ES2319229T3 - Valvula de mariposa para motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Una válvula de mariposa (1) para un motor de combustión interna, incluyendo la válvula de mariposa (1): un cuerpo de válvula (2); un motor eléctrico (3); un asiento de válvula (4); un disco estrangulador (5), que engancha el asiento de válvula (4) y es girado por el motor eléctrico (3) entre una posición abierta y una posición cerrada; una transmisión de engranajes (7) que conecta el motor eléctrico (3) a un eje (6) del disco estrangulador (5); un sensor de posición (8) para determinar la posición del disco estrangulador (5), e incluyendo un estator (9), y un rotor (10) integral con el eje (6) del disco estrangulador (5); una cámara de alojamiento (11) formada en el cuerpo de válvula (2) y que aloja el motor eléctrico (3), la transmisión de engranajes (7), y el sensor de posición (8); una cubierta extraíble (12) para sellar la cámara de alojamiento (11); un conector eléctrico (17) definido internamente por terminales eléctricos (16) para conexión eléctrica a un sistema eléctrico del motor de combustión interna, y externamente por un elemento tubular exterior (20) hecho de material plástico aislante y que realiza la protección mecánica de los terminales eléctricos (16), y para establecer conexión mecánica con otro conector eléctrico del sistema eléctrico del motor de combustión interna; y una chapa rígida (13), que se aloja dentro de la cámara de alojamiento (11), está conectada mecánicamente al cuerpo de válvula (2), y soporta el estator (9) del sensor de posición (8), los terminales eléctricos (16) del conector eléctrico (17), y un circuito impreso de conexión (15) que conecta eléctricamente el estator (9) del sensor de posición (8) y el motor eléctrico (3) a los terminales eléctricos (16) del conector eléctrico (17); caracterizándose la válvula de mariposa (1) porque el elemento tubular exterior (20) del conector eléctrico (17) es una parte integral del cuerpo de válvula (2), y está conectado a los terminales eléctricos (16) cuando la chapa (13) está montada en el cuerpo de válvula (2).
Description
Válvula de mariposa para motor de combustión
interna.
La presente invención se refiere a una válvula
de mariposa de motor de combustión interna.
Los motores de combustión interna de gasolina
incluyen normalmente una válvula de mariposa para regular el flujo
de aire a los cilindros. Una válvula de mariposa incluye un cuerpo
de válvula que aloja un asiento de válvula enganchado por un disco
estrangulador, que está montado en un eje de accionamiento y se hace
girar entre una posición abierta y una posición cerrada por un
motor eléctrico conectado al eje por una transmisión de engranajes.
Un extremo del eje de accionamiento está montado con un sensor de
posición, que determina la posición angular del eje de
accionamiento (es decir del disco estrangulador) para permitir el
control de realimentación del motor eléctrico por una unidad de
control.
El sensor de posición incluye un rotor montado
en el eje de accionamiento, y un estator que mira al rotor para
determinar la posición angular del rotor, y puede ser un tipo "de
contacto" (incluyendo típicamente un potenciómetro), es decir,
el rotor y el estator están conectados mecánicamente, o un tipo
"sin contacto", es decir, sin conexión mecánica entre el rotor
y estator del sensor de posición. Un ejemplo de un sensor de
posición "sin contacto" inductivo comúnmente usado para
determinar la posición angular del eje de accionamiento de una
válvula de mariposa controlada electrónicamente se describe en la
patente US6236199 B1.
El motor eléctrico, la transmisión de
engranajes, y el sensor de posición están alojados dentro de una
cámara que aloja el cuerpo de válvula, y que está cerrada por una
cubierta extraíble hecha normalmente de plástico o material
metálico. La cubierta está provista de un conector eléctrico para
conectar eléctricamente la válvula de mariposa al sistema eléctrico
del motor de combustión interna; y una superficie interior de la
cubierta está provista de un circuito impreso que soporta el
estator del sensor de posición y las conexiones eléctricas entre el
sensor de posición y el conector eléctrico y entre el motor
eléctrico y el conector eléctrico.
La patente US5672818 B1 describe un ejemplo de
una válvula de mariposa, en la que el estator del sensor de
posición está fijado a la cubierta de la cámara de alojamiento.
Sin embargo, producir una cubierta del tipo
descrito anteriormente es sumamente complejo, porque la cubierta
debe ser hermética para evitar la contaminación de la cámara de
alojamiento por agentes externos durante el servicio, y también
debe asegurar un alto grado de precisión en términos de planeidad y
colocación del estator del sensor de posición, con el fin de evitar
errores de lectura del sensor de posición.
US2005155780 describe una cubierta para una
cámara de un alojamiento de una válvula de mariposa, incluyendo
dicha cubierta un soporte aproximadamente del tipo de chapa que
soporta una red de conductores que se hace como una pantalla
prensada y provista de un sensor.
