ES2334791T3 - Dispositivo para el accionamiento variable de las valvulas de cambio de gases de motores de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para el accionamiento variable de las válvulas de cambio de gases de motores de combustión interna, en el que una o varias levas (2) de un árbol (1) de levas apoyado en un cárter, giran en función del número de revoluciones del motor, la leva (2) acciona primeramente una pieza (4) Intermedia que realiza un movimiento giratorio puro oscilante, cuyo eje (7) de giro en el cárter, se puede desplazar paralelamente a sí mismo a lo largo de una leva (8) de ajuste, presentando la pieza (4) intermedia una leva (5) de mando con una zona (5a) de retención y una zona (5b) de elevación, y accionando mediante esta leva (5) de mando, un elemento (11) receptor que por su parte acciona al menos una válvula de cambio de gases, caracterizado porque la pieza (4) intermedia está apoyada en un pivote (6) con un eje que corresponde al eje (7) de giro, y el pivote (6) está instalado desplazable paralelamente sobre la leva de ajuste, estando apoyado móvil giratorio el pivote (6) en sus guías, para la realización del desplazamiento en paralelo, y llevando uno o varios discos (18) de levas fijados solidarios en rotación al pivote (6), los cuales se apoyan en el cárter directa o indirectamente, con sus levas mediante piezas (21) deslizantes, y el pivote (6) se puede girar por un medio de ajuste, mediante un elemento apropiado de unión.

Description

Dispositivo para el accionamiento variable de las válvulas de cambio de gases de motores de combustión interna.

La invención se refiere a un dispositivo para el accionamiento variable de las válvulas de cambio de gases de motores de combustión interna, de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1.

Tales dispositivos sirven para estructurar el mando de las válvulas de cambio de gases, de manera que se haga posible hacer funcionar motores de pistones de movimiento alternativo sin la válvula de mariposa corriente en caso contrario.

Se conoce un dispositivo semejante, por ejemplo, por el documento DE 101 23 186 A1. En este dispositivo, una leva giratoria acciona primeramente una pieza intermedia que realiza un movimiento giratorio puro oscilante, y lleva una leva de mando que está compuesta de una zona de retención y de una zona de elevación. La leva de mando transfiere la curva de elevación necesaria para el accionamiento de la válvula, al rodillo de un elemento receptor de forma de palanca de arrastre, que por su parte acciona la válvula. Las deseadas diferentes curvas de elevación de las válvulas, se producen haciendo que el centro de giro de la pieza intermedia se desplace por una trayectoria de forma de arco de círculo, que es concéntrica respecto al rodillo del elemento receptor en su posición con la válvula cerrada. El centro de rotación se forma por un rodillo previsto en la pieza intermedia, y que se apoya con arrastre de fuerza en el cárter, sobre una pista de rodadura de forma de arco de círculo, que asimismo está situada concéntrica al rodillo del elemento receptor, así pues forma una trayectoria equidistante a la del centro de giro, y que se señala como corredera. Adicionalmente, el rodillo instalado en la pieza intermedia se apoya en un disco de levas cuya posición angular fija la posición del centro de giro en su trayectoria de forma de arco de círculo.

Se han dado a conocer otros dispositivos del tipo genérico, en los que el centro de giro de la pieza intermedia accionada por levas, se debe de ajustar a una trayectoria circular (documentos OS 195 32 334 A1; EP 0717 174 A1; DE 101 64 493). No obstante las publicaciones anticipadas no contienen ninguna conclusión para la realización constructiva de un ajuste semejante.

A todos los dispositivos conocidos es común el inconveniente de que para el ajuste del centro de giro de la pieza intermedia accionada por levas, es necesario un dispositivo separado de reglaje. Este dispositivo de reglaje se realiza en el estado actual de la técnica, por ejemplo, mediante un árbol de levas de reglaje que está apoyado en el cárter.

Por el documento EP 1 256 027 A1 se conoce un dispositivo para el reglaje mecánico del ajuste de la elevación de una válvula de admisión de un motor de combustión interna, en el que una palanca elevadora actúa con una curva característica sobre una palanca de arrastre de rodillos. La palanca elevadora está guiada desplazable en una corredera, con un rodillo accionado mediante una regleta. Para la realización del reglaje de la elevación, se desplaza el rodillo fijado en la palanca elevadora, a lo largo de la curva definida por la corredera, mediante la regleta móvil linealmente.

