ES2240789T3 - Dispositivo actuador de giro para controlar la carrera de una valvula de plato selectora de gas en la culata de un motor de combustion interna. - Google Patents

Dispositivo actuador de giro para controlar la carrera de una valvula de plato selectora de gas en la culata de un motor de combustion interna.

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ES2240789T3 ES02760253T ES02760253T ES2240789T3 ES 2240789 T3 ES2240789 T3 ES 2240789T3 ES 02760253 T ES02760253 T ES 02760253T ES 02760253 T ES02760253 T ES 02760253T ES 2240789 T3 ES2240789 T3 ES 2240789T3
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Abstract

Dispositivo actuador de giro para controlar la carrera de una válvula de plato selectora de gas en la culata de un motor de combustión interna, que comprende: - un motor de giro-pendulación (8) como actuador de giro controlado por un campo característico con un rotor controlado de forma alternativa entre topes de giro extremos (10, 11), - el cual, a través de un árbol (7) con un disco de control (6) unido solidariamente en rotación y dotado de un perfil de leva (6'') formado por tramos, sirve para controlar la carrera de la válvula de plato (2) solicitada por un muelle de cierre (4), - estando solicitada también la válvula de plato (2) en la dirección de apertura, a través del disco de control (6), por medio de un muelle de patas (21) posicionado en/sobre la culata (3), con una pata (19) del muelle que actúa con pretensado sobre una palanca (12) dispuesta solidariamente con el árbol, y - el muelle de patas (21) sirve también para la aplica ción asegurada de topes (16, 17) dispuestos solidariamente con el árbol contra los topes de giro extremos (10, 11) asociados a la posición de cierre y la posición de apertura, respectivamente, de la válvula de plato (2), por medio de la pata (19) del muelle que actúa aquí sobre la palanca (12) solidaria del árbol con una fuerza tan reducida que - por un lado, la respectiva posición de partida asegurada (10'', 11'') hasta una frecuencia de giro-pendulación predeterminada del árbol (7) o del rotor es superada por medio del motor de giro-pendulación (8) con una aportación de energía relativamente reducida y - por otro lado, más allá de la frecuencia de giro-pendu lación predeterminada la respectiva posición de partida asegurada (10'', 11'') es superada por medio de un movimiento de rebote producido por una deformación elástica de uno de los topes correspondientes (10, 16; 11, 17) que se aplican uno a otro, - lográndose a continuación cada vez una reducida aporta ción de energía adicional por medio del rotor del motor de giro-pendulación (8)elegido de tamaño relativamente grande en su momento de inercia de acuerdo con el intercambio de energía del muelle de cierre (4) y el muelle de patas (21).

Description

Dispositivo actuador de giro para controlar la carrera de una válvula de plato selectora de gas en la culata de un motor de combustión interna.
La invención se refiere a un dispositivo actuador de giro para regular la carrera de una válvula de plato selectora de gas en la culata de un motor de combustión interna.
Para reducir el consumo de los motores de combustión interna y para disminuir las porciones contaminantes en el gas de escape y también para influir sobre la evolución del par de giro de un motor de combustión interna a lo largo de todo el intervalo de números de revoluciones, se han dado a conocer transmisiones de válvula en las que los tiempos de apertura y de cierre de las válvulas de entrada y de salida, así como, en las válvulas de entrada, las carreras de válvula variables son producidas por medio de actuadores eléctricos controlados por campos característicos.
Así, la publicación de la patente francesa FR 2 608 675 A1 muestra y describe un motor de combustión interna de pistones alternativos con una transmisión de válvula que comprende varias levas de control para válvulas de plato de un mismo tipo de un cilindro, siendo accionadas las levas a través de un motor eléctrico controlado por un campo característico con el fin de variar los tiempos de apertura y de cierre de las válvulas de plato con relación al cigüeñal por medio de un cilindro de referencia. Dado que en esta transmisión de válvula conocida hay que vencer con la respectiva leva la fuerza del muelle de cierre durante la apertura de la válvula de plato, resulta para el motor eléctrico o el actuador de giro una considerable absorción de corriente que representa una notable carga para la red a bordo de un vehículo equipado con un motor de combustión interna de esta clase.
