ES2862448T3 - Biela de longitud variable que tiene dispositivo de indexación - Google Patents

Abstract

Una biela (1) para un motor de combustión interna, la biela (1) que comprende una cabeza de biela (2), un pie de biela (3) y que consiste de una primera pieza (5a) y una segunda pieza (5b), respectivamente asociadas con la cabeza de biela (2) y el pie de biela (3), las dos piezas (5a, 5b) son desplazables una con relación a la otra a lo largo del eje longitudinal de la biela (1) para formar una biela de longitud variable, caracterizada porque comprende un dispositivo de indexación (9) de la primera y la segunda piezas (5a, 5b) para brindarles una orientación relativa predeterminada, el dispositivo de indexación (9) que comprende un primer elemento (9a) rígidamente conectado a la primera pieza (5a) y soportado por la cabeza de biela (2).

Description

DESCRIPCIÓN

Biela de longitud variable que tiene dispositivo de indexación

Alcance de la invención

Esta invención se refiere a una biela para un motor de combustión interna. Más precisamente, la invención se refiere a una biela de longitud variable que tiene un dispositivo de indexación.

Antecedentes tecnológicos de la invención

Se conocen las diferentes soluciones del estado de la técnica para ajustar la longitud de una biela (es decir, la distancia entre la cabeza de biela y el pie de biela de la biela). Dicho ajuste puede iniciarse o realizarse de forma autónoma, por ejemplo, para cambiar la relación volumétrica del motor y llevarlo a las condiciones de operación más económicas de acuerdo con la carga que distribuye.

En determinadas soluciones conocidas de bielas de longitud variable, por ejemplo (del documento DE102015001066 que muestra las características del preámbulo de la reivindicación adjunta), la biela consta de una primera y una segunda pieza, mecánicamente distintas entre sí y asociadas respectivamente a la cabeza de biela y al pie de biela de biela. Las dos piezas se ensamblan de tal manera que pueden deslizarse una con relación a la otra en la dirección definida por el eje longitudinal de la biela.

La biela generalmente tiene un mecanismo para ajustar su longitud, ya sea controlado o autónomo. Este mecanismo puede, por lo tanto, incluir medios hidráulicos y/o mecánicos (tales como gatos o resortes) que permitan mover la primera pieza y la segunda pieza a una posición específica una con relación a la otra de acuerdo con la dirección definida por el eje longitudinal de la biela y para darle a la biela una longitud específica.

A menudo es necesario bloquear el movimiento de rotación del eje longitudinal de una pieza en relación con la otra, para mantener el paralelismo o un desplazamiento angular preciso entre el eje de la cabeza de biela y el eje del pie de biela de biela. Para ello, la biela se puede proporcionar con un dispositivo de indexación, es decir, un mecanismo que impone una orientación relativa entre las dos piezas que la componen.

Además, también puede ser necesario conocer la longitud efectiva de la biela, por ejemplo al nivel de una ECU, para controlar eficientemente el motor. Este es particularmente el caso cuando el ajuste de la longitud de la biela no es controlable. Esta información puede usarse, por ejemplo, para determinar el momento preciso, o el ajuste angular preciso, en el que debe encenderse la bujía en la cámara de combustión del motor.

Se conocen soluciones que utilizan un sensor de posición sin contacto, donde el sensor se conecta al cárter del motor y detecta la proximidad de un objetivo conectado a una de las dos piezas de la biela (generalmente las asociadas con el pie de biela de la biela) o al pistón de combustión. Puede ser un sensor Hall, en cuyo caso el objetivo consiste en un elemento magnético o una masa metálica. La señal entregada por el sensor se puede analizar y,

su valor superior indica el instante en el que el objetivo se posiciona más cerca del sensor. Se puede utilizar un modelo digital o tablas preestablecidas para determinar la longitud de la biela al combinar, por ejemplo, la información proporcionada por el sensor con la posición angular del cigüeñal.

El espacio definido por el cárter en el que se mueven varias piezas móviles (cigüeñal, pistones, biela, ...) es particularmente pequeño. Los elementos adicionales de una biela de longitud variable que se colocan en este espacio (dispositivo de indexación, objetivo, sensor...) deben disponerse y configurarse con precisión para no interferir con la operación del motor, mientras garantizan sus funciones con gran precisión y alta fiabilidad. También es conveniente limitar el número de elementos soportados por la biela para limitar su peso y tamaño.

