Dispositivo actuador para un motor de combustión interna.

Dispositivo actuador para un motor de combustión interna con una caja,

en el que se encuentra dispuesto un motor de accionamiento (4) que por medio de un engranaje (5) acciona un árbol de un elemento actuador, en donde por lo menos un imán se halla en conexión funcional con un interruptor sin contacto (16) dispuesto de manera fija en la caja, en particular un interruptor de Hall (16) y está dispuesto en una posición fijamente predeterminada en relación al árbol, pudiendo moverse junto con el mismo, de tal manera que al moverse el imán, el interruptor sin contacto (16) detecta un cambio de polaridad y genera por lo menos una señal que es procesada por un dispositivo de mando, caracterizado por que dos imanes de espiga (11) de diferente polaridad están dispuestos en una posición fijamente predeterminada en relación al árbol del elemento actuador y están en conexión funcional con el interruptor sin contacto (16), sirviendo dicha señal para preajustar la dirección de marcha del motor (4).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04003450.

Solicitante: PIERBURG GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ALFRED-PIERBURG-STRASSE 1 41460 NEUSS ALEMANIA.

Inventor/es: LUDWIG, NORBERT, BURGER, FRANK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F02B31/06 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02B MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES DE COMBUSTION EN GENERAL (válvulas operadas cíclicamente para este efecto F01L; lubricación de los motores de combustión interna F01M; silenciadores o dispositivos de escape para este efecto F01N; refrigeración de motores de combustión interna F01P; turbinas de combustión interna F02C; plantas motrices en las que los motores utilizan productos de combustión F02C, F02G). › F02B 31/00 Modificación de los sistemas de admisión para imprimir un movimiento de rotación a la carga en el cilindro (características estructurales de los sistemas de admisión F02M). › Medios móviles, p. ej. válvulas de mariposa.
  • F02D11/10 F02 […] › F02D CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios para el control automático de la velocidad en vehículos, que actúan sobre una sola subunidad del vehículo B60K 31/00; control conjunto de subunidades del vehículo de diferente tipo o diferente función, sistemas de control de la propulsión de vehículos de carretera para propósitos distintos que el control de una sola subunidad B60W; válvulas de funcionamiento cíclico para los motores de combustión F01L; control de la lubrificación de los motores de combustión F01M; refrigeración de los motores de combustión interna F01P; alimentación de los motores de combustión con mezclas combustibles o constituyentes de las mismas, p. ej. carburadores, bombas de inyección, F02M; arranque de los motores de combustión F02N; control del encendido F02P; control de las plantas motrices de turbinas de gas, de las plantas motrices por propulsión a reacción o de las plantas motrices de productos de la combustión, ver las clases relativas a estas plantas). › F02D 11/00 Dispositivos o adaptaciones para el arranque no automático del control del motor, p. ej. arranque por operador (especialmente adaptados para ser reversibles F02D 27/00; disposición o montaje sobre vehículos de dispositivos de control de los conjuntos de propulsión B60K 26/00). › eléctricos.
  • F02D9/10 F02D […] › F02D 9/00 Control de los motores por estrangulamiento de los conductos de toma de aire o de la mezcla aire-combustible o por estrangulamiento de los conductos de escape. › implicando aletas que pivotan.
  • G01D5/14 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01D MEDIDAS NO ESPECIALMENTE ADAPTADAS A UNA VARIABLE PARTICULAR; DISPOSICIONES PARA LA MEDIDA DE DOS O MAS VARIABLES NO CUBIERTAS POR OTRA UNICA SUBCLASE; APARATOS CONTADORES DE TARIFA; DISPOSICIONES PARA TRANSFERENCIA O TRANSDUCTORES NO ESPECIALMENTE ADAPTADAS A UNA VARIABLE PARTICULAR; MEDIDAS O ENSAYOS NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.G01D 5/00 Medios mecánicos para la transferencia de la magnitud de salida de un elemento sensor; Medios para la conversión de la magnitud de salida de un elemento sensor en otra variable, en los que la forma o naturaleza del elemento sensor no determinan los medios de conversión; Transductores no especialmente adaptados a una variable específica (G01D 3/00 tiene prioridad; especialmente adaptados para aparatos que dan resultados distintos al valor instantáneo de una variable G01D 1/00). › que influyen en la magnitud de una corriente o voltaje.
  • G05D3/16 G […] › G05 CONTROL; REGULACION.G05D SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES NO ELECTRICAS (para la colada continua de metales B22D 11/16; dispositivos obturadores en sí F16K; evaluación de variables no eléctricas, ver las subclases apropiadas de G01; para la regulación de variables eléctricas o magnéticas G05F). › G05D 3/00 Control de la posición o de la dirección (G05D 1/00 tiene prioridad; control de programa numérico G05B 19/18). › cuya amplitud de salida no puede tomar más que un cierto número de valores discretos (G05D 3/18 tiene prioridad).

