ES2317619T3 - Regulador de arbol de levas hermetico antifugas con muelle de retorno. - Google Patents

Abstract

Regulador de árbol de levas (1) estanco hidráulicamente, especialmente un regulador de árbol de levas plano libre de fugas dotado de un rotor de palas (5) pretensado, que comprende un núcleo de rotor (27) y una pluralidad de palas (7), y de un estator (3), especialmente como regulador de árbol de levas de transmisión por correa, caracterizado porque el rotor (5) presenta un perfil vertical (69) creciente a lo largo de su diámetro (93) yendo hacia fuera de modo escalonado desde un radio mínimo que arranca excéntricamente, encontrándose su mayor perfil vertical (69) en las extremidades (73) de las palas (7), de modo que se forma una cámara de muelle (53) situada, extendida a lo largo de la superficie del rotor (75), completamente excéntrica en una zona del núcleo de rotor (27).

Description

Regulador de árbol de levas hermético antifugas con muelle de retorno.

El invento trata de un regulador de árbol de levas de motor de tipo oscilante.

Los reguladores de árbol de levas según el principio de motor oscilante son divididos en el mundo especializado, conforme a una categorización habitual, en dos clases: el regulador de árbol de levas accionado por cadena y el regulador de árbol de levas accionado por correa. Accionado por una cadena o correa, el regulador de árbol de levas ajusta los tiempos de apertura y cierre de las válvulas multivías de gas respecto al árbol motriz, por ejemplo el cigüeñal, a un momento más temprano o más tarde, para tomar intervenciones menos nocivas con el medio ambiente sobre el desarrollo de la combustión en las cámaras de combustión de la máquina de combustión interna. Con ello, mediante la carga de aceite o el llenado con otro medio hidráulico apropiado de las cámaras de movimiento opuesto formadas entre el rotor y el estator del regulador de árbol de levas, se regula el árbol de levas en dirección a "adelantado" o en dirección a "atrasado". La regulación es controlada de modo forzado por medio de un muelle de retorno, para, por ejemplo, ante una falta de presión de aceite garantizar una posición preferente del rotor respecto al estator y asegurar de este modo una propiedad de funcionamiento de emergencia de la máquina de combustión interna, pese a una avería en el circuito de aceite.

Según modelos de fabricación conocidos, el rotor es pretensado mediante un muelle helicoidal o un muelle del tipo de compresión, de modo que el rotor aprieta a una posición de descanso a través del movimiento de alivio del muelle, mientras no exista un momento de torsión antagónico suficiente en el regulador de árbol de levas.

Muelles helicoidales en el sentido de la presente descripción son aquellos muelles que con un radio creciente se extienden en un plano de dentro hacia fuera.

Un tipo determinado de reguladores de árbol de levas accionado por cadena es conocido por la solicitud de patente alemana DE 103 39 668 A1 (Aisin Seiki K.K. del 28.08.2003) o del documento estadounidense equivalente US 6782854 B2, que en la figura 1 representa esquemáticamente un regulador de árbol de levas con muelle de compresión, cuya cámara de muelle se encuentra dispuesta tanto en el rotor como también en la tapa del estator. De la misma firma procede también la representación de un regulador de árbol de levas accionado por cadena, que según la patente europea EP 0 806 550 B1 (Aisin Seiki K.K. del 26.03.1996) o del documento estadounidense equivalente US 5775279 A en la figura 8 tiene su regulación forzada del tipo de muelle a compresión completamente en la tapa. En ambos modelos de fabricación debe disponerse una protuberancia especial en la tapa del estator, que en forma envolvente alrededor del centro del regulador al que se encuentra conectado el árbol de levas, forma debajo un espacio hueco en el que puede disponerse el muelle. También, de modo similar, se encuentra configurado el regulador de árbol de levas, según la publicación de solicitud de patente DE 198 49 959 A1 (Aisin Seiki K.K. del 29.10.1998) o el documento estadounidense equivalente US 6039016 A.

Los reguladores de árbol de levas accionados por cadena se encuentran dispuestos, adolescentes, por regla general, de fugas, en el circuito de aceite de la máquina de combustión interna, para bañar continuamente la superficie del regulador de árbol de levas, tanto en las paredes interiores como en las paredes exteriores. En el regulador de árbol de levas accionado por correa se persigue otra idea. El regulador de árbol de levas se encuentra construido, en la medida de lo posible, de forma completamente sellada hacia fuera, excepto en los puntos de conexión para la entrada y salida del aceite de las cámaras que se forman, para que, en lo posible, poco aceite de motor pueda contaminar el medio ambiente. Puede haber dispuesto otro punto de paso de aceite en forma de un canal de fuga de aceite, para que el aceite hidráulico, que, por ejemplo, difunde desde las cámaras hidráulicas al plano divisorio del muelle, sea retornado al circuito de aceite, sin ceder aceite al medio ambiente. Un regulador de árbol de levas dotado de los tres puntos de paso de aceite, canal de alimentación, canal de descarga y canal de fuga de aceite, que por lo demás es hermético, es considerado un regulador de árbol de levas hermético hidráulicamente en el sentido de la descripción del presente invento.

El rotor se encuentra situado en el espacio contenedor de aceite, que se subdivide en una pluralidad de cámaras, presentando los rotores corrientes palas moldeadas a un núcleo de rotor configurado como anillo.

