CIRCUITO HIDRAULICO, EN ESPECIAL PARA UN DISPOSITIVO DE AJUSTE DE EJE DE LEVAS, Y ELEMENTO DE CONTROL CORRESPONDIENTE.

Válvula (200) para el circuito hidráulico de un vehículo a motor (1),

en el que las oscilaciones del par de fuerzas (M+, M-) tienen lugar en forma de pares de fuerzas alternativos (M+, M-) o bien de un par de fuerzas oscilante (M+), con una conexión (P) sobre la que actúa la presión, una conexión (T) del depósito y, como mínimo, dos conexiones de trabajo (A1, B1) que se pueden conectar de manera alternativa con la conexión (P), sometida a presión, mediante el ajuste del émbolo hidráulico (202) de la válvula (200), caracterizada porque la válvula (200) transmite la presión hidráulica (250), que puede ser derivada de la parte negativa del par de fuerzas alternativo (M-), a la conexión de trabajo (A1, B1), con intermedio, como mínimo, de una válvula anti-retroceso (12, 14) a la segunda conexión de trabajo (B1, A1), cuando, por lo demás, la acción de presión sobre la conexión sometida a presión (P) es enviada a la segunda conexión de trabajo (B1, A1)

Circuito hidráulico, en especial para un dispositivo de ajuste de eje de levas, y elemento de control correspondiente.

La presente invención se refiere a un circuito hidráulico utilizable en un vehículo a motor, en especial a un dispositivo para el ajuste del eje de levas, haciendo referencia asimismo a los correspondientes elementos de control.

En circuitos hidráulicos para vehículos a motor se utilizan émbolos hidráulicos para variar la posición de elementos mecánicos conectados tales como, por ejemplo, un eje de levas. Un tipo de émbolo hidráulico puede ser un émbolo rotativo del tipo de un motor basculante o también un émbolo radial, conocido también como motor hidráulico, que puede variar su posición de rotación dentro de una gama angular determinada.

El émbolo se desplaza dentro de un cuerpo envolvente, de manera que el émbolo constituye recintos hidráulicos a ambos lados, que variarán de manera contraria. Esto significa que cuando aumenta una cámara hidráulica por la variación de posición del émbolo hidráulico, se reduce de manera correspondiente la cámara contraria del émbolo y viceversa. De modo conocido, las cámaras hidráulicas están constituidas de igual manera, de forma que el aumento de volumen de una cámara hidráulica corresponde a la reducción de igual volumen de la otra cámara correspondiente. En este caso, las variaciones de volumen son equivalentes, o incluso idénticas, desde el punto de vista de magnitud.

Un circuito hidráulico muy importante en un vehículo a motor es el circuito de ajuste del eje de levas, que se inicia en el cárter del motor, que ajusta mediante válvulas correspondientes y un dispositivo de ajuste del eje de levas del tipo de un motor basculante, la posición relativa del eje de levas con respecto a un eje de impulsión tal como, por ejemplo, el eje del cigüeñal u otro eje de levas. Los ajustes tienen lugar en el sentido de un punto de tiempo anterior o posterior en relación al ángulo de giro del eje de impulsión, o en relación a la posición del émbolo. Un sistema de este tipo, al contrario que los sistemas, por ejemplo, de tipo cerrado, con un único circuito hidráulico, tal como las cajas de cambios conocidas para vehículos automóviles, se consideran como sistema abierto que funciona con volúmenes de aceite variables, puesto que existen múltiples circuitos hidráulicos que se inician en el cárter de aceite de un motor térmico.

Otros circuitos hidráulicos conocidos en un vehículo a motor pueden ser, por ejemplo, dispositivos de control de la caja de cambios, que dependen del circuito hidráulico central, alimentado con aceite del motor o por un circuito hidráulico autónomo de tipo cerrado.

En particular, en cargas hidráulicas múltiples a causa de un sistema hidráulico sometido a carga, los fabricantes de automóviles requieren una carga lo más reducida posible, la bomba hidráulica, que debe asistir a todos los puntos de consumo. Por esta razón, las cargas parásitas del motor térmico se reducen, lo que representa nuevamente un aumento del coeficiente de rendimiento.

