ES2324598T3 - Dispositivo para variar los tiempos de control de valvulas selectoras de gas de un motor de combustion interna, especialmente mecanismo de regulacion de piston rotativo para regular el angulo de giro de un arbol de levas con respecto a un cigueñal. - Google Patents
Dispositivo para variar los tiempos de control de valvulas selectoras de gas de un motor de combustion interna, especialmente mecanismo de regulacion de piston rotativo para regular el angulo de giro de un arbol de levas con respecto a un cigueñal. Download PDFInfo
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Abstract
Dispositivo para variar los tiempos de control de válvulas selectoras de gas de un motor de combustión interna, especialmente mecanismo de regulación de pistón rotativo para regular el ángulo de giro de un árbol de levas con respecto a un cigüeñal, con las características siguientes: - el dispositivo (1) está fijado al extremo del lado de accionamiento de un árbol de levas montado en la culata del motor de combustión interna y está configurado en principio como un servoaccionamiento hidráulico controlable en función de parámetros de funcionamiento diferentes del motor de combustión interna, - el dispositivo (1) está constituido sustancialmente por una rueda de accionamiento (2) que está en unión de accionamiento con un cigüeñal del motor de combustión interna y por una rueda de paletas (3) unida solidariamente en rotación con un árbol de levas del motor de combustión interna, - la rueda de accionamiento (2) presenta una cavidad formada por una pared periférica cilíndrica hueca (4) y dos paredes laterales (5, 6), en cuya cavidad se forma al menos un recinto de trabajo hidráulico (9) por medio de al menos dos paredes de limitación radiales (7, 8), - la rueda de paletas (3) presenta en el perímetro de su cubo (10) al menos una paleta (11) que se extiende radialmente dentro de un recinto de trabajo (9) de la rueda de accionamiento (2) y que subdivide este recinto en una respectiva cámara de presión A (12) y una respectiva cámara de presión B (13), - bajo una solicitación de presión discrecional o simultánea con un medio de presión hidráulico, las cámaras de presión (12, 13) provocan un movimiento de basculación o una inmovilización de la rueda de paletas (3) con respecto a la rueda de accionamiento (2) y, por tanto, del árbol de levas con respecto al cigüeñal, - la rueda de paletas (3), al caer por debajo de una presión del medio de presión necesaria para la regulación, puede ser acoplada mecánicamente con la rueda de accionamiento (2) por un elemento de enclavamiento separado (14) en una posición de base preferida dentro de su campo de regulación, - el elemento de enclavamiento (14) está dispuesto en un taladro de la rueda de paletas (3) paralelo al eje medio longitudinal del dispositivo (1) y puede ser desplazado por un elemento de muelle (15) hacia una posición de enclavamiento dentro de un alojamiento (16) de una de las paredes laterales (5, 6) de la rueda de accionamiento (2), - el alojamiento (16) del elemento de enclavamiento (14) está unido con al menos una cámara de presión (12 ó 13) dentro del dispositivo (1), de modo que, bajo una solicitación de presión de esta cámara de presión (12 ó 13), el elemento de enclavamiento (14) puede ser movido hidráulicamente hacia una posición de desenclavamiento dentro del taladro de la rueda de paletas (3), - estando configurado el elemento de enclavamiento (14) como un pasador de enclavamiento uniformemente cilíndrico en toda su longitud y estando éste dispuesto en un taladro axial (17) del cubo (10) de la rueda de paletas (3) cuyo eje longitudinal presenta una distancia lo más pequeña posible al eje medio longitudinal del dispositivo (1), caracterizado porque - el alojamiento (16) del elemento de enclavamiento (14) presenta en una de las paredes laterales (5, 6) de la rueda de accionamiento (2) un contorno de forma cuadrangular configurado en su superficie con un tamaño mayor en la medida de una holgura omnilateral definida que el de la superficie de la sección transversal del elemento de enclavamiento (14), y dicho alojamiento está formado con una ranura de desembocadura (18) del tipo de gusanillo para la alimentación del medio de presión, - la cual está unida exclusivamente con una cámara de presión A (12) del dispositivo (1) que se encuentra sin presión en la posición de enclavamiento de la rueda de paletas (3) y a través de la cual el alojamiento (16) del elemento de enclavamiento (14) puede ser solicitado con la presión del medio de presión hidráulico únicamente en caso de que exista una solicitación de presión de las cámaras de presión A (12).
Description
Dispositivo para variar los tiempos de control
de válvulas selectoras de gas de un motor de combustión interna,
especialmente mecanismo de regulación de pistón rotativo para
regular el ángulo de giro de un árbol de levas con respecto a un
cigüeñal.
La invención concierne a un dispositivo para
variar los tiempos de control de válvulas selectoras de gas de un
motor de combustión interna según las características que forman el
preámbulo de la reivindicación 1 y se puede materializar de manera
especialmente ventajosa en un mecanismo de regulación de pistón
rotativo para regular el ángulo de giro de un árbol de levas con
respecto a un cigüeñal.
