"MOTOR DE CARRERA VARIABLE"
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un motor de carrera variable, y particularmente a una mejora en un motor de carrera variable que comprende: una biela principal conectada por un extremo a un pistón mediante un pasador del pistón; una biela secundaria que se conecta a un codo de cigüeñal de un cigüeñal soportado giratoriamente en un cárter de un cuerpo de motor y el cual se conecta al otro extremo de la biela principal; una varilla de control conectada por un extremo a la biela secundaria en una posición desplazada de una posición conectada de la biela principal; y un eje pivoteador que gira alrededor de un eje excéntrico por una energía transmitida a una tasa de reducción de 1/2 desde el cigüeñal y al cual se conecta por el otro extremo de la varilla de control .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Tal motor de carrera variable ya se conoce, por ejemplo, a partir de la Solicitud de Patente Japonesa Revelada No. 9-228858, la Especificación de la Patente de EU No. 4,517,931 y lo similar, y se diseña de manera tal que las carreras de admisión y compresión y las carreras de expansión y escape son diferentes una de otra al conectar un extremo de una varilla de control a una biela secundaria, y al conectar el otro extremo de la misma a un eje pivoteador que gira alrededor de un eje excéntrico por una energía transmitida desde un cigüeñal a una tasa de reducción de 1/2 . Sin embargo, en tal motor de carrera variable, un mecanismo de enlace comprende una biela principal conectada a un pistón, una biela secundaria conectada a un codo de cigüeñal de un cigüeñal y conectada por el otro extremo de la biela principal, y una varilla de control que se conecta por un extremo a la biela secundaria en una posición desplazada de una posición conectada de la biela principal y conectada por el otro extremo de la misma a un eje pivoteador; y realiza un movimiento de un ciclo en dos giros del cigüeñal. Por lo tanto, se genera una vibración inercial de orden 0.5, y cuando se incrementa una fuerza de vibración proporcionada por la vibración inercial de orden 0.5, se evita el siguiente problema: Con un incremento en la vibración inercial debida a una fuerza inercial excesivamente grande, se incrementa la vibración del motor y se genera el ruido debido a la vibración. Por lo tanto, existe la necesidad de una medida para evitar una reducción en la resistencia de los componentes de motor debido a la fuerza inercial excesivamente grande. Además, la capacidad de instalación del motor en una máquina de trabajo se deteriora debido a la fuerza inercial excesivamente grande.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con lo anterior, un objeto de la presente invención es proporcionar un motor de carrera variable en el que se disminuya una vibración de orden 0.5 generada en una biela secundaria. Con objeto de lograr el objeto anterior, de acuerdo con una primera característica de la presente invención, se proporciona un motor de carrera variable que comprende: una biela principal conectada por un extremo a un pistón mediante un pasador del pistón; una biela secundaria que se conecta a un codo de cigüeñal de un cigüeñal soportado giratoriamente en un cárter de un cuerpo de motor y que se conecta por el otro extremo de la biela principal; una varilla de control conectada por un extremo a la biela secundaria en una posición desplazada de una posición conectada de la biela principal; y un eje pivoteador que gira alrededor de un eje excéntrico por una energía transmitida a una tasa de reducción de 1/2 desde el cigüeñal y al cual se conecta por el otro extremo de la varilla de control, donde se determina una posición de un centro de gravedad de la biela secundaria de manera que una distancia entre la posición del centro de gravedad de la biela secundaria y un eje del codo de cigüeñal es menor que una distancia entre un punto de conexión de la biela principal a la biela secundaria y la posición del centro de gravedad así como también una distancia entre un punto de conexión de la varilla de control a la biela secundaria y la posición del centro de gravedad. Con la primera característica, se