ES2315241T3 - Motor. - Google Patents
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Abstract
Una máquina que comprende un árbol motor (11), y un primer tren de engranajes y un segundo tren de engranajes ambos conectados de manera motriz al árbol motor (11); caracterizada porque el primer tren de engranajes tiene un primer árbol de entrada (41), y el segundo tren de engranajes tiene un segundo árbol de entrada (51), un primer mecanismo de accionamiento (31) conectado de manera motriz al primer árbol de entrada, un segundo mecanismo de accionamiento (32) conectado de manera motriz al segundo árbol de entrada, y un medio de alimentación (17) para hacer funcionar el primer y segundo mecanismos de accionamiento (31, 32) para moverse secuencialmente mediante carreras de trabajo y de retorno por medio de las cuales por cada carrera de trabajo los mecanismos de accionamiento aplican par motor respectivamente al primer y segundo árboles de entrada (41, 51).
Description
Motor.
Esta invención se refiere a una máquina capaz de
entrega sostenida de energía mecánica con entrada intermitente de
energía. La invención también se refiere a un procedimiento de
funcionamiento de tal máquina.
La máquina funciona como un motor para entrega
de trabajo mecánico durante una duración prolongada en comparación
con la duración de entrada de energía en el motor.
Con un motor típico, la energía de entrada se
entrega al motor de manera sustancialmente constante para
conversión en energía de salida (en forma de trabajo mecánico). A
modo de ejemplo, en el funcionamiento de un motor eléctrico, la
energía eléctrica de entrada se entrega continuamente al motor para
conversión en energía de salida en forma de trabajo mecánico.
Existen circunstancias donde es deseable tener
un motor que pueda proporcionar una salida de energía sostenida
sólo con entrada de energía intermitente. Una de tales
circunstancias es donde se requiere un motor para accionar una
máquina electrodinámica para producir potencia eléctrica en un
lugar donde no se puede disponer de una fuente de alimentación
reticulada. Algo de la potencia eléctrica así producida puede
utilizarse para hacer funcionar la fuente proporcionando la energía
de entrada intermitente.
El documento WO96/27083 describe un dispositivo
para acumular energía especialmente para un sistema de
accionamiento de vehículo que tiene al menos un resorte espiral
dispuesto en un cilindro de guía y sostenido por un extremo contra
el cilindro de guía. El resorte espiral coopera con un engranaje de
salida para transmitir un movimiento rotatorio y tiene un elemento
de inserción en su otro extremo. La pared interior del cilindro de
guía tiene ranuras en forma de rosca y el elemento de inserción
tiene al menos dos uñas que se proyectan radialmente. Las uñas
engranan en las ranuras de los cilindros de guía y se giran al
menos cuando se libera el resorte, convirtiendo el movimiento
lineal del resorte comprimido por la energía suministrada al mismo
y almacenada en forma de deformación elástica en un movimiento
rotatorio cuando se libera el resorte. Este movimiento rotatorio
puede ser transmitido luego por la salida y el engranaje de salida
al lado de accionamiento como energía motriz.
Una máquina que comprende un árbol motor, y un
primer tren de engranajes y un segundo tren de engranajes ambos
conectados de manera motriz al árbol motor; caracterizada porque el
primer tren de engranajes tiene un primer árbol de entrada, y el
segundo tren de engranajes tiene un segundo árbol de entrada, un
primer mecanismo de accionamiento conectado de manera motriz al
primer árbol de entrada, un segundo mecanismo de accionamiento
conectado de manera motriz al segundo árbol de entrada, y un medio
de alimentación para hacer funcionar el primer y segundo mecanismos
de accionamiento para moverse secuencialmente mediante carreras de
trabajo y de retorno por medio de las cuales por cada carrera de
trabajo los mecanismos de accionamiento aplican par motor
respectivamente al primer y segundo árboles de entrada.
Preferentemente, la secuencia en la que se
aplica par motor al primer y segundo árboles de entrada es tal que
el par motor se entrega inicialmente tanto al primer como al
segundo árboles de entrada y posteriormente a sólo uno de los
árboles de entrada. Esto se logra mediante un mecanismo de
accionamiento que completa su carrera de trabajo después de la
finalización de la carrera de trabajo por el otro mecanismo de
accionamiento. Convenientemente, dicho un mecanismo de
accionamiento ha completado aproximadamente la mitad de su carrera
de trabajo en la etapa en que el otro completa su carrera de
trabajo.
La relación de transmisión entre el primer
mecanismo de accionamiento y el árbol motor, y la relación de
transmisión entre el segundo mecanismo de accionamiento y el árbol
motor pueden seleccionarse cada uno según la aplicación particular
del motor.