Se conoce por el documento DE 196 23 818 A1 un
dispositivo de regulación de los tiempos de control de válvulas de
la clase genérica expuesta que está fijado al extremo del lado de
accionamiento de un árbol de levas montado en la culata de un motor
de combustión interna y que en principio está configurado como un
servoaccionamiento hidráulico controlable en función de diferentes
parámetros de funcionamiento del motor de combustión interna. Este
dispositivo consiste sustancialmente en una rueda de accionamiento
que está en unión de accionamiento con un cigüeñal del motor de
combustión interna y en una rueda de paletas unida solidariamente en
rotación con un árbol de levas del motor de combustión interna,
cuyas ruedas están en unión de accionamiento una con otra y
transmiten el par de giro del cigüeñal al árbol de levas del motor
de combustión interna. En una forma de realización preferida la
rueda de accionamiento presenta una cavidad formada por una pared
periférica cilíndrica hueca y dos paredes laterales, en la que se
forman dos recintos de trabajo hidráulicos por medio de dos paredes
de limitación radiales que se extienden hacia el eje medio
longitudinal del vehículo. Por consiguiente, la rueda de paletas
presenta en el perímetro de su cubo dos paletas que se extienden
radialmente hacia dentro de los recintos de trabajo y que
subdividen estos recintos de trabajo en sendas cámaras de presión A
y sendas cámaras de presión B que, bajo una solicitación de presión
discrecional o simultánea con un medio de presión hidráulico,
provocan un movimiento de basculación o una inmovilización de la
rueda de paletas con respecto a la rueda de accionamiento y, por
tanto, del árbol de levas con respecto al cigüeñal. Además, la rueda
de paletas, al caer por debajo de una presión del medio de presión
necesaria para la regulación, tal como, por ejemplo, al desconectar
el motor de combustión interna, puede acoplarse mecánicamente con la
rueda de accionamiento a través de un elemento de enclavamiento
separado en una posición de base preferida dentro de su campo de
regulación para que, especialmente al arrancar de nuevo el motor de
combustión interna hasta el establecimiento de la presión necesaria
del medio de presión, se evite un tableteo de tope - resultante de
los pares cambiantes del árbol de levas - de la rueda de paletas en
las paredes de limitación de la rueda de accionamiento. Este
elemento de enclavamiento, configurado concretamente en forma de un
pasador de enclavamiento cilíndrico escalonado, está dispuesto en
un taladro paralelo al eje medio longitudinal del dispositivo y
situado en el extremo de una paleta de la rueda de paletas y es
desplazable por un elemento de muelle hacia una posición de
enclavamiento dentro de un alojamiento de la pared lateral de la
rueda de accionamiento que queda alejada del árbol de levas. El
tramo del pasador de enclavamiento formado con un diámetro mayor es
guiado entonces por la pared interior del taladro de la aleta y el
tramo del pasador de enclavamiento formado con menor diámetro, que
está realizado adicionalmente en forma cónica por el lado del
enclavamiento para determinar exactamente la posición entre la
rueda de paletas y la rueda de accionamiento, es guiado por un
manguito de guía inserto en el taladro. El alojamiento del pasador
de enclavamiento está configurado concretamente como un taladro
alargado practicado en la pared lateral de la rueda de
accionamiento que queda alejada del árbol de levas, cuyo taladro se
extiende en una dirección transversal a la dirección de giro de la
rueda de paletas y está unido, a través de una ranura, con una
cámara de presión A del dispositivo. Además, la superficie anular
que se origina en la zona de transición entre los tramos
cilíndricos del pasador de enclavamiento está unida también, a
través de un taladro radial, con una cámara de presión B del
dispositivo, de modo que tanto bajo una solicitación de presión de
las cámaras de presión A del dispositivo como bajo una solicitación
de presión de las cámaras de presión B del dispositivo el pasador
de enclavamiento puede ser movido hidráulicamente hacia una posición
de desacoplamiento dentro del taladro de la paleta de la rueda de
paletas.
Sin embargo, en este dispositivo conocido es
desventajoso el hecho de que la disposición del pasador de
enclavamiento en un taladro practicado en el extremo de una paleta
de la rueda de paletas requiere un modo de construcción maciza de
las paletas y, por tanto, limita el número de los posibles recintos
de trabajo hidráulicos en el dispositivo a un máximo de tres a
cuatro cuando se deba materializar con el dispositivo un ángulo de
regulación usual de aproximadamente 30º NW (NW = árbol de levas).
Además, la separación relativamente grande entre el eje
longitudinal del taladro de la paleta de la rueda de paletas y el
eje medio longitudinal del dispositivo es causa de que se reduzca
la rigidez de la unión enclavada entre la rueda de paletas y la
rueda de accionamiento y de que el pasador de enclavamiento esté
sometido todavía durante el funcionamiento del motor a unas
considerables fuerzas centrífugas que, en relación con la
sensibilidad simultáneamente creciente a la suciedad del
enclavamiento por partículas de suciedad contenidas en el medio de
presión hidráulico y que, debido a la rotación, se acumulan en el
extremo de las paletas, pueden afectar de manera desventajosa a la
función del enclavamiento. Asimismo, la realización del
enclavamiento con un pasador de enclavamiento cilíndrico escalonado
que está unido con la superficie anular originada entre los tramos
cilíndricos y que mediante su superficie anular del lado de
enclavamiento está unido tanto con las cámaras de presión A como con
las cámaras de presión B del dispositivo, se manifiesta como
desventajosa en el sentido de que no es posible un enclavamiento al
parar el motor, ya que al menos una de las dos superficies del
pasador de enclavamiento está solicitada todavía con la presión del
medio de presión y, por tanto, mantiene al pasador de enclavamiento
en su posición de desacoplamiento dentro del taladro de la paleta
de la rueda de paletas. Por tanto, el dispositivo no puede hacerse
funcionar con un enclavamiento deliberado y sobre todo es
inadecuado para aplicaciones en motores SOHC o en árboles de levas
de salida, en los que es necesario un enclavamiento de la rueda de
paletas o del árbol de levas en una posición "temprana" de los
tiempos de control de las válvulas selectoras de gas del motor de
combustión interna. La realización cónica por el lado de
enclavamiento del pasador de enclavamiento con un ángulo de cono
constante tiene además, en relación con su taladro de alojamiento
alargado en la pared lateral de la rueda de accionamiento que queda
alejada del árbol de levas, la desventaja de que se presentan
durante el enclavamiento unas altas cargas de los componentes en la
rueda de paletas y en la rueda de accionamiento del dispositivo y
de que en el desenclavamiento existe el riesgo de que se produzca un
agarrotamiento del pasador de enclavamiento en el taladro de
alojamiento. Además, han de consignarse aún como desventaja la
elevada demanda de espacio de montaje y el coste de fabricación
relativamente alto para el pasador de enclavamiento escalonado, ya
que éstos son causa de una capacidad de aplicación limitada del
dispositivo en condiciones de espacio restringido en el
compartimiento del motor y de costes de fabricación relativamente
altos del dispositivo.
