DISPOSITIVO VARIADOR DEL ÁRBOL DE LEVAS.
El presente invento es un dispositivo variador del árbol de levas para un motor de combustión interna que incluye un cigüeñal y un árbol de levas.
El dispositivo incluye un (1º componente) que se une de forma rígida al árbol de levas del motor por lo tanto la rotación del 1º componente producirá la rotación del árbol de levas; un (2º componente) que será rotado por el cigüeñal del motor; un (3º componente) que une el 1º componente y 2º componente entre sí, y a su vez rotar el 1º componente respecto al 2º componente para variar la posición y la velocidad parcial del árbol de levas respecto al cigüeñal y un (4º componente) para producir movimiento longitudinal y longitudinal alternativo del 3º componente.El objetivo del dispositivo es permitir variar el tiempo y duración de apertura y cierre de las válvulas mediante la variación de la posición y velocidad parcial del árbol de levas respecto al cigüeñal
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/ES2005/000625.
Solicitante: PLASENCIA MARICHAL, PEDRO, A.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: SANTA CRUZ DE TENERIFE.
Inventor/es: PLASENCIA MARICHAL,PEDRO,A.
Fecha de Solicitud: 16 de Noviembre de 2005.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 19 de Diciembre de 2011.
Clasificación PCT:
- F01L1/344 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR. › F01L VÁLVULAS DE FUNCIONAMIENTO CÍCLICO PARA MÁQUINAS O MOTORES. › F01L 1/00 Sistemas de distribución mediante válvulas, p. ej. válvulas que se alzan (válvulas que se alzan y sus asientos en sí F01L 3/00; sistemas de distribución mediante correderas F01L 5/00; con accionamiento no mecánico F01L 9/00; dispositivos para válvulas en el pistón o en el vástago del pistón F01L 11/00; modificaciones del sistema de distribución para permitir la inversión del sentido de marcha, el frenado, el arranque, el cambio de la relación de compresión o cualquier otra operación determinada F01L 13/00). › cambiando la relación angular entre el eje de leva y el cigüeñal, p. ej. utilizando un engranaje helicoidal.
- F01L1/46 F01L 1/00 […] › Partes constitutivas, detalles o accesorios, no cubiertos por ninguno de los subgrupos precedentes.
Fragmento de la descripción:
Dispositivo variador del árbol de levas.
Sector de la técnica
El presente invento está relacionado a motores de combustión interna, concretamente es un dispositivo para variar la posición del árbol de levas de un motor de combustión interna.
Estado de la técnica
Un motor de combustión interna típico incluye un bloque motor, una pluralidad de pistones reciprocantes que se mueven de forma alternativa dentro del bloque de cilindros, del motor, un cigüeñal unido a los pistones para ser rotado por el movimiento alternativo de dichos pistones y un árbol de levas movido por el cigüeñal por medio de una cadena o correa de distribución. Al rotar el árbol de levas, el perfil de la leva unida al árbol de levas empuja las válvulas ya sean válvulas de admisión o válvulas de escape, produciendo la apertura de dichas válvulas. Después que dicho perfil del árbol de levas deje de actuar dicha válvula regresará a su posición original gracias a la acción de un resorte cerrando la válvula. El diseño del perfil de la leva así como la posición determina entre otras cosas el tiempo que la válvula permanecerá abierta.
En un motor de cuatro tiempos estandar, un ciclo de operación comprendido de (admisión, compresión, potencia y escape) toman lugar sobre los cuatro tiempos del pistón, realizando éstas operaciones en 2 revoluciones completas del cigüeñal. Cuando el pistón está en el punto máximo del cilindro en el comienzo de la carrera de admisión, la válvula de admisión abre y el pistón en su movimiento descendente absorbe mezcla aire-combustible. Cuando se alcanza el punto mínimo del pistón en su carrera de descenso, la válvula de admisión se cierra y el pistón comienza a subir en su carrera de compresión. Justo antes que el pistón alcance el punto máximo, la mezcla aire combustible comprimida es encendida por un chispazo mandado por una bujía, forzando al pistón a bajar en el ciclo de potencia. Cuando el pistón alcanza el punto más bajo en este ciclo, la válvula de escape abre permitiendo que los productos de la combustión sean forzados hacia fuera a través de la válvula de escape.
