ES2226685T3 - Cuerpo de mariposa. - Google Patents
Cuerpo de mariposa.Info
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Abstract
Un cuerpo (1) de mariposa que comprende un cuerpo (2) de válvula dotado de un conducto (3) pasante, una válvula (4) de mariposa, que se mueve, en respuesta a una señal de mando, dentro de este conducto (3) pasante a fin de regular el flujo de fluido a través de este conducto (3) pasante, y un dispositivo (5) para mover la válvula (4) de mariposa, acoplado mecánicamente a la válvula (4) de mariposa a fin de ser capaz de variar, en respuesta a una señal de mando, la posición de ésta última dentro del conducto (3) a fin de controlar el flujo de aire que fluye a través del conducto (3) pasante, comprendiendo el dispositivo (5) de movimiento un actuador (10) eléctrico, y estando el cuerpo (1) de válvula fabricado a partir de plástico, caracterizado porque el cuerpo (2) de válvula está dotado de un casquillo (6) de metal, dentro del cual el actuador (10) eléctrico está adaptado para ser alojado.
Description
Cuerpo de mariposa.
La presente invención se refiere a un cuerpo de
mariposa (véase el documento
DE-A-4-198118E). La
presente invención se refiere en particular, a un cuerpo de mariposa
con un control de la válvula de mariposa accionado por motor (no de
explosión), particularmente adaptado para ser montado sobre un motor
de combustión interna para vehículos automóviles y similar; la
siguiente descripción hará referencia explícita a esta solicitud
sin entrar en detalles superfluos.
Como es conocido, los cuerpos de mariposa para
usarse en la ingeniería del automóvil que en la actualidad están
comercialmente disponibles, se pueden dividir en dos grupos: el
primer grupo incluye cuerpos de mariposa en los cuales la válvula de
mariposa se controla por cable, y el segundo grupo incluye cuerpos
de mariposa en los cuales la válvula de mariposa se controla por
medio de actuadores eléctricos.
Normalmente, los cuerpos de mariposa del primer
grupo están fabricados casi enteramente a partir de plástico con el
fin de minimizar costes de fabricación, mientras los cuerpos de
mariposa del segundo grupo aún se siguen fabricando casi
completamente a partir de metal, con el fin de asegurar una
suficiente dispersión de calor para el actuador eléctrico.
Por desgracia, los cuerpos de mariposa del
segundo grupo tienen costes de fabricación muy grandes los cuales,
como son sustancialmente más grandes que los costes de fabricación
de los cuerpos de mariposa del primer grupo, impiden su uso a gran
escala a pesar de las ventajas que su uso podría proporcionar, desde
el punto de vista de reducir las emisiones contaminantes.
Los cuerpos de mariposa del segundo grupo están
diseñados de tal forma que pueden ser accionados directamente por la
unidad electrónica de control del motor de explosión, y son, por lo
tanto, capaces de regular el aire que entra al motor de combustión
interna en función de sus condiciones de funcionamiento,
independientemente de las solicitudes del accionador.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un cuerpo de mariposa del segundo grupo, cuyos costes
de producción sean comparables con los de un cuerpo de mariposa del
primer grupo.
La presente invención se refiere, por lo tanto, a
un cuerpo de mariposa que comprende un cuerpo de válvula dotado de
un conducto pasante, una válvula de mariposa, que se mueve en
respuesta a una señal de mando dentro de este conducto pasante con
el fin de regular el flujo de fluido a través del conducto pasante,
y un dispositivo para mover la válvula de mariposa, acoplado
mecánicamente a esta válvula de mariposa con el fin de ser capaz de
variar, en respuesta a una señal de mando, la posición de está
última dentro del conducto a fin de controlar el flujo de aire que
fluye a través del conducto pasante, comprendiendo este dispositivo
de movimiento un actuador eléctrico, y estando caracterizado el
cuerpo de mariposa porque el cuerpo de mariposa está fabricado a
partir de plástico y está dotado de un casquillo de metal, dentro
del cual se adapta el actuador eléctrico para ser alojado.