Esta notable carga de corriente de una instalación eléctrica o de una red a bordo puede reducirse sensiblemente, como es sabido, por medio de una transmisión de válvula con actuadores de carrera para controlar la carrera de válvulas selectoras de gas o válvulas de plato de un motor de combustión interna haciendo que el respectivo muelle de cierre de una válvula de plato lleve asociado un muelle de apertura con el fin de que entre los muelles dispuestos actuando en sentidos contrarios uno respecto de otro oscilen las energías de los muelles durante el control de la carrera de una válvula selectora de gas para ayudar a las fuerzas electromagnéticas en el respectivo actuador de carrera, tal como es conocido un actuador de esta clase, por ejemplo, por la patente alemana DE 30 24 109 C2. Tales actuadores de carrera configurados en forma de sistema oscilante de masa-muelle para controlar la carrera de una válvula selectora de gas adolecen especialmente del inconveniente de una considerable altura de construcción.
Por último, se conoce por la patente US 5,873,335 un dispositivo actuador de giro en el que una leva de control de clase de construcción usual, accionada por un motor eléctrico, por un lado, coopera con una válvula de plato solicitada por un muelle de cierre y, por otro lado, está unida con un empujador dispuesto ortogonalmente a la válvula de plato y que actúa sobre la leva con movimiento de deslizamiento bajo la acción de un llamado muelle de apertura. En esta transmisión de válvula conocida la oscilación conocida de energías de muelle sirve ciertamente también para reducir la absorción de energía eléctrica por parte del actuador de giro. Sin embargo, en este dispositivo activador de giro conocido puede verse el inconveniente especialmente en la posición inestable de la leva de control, cuando está cerrada la válvula de plato, debido al empujador sometido en la zona del bombeado al muelle de apertura pretensado, cuyo empujador, en el caso de una pequeña desviación respecto de la punta de la leva de control, genera en esta leva un par de giro en la dirección de giro o en sentido contrario a ésta, que tiene que ser compensado por medio de un respectivo par de giro antagonista del actuador de giro eléctrico controlado. Esto conduce a una carga permanente de la red a bordo, especialmente cuando está parado el motor de combustión interna.
La invención se basa en el problema de mejorar un dispositivo actuador de giro para regular la carrera de una válvula de plato selectora de gas en la culata de un motor de combustión interna de tal manera que un disco de control con un perfil de leva esté perfectamente asegurado en las posiciones extremas de la válvula selectora de gas o de la válvula de plato, cuando no funciona el motor de combustión interna y sin alimentación de corriente al motor eléctrico, si bien, por otro lado para salir de las posiciones aseguradas se tiene que alimentar al actuador de giro eléctrico tan sólo una energía eléctrica entre relativamente pequeña y nula.
Este problema se resuelve con la reivindicación 1.
Con la invención se ha evitado con seguridad y de manera ventajosa una sobreoscilación en la respectiva posición extrema del disco de control, evitándose también por medio de los topes extremos mecánicos una alimentación de corriente separada al motor de giro-pendulación para lograr o conservar una posición extrema del disco de control. Durante el funcionamiento del dispositivo actuador de giro se pone en rotación el rotor en el motor de giro-pendulación para vencer la primera posición de partida hasta una frecuencia de giro-pendulación predeterminada por medio de una pequeña alimentación de energía y, además, el trabajo de sujeción acumulado del muelle de apertura se convierte en energía cinética de giro del rotor, siendo acelerado éste desde la fase del circuito básico del disco de control hasta alcanzar la rampa de la leva al comienzo del flanco de dicha leva. Al alcanzar la rampa de la leva se ha convertido sustancialmente la energía del muelle de apertura, y el disco de control unido solidariamente en rotación con el rotor ha alcanzado una velocidad de giro máxima. Se abre la válvula de plato selectora de gas, la energía necesaria para ello es tomada de la energía cinética de giro del rotor y el número de revoluciones del rotor comienza a disminuir. Al alcanzarse la máxima carrera de apertura de la válvula de plato selectora de gas, el número de revoluciones del rotor es casi cero y el disco de control unido solidariamente en rotación con el rotor alcanza el segundo tope de giro extremo. El muelle de apertura puede seguir ejerciendo entonces un pequeño par positivo para asegurar la segunda posición de giro o la segunda posición de partida. Esto tiene la ventaja de que se puede mantener la posición abierta de la válvula de conformidad con los requisitos del motor.
