacionados con el desgaste de las piezas que lo componen pudiendo crear asincronías en el movimiento alternativo entre los dos rotores. Así pues, se pone de manifiesto la falta de un motor rotativo que asegure el movimiento alternativo de los rotores del motor superando los problemas anteriormente descritos.

Explicación de la invención

El motor rotativo de combustión interna objeto de la invención es de los que comprenden al menos un par de rotores encajados entre sí, concéntricos con el eje de salida del motor, comprendidos en el interior de un cuerpo envolvente exterior limitado por dos tapas extremas. Cada rotor está provisto de un cuerpo central y de al menos un par de extensiones periféricas contrapuestas que determinan unos tabiques de cierre móviles de unas cámaras desplazables de volumen variable, prolongándose dichos tabiques paralelamente al eje de modo que, al quedar encajados los rotores, queda determinada entre los cantos longitudinales enfrentados de cada dos extensiones consecutivas, las paredes de los cuerpos centrales de los rotores y las correspondientes paredes internas del cuerpo envolvente exterior y de las tapas extremas, una de dichas cámaras de volumen variable para la realización del ciclo térmico, estando provistas las tapas extremas de sendos sistemas de lumbreras para la transferencia de gases y de bujías para las cámaras.

En esencia, el motor rotativo se caracteriza porque cada rotor está asociado a unos medios de transmisión que están constituidos por sendos juegos de biela-manivela que proporcionan una transmisión de un movimiento intermitente de impulsos al eje de salida del motor, realizado por los rotores durante los tiempos de combustión y compresión, que hace girar a dicho eje según un movimiento rotatorio prácticamente uniforme y que recíproca y alternativamente proporcionan un arrastre de los rotores, a partir del movimiento rotatorio del eje, durante los tiempos de admisión y escape, todo ello de modo que cada rotor se mueve con un efecto de movimiento/parada con aceleraciones y desaceleraciones atenuadas.

Según otra característica de la invención, los medios de transmisión de cada rotor están provistos al menos de un mecanismo que comprende un cigüeñal solidario a una rueda dentada cuyo eje de giro avanza juntamente con el eje de salida del motor, la cual engrana con una respectiva corona de dentado interior fija en la correspondiente tapa extrema del cuerpo envolvente exterior, estando acoplado articuladamente a dicho cigüeñal un primer extremo de una biela cuyo segundo extremo está unido articuladamente a una extensión periférica del rotor, estando acoplado también a dicho cigüeñal el extremo de un soporte acoplado amovible y solidariamente al eje de salida del motor, todo ello configurado de modo que el cigüeñal, al girar y avanzar simultáneamente, transmite en la mitad de su giro un movimiento neutralizado a la biela, mientras que en la otra mitad de su giro multiplica el avance de ésta, produciendo en el respectivo rotor el efecto de movimiento/parada con aceleraciones y desaceleraciones atenuadas, mediante el que el punto de articulación del cigüeñal y la biela describe una trayectoria hipocicloidal inscrita en la correspondiente corona de dentado interior.

Conforme a otra característica de la invención, los medios de transmisión de cada rotor están provistos de un par de mecanismos comprendidos en el mismo plano y colocados diametralmente opuestos entre sí respecto al eje de salida del motor, de modo que las dos ruedas dentadas de los medios de transmisión de cada rotor engranan con la misma corona de dentado interior.

De acuerdo con otra característica de la invención, cada rotor adopta una estructura de cuerpo cilíndrico central del que se prolongan al menos dos extensiones periféricas que presentan en planta una forma equivalente a la de un segmento de corona circular, de modo que al quedar encajados los dos rotores en el interior de un cuerpo envolvente exterior cilíndrico, quedan determinadas sendas cámaras de volumen variable limitadas por los cantos longitudinales enfrentados de cada dos extensiones consecutivas, las correspondientes paredes de los respectivos cuerpos cilíndricos centrales, la superficie interior del cuerpo envolvente exterior cilíndrico y las tapas extremas.