El primer y segundo trenes de engranajes puede
compartir algunos engranajes comunes.
El primer medio de accionamiento puede
comprender un primer mecanismo de cremallera y piñón. Con esta
disposición, el piñón del primer mecanismo de cremallera y piñón
está conectado de manera motriz al primer árbol de entrada.
El segundo mecanismo de accionamiento puede
comprender un segundo mecanismo de cremallera y piñón. Con esta
disposición, el piñón del segundo mecanismo de cremallera y piñón
está conectado de manera motriz al segundo árbol de entrada.
\newpage
El medio de alimentación puede comprender una
estructura de resorte asociada con cada cremallera y medios de
carga para cargar la estructura de resorte para generar una fuerza
elástica en la misma, en la que la fuerza elástica se utiliza para
accionar la cremallera en una dirección para proporcionar la
carrera de trabajo para efectuar la rotación del piñón
respectivo.
Preferentemente, los piñones están adaptados
para girar libremente con respecto a sus árboles de entrada
respectivos por el movimiento de las cremalleras en la dirección
inversa (que es la carrera de retorno). La acción de rueda libre de
cada piñón con respecto a su árbol de entrada puede ser
proporcionada por un mecanismo de embrague que funciona entre el
piñón y el árbol de entrada.
La primera y segunda cremalleras efectúan
preferentemente sus carreras de retorno al unísono.
La estructura de resorte puede ser del tipo que
se carga en tensión o del tipo que se carga en compresión.
La estructura de resorte puede ser de cualquier
forma apropiada, como, por ejemplo, un resorte mecánico, un resorte
neumático, un cuerpo de material elástico como caucho, o cualquier
combinación de los mismos. Donde se utiliza un resorte mecánico,
puede ser de cualquier tipo adecuado, como un resorte helicoidal o
un resorte espiral.
Los medios de carga para cargar la estructura de
resorte pueden comprender un mecanismo de alimentación que incluye
un pistón telescópico, por medio del cual el funcionamiento del
pistón efectúa la carga rápida de la estructura de resorte.
Convenientemente, el pistón comprende un pistón hidráulico. El
pistón hidráulico está incluido preferentemente en un circuito
hidráulico que además incluye una bomba hidráulica accionada por un
motor eléctrico. El motor eléctrico puede ser alimentado desde una
alimentación eléctrica generada por una máquina electrodinámica
accionada por el motor.
La máquina puede comprender además
- un tercer tren de engranajes y un cuarto tren de engranajes conectados ambos de manera motriz al árbol motor;
- teniendo el tercer tren de engranajes un tercer árbol de entrada;
- teniendo el cuarto tren de engranajes un cuarto árbol de entrada;
- un tercer mecanismo de accionamiento conectado de manera motriz al tercer árbol de entrada;
- un cuarto mecanismo de accionamiento conectado de manera motriz al cuarto árbol de entrada,
en la que el medio de alimentación acciona el
tercer y cuarto mecanismos de accionamiento para mover
secuencialmente el tercer y cuarto árboles de entrada mediante
carreras de trabajo y de retorno por medio de las cuales por cada
carrera de trabajo el tercer y cuarto mecanismos de accionamiento
aplican par motor al tercer y cuarto árboles de entrada.
Los diversos mecanismos de accionamiento están
dispuestos preferentemente para funcionar en una secuencia
predeterminada.
Preferentemente, la secuencia predeterminada es
tal que el par motor se entrega inicialmente tanto al primer como
al segundo árboles de entrada y posteriormente sólo al primer árbol
de entrada, etapa durante la cual el par motor se entrega
inicialmente tanto al tercer como al cuarto árboles de entrada y
posteriormente sólo al tercer árbol de entrada, etapa durante la
cual el par motor se entrega inicialmente tanto al primer como al
segundo árboles de entrada y posteriormente sólo al primer árbol
de entrada.
El tercer y cuarto trenes de engranajes pueden
compartir algunos engranajes comunes entre sí y también pueden
compartir algunos engranajes comunes con el primer y segundo trenes
de engranajes.
La invención se comprenderá mejor por referencia
a la siguiente descripción de varias realizaciones específicas de
la misma, como se muestra en los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una vista esquemática en
perspectiva de un motor según una primera realización;
las Figuras 2 a 9 ilustran esquemáticamente
mecanismos de accionamiento que forman parte del motor de la Figura
1 en diversas condiciones de funcionamiento;
la Figura 10 es una vista esquemática del
sistema de engranajes que forma parte del motor, estando
identificados dentro del sistema de engranajes dos caminos de
transferencia de accionamiento;
la Figura 11 es una vista similar a la Figura 10
con la excepción de que están identificados otros dos caminos de
transferencia de accionamiento;
la Figura 12 es una vista esquemática en
perspectiva de un mecanismo de accionamiento del motor según una
segunda realización, mostrándose el mecanismo de accionamiento en
una condición de funcionamiento;
la Figura 13 es una vista similar a la Figura 12
con la excepción de que el mecanismo de accionamiento se muestra
en otra condición de funcionamiento; y
la Figura 14 es una vista esquemática en
perspectiva de un motor según la segunda realización.