Para cerrar la válvula de plato selectora de gas se alimenta brevemente energía dirigida en sentido contrario al motor de giro-pendulación para que salga de la segunda posición de partida, acelerándose a continuación de ello el rotor del motor de giro-pendulación a través del flanco de la leva por medio de la relajación del muelle de cierre de la válvula de plato y comenzando al mismo tiempo el tensado del muelle de apertura. Durante el proceso de cierre de la válvula selectora de gas, el rotor alcanza una velocidad máxima y una energía cinética con la que se tensa el muelle de apertura por medio de la palanca unida con el árbol del rotor, cooperando ya el disco de control con un elemento de transmisión del mecanismo impulsor de válvula a lo largo del circuito básico. El movimiento de giro del rotor es finalizado por aplicación contra el primer tope de giro extremo hasta una frecuencia de giro-pendulación predeterminada y la posición de partida así alcanzada es asegurada por el muelle de apertura que actúa según la invención sobre la palanca.
En caso de un funcionamiento del dispositivo actuador de giro según la invención más allá de la frecuencia de giro-pendulación predeterminada del eje, la respectiva posición de partida asegurada es superada por medio de un movimiento de rebote producido a través de una deformación elástica de uno de los topes correspondientes que se aplican uno a otro, cuyo movimiento de rebote acelera el árbol con el rotor en la dirección del movimiento de rebote de tal manera que no hay que alimentar sustancialmente ninguna energía al motor de giro-pendulación para abandonar la respectiva posición de partida asegurada.
Otra ventaja de la invención reside en que durante un ciclo anteriormente descrito que comprenda una apertura y un cierre de una válvula selectora de gas se puede alimentar en cualquier momento la energía necesaria debida al rozamiento en el sistema y al trabajo del gas en la válvula selectora de gas.
En una ejecución preferida de la invención el disco de control comprende un semiperfil de leva que presenta entre el bombeado de la leva y un círculo de base, para la apertura y el cierre, un flanco de leva provisto de una rampa, hacia el cual presenta el disco de control en una zona diametral un segmento de círculo de base prolongado en dirección periférica, al que se une un tope dirigido sustancialmente en dirección radial hacia la zona del bombeado de la leva para el primer tope de giro extremo dispuesto por el lado del motor o de la culata.
Con la configuración anteriormente descrita se consigue de manera ventajosa un disco de control de masa reducida con "media" leva y con un tope integrado. Asimismo, con este disco de control con una rampa prevista entre el círculo de base y el flanco de la leva se puede influir ventajosamente sobre la aceleración de la válvula en esta zona para lograr una acústica favorable mediante un control adicional del motor de giro-pendulación.
En otra ejecución de la invención la palanca unida solidariamente en rotación con el árbol en posición contigua al disco de control lleva en su zona extrema libre un rodillo montado sobre rozamientos con una estría de guía periférica, por medio de la cual la pata libre pretensada de un muelle de patas que actúa como muelle de apertura, fabricado de alambre redondo y posicionado sobre una espira a manera de filete de tornillo en/sobre la culata, va guiada a lo largo de la zona de basculación de la palanca, y el disco de control aplicado al primer tope de giro extremo mientras está cerrada la válvula de plato está asegurado en esta posición de partida por medio de un segmento extremo acodado de la pata de muelle que solicita al rodillo.
Con el empleo de un muelle de patas según la invención en calidad de muelle de apertura se logra de manera ventajosa un muelle de tamaño reducido y de fuerza elástica correspondiente, junto con un pequeño espacio de montaje y unas posibilidades de disposición relativamente libre. Dado que este muelle sirve al mismo tiempo de manera ventajosa adicional para asegurar el tope, resulta, según otra propuesta, que el segmento extremo está acodado con respecto a la pata del muelle de tal manera que en el rodillo actúa una pequeña componente de fuerza y opera en dirección de apertura de la válvula de plato. Se reduce así de manera ventajosa la aportación de energía para el arranque del motor de giro-pendulación.
Esto se aplica también para el segundo tope de giro extremo según otra propuesta, conforme a la cual el segmento extremo está acodado adicionalmente con respecto a la pata del muelle de patas de tal manera que, con una carrera de apertura máxima de la válvula de plato lograda en el segundo tope de giro extremo, se produce en el rotor del motor de giro-pendulación un par de giro que tiende a cero.
Las medidas anteriormente descritas se aplican al dispositivo actuador de giro hasta alcanzar una frecuencia de giro-pendulación predeterminada del árbol unido con el rotor.
