DISPOSITIVO PARA CONTROLAR Y REDUCIR LA VELOCIDAD DE IMPACTO DE UN ACCIONADOR ELECTROMECANICO.

Dispositivo para controlar y reducir la velocidad de impacto de un accionador electromecánico,

que comprende un vástago de accionamiento (1) sometido a un desplazamiento de vaivén según su eje, siendo este vástago solidario de un plato transversal (10) que presenta dos cara opuestas que se extienden de manera sensiblemente perpendicular al vástago y que se desplazan en un entrehierro (11) delimitado por al menos un electroimán (12, 13), que comprende una bobina eléctrica (15), que alcanza alternativamente al plato en combinación con un esfuerzo creado por resortes antagonistas (4, 7) que actúan sobre el vástago, desplazándose de manera oscilante a partir de una posición de equilibrio intermedia entre dos posiciones finales en las cuales se sitúa en contacto con un electroimán, caracterizado por que al menos un electroimán comprende al menos un cojinete elástico (16) fijado contra la bobina (15), en su cara delante del plato transversal (10) solidaria del vástago, situándose el plato (10) en contacto contra el cojinete elástico (16) al final del recorrido para frenarlo en su desplazamiento

Dispositivo para controlar y reducir la velocidad de impacto de un accionador electromecánico.

La presente invención se refiere a un dispositivo que permite controlar y reducir la velocidad de impacto de un accionador electromecánico contra cojinetes de parada del órgano accionado por éste y se aplica más particularmente, aunque no exclusivamente, al accionamiento de las válvulas de un motor de combustión interna.

De manera conocida en el sector, se conoce accionar las válvulas de un motor de vehículo por medio de un conjunto mecánico del tipo usualmente designado con el término de árbol de levas, cuya rotación acciona el movimiento de estas válvulas para provocar su desplazamiento relativo con respecto a su asiento, durante la apertura o el cierre, con el fin de realizar la admisión y/o el escape de los productos de combustión en los cilindros de este motor.

Para obtener un ajuste variable de los ángulos, es decir de los instantes de apertura y de cierre de cada válvula en función de las condiciones de utilización del motor, en particular para optimizar el rendimiento energético de éste, es igualmente conocido utilizar, de manera más perfeccionada, un conjunto electromagnético asociado a cada vástago de válvula.

De manera resumida a sus elementos esenciales, este conjunto comprende, asociados al vástago de válvula, dos arrollamientos electromagnéticos cercanos pero separados por un entrehierro cuya distancia es sensiblemente igual al recorrido de la cabeza de la válvula, siendo el vástago solidario de un plato transversal de material magnético, alojado en el entrehierro entre los dos arrollamientos, de manera que, según el sentido de la corriente que atraviesa alternativamente a estos últimos, este plato sea alcanzado por uno o por otro, de manera que la válvula pase de su posición de apertura a la de cierre, oscilando el plato a uno y otro lado de una posición de equilibrio inter-media.

El vástago de válvula está asociado a resortes que trabajan respectiva y simultáneamente en compresión y en expansión o viceversa según el caso, en particular según el sentido de desplazamiento del vástago de válvula en dirección a uno o a otro de los dos arrollamientos, en la apertura o en el cierre, añadiéndose el efecto de estos resortes al de la fuerza de atracción electromagnética ejercida sobre el plato transversal, creada alternativamente por los arrollamientos.

Actuando sobre la intensidad de la corriente en los dos arrollamientos, se puede así, de manera simple, ajustar la velocidad en función de las necesidades.

Las invenciones 1a, 1b y 1c ilustran esquemáticamente un dispositivo conocido de este tipo.

En estas figuras, que representan en alzado el dispositivo de accionamiento citado anteriormente, la referencia 1 designa un vástago ilustrado en posición vertical que comprende en su extremo inferior una cabeza de válvula 2 y en su extremo opuesto un asiento de tope de apoyo 3 para un resorte 4, montado entre este asiento de tope y un cojinete fijo 5.

El vástago 1 comprende del lado de la cabeza de válvula 2 otro asiento de tope 6 para un segundo resorte 7, montado entre este asiento de tope y una guía fija 8 que presenta un taladro pasante 9 en el cual desliza, según un movimiento de vaivén, el extremo correspondiente del vástago 1.

