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.Info
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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).
(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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