Algunos motores de combustión interna usan dos árboles de levas, uno para operar las válvulas de admisión y el otro para operar las válvulas de escape. Ambos árboles de levas en un motor con doble árbol de levas puede ser movidos por una cadena o correa de distribución.
La eficiencia de un motor de combustión interna puede ser aumentada cambiando la posición del árbol de levas respecto al cigüeñal. Por ejemplo, el árbol de levas puede ser "retardado" atrazando el cierre de las válvulas de admisión o "avanzado" para un cierre adelantado de las válvulas de admisión. En un motor con doble árbol de levas, retrazar o adelantar el árbol de levas puede ser logrado cambiando la posición de uno de los árboles de levas, usualmente del árbol de levas que opera las válvulas de admisión del motor respecto al otro árbol de levas y al cigüeñal. Retrazar o avanzar el árbol de levas varia el tiempo del motor en términos de operación de las válvulas de admisión respecto a las válvulas de escape, o en términos de operación de las válvulas respecto a la posición del cigüeñal. Esto es lo que consigue el dispositivo de mi propiedad la Patente No: US 6.640.760.
Por otra parte la eficiencia de un motor de combustión interna también puede ser aumentada si la válvula de admisión es capaz de permanecer durante más tiempo abierta en el ciclo de admisión, permitiendo mayor cantidad de entrada de mezcla aire-combustible.
Entonces la eficiencia de un motor de combustión interna puede ser aumentada de ambas formas:
Breve descripción de los dibujos
Fig. 1 Es una vista lateral del dispositivo variador del árbol de levas, donde una mitad del dibujo presenta un corte longitudinal
Fig. 2 Es un corte longitudinal del dispositivo variador del árbol de levas
Fig. 3 Es una vista de la sección longitudinal del despiece del dispositivo variador del árbol de de levas.
Fig. 4 Es una vista tomada en la línea 4 - 4 de la Fig. 2 con partes añadidas y omitidas para mejor claridad
Fig. 5 Es una vista tomada en la línea 5 - 5 de la Fig. 2 con partes omitidas para mejor claridad
Fig. 6 Es una vista de la sección longitudinal del mecanismo de transmisión del 1º componente del dispositivo variador del árbol de levas
Fig.7 Es una vista en perspectiva del mecanismo de transmisión del 3º componente del dispositivo variador del árbol de levas.
Fig. 8 Es una vista en perspectiva del bloque deslizante del 3º componente del dispositivo variador del árbol de levas
Fig. 9 Es una vista en perspectiva de las guías pertenecientes al 3º componente del dispositivo variador del árbol de levas
Fig. 10 Es una vista frontal del anillo del 2° componente del dispositivo variador del árbol de levas.
Fig. 11 Es una vista en perspectiva del 4º componente del dispositivo variador del árbol de levas
Fig. 12 Es una vista tomada en la línea 12 - 12 de la Fig. 1 del dispositivo variador del árbol de levas.
Fig. 13 Es una vista tomada en la línea 13 - 13 de la Fig. 12 del dispositivo variador del árbol de levas.
Fig. 14 Es una vista tomada en la línea 14 - 14 de la Fig. 13 del dispositivo variador del árbol de levas.
Descripción detallada de la invención
El dispositivo variador del árbol de levas 11 esta diseñado para usarlo en combinación con un motor de combustión interna típico, el de un automóvil por ejemplo.
El motor de combustión interna incluye un cigüeñal 13 y el árbol de levas 15 que tienen un eje longitudinal 17.
