ITRM960345A1 - Sistema di azionamento delle valvole per motore a combustione interna a piu' cilindri. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "Sistema di azionamento delle valvole per motore a combustione interna a più cilindri",

L'invenzione riguarda un sistema di azionamento di valvole per un motore a combustione interna a più cilindri del tipo indicato nel preambolo della riendicazione 1.

Dalla pubblicazione DE 42 21 135 CI noto un siste+ ma di azionamento di valvole per un motore a combustio+ ne interna a più cilindri, in cui una valvola viene azionata mediante due leve di azionamento, accoppiaibili tra di loro a mezzo di elementi di accoppiamento, leve che vengono azionate mediante due camme aventi differenti elevazioni. Gli elementi di accoppiamento vengono formati da perni di arresto guidati in modo 1ongitudiriaImente spostabile nelle leve di , accopp iamento parallelamente all'asse dei bilanceri:, perni che sono sollecitabili a pressione a mezzo di olio idraulico in direzione verso la leva di azionamento. Nella leva di azionamento si torva una coppa di gijuda sollecitata a -molla, che serve per il richiamo del perno di arresto alla sua posizione' iniziale allo stato privo di pressione. Per la sollecitazione a pressione dei perni di arresto nelle leve di accoppiamento ,l'olio viene addotto attraverso un foro longitudinale nell'asse dei bilanceri e attraverso un foro trasversale nella leva di accoppiamento. Quale pompa di olio può essere usata la con-, venzionale pompa di olio lubrificante del motore a combustione interna, in un condotto di olio sotto pressione essendo prevista una valvola per la regolazione di una pressione di comando.

Una disposizione simile é descritta nella pubblicazione EP 0 576768 Al. Questa disposizione rende possibile l ' azionamento degli elementi di accoppiamento in maniera da poter realizzare un disinnesto di valvole, un disinnesto di cilindri oppure una conversione degli eccentrici di sollevamento.

La presente invenzione si é posta il compito di realizzare una alimentazione di olio completa di una testa cilindri su un percorso più breve e con un mi-! nore dispendio di lavorazione e di montaggio.

Questo compito viene risolto mediante un sistema di ; azionamento di valvole per un motore a combustione interna a più cilindri con le caratteristiche della rivendicazione 1.

I vantaggi sostanziali dell'invenzione consistono nel fatto che grazie alla disposizione dei mezzi a valvala su.un cavalletto di supporto dell'albero a camme . diventa possibile una comune alimentazione con olio . lubrificante per i cuscinetti e con olio di comando . per l'azionamento idrualico degli elementi di accoppiamento.attraverso un unico condotto di olio sotto . pressione a partire,dalla.pompa di olio. Inoltre in . tale maniera vengono ridotti alminimo i percorsi di olio tra immezzì a valvola e il dispositivo di accoppiamento, per cui viene,favorita la velocità di comando del sistema idraulico.

Un ulteriore sviluppo vantaggioso dell'oggetto dalla invenzione consiste nel fatto che i mezzi a valvola sono disposti in un involucro, che forma con il caval-'letto di supporto una unità strutturale. In questo modo si possono risparmiare coperchi di cuscinetti^e. condutture di collegamento tra i cuscinetti e i mezzi a valvola. Mediante l'unificazione strutturale^ della valvola con una sede del cuscinetto dell'albero a camme , la valvola di comando si trova entro il coperchio di valvola sulla testa cilindri, per cui non é necessario un condotto di ritorno dell'olio di comando, che defluisce dal dispositivo di accoppiamento, nella bacinella di olio.

Una conformazione vantaggiosa della corrispondente vavola di comando consìste nel fatto che nell'unità -strutturale, formata dal cavalletto di supporto e dall'involucro della valvola, sono formati un canale centrale per olio sotto pressione e la camera di controllo della pressione e tra il canale di olio sotto pressione .e la camera di controllo della pressione é · . disposta una prima apertura di valvola, mentre tra la camera .di.controllo della pressione e il lato esterno dell'involucro di valvola é disposta nella sua parete una .seconda apertura di valvola. L'olio di comando ,.defluente dalla seconda apertura di vai-. vola,può tornare all 'indietro nella bacinella di olio Ugualmente con l’olio lubrificante defluente dai cuscinetti .

