ES2306810T3 - Dispositivo para el accionamiento variable de las valvulas de cambio de carga en motores alternativos. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para el accionamiento variable de las válvulas de cambio de carga en motores alternativos, que consta de un cárter (G), un árbol (W) alojado de forma giratoria en el cárter (G) y cuyo movimiento se deriva del cigüeñal, un elemento de salida (A), que está guiado de forma definida en el cárter (G) y que transmite el movimiento a la válvula de cambio de carga (V), y un elemento intermedio (Z), que está acoplado al árbol (W) y al cárter (G) mediante exactamente una respectiva articulación de leva (zw, zg) y al elemento de salida (A) mediante otra articulación (za), presentando la leva de la articulación de leva (zg) entre el elemento intermedio (Z) y el cárter (G) una porción que forma un retén y una porción de mando, cuya posición con respecto al árbol (W) puede ajustarse para modificar la curva de carrera de válvula, caracterizado porque la articulación (za) entre el elemento intermedio (Z) y el elemento de salida (A) es una articulación de leva, con lo que se hace posible una rodadura del elemento intermedio (Z) sobre el elemento de salida (A).
Description
Dispositivo para el accionamiento variable de
las válvulas de cambio de carga en motores alternativos.
Ya se sabe que el desarrollo de la carrera de
las válvulas de cambio de carga en los motores alternativos influye
de un modo decisivo en el comportamiento en servicio y los valores
de servicio del motor. Especialmente para reducir las pérdidas de
cambio de carga en motores con control de masa de carga, es deseable
que el desarrollo de la carrera de las válvulas pueda modificarse
de forma continua durante el funcionamiento del motor. Para ello,
puede resultar ventajosa tanto una modificación del desarrollo de la
carrera de las válvulas de admisión y de escape como una
modificación sólo en las válvulas de admisión. Para la realización
técnica de un mando de válvulas variable de este tipo se conocen,
entre otros, mecanismos de válvula de cuatro elementos (por ejemplo
"delta-st, Ein neues Getriebe zur variablen
Ventilsteuerung in Hubkolbenmotoren" MTZ, nº 10, 53 (1992)
octubre; DE 3833540 C2, DE 4322449 A1,
BMW-valvetronic). Los mecanismos de válvula de este
tipo permiten una modificación continua del desarrollo de la
carrera de las válvulas durante el funcionamiento del motor.
La invención indicada en la reivindicación 1
tiene como objetivo satisfacer mejor que el estado actual de la
técnica las exigencias planteadas por el motor a un mando de
válvulas variable. Estas exigencias se definen, por una parte, en
la configuración de los distintos desarrollos de carrera de válvula,
el grupo de desarrollos de carrera de válvula que puede crearse y,
por otra parte, en la magnitud de las pérdidas mecánicas por
fricción durante el accionamiento de las válvulas. Los distintos
desarrollos de carrera de válvula y el grupo de desarrollos de
carrera de válvula que pueden crearse han de poder configurarse con
la mayor libertad posible en lo que se refiere a ángulo de
apertura, ángulo de cierre, carrera de válvula, evolución de la
aceleración de la válvula y posición de fase con respecto al ángulo
del cigüeñal. Las pérdidas por fricción mecánica han de mantenerse
lo más pequeñas posible. Estas exigencias han de satisfacerse dentro
de lo posible sin un gasto constructivo adicional, en particular
sin altura constructiva adicional.
El objetivo se logra mediante las
características de un mecanismo para accionamiento de válvulas
indicadas en la reivindicación 1.
El mecanismo consta de un árbol motor (W), que
está guiado con capacidad de rotación en una articulación giratoria
(wg) y que, mediante una articulación de leva (zw), acciona un
elemento intermedio (Z). Este elemento intermedio (Z) se apoya por
una parte mediante una articulación de leva (zg) en el cárter (G),
por ejemplo en la culata, y se halla en unión activa con un
elemento de salida (A). La articulación de leva (zg) entre el
elemento intermedio (Z) y el cárter (G) consta de una porción que
forma un trinquete y de una porción de mando. Para modificar la
carrera de válvula está previsto configurar la posición (a) de la
porción de mando con respecto a la articulación giratoria (wg) del
árbol (W) en el cárter (G) de modo que pueda modificarse durante el
funcionamiento del motor. El elemento de salida (A) está guiado en
el cárter (G) de forma definida, por ejemplo en una articulación
giratoria (ag), y transmite el movimiento a, al menos, una válvula
(V).
