ES2314959T3

ES2314959T3 - Rotor de un regulador de arbol de levas.

Info

Publication number: ES2314959T3
Application number: ES07100664T
Authority: ES
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Knecht (FH); Dirk Dipl.-Ing. Pohl; Jan Dipl.-Ing. Eimert (FH)
Original assignee: Hydraulik Ring GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2009-03-16
Anticipated expiration: 2027-01-17
Also published as: EP1811139A1; EP1811139B1; ATE410587T1; DE502007000144D1; DE102006019435A1; DE102006019435B4

Abstract

Rotor (3) de un regulador de árbol de levas (1), especialmente conforme al principio de motor oscilante, con una pluralidad de palas (5) y un núcleo de rotor (7) del que salen las palas (5), y una espiga de bloqueo (9) conducida en una abertura de bloqueo (11) de modo tal, que es extensible del rotor (3) a través de la superficie del rotor (13), siendo la abertura de bloqueo (11) un agujero pasante (19), escalonado con un manguito (21) dotado de cómo mínimo dos diferentes secciones transversales (15, 17), a través de una pala (5) del rotor (3), caracterizado porque el manguito (21) forma mediante su pared exterior (25) un canal de alimentación (27), separando el manguito (21) el canal de alimentación (27) de una superficie de deslizamiento de la espiga de bloqueo (9) mediante la formación de una pared divisoria, de modo que el canal de alimentación (27), que al menos en parte se extiende paralelo al manguito (21), es delimitado por la pared exterior (25) del manguito (21) y las paredes (28) del agujero (19).

Description

Rotor de un regulador de árbol de levas.

El presente invento trata de una abertura de bloqueo de un rotor de un regulador de árbol de levas, especialmente aberturas de bloqueo con espigas de bloqueo en reguladores de árbol de levas del tipo de motor oscilante.

Por regla general, los vehículos motorizados modernos se encuentran usualmente dotados hoy en día de uno o más reguladores de árbol de levas. Los reguladores de árbol de levas son elementos de transmisión de tipo rotativo, que pueden ajustar entre sí, el ángulo de fase relativo entre un árbol propulsor y un árbol propulsado. Para motores de combustión interna, los tiempos de apertura y cierre de las válvulas reversoras de gas se ajustan en relación al cigüeñal mediante el regulador del árbol de levas, usualmente en forma hidráulica.

Especialmente frecuentes son los reguladores de árbol de levas, que trabajan según un principio de dentado helicoidal, y reguladores de árbol de levas que trabajan según un principio de motor oscilante. Mientras que los reguladores de árbol de levas con un dentado helicoidal muestran debido al dentado helicoidal una cierta autoinhibición o autopersistencia, los reguladores de árbol de levas operados por motor oscilante son de marcha tan suave, que debe proporcionarse un mecanismo de bloqueo separado para una posición preferente que, por ejemplo, es necesario adoptar en un estado de desconexión, estado especial de carga o estado de arranque del motor de combustión interna.

Se conocen numerosos mecanismos de bloqueo, que frecuentemente pueden describirse como que una espiga se encuentra dispuesta de modo retráctil en el rotor y puede, de esta forma, engranar con el rotor el segundo componente del regulador de árbol de levas, el estator, montado de modo rotativamente libre. Durante el tiempo de engrane, la presión hidráulica en las cámaras hidráulicas formada entre el rotor y el estator no ejercen influencia sobre la variación posicional del rotor respecto del estator. El rotor y el estator giran sincrónicamente uno respecto al otro durante el bloqueo en su posición de bloqueo, propulsados por un accionamiento externo.

Cuando el bloqueo se encuentra retraído, siendo este el estado en el que el rotor y el estator se mueven libremente uno respecto al otro en una cierta relación angular, una diferencia de presión relativa entre cámaras hidráulicas actuantes en forma opuesta genera una torsión relativa del árbol propulsado respecto al árbol propulsor.

La literatura de patentes contiene múltiples consideraciones respecto a cómo pueden configurarse una apertura de bloqueo y una espiga de bloqueo apropiada, para que pueda asegurarse un engrane entre rotor y estator bajo diferentes condiciones operativas, como calentamiento, marcha en vacío, falta de presión, aún a altas velocidades de regulación. Muchos proyectos tienen presente, ante todo, un diseño especialmente ingenioso basado en la respectiva técnica de construcción de rotores, para posibilitar, por ejemplo, comportamientos respecto al ruido, tolerancia de fallos o movilidad incrementada. Por ejemplo, puede citarse la siguiente documentación: DE 196 06 724 A1 de la INA Wälzlager Schaeffler KG, DE 196 23 818 A1 de la Nippondenso Co, DE 197 42 947 A1 de la DENSO Corporation, DE 100 38 082 A1 de la DENSO Corporation, DE 101 49 056 A1 de la DENSO Corporation y la JP 2001050018 A de la DENSO Corporation. En mucha documentación pueden verse aberturas de bloqueo configuradas como agujero ciego. Con especial claridad puede verse la configuración de agujero ciego en la zona de las referencias 19 y 51 en las figuras del documento US 5 960 757 de la Nippondenso Co. Ltd.

Para completar deben mencionarse también los documentos DE 101 48 687 A1 de la Denso Corporation, DE 100 39 921 A1 de la Denso Corporation y EP 1 762 706 A2 de la Delphi Technology Incorporation.