En los reguladores de árbol de levas accionados por correa que, situados cubiertos debajo de una pared exterior de motor, no son bañados en forma permanente por aceite, sino que, de modo completamente hermético durante el tiempo de funcionamiento, no han de ceder aceite de fuga al medio ambiente, ha sido hasta ahora una estructura ampliamente generalizada, que el regulador de árbol de levas estuviera dotado de una pluralidad de planos divisorios, de modo que la falta de hermeticidad a nivel de trabajo del aceite, es decir al nivel en el que se encuentran las cámaras, podían ser interceptadas mediante el espacio del muelle antepuesto (para un regulador de árbol de levas accionado por cadena, véase la figura 16 del documento US 2002/0050258 A1). En este proceso, el regulador de árbol de levas ocupa un espacio considerable dentro de la zona encerrada por la transmisión por correa.

Un regulador de árbol de levas con un arrollamiento del tipo de muelle de compresión, que puede accionarse por medio de una transmisión por cadena, puede extraerse de la figura 1 del documento JP-A-2002 29 52 09. El regulador de árbol de levas muestra una cámara de muelle desviada múltiples veces, que, partiendo de la rueda de cadena, para poder ofrecer una guía para el muelle, reproduce el contorno exterior del muelle con paredes achaflanadas. También se conoce por el documento DE 103 49 176 A1 un regulador de árbol de levas, cuya cámara de muelle alcanza, igualmente, hasta dentro de la tapa del regulador de árbol de levas. La cámara de muelle es oblonga, debido al muelle de compresión usado. Si bien por el documento EP 1 164 256 A1 y el documento US 2002/0050258 A1 se conoce la utilización alternativa de otros tipos de muelles, un constructor no percibe al primer intento como es que los diversos tipos de muelles podrían conciliarse directamente con las soluciones ofrecidas por ambas documentaciones JP-A-2002 29 52 09 y DE 103 49 176 A1.

Otras representaciones de un elemento de retorno a disponer en la tapa o bien en la rueda dentada para cadena, especialmente como muelle helicoidal, pueden encontrarse en el documento US 2002/100 445 A1 (Denso Corp. del 1 de agosto de 2002), en cuyo diseño la tapa debe ser incluso protuberada, en el documento US 2002/139 330 A1 (Denso Corp. del 3 de octubre de 2002) en cuyo diseño la cámara de muelle es creada por una pieza intermedia en forma de cubeta abierta en un extremo, y en el documento US 6 276 321 B1 (Delphi Technologies Inc. del 21 de agosto de 2001) en cuyo diseño la tapa es configurada tan maciza, que una cámara de muelle plana extendida puede alojar un único arrollamiento cerrado.

El documento US 4841924 (Eaton Corp. del 27 de enero de 1989) muestra un tipo completamente diferente de regulador, que no es girado según un principio de palas por medio de cámaras de movimiento opuesto solicitadas a presión, sino mediante un ataque externo de un actuador electromecánico externo.

La creación de un plano divisorio puede verse también en el documento US 6 619 248 B1 (INA-Schaeffter KG del 16 de setiembre de 2003). Más allá de una placa de cobertura montada separada que crea el plano divisorio, en otro espacio paralelo se produce un espacio de resorte anular protuberada por una pieza de chapa.

Un regulador hidráulicamente hermético, según un principio de palas funcionando hidráulicamente para una transmisión por correa, se ilustra en el documento US 2003/196 621 A1 (Delphi Technologies Inc. del 23 de octubre de 2003), que utiliza un único muelle, o sea, para el pretensado de la espiga de enclavamiento.

Un regulador de árbol de levas es considerado hidráulicamente hermético cuando, a través del plano divisorio correspondiente formado por la cámara de muelle antepuesta, puede salir al exterior solamente una cantidad de aceite residual de menos de unos pocos mililitros por cada mil horas.

Los planos divisorios múltiples seleccionados conducen a una estructura más elevada de los componentes, que deben ser sellados unos respecto a los otros. Cuanto más componentes se utilizan, tanto más pesado se torna el regulador de árbol de levas, de modo que los fabricantes de motores no sólo califican el motor de combustión interna accionado por correa como un motor de calidad inferior, sino que frecuentemente lo califican como motor con los reguladores de árbol de levas "brutos". Los inventores querían mostrar, que el prejuicio es injustificado y buscaron un diseño que acabara con dicha opinión aplicando el diseño también a motores de bajo volumen de fabricación masiva.

Para este objetivo propuesto, se muestran en los ejemplos de fabricación una pluralidad de configuraciones constructivamente ventajosas, descritas en la reivindicación 1. Perfeccionamientos favorables se muestran en las subreivindicaciones.

El invento es especialmente interesante para reguladores planos, que son aquellos reguladores a los que les alcanza una altura máxima de menos de 6 cm, preferentemente menos de 4 cm, para permanecer en la altura constructiva máxima resultante del espacio de la transmisión por correa formado por la transmisión por arrollamiento. En dicho proceso sobresale como máximo la tapa del estator o una altura correspondiente del piso debajo de la transmisión por correa.

El regulador de árbol de levas, en su plano de sección visto desde un lado, es calificado como escalonado, cuando presenta espacios aproximadamente rectangulares que pueden compenetrarse, cuyas esquinas, sin embargo, presentan a causa de consideraciones de tipo técnico ciertas redondeces, por ejemplo, debidas a una fresa. Las redondeces de este tipo pueden mostrar, por ejemplo, un radio de hasta 5 mm.

Se denomina cámara de muelle el espacio en el rotor reservado para poder alojar un muelle.

