Dispositivo mecánico para la variación de fase y de elevación de las válvulas en un motor de combustión interna.

Dispositivo para la variación de fase y de elevación de las válvulas en un motor de combustión interna (10) del tipo que comprende por lo menos un árbol de levas de control de válvulas,

formado por un primer componente (34), funcionalmente conectado por lo menos a una primera leva (32) y por un segundo componente (30), funcionalmente conectado por lo menos a una segunda leva (31), estando dicho primer componente (34) y dicho segundo componente (30) del árbol de levas conectados entre sí por medio de un casquillo (42), caracterizado porque comprende una unidad de ajuste centrífugo compuesta por un contenedor (38) para una o más masas (39), las cuales se deslizan radialmente en una pared opuesta (40) que forma una sola pieza con dicho primer componente (34) del árbol de levas, causando el movimiento de dichas masas (39) el deslizamiento axial, en el sentido de dicho árbol de levas, de dicho contenedor (38) y de dicho casquillo (42) para realizar el desplazamiento de dicho primer componente (34) y/o de dicho segundo componente (30) y de dichas levas (31, 32) funcionalmente conectadas a dichos componentes.

Dispositivo mecánico para la variación de fase y de elevación de las válvulas en un motor de combustión interna.

La presente invención se refiere a un dispositivo mecánico automático para la variación de fase y de elevación de las válvulas en un motor de combustión interna, apto para ser aplicado en particular a vehículos automóviles provistos de motores, en los cuales las válvulas están controladas por el árbol de levas por medio de balancines.

Los sistemas de ajuste de fase variable de la distribución en los motores de combustión interna de cuatro tiempos están fabricados con el propósito de aumentar las prestaciones, reducir las emisiones, en particular de hidrocarburos sin quemar y mejorar la regularidad del motor a bajas velocidades de funcionamiento con cargas bajas y funcionando sóloen vacío.

El dispositivo variador modifica el ajuste de fase entre el árbol de accionamiento y el árbol de levas que acciona las válvulas. Su tarea es variar el movimiento de las válvulas según la potencia distribuida y el número de revoluciones y se utiliza para ganar un control más eficaz de las emisiones contaminantes, en particular cuando se requiere unas elevadas prestaciones y para conseguir una mejor regularidad de funcionamiento cuando el motor está funcionando en vacío o cuando la válvula de admisión está sólo un poco abierta. En la última situación, la presión de los gases de escape es mayor que aquella en el interior de la cámara de combustión y por lo tanto los gases de escape entran en el interior de las tuberías de admisión, contaminando la mezcla de aire y carburante, con el resultado de hacer el funcionamiento del propio motor más irregular. Sin el variador, en un motor con un ajuste de fase deportivo, con cargas bajas y a la velocidad de giro mínima, hasta el 40% de la cámara estará ocupada por gases quemados en lugar de la mezcla fresca de aire y carburante.

Los dispositivos de variación de fase, en particular los controlados electrónicamente, permiten que se satisfagan los requisitos del motor de una manera óptima en todas las velocidades de giro, sin tener que hacer compromisos penalizadores. Por supuesto, el variador influye en el ángulo de cruce de las válvulas, el cual corresponde a la gama de giro del árbol de accionamiento durante el cual tanto las válvulas de admisión como las válvulas de escape permanecen abiertas. Simultáneamente, el cruce es causado por el retraso en el cierre del escape y la abertura temprana de la admisión. Esto ocurre cuando el pistón está colocado en el punto muerto superior, al inicio de la fase de admisión y al final de la fase de escape. En algunos casos, particularmente a revoluciones altas, un ángulo de cruce pequeño reducirá la duración de la fase de admisión de la mezcla fresca y la fase de descarga de los gases quemados, evitando que los cilindros se llenen óptimamente, con el resultado de que la energía distribuida por el motor será menor de la que normalmente se puede obtener. Por supuesto, con cargas altas (admisión abierta) , la abertura temprana de las válvulas de admisión, esto es teniendo un valor grande del ángulo de cruce, permite que se mejore el llenado de los cilindros, obteniendo de ese modo un momento de torsión mayor con una ganancia sustancial en todas las velocidades de funcionamiento. Por otra parte, un cruce excesivo puede causar un funcionamiento irregular del motor a bajas revoluciones y con cargas bajas, particularmente en el mínimo, con el encendido prematuro, la pérdida de combustible sin quemar que podría salir de las válvulas de escape y por consiguiente un incremento en las emisiones contaminantes, así como el riesgo de deterioro de la catálisis.

