ES2280668T5 - Válvula de recirculación de gases de escape - Google Patents

Abstract

Válvula (10, 110) de recirculación de gases de escape con: un accionador (12, 112) de rotación, y un elemento (14, 114) de válvula que puede accionarse en rotación entre una posición de apertura y una de cierre, caracterizada porque se prevé un elemento (24, 124) de leva con una curva (26, 126) de leva que transmite el movimiento de rotación del accionador (12, 112) de rotación al elemento (14, 114) de válvula como un movimiento exclusivamente de rotación.

Description

Válvula de recirculación de gases de escape.

Campo técnico

La invención se refiere a una válvula de recirculación de gases de escape según el preámbulo de la reivindicación 1.

En el campo de la técnica automovilística y especialmente en conexión con la mejora de los valores de emisión de un motor de combustión, así como la reducción del consumo de combustible, se conoce prever una recirculación de gases de escape hacia el suministro de aire fresco del motor de combustión.

Estado de la técnica

Para las válvulas de recirculación de gases de escape se conocen diferentes tipos de accionamientos para abrir y cerrar la válvula. Con respecto al movimiento de los elementos de válvula, es decir, la separación del elemento de válvula de su asiento de válvula y el movimiento inverso para cerrar la válvula, un principio conocido consiste en separar el elemento de válvula, por ejemplo un platillo de válvula, mediante un movimiento de traslación desde su asiento de válvula. A este respecto se conoce por el documento EP 0 856 657 B1 prever una leva que se acciona en rotación por un accionador, y que se acopla a un empujador de válvula que puede moverse en traslación, de tal manera que el empujador de válvula se mueve en traslación con un movimiento de rotación de la leva y, por ejemplo, al abrirse se eleva de su asiento de válvula.

Por el documento EP 1 245 820 A1 se conoce una válvula de recirculación de gases de escape según el preámbulo de la reivindicación 1. En este caso, un movimiento de rotación se transmite mediante un dispositivo de engranaje adecuado al elemento de válvula, por ejemplo un platillo de válvula abatible, que se mueve en rotación entre una posición de apertura y de cierre, y viceversa.

El documento EP 1 103 715 A1 se refiere a una válvula de recirculación de gases de escape en la que un elemento de leva ladea ligeramente un empujador de válvula y se mueve esencialmente en traslación para realizar un movimiento de apertura y de cierre.

Exposición de la invención

La invención se basa en el objetivo de crear una válvula de recirculación de gases de escape con una variedad de características para el mecanismo de apertura y de cierre de la válvula con un modo de construcción compacto y sencillo.

La solución de este objetivo se consigue mediante la válvula de recirculación de gases de escape descrita en la reivindicación 1.

Por consiguiente, la válvula de recirculación de gases de escape según la invención presenta un accionador de rotación y un elemento de válvula que se acciona en rotación entre una posición de apertura y de cierre. En otras palabras, no se trata de convertir un movimiento de rotación en un movimiento de traslación del elemento de válvula. Más bien, el movimiento de rotación del accionador de rotación se transmite adecuadamente al elemento de válvula de tal manera que ésta también se hace girar y se mueve por el movimiento de rotación entre la posición de apertura y de cierre. Con el concepto empleado “accionador de rotación” ha de entenderse cualquier elemento mediante el que pueda transmitirse una rotación al elemento de válvula mediante los elementos explicados a continuación en más detalle. En este sentido, el accionador de rotación puede ser un motor de rotación o una rueda dentada accionada por un motor de rotación. Ha de indicarse a este respecto que el elemento de válvula como tal puede configurarse de acuerdo con el documento EP 1 245 820 anteriormente mencionado. Especialmente, la divulgación de este documento se toma como objeto de la presente solicitud con respecto a la configuración del elemento de válvula.

Según la invención se prevé por primera vez, para la transmisión del movimiento de rotación del accionador de rotación a un movimiento de rotación del elemento de válvula, un elemento de leva con una curva de leva que transmite dicho movimiento de rotación. En este sentido, el elemento de leva puede ser tanto el elemento accionador como el accionado. En un primer caso, el elemento de leva está unido adecuadamente con el accionador de rotación, dado el caso intercalando un engranaje, por ejemplo con ruedas dentadas. En un segundo caso, el elemento de leva se acciona adecuadamente por el accionador de rotación y está unido con el elemento de válvula, de manera que la rotación generada del elemento de leva provoca una rotación del elemento de válvula. Se ha previsto además de forma adecuada un rodillo que actúa conjuntamente con la curva de leva del elemento de leva, de tal manera que pueden generarse las rotaciones descritas. Tal como se explicará a continuación con mayor precisión, el rodillo que está fijado a una palanca, puede rodar contra la curva de leva.