Las ventajas logradas con la invención resultan
del hecho de que el elemento intermedio (Z) está unido al elemento
de salida (A) mediante una articulación de leva (za) y, de este
modo, se reduce el número de valencias de articulación en el
elemento intermedio (Z) accionado por el árbol (W) y, al mismo
tiempo, el total de valencias de articulación del mecanismo. En
contraposición al estado actual de la técnica ya conocido, el
mecanismo tiene un grado de libertad de movimiento adicional, que
permite un desplazamiento del elemento intermedio (Z) respecto del
elemento de salida (A) a lo largo de la leva de la articulación de
leva (za) entre el elemento intermedio (Z) y el elemento de salida
(A) y, al mismo tiempo, un giro del elemento intermedio (Z) respecto
del elemento de salida (A) alrededor de la articulación de leva
(za) entre el elemento intermedio (Z) y el elemento de salida (A).
Con la articulación de leva (za) según la invención entre el
elemento intermedio (Z) y el elemento de salida (A), el movimiento
del elemento intermedio (Z), y con ello la transmisión del
movimiento del árbol motor (W) al elemento de salida (A) y con ello
a la válvula (V), puede configurarse con una mayor libertad que en
el estado actual de la técnica.
El grado de libertad de movimiento adicional
provoca una rodadura del elemento intermedio (Z) sobre el elemento
de salida (A). Mediante este movimiento de giro se produce una
corriente de desplazamiento del lubricante, que a su vez favorece
de un modo decisivo la formación de una película lubricante
resistente en el contacto del elemento intermedio (Z) y el elemento
de salida (A). El movimiento de giro reduce además en parte la
velocidad de deslizamiento en el punto de contacto mediante la
rodadura. Cada uno de estos efectos reduce la fricción en dicho
punto de contacto.
La configuración según la invención tiene además
como ventaja no producir un requerimiento de espacio elevado en
relación con el estado actual de la técnica.
En la reivindicación 2 se describe la
configuración ventajosa del contorno (Kza o Kaz) de uno de los dos
emparejamientos de contacto de la articulación de leva (za) entre el
elemento intermedio (Z) y el elemento de salida (A) como superficie
plana.
De este modo, la fabricación de los componentes
resulta más económica y se logra una mayor precisión de fabricación
que en caso de configurarse libremente el contorno de ambos
elementos de mecanismo.
En la reivindicación 3 se describe la
configuración ventajosa del contorno (Kaz o/y Kza) de, al menos,
uno de los dos emparejamientos de contacto de la articulación de
leva (za) entre el elemento intermedio (Z) y el elemento de salida
(A) como arco de círculo. De este modo, la fabricación de los
componentes resulta más económica y se logra una mayor precisión de
fabricación que en caso de configurarse libremente el contorno de
los elementos de mecanismo.
En las reivindicaciones 4 a 7 se describen otras
configuraciones ventajosas de las articulaciones de leva.
Configurando una articulación de leva de tal
modo que el contorno que la determina se asigne exclusivamente a
uno de los emparejamientos de contacto, el contorno del otro
emparejamiento de contacto se convierte en un arco de círculo o un
círculo, que está configurado ventajosamente como rodillo con
capacidad de rotación. De este modo se logra en esta articulación
de leva una rodadura de los emparejamientos de contacto sobre la
forma que determina la articulación de leva, y se desplaza el
movimiento tangencial al alojamiento del rodillo con capacidad de
rotación. Mediante los materiales y las condiciones de lubricación
ya conocidos(as) para los cojinetes de deslizamiento y
mediante la utilización de un radio de fricción pequeño se reduce la
fricción en esta articulación de leva.
La reivindicación 4 describe una forma de
realización del mecanismo en la que el contorno que determina la
articulación de leva (zg) entre el elemento intermedio (Z) y el
cárter (G) está formado exclusivamente por el contorno (Kzg1) del
elemento intermedio (Z), y el contorno (Kgz1) del apoyo del lado del
cárter es un rodillo con capacidad de rotación (figura 2).
La reivindicación 5 describe una forma de
realización del mecanismo en la que el contorno que determina la
articulación de leva (zg) entre el elemento intermedio (Z) y el
cárter (G) está formado exclusivamente por el contorno (Kgz2) del
cárter (G), y el contorno (Kzg2) del lado del elemento intermedio es
un rodillo con capacidad de rotación (figura 3).
