WO2007057479A1 - Dispositivo variador del árbol de levas - Google Patents

Dispositivo variador del árbol de levas Download PDF

Info

Publication number
WO2007057479A1
WO2007057479A1 PCT/ES2005/000625 ES2005000625W WO2007057479A1 WO 2007057479 A1 WO2007057479 A1 WO 2007057479A1 ES 2005000625 W ES2005000625 W ES 2005000625W WO 2007057479 A1 WO2007057479 A1 WO 2007057479A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
camshaft
ring
crankshaft
reliefs
Prior art date
Application number
PCT/ES2005/000625
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Pedro A. Plasencia Marichal
Original Assignee
Plasencia Marichal Pedro A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plasencia Marichal Pedro A filed Critical Plasencia Marichal Pedro A
Priority to US12/085,206 priority Critical patent/US8443774B2/en
Priority to PCT/ES2005/000625 priority patent/WO2007057479A1/es
Publication of WO2007057479A1 publication Critical patent/WO2007057479A1/es

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34403—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/356—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear making the angular relationship oscillate, e.g. non-homokinetic drive

Definitions

  • the present invention is related to internal combustion engines, specifically it is a device to vary the position of the camshaft of an internal combustion engine.
  • a typical internal combustion engine includes an engine block, a plurality of reciprocating pistons that alternately move within the engine cylinder block, a crankshaft attached to the pistons to be rotated by reciprocating movement of said pistons, and a shaft of cams moved by the crankshaft by means of a timing chain or belt.
  • the profile of the cam attached to the camshaft pushes the valves, either intake valves or exhaust valves, causing these valves to open.
  • said valve will return to its original position thanks to the action of a spring closing the valve.
  • the design of the cam profile as well as the position determines among other things how long the valve will remain open. In a standard four-stroke engine, an operating cycle of
  • camshafts Some internal combustion engines use two camshafts, one to operate the intake valves and the other to operate the exhaust valves. Both camshafts in a dual camshaft engine can be driven by a timing chain or belt.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the efficiency of an internal combustion engine can be increased by changing the position of the camshaft relative to the crankshaft.
  • the camshaft can be "delayed” by hugging the intake valve closure or "advanced” for early intake valve closure.
  • retracting or advancing the camshaft can be accomplished by changing the position of one of the camshafts, usually the camshaft that operates the engine intake valves relative to the other camshaft and to the crankshaft.
  • Retracting or advancing the camshaft varies the engine time in terms of the operation of the intake valves relative to the exhaust valves, or in terms of valve operation relative to the position of the crankshaft. This is what the device owned by me achieves Patent No: US 6,640,760
  • the efficiency of an internal combustion engine can also be increased if the intake valve is able to remain open for a longer time in the intake cycle, allowing more air-fuel mixture input.
  • the camshaft variator device 11 is designed to be used in combination with a typical internal combustion engine, that of an automobile for example.
  • the internal combustion engine includes a crankshaft 13 and the camshaft 15 having a longitudinal axis 17.
  • the camshaft variator device 11 includes a first component 19, preferably aligned with the longitudinal axis 17 of the camshaft 15, to be fixedly connected or joined to the camshaft 15, therefore the rotation of this will cause the cams 15 rotate; a second component 21, preferably aligned with the longitudinal axis 17 of the camshaft 15, to be rotated by the crankshaft 13; and a third component 23, preferably aligned with the longitudinal axis 17 of the camshaft 15, to join the first and second component 19, 21 to each other, so that the first component 19 rotates when the second component 21 is rotated by the crankshaft. 13 and to rotate the first component 19 with respect to the second component 21 in order to vary the position of the camshaft 15 with respect to the crankshaft 13.
  • the camshaft variator device 11 is preferably designed so that the longitudinal movement of the third component 23 with respect to the first component 19 causes rotation of said first component 19 with respect to the second component 21 and preferably includes a fourth component 25 to produce the longitudinal movement of the third component 23.
  • the fourth component 25 includes a component of driving force as electric motors 100 and 101 through a gear mechanism rotates in one direction or another the fourth component 25 by applying a longitudinal force and longitudinal alternatively about 3 or component 23 moving it longitudinally.
  • the first component 19 preferably includes a first component drive mechanism 29 having one or more (preferably three) coiled teeth 31 and a third component 23 preferably including a drive mechanism 33 having one or more (preferably three so minus) spiral teeth 35 acting with the spiral teeth 31 of the first component drive mechanism 29 therefore longitudinal movement of the third component drive mechanism 33 relative to the first component drive mechanism 29 will cause rotation of the mechanism drive gear of the first component 29.
  • the drive mechanism of the component 29 can be machined or if not built as a central shaft with teeth
  • the third component drive mechanism 33 can be machined and constructed of carbon steel, like a ring with spiral teeth.
  • the second component 21 preferably includes a wheel 37 formed by an external pulley with teeth that fits into a timing chain or belt39 which in turn is driven by a pulley with teeth 40, mounted on the crankshaft 13 (see for example Fig. 4.)
  • gear 37 can have external teeth for use with a timing chain or external grooves for use with a timing belt.
  • the second component 21 preferably includes a body or a ring 41 to which the timing gear is fixedly attached. Ring 41 can be machined and made of steel or a plastic like nylon or the like.
  • the third component 23 is preferably secured to the second component 21 in a manner that prevents rotation of the third component33 drive mechanism relative to the second component 21 and this in turn allows longitudinal movement of the third component 33 drive mechanism relative to the second component 21.
  • the third component 23 includes a plurality of bars or guides spaced from each other, male plug type 43, and the second component 21 must have a plurality of circular holes 45 spaced from each other (female plug type) in the ring 41 to serve as a sliding receiver for the bars or guides 43 of the third component 23 in order to secure the second and third components 21,23 together in such a way as to allow the longitudinal movement of the third component 23 with respect to the second component 21 while restricting or preventing the rotation of the third component 23 with respect to the second component 21.
  • the guides or bars 43 can be r Machined and made of carbon steel can even be hollow to reduce weight (See Fig. 9A).
  • the bushings 47 are preferably placed between the guides or bars 43 and the circular holes 45.
  • the bushings 47 can be machined and made of bronze or a similar material.
  • the third component 23 preferably includes a sliding block 49 to join the third component transmission mechanism 33 and the guides 43.
  • the sliding block 49 must have holes 51 to receive the ends of the bars or guides 43 and said guides must be fixedly joined by screws and a central opening 53 to receive the third component transmission mechanism 33.
  • Sliding block 49 must be machined and constructed of carbon steel or a similar material.
  • the camshaft variator 11 preferably includes a first thrust bearing 55 positioned between the first component 19 and the second component 21 to allow unrestricted rotation between the first component 19 and the second component 21, and a second thrust bearing 57 positioned between the third component 23 and the fourth component 25 to allow unrestricted rotation between the third component 23 and the fourth component 25.
