PT1912011E

PT1912011E - Ligação de fecho entre dois componentes mecânicos

Info

Publication number: PT1912011E
Application number: PT06425679T
Authority: PT
Inventors: Federico Lancioni; Michele Pecora; Stefano Fornara
Original assignee: Magneti Marelli Powertrain Spa
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2009-04-02
Also published as: ATE422645T1; BRPI0705127A; US20080150278A1; CN101182857B; US7895988B2; CN101182857A; PL1912011T3; ES2321225T3; EP1912011B1; DE602006005160D1; EP1912011A1

Description

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DESCRIÇÃO "LIGAÇÃO DE FECHO ENTRE DOIS COMPONENTES MECÂNICOS"

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um colector de entrada de geometria variável para um motor de combustão interna que compreende uma ligação de fecho entre dois componentes mecânicos.

TÉCNICAS ANTERIORES

Num motor de combustão interna é frequente haver a necessidade de ligar de um modo reciproco dois componentes mecânicos por intermédio de uma ligação de fecho, isto é, por intermédio de uma ligação que permite um movimento relativo entre os próprios dois componentes mecânicos (normalmente uma rotação reciproca em torno de um eixo de rotação) e evita ao mesmo tempo um distanciamento dos dois componentes (isto é, uma deslocação ao longo do eixo de rotação).

Actualmente uma ligação de fecho entre dois componentes mecânicos é levada a cabo usando membros externos de ligação (por exemplo, parafusos, cavilhas, arruelas, chavetas, etc.); no entanto, o uso de um membro de ligação externo não é económico pois implica custos associados com a compra do membro de ligação e os custos associados com a montagem do membro de ligação. 0 documento AU 444864 B2 revela encaixes de tubos de ar de ligação rápida destinados a interligarem um tubo de ar flexível entre um par de secções associadas de passagem de 2 ar de um sistema de fornecimento de ar condicionado de alta velocidade. 0 documento US 5 301 985 AI revela uma alavanca de fecho apoiada em dois pontos para um conjunto de ligação de uma mangueira. O documento JP 2002 349 378 revela uma conduta de entrada com uma série de válvulas localizadas num veio comum e uma alavanca montada no veio por intermédio de parafusos.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO É o objectivo da presente invenção proporcionar uma ligação de fecho entre dois componentes mecânicos em que a conduta de entrada se encontra isenta dos inconvenientes que foram acima descritos e, especificamente, que é fácil e barata de fabricar.

De acordo com a presente invenção uma conduta de entrada de geometria variável compreendendo uma ligação de fecho entre dois componentes mecânicos é proporcionada de acordo com o que se encontra reivindicado nas reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente invenção será agora descrita sendo feita referência aos desenhos anexos, os quais ilustram uma forma de realização exemplificativa e não limitativa da mesma, em que: a figura 1 é uma vista esquemática de um motor de combustão interna dotado de um colector de entrada de geometria variável equipado com uma ligação de fecho elaborado de acordo com a presente invenção; 3 - a figura 2 é uma vista de frente do colector de entrada da figura 1, com peças removidas por motivos de simplificação; - a figura 3 é uma vista em perspectiva de uma placa de válvula de borboleta de uma válvula de redução do sistema de redução da figura 1; - a figura 4 é uma vista em perspectiva de um assentamento de válvula de uma válvula de redução do sistema de redução da figura 1 com peças removidas por motivos de simplificação; - a figura 5 é uma vista em perspectiva de uma válvula de redução do sistema de redução da figura 1, numa posição activa ou de redução com peças removidas por motivos de simplificação; - a figura 6 é uma vista em perspectiva de uma válvula de redução do sistema de redução da figura 1, numa posição inactiva ou de abertura máxima com peças removidas por motivos de simplificação; - as figuras 7 e 8 são diferentes vistas em perspectiva de um rotor de um sensor de posição angular do sistema de redução da figura 1; - a figura 9 é uma vista de frente de um sensor de posição angular do sistema de redução da figura 1, com peças removidas por motivos de simplificação; - a figura 10 é uma vista em perspectiva de um elemento fixo de uma ligação mecânica entre um veio das válvulas de redução do sistema de redução da figura 1 e um veio de um dispositivo de accionamento do sistema de redução da figura l; - a figura 11 é uma vista no plano de um elemento móvel da ligação mecânica da figura 10; - as figuras 12, 13 e 14 são vistas de frente da ligação mecânica da figura 10, respectivamente numa posição de 4 montagem, numa posição de trabalho que corresponde a uma posição activa ou de redução das válvulas de redução, e uma posição de trabalho que corresponde a uma posição inactiva ou de abertura máxima das válvulas de redução.

FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERENCIAIS DA INVENÇÃO

Na figura 1, o algarismo 1 indica como um todo um motor de combustão interna com quatro cilindros 2 (em que somente um deles se encontra ilustrado na figura 1), estando casa um deles ligado a um colector de entrada 3 por intermédio de duas válvulas de entrada 4 (somente duas das quais se encontram ilustradas na figura 1) e um colector de escape 5 por intermédio de duas válvulas de escape 6 (somente uma das quais se encontra ilustrada na figura 1). 0 colector de entrada 3 recebe ar puro (isto é, o ar proveniente do meio ambiente externo) através de um tubo de alimentação 7 regulado por uma válvula de borboleta 8 e é ligado a cilindros 2 por intermédio dos tubos de entrada 9 correspondentes (somente um dos quais se encontra ilustrado na figura 1), em que cada um deles compreende dois canais 10 (possivelmente de comprimento, formato e/ou dimensões diferentes) e é regulado por válvulas de entrada 4 correspondentes. Do mesmo modo o colector de escape 5 está ligado aos cilindros 2 por intermédio das respectivas condutas de escape 11 (só uma das quais se encontra ilustrada na figura 1), sendo cada uma delas regulada pelas correspondentes válvulas de escape 6; um tubo de emissão 12, que termina com um escape (conhecido e não ilustrado) destinado a emitir os gases produzidos pela combustão para a atmosfera, sai da conduta de escape 5. 5

De acordo com uma forma de realização preferida, o combustível (por exemplo a gasolina, o diesel, o metano ou o GPL) é injectado em cada um dos tubos de entrada 9 por intermédio de um injector correspondente 13 disposto perto das correspondentes válvulas de entrada 4. De acordo com uma forma de realização diferente (não ilustrada), os injectores 13 são dispostos de modo a injectarem o combustível directamente no interior de casa cilindro 2. A conduta de entrada 3 tem uma conduta de geometria variável e compreende um sistema de redução 14 que se encontra adaptado para fazer variar durante o funcionamento do motor 1 a secção de introdução do ar dos tubos de entrada 9 de acordo com a velocidade do próprio motor 1. De acordo com a forma de realização ilustrada na figura 1, o sistema de redução 14 é de um tipo rotativo e compreende para cada tubo de entrada 9 uma válvula de redução 15 que se encontra montada ao longo de um dos dois canais 10 do tubo de entrada 9 e se encontra adaptado para fazer variar a secção de introdução do ar através do próprio canal 10; de um modo mais específico, cada válvula de redução 15 é móvel entre uma posição activa (ou de redução), na qual a válvula de redução 15 reduz a secção de introdução do ar do tubo de entrada 9 ao fechar completamente o correspondente canal 10 e uma posição inactiva (ou de abertura máxima) na qual a válvula de redução 15 não efectua uma redução significativa da secção de introdução do ar do tubo 9 de entrada de ar.

De acordo com o que se encontra ilustrado na figura 2, as quatro válvulas de redução 15 encontram-se alinhadas e são accionadas por um dispositivo de accionamento comum 16 (de preferência dotado de um motor eléctrico) disposto 6 lateralmente em relação à conduta de entrada 3 e alinhada com quatro válvulas de redução 15. Cada válvula de redução 15 compreende um elemento de redução 17, mais especificamente uma placa de válvula de borboleta 17 (que se encontra melhor ilustrada na fiqura 3) que é presa a um veio comum 18 (isto é, partilhada pelas quatro válvulas de redução 15) de modo a rodar com o próprio veio comum 18 em torno de um eixo de rotação 19 e sob a acção de um dispositivo de accionamento 16 entre a posição activa e a posição inactiva.