De ello puede deducirse, que el rotor es inicialmente fabricado en un primer paso para producir sus dimensiones externas por medio del corte de un perfil extruído o mediante torneado, y en un paso siguiente se procede al taladrado de un agujero ciego en la pala del rotor. El resultado es que el componente rotor debe sujetarse varias veces, con lo cual aumenta tanto el coste del mecanizado como la susceptibilidad a fallos con cada paso de mecanizado. Además, se produce un mayor coste de material, porque debe cambiarse la broca, por ejemplo, después de una determinada cantidad de taladrados.

La utilización de un taladrado por etapas, o eventualmente también un taladrado desde dos frentes o bien otras formas de fabricación de arranque mecánico apropiadas, para la inserción de piezas de un módulo de bloqueo con espiga de bloqueo puede deducirse de la figura 5 de la patente alemana DE 10 2005 004 281 B3, presentada el 28.01.2005 para la propietaria de patente Hydraulik-Ring GmbH. El miembro familiar de patentes correspondiente US 2006 201 463 A1 muestra que todas las dimensiones descritas en detalle, pueden encontrarse en el estator en la parte
delantera de la espiga y en la zona del agujero de alojamiento para la espiga, pero no en la zona del agujero de guía.

En el documento DE 102 13 831 A1, también publicado como US 2002 139 332 A1, de la Denso Corp., recurriendo a prioridades del año 2001 y 2002, se muestran múltiples ensayos académicos de cómo, con una pluralidad de pistones, sería posible un bloqueo de un regulador de árbol de levas de una máquina de combustión interna desconectada sin control, que ha de evitar la adopción de una posición de retardo del árbol de levas conectado respecto al cigüeñal. De este modo, el ejemplo esquemático de la figura 9 muestra un ensayo constructivo cuya implementación práctica en la construcción de automóviles presenta numerosas dificultades. Uno de los pistones está dispuesto en el estator y es, consecuentemente, fijo. El rotor se encuentra parcialmente algo distanciado en la zona del manguito del pistón, aún en la posición de tope.

La utilización de un anillo como pieza de inserción en el estator, ya utilizado frecuentemente en el mundo técnico antes del día de prioridad, 16.05.2003, de la solicitud US 2004/0226527 A1 por Delphi Technologies Inc., como ayuda de centraje se encuentra afectado de un gran juego, para que la espiga de bloqueo presente al menos una posibilidad de retención en las velocidades angulares elevadas. Sin embargo, en este caso, el anillo no guía la espiga de bloqueo en el sentido del presente invento, sino que solamente tiene propiedades sencillas de bloqueo.

En el documento US 2001/054406 A1 (Solicitante: Okada y otros), especialmente en el párrafo 36 se describe como un manguito deslizante puede insertarse a presión en el rotor para mejorar la guía de deslizamiento de la espiga.

Es favorable diseñar un mecanismo de bloqueo que pueda ser fabricado efectivamente como una pieza apta para automóviles. Relacionado a ello, no se descuida el problema de configurar un bloqueo, preferentemente en una pala de rotor, utilizando la menor cantidad de piezas lo más sencillas posible, de modo que el mecanismo de bloqueo pueda ser fabricado o producido de manera fiable y sencilla.

Según el invento, el objetivo es conseguido mediante un rotor conforme a la reivindicación 1; la reivindicación 9 muestra como está diseñado un regulador de árbol de levas según el invento y en la reivindicación 10 se describe un procedimiento de fabricación apropiado.

El rotor de un regulador de árbol de levas se encuentra frecuentemente en el interior del estator que, dotado de cubiertas correspondientes, forma una cámara cerrada, estando dado un espacio intermedio entre rotor y estator en el caso de los reguladores de árbol de levas conforme al principio de motor oscilante, para poder crear cámaras de presión variables según su tamaño. En estado desbloqueado, el rotor y estator cambian su posición cuando un medio hidráulico, que puede introducirse en las cámaras de presión, aumenta la presión en determinadas cámaras de presión, mientras que en las cámaras de presión de acción contraria se produce una presión relativamente baja. Para aumentar el efecto del principio de oscilación se diseñan, por regla general, una pluralidad de palas, por ejemplo 5, dispuestas de manera giratoria entre refuerzos del estator en un determinado ángulo de, por ejemplo, 20 a 25 grados. En algunas palas se encuentran dispuestos mecanismos de bloqueo, que pueden comprender una espiga de bloqueo y una abertura de bloqueo y otros elementos como, por ejemplo, un resorte. Mediante la aplicación de una presión correspondiente capaz de contraponerse a una fuerza de pretensado, la espiga de bloqueo se retrae a su posición retraída desbloqueada. Frecuentemente, las palas se compenetran gradualmente en un núcleo de rotor, que conforma una estructura circular, y en la que puede engranar el árbol propulsado, por ejemplo, el árbol de levas. Cuando el rotor está dispuesto respecto al estator de tal manera, que el rotor se encuentra en su posición de reposo, la espiga de bloqueo puede extenderse por encima de la superficie del rotor. La propia abertura de bloqueo es un agujero pasante, que se produce completamente sin interrupción a través de la longitud, preferentemente la altura. El agujero pasante tiene al menos dos secciones transversales diferentes. Si las secciones transversales transcribieran aberturas aproximadamente circulares, puede determinarse el diámetro medio. Los diámetros son diferentes entre si. Se forma un agujero pasante escalonado. En este caso, los diámetros pueden seleccionarse de tal modo, que pueden formar discos circulares parcialmente superpuestos o bien que uno de los diámetros casi puede caber completamente en el otro diámetro. Opcionalmente, también pueden seleccionarse otros diámetros, por ejemplo un diámetro muy pequeño de un semicírculo, que puede ser considerado como continuación del diámetro mayor del agujero cohesivo. Precisamente, del mismo modo también son ventajosas, ocasionalmente, otras formas como óvalos, aberturas conformadas y formas en estrella, en este caso se habla de una sección transversal. La descripción de los diámetros puede aplicarse en forma equivalente a la descripción de las secciones transversales.