Se conoce por el documento DE 199 29 393 A1 otro
dispositivo de regulación de los tiempos de control de válvulas. El
acoplamiento mecánico se efectúa aquí por medio de un elemento de
enclavamiento a manera de espiga que está dispuesto en forma móvil
dentro de un taladro axial del cubo de la rueda de paletas y que
puede ser movido por un elemento de muelle hacia una posición de
acoplamiento dentro de un alojamiento complementario de la pared
lateral de la rueda de accionamiento. El alojamiento complementario
del elemento de enclavamiento está dispuesto dentro de la
conducción de medio de presión a una cámara de presión A de volumen
minimizado de un recinto de trabajo hidráulico del dispositivo, de
modo que, al arrancar el motor de combustión interna se tiene que,
por efecto de la solicitación de presión de las cámaras de presión A
de los recintos de trabajo hidráulicos, se solicita simultáneamente
con presión el alojamiento del elemento de enclavamiento y éste se
mueve hidráulicamente en contra de su elemento de muelle hacia una
posición de desacoplamiento dentro del taladro axial del cubo de la
rueda de paletas.
Por este motivo, la invención se basa en el
problema de concebir un dispositivo para variar los tiempos de
control de las válvulas selectoras de gas de un motor de combustión
interna, especialmente un mecanismo de regulación de pistón
rotativo para regular el ángulo de giro de un árbol de levas con
respecto a un cigüeñal, que presente entre su rueda de paletas y su
rueda de accionamiento un enclavamiento sencillo y susceptible de
ser producido a bajo coste con una pequeña demanda de espacio de
montaje, que no resulte influenciable en muy amplio grado por
fuerzas centrífugas y sea insensible frente a la suciedad, y que
esté dispuesto o configurado de modo que la unión enclavada entre
la rueda de paletas y la rueda de accionamiento presente una alta
rigidez y sea posible una utilización universal del dispositivo
incluso en motores SOHC o en árboles de levas de salida.
En una primera forma de realización del
dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1 el problema
se resuelve conforme a la invención por el hecho de que el
alojamiento del elemento de enclavamiento presenta en una de las
paredes laterales de la rueda de accionamiento un contorno de forma
cuadrangular configurado en su superficie con un tamaño mayor en la
medida de una holgura omnilateral definida que el de la superficie
de la sección transversal del elemento de enclavamiento, y dicho
alojamiento está formado con una ranura de desembocadura del tipo
de gusanillo para la alimentación del medio de presión que está
unida exclusivamente con una cámara de presión A del dispositivo,
exenta de presión en la posición de enclavamiento de la rueda de
paletas, y a través de la cual el alojamiento del elemento de
enclavamiento puede ser solicitado con la presión del medio de
presión hidráulico únicamente al solicitar con presión las cámaras
de presión A.
En otra forma de realización del dispositivo
según el preámbulo de la reivindicación 1 el problema se resuelve
conforme a la invención por el hecho de que el elemento de
enclavamiento está formado con un bisel y un redondeamiento de su
canto frontal, así como con un lado frontal hueco, mientras que
dicho elemento presenta en su lado extremo trasero un taladro ciego
para inmovilizar un extremo del elemento de muelle configurado
preferiblemente como muelle helicoidal de compresión, cuyo otro
extremo se apoya en una sufridera con una sección transversal
perfilada de forma de Y que está inserta en el taladro axial y
formada con una punta de centrado y en la que las ranuras
longitudinales formadas entre las alas de su perfil están previstas
al mismo tiempo para la purga de aire del medio de presión del
taladro axial.
En otra forma de realización del dispositivo
según el preámbulo de la reivindicación 1 el problema se resuelve
conforme a la invención por el hecho de que el alojamiento del
elemento de enclavamiento está practicado preferiblemente en la
pared lateral de la rueda de accionamiento que queda alejada del
árbol de levas y está posicionado de tal manera que su contorno de
forma cuadrangular está dispuesto por debajo del lado frontal radial
de una de las paredes de limitación de la rueda de accionamiento
cuando se encuentra montado el dispositivo, estando dispuesta su
ranura del tipo de gusanillo que se extiende preferiblemente con un
recorrido de forma de cuadrante de círculo hasta la altura de la
superficie de tope de una pared de limitación contigua de la rueda
de accionamiento de manera que desemboca en el contorno del
alojamiento desde un lado situado en la dirección de giro de la
rueda de paletas.
\newpage
Según la invención, este problema se resuelve en
un dispositivo conforme al preámbulo de la reivindicación 1 de tal
manera que el elemento de enclavamiento está configurado como un
pasador de enclavamiento uniformemente cilíndrico en toda su
longitud y está dispuesto en un taladro axial del cubo de la rueda
de paletas, cuyo eje longitudinal presenta una distancia lo más
pequeña posible al eje medio longitudinal del dispositivo.
En un perfeccionamiento conveniente del
dispositivo concebido según la invención el alojamiento del pasador
de enclavamiento dispuesto en una de las paredes laterales de la
rueda de accionamiento presenta un contorno de forma cuadrangular
configurado en su superficie con un tamaño mayor en la medida de una
holgura omnilateral definida que el de la superficie de la sección
transversal del pasador de enclavamiento, y dicho alojamiento está
configurado con una ranura de desembocadura del tipo de gusanillo
para la alimentación del medio de presión que está unida con una
cámara de presión A del dispositivo, exenta de presión en la
posición de enclavamiento de la rueda de paletas, y que hace así
que, solamente al solicitar con presión las cámaras del dispositivo,
el alojamiento del pasador de enclavamiento pueda ser solicitado
con la presión del medio de presión hidráulico que resulta
necesaria para desenclavar el pasador de enclavamiento.