En el documento DE 101 23 186 A1 se hace pública una palanca giratoria guiada mediante un rodillo en una corredera, y que mediante una leva elevadora instalada en la palanca giratoria, actúa sobre un elemento de transmisión que acciona la válvula. La palanca giratoria presenta un pivote unido con esta, en el que está dispuesto, apoyado giratorio, un rodillo de corredera. El rodillo de corredera guiado en la corredera se desplaza mediante un disco de levas, a lo largo de la trayectoria de la corredera, para modificar la elevación de la válvula. Para girar el disco de levas, está previsto un dispositivo separado de reglaje.

La misión en que se basa la presente invención, consiste en crear un dispositivo que esté construido sencillamente y con pocos componentes constructivos, ahorrando un dispositivo separado de reglaje.

Esta misión se resuelve según la invención mediante las notas características de la reivindicación 1. Acondicionamientos y perfeccionamientos ventajosos se describen en las reivindicaciones 2 a 19. De preferencia, el pivote en el que están apoyadas las piezas intermedias, se configura al mismo tiempo como árbol de reglaje. Con este objeto, está provisto con discos de levas, y apoyado giratorio libremente o en apoyos pendulares, en un cuadrilátero articulado, o en una guía deslizante. Los discos de levas están fijados solidarios en rotación, sobre el pivote. Los discos de levas se apoyan directa o indirectamente en el cárter. En caso de apoyo directo, en el cárter se pueden prever piezas deslizantes para los discos de levas, de un material de gran resistencia. Mediante la rotación del árbol de reglaje con un medio apropiado de ajuste, por ejemplo, con un servomotor, se ajusta la deseada curva elevadora de la válvula. Puesto que el medio de ajuste, por ejemplo, un servomotor, estará dispuesto por lo regular fijo al cárter, pero el pivote o el árbol de reglaje se desplaza durante el movimiento de reglaje, paralelamente a sí mismo, entre ambos se tiene que disponer un elemento de unión que permita este desplazamiento. En cada caso según las condiciones del espacio constructivo, aquel puede ser un árbol articulado, un acoplamiento de Schmidt, un acoplamiento de Oldham, o también un mecanismo de rueda dentada o de cadena. En caso de accionamiento hidráulico, se ofrece también un mecanismo de palancas.

El dispositivo según la invención, incluso un servomotor o un dispositivo de reglaje, se puede prever para todas las válvulas de admisión o de escape de una culata. Si las válvulas de admisión y de escape de una culata son accionadas por un árbol común de levas, se puede prever el dispositivo según la invención, incluso un servomotor o un dispositivo de reglaje, para todas las válvulas de admisión y de escape de una culata. El dispositivo según la invención, incluso un servomotor o un dispositivo de reglaje, se puede prever por separado para cada válvula de un motor, de manera que sean posibles cualesquiera combinaciones de elevaciones de válvulas o de ángulos de apertura de las válvulas individuales de un motor, incluso la desconexión de cilindros por separado. Pero por lo regular se prevé un ajuste común de varias válvulas. Esto es válido en especial en el caso de motores de varias válvulas, para las válvulas de admisión y de escape de un cilindro. Por ejemplo, se pueden accionar dos válvulas de admisión, por una leva mediante una pieza intermedia que presenta para cada válvula una leva de mando. Puesto que solamente existe una pieza intermedia y tan sólo un pivote, las dos válvulas se ajustan juntas y del mismo modo. Pero según la invención también se pueden prever dos levas diferentes de mando, con el resultado de diferentes curvas de elevación en las dos válvulas, a pesar del reglaje común. Esta variante inaugura, en especial en la zona inferior de carga, la posibilidad de la apertura de tan sólo una de las dos válvulas. La ventaja especial de esta posibilidad consiste en que en la zona inferior de carga se tienen que dejar libres secciones transversales muy pequeñas, y estas se pueden mantener más exactamente cuando se dejan libres solamente mediante una válvula. Adicionalmente existe la posibilidad de producir una torsión de la carga del cilindro mediante la apertura de solamente una de las válvulas de admisión. Las posibilidades de la producción de diferentes curvas de elevación de las válvulas, para dos válvulas de admisión, o también de escape, de un cilindro, se amplían según la invención, haciendo que se utilicen dos levas diferentes y dos piezas intermedias con diferentes levas de mando. No obstante, las dos válvulas se pueden ajustar juntamente, puesto que las dos piezas intermedias pueden estar apoyadas en un pivote común.