  • the third component 23 preferably includes a projecting edge 59 belonging to the male-spaced bars 43 and another edge projection 61 belonging to the slide block 49, both protruding edges 59 and 61 serve to: permit longitudinal movement of the fourth component 25 integral with the third component 23 and in turn rotation allow for the fourth component 25 relative to the 3 or component 23.
  • the third Component 23 preferably includes a plurality of screws 63 extending through the block.
  • the fourth component 25 preferably includes a first and second container ring 71, 65 which are rigidly joined and attached to the outer race of the thrust bearing 57 to prevent or restrict longitudinal movement of the fourth component 25 with respect to the second thrust bearing 57 and therefore to the 3 or component 23.
  • These two parts 71 and 65 wrapper can be made of nylon or similar material.
  • the first container ring 65 presents on one of its faces a plurality (at least 2) of profiles or reliefs of variable height 65A so that when rotating said ring 65 it applies a longitudinal force at a determined contact point such as the plurality of profiles or rounded reliefs 69A belonging to ring 69.
  • the fourth component 25 should include a plurality of screws extending through the first container ring 65 and the second container ring 71 to hold said pieces together.
  • the second component 21 preferably includes a third and fourth container ring 75, 77 which are joined and serve to center the main thrust bearing 55 with respect to the ring 41 and rigidly join said thrust bearing 55 to the 2nd component 21 allowing rotation of both pieces together.
  • the third and fourth container rings75, 77 must be machined and made of plastic such as nylon or other material such as carbon steel or a similar material.
  • the second component 21 must include a plurality of screws to join the first container ring 75, the second container ring 77 and the ring 41 to secure these parts together.
  • the first component drive mechanism 29 preferably consists of a shaft extension having one end 79 and the other end 81 where the spiral teeth 31 meet.
  • the first component 19 preferably includes a first connector 83 that is attached to the end 79 of the first component drive 29 by means of a key 85 and keyway for key 85 at both both the end of the shaft 79 and the first connector 83; and a series of screws 86 that extend through the first connector 83 towards the key 85.
  • the first connector 83 has a diameter section change 89 that is used to house the head of a screw that joins the third connector95 and the second connector 93 with the camshaft 15.
  • the first connector 83 must be machined and constructed of carbon steel or a similar material.
  • the first component 19 must include a third connector 95 that connects to the second connector 93 and said connector 93 connects to the first connector 83.
  • the connectors 95, 93 and 83 must be made of carbon steel or a similar material.
  • a pin 96 that passes through the second connector 93, and extends from the first connector 83 to the third connector 95.
  • the first component 19 must include a plurality of screws to secure the first connector 83 with the second connector 93.
  • the first connector 83, the second connector 93 and the third connector 95 are rigidly secured thanks to the pin 96 avoiding slippage between connectors 83, 93 and 95.
  • the second and third connectors 93 and 95 joined together form a space to contain the thrust bearing 55 and restrict the longitudinal movement of the second component 21 with respect to the first component 19 while allowing rotation of the second component 21 regarding the first
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) while it allows the rotation of the second component 21 with respect to the first component 19 and by means of the transmission mechanisms of the first component and third component 29 and 33.
  • the second and third connectors 93, 95 have a central hole to be rigidly secured (that there is no rotation between the connectors 93, 95 and the camshaft) by means of a screw at one end of the camshaft 15 therefore the camshaft 15 will rotate or rotate when the crankshaft 13 causes the second component 21 to rotate by means of the union between the timing belt or chain 39 and the distribution gear 37, thereby causing the third component 23 to rotate by means of the union between the ring 41 and the guides 43, thus causing the first component 19 rotate by the interaction between the first and third transmission mechanisms 29, 33 as shown in the drawings.
  • the drive of the camshaft may advance or atrazar the valve timing when various sensors installed in the motor give a signal that will turn the electric motor 100 by moving the fourth component 25 and it applies a longitudinal force on 3 or component 23 achieving that the I or component 19 rotates slightly with respect to the 2 or component 21 around the longitudinal axis 17 of the camshaft 15 by means of the interaction between the transmission mechanism of the first component and the third component 29, 33 and the interaction between the nylon ring41 and the guides 43.
  • Another design of the guides 43 (see figure 9A) is that their central part has a hole which makes it lighter.
  • 4 or component 25 is comprised of several parts and is intended to apply a longitudinal force component 3 or 23. It is the same as that used in the previous project (see Patent my property Patent No: US 6,640,760) but placed in another position and with additional pieces. Before he was in the find of 3 or component 23 and is now located between 2 and 3 or component 21 or component 23 in order to make the device more compact and achieve greater precision and setting an engine. 4 or said component is formed by:
  • ring 65 that presents on one of its faces a plurality of profiles or reliefs of variable height 65A and on another of its faces presents a plurality of cavities
  • ring 67 presenting on one of its faces a plurality of cavities where a plurality of profiles or reliefs of variable height 73B fit and act, additionally it presents on its opposite face a plurality (at least 4) profiles or reliefs of variable height 67A and has gear teeth 67B on its periphery.
  • ring 73 that presents on one of its faces a semi-circular cavity 73A where the eccentric 91 acts and on its opposite face it presents a plurality of profiles or reliefs of variable height 73B
  • ring 71 that has a change in section on one of its faces and together with the rear part of the ring 65 form a cavity to accommodate a thrust bearing 57 and rigidly join the outer race of said bearing of empuje57 .
  • - bars 98 which are fixed rigidly motors 100 and 101, the ring with the plurality of extensions 69, the plurality of gears 106, 107 and 108 which are coupled and synchronized movement between 2 and 4 or or component (21,25) and the eccentrics 91 .
  • - and two electric motors 100 and 101 where the electric motor 100 that by means of an endless screw 102 acts on the gear teeth 65B moves the ring 65 in both directions and the 2 or electric motor 101 that by means of an endless screw 103 acts on the gear teeth 67B moving the ring 67 in both directions.
  • the ring with the plurality of extensions 69 with rounded profiles or reliefs 69A interact with the variable profiles or reliefs 65A of the ring 65, said ring with the
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) they interact with the profiles or variable reliefs 65A of the ring 65, said ring with the plurality of extensions 69 is rigidly attached to the bars 98 through the holes 69B.
  • the bars 98 are used to rigidly fix the ring with rounded extensions or reliefs 69 and the electric motor 100 and 101.
  • the electric motor 100 whose gear 102 interacts with the straight teeth 65B of the ring 65.
  • Said ring 65 is the existing part of the previous design but modified, since the existing connecting side pins have been removed and a plurality of gear teeth 65B have been placed on the outside of the part.