Especialmente, en muelles helicoidales que para sí necesitan solamente un espacio de forma anular, se forma una cámara de expansión de muelle, situada en el interior, entre el alambre de los muelles. Según un ejemplo de configuración, la cámara de expansión de muelle se encuentra completamente vacía. Conforme a un ejemplo de fabricación alternativo, la cámara de expansión de muelle se utiliza para posicionar componentes funcionales o funciones. En dicho caso, el rotor, visto desde un lado, se desarrolla primeramente en una altura decreciente y después formándose hacia fuera.

Para corresponder en el regulador de árbol de levas accionado por correa a las exigencias del medio ambiente, las investigaciones especiales se dirigieron a la hermeticidad del regulador de árbol de levas, que debía arreglárselas sin plano divisorio adicional. De este modo, la disposición constructiva del desplazamiento del muelle en el rotor influye sobre la selección del material, el mecanizado y la disposición.

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Para la producción de una hermeticidad suficiente del regulador de árbol de levas, los componentes mismos deben mostrar una hermeticidad suficiente contra la transdifusión de aceite y estar sellados en sus zonas de bordes o de transición por medio de técnicas de sellado apropiadas.

El regulador de árbol de levas puede estar fabricado de diferentes materiales, ofreciéndose utilizar un metal o un plástico. Cuando la estructura del material no presenta una hermeticidad suficiente, es necesario un paso adicional de tratamiento para, finalmente, producir la hermeticidad al aceite.

Especialmente, frecuentemente, en el sinterizado el polvo metálico se comprime a una densidad de 7 kg/dm^{3}, aproximadamente. Por regla general, la densidad final real del material se encuentra en la zona de los 7,85 kg/dm^{3}. Por ello, el componente sinterizado tiene por sí una porosidad que permite la trasdifusión del medio hidráulico. En un proceso subsiguiente se ofrecen diferentes opciones para, finalmente, producir la hermeticidad. Son procedimientos posibles, la aplicación de vapor de agua sobre la superficie del componente, la impregnación con un plástico apropiado, el revestimiento galvánico superficial, el nanorevestimiento galvánico y el aumento de la hermeticidad de bordes mediante, por ejemplo, un rodado entre discos planos o granallado. En la aplicación de vapor de agua en una atmósfera de 500ºC, aproximadamente, se modifica la estructura superficial molecular del componente sinterizado por medio de una formación de óxido, de modo que las moléculas son mayores y producen una capa hermética al aceite. En vez de sinterizar, también se ofrece fabricar el estator y otros componentes del regulador de árbol de levas por medio de fundición o moldeo a presión. Durante la fundición se produce una costra de fundición, que presenta una hermeticidad suficiente contra aceite difundido, en tanto que la misma no sea dañada por procesos de mecanizado subsiguientes. Cuando el montaje tiene tendencia a la destrucción superficial, la costra de fundición puede mejorarse mediante una impregnación del componente con un plástico o un revestimiento galvánico superficial. Algo similar puede decirse respecto a la extrusión o de la conformación maciza. Mediante el balance de la selección apropiada de materiales, como por ejemplo plásticos mezclados con polvo de piedra, pueden producirse en el moldeo por inyección componentes que durante su vida útil presentan una hermeticidad suficiente.

La cámara de muelle, que es el espacio que, sin cámara de expansión de muelle, se encuentra en el rotor, tiene una anchura y una altura. La anchura se extiende desde el centro del rotor hacia fuera a las extremidades de palas. La altura de la cámara de muelle resulta de la dirección que, por regla general, presenta la extensión más estrecha. Según un aspecto del invento, la cámara de muelle presenta una anchura mayor que la altura. La relación puede indicarse como mínimo de 2:1. En tales dimensiones puede existir un muelle helicoidal con momento de torsión suficiente.

Según un ejemplo de configuración, la cámara de muelle se encuentra del lado opuesto al lado del alojamiento del árbol de levas con su cavidad. En un lado del rotor se encuentra dispuesta una cavidad de alojamiento del árbol de levas con un hombro envolvente, mientras que en el lado opuesto del rotor se encuentra dispuesta la cámara de muelle. La configuración permite un montaje rápido en el motor de combustión interna.

El núcleo de rotor presenta un borde de núcleo de rotor. El borde de núcleo de rotor rodea la cámara de muelle. Rodea la cámara de muelle y se encuentra entre la cámara de muelle y las palas. El borde del núcleo de rotor debe presentar tal anchura, que el aceite en las cámaras hidráulicas sea retenido en forma eficaz en medida suficiente entre los puentes del estator y las palas. En este caso, la anchura de la cámara de muelle es un múltiplo del ancho del borde del núcleo de rotor. Dicha configuración contribuye al ahorro de peso. Al mismo tiempo, se reduce de este modo la inercia del rotor respecto al estator. Mediante la hábil disposición del alojamiento del árbol de levas en un lado del rotor y de la cámara de muelle en el otro lado del rotor, la entrada del momento rotacional en el rotor se torna más equilibrada.

Según un primer ejemplo de configuración, la cámara de muelle representa un espacio enjuagado por un medio hidráulico. Según un segundo ejemplo de fabricación, la cámara de muelle es una cámara de muelle seca. Cuando la cámara de muelle se encuentra configurada como un espacio enjuagado por un medio hidráulico, se reduce el requerimiento de hermeticidad en el borde del núcleo de rotor. Cuando la cámara de muelle es una cámara de muelle seca, el regulador de árbol de levas contiene una cantidad menor de aceite. Ambas variantes de configuración pueden ser diseñadas por el fabricante del regulador de árbol de levas conforme a los requerimientos del fabricante de los motores.