La valvola é conformata preferibilmente come una valvola a 3/2 vie, che comprende due elementi di chiùsu.-ra, disposti su una comune asta di valvola, il primo' elemento di chiùsura essendo guidato in un foro_ estendentesi ortogonalmente alla prima apertura di valvola, foro il cui asse longitudinale.é identico con l'asse di un foro formante la seconda apertura di valvola nella parete dell'involucro· Grazie alla direzione di movimento, estendentesi trasversalmentel alla prima apertura di valvola, dell'asta di valvolala pressione regnante nel canale centrale del1 olio ; sotto pressione, non influisce sul movimento della valvola, per cui viene assicurata una elevata velocita di comando in entrambe le direzione di azionamento. Affinché l'olio lubrificante possa pervenire in modo semplice a tutti i cuscinetti dell'albero a camme, l'albero a camme é munito di un canale per olio lubrificante, estendentesi nella sua direzione_ longitudinale, questo canale di olio lubrificante _ essendo in comunicazione con il canale centrale dell'olio sotto pressione attraverso un foro radiale. Si ritiene particolarmente vantaggioso il fatto che l'asse dei bilanceri presenta una parete divisoria interna, estendentesi in direzione longitudinale, dinodo che oltre al canale idraulico viene formato un canale di lubrificante. In questo modo l'asse dei bilanceri può addurre contemporaneamente l'olio lubrificante ai cuscinetti dei bilanceri e l'olio sotto pressione agli elementi di accoppiamento. Mediante questo accorgimento si ottiene una ulteriore riduzione del dispendio di lavorazione e di montaggio. Affinché non venga in nessun modo compromessa la velocità di comando nel sistema idraulico per il dispositivo di accoppiamento, occorre prestare 1'attenzione affinché nel canale idraulico non si formi' una strozzatura. Pertanto é conveniente disporre la parete divisoria asimmetricamente nell'asse dei bilanceri e realizzare il canale idraulico con una sezione trasversale sostanzialmente maggiore di quella del canale di lubrificante. A seconda della struttura del motore a combustione internajsono previsti due assi di bilanceri per testata cilindrica. Affinché entrambi gli assi di bilanceri possano compiere nella stessa maniera le corrisponenti funzioni, ' è vantaggioso che la camera di controllo_della pressione abbia due settori, che sono fprmati su entrambi i lati del canale centrale dell'olio sotto pressione,e in ciascuno dei due settori sia disposto , un asse di bilanceri. Gli assi dei bilanceri possono presentare in tal caso diametri differenti.

Poiché la pompa di olio di un motore a combustione . interna si trova normalmente sul suo lato anteriore, viene ritenuto particolarmente vantaggioso disporre i mezzi a valvola per il controllo della pressione! idraulica sul cavalletto di supporto anteriore dell'albero a camme. In questo modo viene mantenuta per quanto possibile corta la lunghezza dei condoti;i tra la pompa di olio e la diramazione in olio lubrificante, da un lato e in olio sotto pressione o di comando per il dispositivo di accoppiamento idraulico, dall'altro lato. Nei motori a combustione interna con .una pluralità di banchi cilindri, di preferenza quelli realizzati come motori a V, ad ogni banco cilindri vengono coordinati mezzi a valvola di struttura uguale, montati ad immagine speculare.

Un esempio di realizzazione del sistema di azionamento di valvole secondo l'invenzione verrà qui di seguito illustrato più da vicino con riferimento al disegno, m cui:

la figura 1 mostra una vista schematica di un motore a combustione interna con un disposizione di cilindri a forma di V e con un condotto di olio sotto pressione estendentesi verso i sistemi di azionamento di valvole;

la figura 2 rappresenta un particolare di una vista secondo la sezione lungo la linea II-II della figu-, ra l,in scala ingrandita;

la figura 3 mostra una sezione lungo la linea III-III della figura 2;

la figura 4 rappresenta una vista secondo la figura 3, però in un'altra posizione di comando della vai-' vola.

