ES2211695T3

ES2211695T3 - Dispositivo para el ajuste relativo del angulo de rotacion de un arbol de levas de un motor de combustion interna con respecto a una rueda propulsora.

Info

Publication number: ES2211695T3
Application number: ES01112996T
Authority: ES
Inventors: Gerold Sluka; Edwin Palesch; Ralf Naumann
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Hydraulik Ring GmbH
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Hilite Germany GmbH
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2004-07-16
Anticipated expiration: 2021-06-11
Also published as: US6584944B2; JP2002106310A; DE10039913C1; DE50101382D1; EP1180582A3; EP1180582B1; US20020026916A1; EP1180582A2

Abstract

Dispositivo para el ajuste relativo del ángulo de rotación de un árbol de levas de un motor de combustión interna con respecto a una rueda propulsora, con una parte interna (4) unida de modo solidario en rotación con el árbol de levas, que tiene nervios o paletas que discurren por lo menos aproximadamente en sentido radial y con una rueda de celdas (12) propulsada, que tiene varias celdas limitadas por nervios (14a hasta 14e), distribuidas a lo largo de la periferia, que son divisibles en dos recintos a presión por los nervios o las paletas que se guían de modo movible angularmente dentro de ellas, con cuya carga con presión hidráulica o con cuya descarga de presión hidráulica a través de conducciones de control, el árbol de levas es desplazable en rotación a través de los nervios o las paletas entre dos posiciones extremas con relación a la rueda de celdas (12), y con por lo menos una disposición de enclavamiento que actúa entre la parte interna (4) y la rueda de celdas (12), con la que laparte interna (4) es enclavable con respecto a la rueda de celdas (12) en por lo menos una posición extrema, realizándose que por lo menos una paleta (8e) de la parte interna (4) tiene una parte de cabeza (58) con por lo menos un elemento de enclavamiento (61), caracterizado porque este elemento de enclavamiento coopera con una estructura de enclavamiento prevista junto a por lo menos un nervio (14e) de la rueda de celdas (12), realizándose que la parte de cabeza (58) es desplazable longitudinalmente en sentido radial y por consiguiente es transferible, dependiendo de los parámetros de funcionamiento, desde una posición enclavada a una posición desenclavada.

Description

Dispositivo para el ajuste relativo del ángulo de rotación de un árbol de levas de un motor de combustión interna con respecto a una rueda propulsora.

El invento se refiere a un dispositivo para el ajuste relativo del ángulo de rotación de un árbol de levas de un motor de combustión interna con respecto a una rueda propulsora, de acuerdo con el prefacio de la reivindicación principal.

A partir del documento de solicitud de patente alemana DE 196 23 818 A1 se conoce un dispositivo de acuerdo con el prefacio, en el que con ayuda de un elemento de enclavamiento dispuesto en el rotor del dispositivo ajustador del árbol de levas, se puede detener el dispositivo ajustador del árbol de levas en una posición extrema. El elemento de enclavamiento estructurado como perno de bloqueo, está apoyado en el rotor del dispositivo ajustador del árbol de levas y es desplazable paralelamente al eje de rotación del rotor. A través de un orificio dispuesto en el estator del dispositivo ajustador del árbol de levas, el perno de bloqueo puede ser transferido a su posición de enclavamiento. La constitución de esta disposición de enclavamiento es relativamente complicada, además de ello la disposición de bloqueo exige una alta precisión de adaptación, para que el perno de bloqueo se pueda transferir con seguridad a su posición de enclavamiento.

Frente a esto, la misión del invento es mejorar un dispositivo de acuerdo con el prefacio para el ajuste relativo del ángulo de rotación de un árbol de levas con respecto a su rueda propulsora, de tal manera que se proporcione una unidad de enclavamiento sencilla, segura en su funcionamiento y que conste de pocas piezas componentes adicionales, para un dispositivo ajustador del árbol de levas.