De acordo com uma forma de realização preferida ilustrada na fiqura 3, cada placa de válvula de borboleta 17 apresenta um orifício central completo 20 e uma secção quadrada no interior da qual o veio comum 18 é inserido; a secção quadrada do orifício 20 permite tornar a placa de válvula de borboleta 17 parte integrante em disposição angular com o veio 18 por intermédio de interferência geométrica e deste modo sem a necessidade de mais ajustes mecânicos. Deste modo, nos lados opostos de cada placa de válvula de borboleta 17 e no mesmo eixo do orifício completo 20 são obtidas duas expansões cilíndricas 21 que são inseridas nos respectivos assentamentos cilíndricos 22 (um dos quais se encontra ilustrado na figura 4) obtidos num corpo da válvula da válvula de redução 15 de modo a definirem alguns mancais que guiam a rotação da placa de válvula de borboleta 17 em torno do eixo de rotação 19.

Durante o uso, cada placa de válvula de borboleta 17 roda sob a influência do dispositivo de accionamento 16 entre a posição activa (ilustrada na figura 5), em que a secção de introdução do ar do tubo 9 é reduzida, e a posição inactiva 7 (ilustrada na figura 6) em que a secção de introdução do ar do tubo de entrada 9 não á reduzida de um modo notório.

De acordo com o que se encontra ilustrado nas figuras 3, 4 e 5, cada válvula de redução 15 integra no seu interior um par de tampões mecânicos 23 que determinam respectivamente a localização da posição activa e da posição inactiva. Cada um dos tampões 23 compreende um ponto de contacto 24, que é móvel, disposto em paralelo e desfasado em relação ao eixo de rotação 19, e que faz parte integrante da placa de válvula de borboleta 17, e um elemento correspondente 25, que é fixo, faz parte integrante de um corpo de válvula fixo da válvula de redução 15 e que se encontra disposto ao longo da trajectória do movimento do ponto de contacto 24 correspondente de modo a parar o movimento do ponto de contacto 24 e deste modo da placa de válvula de borboleta 17. De um modo preferencial, os pontos de contacto 24 elevam-se a partir da expansão cilíndrica 21 e deste modo os elementos correspondentes 25 são obtidos no interior de um assentamento cilíndrico 22. De um modo adicional, ambos os elementos correspondentes 25 consistem de preferência por uma porção de coroa circular simples obtida no interior de um assentamento cilíndrico 22.

De acordo com uma forma de realização preferida, cada válvula de redução 15 integra no seu interior somente um par de tampões mecânicos 23 dispostos em uma das suas expansões cilíndricas 21 da placa de válvula de borboleta 17. De acordo com uma forma de realização diferente (não ilustrada), cada válvula de redução 15 integra no seu interior dois pares de tampões mecânicos 23 dispostos em ambas as expansões cilíndricas 21 da placa de válvula de borboleta 17. De acordo com uma outra forma de realização 8 (não ilustrada), somente uma das quatro válvulas de redução 15 integra um par de tampões mecânicos 23; no entanto, esta forma de realização implica maiores custos de fabrico pois obriga a produzir dois tipos diferentes de placas de válvulas de borboleta 17 (com pontos de contacto 24 e sem pontos de contacto 24).

De acordo com uma outra forma de realização (não ilustrada) , o sistema de redução 14 é do tipo de tambor; neste caso, cada tubo de entrada 9 compreende um único canal 10 no qual se encontra disposta uma válvula de redução móvel entre a posição activa (ou de redução), na qual a válvula de redução 15 reduz a secção de introdução do ar do tubo de entrada 9, e uma posição inactiva (ou de abertura máxima), na qual a válvula de redução não determina qualquer redução da secção de introdução do tubo de entrada de ar 9.

De acordo com uma outra forma de realização (não ilustrada), o sistema de redução 14 é do tipo PDA (Port De-Activation). O sistema de redução 15 acima descrito é, simultaneamente, simples e barato de fabricar, e especialmente preciso e em conformidade com as especificações de fabrico. Tais resultados são obtidos através da integração de tampões mecânicos 23 no interior das válvulas de redução 15 e, mais concretamente, integrando os tampões mecânicos 23 nas placas de válvula de borboleta 17. Deste modo, recorrendo também a um processo de construção que não é particularmente preciso (e como tal é simples e barato), é possível estabelecer a colocação efectiva das posições activa e inactiva com uma precisão suficiente. 9

