D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?SISTEMA DI DISTRIBUZIONE DI UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA PROVVISTO DI UN MECCANISMO DI VARIAZIONE DELL'ALZATA DELLE VALVOLE?

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione ? relativa ad un sistema di distribuzione di un motore a combustione interna provvisto di un meccanismo di variazione dell?alzata delle valvole. ARTE ANTERIORE

Sono noti da molti anni sistemi di distribuzione provvisto di un meccanismo di variazione dell?alzata delle valvole, in cui sull?albero a camme e per ciascuna valvola ? montato in modo assialmente scorrevole un corpo di supporto su cui sono ricavate due o pi? camme aventi un diverso profilo (e quindi una diversa alzata: ad esempio una camma ad alzata massima, una camma ad alzata media, ed una camma ad alzata nulla). Un dispositivo di traslazione comanda la traslazione assiale di ciascun corpo di supporto (ovviamente solo quando le corrispondenti valvole ?vedono? una porzione di camma ad alzata nulla) per variare la camma che impegna la corrispondente valvola in modo da variare l?alzata impressa alla valvola stessa.

Un esempio di un sistema di distribuzione di un motore a combustione interna provvisto di un meccanismo di variazione dell?alzata delle valvole ? descritto nella domanda di brevetto US2010139594A1; tuttavia, il meccanismo di variazione dell?alzata delle valvole utilizzato in questo sistema di distribuzione presenta alcuni inconvenienti in quanto ha dei costi di produzione piuttosto elevati richiedendo la realizzazione di pezzi meccanici complessi ed in quanto ha delle parti in movimento relativamente grandi e quindi presentanti una elevata inerzia meccanica.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione ? di fornire un sistema di distribuzione di un motore a combustione interna provvisto di un meccanismo di variazione dell?alzata delle valvole, il quale meccanismo di variazione presenti dei costi di produzione relativamente ridotti e, nel contempo, presenti anche una bassa inerzia meccanica.

Secondo la presente invenzione viene fornito un sistema di distribuzione di un motore a combustione interna provvisto di un meccanismo di variazione dell?alzata delle valvole, secondo quanto rivendicato nelle rivendicazioni allegate. Le rivendicazioni descrivono forme di realizzazione della presente invenzione formando parte integrante della presente descrizione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:

? la figura 1 ? una vista prospettica e con parti asportate per chiarezza di parte di un meccanismo di variazione dell?alzata delle valvole realizzato in accordo con la presente invenzione;

? la figura 2 ? una vista frontale e con parti asportate per chiarezza di parte del meccanismo di variazione dell?alzata delle valvole della figura 1;

? le figure 3 e 4 sono viste ingrandite di due diversi particolari della figura 2;

? la figura 5 ? una vista prospettica ed in scala ingrandita di un particolare della figura 1;

? la figura 6 ? una vista frontale e parzialmente sezionata del particolare della figura 5;

? la figura 7 ? una vista in sezione trasversale del particolare della figura 5 secondo la linea VII-VII; ? la figura 8 ? una vista frontale di una variante del meccanismo di variazione dell?alzata delle valvole della figura 1; e

? la figura 9 ? una vista in sezione longitudinale della variante della figura 8.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL?INVENZIONE

Nelle figure 1 e 2, con il numero 1 ? indicato nel suo complesso un sistema di distribuzione (solo parzialmente illustrato) di un motore a combustione interna (non illustrato).

Il sistema 1 di distribuzione ? costituito dall'insieme degli organi meccanici predisposti al controllo dei gas che entrano ed escono nei cilindri del motore a combustione interna. In particolare, il sistema 1 di distribuzione comprende (almeno) un albero 2 a camme che ? montato girevole attorno ad un asse 3 di rotazione centrale e viene portato in rotazione (mediante una trasmissione a cinghia o a catena) dall?albero motore del motore a combustione interna. Inoltre, il sistema 1 di distribuzione comprende una pluralit? di valvole 4 (di aspirazione e di scarico e schematicamente illustrate nella figura 1) che vengono azionate ciclicamente dall?albero 2 a camme (ovvero l?albero 2 a camme spinge ciclicamente sulla sommit? dello stelo delle valvole 4 per spingere le valvole 4 all?interno del corrispondente cilindro contro l?azione delle relative molle di ritorno).

