WO2009061234A1 - Electromechanical reciprocating drive - Google Patents

Electromechanical reciprocating drive Download PDF

Info

Publication number
WO2009061234A1
WO2009061234A1 PCT/RU2008/000679 RU2008000679W WO2009061234A1 WO 2009061234 A1 WO2009061234 A1 WO 2009061234A1 RU 2008000679 W RU2008000679 W RU 2008000679W WO 2009061234 A1 WO2009061234 A1 WO 2009061234A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
link
electromechanical drive
cam
drive according
elastic
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000679
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Vitaly Vladimirovich Davydov
Original Assignee
Vitaly Vladimirovich Davydov
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 Vitaly Vladimirovich Davydov filed Critical Vitaly Vladimirovich Davydov
Publication of WO2009061234A1 publication Critical patent/WO2009061234A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/186—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions with reciprocation along the axis of oscillation
    • 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
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • 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
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/22—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by rotary motors

Definitions

  • the invention relates to the field of drive technology and can be used as a drive of gas distribution valves of internal combustion engines.
  • a device for an electromechanical valve actuator (US 5873335) comprising a rotor with flat and cylindrical cams, wherein the cylindrical cam interacts with a valve follower provided with a closing spring, and the flat cam interacts with an additional follower equipped with an opening spring;
  • the springs work in antiphase, transferring reactive energy to each other during shifting the drive.
  • the disadvantage of this device is that the transfer of reactive energy is carried out sequentially through two kinematic pairs "fist-pusher", which increases the energy loss in the drive.
  • an electromechanical valve actuator (WO 2004/097184, RU 2005/136876) containing a rotor connected to the pushing element by means of a flat mechanism with a variable gear ratio.
  • the disadvantage of the prototype is the complexity of the mechanism, the significant reduced mass of the moving parts and the fact that in the extreme positions of the drive the rotation of the rotor does not cause the movement of the pushing element.
  • the presence of idling of the mechanism requires an initial impulse to the rotor for shifting and impairs the speed of the drive.
  • the extreme positions of the drive are stable, therefore in in case of failure of the electromagnetic system in the open state, a kinematic closure of the open valve with the piston may occur with damage to parts.
  • the technical result, which the invention is directed to, is to increase the speed of the drive, reduce its overall dimensions, reduce power consumption and increase reliability.
  • the specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the electromechanical drive reciprocating action, which includes a fixed link, a link of rotational motion, a link of translational motion, a system of elastic links, a feature is that the system of elastic links is directly connected to the link back - translational action in such a way that seeks to move the link of the reciprocating movement in a position intermediate between the extreme and regulations.
  • Another feature of the invention is that the link of the rotational movement is connected with the link of the reciprocating movement through a spatial mechanism with a cylindrical cam.
  • Another feature of the invention is that the angle of elevation of the sliding line of the cam and the pusher of the spatial mechanism is greater than or equal to the angle of rest friction in any position of the drive.
  • the gear ratio of the spatial mechanism with a cylindrical cam changes as the rotation link rotates.
  • the spatial mechanism with a cylindrical cam has at least a two-way sliding surface of the cam and pusher, and the cam and pusher are pine.
  • Another feature of the invention is that the link of the rotational movement is mounted on spherical thrust bearings.
  • the system of elastic links contains a pair of pre-compressed twisted compression springs, the elastic forces of which are directed counterclockwise.
  • the feature is that the system of elastic links contains a pair of pneumatic springs, the elastic forces of which are directed counterclockwise.
  • a further feature of the invention is that the link of the rotational movement is driven by a synchronous electric machine with excitation from permanent magnets.
  • the feature is that the link of the rotational movement is driven by a valve-inductor electric machine.