Como ejecución ventajosa del dispositivo
concebido según la invención se propone, además, que el pasador de
enclavamiento esté formado en su extremo orientado hacia el
alojamiento con un bisel y un redondeamiento de su canto frontal,
así como con un lado frontal hueco, mientras que dicho pasador
presenta en su lado extremo trasero un taladro ciego para
inmovilizar uno de los extremos del elemento de muelle configurado
preferiblemente como muelle helicoidal de compresión. El otro
extremo del elemento de muelle se apoya aquí en una sufridera
inserta en el taladro axial para el pasador de enclavamiento y
formada con una punta de centrado, la cual presenta preferiblemente
una sección transversal perfilada en forma de Y y en la cual las
ranuras longitudinales formadas entre las alas de su perfil están
previstas al mismo tiempo para la purga de aire del medio de presión
del taladro axial.
La configuración del extremo del lado del
alojamiento del pasador de enclavamiento con el contorno definido
descrito sirve aquí para asegurar que la carga de par de giro del
pasador de enclavamiento que se presenta a partir de un punto de
terminado durante la operación de desenclavamiento no ocasione un
agarrotamiento del mismo o haga posible un desenclavamiento seguro
y acelerado del pasador de enclavamiento. En este punto
correspondiente a un momento poco después del comienzo de la
solicitación de presión de las cámaras de presión A del dispositivo
y del alojamiento del pasador de enclavamiento unido con éstas el
pasador de enclavamiento presenta una posición aún no desplazada
completamente hacia su posición de desenclavamiento, en la que,
debido a la presión continuamente creciente del medio de presión
hidráulico, se inicia un giro relativo condicionado por la holgura
entre la rueda de paletas y la rueda de accionamiento del
dispositivo y el canto del contorno de su alojamiento que choca así
con la superficie envolvente del pasador de enclavamiento ejerce una
fuerza de cizalladura o un par de giro sobre el pasador de
enclavamiento. Sin embargo, dado que el extremo del lado del
alojamiento del pasador de enclavamiento presenta en este punto el
bisel mencionado y el redondeamiento subsiguiente del canto
frontal, se evita así, por un lado, un agarrotamiento del pasador de
enclavamiento y se genera, por otro lado, un efecto de catapulta
adicional condicionado por la rodadura, en el que el par de giro
actuante se transforma en una fuerza axial y se aprovecha para
acelerar el movimiento axial del pasador de enclavamiento hacia su
posición de desenclavamiento.
Por el contrario, la configuración hueca del
lado frontal del lado del alojamiento del pasador de enclavamiento
se ha manifestado como ventajosa para reducir las fuerzas de
adherencia entre la superficie de este lado frontal y la superficie
de tope en el alojamiento del pasador de enclavamiento y, debido a
que solamente tienen que superarse todavía las fuerzas de
adherencia entre la superficie anular producida en el lado frontal
del pasador de enclavamiento y la superficie de tope en el
alojamiento, contribuye a un acortamiento del tiempo de
desenclavamiento.
Respecto del taladro ciego dispuesto en el lado
extremo trasero del pasador de enclavamiento, en el que se
inmoviliza uno de los extremos del elemento de muelle configurado
como muelle helicoidal de compresión, existe alternativamente
también la posibilidad de suprimir este muelle completamente cuando
el muelle helicoidal de compresión empleado no sea, como se ha
previsto, de diámetro más pequeño que el del pasador de
enclavamiento, sino que presente aproximadamente el mismo diámetro,
o cuando, en lugar del muelle helicoidal de compresión, se utilice,
por ejemplo, un muelle cónico que presente en un lado el diámetro
del pasador de enclavamiento. Asimismo, es posible que, en lugar de
apoyarlo en la punta de centrado de la sufridera descrita, el otro
extremo del elemento de muelle se apoye en una sufridera
configurada como manguito inserto o de otra manera adecuada, que
presente un taladro central y/o varios taladros concéntricos para la
purga de aire del medio de presión del taladro axial, o bien que se
configure el taladro axial como un taladro escalonado en el que se
aproveche el talón producido del taladro para soportar el otro
extremo del elemento de muelle, y la purga de aire del medio de
presión se efectúe a través de la parte del taladro axial con
diámetro reducido. La purga de aire del medio de presión se efectúa
aquí ventajosamente siempre, con independencia de su realización,
contra la presión atmosférica existente y se puede realizar de la
misma manera tanto en dispositivos actuados por cadena como en
dispositivos actuados por correa, siendo evacuado el medio de
presión purgado de aire directamente hacia la culata del motor en
caso de una transmisión de cadena y siendo evacuado dicho medio de
presión, en caso de transmisiones de correa, hacia una tubería de
un tanque dispuesta en el árbol de levas a través de una junta de
brida adicional prevista en la pared lateral del dispositivo que
queda vuelta hacia el árbol de levas.
Como otro perfeccionamiento conveniente del
dispositivo concebido según la invención se propone aún respecto
del alojamiento del pasador de enclavamiento que se practique éste
en la pared lateral de la rueda de accionamiento que queda alejada
del árbol de levas y que se le posicione de tal manera que su
contorno de forma cuadrangular, cuando está montado el dispositivo,
esté dispuesto por debajo del lado frontal radial de una de las
paredes de limitación de la rueda de accionamiento y su ranura del
tipo de gusanillo que se extiende con un recorrido de forma de
cuadrante de círculo hasta la altura de la superficie de tope de una
pared de limitación contigua de la rueda de accionamiento
desemboque en el contorno desde un lado de la dirección de giro de
la rueda de paletas. El lado del contorno del alojamiento que queda
enfrente del lado con la ranura de desembocadura del tipo de
gusanillo está formado adicionalmente con un radio de entrada
endurecido para facilitar el encastre del pasador de enclavamiento
en el alojamiento, mientras que las esquinas del contorno están
redondeadas con un radio adaptado al diámetro del pasador de
enclavamiento. Además, el fondo del alojamiento presenta dos planos
de diferente profundidad, de los que el plano superior está
configurado como una superficie de tope para el lado frontal del
pasador de enclavamiento que queda dispuesto por el lado del
alojamiento. Por el contrario, el plano inferior del fondo del
alojamiento, practicado en el plano superior, presenta una zona de
transición hacia la ranura de desembocadura del tipo de gusanillo y
está previsto para la alimentación del medio de presión hidráulico
al lado frontal del pasador de enclavamiento. La ranura de
desembocadura del tipo de gusanillo presenta aquí preferiblemente
una sección transversal cuadrada o aproximadamente cuadrada y está
practicada en la pared lateral de la rueda de accionamiento con una
profundidad más pequeña que la del alojamiento. Sin embargo, son
imaginables aquí también otras secciones transversales adecuadas
para la ranura del tipo de gusanillo y/o una profundidad de la
ranura del tipo de gusanillo que sea idéntica o que haga transición
uniformemente hacia el plano inferior del alojamiento.