La reivindicación 6 describe una forma de
realización del mecanismo en la que el contorno que determina la
articulación de leva (zw) entre el elemento intermedio (Z) y el
árbol (W) está formado exclusivamente por el contorno (Kwz1) del
árbol (W), y el contorno (Kzw1) del lado del elemento intermedio es
un rodillo con capacidad de rotación (figura 4).
La reivindicación 7 describe una forma de
realización del mecanismo en la que el contorno que determina la
articulación de leva (za) entre el elemento intermedio (Z) y el
elemento de salida (A) está formado exclusivamente por el contorno
(Kaz1) del elemento de salida (A), y el contorno (Kza1) del lado del
elemento intermedio es un arco de círculo (figura 5) o un rodillo
con capacidad de rotación.
En la reivindicación 8 se describen formas de
realización en las que, mediante una aplicación múltiple del efecto
antifricción en las articulaciones de leva del elemento intermedio
(Z), se reduce aun más la fricción del mecanismo.
En la reivindicación 9 se describen formas de
realización de las articulaciones de leva en las que, mediante la
utilización de un rodamiento respectivo para el apoyo de un rodillo
con capacidad de rotación, se reduce aun más la fricción en las
articulaciones de leva del elemento intermedio (Z).
La reivindicación 10 describe la configuración
ventajosa del elemento intermedio (Z) en la que al menos dos de las
articulaciones de leva del elemento intermedio (Z) están
constituidas en el lado del elemento intermedio por cuerpos de
revolución y al menos dos de los centros de giro de estos cuerpos de
revolución coinciden. De este modo se minimiza el espacio
constructivo y se reducen las fuerzas resultantes de la aceleración
de rotación del elemento intermedio (Z).
En un caso extremo, las tres articulaciones de
leva del elemento intermedio (Z) están constituidas en el lado del
elemento intermedio por cuerpos de revolución y los tres centros de
giro coinciden (figura 6). De este modo se logra la menor necesidad
posible de espacio constructivo. En este caso, la posición de giro
del elemento intermedio (Z) como grado de libertad de movimiento
carece de importancia para la transmisión del movimiento.
En la reivindicación 11 se expone que, mediante
un accionamiento conjunto de varios elementos de salida (Ai) y
válvulas (Vi) de un cilindro mediante una leva (N) y un elemento
intermedio (Z), es posible reducir el número de articulaciones y
las masas en movimiento, lo que reduce ventajosamente la fricción y,
gracias a la disminución del número de componentes, reduce además
el gasto constructivo (figura 7).
En las reivindicaciones 12 y 13 se expone que la
leva (Kgz2) que forma la articulación de leva (zg) entre el
elemento intermedio (Z) y el cárter (G) consta de una parte (g1) que
constituye el trinquete de válvula y de una parte (g2) que
constituye el área de mando. La parte (g2) que constituye el área de
mando puede estar fijada por ejemplo de forma giratoria a una pieza
deslizante (S) y la pieza deslizante (S) estar fijada al cárter (G)
de forma desplazable. La posición de deslizamiento (rs) de la pieza
deslizante (S) puede ajustarse por ejemplo mediante una leva (VNs)
fijada al cárter (G). El movimiento de giro (rd) de la parte (g2)
que constituye el área de mando puede ajustarse mediante una leva
(VNd) fijada al cárter (G) o mediante una leva (VNd) fijada a la
pieza deslizante (S). De este modo, el movimiento de giro (rd) de la
parte (g2) que constituye el área de mando puede ajustarse
independientemente de la posición de deslizamiento (rs) de la pieza
deslizante (S).
En el caso más sencillo, el movimiento de giro
(rd) está controlado por una leva que se halla en el cárter (G), a
través del deslizamiento (rs) de la pieza deslizante (S).
De este modo, para modificar la curva de carrera
de válvula puede realizarse la posición (a) de la leva de mando de
forma que se pueda girar (rd) y desplazar (rv) en la dirección de
retén. Con ello se aumenta aun más la libertad de configuración de
la curva de carrera de válvula. No se produce pérdida de contacto
de los elementos del mecanismo. En particular es posible, con el
mismo ángulo de apertura de válvula, modificar adicionalmente la
aceleración de la válvula y la carrera de la válvula (figura 8).
La parte (g1) que constituye la porción de retén
en el cárter (G) puede utilizarse para garantizar el movimiento de
retorno del elemento intermedio (Z) y con ello el contacto de leva,
si está alojada de forma giratoria en el cárter (G) y ejerce una
fuerza sobre el elemento intermedio (Z) que lo mueva en dirección a
la leva (N).
