ES2337621T3 - Dispositivo para producir una curva caracteristica no lineal de una fuerza o de un par de giro. - Google Patents
Dispositivo para producir una curva caracteristica no lineal de una fuerza o de un par de giro. Download PDFInfo
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Abstract
Dispositivo para producir una curva característica no lineal de una fuerza o de un par de giro, presentando un rotor cilíndrico de hierro (2), sobre cuyo perímetro están dispuestos segmentos de imán permanente (3) que forman polos magnetizados diametralmente de forma alternativa, mientras que un estator (5), consistente en hierro o en chapas magnéticas apiladas, presenta en su perímetro interior unos segmentos de imán permanente (7) que forman polos, magnetizados diametralmente de forma alternativa, caracterizado por el hecho de que polos de hierro (4, 6) están dispuestos entre los segmentos de imán permanente (3, 7) que forman polos de diferente polarización del rotor (2) y/o del estator (5).
Description
Dispositivo para producir una curva
característica no lineal de una fuerza o de un par de giro.
La invención se refiere a un dispositivo para
producir una curva característica no lineal de una fuerza o de un
par de giro, que puede emplearse particularmente en dispositivos de
accionamiento de válvulas de gas de cambio de carga en motores de
combustión.
Los dispositivos conocidos para el accionamiento
de válvulas de gas de cambio de carga usan el soporte de muelles
para el proceso de apertura o de cierre de la válvula (DE 103 58 936
A1; DE 10311 275 A1; DE 101 40 461 A1). La ventaja del soporte de
muelle en el caso de un accionamiento electromagnético de válvulas
de gas de cambio de carga se encuentra en la reducción de las
fuerzas a reunir por el actuador de válvula, que procede con una
reducción de la potencia eléctrica tomada del actuador. Lo
problemático es en este caso que el actuador de válvula debe
resistir a la fuerza de los muelles en las posiciones finales.
Especialmente en vista de que en caso de utilización del
"clásico" muelle de válvula éste debe tomar la fuerza de cierre
necesaria para la válvula, son necesarias habitualmente grandes
fuerzas de retención.
DE 3 545 214 divulga un acoplamiento
magnético.
Especialmente al accionar un actuador que actúa
de manera rotatoria, que transmite su fuerza por medio de un
balancín bilateral sobre dos o varias válvulas, existe la necesidad
de incorporar un dispositivo para asistir el proceso de apertura de
todas las válvulas a accionar.
De ello resulta la tarea de desarrollar un
dispositivo, que, en las posiciones finales del movimiento de
válvula proporciona la fuerza para acelerar la válvula y
particularmente por encima de la posición "válvula cerrada"
causa solamente un efecto de fuerza reducido o ninguno.
Esta tarea es solucionada por creación de un
dispositivo para producir una curva característica no lineal de una
fuerza o de un par de giro según las características de la
reivindicación principal. En las reivindicaciones secundarias
correspondientes se reivindican configuraciones especialmente
ventajosas del dispositivo.
Así forma parte del carácter de la invención,
que el dispositivo según la invención asume la función de los
muelles de apertura usuales normalmente en actuadores de válvula
electromagnéticos y por lo tanto - partiendo de una posición central
cero del rotor del actuador de válvula - en la que la fuerza
proporcionada es cero o aproximadamente cero - en caso de un giro
leve (p. ej. durante el comienzo de la apertura de válvula) genera
una fuerza elevada que disminuye en gran parte de manera lineal con
otro giro.
Partiendo de la posición central cero, esta
fuerza está dirigida siempre de tal manera que asiste tanto en un
giro hacia la izquierda como también en un giro hacia la derecha en
el proceso de apertura de la(s) respectiva(s)
válvula(s).
En relación con el muelle de cierre existente en
cada válvula resulta asi el funcionamiento de un oscilador de
muelle-masa.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención viene descrita a continuación
detalladamente en un ejemplo de realización. Así, los dibujos
correspondientes muestran en
Fig. 1: un croquis de principio del dispositivo
para producir una curva característica no lineal de una fuerza o de
un par de giro,
Fig. 2: la representación principal de una
disposición doble para el accionamiento de dos válvulas de un motor
de combustión bajo aplicación del dispositivo según la invención
para producir una curva característica no lineal de una fuerza o de
un par de giro,
Fig. 3: un desarrollo de fuerzas durante un
recorrido de la válvula,
Fig. 4: un desarrollo del par de giro en una
disposición doble para el accionamiento de dos válvulas y
Fig. 5: un croquis de desarrollo de una
configuración especial de polos y segmentos de imán permanente del
rotor y estator del dispositivo según la invención para producir una
curva característica no lineal de una fuerza o de un par de
giro.