PDF original: ES-2527881_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo actuador para un motor de combustión interna La invención se refiere a un dispositivo actuador para un motor de combustión interna con una caja, en la que se encuentra dispuesto un motor de accionamiento que por medio de un engranaje acciona un árbol de un elemento actuador, en donde por lo menos un imán se halla en conexión funcional con un interruptor sin contacto dispuesto de manera fija en la caja, en particular un interruptor de Hall y está dispuesto en una posición fijamente predeterminada en relación al árbol, pudiendo moverse junto con el mismo, de tal manera que al moverse el imán, el interruptor sin contacto detecta un cambio de polaridad y genera por lo menos una señal que es procesada por un dispositivo de mando.

Los dispositivos actuadores para el ajuste de elementos actuadores dispuestos sobre un árbol, tales como por ejemplo válvulas de conmutación, válvulas aceleradoras o válvulas de control de turbulencias en motores de combustión interna, son conocidos de manera general y se describen en múltiples solicitudes de patente. En muchas de esas aplicaciones es suficiente proveer un dispositivo actuador con el que se puedan controlar dos posiciones finales o posiciones angulares diferentes de manera confiable. En el caso de las válvulas mencionadas, casi siempre se trata de posiciones angulares de 0º y 90º .

En el documento DE 101 00 966 A1 se describe un dispositivo de mando para un elemento actuador, en donde se produce una desconexión del motor cuando el campo magnético de un imán diametral genera una señal en un interruptor de Hall mediante un cambio de posición con respecto al mismo. A este respecto, el imán diametral está unido con el elemento actuador a través de un árbol. El accionamiento del dispositivo actuador se realiza por medio de un motor eléctrico y un engranaje acoplado. Un ejemplo adicional del uso de imanes para determinar la posición angular de una válvula estranguladora de aceleración se describe en el documento DE 4243778.

En la solicitud de patente alemana todavía no publicada, identificada con el número de expediente 102 04 199, se describe otro dispositivo de mando para un dispositivo actuador, en el que, cuando se alcanza una posición a ser ajustada de un elemento actuador a ser ajustado, se genera una señal, con la que se puede reajustar adicionalmente la dirección de marcha subsiguiente del motor. Para ello, un interruptor de Hall, que colabora con un imán, cuando el elemento actuador se encuentra en una posición correspondiente, provee una señal que es conducida a un circuito lógico, en donde es comparada con otra señal de ajuste presente en la entrada del circuito lógico. A través de una conexión de puente final subsiguiente se emite una correspondiente señal de control para el motor. Para generar la señal en el interruptor de Hall, o bien se usa un imán diametral segmentado, en donde al producirse una inversión de polaridad entre norte y sur se genera la correspondiente señal en el interruptor de Hall, o se usa un imán de anillo o de anillo parcial, en donde el interruptor de Hall no reacciona entonces a una inversión de polaridad, sino a que se alcance un valor de tensión predeterminado, para generar la señal requerida.