Según otra característica de la invención, cada rotor adopta una estructura de cuerpo de revolución central del que se prolongan al menos dos extensiones periféricas que presentan en planta una forma equivalente a la de un segmento de corona circular y de sección transversal circular, de modo que al quedar encajados los dos rotores en el interior de un cuerpo envolvente exterior toroidal, quedan determinadas sendas cámaras de volumen variable limitadas por las dos paredes circulares enfrentadas de las extensiones, las correspondientes paredes de los respectivos cuerpos de revolución centrales, la superficie interior del cuerpo envolvente exterior toroidal y las tapas extremas.

Conforme a otra característica de la invención, los cigüeñales y las bielas de los medios de transmisión de cada rotor están dispuestos en el interior del respectivo rotor.

De acuerdo con otra característica de la invención, los rotores son iguales.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, un modo de realización preferido del motor rotativo objeto de la invención. En dichos dibujos:

la Fig. 1, es una vista en perspectiva del motor rotativo de la invención;

la Fig. 2, es una vista en perspectiva del motor de la Fig. 1 explosionado;

la Fig. 3, es una vista en perspectiva de los medios de transmisión del motor de la Fig. 2;

la Fig. 4, es una vista en perspectiva de los rotores de la Fig. 2 acoplados y de los respectivos medios de transmisión;

la Fig. 5, una vista en perspectiva del rotor inferior y de los medios de transmisión del rotor superior de la Fig. 4;

la Fig. 6, es una vista en planta de los rotores y de los medios de transmisión de la Fig. 4;

la Fig. 7, es una vista en planta de la trayectoria del punto de articulación de la biela con el cigüeñal de los medios de transmisión del rotor superior de la Fig. 6; y

las Figs. 8, 9, 10, 11, 13 y 14, son vistas en planta de la secuencia del movimiento alternativo de los dos rotores de la Fig. 4.

Descripción detallada de los dibujos

La Fig. 1 muestra el aspecto exterior que presenta el motor rotativo 100 de combustión interna, cuyo despiece se representa en la Fig. 2, una vez están montados todos sus componentes. El motor rotativo 100 de combustión interna representado en los dibujos comprende dos rotores 20 y 30 que encajan entre sí y son concéntricos con el eje de salida 10 del motor rotativo 100. Los rotores 20 y 30 están comprendidos en el interior de un cuerpo envolvente exterior 99 cilíndrico limitado por dos tapas extremas 91 y 92. La tapa extrema 91 está provista de sistemas de lumbreras para la transferencia de gases, en concreto de lumbreras 15' para la admisión de gases, es decir, para la admisión de aire o mezcla carburada, mientras que la tapa extrema 92 está provista de bujías 16 y de lumbreras 15 para el escape de los gases quemados.

En la Fig. 4 se aprecia que cada rotor 20 y 30 está provisto de dos extensiones 4 y 4' periféricas en el rotor 20 y de dos extensiones periféricas 5 y 5'en el rotor 30. El rotor 20, en cuyo centro se ha practicado un orificio para el paso a su través del eje de salida 10 del motor rotativo 100, adopta una estructura de cuerpo central 2 cilíndrico del que se prolongan axialmente las extensiones periféricas 4 y 4' que presentan en planta una forma equivalente a la de un segmento de corona circular. El rotor 30 también adopta una estructura de cuerpo central 3 cilíndrico del que se prolongan axialmente pero en sentido contrario a las extensiones periféricas 4 y 4' las extensiones periféricas 5 y 5'. Al quedar encajados los dos rotores 20 y 30 en el interior del cuerpo envolvente exterior 99 cilíndrico, quedan determinadas sendas cámaras de volumen variable limitadas por los cantos longitudinales enfrentados de cada dos extensiones consecutivas de los dos rotores 20 y 30, por las correspondientes paredes de superficie cilíndrica de los cuerpos centrales 2 y 3 cilíndricos, por la superficie interior del cuerpo envolvente exterior 99 cilíndrico y por las tapas extremas 91 y 92.