\vskip1.000000\baselineskip
Según la Fig. 1, el dispositivo según la
invención para producir una curva característica no lineal de una
fuerza o de un par de giro presenta un rotor de hierro que consiste
en un eje de rotor 2 y alternativamente en imanes permanentes
magnetizados 3 así como polos 4. Un estator 5 compuesto de chapas
magnéticas presenta polos 6, entre los cuales se hallan imanes
permanentes 6 magnetizados alternativamente. Las perforaciones del
estator sirven para la fijación del dispositivo según la invención
para producir una curva característica no lineal de una fuerza o de
un par de giro en un motor de reluctancia 1 de un dispositivo de
accionamiento rotatorio para válvulas de gas de cambio de carga de
un motor de combustión.
Según la Fig. 2, un dispositivo AO según la
invención para producir una curva característica no lineal de una
fuerza o de un par de giro está incorporado en el marco de un
dispositivo rotatorio para el accionamiento de dos válvulas de gas
de cambio de carga 12 y 18, que se encuentran en dos cilindros 10 y
16 con pistones 11 y 17. El dispositivo AO está embridado en el lado
trasero de un motor de reluctancia 1 e influye con su curva
característica no lineal de una fuerza o de un par de giro sobre la
emisión del par de giro del motor de reluctancia 1. Así, el eje del
rotor 2 del dispositivo según la invención AO y el eje del rotor 2
del motor de reluctancia 1 están dimensionados en cuanto a su
construcción y unidos longitudinalmente de tal manera que forman
casi una unidad.
Sobre el eje del rotor 2 del motor de
reluctancia 1 del dispositivo rotatorio para el accionamiento de dos
válvulas de gas de cambio de carga está fijada una palanca doble 14,
cuyos extremos pueden someter respectivamente los extremos del
vástago de válvula 9 y 15 de las dos válvulas de gas de cambio de
carga 12 y 18 a las fuerzas de accionamiento no lineales deseadas
necesarias. Los muelles de válvula clásicos 9 y 19 proveen las
fuerzas de cierre para las válvulas de gas de cambio de carga 12 y
18.
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El dispositivo AO según la invención para
producir una curva característica no lineal de una fuerza o de un
par de giro según la Fig. 3 actúa como sigue:
- \quad
- En la posición central del eje del rotor 2 (par de giro = cero) unos segmentos de imán permanente 3 del eje del rotor 2 o 7 del estator 5 se hallan directamente opuestos, estando magnetizados los segmentos de imán permanente 3 o 7 de manera contraria. La magnetización contraria da lugar a un par de giro que actúa en dirección del giro, debido a la repulsión de los segmentos de imán permanente 3 o 7 opuestos en caso de un leve giro. El giro provoca además un flujo magnético en los polos 6 del estator 5 y en los polos 4 del eje del rotor 2, que, en cooperación con los segmentos de imán permanente 3 y 7 girados cada uno hacia los polos 4 y 6 provoca una fuerza de tracción que actúa de manera aditiva hacia la fuerza de repulsión entre los segmentos de imán permanente 3 y 7 opuestos. El otro giro provoca una atracción entre los segmentos de imán permanente 7 del estator 5 y de los segmentos de imán permanente 3 del eje del rotor 2, que presentan la misma dirección de magnetización, y por consiguiente se esmeran por su parte en minimizar el entrehierro entre sí y da lugar a un par de giro en la dirección arriba citada, pasando a cero el par de giro en caso de giro del rotor hasta que estos segmentos de imán permanente estén opuestos.
\vskip1.000000\baselineskip
En principio, el funcionamiento del dispositivo
AO según la invención también está dado, cuando entre los segmentos
de imán permanente 7 del estator 5 y los segmentos de imán
permanente 3 del eje del rotor 2 no están formados polos 4 o 6
algunos. La curva característica de pares de giro resultante
entonces se representa según la Fig. 4 aproximadamente de manera
senoidal, no estando el máximo del par de giro en proximidad de la
posición central (posición cero). El máximo se encuentra entonces en
medio ángulo entre dos polos o segmentos de imán permanente.
Un dimensionado asimétrico del par de giro
resultante respecto al giro hacia la derecha y hacia la izquierda es
posible, difiriendo del eje del rotor 2 y del estator 5, en función
de la dirección de giro, el recubrimiento de los segmentos de imán
permanente 3 del eje del rotor 2 y de los segmentos de imán
permanente 7 del estator 5 así como de los polos. El recubrimiento
diferente será posible, reduciendo o aumentando la profundidad de
montaje de los segmentos de imán permanente 3 o 7 del estator 5 y
del eje del rotor 2 así como la profundidad de montaje de los polos
6 y 4 del estator 5 y del eje del rotor 2 de un segmento de imán
permanente a otro segmento de imán permanente o sea de un polo a
otro polo. Una realización ejemplar para ello muestra el croquis de
desarrollo de la Fig. 5.