Por lo demás, el contorno del alojamiento
configurado en su superficie, como se ha mencionado al principio,
con un tamaño mayor en la medida de una holgura definida que el de
la superficie de la sección transversal del pasador de
enclavamiento sirve, por un lado, para compensar la holgura del
cojinete radial entre la rueda de accionamiento y la rueda de
paletas montada en los lados frontales radiales de la paredes de
limitación de la rueda de accionamiento, así como, por otro lado,
para compensar tolerancias de posición condicionadas por la
fabricación entre el pasador de enclavamiento en el cubo de la rueda
de paletas y su alojamiento en la pared lateral de la rueda de
accionamiento tanto en la dirección radial como en la dirección
periférica del dispositivo. Además, el alojamiento de construcción
agrandada hace posible que se ajuste durante el montaje del
dispositivo una holgura óptima para el pasador de enclavamiento a
fin de evitar un atascamiento de dicho pasador de enclavamiento en
el alojamiento. El sellado del alojamiento agrandado y de la ranura
de desembocadura del tipo de gusanillo contra fugas internas de
medio de presión se efectúa aquí con ayuda de la superficie lateral
del cubo de la rueda de paletas que queda alejada del árbol de levas
y que, estando montado el dispositivo, se aplica a la superficie
interior de la pared lateral de la rueda de accionamiento que queda
alejada del árbol de levas.
Por tanto, el dispositivo concebido según la
invención para variar los tiempos de control de válvulas selectoras
de gas de un motor de combustión interna, especialmente un mecanismo
de regulación de pistón rotativo para regular el ángulo de giro de
un árbol de levas con respecto a un cigüeñal, presenta frente a los
dispositivos conocidos por el estado de la técnica la ventaja de
que, debido al desplazamiento del enclavamiento de una paleta de la
rueda de paletas al cubo de la rueda de paletas o debido al
considerable acortamiento de la separación entre el eje
longitudinal del enclavamiento y el eje medio longitudinal del
dispositivo, se tiene que, por un lado, se incrementa sensiblemente
la rigidez de la unión enclavada entre la rueda de paletas y la
rueda de accionamiento y, por otro lado, se reducen
considerablemente las fuerzas centrífugas que actúan sobre el
pasador de enclavamiento durante el funcionamiento del motor. En
consecuencia, dado que el enclavamiento ya no está dispuesto en la
zona de las cámaras de presión del dispositivo ni tampoco por fuera
de las tuberías de medio de presión que van a estas cámaras de
presión, casi quedan excluidas perturbaciones funcionales del
enclavamiento condicionadas tanto por las fuerzas centrífugas como
por las partículas de suciedad que se acumulan en el medio de
presión hidráulico. Es así posible también realizar menos macizas
las paletas de la rueda de paletas, por ejemplo en forma de placas,
y, por tanto, reducir los costes de fabricación del dispositivo e
incrementar el número de recintos de trabajo posibles en el
dispositivo.
Además, el dispositivo concebido según la
invención tiene la ventaja de que el pasador de enclavamiento dotado
de configuración uniformemente cilíndrica en toda su longitud se
puede fabricar de manera sencilla y barata y presenta también una
reducida demanda de espacio de montaje, de modo que se reducen aún
más los costes de fabricación del dispositivo y éste se puede
utilizar universalmente incluso en condiciones de espacio
restringido dentro del compartimiento del motor. La realización
especial del alojamiento del pasador de enclavamiento y del lado
frontal de este pasador de enclavamiento que está en unión operativa
con el alojamiento es causa en este caso de que ya no se puedan
presentar en el enclavamiento cargas de ninguna clase de los
componentes entre la rueda de paletas y la rueda de accionamiento
del dispositivo y ya no sea posible en el desenclavamiento un
atascamiento del pasador de enclavamiento en el alojamiento.
Además, la unión del alojamiento del pasador de
enclavamiento con exclusivamente una de las cámaras de presión A
del dispositivo tiene la ventaja especial de que es posible así un
enclavamiento deliberado del dispositivo al parar el motor de
combustión interna. Dado que, al parar el motor de combustión
interna y, por tanto, al estar sin corriente la válvula de control
del dispositivo, la presión del medio de presión se aplica sobre
las cámaras de presión B del dispositivo, se tiene que, a la vez que
se minimiza el volumen de las respectivas cámaras de presión A del
dispositivo, la rueda de paletas es hecha girar la mayoría de las
veces hacia la posición de base necesaria para el arranque del
motor de combustión interna, en la cual se enclava entonces el
pasador de enclavamiento de una manera fiable. Manteniendo esta
lógica de conmutación para la válvula de control, es decir que,
estando parado el motor de combustión interna, se conmute siempre la
presión del medio de presión a las cámaras de presión del
dispositivo que hacen que gire todavía la rueda de paletas hasta la
posición de base deseada, el dispositivo concebido según la
invención puede utilizarse así tanto en árboles de levas de entrada
con enclavamiento en una posición "más tardía" de los tiempos
de control de las válvulas selectoras de gas como en árboles de
levas de salida y en motores SOHC con enclavamiento en una posición
"más temprana" de los tiempos de control de las válvulas
selectoras de gas.