Siempre y cuando sea necesario por motivos constructivos (por ejemplo, para el posicionamiento del árbol de levas en una posición deseada), se pueden disponer, por ejemplo entre leva y pieza intermedia, uno u otros varios mecanismos adicionales.

Es posible, además, ajustar conjuntamente las piezas intermedias de un número mayor de válvulas situadas paralelas, mediante un servomotor o mecanismo, en especial cuando estos están apoyados en un pivote común.

Puesto que para la aceptación de un mando variable de las válvulas, incluso también del dispositivo según la invención, es de gran importancia, mantener pequeña la capacidad de ajuste, y porque esta es mayor en el estado de carga del dispositivo, o de sus juntas deslizantes y articulaciones, que en el estado sin fuerza que existe ampliamente con la válvula cerrada, está previsto según la invención un reglaje, en lo esencial durante las fases comunes de reposo, de todas las válvulas que se ajustan conjuntamente. Aquellas se derivan de la marca del cigüeñal y del árbol de levas, y se hacen siempre más cortas cuantas más válvulas se ajustan conjuntamente. Su número está pues limitado.

El reglaje conjunto de las válvulas de admisión o de escape de solamente cada uno de los cilindros, produce largas fases de reposo favorables para el reglaje. Pero también permite un mando individual de la carga de los cilindros individuales con una estrategia de reglaje según la invención, de tal manera que para cada estado de carga de todo el motor, se regulen los pares motores de los cilindros individuales. Esto es esencial en especial en la zona inferior de carga, para una marcha silenciosa del motor, puesto que condicionadas por las tolerancias, las elevaciones de las válvulas no coinciden suficientemente. Las señales necesarias para esta estrategia de reglaje, son suministradas asimismo por el transductor del ángulo de giro del cigüeñal, y asignadas por el transductor del ángulo de giro del árbol de levas, a los cilindros individuales.

Gracias a la solución según la invención, se obtiene la ventaja de, con elementos constructivos sencillos, crear un dispositivo más seguro de reglaje para válvulas de cambio de gases. Además se obtiene con ventaja un reglaje sensitivo.

La invención se explica ahora en detalle, de la mano de los dibujos de algunos ejemplos de realización. Se muestran:

Figura 1 Las piezas móviles del dispositivo genérico, conectadas en la dirección del flujo de fuerza, desde el árbol de levas hasta la válvula.

Figura 2 Un corte transversal de un dispositivo de reglaje no según la invención, utilizando las piezas representadas en la figura 1, con apoyo pendular y árbol de reglaje.

Figura 3 Una representación en perspectiva del dispositivo según la invención, con apoyo pendular y el pivote como árbol de reglaje.

Figura 4 Esquemáticamente, la acción combinada de la gestión del motor, del acelerador, del transductor del ángulo de giro, de los servomotores y de la batería.

La figura 1 muestra un árbol 1 de levas que lleva una leva 2. Esta mueve el rodillo 3 en la zona terminal de la pieza 4 intermedia. El rodillo 3 está fijado pudiendo girar en la pieza 4 intermedia que presenta un cuerpo de base de una sola pieza. La pieza 4 intermedia presenta una leva 5 de mando que está compuesta de una zona 5a de retención y de una zona 5b de elevación. La pieza 4 intermedia está apoyada en un pivote 6 cuyo eje 7 está guiado sobre una leva 8 de ajuste de forma de arco de círculo. El centro de la leva 8 de ajuste de forma de arco de círculo, está situado en el eje 9 del rodillo 10 del elemento 11 receptor que se apoya mediante una articulación 12 en el cárter no representado, y acciona la válvula 13. Se puede ver claramente que un desplazamiento del eje 7 sobre la leva 8 de ajuste en la dirección de la flecha 14, tiene como consecuencia una reducción del ángulo de apertura y de la elevación de la válvula 13.