Este vástago está por otra parte equipado entre los asientos de tope de apoyo 3 y 6 de los resortes 4 y 7, de una plato transversal 10 el cual, si el vástago es vertical, se extiende horizontalmente, estando este plato montado en un entrehierro 11 dispuesto entre dos electroimanes, respectivamente 12 y 13, comprendiendo cada uno de estos electroimanes una culata 14 de material magnético y un arrollamiento eléctrico 15, de manera que el paso de una corriente en los arrollamientos de los dos electroimanes provoca sobre la placa 10 un efecto de atracción por uno de estos electroimanes y de repulsión por el otro, oscilando así la cabeza de válvula 2 entre dos posiciones en las que el plato está en contacto con uno o con otro de los electroimanes.

La Figura 1a ilustra la posición de equilibrio del conjunto así considerado, en la cual el plato 10 está sensiblemente en el medio del entrehierro 11 entre los dos electroimanes 12 y 13, representando la Figura 1b la posición a la cual este plato se ha desplazado para situarse en contacto con el electroimán 12 y la Figura 1c aquélla en la cual, a la inversa, el plato está aplicado contra el electroimán 13.

En el curso de los desplazamientos del plato 10, a uno y otro lado de su posición de equilibrio intermedia, los resortes 4 y 7 están contraídos o estirados respectivamente, o inversamente, las dos posiciones alcanzadas por la cabeza de válvula, representadas en las figuras 1b y 1c, correspondiente para la primera a aquélla en la que la válvula está supuestamente cerrada aplicándose sobre un asiento (no representado) y para la segunda a aquélla en la que la válvula está abierta.

El funcionamiento de tal conjunto accionador es relativamente simple, no presentando los medios necesarios para hacer oscilar el plato 10 soportado por el vástago 1 a uno y otro lado de su posición de equilibrio dificultades importantes para ser realizados industrialmente.

No obstante, este conjunto presenta inconvenientes. En efecto, cuando se libera el plato 10 desde su posición ilustrada en la Figura 1b, es decir en posición de cierre de la válvula 2, los resortes 4 y 7 deben asegurar el desplazamiento del vástago hasta la posición opuesta del plato, representada en la Figura 1c, y esto en los rozamientos cerca del vástago en el taladro 9 de la guía 8.

El electroimán 13 es entonces alimentado con corriente con el fin de generar un esfuerzo que permita compensar estos rozamientos y llevar al plato 10 a su posición final, con la válvula 2 abierta.

Cuando el plato 10 está en tope, una corriente menor atraviesa aún el arrollamiento del electroimán con el fin de asegurar un esfuerzo suficiente para mantener las piezas en esta posición, siendo esta corriente cortada a continuación para permitir al vástago de válvula invertir su movimiento, según un desplazamiento simétrico del precedente.

O bien, la no reproducibilidad de los rozamientos en curso de utilización de tal accionador electromecánico, en un motor de combustión interna particularmente, ligada a la temperatura variable del conjunto y en particular del aceite en el cual se bañan las piezas correspondientes, aceite cuya cantidad puede variar, así como a las tolerancias de fabricación, obliga a sobredimensionar el esfuerzo producido por cada uno de los dos electroimanes para asegurar a su vez el desplazamiento por encima del plato hasta una u otra de estas dos posiciones, siendo la cabeza de válvula convenientemente llevada a su posición de apertura o de cierre.

Por ello, el plato es acelerado al final del recorrido, siendo su velocidad en el momento del impacto final sobre el electroimán, cuando la válvula se abre o se cierra, relativamente elevada, del orden de 1 m/s. Se provoca un ruido no despreciable durante el funcionamiento del motor.

Para paliar este inconveniente y reducir el ruido así creado sin modificar la velocidad de impacto, se han propuesto ya diversas soluciones.

Una primera posibilidad consiste en insonorizar el entorno mecánico del accionador para reducir la transmisión del ruido hacia el exterior del capó del motor, no actuando esta solución sobre la causa del problema, aumentando el peso del vehículo.