Nella figura 1 é illustrata schematicamente la vista anteriore di un motore a combustione interna 1 con due banchi di cilindri 2 e 3 disposti a forma di V, il motore comprendendo un blocco cilindri 4, una parte inferiore 5 del basamento del motore, una coppa d'olio 6 e teste cilindri 7 e 8 disposte sul blocco cilindri. Sulle teste cilindri 7 e 8 si trovano sistemi di azionamento di valvole 11 e 12, sopra i quali si estende rispettivamente un coperchio 9, 10 della testa cilindri. I sistemi di azionamento di valvole 11, 12 presentano la stessa struttura e comprendono rispettivamente un albero a camme 14, supportato in fori oblunghi 13, nonché due assi di bilanceri 15, 16 con i bilanceri supportati su di essi ed agenti su aste di valvole, come sarà qui di seguito illustrato più da vicino con riferimento alle figure da 2 a 4. Sul lato anteriore del motore a combustione interna 1 é previsto un condotto di olio sotto pressione 18 , estendentesi da un pompa di olio 17 verso il cavalletto di supporto anteriore 13 di ogni albero a camme 14, condotto che serve per.'l'alimentazione dei cuscinetti degli alberi a camme e dei bilanceri con lubrificante e di un dispositivo di accoppiamento, azionato idraulicamente, dei bilanceri con olio sotto pressione. Per il controllo del dispositivo di accoppiamento serve rispettivamente una valvola 19 montata sul cavalletto di supporto anteriore 13 di ogni albero a camme 14.

La figura 2 mostra una sezione lungo la linea II-II della figura 1', però senza il coperchio di valvole per rendere più chiara la illustrazione. Nella testa cilindri 7 del motore a combustione interna 1 sono previste due valvole di scarico 20 e due valvole di immissione 23 e 24 per ogni cilindro, che vengono azionate insieme dall'albero a camme 14, supportato nella testa cilindri 7, attraverso un complesso di bilanceri. Il complesso di bilanceri comprende una . leva di azionamento o di scarico a forma di forcella 27 per entrambe le valvole di scarico 20, nonché quattro bilanceri per l'azionamento di entrambe le valvole di immissione 23 e 24. Dei quattro bilanceri,due agiscono come leve di azionamento 28, 29 e gli altri due come leve di accoppiamento 30 e 31. Su entrambi i lati del bilancere di scarico 27, disposto centralmente, sono supportate in modo girevole sull'asse di bilanceri 16 rispettivamente una leva di azionamento 28 e 29 e una leva di accoppiamento 30 e 31) delle quali- le leve di azionamento .

28, 29 giacciono in prossimità immediata del bilancere di scarico 27, supportato in modo girevole sull'altro albero di bilanceri 15.

La leva di azionamento e la rispettiva leva di accoppiamento formano una unità disimpegnabile rispetti-j vamente una coppia di bilanceri 25, 26. Entrambe lej coppie di bilanceri 25 e 26 di ciascun cilindro sonho nite rispettivamente di un dispositivo di accoppiamento 21, dei quali ciascuno consiste di un perno di arresto 22,solleci tabile a pressione e di una coppa di guida 32, sollecitata a molla. Il perno di arresto é supportato in modo longitudinalmente spostabile nella leva di accoppiamento, mentre la_.coppa di .guida 32 é guidata in modo longitudinalmente spostabi-, le con con l.a molla 33.nella leva di azionamento. Attraverso l 'asse cavo di bilanceri 16, in cui é formato un canale idraulico 34, a seconda della posizione di comando della valvola 19 viene addotto l 'olio sotto pressione , che perviene attraverso fori 35, 36 nell'asse di bilanceri 16 e nella leva di accopp iamento 30 rispettivamente 31 alle camere di -pressione 37, in cui penetrano i perni di arresio 22. Il bilancere di scarico 27, le leve di azionamento 28, 29 e le leve di accoppiamento 30, 31 sono' muniti di camme 38, 39, che si poggiano sull'albero' a camme.

