ITRM990593A1

ITRM990593A1 - DEVICE FOR THE TRANSFORMATION OF THE ALTERNATE STRAIGHT MOTORCYCLE INTO A ROTARY AND VICEVERSA MOTORCYCLE.

Info

Publication number: ITRM990593A1
Application number: IT1999RM000593A
Authority: IT
Inventors: Foggia Andrea Di
Original assignee: Foggia Andrea Di
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2001-03-24
Also published as: EP1214507A1; CA2385112A1; BR0014228A; ITRM990593A0; EA200200402A1; EA003724B1; JP2003510528A; AU6724400A; WO2001021947A1; CN1376237A; IT1309063B1

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo.· "DISPOSITIVO PER LA TRASFORMAZIONE DEL MOTO RETTILINEO ALTERNATO IN UN MOTO ROTATORIO E VICEVERSA" Description of the invention entitled.

Settore della tecnica Technical sector

La presente invenzione si riferisce a un dispositivo utilizzabile in luogo del classico manovellismo, per trasformare un moto rettilineo alternato in un moto rotatorio, o viceversa. The present invention refers to a device that can be used in place of the classic crank mechanism, to transform an alternating rectilinear motion into a rotary motion, or vice versa.

In particolare, il dispositivo può essere applicato ai motori a combustione interna volumetrici alternativi, o a compressori, anche se esso non é limitato a tali applicazioni. In particular, the device can be applied to reciprocating volumetric internal combustion engines, or to compressors, even if it is not limited to such applications.

Tecnica nota Known technique

Nel classico manovellismo di una macchina a combustione interna si riscontrano diversi svantaggi. Uno di questi svantaggi risiede nella forza di attrito, chiamata brevemente "Fia", che si esercita durante lo scorrimento del pistone tra la superficie laterale di esso e la parete del cilindro per effetto della reazione alla spinta esercitata dalla biella . In the classic crank mechanism of an internal combustion machine there are several disadvantages. One of these disadvantages resides in the friction force, briefly called "Fia", which is exerted during the sliding of the piston between its lateral surface and the cylinder wall due to the reaction to the thrust exerted by the connecting rod.

Ne risulta che, in tutti i tipi di motori volumetrici alternativi, vi é una grossa caduta di rendimento provocata dalla dissipazione dell'energia di tale forza e, nei motori a due tempi, in particolare, per poter garantire un buon funzionamento, c'é bisogno di una notevole quantità di olio nella benzina (2%) che garantisca lo scorrimento, bruciando il quale si crea un forte inquinamento. As a result, in all types of reciprocating volumetric motors, there is a large drop in efficiency caused by the dissipation of the energy of this force and, in two-stroke engines, in particular, in order to guarantee good operation, there is need a considerable amount of oil in the petrol (2%) to guarantee the flow, burning which creates a strong pollution.

Un altro svantaggio consiste nella forza di ribaltamento che esercita la biella sul pistone imponendo che quest'ultimo abbia una lunghezza tale da impedirne il grippaggio. La maggiore dimensione comporta maggiore peso e quindi maggiori forze di inerzia che abbassano il rendimento. Another disadvantage consists in the overturning force exerted by the connecting rod on the piston, requiring the latter to be of such a length as to prevent it from seizing. The larger size leads to greater weight and therefore greater inertia forces which lower performance.

Considerevoli alleggerimenti degli organi del meccanismo accompagnati da un più efficiente raffreddamento del cilindro si otterrebbero se si potesse realizzare una certa cilindrata sfruttando piccoli alesaggi con corse lunghe. Il sistema del classico manovellismo al riguardo presenta i suoi limiti, esso infatti, in generale, avendo la biella che nel moto oscilla e contemporaneamente trasla con il pistone impedisce, effettivamente, per motivi di ingombro, di andare con le corse oltre certi limiti. Considerable lightening of the parts of the mechanism accompanied by a more efficient cooling of the cylinder would be obtained if a certain displacement could be achieved by exploiting small bores with long strokes. The system of the classic crank mechanism in this regard has its limits, in fact, in general, having the connecting rod that oscillates in motion and at the same time translates with the piston, effectively prevents, for reasons of space, to go with the strokes beyond certain limits.

Scopo della presente invenzione é quello di realizzare un dispositivo per convertire il moto rettilineo alternato in moto rotatorio, o viceversa, che si basa su un principio totalmente diverso, secondo il quale il piede di biella, anziché effettuare un movimento circolare, si sposterà lungo una linea retta. The purpose of the present invention is to provide a device for converting reciprocating rectilinear motion into rotary motion, or vice versa, which is based on a totally different principle, according to which the small end, instead of making a circular movement, will move along a straight line.

Un altro scopo dell'invenzione, quando essa viene applicata ai motori a combustione interna, é di realizzare un dispositivo che elimini i suddetti svantaggi della tecnica nota. Another object of the invention, when it is applied to internal combustion engines, is to provide a device which eliminates the aforementioned disadvantages of the prior art.

