ES2355277T3 - Dispositivo de frenado por descompresión para motores endotérmicos. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de frenado por descompresión en un motor endotérmico (1) del tipo que comprende una culata con al menos un eje de palancas (2) en el que hay una pluralidad de casquillos excéntricos (31) de una pluralidad correspondiente de palancas (3) montados de forma giratoria y excéntrica, y cada palanca (3) está provista de un empujador (4) para accionar una o más válvulas de escape (5), y un árbol de levas (30) acciona dicha pluralidad de palancas (3), y dicho dispositivo comprende un elemento accionador (6, 61) montado en el exterior de dicho eje de palancas (2) y conectado a dichos casquillos por unos medios de articulación (8, 9, 10), y la disposición permite que una rotación respectiva de dichos casquillos (2) con un valor angular predeterminado (α), con el consiguiente desplazamiento del eje de articulación abatible de dichas palancas (3), corresponda a cada oscilación de dicho elemento accionador (6, 61), caracterizado porque dichos medios de articulación comprenden: - una pluralidad de brazos (9) dispuestos en dichos casquillos (31); - una pluralidad de vástagos (8) dispuestos en dicho elemento accionador (6); y - una pluralidad correspondiente de elementos de conexión (10), cada uno de los cuales está montado de forma abatible entre un brazo de dicha pluralidad de brazos (9) y un vástago de dicha pluralidad de vástagos (8), y siendo la disposición tal que dicha pluralidad de brazos (9), dicha pluralidad de vástagos (8), y dicha pluralidad de elementos de conexión (10) forman un cuadrilátero articulado; en el que cada vástago (8) presenta un extremo esférico (80) que se acopla con un extremo complementario correspondiente (11, 12) obtenido en un elemento de conexión correspondiente (10), y la disposición permite que el acoplamiento abatible entre dicho extremo esférico (80) de dicho vástago (8) y dicho extremo complementario (11, 12) de dicho elemento de conexión (10) se obtenga mediante un acoplamiento por interferencia elástica.

Description

La presente invención se refiere a un dispositivo accionador de frenos de motor en motores endotérmicos y, más concretamente, a un dispositivo accionador de frenos de motor por descompresión en motores endotérmicos.

En la actualidad, el principio de frenado por inercia de motores, por la descompresión de la cámara de 5 combustión durante la carrera de compresión del gas, es muy conocido. De hecho, se conoce la manera de explotar la energía acumulada en forma de energía de presión de gas comprimido durante el ciclo de compresión para “frenar” la inercia o la masa conectada al cigüeñal.

Ante la falta de sistemas adecuados, tras la compresión del gas, este se expande en la carrera descendente del pistón en el mismo momento en que se abren las válvulas de escape. Esta solución crearía un efecto elástico que, 10 en parte, tiende a volver a llevar el pistón hacia abajo debido al empuje generado en el mismo por el gas comprimido, con lo que disminuye la eficiencia de frenado del motor, lo cual supone una desventaja. Para algunos tipos de uso en los que la inercia es mayor, tales como, por ejemplo, en el remolque de cargas pesadas, se ha adoptado una solución que contempla la apertura temprana de la válvula o válvulas de escape con respecto a la articulación del pistón. Esto se obtiene añadiendo aperturas de válvulas de escape auxiliares por medio de accionadores de diversos diseños. Esta 15 solución, a pesar de ser más eficaz que la anterior, implica el uso de sofisticados mecanismos y/o accionadores que actúan sobre el eje de palancas de válvula o, en algunos casos, la provisión de diversas levas o palancas que se accionan cuando es necesario.

La patente EP 0543210 requiere la presencia de balancines instalados sobre casquillos excéntricos, montados a su vez sobre un eje de balancines. En el momento requerido, un accionador hidráulico gira el casquillo, con lo cual se 20 desplaza el centro de rotación del balancín.

Sin embargo, esta solución contempla, por consiguiente, el uso de dispositivos y/o accionadores que aumentan la complejidad de las articulaciones y, por lo tanto, presenta la desventaja de ser complicado, aparatoso y caro.