US2005106928 describe una unidad de contacto
incluyendo una placa de contacto y un tapón de conexión para un
dispositivo de ajuste; un sensor de posición está dispuesto en la
placa de contacto cuyo contacto eléctrico da lugar a pistas
conductoras moldeadas en la placa de contacto.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar una válvula de mariposa de motor de combustión interna
diseñada para eliminar dichos inconvenientes, y que, en particular,
es barata y fácil de producir.
Según la presente invención, se facilita una
válvula de mariposa de motor de combustión interna como la
reivindicada en las reivindicaciones acompañantes.
Una realización no limitadora de la presente
invención se describirá a modo de ejemplo con referencia a los
dibujos acompañantes, en los que:
La figura 1 representa una vista esquemática
delantera, con partes quitadas para claridad, de una válvula de
mariposa según la presente invención.
La figura 2 representa una vista en sección, con
partes quitadas para claridad, a lo largo de la línea
II-II de la válvula de mariposa de la figura 1.
\newpage
La figura 3 representa una vista en planta de
una realización alternativa de un circuito impreso de la válvula de
mariposa de la figura 1.
La figura 4 representa una vista lateral del
circuito impreso de la figura 3.
El número 1 en las figuras 1 y 2 indica en
conjunto una válvula de mariposa para un motor de combustión
interna. La válvula de mariposa 1 incluye un cuerpo de válvula 2
que aloja un motor eléctrico 3, un asiento de válvula 4, y un disco
estrangulador 5, que engancha el asiento de válvula 4 y es movido
por el motor eléctrico 3 entre una posición abierta y una posición
cerrada que abren y cierran respectivamente el asiento de válvula 4.
Más específicamente, un disco estrangulador 5 está montado en un
eje 6, que está montado para rotación dentro del cuerpo de válvula
2 y conectado mecánicamente al motor eléctrico 3 por una transmisión
de engranajes 7.
La válvula de mariposa 1 también incluye un
sensor de posición "sin contacto" inductivo 8 montado en el eje
6 para determinar la posición angular del eje 6, y por lo tanto del
disco estrangulador 5, para permitir el control de realimentación
de la posición del disco estrangulador 5. El sensor de posición 8 es
del tipo descrito en la patente US6236199 B1, e incluye un estator
9; y un rotor 10 integral con el eje 6 y mirando al estator 9. Más
específicamente, el rotor 10 se define por una vuelta de metal plano
(no representada), que está cortocircuitada, tiene varios lóbulos,
y está conectada a un engranaje de extremo, integral con el eje 6,
de la transmisión de engranajes 7.
El cuerpo de válvula 2 incluye una cámara de
alojamiento 11, que aloja el motor eléctrico 3, la transmisión de
engranajes 7 y el sensor de posición 8, y que está sellada por una
cubierta extraíble 12 hecha de plástico o material metálico.
Una chapa rígida 13 se aloja dentro de la cámara
11, está montada en el cuerpo de válvula 2 con varios tornillos 14,
y soporta el estator 9 del sensor de posición 8, un circuito impreso
de conexión 15, y los terminales eléctricos 16 de un conector
eléctrico 17 para conexión eléctrica al sistema eléctrico del motor
de combustión interna.
El circuito impreso 15 conecta eléctricamente el
estator 9 del sensor de posición 8 y el motor eléctrico 3 a los
terminales eléctricos 16 del conector eléctrico 17. El motor
eléctrico 3 está conectado eléctricamente al circuito impreso 15
por dos hojas metálicas rígidas 18, que se extienden hacia arriba de
motor eléctrico 3, perpendicularmente a la chapa 13, y encajan
dentro de respectivos agujeros pasantes 19 formados a través de la
chapa 13, o (en una realización diferente no representada) encajan
dentro de un conector específico montado en la chapa 13.
El conector eléctrico 17 se define internamente
por terminales eléctricos 16, y externamente por un elemento
tubular exterior 20 hecho de material plástico aislante y que
protege mecánicamente los terminales eléctricos 16, y establece
conexión mecánica con otro conector eléctrico (no representado) del
sistema eléctrico del motor de combustión interna, que está
conectado al conector eléctrico 17.
En la realización de las figuras 1 y 2, el
elemento tubular exterior 20 del conector eléctrico 17 es una parte
integral del cuerpo de válvula 2, y está conectado a terminales
eléctricos 16 cuando la chapa 13 está montada en el cuerpo de
válvula 2.