Nella figure 3 e 4 é illustrata rispettivamente una sezione lungo la linea III-III della figura 2, la posizione di comando della valvola essendo differente nelle figure 3 e 4. Sulla testa cilindri 7 si trava il cavalletto di supporto 13, che serve per supportare l'albero a camme 14. Nell'interno del cavalletto di supporto 13 é formata una camera di olio 73, in cui sbocca il condotto di olio sotto presione .18. L'albero a camme 14 é cavo, per cui si ottiene un canale di olio lubrificante 48 estendentesi in direzione longitudinale dell'albero a camme, canale che é collegato con la camera d'olio 73 attraverso un foro 49 nell'albero a camme 14. La camera dolio 73 viene limitata da una parete interna 45, che é conformata nella sua zona superiore quale canaie centrale di olio sotto pressione 40.

Con il numero di riferimento 44 é_indicata la superficie di delimitazione superiore^del cavalletto di supporto 13, sulla qu_ale é collocata la valvola 19, collegata con il cavalletto di supporto 13, per cui la valvola 19 e il cavalletto di supporto 13 formano una comune unità strutturale 50. Un involucro 51 della valvola 19 é conformato in maniera da corripondere alle dimensioni esterne del cavalletto di supporto 13. Un elemento interno 47 della valvola 19 si unisce all'estremità superiore della parete 45 nel cavalletto di supporto 13, nell'elemento interno 47 essendo previsti un foro 64, estendentesi in direzione longitudinale del canale di olio sotto pressione 40 e un foro 46 estendentesi ortogonalmente S ad esso. Il foro 64 forma una prima apertura di vaivola 52 e nel foro 46 é guidato in modo spostabile . un primo elemento di chiusura 55 della valvola 19, . per cuia seconda della posizione dell'elemento di. chiusura 55, la prima apertura di valvola 52 é chiusa o aperta.

Nell'involucro 51 della valvola 19 si trova un foro.

65, che si estende su un asse comune con il foro.46. nella parte interna 47. Attraverso il.foro 65 si . 1 estende un'asta di valvola 54, alla cui estremità anteriore é fissato il primo elemento di chiusura 55.. Ad una distanza corrispondente si trova .ugualmente sull 'asta di valvola 54 un secondo elemento di chiusura 56, che serve per apriremo chiudere il foro 65, previsto quale seconda apertura di valvola 53, a seconda dello stato di comando della.valvola 19.

Tra l'elemento interna 47 e l'involucro 51 della _ . valvola 19 é formata una camera di controllo di_pressione 41, che comprende un settore 42 e 43 su ciascùn_ lato del canale centrale 40 dell'olio sotto pressione. Questi settori 42 e 43 si estendono fino al cavalletto di supporto 13, in questi settori 42 e 43 essendo disposta la rispettiva estremità anteriore di assi di bilanceri 15 e 16. Gli assi 15 e 16 dei bilanceri presentano rispettivamente due spazi cavi] estendentisi in direzione longitudinale degli assi, uno di questi spazi essendo conformato quale canale idraulico 34, 34’ e l'altro quale canale di olio lubrificante 60, 60'.