En el documento US 1812787, se describe un dispositivo de frenado en un motor endotérmico del tipo que 25 comprende una culata con un eje de palancas en el que hay montada, de forma giratoria y excéntrica, una pluralidad de casquillos excéntricos de una pluralidad de palancas correspondientes. Las palancas se accionan mediante un árbol de levas y cada una de ellas está provista de un empujador para accionar las válvulas de escape. El dispositivo también comprende un elemento accionador montado de forma externa en el eje de palancas y conectado a los casquillos por unos medios de articulación. Este sistema permite que una rotación respectiva de los casquillos con un valor angular 30 predeterminado, con el consiguiente desplazamiento del eje de articulación abatible de dichas palancas, corresponda a cada oscilación del elemento accionador.

Por lo tanto, la presente invención tiene por objeto resolver los inconvenientes y desventajas del estado de la técnica proporcionando un dispositivo de frenado por descompresión en motores endotérmicos que resulta sumamente sencillo de fabricar y, por lo tanto, muy fiable. 35

Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar en motores endotérmicos un dispositivo de frenado por descompresión que sea resistente, de pequeño tamaño, bajo coste y con escasas necesidades de mantenimiento.

Por lo tanto, la presente invención proporciona un dispositivo de frenado por descompresión en motores endotérmicos según la reivindicación 1. 40

A continuación, se describirá detalladamente una forma de realización preferente del dispositivo de frenado por descompresión en motores endotérmicos de la presente invención, mediante un ejemplo no restrictivo y haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la fig. 1 es una vista en planta desde arriba de una culata de cilindro que ilustra parcialmente el dispositivo de frenado por descompresión de la presente invención; 45

las figs. 2A a 2C son vistas en sección parcial que ilustran parcialmente el dispositivo de frenado por descompresión de la presente invención;

la fig. 2D es una vista frontal de la misma culata;

las figs. 3A a 3D muestran un componente del dispositivo de frenado por descompresión de la presente invención;

la fig. 4 es una vista en sección parcial que muestra esquemáticamente el principio de accionamiento del freno por 50 descompresión mediante casquillos excéntricos;

las figs. 5A y 5B son vistas en perspectiva de dos partes de un soporte que pertenece al dispositivo de frenado por

descompresión de la presente invención;

la fig. 5C es una vista en sección de partes de las figuras 5A y 5B montadas una con otra para constituir el soporte.

Atendiendo ahora a la fig. 1, se muestra una culata de un motor endotérmico 1 que incorpora el dispositivo de frenado por descompresión de la presente invención. Según la invención, se proporciona un eje de palancas 2 en el que hay montada de forma giratoria una pluralidad de palancas 3, y cada palanca 3 presenta un empujador 4 que 5 acciona una o más válvulas; en el caso que se muestra, un par de válvulas de escape, de las cuales resulta visible el muelle 5 (accionamiento que se produce de una manera ya conocida de por sí e ilustrada con mayor detalle más adelante). Cada palanca 3 es accionada por una leva correspondiente que forma parte integral de un árbol de levas 30 de la manera conocida de por sí.

Un segundo árbol de accionamiento 6 del dispositivo de frenado por descompresión de acuerdo con la 10 presente invención está dispuesto sobre el eje de las palancas 2. El árbol 6 está montado de forma giratoria en una pluralidad de soportes 7 correspondientes, dispuestos de forma integral con la culata del motor 1.

Además, el árbol 6 comprende una pluralidad de vástagos 8 montados de forma integral en el mismo y cada uno de los cuales presenta un extremo con forma esférica 80 adaptado para conectarlo de forma abatible a una pluralidad correspondiente de brazos 9 montados de forma integral en una serie de casquillos excéntricos 31 15 sostenidos por un eje de palancas 2 de forma que puedan girar. Las palancas 3 están montadas sobre los casquillos excéntricos 31 de forma que puedan girar. La conexión abatible entre cada vástago 8 y cada brazo 9 se obtiene mediante un elemento rígido 10 (descrito con mayor detalle más adelante).

Además, en el extremo del árbol 6, se proporciona un dispositivo accionador del árbol 60 (que se describe con mayor detalle más adelante) montado de forma integral en una parte apropiada del motor, por ejemplo, en la tapa de la 20 culata del cilindro.

Las figuras 2A a 2D muestran parcialmente unas vistas en sección transversal de la culata de la figura 1 que incorpora el dispositivo de la presente invención.