Cabe mencionar que según otra realización del motor rotativo 100, no representada en los dibujos, el cuerpo envolvente exterior 99 es toroidal, en lugar de cilíndrico, y cada rotor 20 y 30 adopta una estructura de cuerpo central 2 y 3 de revolución del que se prolongan dos extensiones periféricas 4 y 4' ó 5 y 5' que presentan en planta una forma equivalente a la de un segmento de corona circular y de sección transversal circular, de modo que al quedar encajados los dos rotores 20 y 30 en el cuerpo envolvente exterior 99 toroidal, quedan determinadas sendas cámaras de volumen variable limitadas por las dos paredes circulares enfrentadas de las extensiones periféricas, las correspondientes paredes de los respectivos cuerpos de revolución centrales, la superficie interior del cuerpo envolvente exterior 99 toroidal y las tapas extremas 91 y 92.

Las Figs. 8 a 14, que se describirán con detalle más adelante, muestran el avance alternativo de los dos rotores 20 y 30 en el motor rotativo 100. La mezcla de aire y combustible comprendida entre los dos rotores 20 y 30 se enciende y propulsa al rotor 20 en el sentido de giro que indican las flechas de las figuras, comprimiendo una nueva mezcla para iniciar otro ciclo con el giro del otro rotor 30, alternándose los movimientos de giro indefinidamente. El motor rotativo 100 representado tiene tres cámaras de combustión, en cada una de las cuales la admisión y el escape es proporcionado por las lumbreras 15' y 15 que los rotores 20 y 30 abren y cierran por corte con su avance. Según el modo descrito, el eje de salida 10 gira 360° en un ciclo completo de doce explosiones.

Cada rotor 20 y 30 está asociado a unos medios de transmisión análogos 1a y 1b, respectivamente, que están constituidos por sendos juegos de biela-manivela, que transmiten un movimiento giratorio al eje de salida 10 del motor rotativo 100 a partir del movimiento alternado de los dos rotores 20 y 30. Estos medios de transmisión 1a y 1b permiten que cada rotor 20 y 30 se mueva con un efecto de movimiento/parada con aceleraciones y desaceleraciones atenuadas. Tal y como se observa en la Fig. 4, los medios de transmisión 1a y 1b están situados parcialmente en los planos de los rotores 20 y 30 a los que respectivamente están asociados, sobresaliendo de estos planos unas ruedas dentadas 11a y 11b que engranan y avanzan por unas respectivas coronas de dentado interior 12a y 12b fijas a las tapas extremas 91 y 92, respectivamente.

La Fig. 3 muestra en detalle los dos medios de transmisión 1a y 1b asociados a los dos rotores 20 y 30 (no representados en el dibujo) acoplados al eje de salida 10 del motor rotativo 100, mientras que en la Fig. 4 se han incluido los dos rotores 20 y 30, en los cuales quedan parcialmente acoplados los respectivos medios de transmisión 1a y 1b, así como la tapa extrema 92. En la Fig. 3 se aprecia que cada medio de transmisión 1a y 1b asociado a los rotores 20 y 30 está provisto de un par de mecanismos 70a; 70b, de los que cada mecanismo está acoplado a una correspondiente extensión periférica 4 y 4'; y 5 y 5' respectivamente. Cada mecanismo comprende en su extremo un cigüeñal 6a; 6a'; 6b; 6b' solidario en uno de sus extremos a una rueda dentada 11a; 11a'; 11b; 11b' cuyo eje de giro avanza juntamente con el eje de salida 10 del motor engranando con una correspondiente corona de dentado interior 12a, en el caso de las ruedas dentadas 11a y 11a', y 12b en el caso de las ruedas dentadas 11b y 11b', ambas coronas fijas en una correspondiente tapa extrema 91 o 92. De hecho, cada par de mecanismos 70a y 70b asociados a los medios de transmisión de un mismo rotor 20; 30, comparten la misma corona de dentado interior 12a y 12b respectivamente.

Como se observa en los dibujos, cada uno de los cigüeñales 6a; 6a'; 6b; 6b' está constituido por un doble codo formado por dos piezas representadas como bielas pequeñas unidas entre sí en uno de sus extremos por una muñequilla que a su vez atraviesa una respectiva biela 7a; 7a'; 7b; 7b'. El otro extremo de cada pieza del doble codo está provisto de un orificio pasante en el que está fijamente acoplado un vástago o bulón cuyo extremo está acoplado articuladamente a un soporte 8a; 8b; 9a; 9b. Por su parte, los vástagos o bulones acoplados a los soportes 8a y 8b constituyen a su vez el eje de giro de las respectivas coronas dentadas 11a; 11a' y 11b; 11b'.