Una solución diferente en su principio consiste en disminuir el esfuerzo creado por cada uno de los electroimanes, en particular para ajustar este esfuerzo al valor justo necesario para producir una reducción de la aceleración del plato al final del recorrido. Esta solución se ilustra particularmente en los documentos de patente DE-A-19623698, DE-C-19735375, US-A-5769043 y EP-B-0662697.

Esta solución es eficaz pero difícil de poner en práctica y sobre todo muy costosa. Necesita un captador que permita conocer de manera precisa la posición del plato en cada instante y un microprocesador que calcule y ajuste permanentemente la corriente en el arrollamiento del electroimán. El entorno del captador, por el hecho de la temperatura y de las vibraciones, plantea problemas para obtener una medición fiable y suficientemente rápida, lo que complica la realización del servicio aumentando de manera redhibitoria la potencia de cálculo necesaria.

Una última solución consiste en aumentar el esfuerzo...

1. Dispositivo para controlar y reducir la velocidad de impacto de un accionador electromecánico, que comprende un vástago de accionamiento (1) sometido a un desplazamiento de vaivén según su eje, siendo este vástago solidario de un plato transversal (10) que presenta dos cara opuestas que se extienden de manera sensiblemente perpendicular al vástago y que se desplazan en un entrehierro (11) delimitado por al menos un electroimán (12, 13), que comprende una bobina eléctrica (15), que alcanza alternativamente al plato en combinación con un esfuerzo creado por resortes antagonistas (4, 7) que actúan sobre el vástago, desplazándose de manera oscilante a partir de una posición de equilibrio intermedia entre dos posiciones finales en las cuales se sitúa en contacto con un electroimán, caracterizado por que al menos un electroimán comprende al menos un cojinete elástico (16) fijado contra la bobina (15), en su cara delante del plato transversal (10) solidaria del vástago, situándose el plato (10) en contacto contra el cojinete elástico (16) al final del recorrido para frenarlo en su desplazamiento.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que cada electroimán (12, 13) comprende una culata metálica (14) que comprende una armadura central axial (17) sobre la cual está montado el arrollamiento de una bobina eléctrica (15) cuyas espiras se extienden en un plano perpendicular a la armadura, habiéndose hecho al cojinete (16) solidario de la bobina en la cara de ésta que está delante del plato transversal (10).

3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por que la culata (14) de cada electroimán (12, 13) presenta, en sección recta, en forma de una "m", cuya pata media constituye la armadura central (17), estando la armadura montada alrededor de esta armadura rodeada exteriormente por una carcasa externa (18), paralela a la armadura central y unida a ésta mediante una armadura de extremo plana (19) que se extiende perpendicularmente a la armadura central contra la cara de la bobina opuesta a la que lleva el cojinete elástico (16), alojado entre la armadura central y la carcasa periférica.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado por que el cojinete elástico (16) presenta una altura tal que, antes del contacto con el plato transversal (10), sobresale ligeramente del plano de apoyo de éste una distancia que dimensiona el esfuerzo resistente que frena la velocidad del plato al final del recorrido.

5. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que el cojinete elástico (16) está realizado en forma de una o varias bandas continuas (16a, 16b) de material elastómero.

6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que el cojinete elástico (16) está formado por una pluralidad de pitones separados, preferentemente repartidos regularmente sobre la superficie de la bobina (15) alrededor de la armadura central (17).

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que los pitones separados que forman el cojinete elástico (16) presentan un perfil cilíndrico, en hiperboloide regular o incluso en tronco de cono en sus zonas de anclaje (16c) sobre la bobina eléctrica (15), prolongado por una parte cilíndrica que sobresale hacia afuera (16d).

8. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el cojinete elástico (16) está realizado de un material elastómero, del tipo del caucho natural o sintético, o silicona.

9. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado por que la bobina (15) de cada electroimán (12, 13) comprende un arrollamiento eléctrico embebido en una resina aislante, estando el cojinete (16) anclado y pegado a la bobina por mediación de esta resina.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que la resina es vertida alrededor del arrollamiento eléctrico de la bobina (15) antes de colocar el cojinete (16) en su sitio.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que el cojinete (16) es colocado en su sitio sobre el arrollamiento eléctrico de la bobina (15) antes del vertido de la resina.