determina que la distancia entre la posición del centro de gravedad de la biela secundaria y el eje del codo de cigüeñal es menor que la distancia entre el punto de conexión de la biela principal a la biela secundaria y la posición del centro de gravedad así como también la distancia entre el punto de conexión de la varilla de control a la biela secundaria y la posición del centro de gravedad. Como resultado, la posición del centro de gravedad de la biela secundaria se realiza más cerca del eje del codo de cigüeñal, y consecuentemente es posible suprimir la vibración inercial de orden 0.5 generada en la biela secundaria, suprimiendo consecuentemente la vibración y el ruido de supresión generado con la vibración. De acuerdo con una segunda característica de la presente invención, además de la primera característica, la biela secundaria comprende un cuerpo de biela secundaria al cual se conectan la biela principal y la varilla de control, y una tapa instalada en el cuerpo de la biela secundaria con el codo de cigüeñal interpuesto entre ellos; y la densidad de un material que forma la tapa se establece mayor que la de un material que forma el cuerpo de biela secundaria . Con la segunda característica, una carga de vibración inercial en la biela secundaria disminuye al disminuir el peso del cuerpo de la biela secundaria constituyéndose la biela secundaria en cooperación con la tapa, y consecuentemente, disminuye la carga de vibración de orden 0.5 por la configuración donde la posición del centro de gravedad se encuentra más cerca del eje del codo de cigüeñal, suprimiendo consecuentemente con más eficacia la vibración de motor y suprimiendo eficazmente el ruido generado con la vibración. De acuerdo con una tercera característica de la presente invención, además de la primera característica, la biela secundaria comprende un cuerpo de biela secundaria al cual se conectan la biela principal y la varilla de control, instalada una tapa en el cuerpo de biela secundaria con el codo de cigüeñal interpuesto entre ellos, y un miembro de peso instalado a un costado de la tapa opuesto al cuerpo de biela secundaria. Con la tercera característica, la posición del centro de gravedad de la biela secundaria se encuentra más cerca del eje del codo de cigüeñal al instalar el miembro de peso al costado de la tapa opuesto al cuerpo de biela secundaria, y disminuye adicionalmente la vibración inercial de orden 0.5, suprimiendo consecuentemente con más eficacia la vibración de motor y suprimiendo eficazmente el ruido generado con la vibración. De acuerdo con una cuarta característica de la presente invención, además de cualquiera de las características primera a tercera, la biela secundaria comprende un cuerpo de biela secundaria al cual se conectan la biela principal y la varilla de control, y se instala una tapa en el cuerpo de biela secundaria con el codo de cigüeñal interpuesto entre ellos; y la densidad de un material que forma el miembro de sujeción se establece mayor que la de un material que forma el cuerpo de biela secundaria. Con la cuarta característica, la posición del centro de gravedad de la biela secundaria se encuentra más cerca del eje del codo de cigüeñal al incrementar la densidad del material para formar el miembro de sujeción, y la vibración inercial de orden 0.5 disminuye adicionalmente, suprimiendo consecuentemente con más eficacia la vibración de motor y suprimiendo eficazmente el ruido generado con la vibración. Los anteriores objetos y otros objetos, características y ventajas de la invención se volverán aparentes a partir de las modalidades preferidas tomadas en conjunto con los dibujos anexos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las Figuras 1 a 5 muestran una primera modalidad de la presente invención en la que La Figura 1 es una vista en corte transversal vertical de un motor; La Figura 2 es una gráfica que muestra variaciones en los componentes de vibración debido a una variación en el ángulo del cigüeñal; La Figura 3 es una gráfica que muestra una proporción en una fuerza de vibración total por cada pluralidad de componentes de orden; La Figura 4 es una gráfica que muestra variaciones en la fuerza inercial de acuerdo con una variación en la distancia entre la posición de un centro de gravedad de una biela secundaria y un eje de un codo de cigüeñal; La Figura 5 es una vista lateral de la biela secundaria. La Figura 6 es una vista lateral de una biela secundaria en una segunda modalidad.