En cada cigüeñal 6a; 6a'; 6b; 6b' está acoplado articuladamente, a través de una muñequilla o un bulón, a un primer extremo de una biela 7a; 7a'; 7b; 7b', dotada en su segundo extremo de un medio de fijación 13a; 13a'; 13b; 13b', respectivamente, representado en los dibujos como un orificio pasante, a través del cual el citado segundo extremo de las bielas 7a; 7a'; 7b; 7b' se acopla amovible y articuladamente a una correspondiente extensión radial 4; 4'; 5; 5' de los rotores 20 y 30.

En particular, según se aprecia en las Figs. 6 a 14, cada extensión periférica 4; 4'; 5; 5' está provista de una muesca 17a; 17a'; 17b; 17b', respectivamente, de planta aproximadamente semicircular en las que quedan alojados los segundos extremos de las bielas 7a; 7a'; 7b; 7b' dotados de sus respectivos medios de fijación 13a; 13a'; 13b; 13b'. Conforme a las Figs. 4 y 5, cada una de las extensiones periféricas 4; 4'; 5; 5' están provistas de correspondientes perforaciones cilíndricas 94a; 94a'; 94b; 94b' que se extienden verticalmente, según la orientación de los dibujos, desde las caras superiores de las extensiones hasta comunicar con las muescas 17a; 17a'; 17b; 17b', respectivamente. Para el acoplamiento articulado de las bielas 7a; 7a'; 7b; 7b' a sus respectivas extensiones periféricas 4; 4'; 5; 5', se introducen los segundos extremos de las bielas 7a; 7a'; 7b; 7b', los cuales presentan los orificios pasantes que constituyen los medios de fijación 13a; 13a'; 13b; 13b', dentro de las muescas 17a; 17a'; 17b; 17b' hasta que los orificios pasantes coinciden axialmente con las perforaciones cilíndricas 94a; 94a'; 94b; 94b' de las extensiones, y posteriormente se introducen sendos pasadores en dichas perforaciones cilíndricas 94a; 94a'; 94b; 94b' hasta que éstos atraviesan por su porción extrema los orificios de los segundos extremos de las bielas 7a; 7a'; 7b; 7b'.

Cabe mencionar que no es necesario que los extremos de las bielas 7a; 7a'; 7b; 7b' queden alojados en el interior de las extensiones periféricas 4, 4', 5 ó 5', es decir, no es necesario que el acoplamiento articulado entre las bielas 7a; 7a'; 7b; 7b' y las extensiones periféricas 4; 4'; 5; 5' esté dispuesto en el interior de las mismas.

Por otra parte, cada par de bielas 7a-7a' y 7b-7b' está unido articuladamente a un respectivo par de soportes 8a y 9a; 8b y 9b respectivamente, acoplados al eje de salida 10 del motor, mediante un correspondiente cigüeñal 6a; 6a'; 6b; 6b'. Estos cigüeñales 6a; 6a'; 6b; 6b', al girar y avanzar simultáneamente, transmiten en una mitad de su giro un movimiento neutralizado a las bielas 7a; 7a'; 7b; 7b', mientras que en la otra mitad de su giro multiplican el avance de estas bielas 7a; 7a'; 7b; 7b', produciendo en los rotores 20 y 30 asociados a los correspondientes pares de mecanismos 70a y 70b el efecto de movimiento/parada con aceleraciones y desaceleraciones atenuadas.