Il sistema 1 di distribuzione comprende una serie di corpi 5 di supporto tubolari, ciascuno dei quali ? montato assialmente scorrevole (mediante un accoppiamento di tipo millerighe visibile nelle figure 1 e 2) attorno all?albero 2 a camme e presenta due gruppi 6 di camme composti ciascuno da tre camme aventi un diverso profilo ed atte a spingere in alternativa tra di loro su una corrispondente valvola 4. Ovvero, ciascun gruppo 6 di camme ? associato ad una corrispondente valvola 4 e presenta tre diverse camme che alternativamente possono azionare ciclicamente la stessa valvola 4. Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, ciascun gruppo 6 di camme presenta tre camme aventi un diverso profilo e quindi una diversa alzata: una camma ad alzata massima, una camma ad alzata media, ed una camma ad alzata nulla; secondo altre forme di attuazione non illustrate ciascun gruppo 6 di camme presenta solo due camme oppure quattro o cinque camme.

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, ciascun corpo 5 di supporto comprende due gruppi 6 di camme distinti e separati per azionare due corrispondenti valvole 4; secondo altre forme di attuazione non illustrate, ciascun corpo 5 di supporto comprende un solo un gruppo 6 di camme per azionare una sola valvola 4.

Il sistema 1 di distribuzione comprende un dispositivo 7 di traslazione che comanda la traslazione assiale di tutti i corpi 5 di supporto lungo lo stesso albero 2 a camme. Ovvero ciascun albero 2 a camme (nel caso in cui siano previsti pi? alberi 2 a camme) comprende un proprio dispositivo 7 di traslazione che comanda la traslazione assiale di tutti i corpi 5 di supporto lungo lo stesso albero 2 a camme. Il dispositivo 7 di traslazione comprende un albero 8 ausiliario che ? disposto parallelamente e di fianco all?albero 2 a camme ed ? montato girevole attorno ad un proprio asse 9 di rotazione centrale (parallelo l?asse 3 di rotazione dell?albero 2 a camme) ed un dispositivo 10 di rotazione che porta in rotazione l?albero 8 ausiliario attorno all?asse 9 di rotazione con passi di 90? e sempre nello stesso verso. Inoltre, il dispositivo 7 di traslazione comprende per ciascun corpo 5 di supporto una corrispondente slitta 11 che ? montata assialmente scorrevole (mediante un accoppiamento di tipo millerighe visibile nelle figure 1 e 2) attorno all?albero 8 ausiliario e scorre assialmente lungo l?albero 8 ausiliario per effetto della rotazione dell?albero 8 ausiliario stesso; ovvero, esiste un vincolo meccanico (descritto in seguito) tra l?albero 8 ausiliario e le slitte 11 tale per cui una rotazione dell?albero 8 ausiliario determina una corrisponde traslazione assiale (alternativamente in entrambi i versi) delle slitte 11 lungo l?albero 8 ausiliario stesso. Ovviamente, le slitte 11 di uno stesso albero 8 ausiliario sono conformate per avere leggi di moto tra loro differenziate (in fase, in quanto la corsa ? uguale per tutti) in modo tale da generare traslazioni sfasate per effetto della rotazione dell?albero 8 ausiliario. E? infatti necessario che la traslazione di un corpo 5 di supporto (spinto da una corrispondente slitta 11) avvenga solo quando le corrispondenti valvole 4 ?vedono? una porzione di camma ad alzata nulla.