Resumiendo, se puede decir por lo tanto que el variador de fase, si se gestiona correctamente, ofrece la ventaja de que puede realizar un ángulo de cruce bajo cuando el motor funciona a bajas velocidades de funcionamiento, para reducir las emisiones de hidrocarburos y asegurar que el motor tiene una velocidad en vacío de buena calidad. En algunos casos, este ajuste de fase con un ángulo de cruce pequeño también se utiliza a velocidades de funcionamiento muy altas, utilizando la ventaja del cierre retrasado para obtener las más altas prestaciones en este área de funcionamiento del motor. En la gama intermedia de revoluciones la posición del variador también puede depender de cuánto se abre la admisión. El sistema de distribución de ajuste de fase variable descrito hasta ahora, conocido como "primera generación", se utiliza ahora ampliamente en los motores de altas prestaciones producidos por la mayoría de la industria del automóvil.

Los sistemas de distribución de ajuste de fase variable actuales más desarrollados, aplicados a los motores de automóviles denominados de la "segunda generación", contemplan dispositivos que optimizan las características de las prestaciones del motor, modificando adecuadamente tanto el ajuste de fase como la elevación de las válvulas en los diversos puntos de funcionamiento del motor. Con estas posibilidades, es claramente más fácil combinar, en el mismo motor, características de buenas prestaciones con características de buen comportamiento cuando funciona en vacío y en la presencia de cargas parciales, con las máximas ventajas en términos de rendimiento y reducción de las emisiones contaminantes.

Los sistemas de ajuste de fase variable fueron contemplados y desarrollados principalmente con referencia a motores de automóvil, los cuales fueron los primeros en tener que afrontar los problemas de las normas anticontaminación, en particular en el mercado americano desde los años 1980.

En el campo de los vehículos automóviles de dos o tres ruedas los mismos problemas surgieron aproximadamente diez años más tarde y el problema ha sido tratado parcialmente, interviniendo principalmente en el tratamiento de los gases del escape en el tubo de escape, con catálisis y aire secundario y, más recientemente, con la adopción de unidades de inyección como las de la industria del automóvil o unidades que derivan de ellas.

El objetivo de la presente invención es por lo tanto fabricar un dispositivo mecánico automático para la variación de fase y de elevación de las válvulas en un motor de combustión interna, particularmente pensado para utilizarlo en un vehículo automóviles, el cual es ligero, más compacto, rentable y más fácil de construir y mantener comparado con las soluciones actualmente conocidas en la industria del automóvil.

Otro objetivo de la invención es fabricar un dispositivo mecánico automático para la variación de fase y de elevación de las válvulas en un motor de combustión interna que sea capaz de cumplir las normas anticontaminación más restrictivas en vigor en la mayoría de los países industrializados, con particular referencia a la categoría de vehículos automóviles.

Todavía otro objetivo de la invención es fabricar un dispositivo mecánico automático para la variación de fase y de elevación de las válvulas en un motor de combustión interna que sea compatible con la necesidad de fabricar motores, particularmente para motocicletas, con prestaciones crecientemente altas.

Estos objetivos según la presente invención se consiguen mediante la fabricación de un dispositivo mecánico automático para la variación de fase y de elevación de las válvulas en un motor de combustión interna como se esboza en la reivindicación 1. Características adicionales de la invención se destacan en las reivindicaciones subordinadas, las cuales forman parte de la presente descripción.