Una configuración conveniente del agujero pasante se obtiene cuando la mayor sección transversal se obtiene del diámetro de un agujero circular, más la distancia de una protuberancia lateral. Según una configuración, la protuberancia lateral se extiende solamente por pocos grados angulares, por ejemplo menos de 15º ó 20º, del agujero circular mayor. En sección, el agujero pasante en la zona de la sección transversal mayor aparece como un fractal matemático con dos centros o bien como un muñeco de nieve formado por dos esferas.

En el sentido de este invento, se describe como diámetro la distancia desde un punto en la pared a otro punto elegido, preferentemente exactamente opuesto. Cuando el agujero pasante está caracterizado por dos diámetros diferentes, significa que en el sector del segundo diámetro pueden encontrarse dos puntos sobre la pared del agujero pasante, que presentan una distancia diferente que todas las mediciones de distancia en la parte del agujero pasante del primer sector.

En la abertura de bloqueo se introduce un manguito. El manguito se encuentra en asiento forzado. El asiento forzado se conforma como sector de arco circular entre la pared de manguito, preferentemente pared exterior, y la pared superficial de la abertura de bloqueo. En otro sector de arco circular se encuentra el manguito en un estado autosoportado, de modo que el manguito funciona como pared divisora. El manguito es insertado completamente en el rotor. Dicho manguito finaliza debajo de la superficie, alternativamente en la superficie del rotor, no estando el manguito completamente pasante a través de la altura del rotor. El manguito mismo es un sencillo objeto circular, sin numerosos escalonamientos, por lo tanto sin escalones. Debido a la configuración sencilla del agujero pasante de la abertura de bloqueo y la configuración sencilla del manguito se minimiza la susceptibilidad a fallos, contribuyendo a ello, además, la formación sencilla del asiento forzado, que especifica una profundidad de inserción sencilla y
definida.

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El manguito circular sirve como cojinete de deslizamiento para la espiga de bloqueo retráctil. Se encuentra dotado de una superficie lisa, de modo que la espiga de bloqueo puede salir y entrar fácilmente en el cojinete de deslizamiento. De este modo se impide un atascamiento.

La inserción del manguito en su asiento forzado puede facilitarse, además, mediante una brida de tope en un extremo, preferentemente en el extremo del lado más próximo a la superficie del rotor, de modo que está determinada una profundidad máxima de inserción a presión. En tal caso, la abertura de bloqueo puede estar formada favorablemente como abertura pasante de dos escalones. El primer escalón se encuentra muy cerca de la superficie, tanto dentro de la pala del rotor como es el espesor de la brida de tope. El escalón siguiente se encuentra tan dentro de la pala, que el manguito insertado a presión, que termina a ras de la superficie, no llega hasta el escalón.

El manguito en el rotor forma con su sector no ubicado en el asiento forzado una pared divisoria, que separa un canal de alimentación de la superficie de deslizamiento de la espiga de bloqueo. El canal de alimentación conduce a un collar de la espiga de bloqueo. Según un ejemplo de fabricación, la espiga de bloqueo choca con el collar contra el manguito. De este modo, el manguito asume múltiples funciones, una función formadora de canal, una función de deslizamiento y una o más funciones de tope. El concepto collar se entiende en la presente descripción del invento en el sentido de que con el mismo se denomina un arco hidráulicamente suprimible, que se conforma, por ejemplo, en la transición de una ranura a la cabeza de la espiga de bloqueo. La ranura está configurada como un espacio de recepción de medio hidráulico, en el que ingresa el medio hidráulico, para mediante presión levantar la espiga de bloqueo de la abertura de bloqueo. El collar es el sector de la espiga, que puede tener forma de arco, debajo del cual puede empujar el aceite presente como medio hidráulico en la ranura.

El canal de alimentación es más largo que el manguito. Sin embargo, el canal de alimentación no atraviesa la pala en forma completamente continua. Finaliza en la zona central, en el interior de la pala. El canal de alimentación puede representarse, favorablemente, por medio del segundo diámetro, más corto. El manguito tiene la longitud que, preferentemente, permite envolver completamente el vástago de la espiga de bloqueo, cuando el vástago en su posición extendida sobresale parcialmente de la pala. En este estado, el manguito debe considerarse como manguito de soporte. El manguito tiene la longitud para que pueda permanecer una zona de subflujo del collar. En relación a un medio hidráulico, el canal de alimentación está conectado en forma comunicativa con un canal de flujo de entrada, que a su vez puede alimentarse desde una cámara de presión entre rotor y estator del regulador de árbol de levas. El diseño descrito contribuye a la seguridad de alimentación de la espiga de bloqueo.

En un ejemplo de fabricación alternativo, del manguito se encuentra formada una entalladura casi rectangular, que sirve como perforación del medio hidráulico desde el canal de alimentación a la zona de subflujo del pin. El canal de alimentación tiene una longitud. La longitud puede ser más corta que la longitud del manguito. Sin embargo, también puede tener aproximadamente la longitud del manguito. Por lo tanto, la longitud es más corta o tiene hasta la misma longitud que la longitud del manguito, estando el manguito dotado de una muesca o sección estampada en uno de ambos extremos en la zona hacia el canal de alimentación.