En otra ejecución de la invención el primer tope de giro extremo puede servir de tope de reposo cuando está parado el motor de combustión interna, y para aumentar la dinámica mientras gira el motor de combustión interna, en la zona de la primera posición de partida del disco de control, por medio de un motor eléctrico de pasos para giro-pendulación, previsto como actuador de giro, se produce un posicionamiento de partida dinámico con el rodillo aplicado contra el segmento extremo de la pata del muelle. Se puede elegir aquí una alimentación de corriente eléctrica al motor de pasos para giro-pendulación de modo que se logre para el disco de control mantenido algo alejado del tope extremo de giro en contra de la acción del segmento extremo de la pata del muelle una posición estable que sea superada rápidamente al presentarse una señal de apertura para abrir la válvula selectora de gas, lo que rige hasta una frecuencia de giro- pendulación predeterminada.
Asimismo, se consigue con la invención una configuración constructivamente ventajosa del segundo tope de giro haciendo que el segmento extremo de la pata del muelle de patas lleve en su extremo libre un gancho de tope elástico que limite la carrera de apertura de la válvula de plato en cooperación con el rodillo y que actúe como segundo tope de giro extremo, presentando eventualmente el disco de control en la zona correspondiente del bombeado de la leva un arco de círculo coaxial al árbol. Con este arco de círculo se garantizan de manera ventajosa condiciones de arranque constantes para la segunda posición de partida.
Aparte de posibilitar un mecanismo impulsor de válvula con apertura y cierre válvula máximos, la invención hace posible también de manera ventajosa un mecanismo impulsor de válvula con varias carreras, para lo cual se propone adicionalmente que el motor de pasos para giro-pendulación que realiza movimientos de giro alternativos por medio de un sistema de control para lograr una carrera variable de la válvula de plato puede hacerse trabajar en funcionamiento de micropasos al menos en la dirección de apertura de la válvula. A este fin, el rotor puede ser frenado después de una corriente positiva por medio de una corriente negativa y puede ser retenido en la respectiva carrera parcial por medio del par correspondiente del rotor.
Para mantener aquí relativamente pequeña la demanda de energía se ha previsto según la invención que para carreras parciales de la válvula de plato dependientes del punto de funcionamiento se pueda variar en forma controlada la fuerza de pretensado de la pata del muelle que actúa en la palanca mediante una variación de la posición del muelle de patas con relación a la culata.
Para un mecanismo de impulsión de válvula pobre en rozamiento se propone, además, que el disco de control coopere con una palanca de arrastre de rodillo y que esta palanca de arrastre de rodillo esté dispuesta en posición apoyada contra la culata a través de un elemento hidráulico de compensación de la holgura de la válvula. En otra ejecución un motor de pasos para giro- pendulación puede servir como actuador de giro para varias válvulas de plato equivalentes de un cilindro del motor de combustión interna. Por último, aparte de una palanca de arrastre de rodillo, son posibles también una palanca basculante y/o un empujador de tazón en calidad de elemento de transmisión adicional y eventualmente en combinación con un elemento hidráulico de compensación de la holgura de la válvula.
Se describe la invención haciendo referencia a un ejemplo de ejecución representado en el dibujo. Muestran:
La Figura 1, un dispositivo actuador de giro en alzado frontal y
La Figura 2, este dispositivo actuador de giro en vista en perspectiva con una pata del muelle de patas actuando sobre el rodillo de la palanca a fines de aceleración.
En un dispositivo actuador de giro 1 para controlar la carrera de una válvula de plato selectora de gas 2 es una culata 3 -no representada con más detalle- de un motor de combustión interna no mostrado una válvula de plato 2 solicitada por un muelle de cierre 4 es maniobrada por medio de un disco de control 6 y con intercalación de un elemento de transmisión 5, y el disco de control 6 unido solidariamente en rotación con un árbol 7 está en unión de accionamiento con un motor de giro-pendulación 8, especialmente eléctrico, controlado por un campo característico. El motor de giro-pendulación 8 es activado de acuerdo con una cooperación del muelle de cierre 4 con un muelle de apertura pretensado 9 que actúa en sentido contrario al muelle de cierre 4 a través del disco de control 6.