En un ejemplo de fabricación seleccionado, el regulador de árbol de levas ha sido diseñado con un estator y una tapa separada. Cuando la tapa y el estator son dos componentes separados, puede disponerse para el aumento de la hermeticidad del aceite un sellado anular envolvente incrustable o un sello anular envolvente inyectado, especialmente, como sustancia de dos componentes o como caucho de silicona. El sello anular sella la cámara hidráulica en dirección a la polea de correa. Consecuentemente, la polea de correa no es ensuciada con aceite.

La tapa misma igualmente puede ser construida dividida en dos. En este caso, en el centro se encuentra un tapón de cierre fijable a asegurar, por ejemplo, mediante enroscado. Dicha configuración asegura una hermeticidad adicional de aceite, porque el tornillo central (no mostrado) con el que el regulador de árbol de levas puede atornillarse a los árboles de levas ha sido sellado contra fugas.

La polea de correa misma puede tener una pared interior estabilizante, que simultáneamente constituye una de las paredes exteriores del estator. Este paso de integración contribuye a otro aumento de la compacidad del regulador de árbol de levas. Entonces, el espacio hidráulicamente hermético está formado por tapas, estator y pared interna de la polea de correa. No está previsto otro plano divisorio. El muelle se encuentra sin plano divisorio completamente en el rotor. El muelle mismo se encuentra suspendido en uno de sus extremos a una espiga de suspensión del rotor, mientras que el otro extremo del muelle puede estar fijado a una espiga de suspensión de la tapa del estator.

El invento puede comprenderse aún mejor, observando en detalle los ejemplos de fabricación adjuntos, en los que

las figuras 1 y 2 muestran un regulador de árbol de levas de polea de correa con plano divisorio separado convencional, pero con características perfeccionadas especiales,

la figura 3 muestra un regulador de árbol de levas no abierto, según el invento,

la figura 4 muestra un regulador de árbol de levas, según el invento, sin tapa

la figura 5 muestra un primer ejemplo de fabricación de un regulador de árbol de levas seccionado, según el invento,

la figura 6 muestra un segundo ejemplo de fabricación de un regulador de árbol de levas, según el invento,

la figura 7 muestra un perfil vertical de un rotor, según el invento,

la figura 8 muestra el regulador de árbol de levas de la figura 4 abierto, en dibujo seccional,

la figura 9 muestra una configuración alternativa de un rotor con muelle y suspensión de muelle,

la figura 10 muestra un regulador de árbol de levas, según el invento, con un árbol de levas esbozado y

la figura 11 muestra otra variante de fabricación del regulador, basado en la figura 10,

Para aumentar la comprensión, los componentes son designados con las mismas referencias, aún cuando en las configuraciones pudieran estar dadas pequeñas discrepancias.

En las figuras 1 y 2 puede verse cuán alto está construido un regulador de árbol de levas 1 clásico. Especialmente, en motores de bajo volumen de fabricación masiva, el espacio constructivo que va más allá de la transmisión por correa es frecuentemente muy limitado. Por dicho motivo, existe la necesidad de reivindicar solamente una altura adicional pequeña respecto a la anchura de la polea de correa 11, resultante del círculo de rodadura 13 de la polea de correa 11. La polea de correa 11 se encuentra dotada de una cantidad de dientes 15 del círculo de rodadura 13, entre los que puede encajar la transmisión por correa. Un primer intento de ahorro de peso puede realizarse uniendo la polea de correa 11 al estator 3 mediante puentes de polea de correa 17, con vacíos de polea de correa 19 entre los mismos. Frecuentemente, entre los fabricantes de reguladores de árbol de levas del tipo de polea de correa ni siquiera es habitual el dicho ahorro de material. Entre la tapa de estator 21, que en este caso ya se encuentra realizada dividida en dos partes, con tapón de cierre 25 y el estator 3 propiamente dicho se encuentra dispuesta una placa intermedia 23, que separa en forma hidráulicamente hermética la zona hidráulica de la zona del muelle 9, mediante numerosas juntas 31, 33, 35. El ejemplo de fabricación muestra que, también en regulador de árbol de levas accionados a correa clásicos con plano divisorio adicional por medio de la placa intermedia 23, puede disponerse la tapa de estator 21 dividida en dos partes. Una de las juntas, la junta 35, sella hidráulicamente la pared de la polea de correa 95 respecto al estator 3. En el ejemplo mostrado, la alimentación de aceite se realiza por medio de la entrada central de flujo 57, que desemboca en el alojamiento de árbol de levas 79, a través del árbol de levas (no mostrado). En tal caso, el árbol de levas mismo llega hasta la cavidad de alojamiento del árbol de levas 81 situada en parte en el rotor 5. El rotor 5 mismo tiene en la zona de su centro de rotor 67 una entrada central de flujo 57, que señala lateralmente hacia las extremidades del rotor 73. Las cámaras hidráulicas (no mostradas en detalle) de movimiento opuesto, que se encuentran entre el estator y el rotor, son alimentadas a través de la entrada central de flujo 57.

Si se compara la figura 3 con la figura 1, se verá que el regulador de árbol de levas 1 de la figura 3 es constructivamente ostensiblemente más bajo, la altura de la polea de correa 11 con sus dientes 15 sobre su círculo de rodadura 13 corresponde, aproximadamente, a toda la altura del regulador de árbol de levas 1. Mediante la tapa de estator 21, que junto con el tapón de cierre 25 se encuentra dividido en dos partes, se disponen alrededor sendos tornillos de ajuste o tensores 59 (en este caso, cuatro tornillos), que ajustan entre si los diferentes componentes del regulador de árbol de levas de tal modo, que las zonas de transición, herméticas, se encuentran configuradas herméticas al medio hidráulico.