In particolare il dispositivo consente al pistone di trasmettere all'albero in maniera più efficiente la forza generata in camera di combustione, generando, per ogni ciclo, un diagramma del momento motore molto più vantaggioso. Poiché la potenza di un motore é data dal prodotto tra velocità angolare e momento torcente si evince che complessivamente la potenza aumenta. In particular, the device allows the piston to transmit the force generated in the combustion chamber to the shaft more efficiently, generating, for each cycle, a much more advantageous engine moment diagram. Since the power of an engine is given by the product of angular velocity and torque, it is clear that overall the power increases.

Un ulteriore scopo della presente invenzione é quello di realizzare il dispositivo per convertire il moto rettilineo alternato in moto rotatorio, utilizzando organi dotati di moto rotatorio, i quali per le loro forme sono naturalmente bilanciati. Essi non richiederanno pertanto l'aggiunta di contrappesi. A further object of the present invention is that of realizing the device for converting reciprocating rectilinear motion into rotary motion, using members equipped with rotary motion, which due to their shapes are naturally balanced. They will therefore not require the addition of counterweights.

Anche ruotando a un numero assai elevato di giri al minuto, l'albero motore vibrerà molto meno e il moto sarà molto regolare. Even when rotating at a very high number of revolutions per minute, the crankshaft will vibrate much less and the motion will be very smooth.

Descrizione dell'invenzione Description of the invention

La presente invenzione raggiunge i suddetti scopi mediante un dispositivo per convertire il moto rettilineo alternato in moto rotatorio, o viceversa, comprendente: The present invention achieves the above objects by means of a device for converting reciprocating rectilinear motion into rotary motion, or vice versa, comprising:

- una biella, - a connecting rod,

- un rotore che contiene l'asse di rotazione della biella, e da cui si può prelevare o trasmettere il moto rotatorio, in maniera diretta, o indiretta, ad esempio mediante un albero di sincronizzazione; - a rotor which contains the rotation axis of the connecting rod, and from which the rotary motion can be taken or transmitted, directly or indirectly, for example by means of a synchronization shaft;

- mezzi che impongono alla biella e al rotore dei moti rotatori tali che, quando la biella effettua una rotazione in un qualunque senso, il rotore compie una rotazione pari alla metà e di verso opposto. Nelle applicazioni riguardanti le macchine a combustione interna, il bottone della biella viene collegato attraverso un'asta, al pistone del cilindro. Il bottone di biella effettuerà un moto rettilineo o quasi rettilineo alternato. Nel caso in cui il moto sarà rettilineo l'asta non dovrà più essere necessariamente collegata in modo articolato al pistone ma rigido. - means which impose rotational motions on the connecting rod and rotor such that, when the connecting rod rotates in any direction, the rotor performs a rotation equal to half and in the opposite direction. In applications involving internal combustion machines, the connecting rod button is connected through a rod to the cylinder piston. The connecting rod button will perform an alternating rectilinear or almost rectilinear motion. In the event that the motion will be rectilinear, the rod will no longer necessarily have to be connected in an articulated way to the piston but rigid.

Quindi, detta asta di collegamento con l'organo mobile potrà essere chiamata anche "stantuffo". Nel caso delle macchine a combustione interna l'organo mobile é un pistone dotato di moto rettilineo alternato. E' evidente che la corsa del pistone potrà essere di molto superiore al suo diametro. Ciò consentirà di dimensionare tutte le parti del dispositivo in funzione della forza esercitata sul pistone, che sarà minore per cilindrate realizzate con piccoli alesaggi e grandi corse. Ne consegue un alleggerimento del motore. Detti mezzi che impongono alla biella e al rotore i sopra menzionati movimenti relativi, sono delle ruote dentate. Therefore, said connecting rod with the movable member can also be called "piston". In the case of internal combustion machines, the moving member is a piston with alternating rectilinear motion. It is evident that the piston stroke may be much greater than its diameter. This will allow all parts of the device to be sized according to the force exerted on the piston, which will be less for displacements made with small bores and large strokes. The result is a lightening of the engine. Said means which impose the aforementioned relative movements on the connecting rod and rotor are toothed wheels.

Montando la biella su un planetario, come recita la rivendicazione 2, in cui il diametro del cerchio primitivo del planetario é uguale alla metà del diametro della ruota compagna (corona con dentatura esterna o interna) si ottiene esattamente una rotazione uguale a 2a del planetario attorno al suo asse. Simultaneamente il rotore e il centro del planetario (o della biella) ruoteranno di un angolo opposto pari ad a, attorno al centro del rotore, questo ultimo essendo l'organo rotante che é ad esempio collegato direttamente o indirettamente all'albero motore (nel caso applicativo riguardante i motori a combustione interna). By mounting the connecting rod on a planetary gear, as claimed in claim 2, in which the diameter of the primary circle of the planetary gear is equal to half the diameter of the companion wheel (crown with external or internal toothing), one obtains exactly a rotation equal to 2a of the planetary around to its axis. Simultaneously the rotor and the center of the planetary (or of the connecting rod) will rotate by an opposite angle equal to a, around the center of the rotor, the latter being the rotating member which is for example connected directly or indirectly to the crankshaft (in the case application concerning internal combustion engines).