Secondo quanto meglio illustrato nella figura 4, ciascun corpo 5 di supporto ? provvisto di due profili 12 di spinta circonferenziali (ovvero anulari, cio? che si sviluppano per 360? attorno al corpo 5 di supporto) tra loro speculari, ciascuno dei quali si eleva radialmente ed ? conformato per presentare in direzione assiale una dimensione variabile. Inoltre, ciascuna slitta 11 supporta uno spingitore 13 che si protende verso l?albero 2 a camme per essere in grado di toccare almeno un profilo 12 di spinta e determinare una traslazione assiale del corpo 5 di supporto quando viene a contatto con il profilo 12 di spinta stesso. In ciascun corpo 5 di supporto, un profilo 12 di spinta ? conformato per generare una traslazione assiale in un verso quando viene a contatto con lo spingitore 13 e l?altro profilo 12 di spinta ? conformato per generare una traslazione assiale nel verso opposto quando viene a contatto con lo spingitore 13.

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 1-7, in ciascun corpo 5 di supporto entrambi i profili 12 di spinta sono disposti da uno stesso lato del corpo 5 di supporto stesso e sono disposti tra loro affacciati e ad una distanza assiale reciproca minima superiore ad un ingombro del corrispondente spingitore 13 (in modo tale che il corrispondente spingitore 13 possa essere disposto tra i due profili 12 di spinta, ovvero che tra i due profili 12 di spinta ci sia abbastanza spazio per il corrispondente spingitore 13). Di conseguenza, nella forma di attuazione illustrata nelle figure 1-7, il dispositivo 7 di traslazione comprende per ciascun corpo 5 di supporto una unica slitta 11 che supporta un unico spingitore 13 che ? in grado di agire alternativamente su entrambi i profili 12 di spinta.

Nella alternativa forma di attuazione illustrata nelle figure 8 e 9, in ciascun corpo 5 di supporto i due profili 12 di spinta sono disposti in corrispondenza di estremit? opposte del corpo 5 di supporto stesso. Di conseguenza, nella forma di attuazione illustrata nelle figure 8 e 9, il dispositivo 7 di traslazione comprende per ciascun corpo 5 di supporto due slitte 11 che sono disposte alle due estremit? opposte dello stesso corpo 5 di supporto, sono associate allo stesso corpo 5 di supporto, e supportano due spingitori 13, ciascuno dei quali ? in grado di agire solo su un corrispondente singolo profilo 12 di spinta.

Secondo quanto illustrato nelle figure 3 e 4, ciascuna slitta 11 comprende un elemento 14 interno che ? montato assialmente scorrevole (mediante un accoppiamento di tipo millerighe) attorno all?albero 8 ausiliario ed ? provvisto di una pista 15 che si sviluppa circonferenzialmente. Il dispositivo 7 di traslazione comprende per ciascuna slitta 11 un perno 16 che ? montato in posizione fissa esternamente alla slitta 11 ed impegna permanentemente la pista 15 del corrispondente elemento 14 interno; ovvero ciascun perno 16 ? fissato ad un corpo fisso del motore a combustione interna ed in uso non compie mai alcun tipo di spostamento (e di conseguenza costringe l?elemento 14 interno a scorrere assialmente per seguire la rotazione dell?albero 8 ausiliario attorno all?asse 9 di rotazione).

In ciascuna slitta 11, l?elemento 14 interno ? provvisto di una ulteriore pista 17 che si sviluppa circonferenzialmente di fianco alla pista 15. Inoltre, il dispositivo 7 di traslazione comprende per ciascuna slitta 11 un ulteriore elemento 18 che ? montato assialmente scorrevole attorno all?elemento 14 interno, supporta il corrispondente spingitore 13, ed ? provvisto di un proprio perno 19 che impegna permanentemente la pista 17. Secondo una preferita forma di attuazione, in ciascuna slitta 11 il perno 19 forma un corpo unico con lo spingitore 13, ovvero il perno 19 e lo spingitore 13 sono le due estremit? di uno stesso corpo unico.