La primera realización, que se muestra en las
Figuras 1 a 11 de los dibujos adjuntos, está dirigida a un motor 10
que puede entregar trabajo mecánico durante una duración prolongada
en comparación con la duración de la entrada de energía en el
motor.
El motor 10 incluye un árbol motor 11 a través
del cual entrega trabajo mecánico. En esta realización, el árbol
motor 11 se muestra conectado de manera motriz a una máquina
electrodinámica 13 para generar energía eléctrica, algo de la cual
se usa para hacer funcionar el motor 10 como se explicará más
adelante más detalladamente más adelante. La máquina
electrodinámica 13 puede ser del tipo desvelado en la solicitud
internacional PCT/AU00/00778, cuyo contenido se incorpora en este
documento a modo de referencia.
El árbol motor 11 es accionado por un sistema de
accionamiento 15 que incorpora diversos mecanismos de
accionamiento 16, medio de alimentación 17 para hacer funcionar los
mecanismos de accionamiento 16, y sistema de engranajes 18 para
conectar de manera motriz los mecanismos de accionamiento 16 al
árbol motor 11.
El motor 10 comprende además un circuito
hidráulico que incorpora un depósito 23 para contener un suministro
de fluido hidráulico y bombas hidráulicas accionables
eléctricamente 25 para bombear el fluido hidráulico a través del
circuito hidráulico. Las bombas hidráulicas 25 reciben energía
eléctrica para su funcionamiento desde una alimentación eléctrica
27. En esta realización, la alimentación eléctrica 27 comprende un
medio de almacenamiento eléctrico en forma de baterías 30 que se
cargan continuamente usando electricidad generada por la máquina
electrodinámica 13. La electricidad sobrante generada por la
máquina electrodinámica 13 puede usarse para otros propósitos como
iluminación o suministro de energía a equipamiento eléctrico.
Los diversos mecanismos de accionamiento 16
comprenden un primer mecanismo de accionamiento 31, un segundo
mecanismo de accionamiento 32, un tercer mecanismo de accionamiento
33 y un cuarto mecanismo de accionamiento.
El primer mecanismo de accionamiento 31 es en
forma de un primer mecanismo de cremallera y piñón 35 que
comprende una primera cremallera 37 y un primer piñón 39 engranado
con la cremallera 37. El primer piñón 39 está montado sobre un
primer árbol de entrada 41 a través de un mecanismo de embrague 43.
El mecanismo de embrague 43 permite transmisión de par motor del
primer piñón 39 al primer árbol de entrada 41 por rotación del
piñón en una dirección permitiendo al mismo tiempo que el piñón
gire libremente sobre el primer árbol de entrada por rotación del
piñón en la dirección inversa para no transmitir par motor al
mismo.
El segundo mecanismo de accionamiento 32 es en
forma de un segundo mecanismo de cremallera y piñón 45 que
comprende una segunda cremallera 47 y un segundo piñón 49 engranado
con la segunda cremallera 47. El segundo piñón 49 está montado
sobre un segundo árbol de entrada 51 a través de un mecanismo de
embrague 53. El mecanismo de embrague 53 permite transmisión de par
motor del segundo piñón 49 al segundo árbol de entrada 51 por
rotación del piñón en una dirección permitiendo al mismo tiempo que
el piñón gire libremente sobre el segundo árbol de entrada por
rotación del piñón en la dirección inversa para no transmitir par
motor al mismo.
El tercer mecanismo de accionamiento 33 es en
forma de un tercer mecanismo de cremallera y piñón 55 que
comprende una tercera cremallera 57 y un tercer piñón 59 engranado
con la tercera cremallera 57. El tercer piñón 59 está montado sobre
un tercer árbol de entrada 61 a través de un mecanismo de embrague
63. El mecanismo de embrague 63 permite transmisión de par motor
del tercer piñón 59 al tercer árbol de entrada 61 por rotación del
piñón en una dirección permitiendo al mismo tiempo que el piñón
gire libremente sobre el tercer árbol de entrada por rotación del
piñón en la dirección inversa para no transmitir par motor al
mismo.