Las figuras 2a y 2b muestran una forma de realización en la que el pivote 6 ó su eje 7, está guiado con arrastre de forma, por un apoyo 15 pendular, sobre la leva 8 de ajuste de forma de arco de círculo. La articulación 16 del lado de la culata, del apoyo 15 pendular, o de su eje, coincide con el eje 9 del rodillo 10 del elemento 11 receptor.

Por lo demás, las figuras 2a 2b muestran un dispositivo de reglaje no según la invención, para la realización del desplazamiento paralelo del pivote 6 sobre la leva 8 de ajuste. El árbol 17 de reglaje lleva discos 18 de levas que mediante taqués 18a fijan la posición del pivote 6 o de su eje 7, en la leva 8 de ajuste. Un desplazamiento del eje 7 sobre la leva 8 de ajuste, como el representado por la flecha 14 de dirección, se provoca mediante una rotación del disco 18 de levas o del árbol 17 de reglaje, de conformidad con la flecha 14a de dirección. El movimiento descrito de desplazamiento tiene como consecuencia una reducción de la elevación y del ángulo de apertura de la válvula 13. Cuando las condiciones constructivas básicas (por ejemplo, el espacio constructivo) lo permiten, se puede prescindir también del taqué 18a, y los discos 18 de levas pueden actuar directamente sobre el pivote 6.

La figura 3 muestra una representación en perspectiva del dispositivo según la invención con apoyo 15 pendular para la válvula 19 de admisión y la válvula 20 de escape de un cilindro, entresacada de una fila de cilindros o válvulas. Se reconoce bien la articulación 16 del lado de la culata, apoyo 15 pendular cuyo eje coincide con el eje 9 de los rodillos 10 de los elementos 11 receptores, de manera que el pivote 6 esté guiado forzado sobre una leva de ajuste de forma de arco de círculo. A diferencia de la forma de realización según la figura 2, el pivote 6 asume aquí al mismo tiempo según la invención, la función del árbol de reglaje. Lleva los discos 18 de levas que se apoyan en piezas 21 deslizantes templadas instaladas en el cárter, y puede girar en el apoyo pendular. Mediante un elemento apropiado de unión, el pivote 6 está unido con el servomotor 23 fijo al cárter. En el ejemplo presente, un árbol 22 articulado sirve como elemento de unión. Esta forma de realización ofrece ventajas notables respecto a la cantidad de piezas, pero también espacio constructivo en la zona del mando propiamente dicho de las válvulas. Como además de árboles articulados, también se tienen en cuenta otros elementos de unión, como acoplamientos de Schmidt, acoplamientos de Oldham, mecanismos de rueda dentada y de cadena, se proporciona una cierta flexibilidad para el alojamiento del servomotor 23.

La figura 4 muestra esquemáticamente la acción combinada de acelerador 40, servomotores 23, sensor 42 del ángulo de giro en el volante y sensor 43 del ángulo de giro en el árbol de levas, con la gestión 44 del motor. Una señal que salga del acelerador 40, o de un sensor de su posición, es transformada por la gestión 44 del motor, en una señal en los servomotores 23 para el aumento o reducción de las elevaciones de las válvulas. Tras alcanzar el estado de carga deseado en el motor en conjunto, la gestión 44 del motor evalúa las señales del sensor 42 de alta resolución, del ángulo de giro, en el volante. Estas son asignadas a los cilindros individuales, con ayuda del sensor 43 de baja resolución del ángulo de giro, en el árbol de levas, o en otro árbol que ruede con la mitad de revoluciones del cigüeñal. Con estas informaciones, las señales van a los servomotores 23 individuales, para la nivelación de las puntas de los pares motores o del número de revoluciones del cigüeñal, corrigiéndose hacia arriba las elevaciones de las válvulas de los cilindros con menores pares motores, y hacia abajo aquellos de los cilindros con mayores pares motores. Según la invención, durante las fases comunes de reposo de las válvulas servidas por un servomotor, tiene lugar un reglaje, tanto con como sin compensación. La posición de sus fases las deduce al mismo tiempo, la gestión 44 del motor, del sensor 43 en el árbol de levas.

