ES2256231T3 - Accionamiento de valvula variable con elemento deslizante y carrera en vacio. - Google Patents
Accionamiento de valvula variable con elemento deslizante y carrera en vacio.Info
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Abstract
Accionamiento de válvula variable para motores de pistón de movimiento en vaivén o alternativo, en particular motores de combustión interna, con al menos una leva de un árbol de levas montado rotativo en una cabeza de cilindro, cuya leva acciona una válvula de carrera rectilínea mediante el efecto de un conjunto de rodillos guiados de manera que sea empujado a lo largo de una rampa de ajuste en un elemento deslizante de un elemento de accionamiento de válvula situado a continuación, pudiendo ser ajustada la válvula de carrera rectilínea de manera variable por el desplazamiento del elemento deslizante con relación a la leva y estando el conjunto de rodillos previamente tensado por resortes contra las levas, caracterizado porque entre el círculo de base de las levas (14b) y el elemento de accionamiento de la válvula (36), está prevista una rampa de aceleración previa (32) que permite una aceleración previa como movimiento de excitación del conjunto de rodillos (34) en la zona de una carreraen vacío (s), siendo levantado el conjunto de rodillos (34) con una instalación en la zona del círculo de base de levas (14b) correspondiente a la carrera en vacío (s) a partir de un elemento de accionamiento de la válvula (36).
Description
Accionamiento de válvula variable con elemento
deslizante y carrera en vacío.
La presente invención se refiere a un
accionamiento o mando de válvula variable para motores de pistón
alternativo o de movimiento en vaivén, en particular para motores de
combustión interna, según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un accionamiento de válvula variable de este tipo
se describe, por ejemplo, en el documento DE
42 23 173 A1, en el que un elemento deslizante ajustable en la cabeza de cilindro del motor de combustión interna se une a una rampa de ajuste y a un rodillo entre la leva de un árbol de levas, por una parte, y la corredera en forma de copa en el extremo del vástago de una válvula de carrera rectilínea, por otra parte. El desplazamiento del elemento deslizante con respecto a la leva permite accionar tanto una carrera completa como carreras parciales hasta una carrera nula. De hecho, con una carrera completa se produce un accionamiento de la válvula que resulta de la geometría de la leva y de la rampa de ajuste en función de la leva de la válvula y del perfil de velocidad y que puede ser optimizado de manera apropiada. En carrera parcial, resulta no obstante en primer lugar una carrera en vacío (= movimiento de excitación) y a continuación la carrera parcial (= movimiento de generación), sabiendo que aquí una zona de levas es puesta en acción más tarde en el tiempo, cuya zona puede provocar inevitablemente otro perfil de velocidad o, dado el caso, aceleraciones de válvula importantes y par a golpes. Ello es válido tanto para la apertura de la válvula (rampa de parada) como para el cierre de la válvula (rampa de arranque).
42 23 173 A1, en el que un elemento deslizante ajustable en la cabeza de cilindro del motor de combustión interna se une a una rampa de ajuste y a un rodillo entre la leva de un árbol de levas, por una parte, y la corredera en forma de copa en el extremo del vástago de una válvula de carrera rectilínea, por otra parte. El desplazamiento del elemento deslizante con respecto a la leva permite accionar tanto una carrera completa como carreras parciales hasta una carrera nula. De hecho, con una carrera completa se produce un accionamiento de la válvula que resulta de la geometría de la leva y de la rampa de ajuste en función de la leva de la válvula y del perfil de velocidad y que puede ser optimizado de manera apropiada. En carrera parcial, resulta no obstante en primer lugar una carrera en vacío (= movimiento de excitación) y a continuación la carrera parcial (= movimiento de generación), sabiendo que aquí una zona de levas es puesta en acción más tarde en el tiempo, cuya zona puede provocar inevitablemente otro perfil de velocidad o, dado el caso, aceleraciones de válvula importantes y par a golpes. Ello es válido tanto para la apertura de la válvula (rampa de parada) como para el cierre de la válvula (rampa de arranque).
El objetivo de la presente invención es el de
crear un accionamiento de válvula variable según la categoría, que
permita importantes modificaciones de la carrera de la válvula
durante un accionamiento de válvula lo más posible sin que sea a
golpes y que sea sólido y realizable a un precio interesante.
Este objetivo se consigue, según la invención,
con las características notables de la reivindicación 1, siendo
deducidas de las otras reivindicaciones formaciones complementarias
ventajosas de la invención.