El cuarto mecanismo de accionamiento 34 es en
forma de un primer mecanismo de cremallera y piñón 65 que
comprende una cuarta cremallera 67 y un cuarto piñón 69 engranado
con la cuarta cremallera 67. El cuarto piñón 69 está montado sobre
un cuarto árbol de entrada 71 a través de un mecanismo de embrague
73. El mecanismo de embrague 73 permite transmisión de par motor
del cuarto piñón 69 al cuarto árbol de entrada 71 por rotación del
piñón en una dirección permitiendo al mismo tiempo que el piñón
gire libremente sobre el cuarto árbol de entrada por rotación del
piñón en la dirección inversa para no transmitir par motor al
mismo.
\newpage
Cada cremallera 37, 47, 57 y 67 comprenden una
barra de cremallera rígida 81 que tiene dientes de cremallera 83 a
lo largo de una cara de la misma. La barra de cremallera rígida 81
está soportada de manera guiada para movimiento axial en una
estructura de guía 85.
El primer árbol de entrada 41 y el tercer árbol
de entrada 61 están definidos por un árbol común 91 en el que está
montado rígidamente un engranaje motor 93. Con esta disposición, se
hace que gire el engranaje motor 93 por rotación del primer árbol
de entrada 41 y también se hace que gire por rotación del tercer
árbol de entrada 61. El engranaje motor 93 está engranado con un
piñón conducido 95 montado rígidamente en un primer árbol
intermedio 97. Un engranaje motor 99 está montado rígidamente en el
primer árbol intermedio 97 y está engranado con un piñón conducido
101 montado rígidamente en un segundo árbol intermedio 103. Un
engranaje motor 105 está montado rígidamente
en el segundo árbol intermedio 103 y está engranado con un piñón conducido 107 montado en el árbol motor 11.
en el segundo árbol intermedio 103 y está engranado con un piñón conducido 107 montado en el árbol motor 11.
Un engranaje motor 111 está montado rígidamente
en el segundo árbol de entrada 51 y está engranado con el piñón
conducido 95.
Un engranaje motor 113 está montado rígidamente
en el cuarto árbol de entrada 71 y está engranado con un piñón
conducido 115 montado rígidamente en el primer árbol intermedio 97.
El engranaje motor 111 en el segundo árbol de entrada 51 y el
engranaje motor 113 en el cuarto árbol de entrada 71 tienen el
mismo número de dientes y el mismo diámetro del círculo primitivo.
Igualmente, los piñones conducidos 95 y 115 en el primer árbol
intermedio 97 tienen el mismo número de dientes y el mismo diámetro
del círculo primitivo.
Con esta disposición del sistema de engranajes,
cada mecanismo de accionamiento 31, 32, 33 y 34 está conectado de
manera motriz al árbol de salida 11. Más particularmente, el primer
mecanismo de accionamiento 31 está conectado de manera motriz al
árbol de salida 11 a través de un primer tren de engranajes dentro
del sistema de engranajes 18, proporcionando el primer tren de
engranajes un primer camino de accionamiento que está representado
por una línea discontinua en la Figura 10 y que está identificada
por el número de referencia 121. Igualmente, el segundo mecanismo
de accionamiento 32 está conectado de manera motriz al árbol de
salida 11 a través de un segundo tren de engranajes dentro del
sistema de engranajes 18, proporcionando el segundo tren de
engranajes un segundo camino de accionamiento que está representado
por una línea de puntos en la Figura 10 y que está identificada por
el número de referencia 122. El tercer mecanismo de drive 33 está
conectado de manera motriz al árbol de salida 11 a través de un
tercer tren de engranajes dentro del sistema de engranajes 18,
proporcionando el tercer tren de engranajes un tercer camino de
accionamiento que está representado por una línea discontinua en la
Figura 11 y que está identificada por el número de referencia 123.
El cuarto mecanismo de accionamiento 34 está conectado de manera
motriz al árbol de salida 11 a través de un cuarto tren de
engranajes dentro del sistema de engranajes 18, proporcionando el
cuarto tren de engranajes un cuarto camino de accionamiento que
está representado por una línea de puntos en la Figura 11 y que está
identificada por el número de referencia 124.
El sistema de engranajes entre el primer árbol
de entrada 41 y el segundo árbol de entrada 51 proporciona una
relación de transmisión de 1:10. En otras palabras, el segundo
árbol de entrada 51 efectúa 10 revoluciones por cada revolución del
primer árbol de entrada 31. Igualmente, el sistema de engranajes
entre el segundo árbol de entrada 51 y el árbol motor 11
proporciona una relación de transmisión de 1:10. En otras palabras,
el árbol motor 11 efectúa 10 revoluciones por cada revolución del
segundo árbol de entrada 51.