El problema planteado por esta misión se resuelve conforme al invento mediante las características de la reivindicación principal.

La unidad de enclavamiento conforme al invento se distingue por una sencilla constitución, con la que, en particular por medio de una modificación de las piezas componentes ya existentes, se proporciona de una manera sencilla una unidad de enclavamiento segura. Por lo menos una parte de las fuerzas de funcionamiento necesarias para el desenclavamiento se puede aplicar mediante la fuerza centrífuga generada durante la rotación del árbol de levas. Una fuerza hidráulica sustentadora para desenclavamiento se produce de una manera sencilla mediante una conducción hidráulica que conduce hacia el elemento de paleta de la parte interna, mediante cuya carga con presión la parte de cabeza de la paleta, desplazable longitudinalmente en sentido radial, se puede transferir, en contra de una fuerza de resorte, desde una posición enclavada a una posición desenclavada.

Otras ventajas y perfeccionamientos ventajosos del invento se ponen de manifiesto a partir de las reivindicaciones subordinadas y de la memoria descriptiva.

Un ejemplo de realización del invento se explica en la memoria descriptiva y en los dibujos que siguen.

En estos dibujos muestran

la figura 1 una sección longitudinal a través de la unidad de ajuste con la unidad de abastecimiento de ésta,

la figura 1a una sección longitudinal a través de la unidad de ajuste en una posición enclavada,

la figura 1b una sección a lo largo de línea IB - IB en la figura 1a,

la figura 1c una sección a lo largo de la línea IC - IC en la figura 1a,

la figura 2a una sección longitudinal a través de la unidad de ajuste en una posición desenclavada,

la figura 2b una sección a lo largo de la línea IIB - IIB en la figura 2a,

la figura 2c una sección a lo largo de la línea IIC - IIC en la figura 2a,

la figura 3a una sección longitudinal a través de la unidad de ajuste en una posición ajustada,

la figura 3b una sección a lo largo de la línea IIIB - IIIB en la figura 3a,

la figura 3c una sección a lo largo de la línea IIIC - IIIC en la figura 3a,

la figura 4a una sección longitudinal a través de la unidad de ajuste en una posición extrema desenclavada,

la figura 4b una sección a lo largo de la línea IVB - IVB en la figura 4a,

la figura 4c una sección a lo largo de la línea IVC - IVC en la figura 4ª,

así como

las figuras 5a-8b, que corresponden en una representación ampliada a

las figuras 1b-4c.

Descripción del ejemplo de realización

En el dibujo se señala esquemáticamente con 2 el árbol de levas de un motor de combustión interna, junto a cuyo extremo libre está dispuesto de modo solidario en rotación el rotor, designado en lo sucesivo como parte interna 4, de una unidad de ajuste 6. La parte interna 4 está provista en este ejemplo de realización de cinco paletas 8a hasta 8e dispuestas radialmente, que salen de un cubo 10 de la parte interna 4. La parte interna 4 está rodeada en la zona de sus paletas 8a hasta 8e por una rueda de celdas 12, que está provista de cinco nervios radiales 14a hasta 14e, que sobresalen hacia dentro. La rueda de celdas 12, que constituye el estator de la unidad de ajuste 6, está cerrada, en su lado frontal orientado hacia el árbol de levas 2, por una rueda 16 de cadena, que está guiada de modo movible en rotación y de manera estanca sobre el cubo 10 de la parte interna 4. La rueda 16 de cadena sirve como sistema de propulsión para el árbol de levas 2, que por ejemplo se efectúa a través de una cadena propulsora unida con el eje de cigüeñal. El lado frontal opuesto de la rueda de celdas 12 es cerrado por un disco 18, realizándose que la rueda 16 de cadena y el disco 18 se unen firmemente a través de tornillos de tornillos de fijación 20 con la rueda de celdas 12. Los taladros pasantes 22 previstos en los nervios 14a hasta 14e en la rueda de celdas 12 sirven para el alojamiento o la guía de estos tornillos de fijación 20. Mediante los nervios 14a hasta 14e de la rueda de celdas 12 se forman cinco celdas limitadas en dirección radial por la rueda 16 de cadena y el disco 18, cuyas celdas están subdivididas por las paletas 8a hasta 8e de la parte interna 4 en cada caso en dos recintos a presión 24a hasta 24e o respectivamente 26a hasta 26e. La parte interna 4 y la rueda de celdas 12, guiada de modo capaz de girar sobre ésta, están unidas entre ellas por un tornillo 28. Para ello, el cubo 10 y el árbol de levas 2 tienen un taladro central 30.