Según la invención, se prevé poner en marcha una
carrera en vacío entre las levas y el elemento de accionamiento de
la válvula, en particular una palanca oscilante, cuya carrera
provoca, tanto en carrera completa como en carreras parciales de la
válvula, una carrera rectilínea, una aceleración previa (movimiento
de excitación) del conjunto de rodillos, de manera que el movimiento
de generación (movimiento de apertura) de la válvula de curso
rectilíneo es producido con aceleración positiva y negativa deseada
esencialmente por la rampa de ajuste del elemento deslizante. Este
desacoplamiento del movimiento de excitación y del movimiento de
generación, realizado por la disposición geométrica de las levas y
de la rampa de ajuste, crea un perfil de velocidad lo más posible
independiente de la carrera de la válvula instalada, sin picos de
aceleración incrementados y vinculado a ello un accionamiento de
válvula sólido y mejorado al nivel de desgaste y de los ruidos
relativos al accionamiento.
La disposición del accionamiento de la válvula
según las características de la reivindicación 3 permite además
carreras más grandes de la válvula o, según el caso, una zona de
ajuste de carrera más grande en razón de la inserción de una palanca
oscilante con las relaciones de palanca más favorables vinculadas a
ella y en razón de la disposición general de la rampa de ajuste
aproximadamente perpendicular con respecto al eje de rotación de las
levas, provocando las derivas laterales más pequeñas del conjunto de
rodillos, en particular durante el movimiento de excitación. De
echo, la superficie de parada de la palanca oscilante para el
conjunto de rodillos puede estar alineada paralelamente al sentido
de desplazamiento del elemento deslizante.
En otra presentación ventajosa de la invención,
la rampa de ajuste del elemento deslizante está realizada en una
guía deslizante en forma de hendidura, cuya superficie de guía
opuesta forma una rampa de aceleración previa en el movimiento de
excitación del conjunto de rodillos, que representa una transición
sin que sea a golpes en el tramo de rampa de arranque de la rampa de
ajuste hacia el movimiento de generación. De ello resulta un
compromiso inteligente, haciendo deslizar el conjunto de rodillos
sobre la palanca oscilante, a continuación con un movimiento de
generación sin transición.
El conjunto de rodillos puede ser, de manera
ventajosa, previamente tensado contra las levas al menos por un
solo resorte helicoidal. El resorte helicoidal puede estar de
preferencia en apoyo sobre el elemento deslizante con una primera
rama y actuar con una segunda rama prolongada sobre el conjunto de
rodillos, estando este último previamente tensado contra las
levas.
Principalmente durante la utilización de un
elemento de compensación del juego de válvula hidráulica en el
accionamiento de válvula, puede ser ventajoso que la palanca
oscilante se sitúe en parte en la posición de cierre de la válvula
de carrera rectilínea contra un tope del elemento deslizante. De
hecho, el conjunto de rodillos puede levantarse en razón de la
tensión inicial del resorte helicoidal, desde la palanca oscilante -
gracias a la cual se realiza un contacto permanente entre el
conjunto de rodillos y la leva - y el elemento de compensación
permite una libertad de juego entre la palanca oscilante, el
elemento deslizante y el vástago de la válvula.
Para llegar a una construcción rígida de una gran
precisión de concepción, es preferible que la palanca oscilante
esté alojada en la cabeza de cilindro, orientable por el efecto de
al menos un eje de la palanca oscilante. Así, el elemento de
compensación hidráulica del juego de válvula podría entonces estar
dispuesto en el extremo de la palanca oscilante concurrente con el
extremo del vástago de la válvula de carrera rectilínea. No
obstante, se propone de preferencia utilizar una palanca oscilante
de al menos dos partes, de las cuales una parte de la palanca
oscilante esté alojada de manera orientable mientras que la segunda
parte de esta palanca oscilante como una báscula se apoye, por una
parte, sobre el elemento de compensación del juego de válvula en el
extremo del vástago y, por otra parte, en el extremo del vástago de
la válvula de carrera rectilínea, estando los dos elementos de la
palanca oscilante vinculados entre sí por accionamiento intermedio
(por medio de un accionamiento que se extiende transversalmente o de
una unión de pasador de rótula).