El sistema de engranajes entre el tercer árbol
de entrada 61 y el cuarto árbol de entrada 71 proporciona una
relación de transmisión de 1:10. En otras palabras, el cuarto árbol
de entrada 71 efectúa 10 revoluciones por cada revolución del
tercer árbol de entrada 61. Igualmente, el sistema de engranajes
entre el cuarto árbol de entrada 71 y el árbol motor 11 proporciona
una relación de transmisión de 1:10. En otras palabras, el árbol
motor 11 efectúa 10 revoluciones por cada revolución del cuarto
árbol de entrada 71.
El medio de alimentación 17 para hacer funcionar
los mecanismos de accionamiento 16 comprende una estructura de
resorte 130 asociada con cada una de las cremalleras 37, 47, 57 y
67.
El medio de alimentación 17 también comprende un
mecanismo de alimentación 133 para cargar cada una de las
estructuras de resorte 130. El mecanismo de alimentación 133
comprende un pistón hidráulico 135, cuyo cilindro 137 está fijado a
una estructura de soporte (no mostrada). El vástago extensible 139
de cada pistón hidráulico 135 está conectado a una orejeta de
montaje 141 provista en un extremo de cada cremallera 37, 47, 57 y
67. Con esta disposición, la extensión de cada pistón hidráulico
135 hace que la cremallera respectiva a la que está conectado se
mueva axialmente a lo largo de la estructura de guía 85
respectiva.
Cada estructura de resorte 130 comprende dos
resortes de tensión helicoidales 145. Un extremo de cada resorte
helicoidal 145 está conectado a un montaje 147 en el cilindro 137
del pistón hidráulico 135 respectivo y el otro extremo del resorte
está conectado a un montaje 149 en el vástago del pistón
hidráulico. Con esta disposición, la extensión del pistón
hidráulico 135 hace que los resortes 145 se extiendan
correspondientemente y así se carguen.
La fuerza elástica establecida en los resortes
cargados 145 posteriormente hace que la cremallera 37, 47, 57, 67
respectiva se mueva en la otra dirección, efectuando así una
carrera de trabajo y accionando el piñón 39, 49, 59 y 69 respectivo
con el que está engranada para aplicar de ese modo par motor al
árbol de entrada 41, 51, 61, 71 respectivo en el que está montado
el piñón.
La primera y segunda cremalleras 37, 47 no
funcionan al unísono cuando realizan una carrera de trabajo sino,
en cambio, en una secuencia sincronizada. La secuencia es tal que
la segunda cremallera 47 se mueve a una velocidad más rápida que la
primera cremallera 37 durante las carreras de trabajo de las
mismas, estando regulada la velocidad de movimiento relativo entre
las cremalleras por la relación de reducción entre cada cremallera
y el piñón particular con el que está engranada. En esta
realización, la relación es que la segunda cremallera 47 se mueve a
aproximadamente el doble de velocidad de la primera cremallera 37.
Existe una relación similar entre la tercera y cuarta cremalleras
57, 67; es decir, la cuarta cremallera 67 se mueve a una velocidad
más rápida que la tercera cremallera 57 durante las carreras de
trabajo de las mismas.
Cada pistón hidráulico 135 está incorporado en
el circuito hidráulico referido previamente y así funciona en
respuesta a la presión de fluido entregada por medio de las bombas
hidráulicas 25. Está provisto un sistema de control (no mostrado)
para hacer funcionar los pistones hidráulicos 135 en una secuencia
prescrita.
A continuación se describirá el funcionamiento
del motor 10 con referencia a las Figuras 2 a 9 de los dibujos
adjuntos.
En la Figura 2 de los dibujos, se muestra el
motor en una condición anterior al comienzo de su funcionamiento,
estando en reposo cada una de las cremalleras 37, 47, 57 y 67. Para
comenzar el funcionamiento del motor, se hace funcionar el medio de
alimentación 17 asociado con la primera y segunda cremalleras 37,
47 para cargar rápidamente las estructuras de resorte 130 asociadas
con esas cremalleras en preparación de sus carreras de trabajo,
como se muestra en la Figura 3.