Para conseguir que el disco de control esté perfectamente asegurado en las posiciones extremas del plato de válvula 2, cuando no funciona el motor de combustión interna y sin alimentación de corriente al motor de giro-pendulación 8, y también que haya que alimentar una cantidad de energía relativamente pequeña al motor de giro-pendulación 8 para salir de las posiciones aseguradas, se ha previsto que el disco de control 6, en la posición de cierre y en la posición de apertura del plato de válvula 2, esté posicionado por medio de un primero y un segundo topes de giro extremo separados 10 y 11 y esté mantenido en forma asegurada contra el giro en la respectiva posición de partida 10', 11' por medio del muelle de apertura 9 que actúa en forma pretensada sobre una palanca 12 dispuesta por separado en el árbol 7, y con la superación de la respectiva posición de partida 10', 11' lograda mediante la alimentación de corriente al motor de giro-pendulación 8 la energía acumulada en el respectivo muelle tensado 4, 9, asistida por un par de inercia correspondientemente elegido del rotor del motor de giro-pendulación 8, sirve para abrir y cerrar la válvula de plato 2 con una alimentación de corriente sustancialmente reducida.
El disco de control 6 presenta un perfil de leva 6' que comprende entre un bombeado de leva 13 y un círculo de base 14, para la apertura y el cierre, un flanco de leva 15 configurado con una rampa, hacia el cual presenta el disco de control 6 en una zona diametral un segmento 14' del círculo de base prolongado en dirección periférica, al que se une un tope 16 dirigido en esencia radialmente hacia la zona del bombeado de la leva para el primer tope de giro extremo 10 dispuesto por el lado del motor o de la culata.
La palanca 12 unida solidariamente en rotación con el árbol 7 en posición contigua al disco de control 6 lleva en su zona extrema libre un rodillo 17 montado sobre rodamientos y dotado de una estría de guía periférica 18 por medio de la cual una pata libre pretensada 19 de un muelle de patas 21 que actúa como muelle de apertura 9, fabricado de alambre de acero y posicionado sobre una espira 20 a manera de filete de tornillo en/sobre la culata 3, va guiada a lo largo de la zona de basculación de la palanca 12. Asimismo, el disco de control 6 aplicado al primer tope de giro extremo 10 cuando está cerrada la válvula de plato 2 está asegurado en esta posición de partida 10' por medio de un segmento extremo acodado 22 de la pata 19 del muelle que solicita el rodillo 17, concretamente de preferencia hasta una frecuencia de giro-pendulación predeterminada del árbol 7.
El segmento extremo 22 puede estar acodado con respecto a la pata 19 del muelle de tal manera que en el rodillo 17 actúe una pequeña componente de fuerza que opere en la dirección de apertura de la válvula de plato 2 y que, al comienzo de la apertura de dicha válvula de plato 2, facilite el arranque del motor de giro-pendulación 8.
Asimismo, el acodamiento del segmento extremo 22 con respecto a la pata 19 del muelle de patas 21 es elegido de tal manera que durante la respectiva carrera de apertura de la válvula de plato 2, lograda en el segundo tope de giro extremo 11, se produzca en el rotor del motor de giro-pendulación 8 un par de giro que tiende a cero.
Además, el primer tope de giro extremo 10 formado por una lengüeta elástica puede servir como tope de reposo cuando esté parado el motor de combustión interna. Estando parado el motor de combustión interna se puede producir entonces en la zona de la primera posición de partida 10' de la leva de mando 6, por medio de un motor eléctrico de pasos 8 para giro-pendulación, previsto como actuador de giro, un posicionamiento dinámico de partida con un rodillo 17 aplicado contra el segmento extremo 22 de la pata del muelle.
Por otra parte, se logra una ejecución de construcción ventajosamente sencilla del segundo tope de giro extremo 11 haciendo que el segmento extremo 22 de la pata 19 del muelle de patas 21 lleve en su extremo libre un gancho de tope elástico 25 que limite la respectiva carrera de apertura de la válvula de plato 2 en cooperación con el rodillo 17 y que actúe como segundo tope de giro extremo 11, presentando eventualmente el disco de control 6 en la correspondiente zona del bombeado de la leva un arco de círculo 26 coaxial al árbol 7 para evitar una posición de encastre que deba superarse con aportación de energía.