Sin embargo, los dispositivos actuadores descritos con imán diametral segmentado o con imán anular tienen la desventaja de que la fabricación de los imanes es muy compleja y, por lo tanto, implica elevados costos, y además por que requieren una mayor disponibilidad de espacio. Adicionalmente, su sujeción en el dispositivo actuador es relativamente compleja. Tampoco se describe una realización optimizada del dispositivo actuador en su totalidad para la minimización adicional de costes de espacio constructivo y de fabricación.

De manera correspondiente, el objetivo de la presente invención consiste en crear un dispositivo actuador que pueda ser fabricado de manera económicamente favorable y que tenga un reducido requerimiento de espacio constructivo, permitiendo un control confiable de las posiciones finales deseadas.

Este objetivo se consigue con dos imanes de espiga de diferente polaridad que se disponen en una posición fijamente predeterminada con respecto al árbol del elemento actuador y se encuentran en conexión funcional con el interruptor sin contacto, en donde la señal generada sirve para preajustar el sentido de marcha del motor. Tales imanes de espiga se pueden realizar de una manera muy pequeña y tienen un bajo coste de fabricación. Si un imán se aproxima suficientemente al interruptor sin contacto, por ejemplo en forma de un interruptor de Hall, el mismo generará una señal debido al campo magnético que actúa sobre él, la cual podrá ser procesada de acuerdo con lo descrito en la solicitud no publicada provista con el número de expediente 102 04 199. Dependiendo de la polaridad del imán que actúa, la señal podrá ser procesada entonces en un circuito lógico acoplado como 0 o 1. Si la señal coincide con una señal de control externa, que está presente en la segunda entrada del circuito lógico, el motor eléctrico se detendrá. En caso de existir diferentes señales de entrada que llegan al circuito lógico, el motor eléctrico girará, en donde la dirección de giro del motor es predeterminada respectivamente por la señal del interruptor de Hall. De esta manera, con solo una señal de control externa se logra una marcha derecha-izquierda del motor. Obviamente, también es posible emplear otros circuitos lógicos, de tal manera que se pueda programar, por ejemplo, una parada del motor debido a diferentes señales presentes.

En una forma de realización preferida, los imanes de espiga están dispuestos en un ángulo con respecto a un eje de giro del árbol a ser accionado que corresponde sustancialmente al ángulo de ajuste entre las posiciones finales del árbol. De esta manera se realiza de una manera simple una conmutación de posiciones finales a través de un solo

interruptor sin contacto sin escalones de engranaje subsiguientes.

En una forma de realización ventajosa de la invención, los imanes de espiga están dispuestos en una rueda helicoidal de corona parcial que está unida de forma por lo menos resistente a la torsión con un árbol receptor del 5 engranaje y que puede ser accionada por medio de un tornillo sin fin que está conectado de forma resistente a la torsión con un eje motor del motor. A través de una forma de realización de este tipo, es posible reducir adicionalmente el espacio constructivo requerido debido al reducido número de componentes. De manera correspondiente a las posiciones finales requeridas del árbol a ser accionado, y por lo tanto también de las válvulas, la rueda helicoidal de corona parcial dependiendo de la forma de realización puede extenderse solo a lo largo de 90º

o 180º , de tal manera que se puede ahorrar un espacio constructivo adicional. Para una sujeción más fácil de los imanes de espiga y una mejor posición en relación al interruptor sin contacto, en lugar de ser sujetados sobre el árbol receptor del engranaje, los mismos se sujetan en la rueda helicoidal de corona parcial.

Para simplificar el montaje, la rueda helicoidal de corona parcial puede presentar dos alojamientos, en los que los imanes de espiga pueden ser montados en arrastre de forma, con lo cual se puede prescindir de una alineación adicional de los imanes con respecto al interruptor sin contacto.

En una forma de realización alternativa, los imanes de espiga solo están unidos de forma adhesiva a la rueda helicoidal de corona parcial, aunque también es posible establecer una unión adhesiva de forma adicional al montaje en arrastre de forma en los alojamientos previamente mencionados.