Como se puede observar en las figuras, los soportes 7 proporcionan un soporte giratorio para el árbol 6, de manera que cada elemento de conexión 10 articulado de forma abatible entre el vástago 8 y el brazo 9 constituya un 25 cuadrilátero articulado; el eje de palancas 2 forma parte integral de la culata del cilindro y, de acuerdo con una forma de realización particular de la invención, se puede mantener en su posición mediante el propio soporte 7 o de otra manera que resulte apropiada.

Para explicarlo de forma más precisa y atendiendo específicamente a la figura 2C, el árbol 6 es paralelo al eje de palancas 2. Como se observa en la figura, el elemento de conexión 10 conecta el árbol 6 con los casquillos 30 excéntricos 31 sostenidos por el eje 2, gracias a los correspondientes vástagos 8 y brazos 9, de manera articulada, para transformar una rotación del árbol 6 con un ángulo predeterminado en una rotación recíproca predeterminada de los casquillos 31.

Además, atendiendo ahora particularmente a la figura 2B, la figura muestra el accionador 60, que puede ser de tipo neumático y está conectado con el árbol 6 por medio de una palanca 61 que forma parte integral del mismo. La 35 disposición que aparece en la figura muestra que una carrera del accionador 60 provoca una oscilación angular del árbol 6 y, por consiguiente, debido a la articulación que se ilustra anteriormente, también una oscilación angular correspondiente de los casquillos 31. En este punto, cabe señalar que, gracias a la disposición del accionador 60 conectado a un extremo del árbol 6, se facilita el funcionamiento y el mantenimiento del dispositivo de frenado por descompresión de la presente invención. 40

Atendiendo ahora particularmente a la figura 2A, la figura muestra la articulación entre el árbol 6 y los casquillos 31 de las palancas 3. Concretamente, cada palanca 3, correspondiente a un par de válvulas de escape 5 de la culata, está montada en un casquillo 31 del tipo mencionado, sostenido de forma giratoria por el eje de palancas 2. A su vez, el casquillo 31 presenta una excentricidad predeterminada con respecto al eje 2. Por lo tanto, mediante una rotación del casquillo 31 con un valor angular predeterminado por medio de un elemento 10 en los brazos 9, 45 accionados por el accionador 60 por medio de la articulación mencionada anteriormente, resulta posible desplazar el centro de rotación de la palanca 3 sostenida por el casquillo 31. Con respecto al desplazamiento del centro de rotación de la palanca por medio de la rotación del casquillo excéntrico, el sistema es similar al descrito en el documento EP 0543210. En cambio, los sistemas se diferencian en lo que respecta a la totalidad de los medios que producen la rotación del casquillo excéntrico, los cuales constituyen el objeto de la presente invención. 50

Atendiendo ahora a las figuras 3A a 3D, se muestran diferentes vistas de la conformación del elemento de articulación 10, de acuerdo con una forma de realización particular de la invención. Como se puede observar en las figuras, el elemento 10 presenta un primer extremo 11 con una forma complementaria a la del extremo esférico 80 del vástago 8 que forma parte integral del árbol 6. De este modo, una vez que el extremo esférico 80 está conectado a dicha parte 11, se obtiene una conexión pivotante entre el elemento 10 y el vástago 8, también gracias a la región 55 acanalada 12 en la que el vástago 8 puede pivotar libremente incluso con valores angulares más altos. La conexión entre el extremo esférico 80 y la parte 11 se obtiene mediante una inserción elástica por interferencia y de la manera

conocida de por sí.

Por otra parte, y atendiendo nuevamente a las figuras 3A a 3D, el extremo opuesto del elemento 10 consiste en una parte en forma de horquilla 13 adaptada para recibir un brazo 9 correspondiente del casquillo 31 de forma que pueda oscilar. El extremo 13 presenta unas zonas de acoplamiento 14 con un vástago de conexión correspondiente que puede girar de forma integral con el brazo 9 (que se muestra más detalladamente en la figura 2B). También en 5 este caso, la conformación de la parte 13 permite que el brazo 9, una vez conectado a la misma, pivote dentro de la horquilla 13 (que se muestra más detalladamente en las figuras 1 y 2B).