Cuando los tornillos 59 se encuentran sueltos, resulta una imagen similar del regulador de árbol de levas 1, como en la figura 4. En el estator 3 se encuentra situado el rotor 5 con sus palas de rotor 7. El rotor 5 presenta una cámara de muelle 53, en cuyo centro, coincidente con el centro del rotor 67, se encuentra una cámara de expansión de muelle 101. La cámara de muelle 53 se encuentra delimitada en dirección a las extremidades de rotor 73 por el borde de núcleo de rotor 29. Mediante el movimiento oscilante del rotor 5 se reducen o agrandan las palas 7 divisorias de la cámara hidráulica una cámara de avance y de atraso del regulador de árbol de levas 1. Las palas 7 pueden moverse desde el puente 63 hasta el próximo puente 63. Las cámaras hidráulicas son alimentadas por medio de los canales de rotor 55, pudiendo elegirse la conducción del canal de modo que atraviese la cámara de muelle 53 del muelle 9. El rotor 5 se encuentra a ras o algo debajo del borde de la polea de correa 11 con sus dientes 15, que se extienden sobre todo el círculo de rodadura. Un extremo del muelle 9 se encuentra fijado a la suspensión de muelle 57 que, opuesta al alojamiento del árbol de levas 79 (no visible), aprisiona el muelle 9. Un extremo del muelle se encuentra montado a una pieza fijada de modo antigiratorio a un estator, como son las espigas de fijación de la tapa del estator. Ello significa que el otro extremo, el extremo no suspendido en la suspensión de muelle 57 se encuentra fijado entre espigas de la tapa del estator.

Las figuras 5 y 6 muestran dos diferentes ejemplos de fabricación de un regulador de árbol de levas 1, según el invento, que, entre otros, se diferencian en el lado, respecto al alojamiento de árbol de levas 79 con su cavidad del alojamiento de árbol de levas 81 en el que se encuentra dispuesto el muelle 9 en su cámara de muelle 53. En el ejemplo de fabricación, según la figura 5, la cámara de muelle 53 se encuentra opuesta a la tapa de estator 21, mientras que en el ejemplo de fabricación, según la figura 6, la tapa de estator 21 dividida en dos partes con su tapón de cierre enroscable 25 en proximidad, inmediatamente a lado de la cámara de muelle 53. En el ejemplo de fabricación, según la figura 6, los canales de rotor 55, alimentados por la entrada central de flujo 57, se encuentran en el lado más apartado de la tapa de estator. El espacio hidráulicamente hermético se compone del puente de polea de correa 17, del estator 3 y de la tapa de estator 21 firmemente ajustada a la polea de correa a través de juntas 65 por medio de tornillos 59. El hombro 87 del alojamiento del árbol de levas 79 se forma a partir de la polea de correa 11. El regulador de árbol de levas 1 se encuentra construido, en lo esencial, en forma simétrica al centro del rotor 67. De modo hidráulicamente hermética respecto al medio ambiente, el aceite hidráulico llega a los canales de rotor 55 en el rotor 5, a través de la cavidad del alojamiento de árbol de levas 81 y la entrada central de fluido 57. El rotor que ajusta en su posición de fase el árbol conducido, como el árbol de levas, respecto al árbol motriz, como el cigüeñal, que propulsa a través de una transmisión por correa sobre la polea de correa, se encuentra funcionalmente conformado de modo que presenta no sólo canales de rotor 55, sino también una cámara de muelle 53 con un muelle 9. El rotor 5 mismo ofrece espacio para su mando forzado a través de un muelle 9, que no requiere un espacio constructivo adicional en la tapa 21. El tapón de cierre 25 se encuentra dotado de una rosca de tapón 77, que sella hidráulicamente la cámara de aceite del resorte 71 respecto al medio ambiente. Otras tareas de sellado son tomadas por los tornillos tensores 59. Si se compara el ejemplo de fabricación más viejo de la figura 2 con el ejemplo de fabricación según la figura 6, puede verse que, en lugar de cómo mínimo tres juntas, solamente debe disponerse una junta 65 envolvente del regulador de árbol de levas más compacto. Cuando se observan ambas superficies mayores del regulador de árbol de levas 1, resulta un lado 83 orientado a la cámara de muelle, que en el ejemplo de fabricación según la figura 6 es el lado con la tapa 21, y un lado 85 opuesto de la cámara de muelle. En el ejemplo de fabricación según la figura 6, en el lado 85 opuesto de la cámara de muelle se encuentra un hombro del alojamiento del árbol de levas 87. Solamente la tapa 21 sobresale de la polea de correa 11.

