ES2280668T3 - Valvula de recirculacion de gases de escape. - Google Patents
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Abstract
Válvula (10, 110) de recirculación de gases de escape con: un accionador (12, 112) de rotación, y un elemento (14, 114) de válvula que puede accionarse en rotación entre una posición de apertura y una de cierre, caracterizada porque se prevé un elemento (24, 124) de leva con una curva (26, 126) de leva que transmite el movimiento de rotación del accionador (12, 112) de rotación al elemento (14, 114) de válvula como un movimiento exclusivamente de rotación.
Description
Válvula de recirculación de gases de escape.
La invención se refiere a una válvula de
recirculación de gases de escape según el preámbulo de la
reivindicación 1.
En el campo de la técnica automovilística y
especialmente en conexión con la mejora de los valores de emisión de
un motor de combustión, así como la reducción del consumo de
combustible, se conoce prever una recirculación de gases de escape
hacia el suministro de aire fresco del motor de combustión.
Para las válvulas de recirculación de gases de
escape se conocen diferentes tipos de accionamientos para abrir y
cerrar la válvula. Con respecto al movimiento de los elementos de
válvula, es decir, la separación del elemento de válvula de su
asiento de válvula y el movimiento inverso para cerrar la válvula,
un principio conocido consiste en separar el elemento de válvula,
por ejemplo un platillo de válvula, mediante un movimiento de
traslación desde su asiento de válvula. A este respecto se conoce
por el documento EP 0 856 657 B1 prever una leva que se acciona en
rotación por un accionador, y que se acopla a un empujador de
válvula que puede moverse en traslación de tal manera que el
empujador de válvula se mueve en traslación con un movimiento de
rotación de la leva y, por ejemplo, al abrirse se eleva de su
asiento de válvula.
Por el documento EP 1 245 820 A1 se conoce una
válvula de recirculación de gases de escape según el preámbulo de la
reivindicación 1. En este caso, un movimiento de rotación se
transmite mediante un dispositivo de engranaje adecuado al elemento
de válvula, por ejemplo un platillo de válvula abatible, que se
mueve en rotación entre una posición de apertura y de cierre, y
viceversa.
El documento EP 1 103 715 A1 se refiere a una
válvula de recirculación de gases de escape en la que un elemento de
leva ladea ligeramente un empujador de válvula y se mueve
esencialmente en traslación para realizar un movimiento de apertura
y de cierre.
La invención se basa en el objetivo de crear una
válvula de recirculación de gases de escape con un modo de
construcción compacto y sencillo.
La solución de este objetivo se consigue
mediante la válvula de recirculación de gases de escape descrita en
la reivindicación 1.
Por consiguiente, la válvula de recirculación de
gases de escape según la invención presenta un accionador de
rotación y un elemento de válvula que se acciona en rotación entre
una posición de apertura y de cierre. En otras palabras, no se trata
de convertir un movimiento de rotación en un movimiento de
traslación del elemento de válvula. Más bien, el movimiento de
rotación del accionador de rotación se transmite adecuadamente al
elemento de válvula de tal manera que ésta también se hace girar y
se mueve por el movimiento de rotación entre la posición de apertura
y de cierre. Con el concepto empleado "accionador de rotación"
ha de entenderse cualquier elemento mediante el que pueda
transmitirse una rotación al elemento de válvula mediante los
elementos explicados a continuación en más detalle. En este sentido,
el accionador de rotación puede ser un motor de rotación o una rueda
dentada accionada por un motor de rotación. Ha de indicarse a este
respecto que el elemento de válvula como tal puede configurarse de
acuerdo con el documento EP 1 245 820 anteriormente mencionado.
Especialmente, la divulgación de este documento se toma como objeto
de la presente solicitud con respecto a la configuración del
elemento de
válvula.
válvula.
Según la invención se prevé por primera vez para
la transmisión del movimiento de rotación del accionador de rotación
a un movimiento de rotación del elemento de válvula un elemento de
leva con una curva de leva que transmite dicho movimiento de
rotación. En este sentido, el elemento de leva puede ser tanto el
elemento accionador como el accionado. En un primer caso, el
elemento de leva está unido adecuadamente con el accionador de
rotación, dado el caso intercalando un engranaje, por ejemplo con
ruedas dentadas. En un segundo caso, el elemento de leva se acciona
adecuadamente por el accionador de rotación y está unido con el
elemento de válvula de manera que la rotación generada del elemento
de leva provoca una rotación del elemento de válvula. Se prevé
además de forma adecuada un elemento que actúa conjuntamente con la
curva de leva del elemento de leva de tal manera que pueden
generarse las rotaciones descritas. Por ejemplo, tal como se
explicará a continuación con mayor precisión, un rodillo, que puede
estar fijado a una palanca, puede rodar contra la curva de leva.
