ES2739748T3 - Motor de combustión interna - Google Patents

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Abstract

Motor de combustión interna (1) con al menos un árbol de levas (4), así como un soporte del cojinete (3) para el apoyo con posibilidad de giro del árbol de levas (4) en torno a un eje de giro (5), estando previsto para el apoyo axial del árbol de levas (4) un elemento de apoyo axial (10), que se aplica en una ranura (9) del apoyo axial del soporte del cojinete (3), presentando el elemento de apoyo axial (10) un cuerpo de soporte (12) presente a ambos lados de un saliente de retención (13), partiendo el saliente de retención (13) del cuerpo de soporte (12) y aplicándose en una escotadura de retención (15) que se aplica a través de una superficie periférica externa (14) del árbol de levas (4), de modo que el elemento de apoyo axial (10) está unido sin posibilidad de giro con el árbol de levas (4), aplicándose el cuerpo de soporte (12) en la ranura (9) del apoyo axial del soporte del cojinete (3) circundante en la dirección periférica en relación con el eje de giro (5), caracterizado por que el cuerpo de soporte (12) se apoya en la dirección periférica hasta su extremo libre (16) de forma plana en la superficie periférica externa (14) del árbol de levas (4).

Description

DESCRIPCIÓN
Motor de combustión interna
La invención se refiere a un motor de combustión interna con al menos un árbol de levas, así como un soporte del cojinete para el apoyo con posibilidad de giro del árbol de levas en torno a un eje de giro, estando previsto para el apoyo axial del árbol de levas un elemento de apoyo axial, que se aplica en una ranura del apoyo axial del soporte del cojinete, presentando el elemento de apoyo axial un cuerpo de soporte presente a ambos lados de un saliente de retención, partiendo el saliente de retención del cuerpo de soporte y aplicándose en una escotadura de retención que se aplica a través de una superficie periférica externa del árbol de levas, de modo que el elemento de apoyo axial está unido sin posibilidad de giro con el árbol de levas, aplicándose el cuerpo de soporte en la ranura del apoyo axial del soporte del cojinete circundante en la dirección periférica en relación con el eje de giro.
El motor de combustión interna sirve para la provisión de un par motor. Dispone de varios cilindros en los que en cada caso está dispuesto un pistón longitudinalmente móvil. A cada uno de los cilindros está asociada al menos una válvula de intercambio de gases, mediante la cual es accionado el árbol de levas. La válvula de intercambio de gases puede presentarse, por ejemplo, como válvula de entrada de gases o como válvula de salida de gases. Preferiblemente, el motor de combustión interna dispone de varios árboles de leva, estando previsto uno de los árboles de leva para el accionamiento de válvulas de entrada de gases y el otro árbol de levas para el accionamiento de válvulas de salida de gases del motor de combustión interna. En lo que sigue se comentará únicamente un árbol de levas, pero naturalmente las exposiciones son transferibles también a otros árboles de leva del motor de combustión interna.
El árbol de levas es componente de un tren de válvulas. Éste puede estar configurado como tren de válvulas variable, para lo cual preferiblemente el árbol de levas está configurado como árbol de levas base sobre el que está dispuesto al menos un soporte de leva desplazable en dirección axial - en relación con un eje de giro del árbol de levas -. Para el desplazamiento del soporte de leva está previsto un mecanismo de accionamiento. El soporte de leva comprende al menos dos levas, en donde en una primera posición del soporte de leva está prevista una primera de las levas para el accionamiento de la válvula de intercambio de gases y en una segunda posición, distinta de la primera posición, está dispuesta una segunda de las levas para el accionamiento de la válvula de intercambio de gases respectiva.
Para el apoyo del árbol de levas en relación con una carcasa del cigüeñal y/o de una culata del motor de combustión interna, en particular para el apoyo en la carcasa del cigüeñal del cilindro o bien de la culata, está previsto el al menos un soporte del cojinete. Éste está configurado, por ejemplo, al menos por zonas, de forma enteriza y/o de material unitario con la carcasa del cigüeñal del cilindro o bien la culata. El soporte del cojinete sirve para el apoyo con movimiento de giro del árbol de levas, en particular, por lo tanto, para un apoyo radial. Con el fin de fijar además el árbol de levas en dirección axial, está previsto el elemento de apoyo axial que se aplica en una ranura del apoyo axial del soporte del cojinete.