Lista de símbolos de referencia

1

Árbol de levas

2

Leva

3

Rodillo

4

Pieza intermedia

5

Leva de mando

5a

Zona de retención

5b

Zona de elevación

6

Pivote

7

Eje

8

Leva de ajuste

9

Eje

10

Rodillo

11

Elemento receptor

12

Articulación

13

Válvula

14

Flecha

14a

Flecha de dirección

15

Apoyo pendular

16

Articulación

17

Árbol de reglaje

18

Disco de levas

18a

Taqué

19

Válvula de admisión

20

Válvula de escape

21

Pieza deslizante

22

Árbol articulado

23

Servomotor

40

Acelerador

42

Sensor del ángulo de giro

43

Sensor del ángulo de giro

44

Gestión del motor

Claims (19)

1. Dispositivo para el accionamiento variable de las válvulas de cambio de gases de motores de combustión interna, en el que una o varias levas (2) de un árbol (1) de levas apoyado en un cárter, giran en función del número de revoluciones del motor, la leva (2) acciona primeramente una pieza (4) Intermedia que realiza un movimiento giratorio puro oscilante, cuyo eje (7) de giro en el cárter, se puede desplazar paralelamente a sí mismo a lo largo de una leva (8) de ajuste, presentando la pieza (4) intermedia una leva (5) de mando con una zona (5a) de retención y una zona (5b) de elevación, y accionando mediante esta leva (5) de mando, un elemento (11) receptor que por su parte acciona al menos una válvula de cambio de gases, caracterizado porque la pieza (4) intermedia está apoyada en un pivote (6) con un eje que corresponde al eje (7) de giro, y el pivote (6) está instalado desplazable paralelamente sobre la leva de ajuste, estando apoyado móvil giratorio el pivote (6) en sus guías, para la realización del desplazamiento en paralelo, y llevando uno o varios discos (18) de levas fijados solidarios en rotación al pivote (6), los cuales se apoyan en el cárter directa o indirectamente, con sus levas mediante piezas (21) deslizantes, y el pivote (6) se puede girar por un medio de ajuste, mediante un elemento apropiado de unión.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los discos (18) de levas apoyan el pivote (6) con respecto a la leva (8) de ajuste, en lo esencial en dirección tangencial.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en el cárter están dispuestas piezas (21) deslizantes de un material de gran dureza, contra las cuales se apoyan los discos (18) de levas.

4. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en el elemento receptor está previsto un elemento hidráulico para la compensación del juego.

5. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por su disposición separada para cada válvula del motor.

6. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por su disposición separada para todas las válvulas de admisión o de escape de una culata.

7. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por su disposición separada para todas las válvulas de una culata.

8. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por su disposición separada para cada dos válvulas contiguas paralelas de un cilindro.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por el accionamiento concadenado común de las válvulas de admisión o/y de escape de un cilindro.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por una pieza intermedia común, con dos levas iguales de mando para las dos válvulas.

11. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por una pieza intermedia común, con dos levas distintas de mando para las dos válvulas.

12. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por dos levas (2) iguales y dos piezas (4) intermedias con levas iguales de mando para las dos válvulas.

13. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por dos levas (2) distintas y dos piezas (4) intermedias con levas diferentes de mando para las dos válvulas.

14. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por dos levas (2) distintas y dos piezas (4) intermedias con levas iguales de mando para las dos válvulas.

15. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por un reglaje hasta el mantenimiento cerrada permanente del cierre de al menos una válvula.

16. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por una unidad hidráulica que proporciona directa o indirectamente al pivote (6), la respectiva posición angular exigida.

17. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por un servomotor (23) eléctrico que mediante un mecanismo, proporciona directa o indirectamente al pivote (6), la respectiva posición angular exigida.

18. Dispositivo según diversas de las reivindicaciones 1 a 5, así como 8 a 17 caracterizado por una estrategia de reglaje, de tal manera que, derivadas de la señal del transductor (42) de ángulo de giro del cigüeñal, o de su evaluación, las elevaciones de las válvulas de los cilindros individuales, se reajustan continuamente.

19. Dispositivo según diversas de las reivindicaciones 1 a 5, así como 8 a 18 caracterizado por una estrategia de reglaje, de tal manera que en lo esencial los movimientos de ajuste tienen lugar durante las fases comunes de reposo de todas las válvulas servidas conjuntamente por un servomotor (23).