Puede concebirse sin embargo cualquier otro tipo de construcción
para un elemento que actúa conjuntamente con la curva de leva.
Mediante el elemento de leva descrito puede
lograrse, tal como se explica a continuación con mayor precisión, un
modo de construcción extremadamente compacto. Especialmente, el
accionador puede disponerse con respecto al elemento de válvula,
especialmente a su eje de rotación, de tal manera que casi se alinea
con el mismo, de modo que se necesita poco espacio de construcción.
Además, mediante un elemento de leva puede realizarse ventajosamente
una pluralidad de características para el mecanismo de apertura y de
cierre de la válvula. Por ejemplo, al inicio de una operación de
apertura puede aplicarse una fuerza mayor que en el resto del
transcurso de la operación de apertura. Además pueden evitarse
mediante el empleo de un elemento de leva otros dispositivos de
transformación engranables costosos, como por ejemplo mecanismos de
palanca y ruedas dentadas. En conjunto se consigue de este modo una
construcción mejorada y más sencilla y compacta de una válvula de
recirculación de gases de escape.
Los perfeccionamientos preferidos se describen
en las demás reivindicaciones.
Especialmente para una forma de realización se
determinó que necesitaba especialmente poco espacio, en la que al
menos dos de los ejes de rotación del accionador de rotación, del
elemento de leva y del elemento de válvula son paralelos entre sí.
Preferiblemente, los tres ejes de rotación mencionados son paralelos
entre sí. Especialmente, mediante una disposición adecuada del
elemento de leva que transmite el movimiento de giro también puede
preverse que el eje de rotación del accionador de rotación se alinee
en gran medida con el eje de rotación del elemento de válvula. En
cada una de las variantes mencionadas se necesita espacio de
construcción únicamente en la prolongación del eje de rotación del
elemento de válvula, y las zonas lateralmente al mismo pueden quedar
libres en gran medida.
Tal como se ha mencionado, mediante una
configuración adecuada de la curva de leva del elemento de leva
puede realizarse una característica deseada en la transmisión de
fuerza durante la apertura.
A este respecto, el ángulo que traza la curva de
leva, y que se atraviesa de manera correspondiente durante la
apertura, puede ajustase adecuadamente. En los ensayos se han
obtenido resultados favorables en este caso para ángulos en el
intervalo de aproximadamente 70º hasta 360º. Especialmente, el
elemento de leva puede presentar, para un ángulo de salida de 90º,
por tanto una rotación del elemento de válvula de 90º, tanto un
ángulo menor como mayor de 90º. De este modo puede lograrse tanto
una multiplicación como una desmultiplicación para lograr
determinados efectos, que se explican a continuación más
detalladamente.
Para una apertura fiable de la válvula de
recirculación de gases de escape resulta ventajoso que la curva de
leva, partiendo de un estado cerrado de la válvula, se desplace
inicialmente plana. Con esto, una rotación del elemento de leva con
un ángulo determinado genera una rotación del elemento de válvula
con un ángulo inferior al ángulo de rotación del elemento de leva.
En otras palabras, tiene lugar al menos al inicio de la operación de
apertura una multiplicación, en el sentido de que con un movimiento
de rotación relativamente amplio del accionador de rotación, se
genera una rotación inferior, en comparación, del elemento de
válvula y, debido a las leyes de la mecánica, se transmite con esto
una fuerza elevada. Ésta puede aprovecharse en la apertura de un
elemento de válvula ventajosamente para liberar adhesiones que hayan
podido producirse. Además, la aplicación de una fuerza relativamente
elevada puede ser favorable en el sentido de que el elemento de
válvula también puede abrirse contra una presión de gas presente.
Adicionalmente, especialmente con pequeños ángulos de apertura,
puede lograrse una elevada calidad de regulación. Esto puede
conseguirse porque el "actuador" describe un área angular
relativamente grande, mientras que el elemento de válvula gira en un
área angular pequeña, y puede ajustarse por tanto el ángulo del
elemento de válvula con precisión en el marco del giro del
"actuador".
Fundamentalmente, el elemento de leva puede
estar dotado de una curva de leva de cualquier modo. Por ejemplo,
puede tratarse de una leva en el sentido estricto, en cuyo perímetro
se configura la curva de leva. Sin embargo, se han mostrado ventajas
especiales en cuanto a un modo de construcción compacto y una
función al mismo tiempo fiable para un elemento de leva en forma de
un disco de leva en el que la curva de leva se prevé en forma de una
entalladura. La entalladura puede configurarse como ranura con un
fondo, o puede configurarse de forma continua como abertura u
orificio de paso.