Cuando se utiliza el dispositivo concebido según
la invención en árboles de levas de salida o en motores SOHC, se ha
manifestado además como ventajoso que se compense el par de arrastre
del árbol de levas que actúa en la dirección "tardía", es
decir, en la dirección de alejarse de la posición de base, a fin de
compensar los tiempos de regulación del dispositivo y favorecer el
movimiento de giro de la rueda de paletas hacia la posición de base
del motor de combustión interna por medio de un elemento de muelle
adicional que ataca en la rueda de accionamiento y en la rueda de
paletas y que genera un par de precarga entre éstas. En el
dispositivo concebido según la invención esto puede materializarse
de manera especialmente ventajosa por medio de un muelle en espiral
de cinta plana dispuesto por fuera delante de la pared lateral de la
rueda de accionamiento que queda alejada del árbol de levas, en
cuyo muelle el punto de suspensión exterior del mismo está formado
por un tornillo de fijación alargado para las paredes laterales y
el punto de suspensión interior del mismo está unido con el
tornillo central del dispositivo.
Se explica seguidamente la invención con más
detalle ayudándose de un ejemplo de realización y se la representa
esquemáticamente en los dibujos correspondientes. Muestran en
estos:
La figura 1, una sección longitudinal
B-B según la figura 2 a través de un dispositivo
concebido según la invención;
La figura 2, una sección transversal
A-A según la figura 1 a través de un dispositivo
concebido según la invención;
La figura 3, una vista ampliada del detalle X
según la figura 1 tomada por el lado del pasador de enclavamiento
del dispositivo concebido según la invención;
La figura 4, una vista en planta del lado
interior de la pared lateral - alejada del árbol de levas - de la
rueda de accionamiento del dispositivo concebido según la
invención;
La figura 5, una vista agrandada del detalle V
según la figura 4 tomada por el lado del alojamiento del pasador de
enclavamiento del dispositivo concebido según la invención; y
La figura 6, una sección transversal
VI-VI según la figura 5 a través del alojamiento del
pasador de enclavamiento del dispositivo concebido según la
invención.
Se desprende claramente de las figuras 1 y 2 un
dispositivo 1 para variar los tiempos de control de válvulas
selectoras de gas de un motor de combustión interna, el cual está
construido como un mecanismo de regulación de pistón rotativo para
regular el ángulo de giro de un árbol de levas, no representado, con
respecto a un cigüeñal, tampoco representado, de un motor de
combustión interna. Este dispositivo 1 está fijado al extremo del
lado de accionamiento de un árbol de levas montado en la culata del
motor de combustión interna y está concebido en principio como un
servoaccionamiento hidráulico que es controlado por la válvula
hidráulica designada con 33 en la figura 1 en función de diferentes
parámetros de funcionamiento del motor de combustión interna.
Además, en las figuras 1 y 2 se puede ver que el
dispositivo 1 está constituido sustancialmente por una rueda de
accionamiento 2 que está en unión de accionamiento con el árbol de
levas del motor de combustión interna y por una rueda de paletas 3
unida de manera solidaria en rotación con el cigüeñal del motor de
combustión interna, estando la rueda de paletas 3 montada de forma
basculable en la rueda de accionamiento 2 y estando en unión de
accionamiento con ésta. La rueda de accionamiento 2 presenta aquí
una cavidad formada por una pared periférica cilíndrica hueca 4 y
dos paredes laterales 5, 6, en cuya cavidad se forman por medio de
cinco paredes de limitación radiales 7 y 8 dirigidas hacia el eje
medio longitudinal del dispositivo 1 cinco recintos de trabajo
hidráulicos 9 uniformemente distribuidos por el perímetro. Por
consiguiente, la rueda de paletas 3 del dispositivo 1 presenta en
el perímetro de su cubo 10 cinco paletas 11 uniformemente
distribuidas por el perímetro, las cuales se extienden todas ellas
radialmente hacia dentro de un recinto de trabajo 9 de la rueda de
accionamiento 2 y subdividen los recintos de trabajo 9 en una
respectiva cámara de presión A 12 y una respectiva cámara de
presión B 13, las cuales, bajo una solicitación de presión
discrecional o simultánea con un medio de presión hidráulico,
provocan un movimiento de basculación o una inmovilización de la
rueda de paletas 3 con respecto a la rueda de accionamiento 2 y,
por tanto, una regulación del ángulo de giro o una sujeción
hidráulica del árbol de levas con respecto al cigüeñal.
Asimismo, puede apreciarse especialmente en la
figura 1 que, para evitar un tableteo de tope de la rueda de
paletas 3 al arrancar el motor de combustión interna, cuyo tableteo
resulta de los pares cambiantes del árbol de levas, el dispositivo
1 presenta un elemento de enclavamiento separado 14 mediante el cual
la rueda de paletas 3 puede ser acoplada mecánicamente con la rueda
de accionamiento 2 al quedarse por debajo de una presión del medio
de presión necesaria para la regulación en una posición de base
preferida dentro de su campo de regulación. Este elemento de
enclavamiento 14 está dispuesto en un taladro de la rueda de paletas
3 paralelo al eje medio longitudinal del dispositivo 1 y puede ser
desplazado por un elemento de muelle 15 hasta una posición de
enclavamiento dentro de un alojamiento 16 practicado en la pared
lateral 5 de la rueda de accionamiento 2. Mediante una unión del
alojamiento 16 del elemento de enclavamiento 14 con al menos una
cámara de presión 12 ó 13 dentro del dispositivo 1 es posible que,
bajo solicitación de presión de las cámaras de presión 12, 13, el
elemento de enclavamiento 14 sea movido de nuevo hidráulicamente en
su posición de desenclavamiento dentro del taladro de la rueda de
paletas 3.