L'effetto che si ottiene, che é poi il vero obiettivo dell'invenzione, é che il bottone di biella percorrerà una linea quasi retta, che é poi perfettamente retta nel caso in cui, come recita la rivendicazione 6, i centri delle due ruote ingrananti (planetario e ruota compagna), definiscono un segmento, pari al raggio dell'orbita del centro di rotazione del planetario, che é esattamente uguale alla distanza tra il bottone di biella e il centro del planetario. The effect that is obtained, which is the real objective of the invention, is that the connecting rod button will travel in an almost straight line, which is then perfectly straight in the event that, as claimed in claim 6, the centers of the two wheels meshing (planetary and companion wheel), define a segment, equal to the radius of the orbit of the planetary rotation center, which is exactly equal to the distance between the connecting rod button and the planetary center.

L'implementazione del dispositivo mediante ruote dentate può anche impiegare una ruota compagna a dentatura esterna, anziché interna, come viene detto nelle rivendicazioni 3 e 4. E' essenziale che, in entrambi i casi, il diametro (del cerchio primitivo) della dentatura della ruota compagna sia sempre uguale al doppio del diametro (della dentatura) del planetario. The implementation of the device by means of toothed wheels can also use a companion wheel with external gear instead of internal gear, as stated in claims 3 and 4. It is essential that, in both cases, the diameter (of the pitch circle) of the gear teeth companion wheel is always equal to double the diameter (of the toothing) of the planetary.

Secondo la rivendicazione 7, diversi dispositivi della stessa specie, realizzati secondo il presente concetto inventivo, possono essere utilizzati per costruire una macchina nella quale la potenza viene raccolta da un unico albero motore che si impegna simultaneamente con i diversi rotori dei singoli dispositivi. According to claim 7, different devices of the same type, made according to the present inventive concept, can be used to build a machine in which the power is collected by a single drive shaft which engages simultaneously with the different rotors of the individual devices.

La presente invenzione e i suoi diversi vantaggi risulteranno con maggiore chiarezza dalla seguente descrizione dettagliata di alcune sue forme preferite di esecuzione. The present invention and its various advantages will become clearer from the following detailed description of some of its preferred embodiments.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

La presente invenzione verrà ora descritta a titolo esemplificativo e non limitativo facendo riferimento a due sue realizzazioni preferite, mostrate nei disegni, in cui: The present invention will now be described by way of non-limiting example with reference to two of its preferred embodiments, shown in the drawings, in which:

Fig. 1 é un disegno schematico del principio di funzionamento del dispositivo della presente invenzione, posto a confronto con il manovellismo classico; Fig. 2 é una vista del complesso costituito dalla ruota compagna a dentatura interna, dal planetario solidale alla biella, e dalla biella, nella posizione corrispondente al punto morto superiore dell'organo mobile a moto alternato rettilineo, e che serve per mostrare l'utilizzo di due ruote dentate per 1'implementazione del dispositivo; Fig. 1 is a schematic drawing of the operating principle of the device of the present invention, compared with the classic crank mechanism; Fig. 2 is a view of the assembly consisting of the companion wheel with internal toothing, the planetary gear integral with the connecting rod, and the connecting rod, in the position corresponding to the top dead center of the moving element with rectilinear reciprocating motion, and which serves to show its use. of two toothed wheels for the implementation of the device;

Fig. 3 é una vista del complesso di Fig. 2, che illustra, in una posizione intermedia del planetario, come le condizioni del principio di funzionamento relativamente agli angoli di rotazione relativi siano soddisfatte, e come il bottone di manovella si sposti lungo una retta (asse X); Fig. 3 is a view of the assembly of Fig. 2, which illustrates, in an intermediate position of the planetary, how the conditions of the operating principle relative to the relative angles of rotation are satisfied, and how the crank button moves along a straight line (X axis);

Fig. 4 mostra la sequenza dei movimenti del planetario in quattro posizioni diverse; Fig. 4 shows the sequence of movements of the planetary in four different positions;

Fig. 5 mostra un'applicazione nella quale un disco viene sostituito alla biella, per realizzare su di esso più bottoni che descrivono, ognuno, traiettorie rettilinee alternate e sfasate tra loro; Fig. 6a é una vista di una prima possibile forma di esecuzione del dispositivo secondo la presente invenzione, particolarmente adatta per corse relativamente brevi dell'organo mobile a moto rettilineo alternato; Fig. 5 shows an application in which a disc is substituted for the connecting rod, to produce several buttons on it which each describe alternating and out of phase straight trajectories; Fig. 6a is a view of a first possible embodiment of the device according to the present invention, particularly suitable for relatively short strokes of the mobile member with reciprocating rectilinear motion;

Fig. 6b é una vista prospettica esplosa della realizzazione di Fig. 6a; Fig. 6b is an exploded perspective view of the embodiment of Fig. 6a;

Fig. 7 é una vista in sezione di una seconda possibile forma di esecuzione del dispositivo oggetto della presente invenzione, particolarmente adatta per corse maggiori del pistone nel cilindro, e nella quale la ruota compagna presenta una dentatura esterna,-Forme di esecuzione preferite e descrizione dettagliata dell'invenzione Fig. 7 is a sectional view of a second possible embodiment of the device object of the present invention, particularly suitable for longer strokes of the piston in the cylinder, and in which the companion wheel has an external toothing, - Preferred embodiments and description detailed description of the invention

Il principio é quello di scomporre il braccio di manovella del classico manovellismo in due parti incernierate tra loro ed imporre ad esse, durante il moto, rotazioni contrapposte e l'una il doppio del1'altra. The principle is to split the crank arm of the classic crank mechanism into two parts hinged together and to impose on them, during motion, opposite rotations, one double the other.