Come detto in precedenza, il dispositivo 10 di rotazione ruota l?albero 8 ausiliario sempre nello stesso verso ed imprime all?albero 8 ausiliario una successione di rotazioni di 90? ciascuna attorno all?asse 9 di rotazione; ciascuna rotazione di 90? dell?albero 8 ausiliario attorno all?asse 9 di rotazione determina uno scorrimento assiale delle slitte 11 che avviene in entrambi i versi (ovvero le piste 15 e 17 sono conformate per imprimere per due rotazioni di 90? delle traslazioni in un verso e per le successive due rotazioni di 90? delle traslazioni nel verso opposto). In ciascuna slitta 11, la traslazione assiale dello spingitore 13 (ovvero dell?elemento 18 esterno) ? data dalla somma di due traslazioni assiale sempre concordi tra loro: la traslazione assiale dell?elemento 14 interno rispetto all?albero 8 ausiliario determinata dall?azione del perno 16 nella pista 15 e la traslazione assiale dell?elemento 18 esterno rispetto all?elemento 14 interno (quindi rispetto all?albero 8 ausiliario) determinata dall?azione del perno 19 nella pista 17. Ottenere la traslazione assiale dello spingitore 13 (ovvero dell?elemento 18 esterno) come somma di due traslazioni assiali tra loro concordi permette di ridurre l?inclinazione assiale delle pareti delle piste 15 e 17 e quindi permette di ridurre la coppia motrice necessaria a portare in rotazione l?albero 8 ausiliario attorno all?asse 9 di rotazione.

Secondo quanto illustrato nelle figure 5, 6 e 7, il dispositivo 10 di rotazione comprende due ruote 20 che sono montate attorno all?albero 8 ausiliario, sono angolarmente solidali all?albero 8 ausiliario, sono disposte una di fianco all?altra, e presentano ciascuna (almeno) due lobi 21 radialmente sporgenti, tra loro contrapposti, e disposti perpendicolarmente rispetto ai due lobi 21 dell?altra ruota 20. Inoltre, il dispositivo 10 di rotazione comprende una ruota 21 che ? montata attorno all?albero 2 a camme, ? angolarmente solidale all?albero 2 a camme, e presenta (almeno) un lobo 23 che ? atto a spingere un lobo 21 di una ruota 20 per determinare una corrispondente rotazione (di 90?) della ruota 20 e quindi dell?albero 8 ausiliario attorno all?asse 9 di rotazione. Infine, il dispositivo 10 di rotazione comprende un meccanismo 24 di attuazione che ? atto ad impartire una traslazione assiale tra le ruote 20 e la ruota 22 in modo tale da allineare ciclicamente la ruota 22 con una o l?altra delle ruote 20. Quando la ruota 22 ? allineata con una prima ruota 20, il lobo 23 della ruota 22 ? in grado di spingere un lobo 21 della prima ruota 20 facendo compiere alla prima ruota 20 (e quindi all?albero 8 ausiliario) una rotazione di 90? attorno all?asse 9 di rotazione; questa rotazione di 90? porta i lobi 21 della prima ruota 20 fuori dal raggio di azione del lobo 23 della ruota 22 e porta i lobi 21 della seconda ruota 20 nel raggio di azione del lobo 23 della ruota 22. Quindi solo quando la ruota 22 verr? successivamente allineata alla seconda ruota 20, il lobo 23 della ruota 22 potr? impartire una nuova rotazione di 90? alla seconda ruota 20 (e quindi all?albero 8 ausiliario).

Nella preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allagate, le ruote 20 sono fissate rigidamente all?albero 8 ausiliario mentre la ruota 22 ? montata assialmente scorrevole sull?albero 2 a camme e viene traslata assialmente dal meccanismo 24 di attuazione.

Il meccanismo 24 di attuazione comprende un manicotto 25 tubolare che ? montato assialmente scorrevole (mediante un accoppiamento di tipo millerighe) attorno all?albero 2 a camme, supporta la ruota 22, e presenta una pista 26 che si sviluppa circonferenzialmente. Inoltre, il meccanismo 24 di attuazione comprende un perno 27 che ? montato esternamente al manicotto 25 ed ? configurato per impegnare la pista 26 ed un attuatore 28 lineare (illustrato nelle figure 1 e 2) che trasla il perno 27 tra una posizione di riposo in cui il perno 27 non impegna la pista 26 ed una posizione operativa in cui il perno 27 impegna la pista 26. Quando il perno 27 impegna la pista 27 determina, con la rotazione del manicotto 25 che ? angolarmente solidale all?albero 2 a camme, uno scorrimento assiale (alternativamente nelle due direzioni) del manicotto 25 rispetto all?albero 2 a camme.