Atendiendo ahora a la figura 4, esta figura muestra el sistema de frenado por descompresión ya explicado anteriormente y con mayor detalle, al que se puede aplicar ventajosamente el dispositivo que constituye el objeto de la presente invención. 10

Existe una parte de leva en el perfil de apertura de la válvula de escape del árbol de levas, de manera que se produzca una carrera más corta que el valor del huelgo que existe normalmente entre el empujador y la válvula. Al reducir dicho huelgo gracias al desplazamiento excéntrico del fulcro de la palanca 3 con respecto al eje 2, tal como se muestra con mayor detalle más adelante, dicha parte de leva se activa y se obtiene una apertura adicional de la válvula pertinente. 15

Como se muestra en la figura, la palanca 3 está montada de forma giratoria en el casquillo 31, el cual está montado a su vez en el eje 2 de forma giratoria y excéntrica. El casquillo 31 está montado con una excentricidad predeterminada “e”, de manera que, al efectuar una rotación con un valor “α” mediante el elemento 10 en los brazos 9 y la articulación correspondiente del modo descrito anteriormente, resulta posible desplazar el centro de rotación de la palanca 3, para reducir el huelgo un valor “δ”. 20

Obviamente, se debe efectuar una rotación en la dirección opuesta con un valor “-α” para eliminar el efecto de frenado por descompresión del gas contenido en el cilindro, con lo que la excentricidad “e” vuelve a su valor predeterminado si la válvula 5 no se acciona mediante la parte de leva correspondiente al frenado por compresión.

Dicha rotación se puede efectuar también sin necesidad de dispositivos de retorno adicionales: de hecho, al faltar la acción del accionador, la fuerza ejercida sobre la palanca 3 durante el accionamiento de la válvula por parte de 25 la parte principal de leva resulta suficiente para volver a llevar el casquillo a su posición original, se puede obtener un mejor control de la articulación adoptando un posible muelle de retorno, que no se muestra en el ejemplo dado, que facilite el retorno de los casquillos excéntricos a la posición que ocupaban antes del accionamiento del accionador.

El eje de palancas 2 y el árbol 6 están fijados a la culata de cualquier manera que resulte apropiada, y el árbol 6 queda libre para girar del modo citado. 30

De acuerdo con una forma de realización particular de la invención, descrita con la ayuda de las figuras 5A, 5B y 5C, los soportes 7 pueden comprender dos partes, que se fijan mediante tornillos a la culata. La parte inferior 90 de la figura 5A y la parte superior 91 de la figura 5B se muestran montadas una con la otra en la figura 5C. La parte inferior presenta un asiento cóncavo 92, adaptado para empujar el eje de palancas 2 contra un asiento específico en la culata, manteniéndolo en su posición. La parte superior presenta una armella 93 adaptada para recibir el árbol 6 de forma 35 giratoria. Un tornillo pasante en los orificios 94 y 95, alineados correspondientemente con las partes ensambladas y atornillado en un orificio roscado obtenido en la culata fija el soporte 7 a la misma, sujetando el eje de palancas en su posición. El elemento cilíndrico 96, recibido en unos asientos específicos obtenidos en los mencionados orificios, permite una alineación precisa y firme. En esta conformación de las dos partes 90 y 91, la armella 93, en el lado opuesto con respecto al tornillo, se apoya sobre la parte inferior 90 únicamente por un extremo 98. Los elementos 97 40 favorecen el centrado. La conformación en dos partes, específicamente con el sistema descrito de apoyo en la armella, permite apretar el tornillo con un par adecuado, minimizando las tensiones mecánicas en la propia armella. De este modo, se evitan las deformaciones de la misma, que podrían provocar fricción en el árbol 6.

De acuerdo con la invención, el dispositivo de frenado por descompresión presenta una serie de ventajas.

Una primera ventaja se obtiene por el hecho de que la construcción del dispositivo de frenado así diseñado 45 resulta sumamente sencilla y muy fiable.

Otra ventaja del dispositivo consiste en que, al ser accionado únicamente desde un extremo del árbol 6, es decir, también desde el exterior de la tapa del empujador, el dispositivo reduce sus dimensiones dentro de dicha tapa, es resistente, tiene escasas necesidades de mantenimiento y, por lo tanto, es de bajo coste.