Per spiegare meglio il principio in Fig. 1 sono rappresentati sul lato sinistro il classico sistema biella-manovella di un motore volumetrico alternativo in posizione PMS (punto morto superiore) e in posizione generica, e sul lato destro lo stesso motore con la manovella scomposta in due parti, rappresentate dai segmenti OC e CB, incernierate tra loro nel punto C e con il segmento CB vincolato a ruotare intorno alla cerniera C di angoli doppi e contrapposti a quelli descritti dal segmento OC durante il moto. To better explain the principle, Fig. 1 shows on the left side the classic connecting rod-crank system of a volumetric reciprocating engine in the TDC position (top dead center) and in a generic position, and on the right side the same engine with the crank broken down into two parts, represented by the segments OC and CB, hinged together at the point C and with the segment CB constrained to rotate around the hinge C by double and opposite angles to those described by the segment OC during motion.

In entrambe le figure il centro 0 rappresenta l'asse e (o meglio la traccia) dell'albero motore. In both figures the center 0 represents the axis and (or rather the trace) of the crankshaft.

Consideriamo per ciascun modello una generica posizione successiva a quella relativa al PMS mostrata in alto in Fig. 1. Nel manovellismo classico il bottone di manovella B, per un determinato spostamento s del pistone, si sarà spostato di un angolo a sulla traiettoria circolare t di raggio OB. Nel modello dell'invenzione, per lo stesso spostamento s del pistone avremo una rotazione del tratto OC intorno all'asse O in senso orario (antiorario) di un angolo b ed una rotazione in senso antiorario (orario) del segmento BC intorno alla cerniera C. Let us consider for each model a generic position subsequent to that relative to the TDC shown above in Fig. 1. In the classic crank mechanism, the crank button B, for a given displacement s of the piston, will have moved by an angle a on the circular trajectory t of OB radius. In the model of the invention, for the same displacement s of the piston we will have a rotation of the segment OC around the axis O in a clockwise (counterclockwise) direction by an angle b and a counterclockwise (clockwise) rotation of the segment BC around the hinge C .

Tale movimento relativo genera una traiettoria del piede di biella (punto B), in generale, pressoché rettilinea con una leggera convessità rivolta verso destra o verso sinistra rispetto all'asse del pistone XX a seconda che sia il segmento BC >oppure< di OC (in Fig. 1 BC é > di OC e la traiettoria come si vede é a convessità rivolta verso destra). This relative movement generates a trajectory of the small end (point B), in general, almost straight with a slight convexity facing right or left with respect to the axis of the piston XX depending on whether it is the segment BC> or <of OC ( in Fig. 1 BC is> of OC and the trajectory as seen is convex towards the right).

Evidentemente se il segmento OC = CB la traiettoria del punto B risulterà perfettamente rettilinea e passante per il centro 0. Obviously if the segment OC = CB the trajectory of point B will be perfectly straight and passing through the center 0.

Per una possibile implementazione di questo principio si ricorre all'impiego di ingranaggi, che con i loro rapporti di trasmissione consentono di realizzare durante il moto, quella condizione per cui se il segmento OC descrive un angolo b intorno al suo centro 0 il segmento CB ne descrive uno doppio e di verso opposto. For a possible implementation of this principle, the use of gears is used, which with their transmission ratios make it possible to achieve, during motion, the condition whereby if the segment OC describes an angle b around its center 0, the segment CB ne describes a double and opposite direction.

Per corse del pistone relativamente corte è consigliabile, per avere degli organi meccanici di sensibile consistenza, l'impiego di una corona 1 a dentatura interna 2 ed un planetario 3 (vedi Fig. 2) tali che il diametro primitivo della prima sia il doppio di quello del secondo. For relatively short strokes of the piston it is advisable, in order to have mechanical parts of considerable consistency, to use a crown 1 with internal toothing 2 and a planetary gear 3 (see Fig. 2) such that the pitch diameter of the first is double that of the second.

In Fig. 2 è stata rappresentata, schematicamente, la composizione degli organi essenziali dal cui movimento relativo si genera il moto alternativo desiderato. Fig. 2 schematically represents the composition of the essential organs from whose relative movement the desired reciprocating motion is generated.

In essa da un confronto con la Fig. 1 lato destro, si vede che il centro 01 della corona dentata 1 é il corrispondente del punto 0, il centro 02 del planetario 3 é il corrispondente del punto C, la biella 4, solidale al planetario é schematizzata dal segmento CB; il suo punto 03 corrisponde al punto B ed é sovrapposto al punto T di tangenza delle primitive delle due dentature 2,5 nel Punto Morto Superiore. In it from a comparison with Fig. 1 on the right side, it can be seen that the center 01 of the ring gear 1 is the correspondent of the point 0, the center 02 of the planetary gear 3 is the correspondent of the point C, the connecting rod 4, integral with the planetary gear it is schematized by the CB segment; its point 03 corresponds to point B and is superimposed on the tangency point T of the primitives of the two toothings 2,5 in the Upper Dead Point.