La primera y segunda cremalleras 37, 47
comienzan luego sus carreras de trabajo respectivas al mismo
tiempo. La segunda cremallera 47 se desplaza a una velocidad que es
el doble que la de la primera cremallera 37 como se ilustra en la
Figura 4. A medida que la segunda cremallera 47 completa su carrera
de trabajo, los medio de alimentación 17 asociados con la tercera y
cuarta cremalleras 57, 67 funcionan luego para hacer que esas
cremalleras efectúen carreras de retorno y carguen rápidamente las
estructuras de resorte 130 asociadas con esas cremalleras en
preparación de su carrera de trabajo, como se ilustra en la Figura
5. Como la segunda cremallera 47 se desplaza a una velocidad que es
el doble que la de la primera cremallera, completa su carrera de
trabajo en la etapa en que la primera cremallera 37 ha completado la
mitad de su carrera de trabajo. En esta etapa, la tercera y cuarta
cremalleras 57, 67 comienzan sus carreras de trabajo, mientras la
primera cremallera 37 continúa su carrera de trabajo. La cuarta
cremallera 67 se desplaza a una velocidad que es el doble que la de
la tercera cremallera 57 y así completa su carrera de trabajo
cuando la tercera cremallera 57 sólo ha completado la mitad de su
carrera de trabajo, como se ilustra en la Figura 6. En esta etapa,
la primera cremallera 37 también completa su carrera de trabajo. El
medio de alimentación 17 asociado con la primera y segunda
cremalleras 37, 47 funcionan luego para cargar rápidamente las
estructuras de resorte 130 asociadas con esas cremalleras en
preparación de su siguiente carrera de trabajo.
La primera y segunda cremalleras 37, 47
comienzan sus carreras de trabajo, y la tercera cremallera 57
continúa con su carrera de trabajo, como se ilustra en la Figura 7.
La tercera cremallera 57 completa su carrera de trabajo en la misma
etapa que la segunda cremallera 47 completa su carrera de trabajo
como se ilustra en la Figura 8. El medio de alimentación 17
asociado con la tercera y cuarta cremalleras 57, 67 funcionan luego
para cargar rápidamente las estructuras de resorte 130 asociadas
con esas cremalleras en preparación de la siguiente carrera de
trabajo, como se ilustra en la Figura 9. El ciclo de funcionamiento
del motor continúa de esta manera. Debido a la superposición entre
las diversas carreras de trabajo, el árbol motor 11 tiene par
motor aplicado al mismo de manera sustancialmente constante durante
el funcionamiento del motor.
A partir de lo precedente puede apreciarse que
los pistones hidráulicos 135 se hacen funcionar intermitentemente
para cargar las estructuras de resorte 130 según se requiera. La
operación de carga de las estructuras de resorte 130 ocurre
rápidamente en comparación con el tiempo que tardan los resortes
cargados en accionar las cremalleras en la dirección que aplica par
motor rotativo a los árboles de entrada respectivos. En otras
palabras, la carrera de retorno de cada cremallera es rápida
mientras que la carrera de trabajo es prolongada. De esta manera,
hay entrega prolongada de par motor a los árboles de entrada con
entrada de energía intermitente a las estructuras de resorte en
virtud de la carga rápida de las estructuras de resorte usando los
mecanismos de alimentación.
La presente realización proporciona así un motor
sencillo pero altamente efectivo que es capaz de entrega
prolongada de trabajo mecánico al árbol motor 11 sólo con entrada
intermitente de energía proporcionada por el medio de alimentación
17.
En la realización que se ha descrito, cada árbol
de entrada 41, 51, 61 y 71 tiene un piñón 39, 49, 59 y 69 montado
en él, y el piñón está engranado con la cremallera 37, 47, 57 y 67
respectiva.
En una segunda realización, que se ilustra en
las Figuras 12 y 13, cada mecanismo de accionamiento es en forma
de un mecanismo de cremallera y piñón 160 que comprende dos
cremalleras 161, 162 y un piñón 163 engranado con las cremalleras.
Una cremallera 161 está colocada encima del piñón 163 y la otra
cremallera 162 está colocada debajo del piñón. Las dos cremalleras
161, 162 están adaptadas para funcionar al unísono pero en
direcciones opuestas. De esta manera, la cremallera 161 realiza su
carrera de trabajo mientras que se mueve en una dirección y la
cremallera 162 realiza una carrera de trabajo simultánea mientras
que se mueve en la dirección opuesta. Cada cremallera 161, 162
tiene una estructura de resorte 165 y pistón hidráulico 167
asociado con ella de manera similar a la primera realización.
Tal disposición es ventajosa ya que permite que
se entregue mayor par motor al piñón 163, y así al árbol de
entrada al que el piñón está conectado de manera motriz, en un
periodo de tiempo más corto. La disposición también conduce a una
construcción más compacta del motor.
Los mecanismos de cremallera y piñón 160 según
esta realización pueden sustituir a los mecanismos de cremallera y
piñón 35, 45, 55 y 65 en la primera realización, si se desea.
Los mecanismos de cremallera y piñón 160 como se
ilustran en las Figuras 12 y 13 también se utilizan en un motor
170 según una tercera realización, como se ilustra en la Figura 14.
El motor 170 según esta realización tiene un árbol motor 171 que
está conectado de manera motriz a una máquina electrodinámica
173.