Esta fuerza se genera por ejemplo mediante una
fuerza elástica (KF). En una configuración de este tipo, el
recorrido de resorte necesario puede ser muy pequeño (figura 9).
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citada por el
solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando
parte de los documentos de patente europeos. Aún cuando las
referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden
excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad
a este respecto.
- \bullet DE 3833540 C2 [0001]
- \bullet DE 4322449 A1 [0001]
Claims (13)
1. Dispositivo para el accionamiento variable de
las válvulas de cambio de carga en motores alternativos, que consta
de un cárter (G), un árbol (W) alojado de forma giratoria en el
cárter (G) y cuyo movimiento se deriva del cigüeñal, un elemento de
salida (A), que está guiado de forma definida en el cárter (G) y que
transmite el movimiento a la válvula de cambio de carga (V), y un
elemento intermedio (Z), que está acoplado al árbol (W) y al cárter
(G) mediante exactamente una respectiva articulación de leva (zw,
zg) y al elemento de salida (A) mediante otra articulación (za),
presentando la leva de la articulación de leva (zg) entre el
elemento intermedio (Z) y el cárter (G) una porción que forma un
retén y una porción de mando, cuya posición con respecto al árbol
(W) puede ajustarse para modificar la curva de carrera de válvula,
caracterizado porque la articulación (za) entre el elemento
intermedio (Z) y el elemento de salida (A) es una articulación de
leva, con lo que se hace posible una rodadura del elemento
intermedio (Z) sobre el elemento de salida (A).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque uno de los contornos (Kaz, Kza) del
elemento intermedio (Z) y del elemento de salida (A) que forman la
articulación de leva (za) entre el elemento intermedio (Z) y el
elemento de salida (A) está formado por un contorno plano.
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque al menos uno de los contornos (Kaz, Kza)
del elemento intermedio (Z) y del elemento de salida (A) que forman
la articulación de leva (za) entre el elemento intermedio (Z) y el
elemento de salida (A) está formado por un segmento de un cuerpo de
revolución con capacidad de rotación.
4. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque la articulación de leva (zg) entre el
elemento intermedio (Z) y el cárter (G) está formada por un cuerpo
de revolución con capacidad de rotación montado en el cárter (G) y
por una leva (Kzg1) del elemento intermedio (Z).
5. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque la articulación de leva (zg) entre el
elemento intermedio (Z) y el cárter (G) está formada por un cuerpo
de revolución con capacidad de rotación montado en el elemento
intermedio (Z) y por una leva (Kgz2) del cárter (G).
6. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque la articulación de leva (zw) entre el
elemento intermedio (Z) y el árbol (W) está formada por un cuerpo de
revolución con capacidad de rotación montado en el elemento
intermedio (Z) y por una leva (Kwz1) del árbol (W).
7. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque la articulación de leva (za) entre el
elemento intermedio (Z) y el elemento de salida (A) está formada por
un cuerpo de revolución con capacidad de rotación montado en el
elemento intermedio (Z) y por una leva (Kaz1) del elemento de salida
(A).
8. Dispositivo según las reivindicaciones 4 a 7,
caracterizado porque al menos dos de las articulaciones de
leva del elemento intermedio (Z) están formadas por cuerpos de
revolución con capacidad de rotación.
9. Dispositivo según las reivindicaciones 4 a 8,
caracterizado porque al menos uno de los cuerpos de
revolución con capacidad de rotación montados en el elemento
intermedio (Z) está formado por una porción de rodamiento.
10. Dispositivo según las reivindicaciones 8 y
9, caracterizado porque al menos dos de los centros de giro
de los cuerpos de revolución con capacidad de rotación dispuestos en
el elemento intermedio (Z) coinciden.
11. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a
10, caracterizado porque un elemento intermedio (Z) acciona,
a través de uno o varios elementos de salida (Ai), dos o más
válvulas (Vi) de un cilindro.
12. Dispositivo según las reivindicaciones 8 a
11, caracterizado porque la leva que forma la articulación
de leva (zg) entre el elemento intermedio (Z) y el cárter (G) está
constituida por un contorno del cárter que forma el área de retén,
o una parte (g1) fijada al cárter, y por un contorno en otra parte
(g2) que forma el área de mando.
13. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque la leva de mando que forma la
articulación de leva (zg) entre el elemento intermedio (Z) y el
cárter (G) puede modificarse en lo que se refiere a desplazamiento
y giro.
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