Particularmente puede deducirse todavía de las
figuras 1 a 3 a este respecto que el elemento de enclavamiento 14
está configurado según la invención como un pasador de enclavamiento
uniformemente cilíndrico en toda su longitud, el cual está
dispuesto en un taladro axial pasante 17 del cubo 10 de la rueda de
paletas 3. En la figura 2 puede verse claramente que el eje
longitudinal de este taladro axial 17 presenta una distancia lo más
pequeña posible al eje medio longitudinal del dispositivo 1 para
minimizar las influencias ejercidas sobre el elemento de
enclavamiento 14 por las fuerzas centrífugas originadas durante el
funcionamiento del motor. Además, como se desprende de la figura 3,
el elemento de enclavamiento 14 está configurado por el lado del
alojamiento con un bisel 19 y un redondeamiento 20 de su canto
frontal, los cuales deberán acelerar el movimiento axial del
elemento de enclavamiento 14 hacia su posición de desenclavamiento y
evitar así un agarrotamiento del mismo. Además, debido a la
configuración hueca - visible también en la figura 3 - del lado
extremo delantero 21 del elemento de enclavamiento 14 se evita aquí
un "pegado" - originado por fuerzas de adherencia - del
elemento de enclavamiento 14 en el alojamiento 16. Por el contrario,
en su lado extremo trasero 22 el elemento de enclavamiento 14
presenta un taladro ciego 23 en el que, como puede deducirse también
de la figura 3, se inmoviliza uno de los extremos del elemento de
muelle 15 configurado como muelle helicoidal de compresión. El otro
extremo de este elemento de muelle 15 se apoya en una sufridera 15
inserta en el taladro axial 17 y formada con una punta de centrado
24, cuya sufridera presenta una sección transversal perfilada de
forma de Y y en la cual están previstas las ranuras longitudinales
26 formadas entre las alas del perfil de dicha sufridera y
destinadas al mismo tiempo a realizar una purga de aire del medio de
presión del taladro axial 17.
El alojamiento 16 del elemento de enclavamiento
14, apreciable en la figura 4, presenta además, según la invención,
un contorno de forma cuadrangular configurado en su superficie con
un tamaño mayor en la medida de una holgura omnilateral definida
que el de la superficie de la sección transversal del elemento de
enclavamiento 14, y dicho alojamiento está formado con una ranura
de desembocadura 18 del tipo de gusanillo que está unida
exclusivamente con una cámara de presión A 12 del dispositivo 1 que
se encuentra sin presión en la posición de enclavamiento. Se
asegura así que el alojamiento 16 del elemento de enclavamiento 14
sea solicitado, a través de la ranura 18 del tipo de gusanillo, con
la presión del medio de presión hidráulico únicamente al producirse
una solicitación de presión de las cámaras de presión A 12 del
dispositivo 1 y, por tanto, el elemento de enclavamiento 14 sea
movido hacia su posición de desenclavamiento.
Además, puede apreciarse en la figura 4 que el
alojamiento 16 del elemento de enclavamiento 14 está practicado en
la pared lateral 5 de la rueda de accionamiento 2 que queda alejada
del árbol de levas y está posicionado de tal manera que, estando
montado el dispositivo 1, el contorno de forma cuadrangular de dicho
alojamiento esté dispuesto por debajo del lado frontal radial 27 -
insinuado con línea de trazos en el dibujo - de una pared de
limitación 7 de la rueda de accionamiento 2. La ranura 18 del tipo
de gusanillo presenta aquí un recorrido de forma de cuadrante de
círculo hasta la altura de la superficie de tope 28 - representada
también en línea de trazos - de una pared de limitación contigua 8
y desemboca en el contorno del alojamiento 16 desde un lado situado
en la dirección de giro de la rueda de paletas 3. Por el contrario,
como muestran las ampliaciones de las figuras 5 y 6, el lado del
contorno del alojamiento 16 que queda enfrente del lado provisto de
la ranura 18 del tipo de gusanillo está formado con un radio de
entrada endurecido 29 que facilita el encastre del elemento de
enclavamiento 14 en el alojamiento 16. Asimismo, en las figuras 5 y
6 se muestra que las esquinas del contorno, no identificadas con
mayor precisión, están redondeadas con un radio correspondiente al
diámetro del pasador de enclavamiento 14 y que el fondo del
alojamiento 16 presenta dos planos 30, 31 de diferente profundidad.
El plano superior 30 está configurado aquí como una superficie de
tope del pasador de enclavamiento 14 en el alojamiento 16, mientras
que el plano inferior 31 practicado en el plano superior 30 presenta
una transición 32 hacia la ranura de desembocadura 18 del tipo de
gusanillo y está previsto para conducir el medio de presión
hidráulico al lado frontal 21 del elemento de enclavamiento 14.