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Refiriéndose ahora a la Figura 1, se utiliza un motor de cilindro individual enfriado por aire, por ejemplo, en una máquina de trabajo o lo similar, y tiene un cuerpo 21 de motor que comprende: un cárter 22; un bloque 23 de cilindro ligeramente inclinado hacia arriba y que sobresale desde un costado del cárter 22; y una cabeza 24 de cilindro acoplada a una cabeza del bloque 23 de cilindro. Se proporciona un número grande de aletas enfriadas por aire 23a y 24a sobre superficies exteriores del bloque 23 de cilindro y la cabeza 24 de cilindro. El cárter 22 se instala sobre una cabeza de cilindro de alguna máquina de trabajo mediante una superficie 22a de instalación de su cara inferior. El cigüeñal 25 proporcionado integralmente con un codo de cigüeñal 25a es llevado en el cárter 22. El bloque 23 cilindro tiene un orificio 27 de cilindro formado en el mismo de manera que un pistón 26 se recibe de manera deslizable en el orificio que recibe de manera deslizable en el orificio 27 de cilindro. Una cámara 28 de combustión se forma entre el bloque 23 de cilindro y la cabeza 24 de cilindro de manera que una parte superior del pistón 26 se encuentra orientada hacia la cámara 28 de combustión. Un eje giratorio 29 es portado giratoriamente en el cárter 22, y tiene un eje paralelo al cigüeñal 25 y un eje rotacional sobre un eje del cigüeñal 25. Un medio 30 de transmisión del eje giratorio comprende un mecanismo de transmisión 31 fijo al cigüeñal 25 y un engranaje conducido 32 proporcionado integralmente sobre el eje giratorio 29 a fin de engranarse con el mecanismo de transmisión 31, y se instala entre el eje giratorio 29 y el cigüeñal 25, de manera que la energía rotacional del cigüeñal 25 se transmite a una tasa de reducción de 1/2 al eje giratorio 29. El eje giratorio 29 se proporciona integralmente con un eje pivoteador 33 que tiene un eje en una posición excéntrica desde el eje del eje giratorio 29. El eje pivoteador 33, el pistón 26 y el cigüeñal 25 se conectan uno con otro mediante un mecanismo 34 de enlace. El mecanismo 34 de enlace comprende: una biela principal 36 conectada por un extremo de la misma al pistón 26 mediante un pasador 35 de pistón; una biela secundaria 37A conectada a un codo de cigüeñal 25a del cigüeñal 25 de conectada por el otro extremo de la biela principal 36; y una varilla de 38 de control que se conecta por un extremo de la misma a la biela secundaria 37A en una posesión desplazada de la posición conectada de la biela principal 36, y a la cual se conecta el eje pivoteador 33 por el otro extremo . La biela secundaria 37A comprende: un cuerpo 39 de biela secundaria formado para entrar en contacto deslizante con la mitad de la periferia del codo de cigüeñal 25a; y una tapa 40 que se encuentra en contacto deslizante con la mitad restante de la periferia del codo de cigüeñal 25a y que se sujeta al cuerpo 39 de biela secundaria mediante los tornillos 41, 41 los cuales son un par de miembros de sujeción. La biela principal 36 se conecta giratoriamente en el otro extremo de la misma a un extremo del cuerpo 39 de biela secundaria de 37A mediante un primer pasador 42. La varilla 38 de control se conecta giratoriamente en un extremo de la misma al otro extremo del cuerpo 39 de biela secundaria de la biela secundaria 37A mediante un segundo pasador 43, si tiene un orificio de ese circular 44 provisto en el otro extremo de la misma, en el cual se ajusta relativamente de manera deslizable el eje pivoteador 33. A medida que el eje pivoteador 33 gira a una tasa de reducción de 1/2 alrededor del eje giratorio 29 en respuesta a la rotación del cigüeñal 25, el mecanismo 34 de enlace es operado para incrementar la carrera del pistón 26 a una carrera de expansión a un nivel mayor que la carrera del pistón en una carrera de compresión, por lo que se realiza un mayor trabajo de expansión con la misma