Objetivo de la invención

Esta invención ofrece una ingeniosa solución a este problema.

Breve descripción de la invención

El objetivo de la invención comprende una biela para un motor de combustión interna, que comprende la cabeza de biela, el pie de biela de la biela y que comprende una primera pieza y una segunda pieza asociadas respectivamente a la cabeza de biela y al pie de biela de la biela. Las dos piezas pueden deslizarse una con relación a la otra a lo largo del eje longitudinal de la biela para formar una biela de longitud variable. La biela comprende un dispositivo de indexación para la primera y segunda piezas para darles una orientación relativa específica. De acuerdo con la invención, el dispositivo de indexación comprende un primer elemento conectado rígidamente con la primera pieza y soportado por la cabeza de biela.

De acuerdo con otras características ventajosas y no limitativas de la invención, utilizadas solas o en cualquier combinación técnicamente factible:

• el dispositivo de indexación comprende un segundo elemento conectado rígidamente con la segunda pieza, donde el primer elemento y el segundo elemento cooperan para bloquear el movimiento de rotación del eje longitudinal de una pieza en relación con la otra;

• el segundo elemento se conecta rígidamente con la segunda pieza por medio de una extensión;

• el primer elemento es un pasador de dirección paralelo al eje longitudinal de la biela y el segundo elemento es una pieza que tiene un orificio cuya dimensión corresponde a la del pasador de dirección;

• la primera pieza comprende una tapa ensamblada mediante un tornillo de fijación; el primer elemento corresponde al extremo saliente del tornillo de fijación;

• el segundo elemento soporta un objetivo que se puede detectar mediante un sensor, para determinar la longitud efectiva de la biela;

• el objetivo comprende un imán alojado en un cuerpo hueco, donde el cuerpo hueco se fija sobre el segundo elemento.

Breve descripción de los dibujos

Otras características y ventajas de la invención surgirán a partir de la descripción detallada de la invención que se muestra a continuación con referencia a las figuras adjuntas en las que:

- Las Figuras 1a y 1b representan, respectivamente en perspectiva isométrica y en sección transversal, un primer ejemplo de una biela para un motor de combustión interna correspondiente a la invención;

- Las Figuras 2a y 2b representan, respectivamente en perspectiva isométrica y en sección transversal, un segundo ejemplo de una biela para un motor de combustión interna correspondiente a la invención.

Descripción detallada de la invención

Para simplificar las próximas descripciones, se usan las mismas referencias para elementos idénticos o elementos que realizan la misma función en las diferentes modalidades de la invención.

Las Figuras 1a y 1b representan un ejemplo de una biela 1 para un motor de combustión interna correspondiente a la invención. Comprende una cabeza de biela 2, un pie de biela 3 y un cuerpo que une la cabeza de biela 2 y el pie de biela 3. Como se muestra especialmente en la Figura 1b, una biela 1 comprende dos piezas 5a, 5b asociadas respectivamente con la cabeza de biela 2 y el pie de biela 3 de la biela 1. Las dos piezas 5a, 5b pueden deslizarse una con relación a la otra a lo largo del eje longitudinal de la biela 1, cuando se ensamblan para formar una biela de longitud variable.

La biela 1, la primera pieza 5a y/o la segunda pieza 5b pueden comprender otros elementos, tales como medios hidráulicos y/o mecánicos que forman en combinación un mecanismo para ajustar la longitud de la biela 1. Por lo tanto, en el ejemplo mostrado en las Figuras 1a y 1b, la biela 1 comprende un resorte 6, un pistón hidráulico 7 y un cilindro hidráulico 8, pero la invención no se limita de ninguna manera a una biela que comprende tal mecanismo para ajustar su longitud y, pueden contemplarse otras configuraciones que permitan formar una biela de longitud variable permaneciendo todavía dentro del alcance de la presente invención.

Además del movimiento de deslizamiento funcional, las dos piezas 5a, 5b de la biela 1 pueden girarse una con relación a la otra mediante la rotación del eje longitudinal. Para evitar este movimiento y brindar una orientación relativa específica entre la primera pieza 5a y la segunda pieza 5b, la biela 1 se proporciona con un dispositivo de indexación 9.