  • Bearing empuje57 is enclosed between the edges 59 of the guide 43 and the edge 61 of the slide block 49 to restrict the longitudinal movement of the four or component 25 relative to the 3 or component 23 and allow rotation of said thrust bearing 57 relative to the 4 or component 25, ie allows rotation of the 4 or component 25 relative to the 3 or component 23. Then on turning the screw 102 of the electric motor 100 and interact with the teeth of spur gear 65B ring 65 will rotate said ring 65 about the axis and therefore the assembly attached to said ring 65 formed by ring 71 and thrust bearing 57 will rotate.
  • the plurality of profiles or reliefs of variable height 65A will act on the plurality of profiles or reliefs rounded 69A of the ring with rounded extensions or reliefs 69 producing a longitudinal displacement of the ring 65 and also of the assembly integral to said ring 65 formed by: ring 71 and the thrust bearing 57 therefore will produce a longitudinal displacement of the 3 or component 23 relative to the I or component 19.
  • This longitudinal displacement of the 3 or component 23 produced by the four or component 25 will cause the I or component 19 rotate slightly from the 2 or component 21 around the longitudinal axis 17 of the camshaft 15 by the interaction between the first and third transmission mechanism 29, 33 and the interaction between the ring 41 and the guides 43, as shown in the drawings.
  • the design of the 4 or component 25 is as simple that the component parts (2 rings, the bearing and other) are not complex, however are very simple as it does not have internal slots intricate to operate or complex links with other parts, making them easy to manufacture parts and therefore makes 4 or a set component 25 without excessive production costs, on the other hand does not require high mechanical accuracy or intricate fo ⁇ nas to fulfill a correct working.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Another improvement introduced in the 4 or component ring extensions or reliefs rounded 69 which is rigidly connected to the plurality of bars 98 and which in turn contains 4 or component 25 (formed jointly by the rings 65, 67, 71 and the thrust bearing 57), its function is to act with the ring of profiles or variable reliefs 65 and to decrease the vibrations of the device.
  • the actuator or component 4 or 25 described above is that the height of the profiles or reliefs 65 A of the ring 65 can be varied and therefore the response of the device can be adapted to the particular needs of each motor. and in a determined range of specific rpm.
  • the device can advance or retard the valve timing when the four or component 25 activates a longitudinal force that act on the 3 or component 23 and cause the I or component 19 to rotate slightly about 2 or component 21 around the longitudinal axis 17 of the camshaft 15 thanks to the interaction between the first and third transmission mechanisms 29, 33 and the interaction between the ring 41 and the guides 43, as shown in the drawings.
  • the camshaft variator device of the present invention provides a mechanical device capable of varying the position of the camshaft of an internal combustion engine allowing high power and torque values at high revolutions per minute (rpm) and high values. of power and torque and a stable idle speed at low revolutions per minute and lower fuel consumption and less mechanical wear on the internal combustion engine. In other words, the device makes the motor more elastic (power delivery at a lower speed of revolutions per minute).
  • the camshaft variator device is composed of a first part or I or component 19 to be connected or joined to the camshaft 15, a second part or 2 or component 21 in which the crankshaft timing belt or chain 13 goes.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) crankshaft 13 while the engine is running.
  • One of the main purposes of varying the position of the camshaft 15 is to change the angle between the intake cam and the exhaust cam, since the angle between the intake and exhaust cam plays an important role in the amount of air mixture -fuel that enters the cylinder- piston.
  • the cam opens the intake valve sooner or later, allowing more or less quantity of air-fuel mixture.
  • an engine with a camshaft having an angle between the intake cam and exhaust cam of 114 ° has good low torque (rpm) power and torque and good vacuum speed.
  • an engine with an angle between the intake and exhaust cam of 108 ° develops better values of torque and power at high rpm.
  • the present invention causes the intake camshaft to rotate relative to the exhaust camshaft, changing the angle between the intake cam and the exhaust cam thus making it possible to achieve a better filling of air-fuel mixture of the cylinder-piston when the present device causes the intake valve to open prematurely, closing the angle between the intake and exhaust cam at high rpm.
  • the present invention is preferably set at low rpm, which means that the angle between the intake and exhaust cam is adjusted with the "factory" arrangement at low rpm, with a relatively wide angle between the intake and exhaust cam, causing the intake valve to open later.
  • the present invention allows the angle between the intake or intake cam and the exhaust cam to be changed simply by applying a longitudinal force improving torque and power over a wider range between
  • SUBSTITUTE SHEET join a longitudinal force improving torque and power in a wider range between low rpm and high rpm, providing better values of torque and power, decrease fuel consumption and less mechanical wear on the engine.
  • the new design of the 4 or component 25 and allows the variation of the valve timing allows a new additional function which is the variation of the duration of opening and closing valves accurately.
  • camshaft 15 begins to close the valve, consequently bringing an additional delay of said camshaft 15 with respect to the crankshaft 13 and therefore delaying the closing of said valve, thus increasing the opening time of said valve called duration. This achieves that the valve remains longer open than the camshaft 15 can originally achieve and therefore a higher filling of air-fuel mixture of the cylinder is achieved.
  • valve cam 91 Once the valve cam 91 is closed ceases to act on the 4 or component 25, the longitudinal movement alternate ends returning said four or component 25 and 3 or component 23 to its original position, thus the camshaft 15 returns to its initial lag (lag is produced by longitudinal movement of the four or component 25 by the action of the motor (100) on the gear teeth 65B of the ring 65.
  • the entire device explained above and shown corresponding to the four or component 25 it does not have a high mechanical complexity, since its manufacture is simpler and, on the other hand, its design allows a new additional function such as the variation of duration of opening and closing of valves. Besides, the design allows the use of plastic materials instead of carbon steel which makes it lighter, cheaper and highly reliable. None of the systems on the market today has the ability to vary the duration of valve opening and closing.
  • FIG. 1 is a side view of the camshaft variator device, where one half of the drawing shows a longitudinal section FIG. 2 It is a longitudinal section of the camshaft variator device
  • FIG. 3 is a view of the longitudinal section of the camshaft variator device.
  • FIG. 4 is a view taken on line 4-4 of FIG. 2 with parts added and omitted for better clarity
  • FIG. 5 is a view taken on line 5-5 of FIG. 2 with parts omitted for better clarity
  • FIG. 6 It is a view of the longitudinal section of the transmission mechanism of the I or component of the camshaft variator device
  • FIG.7 is a perspective view of the transmission mechanism 3 or the drive component device camshaft.
  • FIG. 8 is a perspective view of the sliding block 3 or the drive component device camshaft
  • FIG. 9 is a perspective view of the guides within the component 3 or the inverter device camshaft
  • FIG.10 is a front view of the ring 2 or the drive component device camshaft.
  • FIG.11 is a perspective view of the component 4 or the drive device camshaft
  • FIG.12 is a view taken on line 12-12 of FIG. 1 of the camshaft variator device.
  • FIG. 13 is a view taken on line 13-13 of FIG. 12 of the camshaft variator device.
  • FIG. 14 is a view taken on line 14-14 of FIG. 13 of the camshaft variator device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