  • the proposed drive has the smallest number of movable links and their reduced mass. This increases the speed of the drive, reduces the load on the parts and leads to lower friction losses and energy consumption.
  • the angle of elevation of the sliding line of the cam and the pusher of the spatial mechanism is always greater than or equal to the angle of rest friction for the selected pair of materials, which sharply reduces the reduced mass of the moving parts near the extreme positions of the drive and also increases its speed.
  • Figure l shows a longitudinal section of an electromechanical valve actuator in its highest (closed) position.
  • Figure 2 presents the main details of the spatial mechanism with a cylindrical cam in a three-way design.
  • Fig.3 shows a scan of the groove of the cam.
  • the electromechanical drive reciprocating action (figure 1, 2) consists of a link of rotational motion, including a rotor 1 with a cylindrical cam 2, a link of reciprocating motion, including a valve 3 and a pusher 4 with teeth 5, a fixed link, including the upper thrust bearing 6 , a stator 7, windings 8, a lower thrust bearing 9 and a guide sleeve 10, and a system of elastic links including an opening spring 11 and a closing spring 12.
  • the rotor 1 is rigidly connected to the cylindrical cam 2 and is mounted by surprise in the spherical thrust bearings 6 and 9 with the possibility of rotation.
  • the rotor is similar in design to the rotor of a synchronous electric machine with permanent magnet excitation.
  • the rotor is similar in design to the rotor of a reactive synchronous (inductor) machine.
  • the system of elastic links in one of the options is represented by two coil compression springs 11 and 12, mounted opposite and acting on the pusher 4 forces in the opposite direction.
  • the forces of the springs 11 and 12 are balanced, when the link of the reciprocating movement deviates from this position, the resultant of the forces of the springs 11 and 12 tends to return it.
  • the system of elastic links can be made in the form of a pair of pneumatic springs having a lower reduced mass, but having increased hysteresis losses.
  • a cylindrical cam 2, a pusher 4 with teeth 5 and a lower thrust bearing 9 form a spatial mechanism that converts the rotation of the rotor into the translational motion of the pusher 4.
  • the elevation angle of the sliding line of the grooves 13 near the extreme positions in the present invention is greater than the rest angle of friction of a pair of “pusher-pusher” constituting for a pair of materials “steel-steel ”(Lubricated) approximately 5 °.
  • Electromechanical drive operates as follows. When the reciprocating link is in one of the extreme positions, a more compressed spring (11 or 12) is applied to the push rod 4 the force that is balanced through the spatial mechanism by the electromagnetic moment applied to the rotor 1. To carry out the transfer of the drive, it is enough to remove the electromagnetic moment applied to the rotor 1.
  • the elastic link system transfers the drive to the opposite extreme position, in which the electromagnetic moment of the opposite sign is applied to the rotor 1 to hold the movable links in a new position.
  • the transfer time of the drive is determined primarily by the stiffness of the springs 11 and 12, the stroke of the pusher 5 and the reduced mass of the moving parts, including the reduced mass of the springs and rotor.
  • the potential energy of a more compressed spring (11 or 12) is subsequently converted into the kinetic energy of the moving parts of the drive and into the potential energy of the opposite spring.
  • a changing electromagnetic moment can be applied to the rotor 1 to compensate for the frictional forces and external forces acting on the actuator (for example, the pressure generated by the gas stream flowing around the valve disc).
  • energy can be either supplied to the drive or taken from it into the electric circuit of an electric machine.
  • the drive spontaneously returns to the intermediate position.
  • the contact of the piston of the internal combustion engine with the valve 3 ajar will not cause damage to the parts, since the spatial drive mechanism does not jam from the push rod 4 throughout the entire stroke due to the fact that the angle of elevation of the sliding line of the cam and the push rod of the spatial mechanism is always greater than or equal to the angle of friction rest for the selected pair of materials.
  • the use of the proposed electromechanical actuator as a drive of gas distribution valves of an internal combustion engine will be most preferable in multi-valve cylinder heads, since for this arrangement the small radial dimensions of the drive are especially important.