En el ejemplo de fabricación según la figura 5, el hombro 87 del alojamiento de árbol de levas 79 se encuentra del lado 83 orientado al muelle, mientras que el lado 85 opuesto del muelle presenta la tapa 21 con su tapón de cierre 25 enroscable mediante la rosca 77. El tornillo tensor 59, que existe en forma múltiple, ajusta la tapa 21 con la polea de correa 11 o sus puentes intermedios. El rotor 5 puede, partiendo de su centro 67, ser calificado como una estrella oblonga plana con palas individuales apuntando hacia cuyo centro, rodeando el centro 67 del rotor 5, se encuentra antepuesta la cámara de muelle 53 como un anillo plano circular al que se conecta la cavidad del alojamiento de árbol de levas 81. La superficie del rotor 75 tiene en su totalidad un perfil igualado que, sin embargo, es ascendente hacia las extremidades del rotor 73. La cámara de muelle 53 plana, circular, guiada por la superficie cubre el núcleo de rotor 27, delimitado por el borde de núcleo de rotor 29. El borde de núcleo de rotor 29 es ostensiblemente más estrecho en relación a la anchura de la cámara de muelle 53, es en una parte menor a cinco respecto a la anchura de la cámara de muelle 53. El hombro 87 del árbol de levas es dimensionado de modo que puede envolver el árbol de levas, sobresaliendo en dirección al árbol de levas solamente un resto corto, resultante de la alineación de la polea de correa 11. Debajo de la cámara de muelle 53 se desarrollan canales de rotor 55 en extensión casi paralela a la cámara de muelle 53, que pueden estar en comunicación hidráulica con la entrada central de flujo 57. Componentes individuales formadores de espacios son opcionalmente selladas entre sí mediante juntas 65.

La figura 7 muestra el rotor 5 extraído del estator 3, en el que se hace más visible el perfil vertical del rotor 69. En el ejemplo de fabricación seleccionado, la cámara de muelle 53 para el muelle 9 es con su anchura 103 y su altura 105 un espacio seco de muelle 61. El medio hidráulico llega a través de la cavidad del alojamiento de árbol de levas 81 y la entrada central de fluido 57 solamente hasta dentro de los canales de rotor 55. La cámara de expansión de muelle 101, situada interiormente en la cámara de muelle 53, es primordialmente configurada hidráulicamente seca, solamente deben ser evacuadas en forma centrada las fugas a través del borde de núcleo de rotor 29. Tanto la cámara de expansión de muelle 101 como la cámara de muelle 53 se encuentran situadas en la zona del núcleo de rotor 27. A la zona del núcleo de rotor se conecta la zona de las extremidades del rotor 73, presentes en forma de palas 7. El núcleo de rotor 27 es delimitado por el borde de núcleo de rotor 29, que solamente cubre una fracción de la dimensión del núcleo de rotor en su anchura. Cuando la superficie de rotor 75 es observada hacia el interior desde las palas del rotor hacia la entrada central de flujo 57, puede verse un perfil vertical escalonado de rotor 69, cuya altura mayor puede encontrarse en la zona de las extremidades del rotor 73. Debido a la escotadura para la cavidad del alojamiento de árbol de levas 81 en la zona del centro del rotor 5, el perfil vertical que se forma en su totalidad es en el centro menor que en las extremidades del rotor, aún con un componente para la suspensión del muelle. Entre canales de rotor 55 y cámara de muelle 53 debe dejarse tanta masa de rotor como para que ambas zonas se encuentren eficazmente desacopladas hidráulicamente y no pueda difundirse ningún medio hidráulico desde los canales a la cámara de muelle. En un caso de este tipo, solamente deben evacuarse cantidades reducidas de fugas a través del borde de núcleo de rotor. Además, un rotor formado de este modo es especialmente ligero, todo el regulador de árbol de levas 1 tiene una inercia reducida a pesar del gran diámetro 93 del rotor 5.

La suspensión del muelle 9, ya mostrada en la figura 4, puede entenderse aún mejor consultando la figura 8, observando más de cerca como el muelle 9 puede colocarse pretensado entre la espiga de suspensión 89 en el rotor 5 y la espiga de suspensión 91. El muelle 9 se encuentra en una zona alejada del alojamiento del árbol de levas. También la cavidad del alojamiento de árbol de levas 81 detrás del alojamiento 79 se encuentra del lado opuesto al muelle. En la cámara de expansión de muelle 101 ha sido aplicado como componente adicional un anillo 98 delimitador de la cámara de muelle 53. En la representación de la figura 8 también se encuentra dibujada la polea de correa 11, para poder mostrar claramente las relaciones de volumen del rotor 5 respecto a la polea de correa 11. Si bien el rotor es controlado de manera forzada y puede alimentar todas las cámaras hidráulicas, la altura del rotor es menor que la mitad de la altura constructiva de la polea de correa. En un motor de combustión interna dotado de un regulador de árbol de levas, según el invento, accionado por medio de una correa, la altura del regulador de árbol de levas surge prioritariamente de la anchura de la correa de accionamiento. De la alineación de la polea de correa ya surge como máximo un ancho de tapa. En dicha configuración, la función de retorno del muelle 9, que se encuentra en un único plano en la cámara de muelle, es realizada por medio de la suspensión diferencial de las espigas 89 y 91 en dos componentes rotativos uno respecto al otro del regulador de árbol de levas. De este modo, se posibilita la torcibilidad y la torsión del muelle mediante la suspensión diferencial de las espigas 89, 91. La cámara de muelle 53 se extiende de manera uniforme a lo largo del rotor 5. La cámara de muelle 53 es un espacio conectado de modo simple, primordialmente circular, que presenta en su centro una escotadura. La cámara de muelle 53 se encuentra exclusivamente en el rotor 5. La cámara de muelle 53, según una configuración, puede estar llena de aceite. De este modo, el muelle 9 es montado en aceite.