Un ejemplo de realización de la invención se
explica a continuación con más detalle. Los dibujos esquemáticos
muestran en las figuras siguientes:
La figura 1: un corte transversal a través de un
accionamiento de válvula variable en la cabeza de cilindro de un
motor de combustión interna de pistón de movimiento en vaivén o
alternativo, a lo largo de la línea 1-1 de la figura
2, con una leva, un elemento deslizante que puede ser desplazado, un
conjunto de rodillos y una palanca oscilante que actúa sobre una
válvula de carrera rectilínea;
La figura 2: una vista según la flecha X de la
figura 1 del accionamiento de válvula;
La figura 3: una vista lateral de la palanca
oscilante de dos partes dispuesta entre el elemento oscilante y la
válvula de carrera rectilínea;
La figura 4: una vista desde arriba de la palanca
oscilante según la figura 3;
La figura 5: gráficos del accionamiento de
válvula en el caso de una carrera completa; y
La figura 6: los mismos gráficos en carrera
parcial de la válvula de carrera rectilínea.
En las figuras 1 y 2, un árbol de levas lleva la
referencia 10, cuyo árbol está montado de manera rotativa en una
cabeza de cilindro 12 de un motor de combustión interna de pistón de
movimiento en vaivén representado sólo parcialmente, y lleva levas
14 para el accionamiento de las válvulas de admisión de carrera
rectilínea, estando sólo representada una válvula de carrera
rectilínea o el vástago 16 de esta.
Para llegar a un accionamiento variable de la
válvula, un elemento deslizante 18 está dispuesto de manera que
puede ser desplazado en la cabeza de cilindro 12 por el efecto de
ánimas ajustadas 20, sobre pasadores de guía fijos 22. El elemento
deslizante 18 puede ser ajustado por medio de un dispositivo de
ajuste no representado (por ejemplo un árbol de excéntricas regulado
hidráulica o eléctricamente) en el sentido de la doble flecha
24.
El elemento deslizante 18, aproximadamente en
forma de U, con una pared de base comprende en las ramas laterales
26, 28, respectivamente, una guía deslizante con una rampa de ajuste
30 y una rampa de aceleración previa 32.
En la guía deslizante abierta hacia arriba, en
forma de hendidura 30, 32, está insertado un conjunto de rodillos 34
de manera que puede ser desplazado. El conjunto de rodillos 34
comprende un rodillo en el medio 34a (figura 2), que se pone en
marcha contra la leva 14. A la izquierda y a la derecha, en la
proximidad de aquella, están previstos otros dos rodillos 34b, 34c,
que ruedan contra las superficies de parada 36a, 36b de una palanca
oscilante 36, en donde dichos rodillos están dispuestos en cojinetes
de rodillos sobre un pasador de transmisión 34d, que coopera con las
citadas rampas 30, 32.
La palanca oscilante 36 se compone de un primer
elemento de palanca oscilante 40 en forma de H y de un elemento de
palanca oscilante intermedio 42, dispuesto como sigue:
El primer elemento de palanca oscilante 40 está,
por una parte, alojado de manera orientable por el efecto de ánimas
de cojinetes 44 sobre ejes de palanca oscilante fijos 46 y lleva las
superficies de parada 36a, 36b para los rodillos 34b, 34c del
conjunto de rodillos 34. Además, el elemento de palanca oscilante 40
presenta un accionamiento 48 que se extiende transversalmente, que
actúa sobre el segundo elemento de palanca oscilante intermedio 42 a
la manera de una báscula.
El segundo elemento oscilante 42 se apoya, por
una parte, por el efecto de un tope esférico 50 sobre un elemento
de compensación de juego de válvula que representa un tope esférico
correspondiente 52, dispuesto en la cabeza de cilindro 12 de acuerdo
con la representación. Su otro extremo lleva un accionamiento 53 que
coopera con el extremo del vástago de la válvula de carrera
rectilínea 16.
La disposición descrita permite crear un
accionamiento exacto de válvula con el elemento de compensación de
juego de válvula estático 52 (cantidades desplazadas más
pequeñas).
Como se ve en particular en la figura 1, la rampa
de ajuste 30, vista en su totalidad, se encuentra aproximadamente
perpendicular a la dirección de ajuste 24 del elemento deslizante 18
y el conjunto de rodillos 34 actúa sobre la palanca de elevación 36,
estando las superficies de parada de esta 36a, 36b alineadas
paralelamente a la dirección de ajuste 24. La palanca oscilante 36
se encuentra entonces esencialmente por debajo del eje de rotación
del árbol de levas 10a entre el elemento deslizante 18 ajustable
tangencialmente con respecto a la leva 14 y la válvula de carrera
rectilínea 16.