El motor 170 tiene un primer árbol de entrada
175 que está conectado de manera motriz al árbol motor 171 a
través del sistema de engranajes 177, y un segundo árbol de entrada
179 que también está conectado de manera motriz al árbol motor 171
a través del sistema de engranajes. Una pluralidad de los
mecanismos de cremallera y piñón 160 están conectados
operativamente al primer árbol de entrada. Igualmente, una
pluralidad de los mecanismos de cremallera y piñón 160 están
conectados operativamente al segundo árbol de entrada. Los diversos
mecanismos de cremallera y piñón 160 funcionan en secuencia
sincronizada para aplicar par motor rotativo al primer y segundo
árboles de entrada 175, 179. Más particularmente, los mecanismos de
cremallera y piñón 160 conectados operativamente al segundo árbol
de entrada 179 funcionan a una velocidad más rápida (por ejemplo,
el doble de velocidad) que los mecanismos de cremallera y piñón
160 conectados operativamente al primer árbol de entrada 175. De
este modo, el motor 170 funciona de una manera algo similar al
motor 10 de la primera realización. El par motor rotativo aplicado
al primer y segundo árboles de entrada 175, 179 se transmite a
través del sistema de engranajes 177 al árbol motor 171.
El sistema de engranajes 177 incluye un
engranaje motor 181 que está montado rígidamente en el primer árbol
de entrada 175. Con esta disposición, se hace que el engranaje
motor 181 gire por rotación del primer árbol de entrada 175. El
engranaje motor 181 está engranado con un engranaje conducido 183
montado rígidamente en un primer árbol intermedio 185. Un engranaje
motor 187 está montado rígidamente en el primer árbol intermedio
185 y está engranado con un engranaje conducido 189 montado
rígidamente en un segundo árbol intermedio 191. Un engranaje motor
193 está montado rígidamente en el segundo árbol intermedio 193 y
está engranado con un engranaje conducido 195 montado rígidamente
en el árbol motor 171.
Un engranaje motor 197 está montado rígidamente
en el segundo árbol de entrada 179 y está engranado con un
engranaje conducido 199 montado rígidamente en el primer árbol
intermedio 185.
Aunque el motor 170 se muestra con dos
mecanismos de cremallera y piñón 160 conectados operativamente al
primer árbol de entrada 175, debe apreciarse que al primer árbol de
entrada puede estar conectado operativamente cualquier número de
tales mecanismos de cremallera y piñón. Igualmente, aunque el motor
170 se muestra con dos mecanismos de cremallera y piñón 160
conectados operativamente al segundo árbol de entrada 179, debe
apreciarse que a ese árbol puede estar conectado operativamente
cualquier número de tales mecanismos de cremallera y piñón.
Los mecanismos de cremallera y piñón conectados
operativamente a cada árbol de entrada 175, 179 están pensados para
funcionar en una secuencia sincronizada de manera que se entregue
par motor rotativo de manera uniforme a esos árboles.
Debe apreciarse que el alcance de la invención
no está limitado al alcance de las realizaciones descritas. Por
ejemplo, aunque en cada realización cada mecanismo de accionamiento
16 ha sido descrito como un mecanismo de cremallera y piñón, no
tiene que estar limitado al mismo. La cremallera puede ser
sustituida, por ejemplo, por una gran rueda dentada que engrana con
el piñón. Con tal disposición, la gran rueda dentada puede ser
movida por un resorte espiral que puede ser cargado de cualquier
manera apropiada.
También debe apreciarse que la invención no está
limitada a un motor para accionar una máquina electrodinámica. El
motor puede usarse para accionar cualquier carga apropiada.
A lo largo de toda la memoria descriptiva, a
menos que el contexto lo requiera de otro modo, la palabra
"comprender" o variaciones como "comprende" o "que
comprende", se entenderá que implican la inclusión de un número
entero establecido o grupo de números enteros pero no la exclusión
de cualquier otro número entero o grupo de números enteros.
Claims (16)
1. Una máquina que comprende un árbol motor
(11), y un primer tren de engranajes y un segundo tren de
engranajes ambos conectados de manera motriz al árbol motor (11);
caracterizada porque el primer tren de engranajes tiene un
primer árbol de entrada (41), y el segundo tren de engranajes tiene
un segundo árbol de entrada (51), un primer mecanismo de
accionamiento (31) conectado de manera motriz al primer árbol de
entrada, un segundo mecanismo de accionamiento (32) conectado de
manera motriz al segundo árbol de entrada, y un medio de
alimentación (17) para hacer funcionar el primer y segundo
mecanismos de accionamiento (31, 32) para moverse secuencialmente
mediante carreras de trabajo y de retorno por medio de las cuales
por cada carrera de trabajo los mecanismos de accionamiento aplican
par motor respectivamente al primer y segundo árboles de entrada
(41, 51).