En cuanto a un modo de construcción sencillo se
prefiere además que el elemento de leva actúe conjuntamente con un
rodillo que se coloca de manera rotatoria en una palanca. Así el
rodillo rueda en cierto modo contra la curva de leva y transmite el
movimiento a la palanca. De este modo puede producirse la
transmisión posterior del movimiento de rotación entre el accionador
de rotación y el elemento de
válvula.
válvula.
A continuación se explican más detalladamente
las formas de realización representadas a modo de ejemplo en los
dibujos. Muestran:
la figura 1, una vista en despiece ordenado en
perspectiva de la válvula de recirculación de gases de escape según
la invención en una primera forma de realización;
las figuras 2a a d, diferentes posiciones de los
elementos que transmiten el movimiento de rotación de la válvula de
recirculación de gases de escape de la figura 1;
la figura 3, una vista en despiece ordenado en
perspectiva de la válvula de recirculación de gases de escape según
la invención en una segunda forma de realización; y
la figura 4, una vista en planta de los
elementos que transmiten el movimiento de rotación de la válvula de
recirculación de gases de escape según la figura 3.
La válvula 10 de recirculación de gases de
escape representada en la figura 1 presenta en primer lugar un
accionador 12 de rotación que puede preverse por ejemplo en forma de
un motor de rotación o torsión. Antes de entrar en la transmisión
del movimiento de rotación del accionador 12 de rotación hacia el
elemento de válvula, debería describirse en primer lugar el elemento
de válvula.
El elemento de válvula es una válvula de
mariposa que puede configurarse esencialmente según la solicitud
anteriormente mencionada del solicitante. Para la finalidad de la
presente invención tan sólo es importante que un platillo 14 de
válvula se mueva alrededor de un eje 16 situado fuera del platillo
de válvula entre una posición de apertura y de cierre. En otras
palabras se produce, partiendo del estado cerrado mostrado en la
figura 1, una rotación, en el caso mostrado alejándose del
observador, alrededor del eje 16, que eleva el platillo 14 de
válvula de su asiento de válvula y lo mueve así en cierto modo en
una zona del borde lateral del conducto de paso y que puede
cerrarse con el platillo 14 de válvula.
Para la transmisión del movimiento de rotación
del accionador 12 de rotación hacia el elemento 14 de válvula se
coloca fijamente por un lado en el eje 18 del accionador 12 de
rotación una palanca 20. En el extremo libre de la palanca 20 se
prevé, en el caso mostrado, de manera rotatoria un rodillo 22. Este
rodillo 22 actúa conjuntamente con una curva 26 de leva configurada
como penetración en el elemento 24 de leva. El elemento 24 de leva
está unido a su vez fijamente con el eje 16 del elemento 14 de
válvula.
En el ejemplo mostrado, el rodillo 22 durante la
transmisión del movimiento de rotación es el elemento accionador,
mientras se acciona el elemento 24 de leva. Partiendo del estado
mostrado en la figura 1, la palanca 20 rota con el rodillo 22
colocado en la misma hacia el observador, y el rodillo 22 actúa
conjuntamente con la curva 26 de leva de tal manera que el elemento
24 de leva rota en el sentido de las agujas del reloj, alejándose
del observador, visto desde arriba.
Esto se desprende de las figuras 2a a d de
manera complementaria. En la figura 2a se muestra en primer lugar el
estado inicial, en el que la válvula está cerrada. En la situación
según la figura 2b, la palanca 20 ya se ha girado 20º en el sentido
contrario a las agujas del reloj. El rodillo 22 presiona así sobre
el lado situado radialmente en el interior de la curva 26 de leva.
Puesto que la curva de leva se acerca al eje 16 de rotación del
elemento de leva, puede generarse de este modo una rotación del
elemento 24 de leva en el sentido de las agujas del reloj. La curva
de leva se selecciona en este caso de tal manera que, por ejemplo,
una rotación de la palanca 20 de 20º lleve únicamente a una rotación
del elemento de leva de 11,7º (en el ejemplo mostrado). En otras
palabras, tiene lugar una multiplicación en cuanto a la fuerza que
puede transmitirse porque al menos en esta parte del movimiento de
apertura el elemento accionador describe un ángulo mayor que el
elemento accionado. El aumento de la fuerza así creado puede
aprovecharse ventajosamente para liberar posibles adherencias del
elemento 14 de válvula en su asiento, o para provocar una apertura
fiable de la válvula también cuando actúa una presión de gas sobre
la válvula. Mediante el dimensionamiento adecuado puede lograrse
además una elevada calidad de regulación. En otras palabras, es
posible una dosificación precisa de pequeñas cantidades de
recirculación de gases de escape que pueden ajustarse mediante
pequeños ángulos de apertura de la válvula.