De acordo com o que se encontra ilustrado nas figuras 7, 8 e 9, o sistema de redução 14 compreende um sensor de posição angular 26 ligado a uma extremidade do veio comum 18 e disposto numa banda oposta em relação ao dispositivo de accionador 16 para determinar a posição angular do veio comum 18 em torno do eixo de rotação 19. É importante observar que o sensor de posição 26 está ligado a válvula de redução 15 que se encontra mais afastada do dispositivo de accionador pois tal válvula de redução 15 encontra-se disposta no último lugar da transmissão mecânica que transmite o movimento do dispositivo de accionador 16 e, como tal, se encontra mais sujeita a possíveis problemas mecânicos. 0 sensor de posição angular 26 compreende um íman permanente de secção quadrada 27 que faz parte integrante de um veio comum 18 e um leitor 28, que é de um tipo resistente aos imanes, está adaptado para ler a orientação do íman permanente 27, estando disposto no exterior do tubo de entrada 9 próximo de uma parede do próprio tubo de entrada 9 e próximo do íman permanente 27. De preferência o íman permanente 27 encontra-se embutido (de preferência por moldagem em simultâneo) num compartimento cilíndrico 29, que se encontra ligado à placa de válvula de borboleta 17 da válvula de redução 15; com este objectivo, o compartimento cilíndrico 29 apresenta um par de orifícios 30, que se encontram adaptados para serem engatados pelo ponto de contacto 24 da placa de válvula de borboleta 17 que neste caso não é usada como parte de um tampão, mas como membros de ligação mecânica para o compartimento 29. 10 O uso do sensor de posição angular 26 acima descrito tem várias vantagens pois um tal sensor de posição angular 26 é barato, fácil e rápido de montar e apresenta uma elevada precisão de medição. Especificamente, a montagem do sensor de posição angular 26 é fácil e rápida porque o leitor 28 do sensor de posição angular 26 se encontra colocado no exterior do tubo de entrada 9 e, deste modo, não se torna necessário qualquer tipo de perfuração do tubo de entrada 9; adicionalmente, a verificação, a manutenção ou a substituição do leitor 28 do sensor angular 26 é simples e imediata mesmo quando o colector de entrada 3 se encontra montado no motor 1. 0 sensor de posição angular 26 acima descrito não induz qualquer tipo de fricção na rotação do meio comum 18 porque o leitor 28 do sensor de posição angular 26 é de um tipo sem contacto e, como tal, é mecanicamente independente do iman permanente 24 e ainda porque não requer a presença de qualquer aro de vedação, estático ou dinâmico, ligado ao veio comum 18.

Finalmente, o sensor de posição angular 26 acima descrito detecta directamente a posição efectiva das placas de válvula de borboleta 17 e é capaz de detectar se uma placa de válvula de borboleta 17 já não recebe o movimento do dispositivo de accionamento 16 por causa de um problema mecânico.

De acordo com o que se encontra ilustrado na figura 2, um veio de impulsor (não ilustrado) do dispositivo de accionamento 16 é coaxial com o eixo de rotação 19 (isto é, com o veio comum 18) e deste modo é directamente ligado ao 11 veio comum 18 sem interposição de transmissões mecânicas que vazem variar o coeficiente de transmissão.

De acordo com o que se encontra ilustrado nas figuras 10 -14, de modo a manter o veio comum 18 na posição axial correcta é contemplada uma ligação de fecho 31 (ilustrada nas figuras 12-14) a qual mantém o veio comum 18 dentro do colector de entrada 3. A ligação de fecho 31 compreende um par de elementos de ligação 32, cada um dos quais apresenta uma forma de “L" e se destaca a partir de um corpo tubular externo 33 do colector de entrada 3. De um modo adicional, a ligação de fecho 31 compreende uma placa 34, que na sua porção central apresenta uma taça central 35 que pressiona a extremidade do veio comum 18 de modo a manter o próprio veio comum 18 na posição axial correcta no interior do colector de entrada 3. A placa 34 apresenta ainda um par de trilhos 36, em que cada um deles tem o formato de um arco de circunferência, que se encontra disposto em torno da taça central 35, termina com uma abertura de entrada 37 afunilada e está engatada durante o uso por um elemento de ligação 32. De um modo específico, cada trilho 36 apresenta uma dimensão tal que evita a remoção axial do elemento de ligação 32 ao longo da totalidade do seu comprimento com excepção da abertura de entrada 37 na qual o elemento de ligação 32 pode ser axialmente inserido ou removido.