Cuando la pala del rotor está dividida en capas individuales, se pone de manifiesto, que los diferentes diámetros están dados en diferentes capas de la pala. Comenzando en un lado del rotor, pueden encontrarse allí inicialmente todos los diámetros, con la dirección continua hacia el lado opuesto del rotor ya no pueden encontrarse como aberturas diferentes diámetros.

Cuando el rotor es un componente sinterizado contribuye a la capacidad de fabricación especial del rotor.

El rotor y el estator forman junto con otros componentes un regulador de árbol de levas. El rotor, que puede estar ejecutado como pieza sinterizada, se encuentra con marcha suave y al mismo tiempo resistente a la fricción en el estator del regulador de árbol de levas, que forma un agujero de alojamiento para la espiga de bloqueo que marcha suavemente en el manguito.

Un procedimiento apropiado para la fabricación de un rotor de un regulador de árbol de levas, según el invento, consiste en que, primeramente, un molde de sinterización del rotor es cargado con aproximadamente el doble o triple, preferentemente 2,5 veces, de cantidad de polvo metálico, especialmente preferible en dirección a la altura del rotor. La altura del rotor es el lado corto del rotor. El polvo metálico es sinterizado, comprendiendo el molde de sinterización del rotor un molde macho que presenta como mínimo dos diámetros distintos. El molde macho crea la abertura de bloqueo. La denominación molde macho también comprende un molde macho partido, cuya primera parte crea la abertura de bloqueo y cuya segunda parte crea la protuberancia para el canal de alimentación. Otra forma de molde macho se compone de un contorno, mediante el cual pueden crearse al mismo tiempo ambos moldes de abertura longitudinal, dentro de un proceso de trabajo. Durante el sinterizado se crea al mismo tiempo la abertura de bloqueo. Mas tarde, el manguito, que entre otros puede funcionar como cojinete, se encaja a presión a ras en la pala del rotor, de modo que de este lado del manguito se forma un canal de alimentación, mientras que dentro del manguito se crea la superficie de deslizamiento para la espiga de bloqueo. La espiga de bloqueo, que tiene un collar horizontal circunferencial, es insertada desde el lado desde el que no se ha insertado la espiga de bloqueo, el lado opuesto de los manguitos. El collar horizontal circundante se encuentra dispuesto angularmente al sentido del movimiento, la dirección de extensión de la espiga de bloqueo. El collar horizontal se encuentra dispuesto en el sector apartado del manguito.

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Una calibración y, preferentemente, un amolado de las superficies, en particular exclusivamente de las caras frontales del rotor, puede realizarse entre el paso de sinterización y la inserción a presión del manguito. Cuando la superficie no puede fabricarse mediante el molde de sinterización de forma perfilada muy nítidamente, la calibración y, opcionalmente, el tratamiento superficial por medio de procesos de remoción ayudan sustancialmente a asegurar una estabilidad dimensional.

Una ventaja del procedimiento descrito consiste en que el rotor incluso su abertura para recibir los elementos de bloqueo es producido en un solo paso de proceso de conformación, produciéndose simultánea- y coherentemente durante el proceso de estampa la superficie del rotor, incluidas sus protuberancias y recesos. Se hace superfluo un subsecuente mecanizado del taladrado, que remueve partes de material del rotor, debido a la formación del contorno exterior e interior del rotor. Se forma una superficie cerrada del rotor, que se extienden como camino cerrado desde las caras frontales del rotor, pasando por la abertura de bloqueo hasta las secciones transversales del rotor.

Cuando el elemento de bloqueo terminado, una espiga de bloqueo, se encuentra instalado, el mismo puede, conforme a un ejemplo de fabricación, ser soportado por un platillo de muelle a través de un elemento elástico, que forma un cierre al menos parcial, sino completo de un lado de la superficie del rotor, de modo que la superficie compuesta consiste de dos partes, una pala de rotor sinterizada y un platillo de muelle insertado firmemente conectado al rotor.

El invento puede ser comprendido mejor mediante la referencia a las figuras 1 a 10, mostrando

la figura 1, un regulador de árbol de levas con técnica de mecanizado convencional,

la figura 2, un regulador de árbol de levas, según la figura 1, desde una perspectiva rotada,

la figura 3, un rotor de un regulador de árbol de levas, desde una vista de arriba,

la figura 4, una sección a través de una pala de un rotor, según la figura 3,

la figura 5, un rotor similar al de la figura 3, con un canal de alimentación, según el invento,

la figura 6, una sección a través de una parte de una pala del rotor, según la figura 5,

la figura 7, una sección similar al de la figura 6, a través de una parte de una pala de un rotor de dimensiones modificadas,

la figura 8, una vista frontal de un sector parcial de pala de un rotor, según la figura 5,

la figura 9, otro modelo de fabricación de un rotor, según el invento, y

la figura 10, una sección a través de una pala de un rotor, según la figura 9.

En las figuras 11 a 14 se da a conocer otro ejemplo de fabricación.

Las figuras 15 y 16 muestran otra configuración de un manguito, según el invento.

Un procedimiento de fabricación, según el invento, se muestra gráficamente en las figuras 17 y 18. La figura 19 muestra un módulo de pin, según el invento, en el que el manguito puede insertarse a presión junto con la espiga de bloqueo y demás componentes.