Mediante el elemento de leva descrito puede lograrse, tal como se explica a continuación con mayor precisión, un modo de construcción extremadamente compacto. Especialmente, el accionador puede disponerse con respecto al elemento de válvula, especialmente a su eje de rotación, de tal manera que casi se alinea con el mismo, de modo que

se necesita poco espacio de construcción. Además, mediante un elemento de leva puede realizarse ventajosamente una pluralidad de características para el mecanismo de apertura y de cierre de la válvula. Por ejemplo, al inicio de una operación de apertura puede aplicarse una fuerza mayor que en el resto del transcurso de la operación de apertura. Además pueden evitarse mediante el empleo de un elemento de leva otros dispositivos de transformación engranables costosos, como por ejemplo mecanismos de palanca y ruedas dentadas. En conjunto se consigue de este modo una construcción mejorada y más sencilla y compacta de una válvula de recirculación de gases de escape.

Los perfeccionamientos preferidos se describen en las demás reivindicaciones.

Especialmente para una forma de realización se determinó que necesitaba especialmente poco espacio, en la que al menos dos de los ejes de rotación del accionador de rotación, del elemento de leva y del elemento de válvula son paralelos entre sí. Preferiblemente, los tres ejes de rotación mencionados son paralelos entre sí. Especialmente, mediante una disposición adecuada del elemento de leva que transmite el movimiento de giro también puede preverse que el eje de rotación del accionador de rotación se alinee en gran medida con el eje de rotación del elemento de válvula. En cada una de las variantes mencionadas se necesita espacio de construcción únicamente en la prolongación del eje de rotación del elemento de válvula, y las zonas lateralmente al mismo pueden quedar libres en gran medida.

Tal como se ha mencionado, mediante una configuración adecuada de la curva de leva del elemento de leva puede realizarse una característica deseada en la transmisión de fuerza durante la apertura.

A este respecto, el ángulo que traza la curva de leva, y que se atraviesa de manera correspondiente durante la apertura, puede ajustase adecuadamente. En los ensayos se han obtenido resultados favorables en este caso para ángulos en el intervalo de aproximadamente 70º hasta 360º. Especialmente, el elemento de leva puede presentar, para un ángulo de salida de 90º, por tanto una rotación del elemento de válvula de 90º, tanto un ángulo menor como mayor de 90º. De este modo puede lograrse tanto una multiplicación como una desmultiplicación para lograr determinados efectos, que se explican a continuación más detalladamente.

Para una apertura fiable de la válvula de recirculación de gases de escape resulta ventajoso que la curva de leva, partiendo de un estado cerrado de la válvula, se desplace inicialmente plana. Con esto, una rotación del elemento de leva con un ángulo determinado genera una rotación del elemento de válvula con un ángulo inferior al ángulo de rotación del elemento de leva. En otras palabras, tiene lugar al menos al inicio de la operación de apertura una multiplicación, en el sentido de que con un movimiento de rotación relativamente amplio del accionador de rotación, se genera una rotación inferior, en comparación, del elemento de válvula y, debido a las leyes de la mecánica, se transmite con esto una fuerza elevada. Ésta puede aprovecharse en la apertura de un elemento de válvula ventajosamente para liberar adhesiones que hayan podido producirse. Además, la aplicación de una fuerza relativamente elevada puede ser favorable en el sentido de que el elemento de válvula también puede abrirse contra una presión de gas presente. Adicionalmente, especialmente con pequeños ángulos de apertura, puede lograrse una elevada calidad de regulación. Esto puede conseguirse porque el “actuador” describe un área angular relativamente grande, mientras que el elemento de válvula gira en un área angular pequeña, y puede ajustarse por tanto el ángulo del elemento de válvula con precisión en el marco del giro del “actuador”.

Fundamentalmente, el elemento de leva puede estar dotado de una curva de leva de cualquier modo. Por ejemplo, puede tratarse de una leva en el sentido estricto, en cuyo perímetro se configura la curva de leva. Sin embargo, se han mostrado ventajas especiales en cuanto a un modo de construcción compacto y una función al mismo tiempo fiable para un elemento de leva en forma de un disco de leva en el que la curva de leva se prevé en forma de una entalladura. La entalladura puede configurarse como ranura con un fondo, o puede configurarse de forma continua como abertura u orificio de paso.