- 1
- Dispositivo
- 2
- Rueda de accionamiento
- 3
- Rueda de paletas
- 4
- Pared periférica
- 5
- Pared lateral
- 6
- Pared lateral
- 7
- Pared de limitación
- 8
- Pared de limitación
- 9
- Recinto de trabajo
- 10
- Cubo de rueda
- 11
- Paleta
- 12
- Cámara de presión A
- 13
- Cámara de presión B
- 14
- Elemento de enclavamiento
- 15
- Elemento de muelle
- 16
- Alojamiento
- 17
- Taladro axial
- 18
- Ranura del tipo de gusanillo
- 19
- Bisel
- 20
- Redondeamiento
- 21
- Lado frontal hueco
- 22
- Lado extremo trasero
- 23
- Taladro ciego
- 24
- Punta de centrado
- 25
- Sufridera
- 26
- Ranuras longitudinales
- 27
- Lado frontal radial
- 28
- Superficie de tope
- 29
- Radio de entrada
- 30
- Plano superior
- 31
- Plano inferior
- 32
- Transición
- 33
- Válvula hidráulica
Claims (4)
1. Dispositivo para variar los tiempos de
control de válvulas selectoras de gas de un motor de combustión
interna, especialmente mecanismo de regulación de pistón rotativo
para regular el ángulo de giro de un árbol de levas con respecto a
un cigüeñal, con las características siguientes:
- -
- el dispositivo (1) está fijado al extremo del lado de accionamiento de un árbol de levas montado en la culata del motor de combustión interna y está configurado en principio como un servoaccionamiento hidráulico controlable en función de parámetros de funcionamiento diferentes del motor de combustión interna,
- -
- el dispositivo (1) está constituido sustancialmente por una rueda de accionamiento (2) que está en unión de accionamiento con un cigüeñal del motor de combustión interna y por una rueda de paletas (3) unida solidariamente en rotación con un árbol de levas del motor de combustión interna,
- -
- la rueda de accionamiento (2) presenta una cavidad formada por una pared periférica cilíndrica hueca (4) y dos paredes laterales (5, 6), en cuya cavidad se forma al menos un recinto de trabajo hidráulico (9) por medio de al menos dos paredes de limitación radiales (7, 8),
- -
- la rueda de paletas (3) presenta en el perímetro de su cubo (10) al menos una paleta (11) que se extiende radialmente dentro de un recinto de trabajo (9) de la rueda de accionamiento (2) y que subdivide este recinto en una respectiva cámara de presión A (12) y una respectiva cámara de presión B (13),
- -
- bajo una solicitación de presión discrecional o simultánea con un medio de presión hidráulico, las cámaras de presión (12, 13) provocan un movimiento de basculación o una inmovilización de la rueda de paletas (3) con respecto a la rueda de accionamiento (2) y, por tanto, del árbol de levas con respecto al cigüeñal,
- -
- la rueda de paletas (3), al caer por debajo de una presión del medio de presión necesaria para la regulación, puede ser acoplada mecánicamente con la rueda de accionamiento (2) por un elemento de enclavamiento separado (14) en una posición de base preferida dentro de su campo de regulación,
- -
- el elemento de enclavamiento (14) está dispuesto en un taladro de la rueda de paletas (3) paralelo al eje medio longitudinal del dispositivo (1) y puede ser desplazado por un elemento de muelle (15) hacia una posición de enclavamiento dentro de un alojamiento (16) de una de las paredes laterales (5, 6) de la rueda de accionamiento (2),
- -
- el alojamiento (16) del elemento de enclavamiento (14) está unido con al menos una cámara de presión (12 ó 13) dentro del dispositivo (1), de modo que, bajo una solicitación de presión de esta cámara de presión (12 ó 13), el elemento de enclavamiento (14) puede ser movido hidráulicamente hacia una posición de desenclavamiento dentro del taladro de la rueda de paletas (3),
- -
- estando configurado el elemento de enclavamiento (14) como un pasador de enclavamiento uniformemente cilíndrico en toda su longitud y estando éste dispuesto en un taladro axial (17) del cubo (10) de la rueda de paletas (3) cuyo eje longitudinal presenta una distancia lo más pequeña posible al eje medio longitudinal del dispositivo (1),
caracterizado porque
- -
- el alojamiento (16) del elemento de enclavamiento (14) presenta en una de las paredes laterales (5, 6) de la rueda de accionamiento (2) un contorno de forma cuadrangular configurado en su superficie con un tamaño mayor en la medida de una holgura omnilateral definida que el de la superficie de la sección transversal del elemento de enclavamiento (14), y dicho alojamiento está formado con una ranura de desembocadura (18) del tipo de gusanillo para la alimentación del medio de presión,
- -
- la cual está unida exclusivamente con una cámara de presión A (12) del dispositivo (1) que se encuentra sin presión en la posición de enclavamiento de la rueda de paletas (3) y a través de la cual el alojamiento (16) del elemento de enclavamiento (14) puede ser solicitado con la presión del medio de presión hidráulico únicamente en caso de que exista una solicitación de presión de las cámaras de presión A (12).
2. Dispositivo según el preámbulo de la
reivindicación 1, caracterizado porque
- -
- el elemento de enclavamiento (14) está formado con un bisel (19) y un redondeamiento (20) de su canto frontal, así como con un lado extremo hueco (21), mientras que dicho elemento presenta en su lado extremo trasero (22) un taladro ciego (23) para inmovilizar uno de los extremos del elemento de muelle (15) configurado preferiblemente en forma de un muelle helicoidal de compresión,
- -
- cuyo otro extremo se apoya en una sufridera (15) inserta en el taladro axial (17), formada con una punta de centrado (24) y dotada de una sección transversal perfilada de forma de Y, en la cual las ranuras longitudinales (26) formadas entre las alas del perfil de dicha sufridera están previstas al mismo tiempo para realizar una purga de aire del medio de presión del taladro axial (17).
3. Dispositivo según el preámbulo de la
reivindicación 1, caracterizado porque
- -
- el alojamiento (16) del elemento de enclavamiento (14) está practicado preferiblemente en la pared lateral (5) de la rueda de accionamiento (2) que queda alejada del árbol de levas y está posicionado de tal manera que, estando montado el dispositivo (1), el contorno de forma cuadrangular de dicho alojamiento está dispuesto por debajo del lado frontal radial (27) de una de las paredes de limitación (7 u 8) de la rueda de accionamiento (2),
- -
- estando dispuesta la ranura (18) del tipo de gusanillo de dicho alojamiento, que se extiende preferiblemente con un recorrido de forma de cuadrante de círculo hasta la altura de la superficie de tope (28) de una pared de limitación contigua (8 ó 7) de la rueda de accionamiento (2), de manera que desemboca en el contorno del alojamiento (16) desde el lado situado en la dirección de giro de la rueda de paletas (3).
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque
- -
- el lado del contorno del alojamiento (16) que queda enfrente del lado con la ranura (18) del tipo de gusanillo está formado con una radio de entrada (29) endurecido en su superficie, mientras que las esquinas del contorno están redondeadas con un radio adaptado al elemento de enclavamiento (14), y el fondo del alojamiento (16) presenta dos planos (30, 31) de diferente profundidad,
- -
- de los que el plano superior (30) está configurado como una superficie de tope del elemento de enclavamiento (14), mientras que el plano inferior (31) practicado en el plano superior (30) presenta una transición (32) hacia la ranura de desembocadura (18) del tipo de gusanillo y está previsto para la conducción del medio de presión hidráulico al lado frontal (21) del elemento de enclavamiento (14).
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