El dispositivo variador del árbol de levas 11 incluye un primer componente 19, preferiblemente alineado con el eje longitudinal 17 del árbol de levas 15, para ser conectado fijamente o unido al árbol de levas 15 por lo tanto la rotación de éste causará que el árbol de levas 15 rote; un segundo componente 21, preferiblemente alineado con el eje longitudinal 17 del árbol de levas 15, para ser rotado por el cigüeñal 13; y un tercer componente 23, preferiblemente alineado con el eje longitudinal 17 del árbol de levas 15, para unir el primer y segundo componente 19, 21 uno al otro, para que el primer componente 19 rote cuando el segundo componente 21 sea rotado por el cigüeñal 13 y para rotar el primer componente 19 respecto al segundo componente 21 con el fin de variar la posición del árbol de levas 15 respecto al cigüeñal 13.
El dispositivo variador del árbol de levas 11 está preferiblemente diseñado para que el movimiento longitudinal del tercer componente 23 respecto al primer componente 19 cause rotación del mencionado primer componente 19 respecto al segundo componente 21 y preferiblemente incluye un cuarto componente 25 para producir el movimiento longitudinal del tercer componente 23. El cuarto componente 25 incluye un componente de fuerza motriz como unos motores eléctricos 100 y 101 que mediante un mecanismo de engranajes hace girar en un sentido u otro el cuarto componente 25 aplicando una fuerza longitudinal y longitudinal alternativa sobre el 3º componente 23 desplazándolo en sentido longitudinal.
El primer componente 19 incluye preferiblemente un mecanismo de transmisión del primer componente 29 que tiene uno o más (preferiblemente tres) dientes en espiral 31 y un tercer componente 23 que incluye preferiblemente un mecanismo de transmisión 33 que tiene uno o más(preferiblemente tres por lo menos) dientes en espiral 35 que actúan con los dientes en espiral 31 del mecanismo de transmisión del primer componente 29 por lo tanto el movimiento longitudinal del mecanismo de transmisión del tercer componente 33 relativo al mecanismo de transmisión del primer componente 29 causará la rotación del mecanismo de transmisión del primer componente 29. El mecanismo de transmisión del componente 29 puede ser maquinado o si no construido...
Reivindicaciones:
1. El dispositivo variador del árbol de levas para un motor de combustión interna formado por un cigüeñal, árbol de levas y pistones consiste de las siguientes partes:
(a) un primer componente que esta conectado de forma rígida al árbol de levas y por lo tanto al rotar este primer componente causará la rotación del árbol de levas; dicho primer componente incluye un mecanismo de transmisión del primer componente que tiene por lo menos un diente en espiral.
(b) un segundo componente que va a ser movido por el cigüeñal del motor; y
(c) un tercer componente que une el primer y el segundo componente uno al otro, de manera que el primer componente rote cuando el segundo componente sea rotado por el cigüeñal y para rotar el primer componente relativo al segundo componente para variar la posición del árbol de levas relativa al cigüeñal; dicho tercer componente incluye un mecanismo de transmisión del tercer componente que tiene por lo menos un diente en espiral que actúa con dicho diente espiral del mencionado mecanismo de transmisión del primer componente por lo tanto el movimiento longitudinal del mencionado mecanismo de transmisión del tercer componente relativo al mencionado mecanismo de transmisión del primer componente causará la rotación del mencionado mecanismo de transmisión del primer componente;
dicho tercer componente incluye una pluralidad de barras espaciadas tipo enchufe macho y dicho segundo componente tiene una pluralidad de orificios circulares espaciados entre sí tipo enchufe hembra para servir de receptor deslizante de las mencionadas barras tipo enchufe macho del tercer componente para asegurar que dicho segundo y tercer componentes estén juntos de modo que permita movimiento longitudinal del tercer componente respecto a dicho segundo componente y a la vez prevenir la rotación de dicho tercer componente respecto a dicho segundo componente.