En una forma de realización ventajosa, la caja presenta dos sitios de apoyo en los que se apoya el árbol receptor del engranaje y de los cuales el primer sitio de apoyo estar realizado de forma abierta hacia afuera y el segundo sitio de apoyo de forma cerrada hacia afuera, en donde el árbol receptor en el extremo dispuesto en el primer sitio de apoyo 25 está realizado de tal manera que un embrague que actúa sobre el árbol a ser accionado del elemento actuador puede ser unido en arrastre de forma con el árbol receptor. Con esta forma de realización, el dispositivo actuador puede ser premontado en su totalidad y conectado con cualesquiera árboles a ser accionados, sin que los mismos tengan que ser apoyados en el dispositivo actuador. Por lo tanto, se obtiene una construcción modular con múltiples posibilidades de montaje. El embrague entre el árbol receptor del engranaje y el árbol a ser accionado simplifica significativamente el montaje del dispositivo actuador.

Adicionalmente, la caja puede estar realizada en dos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo actuador para un motor de combustión interna con una caja, en el que se encuentra dispuesto un motor de accionamiento (4) que por medio de un engranaje (5) acciona un árbol de un elemento actuador, en donde por lo menos un imán se halla en conexión funcional con un interruptor sin contacto (16) dispuesto de manera fija en la caja, en particular un interruptor de Hall (16) y está dispuesto en una posición fijamente predeterminada en relación al árbol, pudiendo moverse junto con el mismo, de tal manera que al moverse el imán, el interruptor sin contacto (16) detecta un cambio de polaridad y genera por lo menos una señal que es procesada por un dispositivo de mando, caracterizado por que dos imanes de espiga (11) de diferente polaridad están dispuestos en una posición fijamente predeterminada en relación al árbol del elemento actuador y están en conexión funcional con el interruptor sin contacto (16) , sirviendo dicha señal para preajustar la dirección de marcha del motor (4) .

2. Dispositivo actuador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los imanes de espiga (11) están dispuestos en un ángulo con respecto al eje de giro del árbol del elemento actuador, que sustancialmente corresponde al ángulo de desplazamiento entre las posiciones finales del árbol.

3. Dispositivo actuador de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que los imanes de espiga (11) están dispuestos en una rueda helicoidal de corona parcial (8) que está unida de forma por lo menos resistente a la torsión con un árbol receptor (9) del engranaje (5) y que puede ser accionada por medio de un tornillo sin fin (7) que está unido de forma resistente a la torsión con un árbol motor (6) del motor (4) .

4. Dispositivo actuador de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que la rueda helicoidal de corona parcial (8) presenta dos alojamientos (10) en los que se pueden colocar en arrastre de forma los dos imanes de 25 espiga (11) .

5. Dispositivo actuador de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado por que los imanes de espiga (11) están unidos mediante adhesivo con la rueda helicoidal de corona parcial (8) .

6. Dispositivo actuador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la caja (2, 3) presenta dos sitios de apoyo (12, 13) en los que se apoya el árbol receptor (9) del engranaje (5) y de los que el primer sitio de apoyo (12) está realizado de forma abierta hacia afuera y el segundo sitio de apoyo (13) de forma cerrada hacia afuera, en donde el árbol receptor (9) en el extremo dispuesto en el primer sitio de apoyo (12) está realizado de tal manera que un embrague para el árbol que hay que accionar del elemento actuador puede ser unido en arrastre de forma con el árbol receptor (9) .

7. Dispositivo actuador de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la caja (2, 3) está realizada en dos partes, en donde la primera parte de la caja (2) presenta el primer sitio de apoyo (12) , una conexión eléctrica (19) para un enchufe, así como receptáculos (14) para la fijación de una placa de circuito impreso (15) , sobre la que se encuentran dispuestos componentes electrónicos (17) y el interruptor sin contacto (16) , del motor eléctrico (4) y del engranaje (5) , mientras que una segunda parte de la caja (3) presenta el segundo sitio de apoyo (13) , en donde a través de la unión de la segunda parte de la caja (3) con la primera parte de la caja (2) se puede formar un cierre sustancialmente hermético del dispositivo actuador (1) y una posición fija de los componentes (4-9, 15) en el dispositivo actuador (1) .


 

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