Immaginiamo di imporre al segmento 01-02 una rotazione in senso destrorso di un generico angolo a intorno al centro Ol e di tenere vincolata nel piano la posizione della corona 1 come mostrato in Fig. 3. Il planetario 3, che ingrana con 1, per effetto della rotazione del suo centro 02 intorno ad 01 ruoterà anch'esso intorno al suo asse 02 di un angolo pari a 2a (visto che il rapporto di trasmissione tra i due elementi é di 2 a 1), e in senso opposto cioè antiorario. Let's imagine imposing a clockwise rotation to segment 01-02 by a generic angle a around the center Ol and keeping the position of the crown 1 constrained in the plane as shown in Fig. 3. The planetary gear 3, which meshes with 1, for effect of the rotation of its center 02 around 01 will also rotate around its axis 02 by an angle equal to 2a (since the transmission ratio between the two elements is 2 to 1), and in the opposite direction, that is counterclockwise.

La biella 4, che come detto, é solidale al planetario 3 percorrerà lo stesso angolo di quest'ultimo portando il suo punto 03 ancora sull'asse X della Fig. 2. The connecting rod 4, which, as mentioned, is integral with the planetary gear 3 will travel the same angle as the latter, bringing its point 03 still on the X axis of Fig. 2.

In Fig. 4 sono riportate alcune delle infinite posizioni che assume il sistema durante la rotazione per rendere meglio l'idea del movimento, e i punti S ed 1 che rappresentano gli estremi della corsa. Fig. 4 shows some of the infinite positions that the system assumes during rotation to give a better idea of the movement, and the points S and 1 which represent the extremes of the stroke.

E' interessante notare che se alla biella 4 di Fig. 2 si sostituisce un disco 6, come mostrato in Fig. 5, anch'esso solidale al planetario, fissando su di esso un generico punto 04 ruotato di un qualsiasi angolo 2a rispetto a 02 e posto sulla stessa circonferenza di 03 esso descriverà contemporaneamente, durante la rotazione, un'altra traiettoria rettilinea inclinata di un angolo a rispetto alla prima (asse X). It is interesting to note that if the connecting rod 4 of Fig. 2 is replaced by a disk 6, as shown in Fig. 5, also integral with the planetary gear, by fixing on it a generic point 04 rotated by any angle 2a with respect to 02 and placed on the same circumference of 03 it will simultaneously describe, during the rotation, another rectilinear trajectory inclined by an angle a with respect to the first (axis X).

In definitiva attorno al disco 6 si possono anche collegare più organi mobili dotati di moto rettilineo alternato e sfasati l'uno rispetto all'altro di angoli a scelta. Ultimately, around the disk 6 it is also possible to connect several movable members equipped with alternating rectilinear motion and out of phase with respect to each other by angles of choice.

E' opportuno per chiarezza di esposizione, precisare che, visto anche la loro funzione, chiameremo d'ora in avanti "stantuffo" il segmento AB (Fig. 1), "biella" il segmento BC, "rotore" un cilindro con l'asse di traccia 0 e contenente l'asse di traccia C. For the sake of clarity, it is advisable to specify that, also considering their function, we will henceforth call segment AB "piston" (Fig. 1), segment BC "connecting rod", "rotor" a cylinder with the trace axis 0 and containing trace axis C.

La Fig. 6a mostra una sezione di una prima forma di esecuzione del dispositivo, tra le diverse forme possibili, utilizzabile preferibilmente quando la corsa del pistone é ridotta. Fig. 6a shows a section of a first embodiment of the device, among the different possible shapes, which can be used preferably when the piston stroke is reduced.

La Fig. 6b mostra la stessa forma di esecuzione della Fig. 6a, con alcune piccole varianti, e secondo una vista prospettica esplosa. Fig. 6b shows the same embodiment of Fig. 6a, with some small variations, and according to an exploded perspective view.

Nella Fig. 6a, la corona 1 é alloggiato all'interno del monoblocco o incastellatura 7 munita di coperchio 8. In Fig. 6a, the crown 1 is housed inside the monobloc or frame 7 equipped with a lid 8.

Il planetario 3 di raggio R/2 é in realtà inserito nel rotore 30 che, come mostrato in Fig. 6b nel modo migliore, presenta una sede cilindrica 9. La dentatura del planetario 3, indicata da 5, ingrana con la ruota compagna 1 a dentatura interna di raggio doppio (uguale a R) rispetto a quello del planetario 3. Si nota in Fig. 6b, in particolare, che la sede cilindrica 9 presenta una discontinuità, ossia non si estende lungo tutto l'asse del rotore 30, affinché la dentatura 5 del planetario 3 possa ingranare con la ruota compagna 1 di dentatura 2. The planetary 3 with radius R / 2 is actually inserted in the rotor 30 which, as shown in Fig. 6b in the best way, has a cylindrical seat 9. The toothing of the planetary 3, indicated by 5, meshes with the companion wheel 1 a internal toothing with a double radius (equal to R) with respect to that of the planetary gear 3. It is noted in Fig. 6b, in particular, that the cylindrical seat 9 has a discontinuity, that is, it does not extend along the entire axis of the rotor 30, so that the toothing 5 of the planetary gear 3 can mesh with the companion wheel 1 of toothing 2.