De acuerdo con la invención, el dispositivo de indexación 9 comprende un elemento 9a soportado por la cabeza de biela 2 de la biela y, por lo tanto, conectado rígidamente a la primera pieza 5a.

El dispositivo de indexación 9 comprende además un segundo elemento 9b integral con la segunda pieza 5b.

Cuando las dos piezas 5a, 5b de la biela 1 se ensamblan juntas, el primer elemento 9a y el segundo elemento 9b cooperan para bloquear el movimiento de rotación del eje longitudinal de una pieza 5a, 5b en relación con la otra. La conexión formada entre los dos elementos 9a, 9b bloquea el movimiento de rotación, con el espacio de operación listo y, por lo tanto, impone una orientación relativa específica entre la primera pieza 5a y la segunda pieza 5b de la biela 1.

Al tener el dispositivo de indexación 9 soportado por la cabeza de biela 2 de la biela 1, es posible posicionar este dispositivo 9 a una distancia significativa del eje central del cuerpo de la biela 1, más importante que si este dispositivo se soportara, por ejemplo, mediante el cuerpo de la propia biela. En consecuencia, los espacios de operación existentes entre el primer elemento 9a y el segundo elemento 9b del dispositivo de indexación 9 resultan en un pequeño desplazamiento angular y, por lo tanto, en un mejor posicionamiento dinámico de las dos piezas 5a, 5b de la biela 1.

Ventajosamente, para garantizar este posicionamiento mejorado, el primer elemento 9a se posiciona en la cabeza de biela a una distancia del eje longitudinal superior a un tercio de la distancia que separa este eje de un flanco exterior de la cabeza de biela 2 de la biela 1.

Como ejemplo y, como se muestra en las Figuras 1a y 1b, el primer elemento 9a puede ser un pasador de dirección fijado en la cabeza de biela 2 de la biela 1, donde el eje longitudinal del pasador de dirección se encuentra paralelo al eje longitudinal de la biela 1. El segundo elemento 9b del dispositivo de indexación 9 es en este caso una pieza que tiene un orificio cuyas dimensiones corresponden a las del pasador de dirección 9a para permitir que se deslice y cree la conexión deslizante. Por supuesto, se podría fabricar un dispositivo de indexación inverso 9, es decir, que el pasador se soporte mediante la segunda pieza 5b de la biela 1 y la pieza con el orificio se puede soportar mediante la primera pieza 5a. Además, es concebible cualquier otra combinación de elementos 9a, 9b que permita la formación de una conexión deslizante, por ejemplo una pieza que soporta un orificio que coopera con otra pieza que soporta un espárrago. Por supuesto, la invención no se limita en modo alguno a una combinación particular de piezas.

Para colocar el segundo elemento 9b opuesto al primer elemento 9a y, para formar la conexión deslizante, el segundo elemento 9b se puede conectar a la segunda pieza 5b mediante al menos una extensión 10. Durante la operación del motor, el dispositivo de indexación 9 también tiene la ventaja de bloquear los modos de vibración que podrían formarse con esta extensión 10. Por lo tanto, no es necesario que sea particularmente rígida y se evita un peso innecesario en la biela.

Por lo tanto, como se muestra en las Figuras 1a y 1b, la extensión 10 puede tener la forma de una o más varillas ahusadas, cuya forma se ha configurado para permitir que un extremo se fije a la segunda pieza 5b de la biela 1 y, para garantizar el posicionamiento del otro extremo, que soporta el segundo elemento 9b, opuesto al primer elemento 9a.

Con una modalidad particularmente ingeniosa, el segundo elemento 9b también puede soportar un objetivo 11, que se puede localizar mediante un sensor, para determinar la longitud efectiva de la biela 1. Cuando el sensor es un sensor Hall, este objetivo puede incluir un imán o una masa metálica, opcionalmente alojada en un cuerpo hueco, por ejemplo de aluminio. El cuerpo hueco se fija sobre el segundo elemento 9b y soporta el objetivo. En su ausencia, el objetivo se puede fijar directamente sobre el segundo elemento 9b.

Se tiene entonces un único dispositivo 9, soportado por la cabeza de biela 2 de la biela, lo que garantiza al mismo tiempo la indexación de las dos piezas 5a, 5b de la biela 1 y el soporte del objetivo de indicación 11. Por lo tanto, es posible formar una biela particularmente compacta y limitar el tamaño del motor. Además, el objetivo se posiciona cerca de la cabeza de biela 2 de la biela 1 que se encuentra en el cárter del motor, debajo de la parte inferior del cilindro, accesible para la fijación del sensor.