En cuanto a un modo de construcción sencillo el elemento de leva actúa conjuntamente con el rodillo que se coloca de manera rotatoria en una palanca. Así el rodillo rueda en cierto modo contra la curva de leva y transmite el movimiento a la palanca. De este modo puede producirse la transmisión posterior del movimiento de rotación entre el accionador de rotación y el elemento de válvula.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se explican más detalladamente las formas de realización representadas a modo de ejemplo en los dibujos. Muestran:

la figura 1 una vista en despiece ordenado en perspectiva de la válvula de recirculación de gases de escape según la invención en una primera forma de realización;

las figuras 2a a d diferentes posiciones de los elementos que transmiten el movimiento de rotación de la válvula de recirculación de gases de escape de la figura 1;

la figura 3 una vista en despiece ordenado en perspectiva de la válvula de recirculación de gases de escape según la invención en una segunda forma de realización; y

la figura 4 una vista en planta de los elementos que transmiten el movimiento de rotación de la válvula de recirculación de gases de escape según la figura 3.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas de la invención

La válvula 10 de recirculación de gases de escape representada en la figura 1 presenta en primer lugar un accionador 12 de rotación que puede preverse por ejemplo en forma de un motor de rotación o torsión. Antes de entrar en la transmisión del movimiento de rotación del accionador 12 de rotación hacia el elemento de válvula, debería describirse en primer lugar el elemento de válvula.

El elemento de válvula es una válvula de mariposa que puede configurarse esencialmente según la solicitud anteriormente mencionada del solicitante. Para la finalidad de la presente invención tan sólo es importante que un platillo 14 de válvula se mueva alrededor de un eje 16 situado fuera del platillo de válvula entre una posición de apertura y de cierre. En otras palabras se produce, partiendo del estado cerrado mostrado en la figura 1, una rotación, en el caso mostrado alejándose del observador, alrededor del eje 16, que eleva el platillo 14 de válvula de su asiento de válvula y lo mueve así en cierto modo en una zona del borde lateral del conducto de paso y que puede cerrarse con el platillo 14 de válvula.

Para la transmisión del movimiento de rotación del accionador 12 de rotación hacia el elemento 14 de válvula se coloca fijamente por un lado en el eje 18 del accionador 12 de rotación una palanca 20. En el extremo libre de la palanca 20 se prevé, en el caso mostrado, de manera rotatoria un rodillo 22. Este rodillo 22 actúa conjuntamente con una curva 26 de leva configurada como penetración en el elemento 24 de leva. El elemento 24 de leva está unido a su vez fijamente con el eje 16 del elemento 14 de válvula.

En el ejemplo mostrado, el rodillo 22 durante la transmisión del movimiento de rotación es el elemento accionador, mientras se acciona el elemento 24 de leva. Partiendo del estado mostrado en la figura 1, la palanca 20 rota con el rodillo 22 colocado en la misma hacia el observador, y el rodillo 22 actúa conjuntamente con la curva 26 de leva de tal manera que el elemento 24 de leva rota en el sentido de las agujas del reloj, alejándose del observador, visto desde arriba.

Esto se desprende de las figuras 2a a d de manera complementaria. En la figura 2a se muestra en primer lugar el estado inicial, en el que la válvula está cerrada. En la situación según la figura 2b, la palanca 20 ya se ha girado 20º en el sentido contrario a las agujas del reloj. El rodillo 22 presiona así sobre el lado situado radialmente en el interior de la curva 26 de leva. Puesto que la curva de leva se acerca al eje 16 de rotación del elemento de leva, puede generarse de este modo una rotación del elemento 24 de leva en el sentido de las agujas del reloj. La curva de leva se selecciona en este caso de tal manera que, por ejemplo, una rotación de la palanca 20 de 20º lleve únicamente a una rotación del elemento de leva de 11,7º (en el ejemplo mostrado). En otras palabras, tiene lugar una multiplicación en cuanto a la fuerza que puede transmitirse porque al menos en esta parte del movimiento de apertura el elemento accionador describe un ángulo mayor que el elemento accionado. El aumento de la fuerza así creado puede aprovecharse ventajosamente para liberar posibles adherencias del elemento 14 de válvula en su asiento, o para provocar una apertura fiable de la válvula también cuando actúa una presión de gas sobre la válvula. Mediante el dimensionamiento adecuado puede lograrse además una elevada calidad de regulación. En otras palabras, es posible una dosificación precisa de pequeñas cantidades de recirculación de gases de escape que pueden ajustarse mediante pequeños ángulos de apertura de la válvula.

