IT201800004523A1

IT201800004523A1 - Sistema di biella e manovella

Info

Publication number: IT201800004523A1
Application number: IT102018000004523A
Authority: IT
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2019-10-16

Description

Descrizione dell’Invenzione Industriale avente per titolo:

“SISTEMA DI BIELLA E MANOVELLA”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di biella e manovella.

In generale, la presente invenzione si riferisce a ruote dentate e ingranaggi con collegamenti a leve o sistemi di leve.

In particolare, la presente invenzione si riferisce ad un sistema di biella e manovella, con manovella incorporata in una ruota dentata di un ingranaggio ad assi di rotazione fissi e/o mobili.

Lo stato dell’arte è rappresentato dal brevetto US 7,185,557 B2 riguardante un meccanismo e un metodo per migliorare le prestazioni di motori a combustione interna a pistone alternativo a due tempi e a quattro tempi, pompe a pistone alternativo e compressori generando un percorso di spostamento epitrocoidale per l'estremità inferiore della biella. Il pistone fissato all'estremità superiore della biella viene collocato nella parte inferiore della sua corsa, migliorando il rendimento del motore, della pompa o del compressore attraverso un migliore utilizzo della pressione disponibile del cilindro. Il meccanismo comprende inoltre almeno un gruppo di ingranaggi planetari.

Lo stato dell’arte descritto offre lo spunto per risolvere i problemi di flessione e torsione di un albero a gomiti di un motore, una pompa o un compressore.

Un sistema di biella e manovella è formato da una pluralità di pistoni operanti in linea. Ciascun pistone giace in un piano ortogonale all’asse di rotazione di un albero a gomiti comune alla pluralità di pistoni.

La potenza meccanica trasmessa dall’albero a gomiti ad un albero motore dipende dalla rigidezza torsionale e flessionale dell’albero a gomiti e dai vincoli dell’albero a gomiti rispetto alla struttura portante di un motore, compressore o pompa.

Un albero a gomiti con elevata rigidezza flessotorsionale presenta dimensioni elevate dell’albero e una forma tozza attorno all’asse della manovella. Per contro, aumentano le forze di inerzia con aggravio delle sollecitazioni sui supporti dell’albero a gomiti.

Un albero a gomiti con bassa rigidezza flessotorsionale presenta dimensioni ridotte dell’albero e una snella attorno all’asse della manovella. Per contro, aumentano le deformazioni flesso-torsionali col pericolo di fratture e collasso a fatica.

Scopo della presente invenzione è quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo un sistema di biella e manovella sottoposto ad una sollecitazione torsionale ridotta per poter ridurre le deformazioni strutturali, vibrazioni e carichi sui supporti.

Un ulteriore scopo è quello di realizzare un sistema di biella e manovella versatile per poter variare i rapporti delle velocità in ingresso e uscita.

Un ulteriore scopo è quello di realizzare un sistema di biella e manovella in grado di far ruotare l’albero in uscita a velocità molto elevata rispetto alla velocità di rotazione dell’albero di manovella.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell’invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un sistema di biella e manovella, come quello descritto nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l’oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.

Risulterà immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalità equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la FIG. 1 mostra una vista frontale sezionata di una realizzazione del sistema di biella e manovella, secondo la presente invenzione;

la FIG. 2 mostra alcune viste laterali in sezione rispetto a piani paralleli dislocati lungo l’asse della vista precedente;

la FIG. 3 mostra una vista frontale di un modulo intermedio della FIG. 1;

la FIG. 4 mostra una vista frontale di un modulo di estremità della FIG. 1;

la FIG. 5 mostra una prima variante di una realizzazione del sistema di biella e manovella, secondo la presente invenzione;

la FIG. 6 mostra una seconda variante di una realizzazione del sistema di biella e manovella, secondo la presente invenzione; e

la FIG. 7 mostra una terza variante di una realizzazione del sistema di biella e manovella, secondo la presente invenzione.

Facendo riferimento alle FIGG. 1, 2, 7, è possibile notare che un sistema di biella e manovella comprende un albero di manovella 1, su almeno una coppia di supporti di estremità 0E, 00E, collegato ad almeno una utenza U1, U2, tramite un albero rotante 2 e ad almeno un elemento traslante 31, 32, 33, 34 tramite rispettive bielle 41, 42, 43, 44.

Vantaggiosamente, il sistema di biella e manovella comprende almeno un ingranaggio formato da una ruota prima dentata Z1 ingranante con una ruota seconda dentata Z2. in particolare, la ruota prima dentata Z1 è solidale all’albero di manovella 1 e centrata rispetto alla coppia di supporti di estremità 0E, 00E, mentre la ruota seconda dentata Z2 è solidale all’albero rotante 2.

L’albero di manovella 1 è parallelo all’albero rotante 2 e comprende almeno una ruota 11, 110, 12, 120, 13, 130, 14, 140.