Del estado de la técnica se conoce, por ejemplo, el documento DE 102012016674 A1. Éste se refiere a un tren de válvulas de un motor de combustión interna que presenta al menos un árbol de levas base, configurado particularmente como árbol hueco, sobre el que está previsto de forma sin posibilidad de giro y desplazable de forma axial al menos un soporte de leva, presentando el árbol de levas base un asiento de cojinete dispuesto al menos por zonas en un cojinete divisible, en particular un cojinete deslizante. En este caso, está previsto un anillo de apoyo que se aplica en dirección radial, tanto en una escotadura del árbol de levas base como en una escotadura del cojinete. Además, del estado de la técnica se conocen los documentos DE 102012 016 672 A1, DE 102006 036851 A1 y DE 102013205129 A1.
Es entonces misión de la invención proponer un motor de combustión interna que presente ventajas con respecto a motores de combustión interna conocidos, en particular que disponga de una extraordinaria resistencia de régimen continuo.
Esto se alcanza de acuerdo con la invención con un motor de combustión interna con las características de la reivindicación 1. En este caso, está previsto que el cuerpo de soporte se apoye en la dirección periférica hasta su extremo libre de forma plana en la superficie periférica externa del árbol de levas. Básicamente, en este caso está previsto que el elemento de apoyo axial presente un cuerpo de soporte que se apoya por ambos lados de un saliente de retención en la dirección periférica hasta sus extremos libres de forma plana en una superficie periférica externa del árbol de levas, en donde el saliente de retención parte del cuerpo de soporte y se aplica en una escotadura de retención que se aplica a través de la superficie periférica externa, de modo que el elemento de apoyo axial está unido sin posibilidad de giro con el árbol de levas, aplicándose el cuerpo de soporte en una ranura de apoyo axial del soporte del cojinete circundante en la dirección periférica en relación con el eje de giro.
El elemento de apoyo axial presenta, por lo tanto, al menos el cuerpo de soporte, así como el saliente de retención. El cuerpo de soporte está configurado de modo que se apoya en la superficie periférica externa del árbol de levas, en particular de forma pasante en la dirección periférica. El cuerpo de soporte presenta en este sentido al menos una superficie periférica interna que se apoya en toda su superficie, por lo tanto, por ejemplo en la dirección periférica y/o en dirección axial de forma pasante, en la superficie periférica externa del árbol de levas. La superficie periférica externa es preferiblemente cilíndrica, en particular cilíndrica circular. En este caso presenta de manera particularmente preferida un diámetro que corresponde a un diámetro máximo del árbol de levas. Por el diámetro máximo del árbol de levas se ha de entender el mayor diámetro presente en dirección axial a lo largo del eje de giro del árbol de levas.
Por lo tanto, preferiblemente, el cuerpo de soporte del elemento de apoyo axial se apoya en una zona no ranurada de la superficie periférica externa del árbol de levas. En particular, el cuerpo de soporte no se aplica en dirección radial en el árbol de levas. Con una configuración de este tipo puede evitarse el efecto de incisión desventajoso de una ranura que está configurada en el caso de formas de realización conocidas del motor de combustión interna en el árbol de levas para el alojamiento del elemento de apoyo axial o bien del cuerpo de soporte.
Con el fin de fijar el cuerpo de soporte o bien el elemento de apoyo axial en relación con el árbol de levas en la dirección periférica, es decir, unirlo sin posibilidad de giro con éste, está previsto el saliente de retención. Éste se extiende en dirección radial partiendo del cuerpo de soporte hacia dentro y, en este caso, se aplica en la escotadura de retención del árbol de levas. La escotadura de retención presenta en este caso una sección transversal circular y en este sentido está configurado, por ejemplo, como taladro de retención. La escotadura de retención se aplica a través de la superficie periférica externa del árbol de retención. El cuerpo de soporte está configurado ventajosamente de modo que se apoya en la dirección periférica directamente contiguo a la escotadura de retención junto a la superficie periférica externa, de manera particularmente preferida por ambos lados de la escotadura de retención. Una unión eficaz transmisora de fuerza o bien transmisora del par motor entre el árbol de levas y el elemento de apoyo axial está presente preferiblemente de forma exclusiva o al menos casi de forma casi exclusiva a lo largo del soporte de retención.