Si nota anche in Fig. 6a, che il planetario 3 di raggio R/2 ha un mozzo 11 solidale ad esso, alloggiato in un prolungamento del rotore 30. It is also noted in Fig. 6a that the planetary 3 with radius R / 2 has a hub 11 integral with it, housed in an extension of the rotor 30.

Il mozzo 11 é alloggiato in cuscinetti o bronzine (tratteggio). The hub 11 is housed in bearings or bushings (hatched).

Anche il planetario 3 e rotore 30 sono supportati da cuscinetti ο bronzine, rispettivamente indicati da 12 e 13. The planetary 3 and rotor 30 are also supported by bearings ο bushings, respectively indicated by 12 and 13.

La porzione indicata da 10 del rotore 30 adiacente alla parete 8, può formare una ruota dentata nella variante di Fig. 6b, nella quale, tale ruota dentata 14 rimane scoperta {nessuna parete superiore 7 come in Fig. 6a) e può essere utilizzata per sincronizzare tra loro diversi dispositivi dello stesso tipo di quello mostrato in Fig. 6b, mediante un albero di sincronizzazione (non mostrato) che raccoglie anche la potenza dei diversi dispositivi. The portion indicated by 10 of the rotor 30 adjacent to the wall 8, can form a toothed wheel in the variant of Fig. 6b, in which, this toothed wheel 14 remains uncovered (no upper wall 7 as in Fig. 6a) and can be used for synchronize with each other different devices of the same type as that shown in Fig. 6b, by means of a synchronization shaft (not shown) which also collects the power of the different devices.

Un'altra modifica rispetto alla Fig. 6a, é che (vedi Fig. 6b) simmetricamente rispetto al bottone 15 della biella 4 viene "duplicato" il dispositivo dell'invenzione, nel senso che il planetario 3' può essere disposto in un secondo rotore 30 per aumentare la resistenza del meccanismo. Another modification with respect to Fig. 6a, is that (see Fig. 6b) the device of the invention is "duplicated" symmetrically with respect to the button 15 of the connecting rod 4, in the sense that the planetary gear 3 'can be arranged in a second rotor 30 to increase the resistance of the mechanism.

In Fig. 6a l'albero motore é rappresentato dal numero 16 ed é solidale al rotore 30; esso sporge dalla parete 8. In Fig. 6a the drive shaft is represented by the number 16 and is integral with the rotor 30; it protrudes from the wall 8.

Si nota che anche l'albero motore 16 é sostenuto da bronzine 17. It is noted that the drive shaft 16 is also supported by bushings 17.

Nella Fig. 6a é evidente che gli assi 18, 19, 20 indicano rispettivamente gli assi dei componenti 16, 3, 15. In Fig.6a it is evident that the axes 18, 19, 20 respectively indicate the axes of the components 16, 3, 15.

E' opportuno precisare e ripetere che nel caso di assemblaggio di più meccanismi nello stesso motore si rende necessario sincronizzarli tra loro. It is appropriate to specify and repeat that in the case of assembling several mechanisms in the same motor it is necessary to synchronize them with each other.

Tale scopo può essere raggiunto come segue: This can be achieved as follows:

- si caletta o si ricava direttamente su ciascun rotore 30 una ruota dentata 14, tutte dello stesso diametro primitivo (per es. in Fig. 6a sulla zona tra la corona 1 ed il coperchio 8; porzione 10 del rotore 30; - a toothed wheel 14 is fitted or obtained directly on each rotor 30, all having the same pitch diameter (for example in Fig. 6a on the area between the crown 1 and the cover 8; portion 10 of the rotor 30;

- si aggiunge un albero trasversale che rechi su di esso tante ruote dentate di egual diametro quanti sono i meccanismi e ciascuna di esse ingranante con la corrispondente ruota dentata 14. - a transversal shaft is added which bears on it as many toothed wheels of equal diameter as there are mechanisms and each of them meshing with the corresponding toothed wheel 14.

Naturalmente, poiché l'albero aggiunto, oltre che sincronizzare, raccoglie anche il lavoro di ciascun meccanismo, esso darà all'uscita dell'incastellatura un unico punto di utenza della macchina. Naturally, since the added shaft, in addition to synchronizing, also collects the work of each mechanism, it will give a single user point of the machine at the output of the frame.

La descrizione fatta fin qui é una tra le tante ipotesi costruttive per mettere in pratica il principio di funzionamento che consiste nel vincolare, durante la rotazione, i segmenti OC e CB (Fig. 1) a percorrere, ciascuno intorno al proprio centro, angoli l'uno la metà dell'altro ed in senso opposto. The description made so far is one of the many constructive hypotheses to put into practice the operating principle which consists in constraining, during rotation, the segments OC and CB (Fig. 1) to travel, each around its own center, angles l 'one half of the other and in the opposite direction.

Tale descrizione come si é visto in Fig. 2 ha adottato la soluzione della corona con planetario che dà la possibilità, come detto sopra, per corse del pistone relativamente corte, di applicare organi meccanici di una certa consistenza. This description, as seen in Fig. 2, has adopted the solution of the ring gear with planetary which gives the possibility, as mentioned above, to apply mechanical members of a certain consistency for relatively short strokes of the piston.