El presente invento es un dispositivo variador del árbol de levas para un motor de combustión interna que incluye un cigüeñal y un árbol de levas. El dispositivo incluye un (1° componente) que se une de forma rígida al árbol de levas del motor por lo tanto la rotación del 1° componente producirá la rotación del árbol de levas; un (2o componente) que será rotado por el cigüeñal del motor; un (3° componente) que une el 1° componente y 2° componente entre si, y a su vez rotar el 1°o componente respecto al 2° componente para variar la posición y la velocidad parcial del árbol de levas respecto al cigüeñal y un (4o componente) para producir movimiento longitudinal y longitudinal alternativo del 3o componente. El objetivo del dispositivo es permitir variar el tiempo y duración de apertura y cierre de las válvulas mediante la variación de la posición y velocidad parcial del árbol de levas respecto al cigüeñal.

Description

DISPOSITIVO VARIADOR DEL ÁRBOL DE LEVAS INDICACIÓN SECTOR DE LA TÉCNICA AL QUE SE REFIERE LA INVENCIÓN
El presente invento está relacionado a motores de combustión interna, concretamente es un dispositivo para variar la posición del árbol de levas de un motor de combustión interna.
Un motor de combustión interna típico incluye un bloque motor, una pluralidad de pistones reciprocantes que se mueven de forma alternativa dentro del bloque de cilindros, del motor, un cigüeñal unido a los pistones para ser rotado por el movimiento alternativo de dichos pistones y un árbol de levas movido por el cigüeñal por medio de una cadena o correa dedistribución. Al rotar el árbol de levas, el perfil de la leva unida al árbol de levas empuja las válvulas ya sean válvulas de admisión o válvulas de escape, produciendo la apertura de dichas válvulas. Después que dicho perfil del árbol de levas deje de actuar dicha válvula regresará a su posición original gracias a la acción de un resorte cerrando la válvula. El diseño del perfil de la leva así como la posición determina entre otras cosas el tiempo que la válvula permanecerá abierta. En un motor de cuatro tiempos estándar, un ciclo de operación comprendido de
(admisión, compresión, potencia y escape) toman lugar sobre los cuatro tiempos del pistón, realizando éstas operaciones en 2 revoluciones completas del cigüeñal. Cuando el pistón está en el punto máximo del cilindro en el comienzo de la carrera de admisión, la válvula de admisión abre y el pistón en su movimiento descendente absorbe mezcla aire-combustible. Cuando se alcanza el punto mínimo del pistón en su carrera de descenso, la válvula de admisión se cierra y el pistón comienza a subir en su carrera de compresión. Justo antes que el pistón alcance el punto máximo, la mezcla aire combustible comprimida es encendida por un chispazo mandado por una bujía, forzando al pistón a bajar en el ciclo de potencia. Cuando el pistón alcanza el punto más bajo en este ciclo, la válvula de escape abre permitiendo que los productos de la combustión sean forzados hacia fueia a través de la válvula de escape.
Algunos motores de combustión interna usan dos árboles de levas, uno para operar las válvulas de admisión y el otro para operar las válvulas de escape. Ambos árboles de levas en un motor con doble árbol de levas puede ser movidos por una cadena o correa de distribución.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) La eficiencia de un motor de combustión interna puede ser aumentada cambiando la posición del árbol de levas respecto al cigüeñal . Por ejemplo, el árbol de levas puede ser "retardado" abrazando el cierre de las válvulas de admisión o "avanzado" para un cierre adelantado de las válvulas de admisión. En un motor con doble árbol de levas, retrazar o adelantar el árbol de levas puede ser logrado cambiando la posición de uno de los árboles de levas, usualmente del árbol de levas que opera las válvulas de admisión del motor respecto al otro árbol de levas y al cigüeñal. Retrazar o avanzar el árbol de levas varia el tiempo del motor en términos de operación de las válvulas de admisión respecto a las válvulas de escape, o en términos de operación de las válvulas respecto a la posición del cigüeñal. Esto es lo que consigue el dispositivo de mi propiedad la Patente No : US 6.640.760
Por otra parte la eficiencia de un motor de combustión interna también puede ser aumentada si la válvula de admisión es capaz de permanecer durante más tiempo abierta en el ciclo de admisión, permitiendo mayor cantidad de entrada de mezcla aire-combustible.
Entonces la eficiencia de un motor de combustión interna puede ser aumentada de ambas formas:
L- cambiando la posición del árbol de levas respecto al cigüeñal o cambiando la posición usualmente del árbol de levas de admisión respecto al otro áfoól de levas y al cigüeñal (función realizada ya en la otra patente U. S 6.640.760) y
2,- manteniendo la válvula de admisión durante un mayor tiempo abierta permitiendo mayor cantidad de entrada de mezcla aire-combustible al pistón.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) DESCRIPCIÓN:
El dispositivo variador del árbol de levas 11 esta diseñado para usarlo en combinación con un motor de combustión interna típico, el de un automóvil por ejemplo.
El motor de combustión interna incluye un cigüeñal 13 y el árbol de levas 15 que tienen un eje longitudinal 17.
El dispositivo variador del árbol de levas 11 incluye un primer componente 19, preferiblemente alineado con el eje longitudinal 17 del árbol de levas 15, para ser conectado fijamente o unido al árbol de levas 15 por lo tanto la rotación de éste causará que el árbol de levas 15 rote; un segundo componente 21, preferiblemente alineado con el eje longitudinal 17 del árbol de levas 15, para ser rotado por el cigüeñal 13; y un tercer componente 23, preferiblemente alineado con el eje longitudinal 17 del árbol de levas 15, para unir el primer y segundo componente 19, 21 uno al otro, para que el primer componente 19 rote cuando el segundo componente 21 sea rotado por el cigüeñal 13 y para rotar el primer componente 19 respecto al segundo componente 21 con el fin de variar la posición del árbol de levas 15 respecto al cigüeñal 13.
El dispositivo variador del árbol de levas 11 está preferiblemente diseñado para que el movimiento longitudinal del tercer componente 23 respecto al primer componente 19 cause rotación del mencionado primer componente 19 respecto al segundo componente 21 y preferiblemente incluye un cuarto componente 25 para producir el movimiento longitudinal del tercer componente 23. El cuarto componente 25 incluye un componente de fuerza motriz como unos motores eléctricos 100 y 101 que mediante un mecanismo de engranajes hace girar en un sentido u otro el cuarto componente 25 aplicando una fuerza longitudinal y longitudinal alternativa sobre el 3 o componente 23 desplazándolo en sentido longitudinal. El primer componente 19 incluye preferiblemente un mecanismo de transmisión del primer componente 29 que tiene uno o más ( preferiblemente tres) dientes en espiral 31 y un tercer componente 23 que incluye preferiblemente un mecanismo de transmisión 33 que tiene uno o más(preferiblemente tres por lo menos) dientes en espiral 35 que actúan con los dientes en espiral 31 del mecanismo de transmisión del primer componente 29 por lo tanto el movimiento longitudinal del mecanismo de transmisión del tercer componente 33 relativo al mecanismo de transmisión del primer componente 29 causará la rotación del mecanismo de transmisión del primer componente 29. El mecanismo de transmisión del componente 29 puede ser maquinado o si no construido como un eje central con dientes
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) en espiral de acero al carbono o similar. El mecanismo de transmisión del tercer componente 33 puede ser maquinado y construido de acero al carbono, como un anillo con dientes en espiral. El segundo componente 21 preferiblemente incluye una rueda 37 formada por una polea externa con dientes que encaja en una cadena o correa de distribución39 que a su vez es movida por una polea con dientes 40, montada en el cigüeñal 13 ( ver por ejemplo la Fig.4.) Así, el engranaje 37 puede tener dientes externos para usarse con una cadena de distribución o ranuras externas para usarse con una correa de distribución. El segundo componente 21 incluye preferiblemente un cuerpo o un anillo 41 al cual el engranaje de distribución está fijamente unido. El anillo 41 puede ser maquinado y hecho de acero o un plástico como nylon o similar.