Attraverso una parete divisoria 59, 59', che si estende in direzione longitudinale degli assi di bilanceri 16, 15, il canale idraulico 34, 34' e separato dal canale,di olio lubrificante 60, 60'. II canale di olio lubrificante 34, 34' si trova in collegamento con il settore 42 rispettivamente 43 della camera di controllo di pressione 41 attraverso un'apertura radiale 58, 58'. Nell'asse di bilanceri_ 16 si trova un'apertura radiale 61, facente capo al canale di olio lubrificante 60 ed affacciata a sovrapposizione ad una corrispondente apertura 62 nella parete 75, per cui il canale di olio lubrificante 60 si trova in collegamento con il canale ceritrale di olio sotto pressione 40 rispettivamente ccin la camera di olio 63. Una conformazione corrispondente delle aperture 61' e 62' per il collegamento della camera d'olio 63 con il canale di olio lubrificante 60' é prevista nell'asse di bilanceri 15. Come si può rilevare dalle figure 3 e 4, gli assi di bilanceri 15 e 16 possono presentare diametri differenti. La disposizione é però realizzata in maniera tale che le distanze tra i punti centrali degli assi di bilanceri 15, 16 e il punto entrale dell'albero a camme 14 siano uguali.

Il supporto 13 dell'albero a camme é conformato in. maniera da poter essere munito senza valvola 19 di ; un coperchio di chiusura sulla superficie di delimitazione superiore 44. In questo caso possono esse· re usati uguali cavalletti di supporto, indipendentemente dal fatto che un sistema di azionamento controllabile delle valvole sia munito o meno di un azionamento idraulico.