En la figura 9 se muestra un rotor 5, con su cámara de muelle 53. En la cámara de muelle 53 se encuentra el muelle 9, mediante el cual el regulador de árbol de levas puede girarse a una posición forzada. El rotor 5 tiene, igualmente, una pluralidad de palas 7 dirigidas hacia fuera, distribuidas en su circunferencia. Una de las palas 7 es configurada algo diferente que la mayoría de las demás palas. Una de las palas 7 presenta un elemento de unión por forma. El elemento de unión por forma es una ranura 107. En la ranura 107 se encuentra en arrastre de forma un extremo de inserción de muelle 109. El extremo de inserción de muelle 109 es el extremo del muelle 9, que asegura la sujeción mecánica eficaz al rotor 5. El extremo del muelle 9 es conducido desenrollado lateralmente desde la orientación del muelle a la punta de la pala 7 o su zona de extremidad 73. El muelle helicoidal 9 se encuentra dispuesto en su cámara de muelle 53 hasta el extremo de inserción de muelle 109, que a lo largo de una superficie de pala divide la pala aproximadamente en el centro a profundidad de ranura, para llenar la ranura formada por medio del extremo de inserción de muelle 109. El extremo de inserción del muelle 109 señala al borde o al lado ancho del círculo de rodadura de la pala 7.

Otro ejemplo de fabricación de un regulador de árbol de levas 1, según el invento, puede deducirse de las figuras 10 y 11. Las espigas 115 que, dispuestas desplazadas entre sí, presentan, emergiendo de la tapa 21 a la cámara de muelle 53, una guía de muelle sujetan un extremo 113 del muelle 9 mediante la desviación del extremo de muelle 113. El muelle 9 se extiende completamente en el hueco del rotor 51, que puede alojar el muelle 9 en una posición. La suspensión de muelle 97 se encuentra dispuesta en el centro del regulador de árbol de levas 1. La suspensión de muelle 97 es perforada, preferentemente, en el medio, para que se pueda formar un orificio oblongo junto con un extremo del árbol de levas 117. El orificio oblongo se encuentra realizado como taladro roscado central 121 con una rosca interior, para que un tornillo central pueda conectar el rotor 5 con el árbol de levas 117. Del muelle 9 salen en forma curvada, también puede decirse desviados, configurados como extremos de inserción de muelle 111, 113, ambos extremos de muelle 111, 113. Como mínimo dos de las espigas 115 se encuentran distanciadas de tal modo, que el espesor del muelle 9 encaje en forma precisa entre las mismas y se encuentre de esta forma dispuesto en asiento apretado. Un extremo del muelle 9, el extremo de inserción 111, se encuentra dispuesto en una ranura 119. La conexión es configurada de forma similar a la mostrada en la figura 9. El regulador de árbol de levas 1 delimita en un extremo el árbol de levas 117 dispuesto detrás del mismo, el que mediante una espiga de fijación 99 se encuentra alineado con el rotor 5 del regulador de árbol de levas 1. Como otro medio de alineación sirve el manguito de centrado 23. El muelle 9 se encuentra perpendicular al eje del árbol de levas 117. Se encuentra dispuesto en el lado del rotor 5 alejado del árbol de levas 117. El rotor 5 ofrece la cámara de muelle 53 en una escotadura alargada circular plana, que comprende menos de la mitad de la altura del rotor del regulador de árbol de levas 5. El árbol de levas 117 descansa en el alojamiento de árbol de levas 79 de la polea de correa 11. De este modo, la polea de correa 11 se encuentra montada al extremo del árbol de levas 117. El muelle 9 se desenrolla en el mismo plano en el que las palas 7 sobresalen del rotor 5. De esta forma, puede realizarse una estructura por capas de la tapa 21, del rotor 5 y del muelle 9 insertado debajo de la tapa 21 en el rotor 5. El muelle 9 y el rotor 5 sólo son atravesados por el tornillo central a disponer. El árbol de levas 117 contacta uno de ambos lados del regulador de árbol de levas 1. El árbol de levas 117 no atraviesa completamente el regulador de árbol de levas 1, sino que se conecta solamente de un lado.

El nuevo regulador de árbol de levas, según el invento, destaca por múltiples propiedades positivas; es más compacto, más ligero, más pequeño y más rápido que muchos reguladores de árbol de levas convencionales accionados por correa. Con ello, el rotor 5 es utilizado funcionalmente de modo múltiple, eligiéndose los espesores de pared del rotor entre sus zonas conductoras de líquido hidráulico de tal modo, que se evita eficazmente una transdifusión. Aún cuando el invento ha sido representado gráficamente en base a un muelle helicoidal, un entendido en la materia comprende que también dicho modelos de fabricación caen bajo la protección de la enseñanza conforme a la patente, que se arreglan con otro muelle, en tanto el muelle de control forzado para la determinación del sentido preferente de rotación se encuentra dispuesto completamente en el rotor. La tapa misma bien puede estar ligeramente combada, sin embargo, se encuentra completamente en un plano no interrumpido por el muelle. Muelle y tapa se extienden paralelos y planos uno respecto al otro sobre la zona esencial del diámetro del rotor. En un dibujo seccional, los diferentes componentes, como tapa, muelle, cámara de muelle, rotor con canales de rotor y pared interior de polea de correa, tienen entre sí una disposición paralela, permaneciendo cada una de las partes en los espacios asignados, sin intervenir en los espacios contiguos de los demás componentes o interrumpir los mismos. Por ello, los componentes son realizados libres de interrupciones.