En las figuras 1 y 2 se muestra un regulador de árbol de levas abierto 1 con un rotor 3 y un estator 2, que trabaja según el principio del motor oscilante hidráulico. El rotor 3 tiene un núcleo de rotor 7 y una cierta cantidad, en el presente ejemplo cinco, palas 5, que en parte pueden estar configuradas idénticas una respecto a las otras. Algunas de las palas 5 poseen elementos funcionales adicionales como, por ejemplo, elementos de amortiguación, formas de martillo, canales compensadores de presión, canales de subflujo o longitudes de sellado incrementadas. Una de las palas 5 mostradas está dotada del elemento funcional adicional, abertura de bloqueo 11. Se muestra el rotor 3 con una pala sin estrangulador lateral de amortiguación 6, que presenta la abertura de bloqueo 11, y cuatro palas 5, que presentan estranguladores laterales de amortiguación 6. El término "lateral" se refiere a los lados de la pala dispuestos en un ángulo aproximadamente recto respecto de la superficie del rotor 13, que frecuentemente son los lados más cortos de las palas. Sin embargo, también es concebible que una pluralidad de elementos funcionales se encuentren reunidos en una pala o bien que también una pluralidad de palas presenten una abertura de bloqueo 11. Las palas 5 separan diferentes cámaras de presión 33, 34, que están configuradas en cada lado corto de la pala 5 y se forman entre palas pivotantes 5 y refuerzos 4. Las cámaras de presión 33, 34 existentes como cámaras configuradas en forma opuesta y actuando opuestamente son variadas conforme a su anchura mediante el pivotaje de las palas 5. La variación de la anchura es acompañada por un cambio del volumen de las cámaras de presión 33, 34. Lateralmente, un canal de flujo de entrada 29 conduce a una de las cámaras 33, 34. Las cámaras de presión 33, 34 se encuentran llenadas con un medio hidráulico 31, por ejemplo aceite de motor.

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La abertura de bloqueo 11 en las figuras 1 y 2 es fabricada conforme a un procedimiento de taladrado convencional. El resultado del proceso de fabricación mediante el taladrado doble con diferentes tamaños de broca o el taladrado escalonado con una sola broca escalonada muestra una abertura de bloqueo 11 en la que puede insertarse un manguito 21, preferentemente mediante asiento forzado. Las aberturas con diferentes diámetros finalizan con un distinto diámetro en un lado de la pala 5, la superficie del rotor 13, que en el otro lado opuesto 14 de la misma pala 5. La abertura de bloqueo 11 se encuentra más o menos centralizado en la superficie de rotor 13 de una pala 5, que representa el lado ancho del rotor 3. La mayor parte del ancho de la pala es removida de la pala 5 por medio del taladrado. Los diferentes diámetros se encuentran en lo esencial coaxialmente paralelos al eje del árbol de levas. El manguito 21 presenta una brida de tope 23. La abertura de bloqueo 11 es traspasa a través de la altura H del rotor 3, que representa la altura más corta. La abertura de bloqueo 11 es escalonada. El escalón es el resultado de un taladrado escalonado. La brida de tope 23 del manguito 21 descansa sobre el escalón. En el lado que es el lado alto del rotor 3, un canal de alimentación 27 se dirige desde la cámara de presión 33 a la abertura de bloqueo 11. El canal de alimentación 27 se encuentra más o menos a la mitad de la altura del rotor 3. El canal de alimentación 27 desemboca en el escalón de la abertura de bloqueo 11. La abertura de bloqueo 11 es un agujero pasante circular. El manguito 21 tiene un diámetro exterior mayor al diámetro de taladro del sector con el diámetro de abertura menor. El manguito 21 se encuentra en asiento forzado en el sector de abertura
con el diámetro menor. La brida de tope se encuentra sobre el hombro que se forma entre los dos diámetros sucesivos.

La figura 3 representa el rotor 3 sin su estator 2 en una vista frontal, que muestra al observador una de las superficies de rotor 13 de área grande. Alrededor del núcleo de rotor 7 se distribuyen uniformemente palas 5 sobre su circunferencia. La abertura de bloqueo continua 11 con su espiga de bloqueo 9, que se extiende desde una superficie de rotor 13 hasta la superficie de rotor 13 opuesta, está localizada en la pala dispuesta lateralmente, anguladas de la superficie de rotor 13, sin otros contornos, meramente con una superficie perpendicular, lisa, más corta, aproximadamente rectangular. La espiga 9 marcha dentro del manguito 21.

La abertura de bloqueo 11 está representada en mayor detalle en la figura 4. La espiga de bloqueo 9, que comprende un collar 10 y un vástago 12, se encuentra montada de modo que pueda deslizarse dentro de la abertura de bloqueo 11. La espiga de bloqueo 9 está insertada en el agujero pasante 19, que tiene dos diámetros diferentes 15, 17, que se encuentran en diferentes capas S, S', S''. El collar 10 tiene un diámetro mayor que el vástago 12. El collar 10 y el vástago 12 se encuentran uno encima del otro en la misma alineación sobre el mismo eje, formados coaxialmente en una pieza. La abertura de bloqueo 11 se extiende desde un lado de la superficie del rotor, inicialmente con una sección del tamaño suficiente para poder alojar el vástago en forma guiada, hasta aproximadamente el nivel superior de la pala en la que desemboca un canal de flujo de entrada 29 lateral. La sección transversal de la abertura de bloqueo 11 se estrecha debajo de la zona de subflujo 35 a la sección transversal del vástago 12. El estrechamiento puede generarse mediante un manguito circular, rotacionalmente balanceado, tendido sobre toda la circunferencia. El manguito forma una abertura de bloqueo escalonada, cuyas secciones transversales son estrechadas a lo largo de la altura H a la sección transversal del vástago. La espiga 11 se mueve en la dirección de extensión R.