Los recintos a presión 24a hasta 24e están unidos, en cada caso a través de unos taladros 32a hasta 32e que discurren radialmente en el cubo 10 de la parte interna 4, con un recinto anular 34, que se forma entre el tornillo de fijación 28 para la unidad de ajuste 6 y los segmentos de pared del taladro central 30 previsto en el cubo 20 y en el árbol de levas 2, estando el recinto anular 34 cerrado por un extremo mediante la cabeza 36 del tornillo 28. El recinto anular 34 está unido, a través de varios taladros 38 incorporados radialmente en el árbol de levas 2, con una ranura anular 40 dispuesta en la periferia externa del árbol de levas 2. Los recintos a presión 26a hasta 26e están unidos, a través de taladros 42a hasta 42e que discurren radialmente en el cubo 10 de la parte interna 4, con una ranura anular 44 dispuesta en la periferia externa del árbol de levas 2, que, a través de cinco taladros 46a hasta 46e dispuestos axialmente en el árbol de levas 2, conduce a otra ranura anular 48, también estructurada en la periferia externa del árbol de levas 2.

Las dos ranuras anulares 40, 48 están unidas, en cada caso a través de un apoyo 50 del árbol de levas, que actúa como guía pasante de rotación, con una conducción de control A y B. Las dos conducciones de control A y B están unidas con una válvula de control 52, estructurada por ejemplo como válvula de regulación proporcional 4/2. Esta válvula de control 52 está unida, además de ello, con una bomba 54 para el medio a presión y con un depósito 56 de aceite. Inmediatamente detrás de la bomba 54 para el medio a presión está dispuesta una válvula de retención 58 en la conducción de presión P. En el presente ejemplo de realización, la unidad de ajuste 6 está prevista con su posición extrema enclavada representada en la figura 1 para el ajuste de un árbol de levas de salida, siendo propulsada la rueda de celdas 12 en el sentido de las agujas del reloj, mientras que la parte interna es ajustable en sentido contrario al de las agujas del reloj en dirección a una apertura "tardía" de las válvulas de salida.

Para el enclavamiento de la parte interna 4 con respecto a la rueda de celdas 12 en una posición extrema, representada de acuerdo con la figura 1, de la unidad de ajuste 6, la paleta 8e de la parte interna 4, en cooperación con el nervio 14e de la rueda de celdas 12, está estructurada como una unidad de enclavamiento descrita a continuación con mayor detalle. La paleta 8a tiene una parte de cabeza 58, que mediante un rebajo 59 en forma de ranura está apoyado de manera desplazable longitudinalmente en sentido radial sobre una parte de base 60, estructurada como muñón aplanado, de la paleta 8e. El contorno de una de las superficies laterales de la parte de cabeza 58 presenta dos elementos 61 en forma de ganchos, que en la posición enclavada del dispositivo ajustador del árbol de levas encajan dentro de dos orificios 62 adaptados de modo correspondiente al contorno de los elementos 61 en forma de gancho. El lado frontal de la parte de cabeza 58 tiene un rebajo 63 con forma rectangular, en el que encaja un elemento de placa 64. El elemento de placa 64 es comprimido con ayuda de un resorte de compresión 65 contra la pared interna 66 de la rueda de celdas 12. Para la recepción del resorte de compresión 65 están previstos unos taladros 67 por el lado frontal de la parte de cabeza 58 y en el elemento de placa 64. El elemento de placa 64 sirve en este caso, por un lado, como estanqueidad entre los dos recintos a presión 24e y 26e y, por otro lado, como apoyo o guía para un desplazamiento longitudinal en sentido radial de la parte de cabeza 58. En la parte de base 60 de la paleta 8e está dispuesto un canal de abastecimiento 68, que es abastecido con aceite a presión a través de la ranura anular 44 y del taladro 46e.