En la realización de las figuras 3 y 4, el
elemento tubular exterior 20 del conector eléctrico 17 está fijado
a la chapa 13 y conectado permanentemente a terminales eléctricos
16; y el cuerpo de válvula 2 o la cubierta 12 tiene una ranura o
agujero pasante (no representado) a través del que encaja el
elemento tubular exterior 20 del conector eléctrico 17. Esta
realización es obligatoria cuando el cuerpo de válvula 2 se hace de
metal, en cuyo caso es imposible o en cualquier caso complicado y
caro incorporar el elemento tubular exterior 20 del conector
eléctrico en el cuerpo de válvula 2.
En una realización alternativa no representada,
el circuito impreso 15 incluye además componentes eléctricos o
electrónicos, tal como circuitos integrados. Por ejemplo, el
circuito impreso 15 puede incluir la electrónica que mueve el motor
3, la electrónica que mueve cualesquiera otros accionadores y
sensores de entorno, y una unidad de procesado de datos para
controlar la válvula de mariposa 1.
La válvula de mariposa 1 descrita anteriormente
es barata y fácil de producir, en particular debido a la cubierta
12 de la cámara de alojamiento 11 que no tiene conexiones
eléctricas, y que sirve simplemente para sellar la cámara de
alojamiento 11. Esta solución de diseño tiene la ventaja doble de
minimizar el número total de conexiones eléctricas entre las varias
partes componentes, y los errores de montaje producidos por la
cadena de tolerancia.
Se deberá señalar que reducir la función de la
cubierta 12 a la de sellar simplemente la cámara de alojamiento 11
permite una libertad considerable con respecto a la fabricación de
la cubierta 12, que, por lo tanto, puede estar diseñada para
minimizar el costo de producción.
Una vez montada la chapa 13, y antes de encajar
la cubierta 12, la válvula de mariposa 1 puede ser comprobada, de
modo que los defectos de fabricación puedan ser corregidos
inmediatamente, en virtud de que la cámara de alojamiento 11
todavía es accesible. En otros términos, la parte mecánica de la
válvula de mariposa 1 solamente se cierra y sella por la cubierta
12 después de haber comprobado la válvula de mariposa 1, acelerando
así la corrección de cualesquiera defectos de fabricación.
La fabricación de la cubierta 12 ya no implica
moldear conjuntamente piezas de metal y plástico, reduciendo así en
gran medida el costo de producción y mejorando la fiabilidad de la
cubierta 12 con respecto a la protección contra agentes químicos
externos.
Claims (3)
1. Una válvula de mariposa (1) para un motor de
combustión interna, incluyendo la válvula de mariposa (1):
- un cuerpo de válvula (2);
- un motor eléctrico (3);
- un asiento de válvula (4);
- un disco estrangulador (5), que engancha el asiento de válvula (4) y es girado por el motor eléctrico (3) entre una posición abierta y una posición cerrada;
- una transmisión de engranajes (7) que conecta el motor eléctrico (3) a un eje (6) del disco estrangulador (5);
- un sensor de posición (8) para determinar la posición del disco estrangulador (5), e incluyendo un estator (9), y un rotor (10) integral con el eje (6) del disco estrangulador (5);
- una cámara de alojamiento (11) formada en el cuerpo de válvula (2) y que aloja el motor eléctrico (3), la transmisión de engranajes (7), y el sensor de posición (8);
- una cubierta extraíble (12) para sellar la cámara de alojamiento (11);
- un conector eléctrico (17) definido internamente por terminales eléctricos (16) para conexión eléctrica a un sistema eléctrico del motor de combustión interna, y externamente por un elemento tubular exterior (20) hecho de material plástico aislante y que realiza la protección mecánica de los terminales eléctricos (16), y para establecer conexión mecánica con otro conector eléctrico del sistema eléctrico del motor de combustión interna; y
- una chapa rígida (13), que se aloja dentro de la cámara de alojamiento (11), está conectada mecánicamente al cuerpo de válvula (2), y soporta el estator (9) del sensor de posición (8), los terminales eléctricos (16) del conector eléctrico (17), y un circuito impreso de conexión (15) que conecta eléctricamente el estator (9) del sensor de posición (8) y el motor eléctrico (3) a los terminales eléctricos (16) del conector eléctrico (17);
- caracterizándose la válvula de mariposa (1) porque el elemento tubular exterior (20) del conector eléctrico (17) es una parte integral del cuerpo de válvula (2), y está conectado a los terminales eléctricos (16) cuando la chapa (13) está montada en el cuerpo de válvula (2).
2. Una válvula de mariposa (1) según la
reivindicación 1, donde el motor eléctrico (3) está conectado
eléctricamente al circuito impreso (15) por dos hojas metálicas
rígidas (18), que se extienden hacia arriba del motor eléctrico
(3), perpendicularmente a la chapa (13), y encajan dentro de
respectivos agujeros pasantes (19) formados a través de la chapa
(13).
3. Una válvula de mariposa (1) según la
reivindicación 1 o 2, donde el circuito impreso (15) incluye además
componentes eléctricos o electrónicos.
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