Como puede verse fácilmente en la vista desde arriba de la figura 3, el manguito 21 tiene un diámetro menor que el punto más ancho de la abertura de bloqueo 11 y un diámetro interior mayor que el diámetro exterior del vástago 12 de la espiga de bloqueo 9. El canal de flujo de entrada 29 extendido debajo del collar 10 conduce el medio hidráulico debajo del collar 10, de tal modo que el medio hidráulico empuja el collar, y con ello la espiga emergente del mismo, al espacio del diámetro más ancho de la abertura de bloqueo 11.

Otro ejemplo de fabricación puede verse en las figuras 5 a 8. Por motivos de legibilidad, las piezas similares a las de las figuras 3 y 4 pueden estar explicadas de forma similar a las explicaciones anteriores. En una pala 5 de la protuberancia emergente del núcleo de rotor 7 se encuentra dispuesta nuevamente la abertura de bloqueo 11 con su espiga de bloqueo 9. La abertura de bloqueo 11 aparece como un todo algo más complicada que el ejemplo de fabricación de las figuras 3 y 4, realizándose la producción de la forma mostrada de modo igualmente sencillo. La forma básica de la abertura de bloqueo 11 es un agujero circular con un receso lateral, por ejemplo alineado respecto al lado exterior de la pala o respecto al lado más alejado de la pala, existente preferentemente también sobre toda la altura del rotor. Desde el lado frontal, la perforación se parece a un fractal con dos puntos centrales. El manguito 21 se encuentra insertado en la perforación. El manguito 21 forma una zona interior de deslizamiento, producida para el vástago 12 de la espiga de bloqueo 9, y una zona exterior que, como canal de alimentación 27, está dotada de un diámetro ostensiblemente más pequeño que el de la espiga de bloqueo 9. El canal de alimentación 27 desemboca en forma aproximadamente central en la pala 5 en la zona de subflujo 35 de la espiga de bloqueo 9. La zona de subflujo 35 está formada, como mínimo en parte, circunferencialmente alrededor de la espiga sustancialmente redonda mediante una profundidad de inserción, precediendo al collar 10 de la espiga de bloqueo 9. El collar 10, que representa un collar de tope horizontal, delimita del lado de presión opuesto en la espiga de bloqueo 9 el medio hidráulico del canal de alimentación y de la zona de subflujo 35. El manguito 21 se asienta en un asiento forzado, parcialmente en contacto, en la perforación del rotor 3, cuyo sector autosoportante es al mismo tiempo una parte del canal de alimentación 27. Otras partes del canal de alimentación 27 están formadas por la pared 28 generada por la pala 5. El manguito 21 cumple de este modo dos funciones, la de cojinete de deslizamiento y la de conducción de aceite. Como puede verse en la figura 7, la espiga 9 se encuentra pretensada elásticamente mediante el resorte 8.

El ejemplo de fabricación conforme a la figura 9 y figura 10 muestra una estructura similar a la de las figuras 5 a 8, siendo el canal de alimentación 27, extendido de modo longitudinal en la altura del rotor 3, complementado mediante un canal de flujo de entrada 29 saliente de la pala 5, que permite la alimentación de la espiga de bloqueo 9 que marcha por sectores en la abertura de bloqueo 11, con medio hidráulico proveniente de una de las cámaras hidráulicas (véase en la figuras 1 y 2 las referencias 33, 34) entre las palas 5 del rotor 3. El canal de flujo de entrada 29 es un canal delimitado paralelo, angulado recto, configurado para el camino más corto que finaliza en el manguito 21 o bien en uno de los extremos 22 del manguito 21. Para llegar debajo del collar 10 con su zona de subflujo 35, el medio hidráulico corre a través de diferentes sectores de paso, cuyas direcciones de flujo se encuentran deflectadas múltiples veces comparado con la pala 5 del rotor 3. Las deflexiones contribuyen a una propagación de la presión durante cambios de presión con un medio hidráulico casi inmóvil. Una pala 5 así descrita se encuentra suspendida en forma simple o múltiple
del núcleo de rotor 7. El vástago 12 de la espiga está montado de modo deslizante en el lado interior del manguito.

El ejemplo de fabricación de las figuras 11 a 14 muestra un rotor 3, según el invento, con cinco palas de rotor 5 alrededor de un núcleo de rotor 7, en una de cuyas palas 5 se encuentra insertada una espiga de bloqueo 9 en un manguito 21. El manguito 21 es delimitado en su profundidad de inserción mediante una brida de tope 23, de tal manera que el manguito 21 finaliza con su brida de tope 23 alineado a ras con la superficie del rotor 13. La brida de tope 23 se encuentra configurada en un extremos 22 del manguito 21. La superficie 14 opuesta, la superficie apartada 14, del rotor 3 muestra solamente una abertura de bloqueo 11. El manguito circular 21 dispone de una brida de tope 23 igualmente circular que, sin embargo, en un ejemplo de fabricación alternativo también puede estar presente solamente como un arco circular. En el ejemplo de fabricación mostrado en la figura 13, la brida de tope 23 estrecha ligeramente el canal de flujo de entrada 29 en la superficie 13 del rotor 3. Entonces, el canal de alimentación 27 se extiende uniformemente hasta dentro de la zona de subflujo 35. En la posición extendida de la espiga de bloqueo 9, la zona de subflujo 35 permanece siendo subfluible. Un segmento parcial de la pared exterior 25 del manguito 21 conforma simultáneamente una zona de la pared interior del canal de alimentación 27.