Las Figuras 2a y 2b representan un segundo ejemplo de una modalidad de una biela 1 correspondiente a la invención. En este segundo ejemplo, los elementos hidromecánicos del dispositivo de ajuste de la longitud de la biela se integran en el pistón 7. La segunda pieza 5b comprende un faldón que define una carcasa en la que se coloca este mecanismo. El extremo del faldón se encuentra cerca de la cabeza de biela de la biela 1.

En este ejemplo, la cabeza de biela 2 de la biela 1 incluye una tapa 2a sujeta por al menos un tornillo de fijación de tapa de biela. El cuerpo de tornillo (o espárrago) tiene un extremo preferentemente sin rosca. También tiene una longitud suficiente para que, cuando se conecta a la cabeza de biela 2 para asegurar la tapa 2a, el extremo sin rosca que sobresale cree el pasador 9a del dispositivo de indexación 9. En particular, el pasador 9a se crea simplemente en la primera pieza 5a de la biela 1. Esto garantiza que el pasador 9a se posicione a una distancia suficiente del eje longitudinal de la biela para limitar la deflexión angular de las piezas 5a, 5b una con relación a la otra.

Tenga en cuenta que esta configuración no se limita a la biela en este segundo ejemplo. Por ejemplo, se puede aplicar fácilmente a la biela del ejemplo anterior, mostrada en las Figuras 1a y 1b.

Al continuar con la descripción de la biela 1 mostrada en las Figuras 2a y 2b, el segundo elemento 9b del dispositivo de indexación 9 es un cuerpo con un orificio que coopera con el pasador de dirección 9a. El cuerpo 9b se conecta a la segunda pieza 5b de la biela 1 y, más precisamente en la parte inferior del faldón, mediante una extensión 10 que toma la forma de un brazo rígido. Como en el ejemplo anterior, el segundo elemento 9b soporta ventajosamente el objetivo 11.

Por supuesto, la invención no se limita a los ejemplos descritos y pueden adicionarse varias modalidades sin apartarse del alcance de la invención como se define mediante las reivindicaciones.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Una biela (1) para un motor de combustión interna, la biela (1) que comprende una cabeza de biela (2), un pie de biela (3) y que consiste de una primera pieza (5a) y una segunda pieza (5b), respectivamente asociadas con la cabeza de biela (2) y el pie de biela (3), las dos piezas (5a, 5b) son desplazables una con relación a la otra a lo largo del eje longitudinal de la biela (1) para formar una biela de longitud variable, caracterizada porque comprende un dispositivo de indexación (9) de la primera y la segunda piezas (5a, 5b) para brindarles una orientación relativa predeterminada, el dispositivo de indexación (9) que comprende un primer elemento (9a) rígidamente conectado a la primera pieza (5a) y soportado por la cabeza de biela (2).

2. Una biela (1) de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde el dispositivo de indexación (9) comprende un segundo elemento (9b) conectado rígidamente a la segunda pieza (5b), donde el primer elemento (9a) y el segundo elemento (9b) cooperan para bloquear el movimiento de rotación del eje longitudinal de una pieza (5a, 5b) con relación a la otra.

3. Una biela (1) de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde el segundo elemento (9b) se conecta rígidamente a la segunda pieza (5b) por medio de una extensión (10).

4. Una biela (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, en donde el primer elemento (9a) es un pasador de dirección paralelo al eje longitudinal de la biela y el segundo elemento (9b) es una pieza que tiene un orificio cuya dimensión corresponde a la del pasador.

5. Una biela (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera pieza (5a) comprende una tapa (2a) ensamblada mediante un tornillo de fijación, con el primer elemento (9a) que corresponde a un extremo saliente del tornillo de fijación.

6. Una biela (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a la 5, en donde el segundo elemento (9b) soporta un objetivo (11) que se puede detectar mediante un sensor, para determinar la longitud efectiva de la biela (1).

7. Una biela (1) de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde el objetivo (11) comprende un imán alojado en un cuerpo hueco, el cuerpo hueco se fija sobre el segundo elemento (9b).