A continuación, con ayuda de las figuras se describe un completo proceso de ajuste de la unidad de ajuste 6:

Figura 5

El motor de combustión interna se encuentra fuera de servicio, es decir en estado parado. Los elementos 61 en forma de ganchos de la parte de cabeza 58 encajan dentro de los orificios 62. Con ello, la unidad de ajuste 6 se encuentra en su posición extrema enclavada, que corresponde a un momento de apertura o cierre "temprano" de las válvulas de salida, accionadas a través de levas y seguidores de levas, del motor de combustión interna. Durante el proceso de puesta en marcha, hasta que se alcanza la velocidad de rotación en vacío (p. ej. 800/min) la válvula de control 52 permanece desconectada, sin ser recorrida por corriente, de manera tal que a través de la conducción de control A se aporta el aceite a los recintos a presión 24a hasta 24e. Por consiguiente, la parte interna 4 con sus paletas 8a hasta 8e se encuentra en su posición enclavada junto a los nervios 14a hasta 14b de la rueda de celdas 12.

Figura 6

Cuando el motor ha alcanzado una velocidad de rotación, en cuyo caso se desea un ajuste del árbol de levas 2 en dirección "tardía", la válvula de control 52 es conectada, siendo recorrida por corriente. Con ello, el abastecimiento con presión de aceite se efectúa a través de la conducción de control B, que abastece con aceite a través de la ranura anular 48, de los taladros axiales 46a hasta 46e, de la ranura anular 44, de los taladros radiales 42a hasta 42e y de los recintos a presión 26a hasta 26e. Al mismo tiempo, a través de la ranura anular 44 y del taladro 46e se aporta aceite al canal de abastecimiento 68 dispuesto en la parte de base 60 de la paleta 8e. Con ello, mediante la carga con presión hidráulica así como mediante la fuerza centrífuga que actúa sobre la paleta 8e, se consigue un desplazamiento longitudinal en sentido radial de la parte de cabeza 58 con relación a la parte de base 60 en dirección a la pared interna 66 de la rueda de celdas 12 (véase la dirección de la flecha). Con ello, los elementos de enclavamiento 61 en forma de ganchos son transferidos desde su posición enclavada a una posición desenclavada.

Figura 7

La velocidad de rotación del motor aumenta aún más, de manera tal que también sube la presión de aceite en las cámaras a presión 26a hasta 26e, por lo que la parte interna 4 y respectivamente el rotor del dispositivo ajustador del árbol de levas se ajustan adicionalmente por desplazamiento en sentido contrario al de las agujas del reloj.

Figura 8

La velocidad de rotación del motor ha alcanzado un valor, en el que la presión de aceite, que aumenta proporcionalmente a la velocidad de rotación del motor en los recintos a presión 26a hasta 26e, hace que las paletas 8a hasta 8e de la parte interna 4 se sitúen junto a los nervios 14a hasta 14e de la rueda de celdas 12. Por consiguiente, se ha alcanzado el camino máximo de ajuste del dispositivo ajustador del árbol de levas.