En las figuras 15 y 16 se muestra una configuración alternativa. Particularmente, el canal de alimentación 27 con el manguito 21 es configurado algo diferente en su longitud que en los ejemplos de fabricación anteriores. El manguito 21 tiene una protuberancia en el extremo. En el otro extremo 22 del manguito 21 existe un borde levantado en dirección a la pared exterior 25 del manguito 21. Una conexión entre el canal de alimentación 27 y la zona de subflujo 35 de la espiga de bloqueo 9 es creado mediante la protuberancia en una sección circular del manguito 21. El canal de alimentación es más corto o de la misma longitud que el manguito. Dicha disposición tiene la ventaja de que las tolerancias de fabricación pueden ser interceptadas más fácilmente. Sin embargo, debe prestarse atención para asegurar que el manguito siempre sea insertado correctamente en la abertura de bloqueo 11 en el sentido de su orientación.
Toda la disposición se encuentra en un punto apropiado de las palas 5, tal como en ejemplos de realización similares.

Las figuras 17 y 18 muestran un proceso de sinterización de un paso de fabricación de un rotor 3, según el invento, de las figuras 1 a 14, en un molde de sinterización de rotor 51 con abertura de bloqueo 11 para la subsecuente inserción de un manguito 21. El molde de sinterización de rotor 51 presenta como mínimo dos moldes machos 53, de los que el molde macho mayor se encuentra en el centro del molde de sinterización del rotor 51. Forma la conexión axial del regulador de árbol de levas al árbol de levas. Lateralmente, un molde macho 53 atraviesa el rotor 3, que puede estar dotado de un engrosamiento para el canal de alimentación o formar otro molde macho parcial. El polvo metálico 55 es compactado después de la carga del molde de sinterización del rotor 51. Usualmente, más o menos el doble del volumen V del rotor 3 es llenado con el polvo metálico 55. El polvo metálico 55 es comprimido conforme a lo mostrado en la figura 16. A continuación, el manguito 21 puede ser insertado a presión. Cuando la espiga de bloqueo 9 haya sido insertada, el rotor 3 está terminado, después de un proceso de amolado opcional.

En la figura 19 se da a conocer un ejemplo de configuración que puede insertarse como módulo completo 37 en asiento forzado en el agujero pasante 19 del rotor 5. Iniciando desde una de las dos superficies de rotor 13, 14, de forma similar a los ejemplos descritos previamente, el canal de alimentación 27 se alinea con respecto al centro horizontal del rotor 5. En el ejemplo de fabricación, el canal de alimentación 27 está casi o realmente dispuesto en ángulo recto respecto a la superficie 13. El canal de alimentación 27 está formado, como mínimo parcialmente, como un conducto envuelto y cerrado completamente, cuyas paredes resultan de una zona longitudinal del manguito 5, que ocupa y cubre, preferentemente, sólo un pequeño segmento circular del manguito 21, y de paredes interiores del rotor 5 del agujero pasante 19. De este modo, una pared, o sea la que es la pared exterior del manguito 5, es curvada. En el extremo del canal de alimentación 27, que no se extiende sobre toda la altura H del rotor 5, el manguito se encuentra quebrado o interrumpido para conducir el medio hidráulico 31 a la zona de subflujo de la espiga de bloqueo 9, especialmente a la zona debajo de su collar 10. Conforme a una configuración favorable, el manguito 5 no se extiende sobre toda la altura H, sino que los extremos 22 finalizan debajo de la superficie respectiva 13 ó 14, como mínimo en un lado. El canal de alimentación 27 es delimitado por el lado exterior, la pared externa 25, el manguito 21 y las paredes 28 del agujero 19. El canal de alimentación 27 se extiende paralelo al manguito 5. Como en los ejemplo discutidos anteriormente, el diámetro más ancho del agujero pasante 19 finaliza en la zona de la espiga de bloqueo 9, especialmente debajo de la posición máxima de extensión del collar 10, para hacer accesible la zona de subflujo 35 de la espiga de bloqueo 9.

Aún cuando solamente se han presentado algunos ejemplos de fabricación, es comprensible que, naturalmente, pueda seleccionarse cualquier combinación del manguito 21 con cualquier cantidad de aberturas de bloqueo 11 en una pluralidad de palas 5, pudiendo algunos manguitos 21 estar o no dotados de brida de tope 23. Una ventaja del invento consiste en que el manguito puede usarse de modo multifuncional, siendo posible insertarlo fácilmente en el rotor como una pieza perfilada sencilla para formar posteriormente una abertura de bloqueo y, al mismo tiempo, guiar la espiga de bloqueo. El rotor puede fabricarse como pieza sinterizada, pudiendo reducirse a un mínimo las operaciones de acabado después del sinterizado. Por ejemplo, casi no se necesitan operaciones de taladrado con sus procesos de sujeción. El manguito 21 no solamente es una pieza de relleno, sino que el manguito 21 es una pieza de guía para la espiga
de bloqueo 9, y el manguito 21 es una pieza funcional para la formación del canal de alimentación 27 del rotor 5.