Se observa en las Figs. 3, 4 y 5 que cada par de mecanismos 70a y 70a'; 70b y 70b' comparte los soportes 8a y 9a; 8b y 9b respectivamente, que están constituidos por piezas planas concéntricas del eje de salida 10 y atravesadas por éste, provistas de dos prolongaciones radiales diametralmente opuestas y atravesadas a su vez por unos bulones solidarios de las ruedas dentadas 11a; 11a'; 11b; 11b' de los mecanismos 70a; 70a'; 70b; 70b', bulones en los que quedan acoplados a su vez los respectivos cigüeñales 6a; 6a'; 6b; 6b'. En la Fig. 3, se aprecia claramente que los cigüeñales 6a; 6a'; 6b; 6b', asociados a los medios de transmisión 1a y 1b de los rotores 20 y 30, quedan comprendidos entre los soportes 8a, 9a y 8b, 9b radiales idénticos y paralelos entre sí. Cada soporte 8a; 9a; 8b; 9b tiene un orificio central por el que es atravesado por el eje de salida 10 del motor. Desde una zona del perímetro de dichos orificios centrales se extiende una respectiva ranura 18a; 18b de contorno complementario con el de un saliente 19a; 19b provisto en el eje de salida 10 del motor, a modo de chaveta. Al encajar dichos saliente 19a y 19b en las ranuras 18a; 18b de los orificios centrales, el eje de salida 10 del motor es arrastrado y gira en la misma medida angular en la que lo hacen los soportes 8a y 9a; 8b y 9b simultáneamente. Al avanzar los soportes 8a y 9a; 8b y 9b, también avanzan los bulones que atraviesan los respectivos extremos de éstas y que son solidarios de las ruedas dentadas 11a y 11a'; 11b y 11b' que avanzan engranando con las respectivas coronas de dentado interior 12a y 12b, lo que implica que los citados bulones rotan o giran sobre sí mismos a la misma velocidad angular a la que giran las ruedas dentadas y los correspondientes cigüeñales 6a y 6a'; 6b y 6b'.

Precisamente, el punto de articulación de cada cigüeñal 6a y 6a'; 6b y 6b' con las bielas 7a y 7a'; 7b y 7b' describen una trayectoria hipocicloidal 80 inscrita en la respectiva corona de dentado interior asociada a los medios de transmisión 1a y 1b del correspondiente rotor 20 y 30. En la Fig. 7 se ha trazado en línea gruesa estas trayectorias hipocicloidales 80 formadas por seis curvas.

Los tramos inmediatamente anteriores y posteriores a los vértices de la trayectoria hipocicloidal 80 se corresponden a períodos de desaceleración y aceleración, respectivamente, del rotor 20 ó 30.

Conviene mencionar que los medios de transmisión 1a y 1b de los rotores 20 y 30 pueden estar formados únicamente por un solo mecanismo, ya que bastaría que los medios de fijación 13a ó 13a'; 13b ó 13b' de cada mecanismo se acoplaran a una de las extensiones periféricas 4; 4'; 5; 5' para transmitir el movimiento de movimiento/parada con aceleraciones y desaceleraciones atenuadas a toda la pieza de cada rotor 20 ó 30. En la práctica, al proveer de un par de mecanismos 70a; 70b a cada lado del eje principal compensa las inercias de las bielas 7a y 7a'; 7b y 7b', así como de los cigüeñales 6a y 6a'; 6b y 6b', neutralizando así las vibraciones al mismo tiempo que se reparte la carga de trabajo.

Las Figs. 8 a 14 ilustran la secuencia del movimiento alternativo de los dos rotores 20 y 30, visible en el cambio de posición de sus respectivas extensiones periféricas 4 y 4', y 5' y 5'. Para facilitar la comprensión, únicamente se han representando las dos bielas 7a y 7b que transmiten el movimiento de las extensiones periféricas 4 y 5 de los rotores 20 y 30 respectivamente. Las flechas de los dibujos indican el sentido de giro de los rotores 20 y 30 y se han representado adyacentes a las extensiones radiales que serán desplazadas hasta una nueva posición, representada en la siguiente figura.

En la Fig. 8, los gases de la cámara creada entre las extensiones periféricas 5' y 4' están comprimidos y a punto (PMS) para la ignición de los mismos por la bujía 16; la cámara entre las extensiones periféricas 4' y 5 está en fase de admisión de gases por la lumbrera 15'; y la cámara entre las extensiones periféricas 4 y 5' está en fase (PMI) de escape de gases por la lumbrera 15. La ignición de los gases confinados en la cámara entre las extensiones periféricas 5' y 4' genera el empuje y avance de la extensión periférica 4' como se observa en la Fig. 9, y por ende, el empuje y avance de la extensión periférica 4 del mismo rotor 20.