Con el fin de fijar el árbol de levas en dirección axial en relación con el soporte del cojinete, éste presenta la ranura de apoyo axial que está configurada de forma pasante en la dirección periférica y, en este caso, presenta preferiblemente un fondo de la ranura que presenta en dirección periférica de forma continua la misma distancia del eje de giro. La ranura de apoyo axial presenta, visto en dirección axial, preferiblemente las mismas dimensiones que el cuerpo de soporte o, en todo caso, está configurada con un pequeño exceso con respecto a éste. De manera correspondiente, el cuerpo de soporte del elemento de apoyo axial está apoyado de forma giratoria en torno al eje de giro en la ranura de apoyo axial y está fijado esencialmente en este caso en dirección axial, es decir, está alojado en éste sin holgura o, en todo caso, con una ligera holgura.
En otra ejecución de la invención está previsto que el árbol de levas esté configurado como árbol macizo o como árbol hueco. Básicamente, son realizables ambas variantes. En el caso del árbol macizo, el árbol de levas, visto en sección transversal, se compone de un material macizo, por lo tanto no presenta cavidad alguna. Por el contrario, si el árbol de levas se presenta como árbol hueco, entonces presenta una cavidad preferiblemente simétrica y configurada en el centro con relación al eje de giro, que se aplica de manera particularmente preferida por completo a través del árbol de levas en la dirección axial. Con la ejecución del árbol de levas como árbol hueco se puede reducir claramente el peso del árbol de levas.
En virtud del apoyo axial precedentemente descrito del árbol de levas, la realización del árbol de levas como árbol hueco es posible sin problemas. Por ejemplo, en este caso es posible elegir el grosor de pared del árbol hueco, es decir su grosor en dirección radial, de modo que sea menor que las dimensiones del cuerpo de soporte en dirección radial o, en todo caso, ligeramente mayor. Por ejemplo, el grosor de pared del árbol hueco, referido a las dimensiones del cuerpo de soporte en dirección radial, en particular las dimensiones máximas en dirección radial, es a lo sumo el 50 %, a lo sumo el 75 %, a lo sumo el 100 %, a lo sumo el 125 % o a lo sumo el 150 %.
En otra ejecución de la invención está previsto otro elemento de apoyo axial que está dispuesto diametralmente enfrentado al elemento de apoyo axial en el árbol de levas y se aplica con otro saliente de retención en otra escotadura de retención del árbol de levas para crear una unión sin posibilidad de giro. El elemento de apoyo axial adicional se presenta en este sentido adicionalmente al elemento de apoyo axial descrito en lo que antecede. Preferiblemente, el elemento de apoyo axial, así como el elemento de apoyo axial adicional están realizados como piezas iguales, por lo tanto son idénticos. Esto posibilita una clara reducción de los costos de fabricación y de almacenamiento, dado que se reduce el número de las distintas piezas a fabricar.
Al igual que el elemento de apoyo axial, el elemento de apoyo axial adicional se compone del cuerpo de soporte, así como del saliente de retención, que en lo que sigue se designa como cuerpo de soporte adicional, así como el saliente de retención adicional. El saliente de retención adicional se aplica en la escotadura de retención adicional del árbol de levas, con el fin de fijar el elemento de apoyo axial adicional en la dirección periférica en relación con el árbol de levas. La escotadura de retención adicional está configurada preferiblemente de forma idéntica a la escotadura de retención, pero está dispuesta a distancia de ésta, por ejemplo en la dirección periférica. En particular, la escotadura de retención adicional de la escotadura de retención está enfrentada en relación con el eje de giro. En virtud de la configuración idéntica del elemento de apoyo axial y del elemento de apoyo axial adicional, estos se encuentran, en este sentido, diametralmente enfrentados.
Una ejecución particularmente preferida de la invención prevé que el elemento de apoyo axial y el elemento de apoyo axial adicional rodeen por completo en común al árbol de levas en la dirección periférica. En este caso, por ejemplo, el cuerpo de soporte visto en la dirección periférica se apoya tanto en una primera cara como en una segunda cara, enfrentada a la primera cara, en el elemento de apoyo axial adicional o bien en su cuerpo de soporte. El cuerpo de soporte dispone en este sentido en la dirección periférica de dos extremos libres enfrentados. Este caso es análogo para el elemento de apoyo axial adicional o bien el cuerpo de soporte adicional. El cuerpo de soporte se apoya entonces con uno de sus extremos libres en uno de los extremos libres del cuerpo de soporte adicional, así como con el otro de los extremos libres en el otro de los extremos libres del cuerpo de soporte adicional.