cantidad de mezcla combustible-aire extraída. De esta manera, puede mejorarse la eficiencia térmica del ciclo. El mecanismo 34 de enlace realiza un movimiento de un ciclo en dos rotaciones del cigüeñal 25. Por lo tanto, como se muestra en la Figura 2, una fuerza inercial generada comprende un mayor número de componentes de orden incluyendo una liberación inercial de orden 0.5. Entre los componentes de orden, es dominante que un componente de vibración de orden 0.5, como se muestra en la Figura 3. Con tal resultado mostrado en las Figuras 2 y 3, puede observarse que la vibración inicial puede reducirse disminuyendo el componente de vibración de orden 0.5, y el componente de vibración de orden 0.5 puede disminuirse notablemente al configurar la posición C del centro de gravedad de la biela secundaria 37A más cerca del codo de cigüeñal 25a del cigüeñal 25. A saber, como se muestra en la Figura 5, puede observarse que entre mayor sea la distancia (la cual se muestra como "DISTANCIA AL CENTRO DE GRAVEDAD") entre la posición C del centro de gravedad de la biela secundaria 37A y el eje del codo de cigüeñal 25a cerca de "0", más se disminuirá la fuerza inercial de cada componente de orden, y particularmente disminuye notablemente el componente de orden 0.5. Refiriéndose a la Figura 5, de acuerdo con la presente mención, ocasionar que la distancia Rp entre la posición C del centro de gravedad de la biela secundaria 37A y el eje del codo de cigüeñal 25a sea cercana a "0", se determina la posición C del centro de gravedad de manera que la distancia Rp entre la posición C del centro de gravedad de la biela secundaria 37A y el eje del codo de cigüeñal 25a es menor que una distancia Rc entre un punto de conexión de la de la principal 36 con la biela secundaria 37A, es decir, el eje del pri er pasador 42 y la posición C del centro de gravedad así como también una distancia Rs entre un punto de conexión de la varilla 38 de control con la biela secundaria 37A, es decir, el eje del segundo pasador 43 y la posición C del centro de gravedad. Además, es preferible que la posición C del centro de gravedad se encuentre situada en un punto más cerca de la tapa 40 en lugar de estar más cerca del cuerpo 39 de biela secundaria en el cual es mayor el momento secundario transversal, con objeto de conectar la biela principal 36 y la varilla 38 de control una con otra. En este caso, puede disminuir la magnitud de la fuerza inercial de toda la biela secundaria 37A. En la primera modalidad, la densidad de un material que forma la capa 40 se establece mayor que la de un material que forma el cuerpo 39 de biela secundaria. Cuando el cuerpo 39 de biela secundaria se forma por un fundición a presión a partir en un metal ligero tal como una aleación de aluminio, y la tapa 40 se forma a partir de un material basado en el hierro. A continuación se describirá la operación de la primera modalidad. La posición C del centro de gravedad en de la biela secundaria 37A se determina de manera que la distancia Rp entre la posición C del centro de gravedad de la biela secundaria 37A y el eje del codo de cigüeñal 25a es menor' que la distancia Rc entre el punto de conexión de la biela principal 36 a la biela secundaria 37A y la posición C del centro de gravedad así como también la distancia Rs entre el punto de conexión de la varilla 38 de control de con la biela secundaria 37A y la posición C del centro de gravedad. Tal determinación de la posición C del centro de gravedad da como resultado que la posición C del centro de gravedad de la biela secundaria 37A se coloque más cerca del eje del codo de cigüeñal 25a. Consecuentemente, puede suprimirse la vibración inercial de orden 0.5 producida en la biela secundaria 37A, por lo que puede suprimirse la vibración de motor, y puede suprimirse el ruido generado con la vibración. Además, la biela secundaria 37A comprende el cuerpo 39 de biela secundaria al cual se conectan la biela principal 36 y la varilla 38 de control, y la tapa 40 se sujeta al cuerpo 39 de biela secundaria con el codo de cigüeñal 39 interpuesto entre ellos. La densidad del material que forma la tapa 40 se establece mayor que la densidad del material que forma el