Mediante la válvula reguladora proporcional 4/2 - 52 que se emplea, es posible una activación alternada de los recintos a presión 24a hasta 24e y respectivamente 26a hasta 26e, de manera tal que entre las dos posiciones extremas se pueden alcanzar y mantener posiciones intermedias arbitrarias. La activación hidráulica del dispositivo ajustador del árbol de levas se puede efectuar también de otra manera distinta. Así, es posible por ejemplo también una regulación en dos puntos, en la que el dispositivo ajustador del árbol de levas es ajustable solamente entre sus dos posiciones extremas. Además de ello, también la adaptación de las fuerzas de funcionamiento necesarias para el desenclavamiento de la paleta 8e se puede estructurar de diferente manera.

Así, por ejemplo se puede concebir que el movimiento radial de desenclavamiento de la parte de cabeza 58 se produzca solamente por causa de las fuerzas centrífugas que actúan sobre la paleta 8e, por ejemplo al alcanzarse la velocidad de rotación de marcha en vacío. Por lo tanto, el dispositivo no está limitado a la activación hidráulica que se describe en el ejemplo de realización. También es posible equipar, en lugar de una paleta 8e estructurada de modo móvil, también a las otras paletas 8e hasta 8d de una manera análoga con una unidad de enclavamiento correspondiente a la paleta 8e y al nervio 14e. Además, también es posible proveer a la paleta 8e. también en su otro lado, de elementos de enclavamiento que entonces encajan en correspondientes orificios previstos en el nervio 14d análogamente al nervio 14e, al alcanzarse esta posición extrema.

Claims

1. Dispositivo para el ajuste relativo del ángulo de rotación de un árbol de levas de un motor de combustión interna con respecto a una rueda propulsora, con una parte interna (4) unida de modo solidario en rotación con el árbol de levas, que tiene nervios o paletas que discurren por lo menos aproximadamente en sentido radial y con una rueda de celdas (12) propulsada, que tiene varias celdas limitadas por nervios (14a hasta 14e), distribuidas a lo largo de la periferia, que son divisibles en dos recintos a presión por los nervios o las paletas que se guían de modo movible angularmente dentro de ellas, con cuya carga con presión hidráulica o con cuya descarga de presión hidráulica a través de conducciones de control, el árbol de levas es desplazable en rotación a través de los nervios o las paletas entre dos posiciones extremas con relación a la rueda de celdas (12), y con por lo menos una disposición de enclavamiento que actúa entre la parte interna (4) y la rueda de celdas (12), con la que la parte interna (4) es enclavable con respecto a la rueda de celdas (12) en por lo menos una posición extrema, realizándose que por lo menos una paleta (8e) de la parte interna (4) tiene una parte de cabeza (58) con por lo menos un elemento de enclavamiento (61), caracterizado porque este elemento de enclavamiento coopera con una estructura de enclavamiento prevista junto a por lo menos un nervio (14e) de la rueda de celdas (12), realizándose que la parte de cabeza (58) es desplazable longitudinalmente en sentido radial y por consiguiente es transferible, dependiendo de los parámetros de funcionamiento, desde una posición enclavada a una posición desenclavada.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la parte de cabeza (58) está apoyada de modo desplazable longitudinalmente sobre una parte de base (60) de la paleta (8e).

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la parte de cabeza (58) es transferible desde una posición enclavada, mediante una carga con presión de aceite y/o mediante fuerzas centrífugas, a una posición desenclavada con respecto al nervio (14e) de la rueda de celdas (12).

4. Dispositivo de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque la parte de cabeza (58) tiene unos elementos (61) en forma de ganchos, que en la posición enclavada encajan dentro de orificios (62) adaptados correspondientemente al contorno de los elementos (61) en forma de ganchos, existentes en el nervio (14e) de la rueda de celdas (12).

5. Dispositivo de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque el lado frontal de la parte de cabeza (58) tiene un rebajo de forma rectangular (63), dentro del que encaja un elemento de estanqueidad y guía (64) en forma de placa, estando apoyado el elemento de estanqueidad y guía (64) sobre el lado interno (66) de la rueda de celdas (12).