Múltiples formas de realización, de la manera cómo se puede reducir el exceso de suministro de los puntos de consumo hidráulico, se desprenden del documento US 2005/0072397 A1, que esencialmente se refiere a las cantidades de alimentación del circuito hidráulico. Según un aspecto de la invención que se describe en aquel documento, las cantidades de fluido alimentado de manera dependiente al régimen de giro de una bomba de aceite mecánica acoplada directamente al motor térmico, se reducen cuantitativamente mediante dispositivos adicionales de alimentación o de almacenamiento.

Otra exigencia adicional importante de los fabricantes de motores térmicos es el deseo de poder incorporar en el motor térmico dispositivos de ajuste del eje de levas lo más rápidos posible.

Habitualmente, la velocidad de ajuste del dispositivo de ajuste del eje de levas es aumentada mediante cantidades correspondientemente mayores del aceite alimentado. Muchos fabricantes de vehículos a motor requieren dispositivos de ajuste con velocidades de ajuste de 100º/segundo. En la literatura técnica se encuentran frecuentemente dispositivos de ajuste cuya velocidad de ajuste puede ser indicada mediante un único valor extremo. No obstante, es importante la velocidad de ajuste en todos los regímenes de giro del motor térmico, la cual debe ser lo más constante posible, es decir, de tipo lineal. Así, se describen velocidades de ajuste de tipo puntual de más de 200º/segundo que, según las investigaciones, presentan un carácter puramente singular con respecto al régimen de giro. Si se toman en consideración estas informaciones de manera más detallada, se comprueba que estas informaciones se refieren frecuentemente a elevados regímenes de giro con reducidas temperaturas del aceite. Mediante la incorporación de una bomba de aceite más dimensionada, se consigue ciertamente un dispositivo de ajuste del eje de levas rápido que, no obstante, reduce el coeficiente de rendimiento, es decir, la eficiencia del motor térmico.

De la publicación EP 0 388 244 A1 se conoce un sistema que, de forma completamente cerrada con dos conexiones antiparalelas con intermedio de una válvula, ajusta la posición relativa de un eje arrastrado mediante la compensación del aceite de un volumen de aceite constante, de una cámara a otra cámara con respecto a un eje de impulsión. Las características del documento, que se resumen, por ejemplo, en la reivindicación principal y en las figuras 3 y 7, se tienen que considerar de manera completamente teórica, puesto que de forma conocida se presentan fugas en el circuito de ajuste del eje de levas.

En la literatura técnica, especialmente en el artículo "A camschaft torque actuated vane style VCT phaser" ("Dispositivo de ajuste VCT de tipo válvula accionado por el par del eje de levas") cuyos autores son Frank Smith y Roger Simpson, publicado en forma de Artículo SAE 2005-01-0764, se recomienda, por ejemplo, el descargar la bomba del circuito hidráulico de forma que la bomba compense las fugas del dispositivo de ajuste, mientras que entre ambas cámaras opuestas del dispositivo de ajuste se tiene, de manera normal, un sistema de ajuste hidráulico cerrado. Las velocidades de ajuste indicadas en los diagramas permiten suponer que el sistema previsto funciona solamente con cantidades de aceite correspondientemente grandes en el circuito hidráulico del dispositivo de ajuste. En motores clásicos de pequeños vehículos a motor, conocidos sobre todo en Europa Occidental y en Japón, el sistema descrito debería encontrar poca aplicación, puesto que estos motores deben funcionar con cantidades de llenado sensiblemente más reducidas (frecuentemente menos de 5 litros de aceite de motor). Una patente de categoría similar se puede observar en la referencia US 5 657 725.

La utilización de un par de fuerzas derivado del eje de levas hacia el dispositivo de ajuste de aquél para efectuar el ajuste de dicho dispositivo de ajuste del eje de levas en una posición avanzada, es conocido por los documentos DE 101 58 530 A1 y DE 10 2005 023 056 A1. Mientras que el documento DE 101 58 530 A1 recomienda la utilización de una técnica para llegar de manera más rápida a la posición avanzada, cuando el motor pasa, en una fase de funcionamiento en caliente, a una zona de bajo régimen de vueltas, el documento DE 10 2005 023 056 A1 prevé asegurar ante todo en el caso de fallo de la bomba de alimentación, que el eje de levas quede girado a una posición tal que resulte posible la continuación del funcionamiento en la posición avanzada. Para ello, en el documento DE 101 58 530 A1 se prevé una válvula anti-retroceso, con una válvula de compensación de presión en el dispositivo de ajuste del eje de levas, mientras que en el documento DE 10 2005 023 056 A1 se prevén varias válvulas anti-retroceso alrededor de la bomba.