Comparable es la curva característica de una
fuerza o de un par de giro resultante según la Fig. 4 con un
dispositivo conocido, en el cual un muelle presiona sobre una levas.
Estando la leva en vertical respecto a la acción de fuerza del
muelle, es el par de giro resultante en el eje situado en la leva
igual a cero. Girando la leva un poco, entonces se transforma la
fuerza elástica por medio de la leva en un par de giro que será en
principio reducido con un leve giro y luego alcanza un máximo y en
un giro ulterior baja nuevamente. La desventaja de un tal
dispositivo de la leva se puede ver en las elevadas fuerzas
elásticas y el elevado rozamiento resultante de ello entre el muelle
y la leva. Además, el dimensionado se desarrolla sobre una curva
característica deseada, en la cual las máximas están a ser posible
muy próximas a la posición cero (posición central), como es
extremadamente difícil, si no imposible (bajo consideración del
espacio de construcción disponible).
La curva resultante según la Fig. 4 se refiere a
la acción conjunta de un muelle de válvula clásico y el dispositivo
AO según la invención en vista del funcionamiento como oscilador de
muelle-masa.
El dispositivo según la invención para producir
una curva característica no lineal de una fuerza o de un par de giro
es también imaginable en una configuración lineal: El dispositivo
consiste en este caso en un rotor que consiste preferiblemente en
segmentos de imán permanente magnetizados de manera alternativa
transversalmente a la dirección de movimiento, pudiendo ser formados
unos polos de hierro entre los segmentos magnéticos de diferente
polarización. El estator, en ambos lados distanciado del rotor,
consistente en hierro o chapas apiladas que presentan
características ferromagnéticas, lleva unos segmentos de imán
permanente magnetizados en el lado girado respectivamente hacia el
rotor igualmente de manera alternativa preferiblemente
transversalmente respecto a la dirección de movimiento, pudiendo ser
formados polos de hierro entre los segmentos magnéticos de diferente
polarización.
En otra configuración de la invención, el
dispositivo para producir una curva característica no lineal de una
fuerza o de un par de giro presenta un rotor cilíndrico que efectúa
un movimiento traslatorio, estando dispuesto el estator entonces
tanto en el interior como también en el exterior del rotor.
La aplicación de la invención en las
configuraciones citadas en caso de utilización en mandos de válvula
da lugar a que el actuador de la válvula obtenga asistencia durante
el proceso de apertura de las válvulas a accionar.
El dispositivo según la invención en las
posiciones finales del movimiento de válvula proporciona la fuerza
para acelerar la válvula y causa particularmente por encima de la
posición "válvula cerrada" solamente un efecto de fuerza
insignificante o ninguno.
En conjunto puede mejorarse así claramente la
eficiencia de la energía del mando electromotriz de la válvula por
utilización del dispositivo para producir una curva característica
no lineal de una fuerza o de un par de giro.
\vskip1.000000\baselineskip
- AO
- Dispositivo (para producir una curva característica no lineal de una fuerza o de un par de giro)
- 1
- Motor de reluctancia
- 2
- Eje del rotor
- 3
- Segmento de imán permanente (del eje del rotor)
- 4
- Polo
- 5
- Estator
- 6
- Polo
- 7
- Segmento de imán permanente (del estator)
- 9
- Extremos de vástago de válvula
- 10
- Cilindro
- 11
- Pistón
- 12
- Válvula de gas de cambio de carga
- 13
- Muelle de válvula
- 14
- Palanca doble
- 15
- Extremo de vástago de válvula
- 16
- Cilindro
- 17
- Pistón
- 18
- Válvula de gas de cambio de carga
- 19
- Muelle de válvula
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de documentos relacionados por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector y no forma parte del documento de patente europea. La
misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u
omisiones.
\newpage
\bullet DE 10358936 A1 [0002]
\bullet DE 10311275 A1 [0002]
\bullet DE 10140461 A1 [0002]
\bullet DE 3545214 [0003]
Claims (1)
1. Dispositivo para producir una curva
característica no lineal de una fuerza o de un par de giro,
presentando un rotor cilíndrico de hierro
(2),
sobre cuyo perímetro están dispuestos segmentos
de imán permanente (3) que forman polos magnetizados diametralmente
de forma alternativa,
mientras que un estator (5), consistente en
hierro o en chapas magnéticas apiladas, presenta en su perímetro
interior unos segmentos de imán permanente (7) que forman polos,
magnetizados diametralmente de forma alternativa,
caracterizado por el hecho de que polos
de hierro (4, 6) están dispuestos entre los segmentos de imán
permanente (3, 7) que forman polos de diferente polarización del
rotor (2) y/o del estator (5).
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