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 6, il manicotto 25 comprende un dispositivo 29 di bloccaggio atto a mantenere il manicotto 25 in due diverse posizioni assiali lungo l?albero 2 a camme, ciascuna delle quali corrisponde ad un accoppiamento ottimale della ruota 22 con una ruota 20. Il dispositivo 29 di bloccaggio comprende una sfera portata radialmente mobile dal manicotto 25, due diverse sedi che sono ricavate sulla periferia dell?albero 2 a camme e sono conformate per alloggiare la sfera, ed una molla che ? portata dal manicotto 25 e spinge radialmente la sfera contro l?albero 2 a camme.

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 9, ciascun corpo 5 di supporto comprende un dispositivo 30 di bloccaggio che ? disposto dentro al corpo 5 di supporto ed ? atto a mantenere il corpo 5 di supporto in tre diverse posizioni assiali lungo l?albero 2 a camme, ciascuna delle quali corrisponde ad un accoppiamento ottimale di una corrispondente camma con la relativa valvola 4. Ciascun dispositivo 30 di bloccaggio comprende una sfera portata radialmente mobile dal corpo 5 di supporto, tre diverse sedi che sono ricavate sulla periferia dell?albero 2 a camme e sono conformate per alloggiare la sfera, ed una molla che ? portata dal corpo 5 di supporto e spinge radialmente la sfera contro l?albero 2 a camme.

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 7, il dispositivo 7 di traslazione comprende un dispositivo 31 di bloccaggio atto a mantenere l?albero 8 ausiliario in quattro diverse posizioni angolari attorno all?asse 9 di rotazione, ciascuna delle quali corrisponde ad un accoppiamento ottimale delle camme con le corrispondenti valvole 4. Il dispositivo 31 di bloccaggio comprende una sfera portata radialmente mobile all?esterno dell?albero 8 ausiliario, due diverse sedi che sono ricavate sulla periferia dell?albero 8 ausiliario e sono conformate per alloggiare la sfera, ed una molla che ? portata all?esterno dell?albero 8 ausiliario e spinge radialmente la sfera contro l?albero 8 ausiliario.

Le forme di attuazione qui descritte si possono combinare tra loro senza uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione.

Il dispositivo 7 di traslazione sopra descritto presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, il dispositivo 7 di traslazione sopra descritto presenta dei costi di produzione relativamente ridotti.

Inoltre, il dispositivo 7 di traslazione sopra descritto presenti anche una bassa inerzia meccanica in quanto le masse complessive che traslano lungo l?albero 8 ausiliario sono molto contenute.

Infine, il dispositivo 7 di traslazione sopra descritto presenta una rumorosit? contenuta in quanto non d? origine ad impatti violenti (quindi rumorosi) tra componenti meccanici.

ELENCO DEI NUMERI DI RIFERIMENTO DELLE FIGURE

1 sistema di distribuzione

2 albero a camme

3 asse di rotazione

4 valvole

5 corpo di supporto

6 gruppo di camme

7 dispositivo di traslazione

8 albero ausiliario

9 asse di rotazione

10 dispositivo di rotazione

11 slitta

12 profili di spinta

13 spingitore

14 elemento interno

15 pista

16 perno

17 pista

18 elemento esterno

19 perno

20 ruote

21 lobi

22 ruota

23 lobi

24 meccanismo di attuazione 25 manicotto

26 pista

27 perno

28 attuatore lineare

29 dispositivo di bloccaggio 30 dispositivo di bloccaggio 31 dispositivo di bloccaggio