El documento DE 602 07 308 T2 prevé la utilización de una válvula, o bien de un dispositivo conmutador, que distingue entre dos circunstancias, a saber, entre una zona de alto régimen de giro, en la que tiene lugar un ajuste del eje de levas, accionado por la presión del aceite, y una zona de bajo régimen de giro, en la que tiene lugar un ajuste del eje de levas, accionado por el par de fuerzas del eje de levas. El dispositivo conmutador efectúa el cambio entre ambas situaciones en un sentido u otro con dependencia del accionamiento.

Tal como se puede observar, el estado de la técnica da a conocer la utilización del par de fuerzas del eje de levas para determinadas formas y tipos de...

1. Válvula (200) para el circuito hidráulico de un vehículo a motor (1), en el que las oscilaciones del par de fuerzas (M+, M-) tienen lugar en forma de pares de fuerzas alternativos (M+, M-) o bien de un par de fuerzas oscilante (M+), con una conexión (P) sobre la que actúa la presión, una conexión (T) del depósito y, como mínimo, dos conexiones de trabajo (A1, B1) que se pueden conectar de manera alternativa con la conexión (P), sometida a presión, mediante el ajuste del émbolo hidráulico (202) de la válvula (200), caracterizada porque la válvula (200) transmite la presión hidráulica (250), que puede ser derivada de la parte negativa del par de fuerzas alternativo (M-), a la conexión de trabajo (A1, B1), con intermedio, como mínimo, de una válvula anti-retroceso (12, 14) a la segunda conexión de trabajo (B1, A1), cuando, por lo demás, la acción de presión sobre la conexión sometida a presión (P) es enviada a la segunda conexión de trabajo (B1, A1).

2. Válvula (200), según la reivindicación 1, caracterizada porque el paso de la parte negativa del par de fuerzas alternativo (M-) es realizado por medio de válvulas anti-retroceso (12, 14), en particular, dos válvulas, impidiendo dichas válvulas anti-retroceso (12, 14) el flujo de medio hidráulico desde la conexión (P), a la que se aplica presión, a la conexión de trabajo apropiada (B1, A1) si la presión, que resulta del valor absoluto de la parte negativa del par de fuerzas alternativo (M-), supera de manera absoluta la presión de la conexión (P) a la que se aplica presión.

3. Válvula (200), según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la válvula es una válvula pre-tensada, en particular, pre-tensada por un resorte (32), válvula de cartucho (214), en particular, válvula de cartucho para eje de levas; cuyas válvulas anti-retroceso (12, 14, 44, 46, 47), constituidas en forma de anillos con forma de banda (204, 206, 208) por debajo de la superficie del casquillo (210), constituyen un elemento constructivo integrado.

4. Válvula (200), según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el émbolo hidráulico (202) está dotado de dos o tres posiciones (50, 52, 54) como válvula direccional, cuya primera posición no ajustada es una posición de apertura en conexión en paralelo (54) y la otra posición ajustada es una posición de apertura en conexión cruzada (50).

5. Válvula (200), según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la primera válvula anti-retroceso (12) está dispuesta de manera tal que las puntas de presión de la primera conexión de trabajo (A1) puedan ser transmitidas a través de la misma, mientras que la segunda válvula anti-retroceso (14) está dispuesta de forma tal que las puntas de presión de la segunda conexión de trabajo (B1) puedan ser transmitidas a través de la misma y una tercera válvula anti-retroceso (44, 46, 47) está constituida como válvula de protección de la bomba.

6. Válvula (200), según la reivindicación 5, caracterizada porque como válvula de protección de la bomba se prevén dos válvulas anti-retroceso (46, 47), que están dispuestas con cierre contrario con respecto a las válvulas anti-retroceso (12, 14) de los conductos de retención (16, 18).