En lo que sigue se describirá la presente
invención haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, los
cuales muestran una realización no limitativa de la misma, y en los
cuales:
la figura 1 es una vista despiezada en
perspectiva de un cuerpo de mariposa de la presente invención;
la figura 2 es una vista en perspectiva, a escala
ampliada, de un detalle del cuerpo de mariposa de la figura 1;
y
las figuras 3 y 4 son vistas laterales del cuerpo
de mariposa de la figura 1 con algunas piezas en sección
transversal, y con otras piezas retiradas por motivos de
claridad.
En la figura 1, se muestra mediante el número de
referencia 1, un cuerpo de mariposa, la cual se acciona
preferiblemente, pero no necesariamente, por un motor (que no es de
explosión) adaptado para ser montado en motores de combustión
interna para vehículos automóviles y similares.
El cuerpo 1 de mariposa comprende un cuerpo 2 de
válvula dotado de un conducto 3 pasante que tiene una sección
transversal sustancialmente circular, adaptado para ser conectado al
colector de admisión (no mostrado) de un motor genérico de
combustión interna, una válvula 4 de mariposa que se mueve, en
respuesta a una señal de mando, dentro del conducto 3 entre una
posición cerrada, en la cual la válvula cierra el paso del conducto
3 para que sea estanco al fluido, y una posición de máxima
abertura, en el cual se permite que el aire fluya a través del
conducto 3 al máximo caudal de flujo posible, y un dispositivo 5
para mover la válvula 4 de mariposa, acoplado mecánicamente a esta
válvula 4 de mariposa a fin de ser capaz de variar, en respuesta a
una señal de mando, la posición de ésta última dentro del conducto
3 con el fin de controlar el flujo de aire que fluye a través de
este conducto 3.
En las figuras 1, 2, 3 y 4, el cuerpo 2 de
válvula está fabricado a partir de plástico y tiene, embutido en su
interior, un casquillo 6 de metal adaptado para alojar, como se
explicará en lo que sigue, un componente del dispositivo 5 para
mover la válvula 4 de mariposa. La válvula 4 de mariposa comprende
un árbol 7 soporte, montado para pasar a través del cuerpo 2 de
válvula a fin de ser capaz de rotar alrededor de un eje A de giro,
perpendicular respecto del eje B longitudinal del conducto 3, y un
disco 8 obturador enchavetado sobre la parte central del árbol 7
soporte, la cual atraviesa diametralmente el conducto 3. Tanto el
árbol 7 soporte como el disco 8 obturador están fabricados
preferiblemente, pero no necesariamente, a partir de plástico.
En las figuras 1, 3 y 4 el dispositivo 5 para
mover la válvula 4 de mariposa comprende un miembro 9 elástico
adaptado para mantener la válvula 4 de mariposa en la posición
cerrada, y un actuador 10 eléctrico, acoplado mecánicamente a la
válvula 4 de mariposa a fin de ser capaz de ejercer un par sobre el
árbol 7 soporte capaz de posicionar la válvula 4 de mariposa en
cualquier posición entre la posición cerrada y la posición de máxima
abertura, superando la fuerza de recuperación del miembro 9
elástico. De acuerdo con una realización diferente del cuerpo 1 de
mariposa, (no mostrada), el dispositivo 5 para mover la válvula 4
de mariposa comprende un miembro auxiliar elástico adaptado para
mantener la válvula 4 de mariposa en una posición intermedia, que
yace entre la posición cerrada y la posición de máxima abertura, en
la cual una cantidad predeterminada de aire puede alcanzar el motor
de combustión interna, superando la acción del miembro 9 elástico,
mientras el actuador 10 eléctrico es capaz de ejercer un par sobre
el árbol 7 soporte en ambos sentidos de giro a fin de ser capaz de
posicionar, en respuesta a una señal de mando, la válvula 4 de
mariposa en cualquier posición entre la posición cerrada y la
posición de máxima abertura, superando la fuerza de recuperación del
miembro 9 elástico, o la fuerza de recuperación del miembro
elástico auxiliar mencionado en lo que antecede.