Conforme a un aspecto del presente invento, la altura del rotor es minimizada, el espacio constructivo adicional resultante en el estator es utilizado, por ejemplo, para el control forzado, para la alimentación de aceite, para el bloqueo del rotor, para producir una posición de perseverancia o para la disminución del roce por deslizamiento, cuando no llega aceite a la parte exterior de la polea de correa en la zona del circulo de rodadura de la polea de correa.

Lista de referencias

1

regulador de árbol de levas

3

estator

5

rotor

7

pala

9

muelle

11

polea de correa

13

círculo de rodadura de la polea de correa

15

diente del círculo de rodadura

17

puente de polea de correa

19

vacío de polea de correa

21

tapa de estator

23

placa intermedia

25

tapón de cierre de la tapa

27

núcleo del rotor

29

borde del núcleo del rotor

31

junta

33

junta

35

junta

51

hueco del rotor

53

espacio para el muelle

55

canal de rotor

57

entrada central de fluido

59

tornillo tensor

61

espacio seco de muelle

63

puentes del estator

65

junta de tapa

67

centro del rotor

69

perfil vertical de rotor

71

depósito de aceite del muelle

73

extremidad del rotor

75

superficie del rotor

77

rosca del tapón

79

alojamiento del árbol de levas

81

cavidad del alojamiento de árbol de levas

83

lado de cara al espacio para el muelle

85

lado opuesto al espacio para el muelle

87

hombro del alojamiento del árbol de levas

89

pasador de suspensión en el rotor

91

pasador de suspensión del alojamiento del árbol de levas

93

diámetro del rotor

95

polea de correa o disco de polea de correa

97

suspensión de muelle

98

anillo

99

espiga de fijación

101

cámara de expansión de muelle

103

anchura de la cámara de muelle

105

altura de la cámara de muelle

107

ranura

109

extremo de inserción del muelle

111

extremo de inserción del muelle, especialmente el segundo extremo

113

extremo de inserción del muelle, especialmente el primer extremo

115

pasadores de fijación, especialmente moldeado a la tapa

117

árbol de levas

119

ranura

121

taladro roscado central

123

manguito de centrado

Claims (13)

1. Regulador de árbol de levas (1) estanco hidráulicamente, especialmente un regulador de árbol de levas plano libre de fugas dotado de un rotor de palas (5) pretensado, que comprende un núcleo de rotor (27) y una pluralidad de palas (7), y de un estator (3), especialmente como regulador de árbol de levas de transmisión por correa, caracterizado porque el rotor (5) presenta un perfil vertical (69) creciente a lo largo de su diámetro (93) yendo hacia fuera de modo escalonado desde un radio mínimo que arranca excéntricamente, encontrándose su mayor perfil vertical (69) en las extremidades (73) de las palas (7), de modo que se forma una cámara de muelle (53) situada, extendida a lo largo de la superficie del rotor (75), completamente excéntrica en una zona del núcleo de rotor (27).

2. Regulador de árbol de levas (1), según la reivindicación 1, caracterizado porque la anchura (103) de la cámara de muelle (53) es mayor que la altura (105) de la cámara de muelle (53), especialmente como mínimo el doble de la altura (105).

3. Regulador de árbol de levas (1), según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el muelle (9) del rotor (5) es un muelle helicoidal.

4. Regulador de árbol de levas (1), según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el rotor (5) presenta del lado opuesto de la cámara de muelle (53) una cavidad del alojamiento de árbol de levas (81) rodeada rotatoriamente por un hombro.

5. Regulador de árbol de levas (1), según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cámara de muelle (53) se encuentra rodeada por un borde de núcleo de rotor envolvente en dirección radial hacia las palas (7), constituyendo la anchura de la cámara de muelle (53) un múltiple de la anchura del borde de núcleo de rotor (29).

6. Regulador de árbol de levas (1), según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la cámara de muelle (53) es un espacio enjuagado por un medio hidráulico como el aceite.

7. Regulador de árbol de levas (1), según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la cámara de muelle (53) es un espacio seco de muelle (61).

8. Regulador de árbol de levas (1), según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una tapa (21) sobre el estator (3) se encuentra sellada en dirección a una polea de correa (11) por medio de un sello anular (65) envolvente insertable o un sello anular (65) envolvente inyectable.

9. Regulador de árbol de levas (1), según la reivindicación 8, caracterizado porque la tapa (21) está construida dividida en dos partes, en cuyo centro se sujeta un tapón de cierre (25) fijable, especialmente enroscable.

10. Regulador de árbol de levas (1), según una de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque la polea de correa (11) se encuentra dotada de una pared interior estabilizadora (17), que, simultáneamente, es una pared exterior del estator (3).

11. Regulador de árbol de levas (1), según una de las reivindicaciones precedentes 8 a 10, caracterizado porque la tapa (21), el estator (3) y la pared interior de la polea de correa (11) forman una cámara hidráulicamente hermética que, libre de un plano separador, puede alojar el rotor (5) y el muelle (9).

12. Regulador de árbol de levas (1), según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el muelle (9) se encuentra dispuesto con uno de sus extremos en una espiga de suspensión (89) del rotor (5), y con el otro extremo sujeto a una espiga de suspensión (91) de la tapa del estator (21).

13. Regulador de árbol de levas (1), según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se encuentra presente una suspensión de muelle, especialmente una ranura (107), en el rotor (5), preferentemente en una de las paredes laterales más grandes, en las que un extremo de inserción de muelle (109) del muelle (9) encaja en arrastre de forma, produciendo de este modo una conexión mecánica eficaz entre el rotor (5) y un extremo (109) del muelle (9).