En el curso posterior del movimiento de
apertura, la característica también puede adaptarse adecuadamente y
la curva 26 de leva puede configurarse especialmente de modo que
hacia el final del movimiento de apertura se provoque, mediante una
rotación relativamente pequeña de la palanca 20, una rotación más
amplia del elemento 24 de leva y con ello del elemento 14 de
válvula. En la situación según la figura 2c se realiza por ejemplo
una rotación de la palanca 20 de 50º, mientras que el elemento 24 de
leva ya se ha movido aproximadamente 59º, concretamente 58,7º. En
otras palabras, ha tenido lugar, en comparación con la situación
mostrada en la figura 2b, una rotación más amplia del elemento 24
de leva que de la palanca 20 accionada. Por consiguiente, ya no se
aprovechó un aumento de la fuerza. Sin embargo, tampoco es necesario
normalmente porque en esta zona del movimiento de apertura ya no
pueden aparecer adhesiones, y la presión de gas ya no actúa de forma
importante en el elemento 14 de válvula que ya ha basculado
parcialmente.
En la figura 2d se muestra el estado final, es
decir, el estado totalmente abierto del elemento de válvula. El
rodillo 22 en la palanca 20 ha alcanzado el final de la curva 22 de
leva y la palanca 20 ya ha descrito, en este caso a modo de ejemplo,
un ángulo de 70º. El elemento 24 de leva y por tanto el elemento 14
de válvula se han girado sin embargo 90º, de modo que el elemento 14
de válvula ha girado a una zona lateral del conducto atravesado de
tal manera que ya no representa ninguna resistencia importante a la
corriente. Durante la operación de cierre, partiendo del estado
mostrado en la figura 2d, el rodillo 22 rueda en el lado situado
radialmente en el exterior de la curva 26 de leva y presiona
durante su rotación, en este caso en el sentido de las agujas del
reloj, sobre ese lado de tal manera que el elemento 24 de leva se
mueve hacia atrás en el sentido contrario a las agujas del reloj a
la posición de cierre del elemento 14 de válvula. Tal como se
desprende especialmente de la figura 2, el eje 18 de rotación de la
palanca 20, que corresponde al eje de rotación del accionador 12 de
rotación, y el eje 16 de rotación del elemento de leva, que
corresponde al eje de rotación del elemento 14 de válvula, pueden
disponerse muy cerca uno de otro. De este modo el accionador 12 de
rotación puede disponerse prácticamente alineado con el elemento 14
de válvula y su eje 16 de rotación, lo que forma un modo de
construcción compacto sin usar un dispositivo de conversión
engranable y costoso con ruedas dentadas.
Esto se aplica también para la forma de
realización mostrada en las figuras 3 y 4, en las que, como en la
figura 1, el elemento 24 de leva no es el elemento accionado, unido
al elemento 14 de válvula, sino que el elemento 124 de leva
representa más bien el elemento accionador. En la válvula 110 de
recirculación de gases de escape según la figura 3, el propio
accionador 112 de rotación se dispone un poco lateralmente y su
movimiento de rotación se transmite en el caso mostrado a través de
ruedas dentadas al elemento 124 de leva. Con este fin, en este
ejemplo de realización, el perímetro del elemento 124 de leva
esencialmente circular está dotado de un contorno 128 dentado. Tal
como en la forma de realización de la figura 1, el elemento 124 de
leva presenta una curva 126 de leva que está prevista en el caso
mostrado de manera atravesada, aunque igualmente puede configurarse
como ranura con fondo. La curva 126 de leva actúa conjuntamente con
un rodillo 122 que está dispuesto en la curva 126 de leva y además
se aloja de manera rotatoria en una palanca 120. La palanca 120 se
coloca, tal como en la forma de realización de la figura 1, en el
eje 116 de rotación del elemento 114 de válvula, de modo que la
palanca 120, como elemento accionado, transmite el movimiento de
rotación transmitido por el accionador 112 de rotación mediante el
elemento 124 de leva al elemento 114 de válvula.
En la figura 4 se representa de manera
complementaria en una vista en planta, cómo este movimiento de
rotación puede transmitirse construyendo una característica
especial. En primer lugar, en la figura 4 se muestra que la curva
126 de leva abarca en este caso un ángulo de aproximadamente 360º.