El tercer componente 23 esta asegurado preferiblemente al segundo componente 21 en una manera que previene la rotación del mecanismo de transmisión del tercer componente33 respecto al segundo componente 21 y este a su vez permite el movimiento longitudinal del mecanismo de transmisión del tercer componente 33 respecto al segundo componente 21. Por ejemplo, el tercer componente 23 incluye una pluralidad de barras o guías espaciadas entre si tipo enchufe macho 43, y el segundo componente 21 debe tener una pluralidad de orificios circulares 45 espaciados entre si (tipo enchufe hembra) en el anillo 41 para servir de receptor deslizante de las barras o guías 43 del tercer componente 23 para así asegurar el segundo y el tercer componente 21,23 juntos de tal manera que permita el movimiento longitudinal del tercer componente 23 respecto al segundo componente 21 mientras restringe o previene la rotación del tercer componente 23 respecto al segundo componente 21. Las guías o barras 43 pueden ser maquinadas y fabricadas de acero al carbono incluso pueden ser huecas para reducir peso (Ver Fig.9A). Los casquillos 47 son preferiblemente colocados entre las guías o barras 43 y los orificios circulares 45. Los casquillos 47 pueden ser maquinados y fabricados de bronce o un material similar.
El tercer componente 23 incluye preferiblemente un bloque deslizante 49 para unir el mecanismo de transmisión del tercer componente 33 y las guías 43. Por ejemplo, el bloque deslizante 49 debe tener orificios 51 para recibir los extremos de las barras o guías 43 y dichas guías ser fijamente unidas por tornillos y una abertura central 53 para recibir el mecanismo de transmisión del tercer componente 33.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) El bloque deslizante 49 debe ser maquinado y construido de acero al carbono o un material similar.
El dispositivo variador del árbol de levas 11 incluye preferiblemente un primer cojinete de empuje 55 colocado entre el primer componente 19 y el segundo componente 21 para permitir rotación sin restricción entre el primer componente 19 y el segundo componente 21, y un segundo cojinete de empuje 57 colocado entre el tercer componente 23 y el cuarto componente 25 para permitir rotación sin restricción entre el tercer componente 23 y el cuarto componente 25. El tercer componente 23 incluye preferiblemente un borde saliente 59 perteneciente a las barras espaciadas entre si tipo macho 43 y otro borde saliente 61 perteneciente al bloque deslizante 49, ambos bordes salientes 59 y 61 sirven para: permitir el movimiento longitudinal del cuarto componente 25 solidario con el tercer componente 23 y a su vez permitir la rotación del cuarto componente 25 respecto al 3 o componente 23. El tercer componente 23 preferiblemente incluye una pluralidad de tornillos 63 que se extienden a través del bloque deslizante 49 y el mecanismo de transmisión del tercer componente 33 para asegurar estas piezas entre si, aparte dicho mecanismo de transmisión del 3o componente 33 tiene un borde 105 tipo chaveta que encaja en su respectivo cha\etero en el bloque deslizante 49 para asegurar que no haya rotación de éste respecto al bloque deslizante 49.
El cuarto componente 25 incluye preferiblemente un primer y segundo anillo contenedor 71, 65 que están juntos y unidos de forma rígida a la pista externa del cojinete de empuje 57 para prevenir o restringir el movimiento longitudinal del cuarto componente 25 respecto al segundo cojinete de empuje 57 y por lo tanto al 3o componente 23. Estas dos piezas contenedoras 71 y 65 pueden ser hechas de nylon o un material similar.
El primer anillo contenedor 65 presenta en una de sus caras una pluralidad (por lo menos 2) de perfiles o relieves de altura variable 65A para que al girar dicho anillo 65 aplique una fuerza longitudinal en un punto de contacto determinado como son la pluralidad de perfiles o relieves redondeados 69A pertenecientes al anillo 69. El cuarto componente 25 debe incluir una pluralidad de tornillos que se extienden a través del primer anillo contenedor 65 y del segundo anillo contenedor 71 para mantener dichas piezas unidas.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) El segundo componente 21 incluye preferiblemente un tercer y cuarto anillo contenedor 75, 77 que están unidos y sirve para centrar el cojinete de empuje principal 55 respecto al anillo 41 y unir de forma rígida dicho cojinete de empuje 55 al 2° componente 21 permitiendo la rotación de ambas piezas entre si . El tercer y cuarto anillo contenedor75, 77 debe ser maquinado y fabricado de plástico como nylon u otro material como acero al carbono o un material similar.
El segundo componente 21 debe incluir una pluralidad de tornillos para unir el primer anillo contenedor 75, el segundo anillo contenedor 77 y el anillo 41 para asegurar estas partes entre si. El mecanismo de transmisión del primer componente 29 consiste preferiblemente de una prolongación del eje que tiene un extremo 79 y el otro extremo 81 donde se encuentran los dientes en espiral 31.
El primer componente 19 incluye preferiblemente un primer conector 83 que se une al extremo 79 del mecanismo de transmisión del primer componente 29 por medio de una chaveta 85 y chavetero para la chaveta 85 en ambos tanto en el extremo del eje 79 como en el primer conector 83; y una serie de tornillos 86 que se extienden a través del primer conector 83 hacia la chaveta 85. El primer conector 83, tiene un cambio de sección de diámetro 89 que se usa para alojar la cabeza de un tornillo que une el tercer conector95 y el segundo conector 93 con el árbol de levas 15. El primer conector 83 debe ser maquinado y construido de acero al carbono o un material similar.
El primer componente 19 debe incluir un tercer conector 95 que se conecta al segundo conector 93 y dicho conector 93 se conecta al primer conector 83. Los conectores 95, 93 y 83 deben ser hechos de acero al carbono o un material similar. Y un pasador 96 que atraviesa el segundo conector 93, y se extiende desde el primer conector 83 hacia el tercer conector 95.
El primer componente 19 debe incluir una pluralidad de tornillos para asegurar el primer conector 83 con el segundo conector 93. Por otra parte el primer conector 83, el segundo conector 93 y el tercer conector 95 están asegurados de forma rígida gracias al pasador 96 evitando deslizamiento entre los conectores 83, 93 y 95. El segundo y tercer conector 93 y 95 unidos forman un espacio para contener el cojinete de empuje 55 y restringir el movimiento longitudinal del segundo componente 21 respecto al primer componente 19 mientras que permite la rotación del segundo componente 21 respecto al primer
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) mientras que permite la rotación del segundo componente 21 respecto al primer componente 19 y por medio de los mecanismos de transmisión del primer componente y tercer componente 29 y 33. Los conectores segundo y tercero 93, 95 tienen un orificio central para ser asegurado de forma rígida (que no exista rotación entre los conectores 93, 95 y el árbol de levas) mediante un tornillo a un extremo del árbol de levas 15 por lo tanto el árbol de levas 15 rotará o girará cuando el cigüeñal 13 haga que el segundo componente 21 gire por medio de la unión entre la correa o cadena de distribución 39 y el engranaje de distribución 37, causando de este modo que el tercer componente 23 rote por medio de la unión entre el anillo 41 y las guías 43, causando así que el primer componente 19 rote por la interacción entre el primer y tercer mecanismo de transmisión 29, 33 tal como se muestra en los dibujos. Entonces el variador del árbol de levas podrá adelantar o atrazar el tiempo de las válvulas cuando diversos sensores instalados en el motor den una señal que hará girar el motor eléctrico 100 moviendo el cuarto componente 25 y éste aplique una fuerza longitudinal sobre el 3o componente 23 consiguiéndose que el Io componente 19 gire ligeramente respecto al 2o componente 21 alrededor del eje longitudinal 17 del árbol de levas 15 por medio de la interacción entre el mecanismo de transmisión del primer componente y el tercer componente 29, 33 y la interacción entre el anillo de nylon41 y las guías 43. Otro diseño de las guías 43 (ver figura 9A) es que su parte central presenta un orificio lo que la hace ser más liviana.
El 4o componente 25 está compuesto por varias partes y su finalidad es aplicar una fuerza longitudinal al 3o componente 23. Es el mismo que el usado en el proyecto anterior (Véase la patente de mi propiedad Patent No: US 6.640.760) pero colocado en otra posición y con piezas adicionales. Antes se encontraba en la parte find del 3o componente 23 y ahora se encuentra ubicado entre el 2o componente 21 y 3o componente 23 con la finalidad de hacer más compacto el dispositivo y lograr mayor precisión y ajuste de un motor. Dicho 4o componente queda formado por:
.- Un anillo con una pluralidad de extensiones 69 (por lo menos 2) con perfiles o relieves redondeados 69A en sus extremos y orificios circulares en sus extremos para fijarse a las barras 98,
.- otro anillo 65 que presenta en una de sus caras una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable 65A y en otra de sus caras presenta una pluralidad de cavidades donde
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) altura variable 65A y en otra de sus caras presenta una pluralidad de cavidades donde encajan y actúan una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable67A y presenta en su periferia dientes de engranaje 65B y en su parte trasera presenta un cambio de sección para dar cabida al cojinete de empuje 57 .- otro anillo 67 que presenta en una de sus caras una pluralidad de cavidades donde encaja y actúa una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable 73B, adicional presenta en su cara opuesta una pluralidad (por lo menos 4) perfiles o relieves de altura variable 67A y presenta en su periferia dientes de engranaje 67B. .- otro anillo 73 que presenta en una de sus caras una cavidad semi-circular 73A donde actúa la excéntrica 91 y en su cara opuesta presenta una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable 73B
.- otro anillo 71 que presenta en una de sus caras un cambio de sección y junto con la parte trasera del anillo 65 forman una cavidad para dar cabida a un cojinete de empuje 57 y se unen de forma rígida a la pista externa de dicho cojinete de empuje57 .- las barras 98 donde se fijan de forma rígida los motores 100 y 101, el anillo con la pluralidad de extensiones 69, la pluralidad de engranajes 106, 107 y 108 que están acoplados y sincronizados en movimiento entre el 2o y 4o componente (21,25) y las excéntricas 91 .- y dos motores eléctricos 100 y 101, donde el motor eléctrico 100 que mediante un tomillo sin fin 102 actúa sobre los dientes de engranaje 65B mueve el anillo 65 en ambos sentidos y el 2o motor eléctrico 101 que mediante un tornillo sin fin 103 actúa sobre los dientes de engranaje 67B moviendo el anillo 67 en ambos sentidos.
.- y el anillo 41 que presenta en su periferia una pluralidad de engranajes 41A que están acoplados y sincronizados en movimiento con una pluralidad de engranajes 107, 108 y 106 que mueven las excéntricas 91 y 91A
.- una pluralidad de excéntricas 91 y 91 A unidas a un engranaje 106 donde dichas excéntricas 91 y 91A que actúan sobre las cavidades semi-circulares 73A del anillo 73 .- una pluralidad de engranajes 107 y 108 para sincronizar con precisión el movimiento del 2° componente 21 (mediante los engranajes 41A) con la excéntrica 91 (mediante los engranajes 106).
El anillo con la pluralidad de extensiones 69 con perfiles o relieves redondeados 69A interactúan con los perfiles o relieves variables 65A del anillo 65, dicho anillo con la
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) interactúan con los perfiles o relieves variables 65A del anillo 65, dicho anillo con la pluralidad de extensiones 69 está unido de forma rígida a las barras 98 mediante los orificios 69B . Las barras 98 se usan para fijar de forma rígida el anillo con extensiones o relieves redondeados 69 y el motor eléctrico 100 y 101. El motor eléctrico 100 cuyo engranaje 102 interactúa con los dientes rectos 65B del anillo 65. Dicho anillo 65 es la pieza existente del diseño anterior pero modificada, ya que se le han quitado los pasadores laterales de conexión existentes y se ha colocado una pluralidad de dientes de engranaje 65B en la parte externa de la pieza. El cojinete de empuje57 está encerrado entre los bordes 59 de la guía 43 y el borde 61 del bloque deslizante 49 que restringen el movimiento longitudinal del 4o componente 25 respecto al 3o componente 23 y permiten la rotación de dicho cojinete de empuje 57 respecto al 4o componente 25, es decir permite la rotación del 4o componente 25 respecto al 3o componente 23. Entonces al girar el tornillo sin fin 102 del motor eléctrico 100 e interactuar con los dientes de engranaje rectos 65B del anillo 65 girará dicho anillo 65 alrededor del eje y por lo tanto girará el conjunto unido a dicho anillo 65 formado por el anillo 71 y el cojinete de empuje 57. Al girar dicho anillo 65 la pluralidad de perfiles o relieves de altura variable 65A actuarán sobre la pluralidad de perfiles o relieves redondeados 69A del anillo con extensiones o relieves redondeados 69 produciendo un desplazamiento longitudinal del anillo 65 y también del conjunto solidario a dicho anillo 65 formado por: el anillo 71 y el cojinete de empuje 57 por lo tanto producirá un desplazamiento longitudinal del 3o componente 23 respecto al Io componente 19. Este desplazamiento longitudinal del 3o componente 23 producido por el 4o componente 25 causará que el Io componente 19 rote ligeramente respecto al 2o componente 21 alrededor del eje longitudinal 17 del árbol de levas 15 gracias a la interacción entre el primer y tercer mecanismo de transmisión 29, 33 y la interacción entre el anillo 41 y las guías 43, como se muestra en los dibujos. El diseño del 4o componente 25 es sencillo ya que las piezas que lo componen (los 2 anillos, el cojinete y otras) no son complejas, por el contrario son muy sencillas ya que no presentan ranuras internas intrincadas para funcionar o acoplamientos complejos con otras piezas, haciendo de ellas piezas de fácil fabricación y por lo tanto hace del 4o componente 25 un conjunto sin costes de producción excesivos, por otra parte no requiere alta precisión mecánica ni de foπnas intrincadas para cumplir un buen funcionamiento y duración.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Otra de las mejoras introducidas en el 4o componente es el anillo con extensiones o relieves redondeados 69 que está unido de forma rígida a la pluralidad de barras 98 y que a su vez contiene al 4o componente 25 (conjunto formado por los anillos 65, 67, 71 y el cojinete de empuje 57), su función es actuar con el anillo de perfiles o relieves variables 65 y disminuir las vibraciones del dispositivo.
Todas éstas mejoras hechas en el actuador y otras partes del dispositivo están orientadas a mejorar el funcionamiento y fiabilidad. Una de las ventajas adicionales del acüador o 4o componente 25 antes descrito es que se puede variar la altura de los perfiles o relieves 65 A del anillo 65 y por lo tanto se puede conseguir adaptar la respuesta del dispositivo a las necesidades particulares de cada motor y en un rango determimdo de rpm específico.
Por lo tanto el dispositivo puede avanzar o retrazar el tiempo de las válvulas cuando el 4o componente 25 active una fuerza longitudinal que actuará sobre el 3o componente 23 y causará que el Io componente 19 rote ligeramente respecto al 2o componente 21 alrededor del eje longitudinal 17 del árbol de levas 15 gracias a la interacción entre el primer y tercer mecanismo de transmisión 29, 33 y la interacción entre el anillo 41 y las guías 43, como se muestra en los dibujos.
El dispositivo variador del árbol de levas de la presente invención provee de un dispositivo mecánico capaz de variar la posición del árbol de levas de un motor de combustión interna permitiendo altos valores de potencia y par motor a altas revoluciones por minuto (rpm) y altos valores de potencia y par motor y una velocidad estable en vacío a bajas revoluciones por minuto y menor consumo de combustible y menor desgaste mecánico del motor de combustión interna. En otras palabras el dispositivo logra que el motor sea más elástico ( entrega de potencia a más bajo régimen de revoluciones por minuto). El dispositivo variador del árbol de levas está compuesto de una primera parte o Io componente 19 para ser conectado o unido al árbol de levas 15, una segunda parte o 2o componente 21 en la cual va la correa o cadena de distribución del cigüeñal 13 y un 3o componente 23 o parte intermedia que une el Io y 2o componente 19 y 21 respectivamente de tal manera que permita que el Io componente 19 o parte interna y el 2o componente 21 o parte externa se muevan con diferentes velocidades, lo cual produce un movimiento rotacional en el Io componente 19 o parte interna cuando una fuerza longitudinal es aplicada al 3o componente 23 o parte intermedia, la cual es capaz de variar la posición del árbol de levas 15 respecto al cigüeñal 13 mientras el motor está funcionando. Uno de los propósitos principales de variar