En el marco de una ejecución adicional de la invención está previsto que la escotadura de retención y la escotadura de retención adicional estén presentes enfrentadas diametralmente en el árbol de levas, en particular estén configuradas como la escotadura de retención común que se aplica por completo a través del árbol de levas. Tanto la escotadura de retención como la escotadura de retención adicional pueden presentarse en cada caso como una escotadura ciega o bien taladro ciego que están dimensionados en dirección radial en relación con el eje de giro de modo que puedan alojar justo el cuerpo de soporte del elemento de apoyo axial respectivo. De manera particularmente preferida, la escotadura de retención está realizada, sin embargo, como escotadura de paso que se aplica por completo en dirección radial a través del árbol de levas y, en este sentido, configura al mismo tiempo la escotadura de retención y la escotadura de retención adicional. La escotadura de retención y la escotadura de retención adicional se encuentran, por consiguiente, en forma de la única escotadura de retención común.
En otra ejecución de la invención está previsto que el cuerpo de soporte sea en forma de círculo parcial y/o el saliente de retención sea redondo en sección transversal. Visto en sección transversal en relación con el eje de giro, el cuerpo de soporte se aplica rodeando al árbol de levas en la dirección periférica, al menos en parte. Está configurado en este sentido en forma de círculo parcial y se aplica rodeando en la dirección periférica al menos al 10 %, al menos al 20 %, al menos al 30 %, al menos al 40 %, al menos al 45 %, al menos al 47,5 % o al menos al 50 % del árbol de levas. Adicional o alternativamente, el saliente de retención presenta la sección transversal redonda, por lo tanto es redondo en relación con su eje central longitudinal.
Finalmente, en otra ejecución preferida de la invención, puede estar previsto que el cuerpo de soporte y/o el cuerpo de soporte adicional se estreche en la dirección de sus extremos libres. Como ya se ha explicado precedentemente, el cuerpo de soporte y el cuerpo de soporte adicional presentan en cada caso dos extremos libres enfrentados en la dirección periférica. Las dimensiones del cuerpo de soporte o bien del cuerpo de soporte adicional en dirección axial y/o en dirección radial pueden ser menores entonces en la dirección del extremo libre respectivo. Mientras que el estrechamiento en el extremo libre respectivo está previsto preferiblemente por ambos lados en la dirección axial, el estrechamiento en dirección radial se presenta preferiblemente únicamente sobre la cara situada en el exterior en dirección radial del cuerpo de soporte o bien del cuerpo de soporte adicional. Con ello se garantiza que el respectivo cuerpo de soporte se apoye también en la zona de su extremo libre, en particular a lo largo de toda su extensión, en la dirección periférica en el árbol de levas o bien su superficie periférica externa.
La invención se explica con mayor detalle en lo que sigue con ayuda de los ejemplos de realización representados en el dibujo, sin que tenga lugar una limitación de la invención. En este caso muestran:
La Figura 1, una representación en sección transversal a través de una zona de un motor de combustión interna, así como
la Figura 2, un elemento de apoyo axial para el apoyo axial de un árbol de levas del motor de combustión interna.
La Figura 1 muestra una representación en sección transversal a través de una zona de un motor de combustión interna 1, en particular a través de una zona de una culata 2 del motor de combustión interna 1. Se puede reconocer un soporte del cojinete 3 que está previsto para el apoyo de un árbol de levas 4. El árbol de levas 4 está apoyado en este caso de forma giratoria mediante el soporte del cojinete 3 en relación con un eje de giro 5. El soporte del cojinete 3 está configurado en varias partes y presenta preferiblemente un bastidor 6 del soporte del cojinete, así como una tapa 7 del soporte del cojinete. Estos se apoyan uno en otro a lo largo de un plano de separación 8, cortando el plano de separación 8 preferiblemente al árbol de levas 4 por el centro y discurriendo en este sentido a través del eje de giro 5. El soporte del cojinete 3 presenta una ranura 9 de apoyo axial en la que se aplican un elemento de apoyo axial 10, así como un elemento de apoyo axial 11 adicional. En lo que sigue se comentará únicamente el elemento de apoyo axial 10, pero el elemento de apoyo axial 11 está configurado de manera idéntica al elemento de apoyo axial 10.