(d) un cuarto componente situado entre el segundo y el tercer componente. Dicho cuarto componente al girar movido por unos mecanismos de engranajes, aplica una fuerza longitudinal sobre el tercer componente que lo hace desplazarse en sentido longitudinal. Éste 4º componente tiene restringido su movimiento longitudinal respecto al 3º componente por 2 bordes unidos de forma rígida a dicho 3º componente asegurando así el movimiento longitudinal del 3º componente y el 4º componente juntos y a su vez permitir la rotación del 4º componente respecto al 3º componente gracias al cojinete de empuje que tiene el 4º componente, dicho cojinete de empuje está encerrado por los bordes ya mencionados del 3º componen- te.
2. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 1 caracterizado porque el cuarto componente está formado por un primer anillo (69) con al menos 2 extensiones que presenta perfiles o relieves redondeados (69A) en sus extremos y unos orificios circulares también en sus extremos para fijarse a unas barras (98).
3. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 2 caracterizado porque el cuarto componente está formado por un segundo anillo (65) que presenta en su periferia dientes de engranaje (65B) y presenta en una de sus caras una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable (65A) y en otra de sus caras presenta una pluralidad de cavidades donde encajan y actúan una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable (67A) de un tercer anillo (67) perteneciente al cuarto componente y en su parte trasera presenta un cambio de sección para dar cabida a un cojinete de empuje (57).
4. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 3 caracterizado porque el tercer anillo (67) del cuarto componente presenta en su periferia dientes de engranaje y presenta en una de sus caras una pluralidad de cavidades donde encaja y actúa una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable (73B) de un cuarto anillo (73) y adicionalmente presenta en su cara opuesta por lo menos 4 perfiles o relieves de altura variable (67A) que actúan en el segundo anillo.
5. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 4 caracterizado porque el cuarto anillo (73) del cuarto componente presenta en una de sus caras una cavidad semi-circular donde actúa una excéntrica (91) y en su cara opuesta presenta una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable (73B) que actúan en el tercer anillo.
6. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 5 caracterizado porque el cuarto componente está formado por un quinto anillo que presenta en una de sus caras un cambio de sección que, junto con la parte trasera del segundo anillo forman una cavidad para dar cabida al cojinete de empuje (57), al que están unidos de forma rígi- da.
7. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 6 caracterizado porque el cuarto componente incluye dos motores eléctricos, donde el 1º motor eléctrico mediante un tornillo sin fin actúa sobre los dientes de engranaje del segundo anillo para girar dicho anillo en ambos sentidos y el 2º motor eléctrico que mediante un tornillo sin fin actúa sobre los dientes de engranaje del tercer anillo moviendo dicho anillo en ambos sentidos.
8. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 7 caracterizado porque el segundo componente presenta en su periferia una pluralidad de dientes de engranaje para transmitir fuerza motriz alternativa al 4º componente mediante una pluralidad de engranajes acoplados y sincronizados en movimiento entre el segundo componente y el cuarto componen- te.
9. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 8 caracterizado porque el 4º componente incluye una pluralidad de excéntricas movidas por la pluralidad de engranajes acoplados y sincronizados.
10. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 9 caracterizado porque a las barras donde se fija el primer anillo, se fijan también los 2 motores eléctricos, la pluralidad de engranajes acoplados y sincronizados entre el segundo y cuarto componente y las excéntricas.
11. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 1 caracterizado por un primer componente que es un eje compuesto, dicho primer componente posee una sección que tiene una cavidad para la cabeza de un tornillo facilitando la unión del árbol de levas con el primer componente mediante dicho tornillo y un pin, éste último para evitar deslizamiento entre el primer componente y el árbol de levas.
12. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 1 caracterizado por tener un primer componente con una zona graduada para hacer un ajuste inicial del árbol de levas respecto al cigüeñal.
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