Una ventaja especial del dispositivo actuador de giro 1 según la invención resulta también del hecho de que más allá de la frecuencia de giro-pendulación predeterminada del árbol 7 se logra la respectiva posición de partida asegurada 10', 11' por medio de un movimiento de rebote producido a través de una deformación elástica de uno de los topes correspondientes 10, 16 ó 25, 17 que se aplican uno a otro, y en la respectiva posición de partida 10, 11' se logra un movimiento acelerado de giro de retroceso del árbol 7 y del rotor del motor de giro-pendulación 8 unido con el mismo, de modo que más allá de la frecuencia de giro-pendulación del árbol 7 no tiene que aportarse sustancialmente ninguna energía al motor de giro-pendulación 8 para superar la respectiva posición de partida asegurada 10', 11'.
En el ejemplo de ejecución de la invención representado en el dibujo el tope de giro extremo 10 está formado por una lengüeta elástica tan rígida que actúa como un tope de giro rígido para el tope 16 del lado del árbol hasta alcanzar la frecuencia de giro-pendulación predeterminada del árbol 7 y que, al sobrepasar la frecuencia de giro-pendulación predeterminada del árbol 7, hace que éste tope 16 gire elásticamente hacia atrás con el árbol 7 y el rotor del motor de giro-pendulación 8 unido con el mismo a la manera de un movimiento de rebote. Esto se aplica análogamente también al tope de giro extremo 11 en la ejecución de un gancho de tope elástico 25 en la pata 19 del muelle de patas 21, en cuyo caso el rodillo 17 montado sobre rodamientos en la palanca 12 del lado del árbol sirve de tope del lado de este árbol.
En lugar del tope de giro extremo elástico 10, es posible también configurar éste en forma rígida y dotar de superficies de tope endurecidas tanto al tope extremo de giro 10 como al tope correspondiente 16 en el disco de control 6, con lo que se inicia también un movimiento de rebote al chocar los topes uno contra otro con alta velocidad.
Para ampliar el campo de funcionamiento del dispositivo actuador de giro 1, el motor de pasos 8 para giro-pendulación que realiza movimientos de giro alternativos por medio de un sistema de activación puede hacerse funcionar en un modo de funcionamiento de micropasos para lograr una carrera variable de la válvula de plato 2 al menos en la dirección de apertura de dicha válvula. Se puede conseguir así cualquier carrera de válvula menor deseada desde la posición de cierre de la válvula de plato 2. Para mantener aquí relativamente pequeña la demanda de energía del motor de pasos 8 para giro-pendulación, la fuerza de pretensado de la pata 19 del muelle que actúa en la palanca 12 es variable de forma controlada (no mostrado), para carreras parciales de la válvula de plato 2 dependientes del punto de funcionamiento, por medio de una variación de la posición del muelle de patas 21 con relación a la culata 3.
El dispositivo actuador de giro 1 según la invención hace posible especialmente en el aspecto constructivo, de manera ventajosa, el combinar el disco de control 6 con una palanca de arrastre de rodillo 23, estando dispuesta esta palanca de arrastre de rodillo 23 de manera que queda apoyada contra la culata 3 a través de un elemento hidráulico de compensación de la holgura de la válvula HVA 24. Con el HVA 24 se logra de manera conocida una cooperación sin holgura del disco de control 6 y la palanca de arrastre de rodillo 23, con la ventaja de que con el dispositivo actuador de giro 1 según la invención son posibles también carreras parciales mínimas de la válvula de plato 2.
El dibujo muestra un motor de pasos 8 para giro-pendulación, asociado a una única válvula de plato 2, pero este motor puede servir también como actuador de giro para varias válvulas de plato 2 del mismo tipo, especialmente válvulas de admisión, de un cilindro del motor de combustión interna, accionando un único motor de pasos 8 para giro-pendulación a un árbol 7 con discos de control 6 previstos en número correspondiente a los platos de válvula 2.
Aparte de una palanca de arrastre de rodillo 23 o una palanca de arrastre pueden estar previstos también una palanca basculante y/o un empujador de tazón en calidad de elemento de transmisión adicional 5 del dispositivo actuador de giro 1, eventualmente en combinación con un respectivo elemento hidráulico de compensación de la holgura de la válvula.