Durante a montagem da placa 34, a própria placa 34 está direccionada de modo a fazer com que a posição das aberturas de entrada 37 coincida com a posição dos elementos de ligação 32; neste ponto, a própria placa 34 pode ser ligada ao corpo externo 33 do colector de entrada 12 3 através da inserção dos elementos de ligação 32 através das aberturas de entrada 37 (figura 12). De seguida, a placa 34 é rodada em relação ao corpo externo 33 do colector de entrada 3 de modo a distanciar os elementos de ligação 32 das aberturas de entrada 37 e, durante o uso, a placa 34 já não retorna à posição de montagem na qual a posição das aberturas de entrada 37 coincide com a posição dos elementos de ligação 32 (figuras 13 e 14).

Por outras palavras, durante o normal funcionamento quando a placa 34 roda ao longo do veio comum 18, os elementos de ligação 32 do corpo externo 33 deslizam ao longo dos trilhos 36 sem nunca chegarem à posição de montagem na qual as aberturas de entrada 37 coincidem cm a posição dos elementos de ligação 32. A figura 13 ilustra a posição da placa 34 quando as válvulas de redução 15 são dispostas na posição activa ou fechada, enquanto que a figura 13 ilustra a posição da placa 34 quando as válvulas de redução 15 se encontram dispostas na posição inactiva ou de abertura máxima.

De acordo com uma forma de realização preferencial, a placa 34 é usada como uma alavanca de accionamento do veio comum 18, isto é, como um arranque de energia para rodar o veio comum 18 em torno do eixo de rotação 19. Por outras palavras, o dispositivo de accionamento 16 transmite o movimento a um veio comum 18 por intermédio de uma placa 34 que actua como alavanca de accionamento. Com este fim, a placa 34 é encaixada numa extremidade do veio comum 19 por intermédio de uma ligação adequada por formato entre a extremidade do veio comum 18 e a taça central 35 da placa 34. 13

De acordo com uma forma de realização diferente (não ilustrada), a ligação de fecho 31 compreende um número mais elevado de elementos de vedação 32 (por exemplo três ou quatro). A ligação de fecho 31 acima descrita apresenta várias vantagens pois é extremamente simples e barata de fabricar e de montar, de um modo especifico, tal ligação de fecho 31 permite obter um fecho mecânico sem o uso de outros membros mecânicos (por exemplo parafusos, cavilhas, arruelas, chavetas).

Lisboa, 24 de Março de 2009

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um colector de entrada de geometria variável (3) destinado a um motor de combustão interna (1); em que o colector de entrada (3) compreende: pelo menos um tubo de entrada (9) que une o colector de entrada (3) a pelo menos um cilindro (2) do motor de combustão interna (1); um sistema redutor (14) destinado a fazer variar a geometria do colector de entrada (3) e compreendendo pelo menos uma válvula de redução (15) dotada de um corpo de redução (17) que está disposto dentro do tubo de entrada (9) e que se encontra montado num veio (18) que pode rodar em torno de um eixo de rotação (19): sendo o colector de entrada (3) caracterizado por, de modo a manter o veio comum (18) na posição axial correcta ser possível uma ligação de fecho (31) que compreende: pelo menos um par de elementos de ligação (32) em que cada um deles apresenta uma forma de "L" e se destaca a partir de um corpo tubular externo (33) do colector de entrada (3); e uma placa (34) que apresenta pelo menos um par de trilhos (36), cada um dos quais apresenta o formato de um arco de circunferência, termina com uma abertura de entrada afunilada (37) e é engatada durante o uso por um elemento de ligação (32); cada trilho (36) apresenta uma dimensão que evita a remoção axial do elemento de ligação (32) ao longo da totalidade da sua extensão, com excepção de uma abertura de entrada (37) na qual o elemento de ligação (32) pode ser axialmente removido.

2. Um colector de entrada (3) de acordo com a reivindicação 1, em que a placa (34) apresenta na sua posição central uma 2 taça central (35) que pressiona na extremidade do veio comum (18) de modo a manter o próprio veio comum (18) na posição axial correcta no interior do colector de entrada (3) .

3. Um colector de entrada (3) de acordo com a reivindicação 2, em que a taça central (35) da placa (34) forma uma peça única angularmente com a extremidade do veio (18) por intermédio de uma ligação adequada por formato.

4. Um colector de entrada (3) de acordo com a reivindicação 3, em que a placa (34) actua como alavanca de accionamento do veio (18) . Lisboa, 24 de Março de 2009