Per l'azionamento del dispositivo di accoppiamento 21, illustrato nella figura 2, la valvola 19 viene portata alla posizione di comando illustrata nella figura 4. A tal fine la valvola 19 é realizzata preferibilmente quale valvola controllata.‘.per via elettromagnetica , il cui tempo di comando compreso in un intervallo di pochi millisecondi. In questa posizione la seconda apertura di valvola 53 é chiusa e la prima apertura di valvola 52 é aperta, per cui; l'olio sotto pressione perviene nella camera di controllo di pressione 41 e genera in essa una pressione idraulica che si propaga attraverso le aperture radiali 58, 58' e i canali idraulici 34, 34' verso le camere di pressione 37 nelle leve di accoppamen-! to 30 e 31. In questo modo le leve di accoppiamento 30, 31 vengono accoppiate con le leve di azionamento 28, 29. Se il perno di arresto 22 deve ritornare di nuovo nella posizione iniziale, eliminando cosi l'accoppiamento, allora la valvola 19 viene spostata alla posizione illustrata nella figura 3'. in cui la prima apertura di valvola 52 é chiusa, mentre é aperta la seconda apertura di valvola 53. In tale maniera l'olio non può affluire dal canale centrale di olio sotto pressione 40 nella camera di controllo di pressione 41, tuttavia contemporaneamente la camera di controllo di pressione 41 é collegata con il lato esterno dell 'involucro 51, in cui non esiste quasi alcuna pressione. In questo modo la pressione viene generata in modo estremamente rapido nella camera di controllo di pressione 41 nonché nei canali idraulicri 34, 34' e nelle camere di pressione 37, per cui le molle 33 spostano i perni di arresto 22 al l1 indietro alla loro posizione iniziale.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di azionamento di valvole per un motore . a combustione interna a più .cilindriti) con almeno . una valvola di immissione (23, 24) e.con almeno una. valvola di scarico (20) per ciascun cilindro, con albero a camme (14), supportato in cavalletti di suporto (13), per l'azionamento delle.valvole attraverso un complesso di bilanceri supportato in modo ; girevole su un asse di bilanceri (15, 16),complesso . che comprende rispettivamente una leva di azionamento (28, 29) per la valvola di immissione e di scarico (23, 24; 20), nonché una leva di accoppiamento (30, 31) e un dispositivo di accoppiamento (22) per l'accoppiamento di leve di azionamento e dp accoppiamento, in cui il dispositi vo di accoppiamento (22) é azionabile per via idraulica e_sono previsti mezzi a valvola (19) per controllare _la sollecitazione a pressione del dispositivo di accoppiamento e l'asse di bilanceri (15, 16) é conformato quale canale idraulico (34), caratterizzato dal fatto che i mezzi a valvola (19) sono disposti su_almeno juno dei cavaliletti di supporto (13) e formano con esso una camera di controllo di pressione (41), che é collegata attraverso un'apertura radiale (58, 58') dell’asse dij bilanceri (15, 16) entro questo cavalletto di supporj(13) con il canale idraulico (34, 34').
2. 2. Sistema di azionamento di valvole secondo la rivendicazione 1,caratterizzato dal fatto che i mezzi a valvola (19) sono disposti in un involucro di vai vole (51), che é fissato ad una superficie di deli-1 mitazione superiore (44) del cavalletto di supporto (13) e forma con esso una unità strutturale (50).
3. 3. Sistema di azionamento di valvole secondo la rivendicazione 2 , caratterizzato dal fatto che nella unità strutturale (50), formata dal cavalletto di supporto (13) e dall'involucro di valvola (51), son formati un canale centrale di olio sotto pressione (40) e la camera di controllo di pressione (41) e tra il canale di olio sotto pressione (40) e la camera di controllo dì pressione (41) é disposta una prima apertura di valvola (52) e tra la camera di controllo di pressione (41) e il lato esterno dell'involucro di valvola (51) é disposta nella sua parete una seconda apertura di valvola (53).
4. 4. Sistema di azionamento di valvole secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la vaivola (19) é realizzata quale valvola a 3/2 vie, che comprende due elementi di chiusura (55, 56), disposti su una comune asta di valvola (54), il primo eiemento di chiusura (55) essendo guidato in un foro (56), estendentesi ortogonalmente alla prima apertura di valvola (52), foro il cui asse longitudinale . é identico all'asse di un foro (65), formante la seconda apertura di valvola (53), nella parete del-, l'involucro .(51)..
5. 5. Sistema di azionamento, di valvole secondo la ri-, vendicazione 3 o 4, caratterizzato, dal.fatto .che l'albero a camme (.14) presenta un canale_di olio lur brificante (48)., estendentesi in direzione longitudinaie e il canale di olio lubrificante (48) si trova in collegamento con il canale centrale di.olio sotto pressione (40) attraverso un foro di lubrificante radiale (49).
6. 6. Sistema di azionamento di valvole secondo una delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzato dal fatto che l'asse di bilanceri (15, 16) presenta una parete di separazione interna (59, 59') estendentesi in direzione longitudinale, per cui oltre al canale idraulico (34 , 341) viene formato un canale di olio lubrificante (60, 60
7. 7. Sistema di azionamento di valvole secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che nella_ parete (45) nel canale centrale di olio sotto pressione (40) e nell'asse di bilanceri (15, 16) sono previste aperture (61, 61'; 62, 62'), che si sovrappongono e attraverso le quali il canale centrale di olio sotto pressione (40) e il canale di olio lubrificante (60, 60') si trovano in collegamento.
8. 8. Sistema di azionamento di valvole secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che la parete divisoria (59, 59') nell'asse di bilanceri (15, 16) é assimmetrica e il canale idraulico (34, 34') presenta una sezione trasversale sostanzialmente maggiore di quella del canale di olio lubrificante (60, 60').
9. 9. Sistema di azionamento di valvole secondo una delle rivendicazioni da 3 a 8, caratterizzato dal fatto che la camera di controllo di pressione (41) comprende due settori (42, 43), che sono formati su entrambi i lati del canale centrale di olio sotto pressione (40) e in ciascuno dei settori (42, 43) é disposto un asse di bilanceri (15, 16).
10. 10. Sistema di azionamento di vavole secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che gli as:li di bilanceri (15 e 16) presentano diametri differenti .
11. 11. Sistema di azionamento di valvole secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i mezzi a valvola (19) sono disposti sul cavalletto di supporto anteriore (13) dell'albero a camme (14).
12. 12. Sistema di azionamento di valvole secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il motore a combustione interna (1) comprende due banchi cilindri (2 e .3) ed é conformato di preferenza quale motore a V, ad ogni banco cilindri essendo coordinati mezzi val vola (19).di. struttura uguale, disposti ad immagine speculare.