Las características y las ventajas de un dispositivo mecánico automático para la variación de fase y de elevación de las válvulas en un motor de combustión interna de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción, proporcionada a título de ejemplo y no a título limitativo, haciendo referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los cuales:

- la figura 1 es una vista en sección de la culata completa de un motor de combustión interna provisto de un dispositivo mecánico automático para la variación de fase y de elevación de las válvulas que no forma parte de la presente invención;

- la figura 2 es un diagrama que muestra en detalle cómo se lleva a cabo la variación de fase a través el dispositivo ilustrado en la figura 1;

- la figura 3 es una vista en sección obtenida a lo largo de la línea A de la figura 1, la cual muestra en detalle cómo se lleva a cabo la variación de fase a través del dispositivo ilustrado en la figura... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la variación de fase y de elevación de las válvulas en un motor de combustión interna (10) del tipo que comprende por lo menos un árbol de levas de control de válvulas, formado por un primer componente (34) , funcionalmente conectado por lo menos a una primera leva (32) y por un segundo componente (30) , funcionalmente conectado por lo menos a una segunda leva (31) , estando dicho primer componente (34) y dicho segundo componente (30) del árbol de levas conectados entre sí por medio de un casquillo (42) , caracterizado porque comprende una unidad de ajuste centrífugo compuesta por un contenedor (38) para una o más masas (39) , las cuales se deslizan radialmente en una pared opuesta (40) que forma una sola pieza con dicho primer componente (34) del árbol de levas, causando el movimiento de dichas masas (39) el deslizamiento axial, en el sentido de dicho árbol de levas, de dicho contenedor (38) y de dicho casquillo (42) para realizar el desplazamiento de dicho primer componente (34) y/o de dicho segundo componente (30) y de dichas levas (31, 32) funcionalmente conectadas a dichos componentes.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho casquillo (42) está provisto de un dentado de ranuras helicoidales o rectas (44) para realizar el desplazamiento angular entre dichas levas (31, 32) cuando dicha unidad de ajuste centrífugo causa el deslizamiento axial de dicho casquillo (42) .

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque en un extremo de dicho casquillo (42) están realizadas una o más ranuras (44) , estando respectivamente acoplados en dicha una o más ranuras (44) , uno o más pasadores (45) , alojados en dicho primer componente (34) del árbol de levas y contenidos en un tapón (46) .

4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha pared opuesta (40) está provista de unos apéndices plegados (41) , los cuales limitan radialmente dicho contenedor (38) .

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha pared opuesta (40) está montada en dicho primer componente (34) del árbol de levas, por medio de por lo menos un elemento de fijación (35) , junto con la corona dentada de temporización (36) del motor (10) .

6. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad de ajuste comprende por lo menos un resorte antagonista (47) el cual mantiene dicho primer componente (34) y dicho segundo componente (30) precargados en una posición de recuperación del juego y de extensión máxima.

7. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha primera leva (32) está montada de modo que gire libremente con respecto a dicho segundo componente (30) del árbol de levas y está limitada angularmente, a través de una o más ranuras rectas o helicoidales (33) , a dicho primer componente (34) del árbol de levas.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque en dicho primer componente (34) del árbol de levas está fijada, por medio de por lo menos un elemento de fijación (35) , la rueda dentada de temporización (36) del motor (10) , puesta en fase temporal por medio de un tornillo de ajuste (37) .

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el empujador de válvula de cada leva (31, 32) comprende una articulación esférica formada por un bloque deslizante (48) alojado en un pasador con una cabeza esférica (49) que forma una sola pieza con un extremo de los balancines (50) , los cuales trabajan en la dimensión de elevación mínima de dichas levas (31, 32) .

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque cada balancín (50) , en su extremo en el lado de la válvula, está provisto de una articulación esférica con un registro asociado para el ajuste del juego de dicha válvula.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el empujador de válvula de cada leva (31, 32) comprende un balancín (53) provisto, en el lado de la leva, de un extremo roscado interiormente (54) para el alojamiento de una articulación esférica (55) .

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha articulación esférica (55) está provista de un vástago roscado exteriormente (56) , el cual se acopla con dicho extremo roscado interiormente (54) y con una tuerca

(57) para el ajuste del juego de cada válvula.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque dichas levas (31, 32) son de tipo cónico.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha unidad de ajuste centrífugo está dispuesta en un extremo del árbol de levas.