El elemento de apoyo axial 10 presenta un cuerpo de soporte 12, así como un saliente de retención 13 que parte de éste. El cuerpo de soporte 12 se apoya en la dirección periférica preferiblemente de forma pasante en una superficie periférica externa 14 del árbol de levas 4. En dirección axial contigua o bien directamente contigua al elemento de apoyo axial 10, el árbol de levas 4 presenta el mismo diámetro que en la zona de su superficie periférica 14. En este sentido, no está prevista ranura alguna para el alojamiento del elemento de apoyo axial 10. El saliente de retención 13 se aplica en una escotadura de retención 15 que se aplica por completo atravesando preferiblemente una pared del árbol de levas 4, el cual está presente como árbol hueco en el ejemplo de realización aquí representado, es decir desemboca en una cavidad central del árbol de levas 4. Preferiblemente, también el saliente de retención 13 se extiende en dirección radial penetrando en esta escotadura central.
La Figura 2 muestra una representación en detalle del elemento de apoyo axial 10, estando constituido idénticamente el elemento de apoyo axial 11. Resulta claro que el cuerpo de soporte 12 es esencialmente en forma de círculo parcial, mientras que el saliente de retención 13 es redondo en sección transversal en relación con su eje central longitudinal. El cuerpo de soporte 12 puede estrecharse en dirección a sus extremos libres 16, estando previsto esto, en particular, en dirección axial. Adicional o alternativamente puede tener lugar un estrechamiento en dirección radial, en donde un estrechamiento de este tipo está realizado preferiblemente solo en la cara del cuerpo de soporte 12 situada por fuera en dirección radial. De manera correspondiente, el cuerpo de soporte 12 puede apoyarse de forma plana por ambos lados del saliente de retención 13 en la dirección periférica hasta sus extremos libres 16 en el árbol de levas 4.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Motor de combustión interna (1) con al menos un árbol de levas (4), así como un soporte del cojinete (3) para el apoyo con posibilidad de giro del árbol de levas (4) en torno a un eje de giro (5), estando previsto para el apoyo axial del árbol de levas (4) un elemento de apoyo axial (10), que se aplica en una ranura (9) del apoyo axial del soporte del cojinete (3), presentando el elemento de apoyo axial (10) un cuerpo de soporte (12) presente a ambos lados de un saliente de retención (13), partiendo el saliente de retención (13) del cuerpo de soporte (12) y aplicándose en una escotadura de retención (15) que se aplica a través de una superficie periférica externa (14) del árbol de levas (4), de modo que el elemento de apoyo axial (10) está unido sin posibilidad de giro con el árbol de levas (4), aplicándose el cuerpo de soporte (12) en la ranura (9) del apoyo axial del soporte del cojinete (3) circundante en la dirección periférica en relación con el eje de giro (5), caracterizado por que el cuerpo de soporte (12) se apoya en la dirección periférica hasta su extremo libre (16) de forma plana en la superficie periférica externa (14) del árbol de levas (4).
2. Motor de combustión interna según la reivindicación 1, caracterizado por otro elemento de apoyo axial (11) que está dispuesto diametralmente enfrentado al elemento de apoyo axial (10) del árbol de levas (4) y se aplica con otro saliente de retención en otra escotadura de retención del árbol de levas (4) para crear una unión sin posibilidad de giro.
3. Motor de combustión interna según la reivindicación 2, caracterizado por que el elemento de apoyo axial (10) y el elemento de apoyo axial adicional (11) rodean por completo en común al árbol de levas (4) en la dirección periférica.
4. Motor de combustión interna según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que la escotadura de retención (15) y la escotadura de retención adicional están presentes enfrentadas diametralmente en el árbol de levas (4).
5. Motor de combustión interna según la reivindicación 4, caracterizado por que la escotadura de retención (15) y la escotadura de retención adicional estén configuradas como la escotadura de retención común que se aplica por completo a través del árbol de levas (4).
6. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el cuerpo de soporte (12) es en forma de círculo parcial y/o el saliente de retención (13) es redondo en sección transversal.
7. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado por que el cuerpo de soporte (12) y/o un cuerpo de soporte adicional del elemento de apoyo axial adicional (11) se estrechan en dirección a sus extremos libres (16).
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