El presente invento trata de un nuevo rotor y un procedimiento de fabricación correspondiente para un rotor, según el invento, en el que un manguito, como componente estructural cumple funciones de conducción de aceite, además de las funciones de alojamiento de la espiga de bloqueo, pudiendo el manguito insertarse a ras de la superficie en una pala del rotor por medio de un asiento forzado. En este caso, conforme a un ejemplo de fabricación preferente, el manguito no se extiende completamente de superficie a superficie del rotor, sino que finaliza debajo de la superficie.

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Lista de referencias

1

2

Claims

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1. Rotor (3) de un regulador de árbol de levas (1), especialmente conforme al principio de motor oscilante, con una pluralidad de palas (5) y un núcleo de rotor (7) del que salen las palas (5), y una espiga de bloqueo (9) conducida en una abertura de bloqueo (11) de modo tal, que es extensible del rotor (3) a través de la superficie del rotor (13), siendo la abertura de bloqueo (11) un agujero pasante (19), escalonado con un manguito (21) dotado de cómo mínimo dos diferentes secciones transversales (15, 17), a través de una pala (5) del rotor (3), caracterizado porque el manguito (21) forma mediante su pared exterior (25) un canal de alimentación (27), separando el manguito (21) el canal de alimentación (27) de una superficie de deslizamiento de la espiga de bloqueo (9) mediante la formación de una pared divisoria, de modo que el canal de alimentación (27), que al menos en parte se extiende paralelo al manguito (21), es delimitado por la pared exterior (25) del manguito (21) y las paredes (28) del agujero (19).
2. Rotor (3), según la reivindicación 1, caracterizado porque la abertura de bloqueo (11) posee en sectores un manguito (21), insertado firmemente en asiento forzado, formado por un arco circular entre el manguito (21) y la pared (28) de la abertura de bloqueo (11), que termina en la abertura de bloqueo (11) debajo de la superficie (13) del rotor (3), siendo la abertura de bloqueo (11) más larga que el manguito (21).
3. Rotor (3), según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el manguito (21) es un manguito circular (21), que sirve de cojinete de deslizamiento para la espiga de bloqueo (9) extensible, donde especialmente una brida de tope (23) en un extremo (22), preferentemente en el extremo más próximo a la superficie (13) del rotor, determina una profundidad máxima de inserción a presión del manguito (21).
4. Rotor (3), según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el manguito (21) forma por medio de su pared exterior (25), junto con una pared (28) del canal de alimentación (27) de la abertura de bloqueo (11), formada por medio de uno de las dos secciones transversales (15, 17) de la abertura de bloqueo (11), un canal de alimentación (27) que conduce a un collar (10) de la espiga de bloqueo (9).
5. Rotor (3), según la reivindicación 4, caracterizado porque el canal de alimentación (27) es más largo que el manguito (21), pero más corto que la abertura de bloqueo (11), y el manguito (21) envuelve, preferentemente, completamente el vástago (12) de la espiga de bloqueo (9), de modo que la parte del vástago (12) que permanece en la pala (5) es cubierto por el manguito (21) menos una zona de subflujo (35) del collar (10).
6. Rotor (3), según la reivindicación 4, caracterizado porque el canal de alimentación (27) presenta una longitud hasta la misma longitud del manguito (21), estando el manguito (21) dotado de una protuberancia o estampado en uno de ambos extremos en la zona hacia el canal de alimentación (27).
7. Rotor, según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el canal de alimentación (27) puede alimentarse con medio hidráulico (31) mediante un canal de flujo de entrada (29) dispuesto en la superficie (13), especialmente en la cara frontal, especialmente desde una cámara de presión (33) del regulador de árbol de levas (1).
8. Rotor (3), según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las secciones transversales (15, 17) se presentan en diferentes capas (S) de la pala.
9. Rotor (3), según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el rotor (3) es un componente sinterizado.
10. Regulador de árbol de levas (1) con un rotor (3) según una de las reivindicaciones precedentes, donde, especialmente, una pared interna del estator forma un canal de flujo de entrada (29) desde una zona de presión al canal de alimentación.
11. Procedimiento de fabricación de un rotor (3) de un regulador de árbol de levas (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9, comprendiendo los pasos siguientes:

- carga de un molde de sinterización (51) con una cantidad de polvo metálico (55) que forma como mínimo el doble volumen (V), especialmente por medio de un volumen (V) ofrecido a la altura (H) del rotor (3),

- compresión del polvo metálico (55), comprendiendo el molde de sinterización del rotor (51) un molde macho (53) con como mínimo dos secciones transversales (15, 17) diferentes, preferentemente diámetros, que produce la abertura de bloqueo (11),

- sinterización del molde comprimido de rotor,

- inserción a presión al ras de un manguito (21) que funciona como cojinete y forma un canal de alimentación (27) en el rotor (3), e

- inserción de una espiga de bloqueo (9) dotada, especialmente, de un resorte (8), que tiene un collar horizontal (10) envolvente, dispuesto angulado a la dirección de extensión (R) de la espiga de bloqueo (9) desde la superficie (14) del rotor (3) apartada del manguito (21).
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12. Procedimiento de fabricación, según la reivindicación 11, caracterizado porque entre el paso de sinterización y la inserción por presión del manguito (21) se produce una calibración y, preferentemente, un amolado de las superficies (13), especialmente excluidas las caras frontales, del rotor (3).