Hay que señalar sin embargo que también son posibles ángulos menores
o mayores de 360º, y el elemento 24 de leva según la forma de
realización de las figuras 1 y 2 sólo presenta una curva de leva con
un área angular de 70º. Mediante la configuración de la curva 126
de leva escogida en el ejemplo de realización de las figuras 3 y 4,
puede generarse sin embargo un aumento de fuerza especialmente
amplio en determinadas fases de la operación de apertura. Esto se
produce por ejemplo porque la curva 126 de leva es al inicio, es
decir, partiendo de una posición de cierre de la válvula,
extremadamente plana. En otras palabras, el lado interior de la
curva 126 de leva operativo para el movimiento de apertura discurre
al inicio de la curva 126 de leva sólo en un perímetro pequeño en
dirección radial. De forma correspondiente, una rotación
relativamente amplia del elemento 124 de leva de 70º desde el estado
de apertura, en la situación representada en la figura 4, provoca
una rotación relativamente pequeña de la palanca 120. En el ejemplo
mostrado, se produjo una rotación de sólo 6º. Mediante la
multiplicación extremadamente amplia puede lograrse un aumento de
fuerza amplio en esta fase de la operación de apertura.
Especialmente, la fuerza aplicada puede, dado el caso, soltar
adherencias del elemento 114 de válvula y abrirlo también contra una
presión de gas presente. Mediante la mayor rotación del elemento 124
de leva en el sentido de las agujas del reloj, el rodillo 122 se
presiona más hacia fuera, y la palanca 120 gira en el sentido
contrario a las agujas del reloj. En conjunto, en este ejemplo de
realización, la característica de apertura es tal que la rotación
del elemento 124 de leva de 360º conduce a una rotación del elemento
de válvula de 90º, de modo que en total puede lograrse un aumento de
la fuerza de apertura. Además, se consigue una buena dosificación de
las cantidades de gases de escape recirculados, pudiendo
garantizarse una elevada calidad de regulación para pequeños ángulos
al inicio de la apertura.
Partiendo del estado completamente abierto, el
elemento 124 de leva rota en el sentido contrario a las agujas del
reloj, y el lado exterior radial de la curva 126 de leva presiona el
rodillo 122 cada vez más al interior, de modo que también la palanca
120 y por tanto el elemento 114 se presiona hacia atrás a la
posición cerrada. También para este ejemplo de realización puede
observarse mediante la figura 4 que el eje 116 de rotación del
elemento de válvula y el eje 130 de rotación del elemento de leva
pueden disponerse uno cerca del otro, de modo que puede realizarse
un tipo de construcción compacto.
Claims (6)
1. Válvula (10, 110) de recirculación de gases
de escape con:
un accionador (12, 112) de rotación, y
un elemento (14, 114) de válvula que puede
accionarse en rotación entre una posición de apertura y una de
cierre,
caracterizada porque
se prevé un elemento (24, 124) de leva con una
curva (26, 126) de leva que transmite el movimiento de rotación del
accionador (12, 112) de rotación al elemento (14, 114) de válvula
como un movimiento exclusivamente de rotación.
2. Válvula de recirculación de gases de escape
según la reivindicación 1,
caracterizada porque
al menos dos de los ejes (16, 116, 18, 118, 130)
de rotación del accionador (12, 112) de rotación, del elemento (24,
124) de leva y del elemento (14, 114) de válvula son paralelos entre
sí.
3. Válvula de recirculación de gases de escape
según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque
la curva (26, 126) de leva del elemento (24,
124) de leva abarca un ángulo de 70º a 360º.
4. Válvula de recirculación de gases de escape
según al menos una de las reivindicaciones anteriores
caracterizado porque
la curva (26, 126) de leva está configurada
inicialmente plana partiendo de un estado cerrado, de modo que una
rotación del accionador (12, 112) de rotación en un ángulo de
rotación determinado genera una rotación del elemento (14, 114) de
válvula con un ángulo inferior al ángulo de rotación del accionador
(12, 112) de rotación.
5. Válvula de recirculación de gases de escape
según al menos una de las reivindicaciones anteriores
caracterizada porque
el elemento (24, 124) de leva es un disco de
leva, en el que está prevista la curva (26, 126) de leva en forma de
una entalladura.
6. Válvula de recirculación de gases de escape
según al menos una de las reivindicaciones anteriores
caracterizada porque
el elemento (24, 124) de leva actúa
conjuntamente con un rodillo (22, 122) que está colocado de manera
rotatoria en una palanca (20, 120).
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