2. Una máquina según la reivindicación 1 en la
que la secuencia en la que se aplica par motor al primer y segundo
árboles de entrada (41, 51) es tal que el par motor se entrega
inicialmente tanto al primer como al segundo árboles de entrada
(41, 51) y posteriormente a sólo uno de los árboles de entrada.
3. Una máquina según la reivindicación 2 en la
que un mecanismo de accionamiento (31, 32) está dispuesto para
completar su carrera de trabajo después de la finalización de la
carrera de trabajo por el otro mecanismo de accionamiento (31,
32).
4. Una máquina según la reivindicación 3 en la
que dicho un mecanismo de accionamiento (31, 32) está adaptado para
completar aproximadamente la mitad de su carrera de trabajo en la
etapa en que el otro completa su carrera de trabajo.
5. Una máquina según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que el primer y segundo trenes
de engranajes comparten algunos engranajes comunes.
6. Una máquina según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que el primer medio de
accionamiento (31) comprende un primer mecanismo de cremallera y
piñón (35) con el piñón (39) del mismo conectado de manera motriz
al primer árbol de entrada (41).
7. Una máquina según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que el segundo mecanismo de
accionamiento (32) comprende un segundo mecanismo de cremallera y
piñón (45) con el piñón (49) del mismo conectado de manera motriz
al segundo árbol de entrada (51).
8. Una máquina según la reivindicación 6 ó 7 en
la que el medio de alimentación (17) comprende una estructura de
resorte (130) asociada con la cremallera (37, 47) de cada mecanismo
de cremallera y piñón (35, 45) y medios de carga para cargar la
estructura de resorte (130) para generar una fuerza elástica en la
misma, en la que la fuerza elástica se utiliza para accionar la
cremallera (37, 47) en una dirección para proporcionar la carrera
de trabajo para efectuar la rotación del piñón respectivo (39,
49).
9. Una máquina según la reivindicación 6, 7 u 8
en la que los piñones (39, 49) están adaptados para girar
libremente con respecto a sus árboles de entrada (41, 51)
respectivos por el movimiento de las cremalleras en la dirección
inversa.
10. Una máquina según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que la primera y segunda
cremalleras (37, 47) efectúan sus carreras de retorno al
unísono.
11. Una máquina según la reivindicación 8, 9 ó
10 en la que la estructura de resorte (130) comprende un resorte
de tensión helicoidal (145).
12. Una máquina según una cualquiera de las
reivindicaciones 8 a 11 en la que los medios de carga para cargar
la estructura de resorte (130) comprenden un mecanismo de
alimentación que incluye un, pistón telescópico (135), por medio
del cual el funcionamiento del pistón (135) efectúa la carga rápida
de la estructura de resorte (135).
13. Una máquina según la reivindicación 12 en la
que el pistón telescópico (135) comprende un pistón hidráulico
incorporado en un circuito hidráulico que además incluye una bomba
hidráulica (25) accionada por un motor eléctrico.
14. Una máquina según la reivindicación 13 en la
que el motor eléctrico es alimentado desde una alimentación
eléctrica generada por una máquina electrodinámica (13) accionada
por el motor.
15. Una máquina según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes que además comprende:
un tercer tren de engranajes y un cuarto tren de
engranajes conectados ambos de manera motriz al árbol motor
(11);
teniendo el tercer tren de engranajes un tercer
árbol de entrada (61);
teniendo el cuarto tren de engranajes un cuarto
árbol de entrada (71);
un tercer mecanismo de accionamiento (33)
conectado de manera motriz al tercer árbol de entrada (61);
un cuarto mecanismo de accionamiento (34)
conectado de manera motriz al cuarto árbol de entrada (71),
en la que el medio de alimentación (17) acciona
el tercer y cuarto mecanismos de accionamiento (33, 34) para
moverse secuencialmente mediante carreras de trabajo y de retorno
por medio de las cuales por cada carrera de trabajo el tercer y
cuarto mecanismos de accionamiento (33, 34) aplican par motor al
tercer y cuarto árboles de entrada (61, 71).
16. Una máquina según la reivindicación 15 en la
que los diversos mecanismos de accionamiento están adaptados para
funcionar en una secuencia en la que se aplica par motor a los
diversos árboles de entrada es tal que el par motor se entrega
inicialmente tanto al primer como al segundo árboles de entrada
(41, 51) y posteriormente sólo al primer árbol de entrada (41),
etapa durante la cual el par motor se entrega inicialmente tanto al
tercer como al cuarto árboles de entrada (61, 71) y posteriormente
sólo al tercer árbol de entrada (61), etapa durante la cual el par
motor se entrega inicialmente tanto al primer como al segundo
árboles de entrada (41, 51) y posteriormente sólo al primer árbol
de entrada (41).
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