cuerpo 39 de biela secundaria. Por lo tanto, al reducir el peso del cuerpo 39 de biela secundaria, disminuye la carga de vibración inercial en el cuerpo 39 de biela secundaria. Consecuentemente, en virtud de la configuración que la posición C del centro de gravedad se encuentra más cerca del eje del codo de cigüeñal 25a, disminuye la carga de vibración inercial de orden 0.5, suprimiendo así más eficazmente la vibración de motor y suprimiendo eficazmente el ruido generado con la vibración. La Figura 6 muestra una biela secundaria de acuerdo con una segunda modalidad. La biela secundaria 37B comprende: un cuerpo 39 de biela secundaria; una tapa 40 instalada en el cuerpo 39 de biela secundaria con un codo de cigüeñal 25a interpuesto entre ellos; y un miembro 45 de peso instalado a un costado de la tapa 40 opuesto al cuerpo 39 de biela secundaria. La tapa 40 y el miembro 45 de peso se sujetan conjuntamente mediante los tornillos 41, 41 los cuales son un par de miembros de sujeción. Además, tanto al cuerpo 39 de biela secundaria como la tapa 40 se encuentran formadas por un material de metal ligero tal como una aleación de aluminio, mientras que tanto el miembro 45 de peso como los tornillos 41 se encuentran formados por un material que tiene una densidad mayor que la del material de metal ligero, por ejemplo, un material basado en el hierro. Como en la primera modalidad, la posición C de un centro de gravedad de la biela secundaria 37B se determina de manera que una distancia Rp entre la posición C del centro de gravedad de la biela secundaria 37B y un eje de un codo de cigüeñal 25a sea menor que una distancia Rc entre un punto de conexión de una biela principal 36 con la biela secundaria 37B, es decir, un eje de un primer pasador 42 y la posición C del centro de gravedad así como también una distancia Rs entre un punto de conexión de una varilla 38 de control con la biela secundaria 37B, es decir, un eje de un segundo pasador 43 y la posición C del centro de gravedad. De acuerdo con la segunda modalidad, la posición del centro de gravedad de la biela secundaria 37B puede configurarse más cerca del eje del codo de cigüeñal 25a al instalar el miembro 45 de peso al costado de la tapa 40 opuesto al cuerpo 39 de biela secundaria; y se disminuye adicionalmente la vibración inercial del orden 0.5, suprimiendo así más eficazmente la vibración de motor y suprimiendo eficazmente el ruido generado con la vibración. En la segunda modalidad, puede instalarse una pluralidad de miembros 45 de peso de manera sobrepuesta a la tapa 40.
De acuerdo con una modalidad a un adicional de la presente invención, en una biela secundaria 37A que tiene la misma estructura que en la primera modalidad, la densidad de un material que forma un tornillo 41 puede establecerse más grande que la de un material que forma tanto un cuerpo 39 de biela secundaria como una tapa 40. Por ejemplo, tanto el cuerpo 39 de biela secundaria como la tapa 40 pueden formarse a partir de un material de metal ligero tal como una aleación de aluminio, y el tornillo 41 puede formarse a partir de un material basado en el hierro. Además, la densidad de un material que forma tanto la tapa 40 como el tornillo 41 puede configurarse para ser más grande que la de un material que forma el cuerpo 39 de biela secundaria. Por ejemplo, el cuerpo 39 de biela secundaria puede formarse a partir de un material de metal ligero tal como una aleación de aluminio, y tanto la tapa 40 como el tornillo 41 pueden formarse a partir de un material basado en el hierro. También con esta configuración, la posición de un centro de gravedad de la biela secundaria 37A puede configurarse más cerca de un eje de codo de cigüeñal 25a, y disminuye adicionalmente la vibración inercial de orden 0.5, la vibración de motor puede suprimirse más eficazmente, y también el ruido generado con la vibración puede suprimirse eficazmente.
Aunque las modalidades de la presente invención se han descrito detalladamente, la presente invención no se encuentra limitada a las modalidades anteriormente descritas, y pueden realizarse diversas modificaciones en el diseño sin aislarse del alcance de la invención definido en las reivindicaciones.