En ambas realizaciones, el dispositivo 5 para
mover la válvula 4 de mariposa está dotado además - preferiblemente,
pero no necesariamente -, de un sensor 11 de posición adaptado en
cada instante para determinar la posición angular del árbol 7
soporte en relación con una referencia predeterminada, y para
comunicar esta posición a la unidad electrónica de control del
motor de explosión (no mostrada).
En la realización mostrada, el miembro 9 elástico
está formado por un resorte helicoidal montado axialmente en el
árbol 7 soporte de la válvula 4 de mariposa, a fin de tener un
primer extremo rígido con el cuerpo 2 de válvula y un segundo
extremo rígido con el árbol 7 soporte.
Sin embargo, el actuador 10 eléctrico se aloja
dentro del casquillo 6 en el lado del conducto 3 y se mantiene en
su sitio por medios de bloqueo contenidos en este casquillo 6. El
casquillo 6 define, dentro del cuerpo 2 de válvula, un asiento
cilíndrico que tiene un extremo abierto a través del cual el
actuador 10 eléctrico se adapta para ser insertado y, a
continuación, bloqueado.
En la realización mostrada, el casquillo 6 está
fabricado a partir de aluminio, aunque su medio de bloqueo comprende
un anillo 12 elástico de bloqueo adaptado para ser insertado, por
deformación, dentro de una ranura 13 anular obtenida sobre la
superficie 6a lateral interna del casquillo 6, en la vecindad de la
abertura del asiento cilíndrico. El actuador 10 eléctrico se
posiciona dentro del casquillo 6 con un primer extremo de su carcasa
externa en contacto sobre la base del asiento cilíndrico definido
por el casquillo 6, y con un segundo extremo en contacto sobre el
anillo 12 elástico de bloqueo. Se apreciará que la ranura 13 anular
sobre la superficie 6a lateral interna del casquillo 6 se obtiene a
una cierta distancia respecto de la base del asiento cilíndrico, a
fin de impedir cualquier desplazamiento axial del actuador 10
eléctrico.
Haciendo referencia a las figuras 1, 2, 3 y 4 se
debería recalcar que en la realización mostrada, el casquillo 6 se
extiende, en el cuerpo 2 de válvula, paralelo al árbol 7 soporte de
la válvula 4 de mariposa, de tal modo que la pared del casquillo 6
se encuentra situada en la parte trasera del conducto 3 a fin de
minimizar el empacho. Como el actuador 10 eléctrico no está
dispuesto coaxialmente respecto del árbol 7 soporte de la válvula 4
de mariposa, el dispositivo 5 para mover la válvula 4 de mariposa
también comprende una unidad 14 reductora de engranajes, adaptada
mecánicamente para conectar el árbol de salida del actuador 10
eléctrico con el árbol 7 soporte de la válvula 4 de mariposa.
En la realización mostrada, este engranaje
reductor está alojado dentro de un alojamiento 15, el cual se
obtiene directamente en el cuerpo 2 de válvula, y está cerrado por
una tapa 16 de plástico en la cual están incorporados tanto el
sensor 11 de posición como los conectores para el suministro
eléctrico del actuador 10 eléctrico y del sensor 11 de posición. En
particular, la tapa 15 tiene un conector 17 externo vía el cual la
unidad electrónica de control del motor de explosión se conecta al
cuerpo 1 de mariposa a fin de suministrar energía al actuador 10
eléctrico y al sensor 11 de posición, y de recibir las señales
eléctricas transmitidas por el sensor 11 de posición; y un conector
18 interno adaptado para ser conectado al actuador 10 eléctrico a
fin de conectar eléctricamente éste último al conector 17
externo.
En la realización mostrada, el conector 18
interno se extiende de forma que sobresale de la tapa 16 por el
lado opuesto al conector 17 externo, a fin de ser conectado al
actuador 10 eléctrico cuando la tapa 16 esté dispuesta para cerrar
el alojamiento 15.