En el dispositivo actuador de giro 1 resulta una fuerza de apertura de las válvulas selectoras de gas especialmente a partir de la energía cinética de giro del rotor del actuador, lograda por la cooperación del muelle de apertura 9 y el muelle de cierre 4, así como del acoplamiento forzoso del rotor con la palanca de arrastre de rodillo 23 a través del disco de control 6. Se abre así especialmente una válvula de salida en forma mejorada y más precisa, suprimiéndose sustancialmente una limitación del diámetro en las válvulas de salida.
Con las condiciones cinemáticas según la invención de la cinemática de palanca del muelle de patas el rotor del motor de pasos 8 para giro-pendulación es presionado en la posición de arranque contra un tope 10 en sentido contrario a la dirección de giro, con lo que la válvula de plato 2 o la válvula selectora de gas permanece cerrada con seguridad en el círculo de base 14 del disco de control 6 y se suprime también para ello una alimentación de corriente eléctrica. En la posición de carrera máxima la fuerza de contacto de la leva se dirige hacia el tope 11 a través del punto medio de la leva o discrecionalmente también en sentido contrario a la dirección de giro, con lo que la válvula 2 se mantiene estable también sin corriente en la posición de carrera máxima.
Como puede apreciarse por lo que antecede, en el arranque del motor de combustión interna las válvulas selectoras de gas o las válvulas de plato 2 no tienen que ser alimentadas con corriente ni llevadas a una posición cerrada antes del primer giro del cigüeñal, tal como esto es necesario en el caso de actuadores de carrera. Se necesita así menos energía de arranque y se carga menos la red de abordo.
Finalmente, es de hacer notar que el muelle de patas 21 seleccionado según la invención actúa a través de un rodillo 17 montado con poco rozamiento sobre una palanca 12 y, por tanto, genera una evolución del par de giro que puede seleccionarse libremente de manera ventajosa en su evolución en el tiempo a través del ángulo de la palanca con el disco de control 6. Con el ángulo entre la palanca 12 y el disco de control 6, el cual puede fijarse al diseñar el mecanismo de impulsión de válvula según la invención, se puede tener en cuenta también la demanda de energía en las carreras parciales de la válvula selectora de gas 2, de tal manera que la alimentación de corriente negativa necesaria para las corrientes parciales no alcance valores extremos.
El motor de giro-pendulación puede ser controlado o maniobrado también por vía neumática o hidráulica a través de un campo característico del motor de combustión interna. Además, el motor de giro-pendulación puede estar configurado como un motor eléctrico o como un imán giratorio.

Claims (14)

1. Dispositivo actuador de giro para controlar la carrera de una válvula de plato selectora de gas en la culata de un motor de combustión interna, que comprende
- un motor de giro-pendulación (8) como actuador de giro controlado por un campo característico con un rotor controlado de forma alternativa entre topes de giro extremos (10, 11),
- el cual, a través de un árbol (7) con un disco de control (6) unido solidariamente en rotación y dotado de un perfil de leva (6') formado por tramos, sirve para controlar la carrera de la válvula de plato (2) solicitada por un muelle de cierre (4),
- estando solicitada también la válvula de plato (2) en la dirección de apertura, a través del disco de control (6), por medio de un muelle de patas (21) posicionado en/sobre la culata (3), con una pata (19) del muelle que actúa con pretensado sobre una palanca (12) dispuesta solidariamente con el árbol, y
- el muelle de patas (21) sirve también para la aplicación asegurada de topes (16, 17) dispuestos solidariamente con el árbol contra los topes de giro extremos (10, 11) asociados a la posición de cierre y la posición de apertura, respectivamente, de la válvula de plato (2), por medio de la pata (19) del muelle que actúa aquí sobre la palanca (12) solidaria del árbol con una fuerza tan reducida que
- por un lado, la respectiva posición de partida asegurada (10', 11') hasta una frecuencia de giro-pendulación predeterminada del árbol (7) o del rotor es superada por medio del motor de giro-pendulación (8) con una aportación de energía relativamente reducida y
- por otro lado, más allá de la frecuencia de giro-pendulación predeterminada la respectiva posición de partida asegurada (10', 11') es superada por medio de un movimiento de rebote producido por una deformación elástica de uno de los topes correspondientes (10, 16; 11, 17) que se aplican uno a otro,
- lográndose a continuación cada vez una reducida aportación de energía adicional por medio del rotor del motor de giro-pendulación (8) elegido de tamaño relativamente grande en su momento de inercia de acuerdo con el intercambio de energía del muelle de cierre (4) y el muelle de patas (21).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el motor de giro-pendulación (8) es alimentado con energía eléctrica o neumática o hidráulica.