En el curso posterior del movimiento de apertura, la característica también puede adaptarse adecuadamente y la curva 26 de leva puede configurarse especialmente de modo que hacia el final del movimiento de apertura se provoque, mediante una rotación relativamente pequeña de la palanca 20, una rotación más amplia del elemento 24 de leva y con ello del elemento 14 de válvula. En la situación según la figura 2c se realiza por ejemplo una rotación de la palanca 20 de 50º, mientras que el elemento 24 de leva ya se ha movido aproximadamente 59º, concretamente 58,7º. En otras palabras, ha tenido lugar, en comparación con la situación mostrada en la figura 2b, una rotación más amplia del elemento 24 de leva que de la palanca 20 accionada. Por consiguiente, ya no se aprovechó un aumento de la fuerza. Sin embargo, tampoco es necesario normalmente porque en esta zona del movimiento de apertura ya no pueden aparecer adhesiones, y la presión de gas ya no actúa de forma importante en el elemento 14 de válvula que ya ha basculado parcialmente.

En la figura 2d se muestra el estado final, es decir, el estado totalmente abierto del elemento de válvula. El rodillo 22 en la palanca 20 ha alcanzado el final de la curva 22 de leva y la palanca 20 ya ha descrito, en este caso a modo de ejemplo, un ángulo de 70º. El elemento 24 de leva y por tanto el elemento 14 de válvula se han girado sin embargo 90º, de modo que el elemento 14 de válvula ha girado a una zona lateral del conducto atravesado de tal manera que ya no representa ninguna resistencia importante a la corriente. Durante la operación de cierre, partiendo del estado mostrado en la figura 2d, el rodillo 22 rueda en el lado situado radialmente en el exterior de la curva 26 de leva y presiona durante su rotación, en este caso en el sentido de las agujas del reloj, sobre ese lado de tal manera que el elemento 24 de leva se mueve hacia atrás en el sentido contrario a las agujas del reloj a la posición de cierre del elemento 14 de válvula. Tal como se desprende especialmente de la figura 2, el eje 18 de rotación de la palanca 20, que corresponde al eje de rotación del accionador 12 de rotación, y el eje 16 de rotación del elemento de leva, que corresponde al eje de rotación

del elemento 14 de válvula, pueden disponerse muy cerca uno de otro. De este modo el accionador 12 de rotación puede disponerse prácticamente alineado con el elemento 14 de válvula y su eje 16 de rotación, lo que forma un modo de construcción compacto sin usar un dispositivo de conversión engranable y costoso con ruedas dentadas.

Esto se aplica también para la forma de realización mostrada en las figuras 3 y 4, en las que, como en la figura 1, el elemento 24 de leva no es el elemento accionado, unido al elemento 14 de válvula, sino que el elemento 124 de leva representa más bien el elemento accionador. En la válvula 110 de recirculación de gases de escape según la figura 3, el propio accionador 112 de rotación se dispone un poco lateralmente y su movimiento de rotación se transmite en el caso mostrado a través de ruedas dentadas al elemento 124 de leva. Con este fin, en este ejemplo de realización, el perímetro del elemento 124 de leva esencialmente circular está dotado de un contorno 128 dentado. Tal como en la forma de realización de la figura 1, el elemento 124 de leva presenta una curva 126 de leva que está prevista en el caso mostrado de manera atravesada, aunque igualmente puede configurarse como ranura con fondo. La curva 126 de leva actúa conjuntamente con un rodillo 122 que está dispuesto en la curva 126 de leva y además se aloja de manera rotatoria en una palanca 120. La palanca 120 se coloca, tal como en la forma de realización de la figura 1, en el eje 116 de rotación del elemento 114 de válvula, de modo que la palanca 120, como elemento accionado, transmite el movimiento de rotación transmitido por el accionador 112 de rotación mediante el elemento 124 de leva al elemento 114 de válvula.