Haciendo referencia a las figuras 1, 2 y 4 se
debe recalcar que, en la realización mostrada, con el fin de
maximizar la capacidad de retirada de calor del casquillo 6, se
proporcionan aberturas 19 sobre el cuerpo 2 de válvula, vía las
cuales el aire atmosférico puede golpear directamente la superficie
6b lateral externa del casquillo 6.
El funcionamiento del cuerpo 1 de mariposa se
puede deducir fácilmente a partir de la descripción y de la
ilustración de lo que antecede, y no precisa explicación
adicional.
Las ventajas del cuerpo 1 de mariposa, descrito e
ilustrado en lo que antecede, son evidentes: sus costes de
producción son comparables con los de los cuerpos de mariposa en los
cuales la válvula de mariposa se controla por cable, fomentando, por
lo tanto, el uso extendido de cuerpos de mariposa con un control de
válvula accionado por motor (que no es de explosión).
Se apreciará que en el cuerpo 1 de mariposa
descrito e ilustrado se pueden hacer modificaciones y variaciones,
sin abandonar, por ello, el alcance de la presente invención.
En particular, el actuador 10 eléctrico puede
estar dispuesto coaxialmente respecto del árbol 7 soporte de la
válvula 4 de mariposa, a fin de conectar directamente el actuador 10
eléctrico al árbol 7 soporte de la válvula 4 de mariposa. En este
caso, el casquillo 6 está dispuesto coaxialmente respecto del eje A
de rotación de la válvula 4 de mariposa.
Claims (7)
1. Un cuerpo (1) de mariposa que comprende un
cuerpo (2) de válvula dotado de un conducto (3) pasante, una válvula
(4) de mariposa, que se mueve, en respuesta a una señal de mando,
dentro de este conducto (3) pasante a fin de regular el flujo de
fluido a través de este conducto (3) pasante, y un dispositivo (5)
para mover la válvula (4) de mariposa, acoplado mecánicamente a la
válvula (4) de mariposa a fin de ser capaz de variar, en respuesta a
una señal de mando, la posición de ésta última dentro del conducto
(3) a fin de controlar el flujo de aire que fluye a través del
conducto (3) pasante, comprendiendo el dispositivo (5) de
movimiento un actuador (10) eléctrico, y estando el cuerpo (1) de
válvula fabricado a partir de plástico, caracterizado porque
el cuerpo (2) de válvula está dotado de un casquillo (6) de metal,
dentro del cual el actuador (10) eléctrico está adaptado para ser
alojado.
2. Un cuerpo de mariposa según la reivindicación
1, caracterizado porque la válvula (4) de mariposa comprende
un árbol (7) soporte, montado para pasar a través del cuerpo (2) de
válvula de tal forma que puede rotar alrededor de un eje (A) de
rotación perpendicular respecto del conducto (3) pasante, y un disco
(8) obturador enchavetado sobre una parte central del árbol (7)
soporte, la cual atraviesa diametralmente el conducto (3), estando
adaptado el actuador (10) eléctrico para rotar el árbol (7) soporte
alrededor de su eje (A) de rotación.
3. Un cuerpo de mariposa según la reivindicación
2, caracterizado porque el casquillo (6) está embutido dentro
del cuerpo (2) de válvula y define un asiento cilíndrico, el cual
tiene un extremo abierto vía el cual se puede insertar el actuador
(10) eléctrico.
4. Un cuerpo de mariposa según la reivindicación
3, caracterizado porque el casquillo (6) comprende medios
(12, 13) de bloqueo adaptados para bloquear el actuador (10)
eléctrico dentro de este casquillo (6).
5. Un cuerpo de mariposa según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
casquillo (6) se extiende en paralelo respecto del eje (A) de
rotación del árbol (7) soporte de la válvula (4) de mariposa,
respecto del lado del conducto (3) pasante.
6. Un cuerpo de mariposa según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
cuerpo (2) de válvula tiene una pluralidad de aberturas (19), a
través de las cuales el aire atmosférico puede golpear directamente
la superficie (6b) lateral externa del casquillo (6).
7. Un cuerpo de mariposa según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
casquillo (6) está fabricado a partir de aluminio.
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