3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el movimiento de rebote de topes correspondientes (10, 16; 11, 17) se logra por medio de superficies de tope endurecidas o por medio de un respectivo tope elástico rígido (10, 25).
4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque
- el disco de control (6) comprende un perfil de media leva (6')
- que presenta entre un bombeado de leva (13) y un círculo de base (14), para la apertura y el cierre, un flanco de leva (15) configurado con una rampa,
- hacia el cual presenta el disco de control (6), en una zona diametral, un segmento (14') del círculo de base prolongado en dirección periférica,
- al que se une un tope (16) dirigido en esencia radialmente hacia la zona del bombeado de la leva para el primer tope de giro extremo (10) dispuesto por el lado del motor o de la culata.
5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque
- la palanca (12) unida solidariamente en rotación con el árbol (7) en posición contigua al disco de control (6) lleva en su zona extrema libre un rodillo (17) montado sobre rodamientos con un rodillo de guía giratorio (18),
- por medio del cual va guiada sobre la zona de basculación de la palanca (12) la pata libre pretensada (19) de un muelle de patas (21) fabricado de alambre redondo y posicionado sobre una espira (20) a manera de filete de tornillo en/sobre la culata (3), y
- el disco de control (6) aplicado al primer tope de giro extremo (10) cuando está cerrada la válvula de plato (2) está asegurado en esta posición de partida (10') por medio de un tramo extremo acodado (22) de la pata (19) del muelle que solicita al rodillo
(17).
6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque
- el tramo extremo (22) está acodado con respecto a la pata (19) del muelle de tal manera que
- en el rodillo (17) actúa una componente de fuerza relativamente pequeña que opera en la dirección de apertura de la válvula de plato (2).
7. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque
- el tramo extremo (22) está acodado adicionalmente con respecto a la pata (19) del muelle de patas (21) de tal manera que
- en la respectiva carrera de apertura de la válvula de plato (2) lograda en el segundo tope de giro extremo (11) se produce en el rotor del motor de giro- pendulación (8) un par de giro que tiende a cero.
8. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque
- el primer tope de giro extremo (10), formado por una lengüeta elástica, sirve como tope de reposo cuando está parado el motor de combustión interna, y
- al girar el motor de combustión interna hasta una frecuencia de giro-pendulación predeterminada en la zona de la primera posición de partida (10') del disco de control (6) se produce por medio de un motor eléctrico de pasos (8) para giro-pendulación, previsto como actuador de giro, un posicionamiento dinámico de partida con un rodillo (17) que se aplica contra el tramo extremo (22) de la pata del muelle.
9. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque
- el tramo extremo (22) de la pata (19) del muelle de patas (21) lleva en su extremo libre un gancho de tope elástico (25) que limita la respectiva carrera de apertura de la válvula de plato (2) en combinación con el rodillo (17) y que sirve de segundo tope de giro extremo (11), y
- el disco de control (6) presenta eventualmente en la zona correspondiente del bombeado de la leva un arco de círculo (26) coaxial al árbol (7).
10. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque el motor de pasos (8) para giro-pendulación, que realiza movimientos de giro alternativos por medio de un sistema de activación puede ser hecho funcionar en un modo de funcionamiento de micropasos para lograr una carrera variable de la válvula de plato (2), al menos en la dirección de apertura de la válvula.
11. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque
- el disco de control (6) coopera con una palanca de arrastre de rodillo (23) y
- la palanca de arrastre de rodillo (23) está dispuesta de manera que se apoya contra la culata (3) a través de un elemento hidráulico (HVA 24) de compensación de la holgura de la válvula.
12. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque un motor de pasos (8) para giro-pendulación sirve de actuador de giro para varias válvulas de plato (2) del mismo tipo de un cilindro del motor de combustión interna.
13. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque para carreras parciales de la válvula de plato (2) dependientes del punto de funcionamiento se puede variar de forma controlada la fuerza de pretensado de la pata (19) del muelle que actúa en la palanca (12) mediante una variación de la posición del muelle de patas (21) con relación a la culata (3).
14. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque una palanca basculante y/o un empujador de tazón sirven de elemento de transmisión adicional (5) y eventualmente en combinación con un elemento hidráulico (HVA) de compensación de la holgura de la válvula.
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