La palanca oscilante 36 (comparativamente las
figuras 3 y 4) o el elemento de palanca oscilante 40 de este se
encuentra, en la posición indicada según las figuras 1 y 2
(correspondiente a la carrera completa), con la válvula de carrera
rectilínea cerrada 16 contra un tope 54 de la pared de base del
elemento deslizante 18, estando la palanca de elevación 36 mantenida
en total sin ningún juego por el efecto del elemento de compensación
del juego de válvula 52.
En esta posición, el conjunto de rodillos 34
presenta una carrera en vacío s, vista entre las superficies de
parada 36a, 36b de la palanca oscilante y el círculo de base 14b de
la leva 14.
Esta carrera en vacío s conduce a una elevación
del conjunto de rodillos 34 a partir de la superficie de parada 36a,
36b de la palanca oscilante 36, porque dos resortes helicoidales 56
fijados en el elemento oscilante 18 ponen en tensión previa, cada
uno con su rama 56a, el conjunto de rodillos 34 sobre el resorte
contra las levas 14. Las ramas 56a se enganchan entonces, como se ve
en la figura 2, cada vez entre el rodillo del medio 34a y los dos
rodillos adyacentes 34b, 34c en el pasador de transmisión 34d,
mientras que su segunda rama 56b se apoya sobre el elemento
deslizante 18.
En consecuencia, con un accionamiento de válvula,
el conjunto de rodillos 34 acelera previamente en primer lugar en
un movimiento de excitación en la zona de la carrera en vacío s,
aumentando esta carrera en vacío s en función cuando la carrera de
válvula disminuye (ajuste del elemento deslizante 18 en la figura 1
del dibujo hacia la derecha).
Este movimiento de excitación del conjunto de
rodillos 34 aumenta a través de la forma representada de la rampa de
aceleración previa 30, hasta que el pasador de transmisión 34d se
desvía o desplaza en el tramo de la rampa de puesta en marcha 30a de
la rampa de ajuste 30, poniéndose aquel en marcha al mismo tiempo
por el efecto de los rodillos 34b, 34c sobre la superficie de parada
36a, 36b de la palanca oscilante 36 y accionando la válvula de
carrera rectilínea 16 en el movimiento de generación que sigue. El
tramo 30a pasa entonces esencialmente, de manera aproximada,
tangencialmente con respecto a la leva 14 o a su rampa de parada y
de puesta en marcha.
Cuando se produce el cierre de la válvula de
carrera rectilínea 16, la palanca oscilante 36 se encuentra de
nuevo finalmente sobre el tope 54, después el conjunto de rodillos
34 se levanta a partir de la palanca oscilante 36, en el marco de la
carrera en vacío s derecha.
La disposición geométrica de la leva 14 y de las
rampas de ajuste 30, 32 en el elemento deslizante 18 se explica con
detalle mediante los gráficos según las figuras 5 y 6.
En efecto, la figura 5 muestra las curvas de
desplazamiento en una carrera completa y la figura 6 las curvas de
desplazamiento en una carrera parcial de la válvula de carrera
rectilínea 16. Las líneas indicadas perpendicularmente designan la
carrera de válvula respectiva s_{v}.
La curva a corresponde al movimiento de ajuste
del conjunto de rodillos 34, correspondiendo las proporciones del
movimiento de excitación a la carrera en vacío s del conjunto de
rodillos 34. Es necesario considerar como esencial de la presente
invención el hecho de que igualmente en carrera completa (figura 5)
se tiene una carrera en vacío s, que pone el punto de partida del
movimiento de generación (accionamiento de válvula) en la rama entre
b y c de la curva a, que corresponde aproximadamente a una
aceleración homogénea de la válvula.
La curva d describe la disposición geométrica de
la rampa de ajuste 30 que, en unión con la disposición de la curva
a, permite el levantamiento efectivo de la válvula según la curva e
y por el efecto de la carrera de válvula s_{v}. La curva siguiente
f describe el desarrollo de la aceleración de la válvula,
considerando que es notable que los picos de aceleración en carrera
completa (figura 5) y en carrera parcial (figura 6) sean
aproximadamente iguales.
El accionamiento de válvula descrito permite así
curvas de elevación de válvula e "redondeadas" para la carrera
completa de las válvulas de carrera rectilínea 16, sin picos de
aceleración más elevados en carrera parcial.