Además, el accionador puede ser de cualquier tipo que resulte adecuado; de hecho, una ventaja de la 50 presente invención consiste en que se puede colocar en el exterior del motor y, concretamente, en la tapa del empujador. De esta manera, no surgen problemas de compatibilidad con el entorno en el que está situado el accionador, debidos, por ejemplo, a la temperatura, vibraciones o la presencia de aceite.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un dispositivo de frenado por descompresión en un motor endotérmico (1) del tipo que comprende una culata con al menos un eje de palancas (2) en el que hay una pluralidad de casquillos excéntricos (31) de una pluralidad correspondiente de palancas (3) montados de forma giratoria y excéntrica, y cada palanca (3) está provista de un empujador (4) para accionar una o más válvulas de escape (5), y un árbol de levas (30) acciona dicha pluralidad de 5 palancas (3),

   y dicho dispositivo comprende un elemento accionador (6, 61) montado en el exterior de dicho eje de palancas (2) y conectado a dichos casquillos por unos medios de articulación (8, 9, 10), y la disposición permite que una rotación respectiva de dichos casquillos (2) con un valor angular predeterminado (α), con el consiguiente desplazamiento del eje de articulación abatible de dichas palancas (3), corresponda a cada oscilación de dicho elemento accionador (6, 61), 10

   caracterizado porque dichos medios de articulación comprenden:

   - una pluralidad de brazos (9) dispuestos en dichos casquillos (31);

   - una pluralidad de vástagos (8) dispuestos en dicho elemento accionador (6); y

   - una pluralidad correspondiente de elementos de conexión (10), cada uno de los cuales está montado de forma abatible entre un brazo de dicha pluralidad de brazos (9) y un vástago de dicha pluralidad de vástagos (8), y 15 siendo la disposición tal que dicha pluralidad de brazos (9), dicha pluralidad de vástagos (8), y dicha pluralidad de elementos de conexión (10) forman un cuadrilátero articulado;

   en el que cada vástago (8) presenta un extremo esférico (80) que se acopla con un extremo complementario correspondiente (11, 12) obtenido en un elemento de conexión correspondiente (10), y la disposición permite que el acoplamiento abatible entre dicho extremo esférico (80) de dicho vástago (8) y dicho extremo complementario (11, 12) 20 de dicho elemento de conexión (10) se obtenga mediante un acoplamiento por interferencia elástica.
2. 2. Un dispositivo de frenado por descompresión en un motor endotérmico (1) según la reivindicación 1, en el que dicho elemento accionador comprende un eje (6) dispuesto en paralelo a dicho eje (2) de las palancas (3) y montado de manera que gire alrededor de su propio eje.
3. 3. Un dispositivo de frenado por descompresión en un motor endotérmico (1) según la reivindicación 1, en el que 25 dicho elemento de conexión (10) se fabrica doblando una placa con una forma apropiada.
4. 4. Un dispositivo de frenado por descompresión en un motor endotérmico (1) según la reivindicación 3, en el que cada elemento de conexión (10) presenta un extremo en forma de horquilla (13) adaptado para recibir un extremo complementario de un brazo correspondiente (9) de dichos casquillos (31) de forma que pueda oscilar, y la disposición permite que el acoplamiento abatible entre dicho extremo en forma de horquilla (13) y dicho brazo (9) se obtenga por 30 medio de un vástago de sujeción correspondiente montado en dicho brazo (9).
5. 5. Un dispositivo de frenado por descompresión en un motor endotérmico (1) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho elemento accionador comprende también un accionador (60) conectado a dicho árbol (6) y adaptado para accionar el mismo (6) y ponerlo en rotación.
6. 6. Un dispositivo de frenado por descompresión en un motor endotérmico (1) según la reivindicación 5, en el que 35 dicho accionador (60) está montado exteriormente a la tapa del empujador del motor endotérmico (1).
7. 7. Un dispositivo de frenado por descompresión en un motor endotérmico (1) según la reivindicación 2, en el que dicho árbol (6) y dicho eje (2) de las palancas (3) se sostienen sobre una pluralidad de soportes (7) montados de forma integral en dicha culata, y están dispuestos en paralelo unos con respecto a otros.
8. 8. Un dispositivo de frenado por descompresión en un motor endotérmico (1) según la reivindicación 7, en el que 40 dichos soportes (7) poseen dos partes (90, 91) fabricadas por separado, de las cuales, una inferior (90) está adaptada para retener dicho eje de palancas (2) contra la culata, y uno superior (91) posee una armella (93) adaptada para sostener dicho árbol (6) de forma giratoria.