In caso di corse lunghe il risultato può essere raggiunto con la soluzione di Fig. 7. In case of long strokes the result can be achieved with the solution of Fig. 7.

Anch'essa rappresenta solo un suggerimento tra tanti per la soluzione di progetto finalizzata alla realizzazione del principio cinematico. It too represents only one suggestion among many for the design solution aimed at realizing the kinematic principle.

In Fig. 7 si possono distinguere i seguenti elementi fondamentali : In Fig. 7 the following fundamental elements can be distinguished:

- un supporto 21 del cinematismo in cui sono alloggiati i due alberi 22, 23 liberi di ruotare ciascuno nella propria bronzina (tratteggio); - a kinematic support 21 in which the two shafts 22, 23 are housed, each free to rotate in its own bushing (hatched);

- un albero di sincronizzazione primario 22 a cui sono solidali le due ruote dentate 24, 25 di raggi R2, R3; - a primary synchronization shaft 22 to which the two toothed wheels 24, 25 with spokes R2, R3 are integral;

- un albero di sincronizzazione secondario 23 a cui sono solidali le ruote dentate 26, 27 di raggi R4 e RI; - a secondary synchronization shaft 23 to which the toothed wheels 26, 27 of spokes R4 and R1 are integral;

- un rotore 30 a cui é solidale la ruota dentata 28 di raggio R5; - a rotor 30 to which the toothed wheel 28 of radius R5 is integral;

- una biella 4 con alberino di aggancio allo stantuffo 15 a cui é solidale la ruota dentata 29 di raggio R6. - a connecting rod 4 with a shaft for hooking the piston 15 to which the toothed wheel 29 with radius R6 is integral.

Inoltre ciascuna ruota dentata dovrà avere i seguenti raggi primitivi: In addition, each toothed wheel must have the following primitive radii:

RI = 2r RI = 2r

R2 = 3r R2 = 3r

R3 = 4r R3 = 4r

R4 = 2r R4 = 2r

R5 = 3r R5 = 3r

R6 = r R6 = r

in cui r é prefissato a piacere. where r is prefixed as desired.

Supponiamo che l'elemento 30 compia una rotazione in un generico senso pari ad un angolo a, la ruota 28 di raggio R5 solidale ad esso imporrà alla ruota 24 di raggio R2 e quindi alla ruota 25 (R3) una rotazione in senso contrario di pari entità, visto che R5 ed R2 hanno tra loro un rapporto di trasmissione = 1; quindi la ruota 25 di raggio R3 sarà ruotata di un angolo -a. Quest'ultima ingrana con la ruota 26 di raggio R4 a cui imporrà una rotazione di un angolo doppio e di senso opposto cioè pari a 2a visto che il rapporto di trasmissione tra esse é 2 a 1. La ruota 27 solidale a 26 sarà ruotata di 2a compiendo rispetto all'elemento 4, da cui è partita la rotazione e che ha ruotato, come si ricorderà, di un angolo a, un angolo relativo pari: 2a - a = a. Suppose that the element 30 performs a rotation in a generic direction equal to an angle a, the wheel 28 of radius R5 integral with it will impose an equal rotation in the opposite direction to the wheel 24 with radius R2 and therefore to the wheel 25 (R3) entity, since R5 and R2 have a transmission ratio = 1 between them; therefore the wheel 25 of radius R3 will be rotated by an angle -a. The latter meshes with the wheel 26 of radius R4 to which it will impose a rotation of a double angle and in the opposite direction, i.e. equal to 2a since the transmission ratio between them is 2 to 1. The wheel 27 integral with 26 will be rotated by 2a making with respect to element 4, from which the rotation started and which has rotated, as will be recalled, by an angle a, an equal relative angle: 2a - a = a.

La ruota 29 e quindi la biella con alberino 15 ad essa solidale (segmento CB di Fig. 1) subirà, ingranando con la RI ed avendo il suo centro di rotazione sull'elemento 30, una rotazione pari a -2a cioè doppia (il rapporto di trasmissione è 2 a 1) e di senso contrario all'angolo relativo a degli elementi 23 e 30. The wheel 29 and therefore the connecting rod with shaft 15 integral with it (segment CB of Fig. 1) will undergo, by meshing with the RI and having its center of rotation on the element 30, a rotation equal to -2a, i.e. double (the ratio transmission is 2 to 1) and in the opposite direction to the angle relative to elements 23 and 30.

In conclusione si é dimostrato che se l'elemento 30 (rotore) compie una rotazione di un angolo a l'elemento 4 (biella) compie in senso contrario un angolo doppio pari a 2a nel rispetto del principio. In conclusion, it has been shown that if the element 30 (rotor) performs a rotation of an angle a, the element 4 (connecting rod) performs a double angle equal to 2a in the opposite direction, respecting the principle.

Applicazione industriale Industrial application

Alcuni obiettivi assolutamente impossibili da raggiungere con il sistema tradizionale biella-manovella si raggiungono con l'impiego del nuovo dispositivo ideato per la trasformazione del moto rettilineo alternato in moto rotario. Some objectives that are absolutely impossible to achieve with the traditional connecting rod-crank system are achieved with the use of the new device designed for the transformation of alternating rectilinear motion into rotary motion.