En la Fig. 8, la extensión periférica 4 del rotor 20 está iniciando su avance, en fase de aceleración, mientras que la extensión periférica 5 del rotor 30 está en fase de desaceleración, prácticamente en situación de parada. El avance de la extensión periférica 4' del rotor 20 desde la posición de la Fig. 8 hasta la de la Fig. 10 pasando por la Fig. 9 y el giro del correspondiente cigüeñal asociado multiplica el avance de la biela 7a. En contraposición, la extensión periférica 5 del rotor 30 se encuentra en situación de parada, en la que el cigüeñal asociado a la extensión periférica 5 de las Figs. 8, 9 y 10 gira dentro de la mitad del giro que transmite un movimiento neutralizado a la correspondiente biela 7b.

Cabe mencionar en este punto que durante el funcionamiento del motor, los dos rotores 20 y 30 no se encuentran en ningún momento simultáneamente en situación de parada. Cuando uno de los rotores, por ejemplo el rotor 20, se acerca desacelerando atenuadamente al otro rotor que se encuentra en estado de pseudo parada, es decir, el rotor 30, antes de que el rotor 20 alcance la situación de parada, el rotor 30 empieza a acelerar atenuadamente de modo que cuando el rotor 20 está en situación de pseudo parada, el rotor 30 ya está en movimiento, produciéndose la sensación de cierto acompañamiento en el movimiento de los rotores 20 y 30.

La energía cinética del rotor que avanza, el rotor 20 en las Figs. 9 y 10, se transmite al rotor 30 que está instantáneamente parado por la compresión de los gases entre las extensiones periféricas 4' y 5 de los correspondientes rotores 20 y 30, resultando un movimiento de empuje del rotor 30.

Se hace notar que en el intervalo de tiempo posterior a la situación de la Fig. 10 hasta la situación de la Fig. 12, el rotor 20 está en situación de pseudo parada, en la que el cigüeñal asociado a la extensión periférica 4 se encuentra moviéndose en la mitad del giro que produce un movimiento neutralizado de la biela 7a.

En la Fig. 11 se ha producido la ignición de los gases que estaban comprimidos entre las extensiones periféricas 4' y 5, produciéndose el consiguiente empuje y avance de la extensión periférica delantera, en este caso, la extensión periférica 5 del rotor 30. Los gases de esta cámara, en fase de combustión en la Fig. 12, se escaparán por la lumbrera 15 de escape de gases quemados a medida que la extensión periférica 4' trasera avance hasta desacelerar al aproximarse a la extensión periférica 5 como se aprecia en la Fig. 13. La Fig. 14 se corresponde con la situación representada en la Fig. 8 con la diferencia de que ahora será el rotor 30 el que inicie su giro en lugar del rotor 20.

En resumen, las extensiones periféricas 4 y 4' del rotor 20 persiguen a las extensiones periféricas 5' y 5 del rotor 30 respectivamente y a su vez éstas persiguen a las extensiones periféricas 4' y 4, en un movimiento alternado entre los dos rotores 20 y 30 en los que los medios de transmisión 1a y 1b asociados a cada uno de ellos hacen que se muevan con un efecto de movimiento/parada con aceleraciones y desaceleraciones atenuadas.

Entre las ventajas que presenta el motor rotativo 100 destaca la elevada proporción potencia/peso. A diferencia de los motores convencionales, en el que los cilindros del motor ocupan partes del bloque totalmente diferenciadas, en el motor rotativo 100 los tres cilindros ocupan espacios correlativos y continuos, compartiendo los "pistones" rotores. Además, el número de elementos móviles se reduce considerablemente ya que no son necesarias ni válvulas, ni balancines ni cadenas de transmisión y la admisión y el escapa de los gases son proporcionados por el propio avance de los rotores 20 y 30.

Como se ha descrito anteriormente, los rotores 20 y 30 que constituyen los elementos móviles principales giran alrededor del eje principal de salida 10 haciendo posible un perfecto calibrado. Otro aspecto a destacar es que al girar los rotores 20 y 30 alrededor del eje de salida 10 desprovisto de excentricidad alguna, los aros o juntas dispuestas en los rotores 20 y 30 y sus extensiones periféricas 4, 4' y 5, 5' únicamente tienen como misión la de asegurar la estanqueidad de la cámara de combustión.