La ruota 11, 110, 12, 120, 13, 130, 14, 140 è provvista con:

almeno una sede eccentrica 5 per alloggiare un perno della testa di biella 41, 42, 43, 44; e

con la ruota prima dentata Z1.

Allo stesso modo, l’albero rotante 2 comprende almeno un ruota 21, 22, 23, 24 provvista con la ruota seconda dentata Z2.

Facendo riferimento alla FIG. 5, tale almeno una ruota 11, 110, 12, 120, 13, 130, 14, 140 è provvista di una pluralità di sedi eccentriche 51, 52, 53 distribuite radialmente per permettere di variare il rapporto tra raggio di manovella e lunghezza di biella.

Secondo una architettura preferita, l’albero di manovella 1 appoggia ulteriormente su una pluralità di supporti intermedi 0I, 00I, 000I, ciascuno dei quali giace su un piano di divisione tra una coppia di bielle 41-42, 42-43, 43-44, ciascuna biella 41, 42, 43, 44 essendo sostenuta da una coppia di ruote 11-110, 12-120, 13-130, 14-140 resa solidale tramite un perno della testa di biella.

Facendo riferimento alla FIG. 6, una ulteriore configurazione del sistema e quella in cui l’albero rotante 2 giace sfasato di un angolo ALFA > 0° rispetto all’asse dell’elemento traslante 31, 32, 33, 34.

Facendo riferimento alla FIG. 1, una utenza U1 comprende un moltiplicatore di velocità collegato ad un albero veloce 6.

Facendo riferimento alla FIG. 7, una utenza U2 comprende una batteria di alternatori collegati con trasmissione flessibile 7, per la produzione di energia elettrica.

L’invenzione consiste nella sostituzione dell’albero a gomiti di un motore endotermico con un albero munito di ruote dentate.

Si sono descritte alcune forme preferite di attuazione dell’invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell’ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate nelle quali, eventuali segni di riferimento posti tra parentesi non possono essere interpretati nel senso di limitare le rivendicazioni stesse. Inoltre, la parola "comprendente" non esclude la presenza di elementi e/o fasi diversi da quelli elencati nelle rivendicazioni. L’articolo “un”, “uno” o “una” precedente un elemento non esclude la presenza di una pluralità di tali elementi. Il semplice fatto che alcune caratteristiche siano citate in rivendicazioni dipendenti diverse tra loro non indica che una combinazione di queste caratteristiche non possa essere vantaggiosamente utilizzata.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di biella e manovella, comprendente un albero di manovella (1), su almeno una coppia di supporti di estremità (0E), (00E), collegato ad almeno una utenza (U1, U2) tramite un albero rotante (2) e ad almeno un elemento traslante (31, 32, 33, 34) tramite rispettive bielle (41, 42, 43, 44), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un ingranaggio formato da una ruota prima dentata (Z1) ingranante con una ruota seconda dentata (Z2), detta ruota prima dentata (Z1) solidale all’albero di manovella (1) e centrata rispetto alla coppia di supporti di estremità (0E), (00E), detta ruota seconda dentata (Z2) solidale all’albero rotante (2).
2. Sistema di biella e manovella secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l’albero di manovella (1) è parallelo all’albero rotante (2).
3. Sistema di biella e manovella secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che l’albero di manovella (1) comprende almeno una ruota (11, 110, 12, 120, 13, 130, 14, 140) provvista con almeno una sede eccentrica (5) per alloggiare un perno della testa di biella (41, 42, 43, 44) e con detta ruota prima dentata (Z1).
4. Sistema di biella e manovella secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che l’albero rotante (2) comprende almeno un ruota (21, 22, 23, 24) provvista con detta ruota seconda dentata (Z2).
5. Sistema di biella e manovella secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta almeno una ruota (11, 110, 12, 120, 13, 130, 14, 140) è provvista di una pluralità di sedi eccentriche (51, 52, 53) distribuite radialmente per permettere di variare il rapporto tra raggio di manovella e lunghezza di biella.
6. Sistema di biella e manovella secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che l’albero di manovella (1) appoggia ulteriormente su una pluralità di supporti intermedi (0I), (00I), (000I), ciascuno di detti supporti intermedi (0I), (00I), (000I) giacente su un piano di divisione tra una coppia di bielle (41, 42), (42, 43), (43, 44), ciascuna biella (41, 42, 43, 44) essendo sostenuta da una coppia di ruote (11, 110), (12, 120), (13, 130), (14, 140), ciascuna coppia di ruote (11, 110), (12, 120), (13, 130), (14, 140) resa solidale tramite un perno della testa di biella.
7. Sistema di biella e manovella secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che l’albero rotante (2) giace sfasato di un angolo (ALFA > 0°) rispetto all’asse dell’elemento traslante (31, 32, 33, 34).
8. Sistema di biella e manovella secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una utenza (U1) comprende un moltiplicatore di velocità collegato ad un albero veloce (6).
9. Sistema di biella e manovella secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una utenza (U2) comprende una batteria di alternatori collegati con trasmissione flessibile (7), per la produzione di energia elettrica.