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) cigüeñal 13 mientras el motor está funcionando. Uno de los propósitos principales de variar la posición del árbol de levas 15 es cambiar el ángulo entre la leva de admisión y la leva de escape, ya que el ángulo entre la leva de admisión y escape juega un papel importante en la cantidad de mezcla aire-combustible que entra en el cilindro- pistón. Dependiendo en si la leva abre la válvula de admisión antes o después, permitiendo más o meros cantidad de mezcla aire-combustible. Por ejemplo, un motor con un árbol de levas que tenga un ángulo entre la leva de admisión y la leva de escape de 114° tiene buenos valores de par motor y potencia a bajas (rpm) y una buena velocidad de vacío. Por ota parte, un motor con un ángulo entre la leva de admisión y escape de 108° desarrolla mejores valores de par motor y potencia a altas rpm. Cuando la leva de admisión abre la válvula de admisión antes y la válvula de escape no está cerrada completamente, dfchos gases de escape siguen saliendo por la válvula de escape creando un vacío. Este vacío aumenta la cantidad de gases de entrada (mezcla aire-combustible) y permite que entre mayores cantidades de gases de entrada al cilindro- pistón. Esto es exactamente lo que se busca a altas rpm porque se requiere un llenado eficiente de mezcla aire- combustible en el cilindro- pistón tanto como sea posible para obtener una combustión más eficiente. Cuando la leva de admisión abre la válvula de admisión antes (respecto a los precisos momentos mecánicos de apertura y cierre de válvulas) a bajas rpm, parte de los gases de entrada escapan a través de la válvula de escape ( porque ésta no está completamente cerrada) y por lo tanto el llenado del cilindro pistón es pobre. El resultado es una mala e irregular velocidad en vacío, alto consumo y bajo par motor y potencia a bajas rpm. Mientras el motor está funcionando en ambos alta y bajas rpm, la presente invención hace que el árbol de levas de admisión rote respecto al árbol de levas de escape, cambiando el ángulo entre la leva de admisión y la leva de escape por lo tanto es posible conseguir un mejor llenado de mezcla aire- combustible del cilindro -pistón cuando el presente dispositivo haga que la válvula de admisión abra antes de tiempo, cerrando el ángulo entre la leva de admisión y escape a altas rpm. El presente invento está preferiblemente ajustado a bajas rpm, lo cual quiere decir que el ángulo entre la leva de admisión y escape están ajustadas con el arreglo de "fábrca" a bajas rpm, con un ángulo relativamente amplio entre la leva de admisión y escape, haciendo que la válvula de admisión abra más tarde. La presente invención permite que el ángulo entre la leva de admisión o entrada y la leva de escape sea cambiada sirrplemente aplicando una una fuerza longitudinal mejorando par motor y potencia en un rango más amplio entre
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) una una fuerza longitudinal mejorando par motor y potencia en un rango más amplio entre bajas rpm y altas rpm, proveyendo de mejores valores de par motor y potencia, disminuir consumo de combustible y menor desgaste mecánico del motor. Aunque la presente invención ha sido descrita e ilustrada de una forma determinada e inclinada hacia un determinado uso, ésta no se limita sólo a un determinado uso ya que ciertas modificaciones y cambios puedan ser hechos en ésta estando completamente en el alcance propuesto de la invención.
El nuevo diseño del 4o componente 25 además de permitir la variación del tiempo de las válvulas permite una función adicional nueva que es la variación de la duración de apertura y cierre de las válvulas con precisión.
Esto es gracias a un 2o motor 101 que interactúa con los dientes de engranaje 67B, girando el anillo 67 que produce un movimiento longitudinal del anillo 73 debido a la interacción sobre los perfiles de relieve variable 73B. Al desplazarse en sentido horizontal el anillo 73 va a interactuar con la excéntrica 91 concretamente con la zona semicircular 73 A y al estar dicha excéntrica 91 girando va a producir un movimiento longitudinal alternativo en la zona 73A y por lo tanto del anillo 73, éste a su vez transmitirá dicho movimiento longitudinal alternativo sobre el anillo 67 y éste último sobre el anillo 65 gracias a la interacción de los perfiles de relieve variable 73B y 67A respectivamente. Entonces se moverá en sentido longitudinal alternativo el 3 o componente 23 puesto que es solidario al anillo 65 que forma parte del 4o componente 25.
El movimiento de desplazamiento longitudinal alternativo del anillo 73 producido por la excéntrica 91 se produce en el momento preciso cuando la válvula se está abriendo y cerrando para variar el tiempo de dicha "apertura" y "cierre" de la válvula. La transmisión de movimiento se logra ya que la excéntrica 91 está sincronizada en movimiento con el 2o componente 21 que a su vez está sincronizado en movimiento con el cigüeñal 13 entonces al girar dicho 2o componente 21 girará la excéntrica 91. El movimiento se transmite por la interacción de los dientes de engranaje 106 pertenecientes a la excéntrica91 por medio de los dientes de engranajes 107 y 108 respectivamente hasta los dientes del engranaje 41 A del 2o componente 21 y éste último movido por una cadena o correa de distribución por el cigüeñal 13.
El movmiento longitudinal alternativo del 4o componente 25 se produce justo cuando el
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) árbol de levas 15 comienza a cerrar la válvula, trayendo como consecuencia un atrazo adicional de dicho árbol de levas 15 respecto al cigüeñal 13 y por lo tanto retardando el cierre de dicha válvula aumentando de ésta manera el tiempo de apertura de dicha válvula llamado duración. Con esto se consigue que la válvula permanezca más tiempo abierta de lo que puede originalmente lograr el árbol de levas 15 y por lo tanto se consigue un mayor llenado de mezcla aire- combustible del cilindro.
Una vez que la válvula está cerrada la excéntrica 91 deja de actuar sobre el 4o componente 25, el movimiento longitudinal alternativo termina regresando dicho 4o componente 25 y el 3o componente 23 a su posición original, por lo tanto el árbol de levas 15 regresa a su desfase inicial (desfase que es producido por el movimiento longitudinal del 4o componente 25 por la acción del motor (100) sobre los dientes de engranaje 65B del anillo 65. Todo el dispositivo anteriormente explicado y mostrado correspondiente al 4o componente 25 no tiene una elevada complejidad mecánica, puesto que su fabricación es más sencilla Y por otra parte su diseño permite una función adicional nueva como es la variación de duración de apertura y cierre de válvulas. Aparte el diseño permite el uso de materiales plásticos en lugar de acero al carbono lo que lo hace ser más liviano, económico y a la vez altamente fiable. Ninguno de los sistemas que existen en el mercado actualmente tiene la capacidad de variar la duración de apertura y cierre de válvulas.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
FIG.1 Es una vista lateral del dispositivo variador del árbol de levas, donde una mitad del dibujo presenta un corte longitudinal FIG. 2 Es un corte longitudinal del dispositivo variador del árbol de levas
FIG.3 Es una vista de la sección longitudinal del despiece del dispositivo variador del árbol de de levas.
FIG.4 Es una vista tomada en la línea 4 - 4 de la FIG. 2 con partes añadidas y omitidas para mejor claridad FIG.5 Es una vista tomada en la línea 5 - 5 de la FIG. 2 con partes omitidas para mejor claridad
FIG. 6 Es una vista de la sección longitudinal del mecanismo de transmisión del Io componente del dispositivo variador del árbol de levas
FIG.7 Es una vista en perspectiva del mecanismo de transmisión del 3o componente del dispositivo variador del árbol de levas.
FIG. 8 Es una vista en perspectiva del bloque deslizante del 3o componente del dispositivo variador del árbol de levas
FIG. 9 Es una vista en perspectiva de las guías pertenecientes al 3o componente del dispositivo Variador del árbol de levas
FIG.10 Es una vista frontal del anillo del 2o componente del dispositivo variador del árbol de levas.
FIG.11 Es una vista en perspectiva del 4o componente del dispositivo variador del árbol de levas FIG.12 Es una vista tomada en la línea 12 - 12 de la FIG. 1 del dispositivo variador del árbol de levas.
FIG.13 Es una vista tomada en la línea 13 - 13 de la FIG. 12 del dispositivo variador del árbol de levas. FIG.14 Es una vista tomada en la línea 14 - 14 de la FIG. 13 del dispositivo variador del árbol de levas.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)