Claims (13)
1. Accionamiento de válvula variable para motores
de pistón de movimiento en vaivén o alternativo, en particular
motores de combustión interna, con al menos una leva de un árbol de
levas montado rotativo en una cabeza de cilindro, cuya leva acciona
una válvula de carrera rectilínea mediante el efecto de un conjunto
de rodillos guiados de manera que sea empujado a lo largo de una
rampa de ajuste en un elemento deslizante de un elemento de
accionamiento de válvula situado a continuación, pudiendo ser
ajustada la válvula de carrera rectilínea de manera variable por el
desplazamiento del elemento deslizante con relación a la leva y
estando el conjunto de rodillos previamente tensado por resortes
contra las levas,
caracterizado porque
entre el círculo de base de las levas (14b) y el
elemento de accionamiento de la válvula (36), está prevista una
rampa de aceleración previa (32) que permite una aceleración previa
como movimiento de excitación del conjunto de rodillos (34) en la
zona de una carrera en vacío (s), siendo levantado el conjunto de
rodillos (34) con una instalación en la zona del círculo de base de
levas (14b) correspondiente a la carrera en vacío (s) a partir de un
elemento de accionamiento de la válvula (36).
2. Accionamiento de válvula según la
reivindicación 1, caracterizado porque el movimiento de
excitación del conjunto de rodillos (34) corresponde a la
aceleración inicial y a la aceleración final de contorno o perfil de
la leva (14, figura 5, curva a, carrera en vacío s).
3. Accionamiento de válvula según la
reivindicación 1 o la 2, caracterizado porque la rampa de
ajuste (30) está alineada en total de manera aproximada
perpendicularmente al movimiento de ajuste (flecha doble 24) del
elemento deslizante (18) y porque el conjunto de rodillos (34) actúa
sobre una palanca oscilante (36) apoyada de manera móvil por un
lado, que está dispuesta esencialmente por debajo del eje de
rotación de los árboles de levas (10a) entre el elemento deslizante
(18) ajustable tangencialmente a la leva (14) y el extremo del
vástago de la válvula de carrera rectilínea (16).
4. Accionamiento de válvula según las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la rampa de
ajuste (30) comprende un tramo de rampa de puesta en marcha (30a)
que pasa casi tangencialmente con respecto a la leva (14).
5. Accionamiento de válvula según las
reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque las superficies
de parada (36a, 36b) de la palanca oscilante (36) están dirigidas
paralelamente a la dirección de desplazamiento (24) del elemento
deslizante (18) para el conjunto de rodillos (34).
6. Accionamiento de válvula según una o varias de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la rampa de
ajuste (30) está realizada en una guía deslizante en forma de
hendidura, cuya superficie de guía opuesta forma una rampa de
aceleración previa (32) para el movimiento de excitación (carrera en
vacío s) del conjunto de rodillos (34).
7. Accionamiento de válvula según una o varias de
las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el conjunto
de rodillos (34) está previamente tensado al menos por un resorte
helicoidal (56) contra la leva (14).
8. Accionamiento de válvula según la
reivindicación 7, caracterizado porque al menos un resorte
helicoidal (56) es mantenido con una de sus ramas (56b) directamente
contra el elemento deslizante (18).
9. Accionamiento de válvula según una o varias de
las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la palanca
oscilante (36) se encuentra en la posición final de la válvula de
carrera rectilínea (16) contra un tope (54) del elemento deslizante
(18).
10. Accionamiento de válvula según una o varias
de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el
elemento deslizante (18) es guiado por el efecto de ánimas o
taladros ajustados (20) correspondientes en pasadores de guía (22)
fijados a la cabeza de cilindro (12).
11. Accionamiento de válvula según una o varias
de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la
palanca oscilante (36) está alojada de manera orientable por el
efecto de uno o varios ejes de palanca oscilante (46).
12. Accionamiento de válvula según una o varias
de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la
palanca oscilante (36) está realizada en al menos dos partes,
estando el primer elemento de la válvula oscilante (40) alojado de
manera orientable por el efecto de los ejes de la palanca oscilante
(46) y comprende las superficies de parada (36a) para el conjunto de
rodillos (34) y coopera para accionamiento con un segundo elemento
de la palanca oscilante unido en paralelo, que está en apoyo de
manera orientable, por una parte, sobre un elemento de compensación
hidráulica del juego de válvula (52) y, por otra parte, está en toma
con el extremo del vástago de la válvula de carrera rectilínea
(16).
13. Accionamiento de válvula según la
reivindicación 12, caracterizado porque el primer elemento de
palanca oscilante (40) está realizado en forma de H con dos tramos
de carrera con superficies de parada (36a) y un accionamiento que se
extiende transversalmente (48) que actúa sobre el segundo elemento
de palanca oscilante y porque el segundo elemento de palanca
oscilante (42) pasa entre los dos tramos de carrera del primer
elemento de palanca oscilante (40).
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