En la figura 4 se representa de manera complementaria en una vista en planta, cómo este movimiento de rotación puede transmitirse construyendo una característica especial. En primer lugar, en la figura 4 se muestra que la curva 126 de leva abarca en este caso un ángulo de aproximadamente 360º. Hay que señalar sin embargo que también son posibles ángulos menores o mayores de 360º, y el elemento 24 de leva según la forma de realización de las figuras 1 y 2 sólo presenta una curva de leva con un área angular de 70º. Mediante la configuración de la curva 126 de leva escogida en el ejemplo de realización de las figuras 3 y 4, puede generarse sin embargo un aumento de fuerza especialmente amplio en determinadas fases de la operación de apertura. Esto se produce por ejemplo porque la curva 126 de leva es al inicio, es decir, partiendo de una posición de cierre de la válvula, extremadamente plana. En otras palabras, el lado interior de la curva 126 de leva operativo para el movimiento de apertura discurre al inicio de la curva 126 de leva sólo en un perímetro pequeño en dirección radial. De forma correspondiente, una rotación relativamente amplia del elemento 124 de leva de 70º desde el estado de apertura, en la situación representada en la figura 4, provoca una rotación relativamente pequeña de la palanca 120. En el ejemplo mostrado, se produjo una rotación de sólo 6º. Mediante la multiplicación extremadamente amplia puede lograrse un aumento de fuerza amplio en esta fase de la operación de apertura. Especialmente, la fuerza aplicada puede, dado el caso, soltar adherencias del elemento 114 de válvula y abrirlo también contra una presión de gas presente. Mediante la mayor rotación del elemento 124 de leva en el sentido de las agujas del reloj, el rodillo 122 se presiona más hacia fuera, y la palanca 120 gira en el sentido contrario a las agujas del reloj. En conjunto, en este ejemplo de realización, la característica de apertura es tal que la rotación del elemento 124 de leva de 360º conduce a una rotación del elemento de válvula de 90º, de modo que en total puede lograrse un aumento de la fuerza de apertura. Además, se consigue una buena dosificación de las cantidades de gases de escape recirculados, pudiendo garantizarse una elevada calidad de regulación para pequeños ángulos al inicio de la apertura.

Partiendo del estado completamente abierto, el elemento 124 de leva rota en el sentido contrario a las agujas del reloj, y el lado exterior radial de la curva 126 de leva presiona el rodillo 122 cada vez más al interior, de modo que también la palanca 120 y por tanto el elemento 114 se presiona hacia atrás a la posición cerrada. También para este ejemplo de realización puede observarse mediante la figura 4 que el eje 116 de rotación del elemento de válvula y el eje 130 de rotación del elemento de leva pueden disponerse uno cerca del otro, de modo que puede realizarse un tipo de construcción compacto.

Claims (4)

1. REIVINDICACIONES

   1. Válvula (10, 110) de recirculación de gases de escape con: un accionador (12, 112) de rotación, y un elemento (14, 114) de válvula que puede accionarse en rotación entre una posición de apertura y una de

   5 cierre,

   caracterizada porque

   se ha previsto un elemento (24, 124) de leva con una curva (26, 126) de leva que transmite el movimiento de rotación del accionador (12, 112) de rotación al elemento (14, 114) de válvula como un movimiento exclusivamente de rotación y

   10 el elemento (24, 124) de leva actúa conjuntamente con un rodillo (22, 122), que está colocado de manera rotatoria en una palanca (20, 120).

   en la que el elemento (124) de leva está unido con el accionador (112) de rotación, dado el caso intercalando un engranaje, y se acciona en rotación por éste, y la palanca (120) está colocada en un eje (116) de rotación del elemento (114) de válvula, o la palanca (20) está colocada fijamente en un eje (18) del accionador (12) de

   15 rotación, y el elemento (24) de leva está unido fijamente con el eje (16) del elemento (14) de válvula.
2. 2. Válvula de recirculación de gases de escape según la reivindicación 1, caracterizada porque al menos dos de los ejes (16, 116, 18, 118, 130) de rotación del accionador (12, 112) de rotación, del elemento (24, 124) de leva y del elemento (14, 114) de válvula son paralelos entre sí.
3. 3. Válvula de recirculación de gases de escape según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la curva (26, 126) 20 de leva del elemento (24, 124) de leva abarca un ángulo de 70º a 360º.
4. 4. Válvula de recirculación de gases de escape según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la curva (26, 126) de leva está configurada inicialmente plana partiendo de un estado cerrado, de modo que una rotación del accionador (12, 112) de rotación en un ángulo de rotación determinado genera una rotación del elemento (14, 114) de válvula con un ángulo inferior al ángulo de rotación del accionador (12, 112) de rotación.

   25 5. Válvula de recirculación de gases de escape según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento (24, 124) de leva es un disco de leva, en el que está prevista la curva (26, 126) de leva en forma de una entalladura.