Claims

REIVINDICACIONES:
1.- Reivindicación 1. El dispositivo variador del áibol de levas para un motor de combustión interna formado por un cigüeñal, árbol de levas y pistones consiste de las siguientes partes: (a) un primer componente que esta conectado de forma rígida al árbol de levas y por lo tanto al rotar este primer componente causará la rotación del árbol de levas; dicho primer componente incluye un mecanismo de transmisión del primer componente que tiene por lo menos un diente en espiral.
(b) un segundo componente que va a ser movido por el cigüeñal del motor; y (c) un tercer componente que une el primer y el segundo componente uno al otro por lo tanto el primer componente rotará cuando el segundo componente sea rotado por el cigüeñal y rotar el primer componente relativo al segundo componente para variar la posición del árbol de levas relativa al cigüeñal; dicho tercer componente incluye un mecanismo de transmisión del tercer componente que tiene por lo menos un diente en espiral que actúa con dicho diente espiral del mencionado mecanismo de transmisión del primer componente por lo tanto el movimiento longitudinal del mencionado mecanismo de transmisión del tercer componente relativo al mencionado mecanismo de transmisión del primer componente causará la rotación del mencionado mecanismo de transmisión del primer componente; dicho tercer componente incluye una pluralidad de barras espaciadas tipo enchufe macho y dicho segundo componente tiene una pluralidad de orificios circulares espaciados entre si tipo enchufe hembra para servir de receptor deslizante de las mencionadas barras tipo enchufe macho del tercer componente para asegurar que dicho segundo y tercer componentes estén juntos de modo que permita movimiento longitudinal del tercer componente respecto a dicho segundo componente y a la vez prevenir la rotación de dicho tercer componente respecto a dicho segundo componente.
2.- Reivindicación 2. El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 1 en la cual el movimiento longitudinal del tercer componente respecto al primer componente causa rotación del primer componente respecto al segundo componente.
3.- Reivindicación 3 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 2 en la cual está incluido un cuarto componente para producir movimiento longitudinal del tercer componente.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
4.- Reivindicación 4 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 3 en la cual el cuarto componente incluye fuerza motriz para aplicar una fuerza longitudinal a dicho tercer componente.
5.-Reivindicación 5 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 3 caracterizado porque el 4o componente está formado por un anillo con una pluralidad de extensiones (por lo menos 2) que presenta perfiles o relieves redondeados en sus extremos y unos orificios circulares también en sus extremos.
6.- Reivindicación 6 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 3 caracterizado porque el 4o componente está formado por otro anillo que presenta en una de sus caras una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable y en otra de sus caras presenta una pluralidad de cavidades donde encajan y actúan una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable de otro anillo perteneciente al 4o componente y presenta en su periferia dientes de engranaje y en su parte trasera presenta un cambio de sección para dar cabida a un cojinete de empuje.
7.- Reivindicación 7 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 3 caracterizado porque el 4o componente está formado por otro anillo que presenta en una de sus caras una pluralidad de cavidades donde encaja y actúa una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable y adicional presenta en su cara opuesta una pluralidad (por lo menos 4) perfiles o relieves de altura variable que actúan en el anillo de la reivindicación 6 y presenta en su periferia dientes de engranaje.
8.- Reivindicación 8 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 3 caracterizado porque el 4o componente está formado por otro anilb que presenta en una de sus caras una cavidad semi-circular donde actúa una excéntrica y en su cara opuesta presenta una pluralidad de perfiles o relieves de altura variable que actúan en el anillo de la reivindicación 7.
9.- Reivindicación 9 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 3 caracterizado porque el 4o componente está formado por un anillo que presenta en una de sus caras un cambio de sección y junto con la parte trasera del anillo de la reivindicaciάi 6 forman una cavidad para dar cabida a un cojinete de empuje donde ambos anillos se unen de forma rígida a la pista externa de dicho cojinete de empuje.
10.- Reivindicación 10 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 4 caracterizado porque el 4o componente incluye una fuerza motriz producida por dos motores
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) eléctricos, donde el Io motor eléctrico mediante un tornillo sin fin actúa sobre los dientes de engranaje del anillo de la reivindicación 6 para girar dicho anillo en ambos sentidos y el 2o motor eléctrico que mediante un tornillo sin fin actúa sobre los dientes de engranaje del anillo descrito en la reivindicación 7 moviendo dicho anillo en ambos sentidos.
11.- Reivindicación 11 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 1 caracterizado porque el segundo componente presenta en su periferia una pluralidad de dientes de engranaje para transmitir fuerza motriz alternativa al 4o componente mediante una pluralidad de engranajes acoplados y sincronizados en movimiento entre el 2o componente y 4o componente.
12.- Reivindicación 12 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 11 caracterizado porque el 4o componente incluye una fuerza motriz alternativa producida por una pluralidad de excéntricas movidas por la pluralidad de engranajes acoplados y sincronizados entre el 2o componente y 4o componente descritos en la reivindicación 11
13.- Reivindicación 13 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 4 caracterizado porque el 4o componente está formado por unas barras externas donde se fijan de forma rígida 2 motores de la reivindicación 10 para producir fuerza motril el anillo con la pluralidad de extensiones y relieves o perfiles redondeados de la reivindicación 5, la pluralidad de engranajes acoplados y sincronizados entre el 2o y 4o componente de la reivindicación 11 y las excéntricas de la reivindicación 12.
14.-Reivindicación 14 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 1 caracterizado por un primer componente que es un eje compuesto, dicho primer componente posee una sección que tiene una cavidad para la cabeza de un tornillo facilitando la uñón del árbol de levas con el primer componente mediante dicho tornillo y un pin, éste último para evitar deslizamiento entre el primer componente y el árbol de levas.
15.-Reivindicación 15 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 1 caracterizado por tener un primer componente con una zona graduada para hacer un ajuste inicial del árbol de levas respecto al cigüeñal.
16.- Reivindicación 16 El dispositivo variador del árbol de levas según la reivindicación 3 caracterizado porque el 4o componente tiene restringido su movimiento longitudinal respecto al 3o componente por 2 bordes unidos de forma rígida a dicho 3o componente asegurando así: el movimiento longitudinal del 3o componente y el 4o componente juntos
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) y a su vez permitir la rotación del 4o componente respecto al 3o componente gracias al cojinete de empuje que tiene el 4o componente (reivindicación 9) y va montado sobre el 3o componente y asegurado de forma rígida por los bordes ya mencionados del 3o componente.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
PCT/ES2005/000625 2005-11-16 2005-11-16 Dispositivo variador del árbol de levas WO2007057479A1 (es)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/085,206 US8443774B2 (en) 2005-11-16 2005-11-16 Camshaft variator device
PCT/ES2005/000625 WO2007057479A1 (es) 2005-11-16 2005-11-16 Dispositivo variador del árbol de levas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2005/000625 WO2007057479A1 (es) 2005-11-16 2005-11-16 Dispositivo variador del árbol de levas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007057479A1 true WO2007057479A1 (es) 2007-05-24

Family

ID=38048313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2005/000625 WO2007057479A1 (es) 2005-11-16 2005-11-16 Dispositivo variador del árbol de levas

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8443774B2 (es)
WO (1) WO2007057479A1 (es)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB347806A (en) * 1929-03-30 1931-05-07 Georges Boulet Improvements in means for adjusting the valve gears of internal combustion engines
US4976229A (en) * 1990-02-12 1990-12-11 Siemens Automotive L.P. Engine camshaft phasing
US5860328A (en) * 1995-06-22 1999-01-19 Chrysler Corporation Shaft phase control mechanism with an axially shiftable splined member
US6352060B1 (en) * 1998-05-04 2002-03-05 Paul Jospeh Bentley Variable timing poppet valve apparatus
US6640760B1 (en) * 2002-05-17 2003-11-04 Pedro A. Plasencia Camshaft rearranging device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5326321A (en) 1992-06-25 1994-07-05 Chang Ping Lung Adjusting device for adjusting the instantaneous relative angular difference between two rotating members
JP3392514B2 (ja) 1993-05-10 2003-03-31 日鍛バルブ株式会社 エンジンのバルブタイミング制御装置
US5592909A (en) 1994-03-18 1997-01-14 Unisia Jecs Corporation Camshaft phase changing device
US5803030A (en) 1997-01-10 1998-09-08 Cole; Kenneth Wade Phase adjustable cam drive
US6167854B1 (en) 1999-04-01 2001-01-02 Daimlerchrysler Corporation Two-part variable valve timing mechanism
US6199522B1 (en) 1999-08-27 2001-03-13 Daimlerchrysler Corporation Camshaft phase controlling device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB347806A (en) * 1929-03-30 1931-05-07 Georges Boulet Improvements in means for adjusting the valve gears of internal combustion engines
US4976229A (en) * 1990-02-12 1990-12-11 Siemens Automotive L.P. Engine camshaft phasing
US5860328A (en) * 1995-06-22 1999-01-19 Chrysler Corporation Shaft phase control mechanism with an axially shiftable splined member
US6352060B1 (en) * 1998-05-04 2002-03-05 Paul Jospeh Bentley Variable timing poppet valve apparatus
US6640760B1 (en) * 2002-05-17 2003-11-04 Pedro A. Plasencia Camshaft rearranging device

Also Published As

Publication number Publication date
US20090223471A1 (en) 2009-09-10
US8443774B2 (en) 2013-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2307149T3 (es) Maquina de piston oscilante y vehiculo con una maquina de piston oscilante de este tipo.
US20080251043A1 (en) Housing wheel engine
US7802550B2 (en) Cylinder head arrangement including a rotary valve
ES2312676T3 (es) Control de valvulas para el ajuste de la carrera de valvulas en una maquina motriz de combustion interna.
EA003820B1 (ru) Двигатель с передачей энергии множеством приводных элементов
ES2346552T3 (es) Maquina de embolos oscilantes.
US7926461B2 (en) System for controlling fluid flow
US7435064B2 (en) Oscillating piston machine
ES2717890T3 (es) Motor de combustión interna
US7721689B2 (en) System and method for controlling fluid flow to or from a cylinder of an internal combustion engine
JP2009518569A (ja) ロータリ燃焼装置
WO2012004630A1 (es) Motor de combustión interna
US7802551B2 (en) Cylinder head for an internal combustion engine
ES2261965T3 (es) Accionador hidraulico de valvulas para motor de piston.
US7240654B2 (en) Engine valve assembly
WO2007057479A1 (es) Dispositivo variador del árbol de levas
AU2006223794B2 (en) Rotary engine
ES2352488B1 (es) Dispositivo variador del árbol de levas.
EP1979575B1 (en) Oscillating piston engine and its conversion mechanism
ES2379146T3 (es) Dispositivo mecánico para la variación de fase y de elevación de las válvulas en un motor de combustión interna
US6640760B1 (en) Camshaft rearranging device
KR100404446B1 (ko) 토러스 크랭크 기구
JP2021055571A (ja) 内燃機関
JP2021055649A (ja) 内燃機関
ES2698798A1 (es) Motor de combustion con bloque giratorio portacilindros

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 200850057

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05817185

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12085206

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 200850057

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: A