La estructura compacta de los rotores posibilita la construcción del motor rotativo 100 con material cerámico, que aporta grandes ventajas en el ajuste de los rotores 20 y 30 al no presentar problemas de dilatación ni requerir lubricación. No obstante, en una construcción del motor rotativo en metal, la lubricación sí sería necesaria aunque ésta lo sería en una forma mucho más simplificada que en la de un motor tradicional.

Pese a que el motor rotativo 100 representado en los dibujos consta de tres cámaras de combustión, en el que la admisión y el escape es proporcionado por dos lumbreras 15' y 15 diferentes en cada cámara que los rotores 20 y 30 abren y cierran por corte, con su avance, cabe mencionar que el motor rotativo 100 es perfectamente escalable, pudiendo duplicar o triplicar el número de cámaras hasta obtener n cámaras sin aumentar el número de elementos móviles. Por ejemplo, si cada uno de los rotores 20 y 30 tuvieran cuatro extensiones radiales de 30° en lugar de dos de 60°, se conseguiría un motor rotativo 100 con seis cámaras de combustión, cada una de las cuales debería estar provista de una lumbrera 15' de admisión, de una lumbrera 15 de escape y de una bujía 16. El motor rotativo 100 concebido de esta forma conseguiría mayor efectividad, aumentando todavía más el factor de ahorro de energía en comparación con un motor convencional, en el que cada cámara de combustión requiere su cilindro, pistón, biela, etc., mientras que en el motor rotativo 100 los dos rotores 20 y 30, elementos principales móviles son cuerpos sólidos que dan servicio a las n cámaras de combustión.

Entre las aplicaciones del motor rotativo 100 se encuentran los motores híbridos, aplicaciones de aeronáutica, náutica, moto herramientas, transporte y automoción.

Con respecto al motor Wankel conviene recordar que el principal problema que este tipo de motores presenta es el desgaste de las juntas y del sistema mecánico en general causado por la situación forzada en la que trabajan sus elementos, ya que las caras interiores de la cámara son conductoras del émbolo principal que se desplaza rozando, con una fricción muy considerable, por causa de su movimiento cicloidal. Sin embargo, en el motor rotativo 100 las juntas, necesarias en una construcción de aleación metálica, sólo cumplen la función de ajuste y no tienen como misión conducir al pistón a diferencia de los motores convencionales y motores Wankel. En el motor rotativo 100 los dos rotores 20 y 30 giran alternativamente alrededor del eje de salida 10 sin generar esfuerzos ni rozamientos importantes en las caras interiores del cuerpo envolvente exterior 99 cilíndrico ni en las tapas extremas 91 y 92.

Claims (7)

1. Motor rotativo (100) de combustión interna, de los que comprenden al menos un par de rotores (20, 30) encajados entre sí, concéntricos con el eje de salida (10) del motor, comprendidos en el interior de un cuerpo envolvente exterior (99) limitado por dos tapas extremas (91, 92), estando provisto cada rotor de un cuerpo central (2; 3) y de al menos un par de extensiones periféricas (4 y 4'; 5 y 5') contrapuestas que determinan unos tabiques de cierre móviles de unas cámaras desplazables de volumen variable, prolongándose dichos tabiques paralelamente al eje de modo que, al quedar encajados los rotores, queda determinada entre los cantos longitudinales enfrentados de cada dos extensiones consecutivas, las paredes de los cuerpos centrales de los rotores y las correspondientes paredes internas del cuerpo envolvente exterior y de las tapas extremas, una de dichas cámaras de volumen variable para la realización del ciclo térmico, estando provistas las tapas extremas de sendos sistemas de lumbreras para la transferencia de gases y de bujías para las cámaras, caracterizado porque cada rotor está asociado a unos medios de transmisión (1a; 1b) que están constituidos por sendos juegos de biela-manivela que proporcionan una transmisión de un movimiento intermitente de impulsos al eje de salida del motor, realizado por los rotores durante los tiempos de combustión y compresión, que hace girar a dicho eje según un movimiento rotatorio prácticamente uniforme y que recíproca y alternativamente proporcionan un arrastre de los rotores, a partir del movimiento rotatorio del eje, durante los tiempos de admisión y escape, todo ello de modo que cada rotor se mueve con un efecto de movimiento/parada con aceleraciones y desaceleraciones atenuadas.