Brevemente se ne elencano alcuni: A few are briefly listed:

- aumento del Mm (momento motore); - increase in Mm (motor moment);

- abbattimento totale della classica Fia che rappresenta quella forza di attrito, tra le più nocive che si oppongono al moto, che si esercita, durante lo scorrimento del pistone, tra la superficie laterale di esso e la parete del cilindro per effetto della reazione alla spinta esercitata dalla manovella. Per conseguenza diretta di ciò vi é un abbattimento sensibile della quantità di olio necessario alla lubrifreazione di dette pareti; - total abatement of the classic FIA which represents that frictional force, among the most harmful that oppose the motion, which is exerted, during the sliding of the piston, between the lateral surface of it and the cylinder wall due to the reaction to the thrust exerted by the crank. As a direct consequence of this there is a significant reduction of the quantity of oil necessary for the lubrication of said walls;

- possibilità di grosse cilindrate con piccoli alesaggi senza aumentare a dismisura l'ingombro della macchina. Si ottengono, di conseguenza, espansioni molto lunghe e quindi superfici laterali dei cilindri di espansione molto estese che offrono la possibilità di sottrazioni di calore molto più efficaci; - considerevoli alleggerimenti degli organi del dispositivo (conseguenza diretta del punto precedente); - possibility of large displacements with small bores without excessively increasing the size of the machine. As a consequence, very long expansions are obtained and therefore very extended lateral surfaces of the expansion cylinders which offer the possibility of much more effective heat removal; - considerable lightening of the parts of the device (direct consequence of the previous point);

- nel dispositivo gli organi dotati di moto rotatorio sono, per le loro forme, naturalmente bilanciati. Essi quindi non richiedono aggiunta di contrappesi al sistema. - in the device the organs endowed with rotary motion are, due to their shapes, naturally balanced. They therefore do not require the addition of counterweights to the system.

Le prove pratiche hanno mostrato che a parità di cilindrata, rispetto ai motori tradizionali, si ottiene una potenza superiore e una rotazione assai più regolare dell'albero motore, con una notevole riduzione delle vibrazioni. Practical tests have shown that with the same displacement, compared to traditional engines, a higher power and a much smoother rotation of the crankshaft are obtained, with a considerable reduction in vibrations.

Infine, il pistone situato all'estremità dello "stantuffo" del dispositivo (segmento AB di Fig. 1) potrà essere rigidamente collegato ad esso (nessuna cerniera), e potrà avere una dimensione longitudinale minima. che garantisca solo l'alloggiamento delle fasce di tenuta Finally, the piston located at the end of the "piston" of the device (segment AB of Fig. 1) can be rigidly connected to it (no hinge), and can have a minimum longitudinal dimension. which only guarantees the housing of the sealing bands

Claims

CLAIMS 1. Device for converting rotary motion into reciprocating rectilinear motion, and vice versa, in particular in reciprocating volumetric internal combustion engines, and in compressors, characterized in that it comprises: - a connecting rod {4), - a rotor (30) which contains the axis of rotation of the connecting rod (4), and from which the rotary motion can be taken or transmitted directly or indirectly, and - means (1, 3; 22, 24, 25, 23, 26, 27, 29) which impose on the connecting rod (4) and rotor (30) rotational motions such that when the connecting rod (4) rotates in a whatever direction, the rotor (30) performs a rotation equal to half and in the opposite direction.

2. Device according to claim 1, wherein the connecting rod (4) is mounted on, or forms a single piece with, a planetary gear (3) with a diameter equal to half the diameter of the companion wheel (1; 27).

Device according to claim 2, wherein the companion wheel (1) is an internal toothed wheel.

4. A device according to claim 2, wherein the companion wheel is an external toothed wheel

5. Device according to claim 3 or 4, in which the centers of the two meshing wheels, that is of the companion wheel (1; 27) and of the planetary gear (3), define a segment equal to the radius of the orbit of the center of rotation of the planetary (3), and therefore of the connecting rod (4) integral with it; said segment being equal to, less than or greater than the distance between the connecting rod button (15) and the center of the planetary gear (3).

6. Device according to claim 5, wherein when the segment is equal to said distance between the connecting rod button (15) and the center of the planetary gear (3), the connecting rod button (15) will travel during the motion of the device, a perfectly straight and alternating motion.

7. Device according to any one of the preceding claims, in which it can be applied for the construction of machines comprising several devices of the same type synchronized with each other by means of a shaft which engages simultaneously with the rotor (30) of each of them, and the whose axis is placed in such a way that it does not hinder the alternating rectilinear movements of the connecting rod button (15) of each device.

8. Device according to claim 7, wherein said shaft, in addition to synchronizing the various devices, also collects the twisting moments of each device making them in a single user point.

9. Device according to the preceding claims, in which on the planetary (3), instead of the connecting rod (4), a disk (6) is mounted integrally, such that internally with respect to the circumference of the disk, and at a distance from the center (02) of the disk (6) equal to the primitive radius of the planetary (3), several crank buttons (04) can be provided, out of phase with each other by angles at will, which each perform distinct, rectilinear and alternating movements.