2. Motor rotativo (100) según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de transmisión (1a; 1b) de cada rotor (20; 30) están provistos al menos de un mecanismo (70a, 70b) que comprende un cigüeñal (6a; 6a'; 6b; 6b') solidario a una rueda dentada (11a; 11a'; 11b; 11b') cuyo eje de giro avanza juntamente con el eje de salida (10) del motor, la cual engrana con una respectiva corona de dentado interior (12a; 12b) fija en la correspondiente tapa extrema (91, 92) del cuerpo envolvente (99) exterior, estando acoplado articuladamente a dicho cigüeñal un primer extremo de una biela (7a; 7a'; 7b; 7b') cuyo segundo extremo está unido articuladamente a una extensión periférica (4; 4'; 5; 5') del rotor, estando acoplado también a dicho cigüeñal el extremo de un soporte (8a; 8b) acoplado amovible y solidariamente al eje de salida del motor, todo ello configurado de modo que el cigüeñal, al girar y avanzar simultáneamente, transmite en la mitad de su giro un movimiento neutralizado a la biela, mientras que en la otra mitad de su giro multiplica el avance de ésta, produciendo en el respectivo rotor el efecto de movimiento/parada con aceleraciones y desaceleraciones atenuadas, mediante el que el punto de articulación del cigüeñal y la biela describe una trayectoria hipocicloidal (80) inscrita en la correspondiente corona de dentado interior.

3. Motor rotativo (100) según la reivindicación 2, caracterizado porque los medios de transmisión (1a; 1b) de cada rotor (20, 30) están provistos de un par de mecanismos (70a-70a', 70b-70b') comprendidos en el mismo plano y colocados diametralmente opuestos entre sí respecto al eje de salida (10) del motor, de modo que las dos ruedas dentadas (11a y 11a'; 11b; 11b') de los medios de transmisión de cada rotor engranan con la misma corona de dentado interior (12a; 12b).

4. Motor rotativo (100) según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada rotor (20, 30) adopta una estructura de cuerpo cilíndrico central (2; 3) del que se prolongan al menos dos extensiones periféricas (4 y 4'; 5 y 5') que presentan en planta una forma equivalente a la de un segmento de corona circular, de modo que al quedar encajados los dos rotores (20, 30) en el interior de un cuerpo envolvente exterior (99) cilíndrico, quedan determinadas sendas cámaras de volumen variable limitadas por los cantos longitudinales enfrentados de cada dos extensiones consecutivas, las correspondientes paredes de los respectivos cuerpos cilíndricos centrales, la superficie interior del cuerpo envolvente exterior cilíndrico y las tapas extremas (91, 92).

5. Motor rotativo (100) según las reivindicaciones la 3, caracterizado porque cada rotor (20, 30) adopta una estructura de cuerpo de revolución central (2; 3) del que se prolongan al menos dos extensiones periféricas (4 y 4'; 5 y 5') que presentan en planta una forma equivalente a la de un segmento de corona circular y de sección transversal circular, de modo que al quedar encajados los dos rotores (20, 30) en el interior de un cuerpo envolvente exterior (99) toroidal, quedan determinadas sendas cámaras de volumen variable limitadas por las dos paredes circulares enfrentadas de las extensiones, las correspondientes paredes de los respectivos cuerpos de revolución centrales, la superficie interior del cuerpo envolvente exterior toroidal y las tapas extremas (91, 92).

6. Motor rotativo (100) según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque los cigüeñales (6a y 6a'; 6b y 6b') y las bielas (7a y 7a'; 7b y 7b') de los medios de transmisión (1a; 1b) de cada rotor (20; 30) están dispuestos en el interior del respectivo rotor.

7. Motor rotativo (100) según la reivindicación 6, caracterizado porque los rotores (20, 30) son iguales.