Abstract

The invention relates to actuating engineering and can be used as a drive for the gas-distributing valves of internal combustion engines. The inventive electromechanical reciprocating drive comprises, interconnecing, a fixed linkage, a rotational movement linkage, a reciprocating linkage and a system of elastic linkages, therein the system of elastic linkages is directly coupled to the reciprocating linkage in such a way that it tends to displace the reciprocating linkage to a position which is intermediate between the extreme positions and the rotational movement linkage is connected to the reciprocating linkage by means of a three-dimensional mechanism with a cylindrical cam, the angle of ascent of the glide line of the cam and the pusher of the three-dimensional mechanism being equal to or greater than the rest friction angle at any position of the drive.

Description

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ВОЗВРАТНО- ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ELECTROMECHANICAL DRIVE OF RETURN-SHOULDER ACTION
Изобретение относится к области приводной техники и может быть использовано в качестве привода газораспределительных клапанов двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to the field of drive technology and can be used as a drive of gas distribution valves of internal combustion engines.
Известно устройство электромеханического привода клапана (US 5873335), содержащий ротор с плоским и цилиндрическими кулачками, причем цилиндрический кулачок взаимодействует с толкателем клапана, снабженным закрывающей пружиной, а плоский кулачок взаимодействует с дополнительным толкателем, снабженным открывающей пружиной; таким образом, пружины работают в противофазе, передавая друг другу реактивную энергию при перекладке привода. Недостатком устройства является то, что передача реактивной энергии осуществляется последовательно через две кинематические пары «кyлaчoк-тoлкaтeль», что повышает потери энергии в приводе.A device for an electromechanical valve actuator (US 5873335) is known, comprising a rotor with flat and cylindrical cams, wherein the cylindrical cam interacts with a valve follower provided with a closing spring, and the flat cam interacts with an additional follower equipped with an opening spring; Thus, the springs work in antiphase, transferring reactive energy to each other during shifting the drive. The disadvantage of this device is that the transfer of reactive energy is carried out sequentially through two kinematic pairs "fist-pusher", which increases the energy loss in the drive.
Наиболее близким к заявленному устройству является электромеханический привод клапана (WO 2004/097184, RU 2005/136876), содержащий ротор, связанный с толкающим элементом посредством плоского механизма с переменным передаточным отношением. Недостатком прототипа является сложность механизма, значительная приведенная масса подвижных частей и то, что в крайних положениях привода вращение ротора не вызывает перемещение толкающего элемента. Наличие холостого хода механизма требует подвод к ротору начального импульса для осуществления перекладки и ухудшает быстродействие привода. Крайние положения привода являются устойчивыми, поэтому в случае отказа электромагнитной системы в открытом состоянии может произойти кинематическое замыкание открытого клапана с поршнем с повреждением деталей.Closest to the claimed device is an electromechanical valve actuator (WO 2004/097184, RU 2005/136876) containing a rotor connected to the pushing element by means of a flat mechanism with a variable gear ratio. The disadvantage of the prototype is the complexity of the mechanism, the significant reduced mass of the moving parts and the fact that in the extreme positions of the drive the rotation of the rotor does not cause the movement of the pushing element. The presence of idling of the mechanism requires an initial impulse to the rotor for shifting and impairs the speed of the drive. The extreme positions of the drive are stable, therefore in in case of failure of the electromagnetic system in the open state, a kinematic closure of the open valve with the piston may occur with damage to parts.
Техническим результатом, на который направлено предлагаемое изобретение, является повышение быстродействия привода, уменьшение его массогабаритных показателей, снижение энергопотребления и повышение надежности.The technical result, which the invention is directed to, is to increase the speed of the drive, reduce its overall dimensions, reduce power consumption and increase reliability.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в электромеханическом приводе возвратно- поступательного действия, включающем связанные между собой неподвижное звено, звено вращательного движения, звено поступательного движения, систему упругих звеньев, особенностью является то, что система упругих звеньев непосредственно связана со звеном возвратно-поступательного действия таким образом, что стремится переместить звено возвратно-поступательного движения в положение, промежуточное между крайними положениями.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the electromechanical drive reciprocating action, which includes a fixed link, a link of rotational motion, a link of translational motion, a system of elastic links, a feature is that the system of elastic links is directly connected to the link back - translational action in such a way that seeks to move the link of the reciprocating movement in a position intermediate between the extreme and regulations.
Другой особенностью предлагаемого изобретения является то, что звено вращательного движения связано со звеном возвратно- поступательного движения посредством пространственного механизма с цилиндрическим кулачком.Another feature of the invention is that the link of the rotational movement is connected with the link of the reciprocating movement through a spatial mechanism with a cylindrical cam.
Следующей особенностью предлагаемого изобретения является то, что угол подъема линии скольжения кулачка и толкателя пространственного механизма больше либо равен углу трения покоя в любом положении привода.Another feature of the invention is that the angle of elevation of the sliding line of the cam and the pusher of the spatial mechanism is greater than or equal to the angle of rest friction in any position of the drive.
Следующей особенностью предлагаемого изобретения является то, что передаточное отношение пространственного механизма с цилиндрическим кулачком изменяется по мере поворота звена вращательного движения. Следующей особенностью предлагаемого изобретения является то, что пространственный механизм с цилиндрическим кулачком имеет по меньшей мере двухзаходную поверхность скольжения кулачка и толкателя, причем кулачок и толкатель сосны.Another feature of the invention is that the gear ratio of the spatial mechanism with a cylindrical cam changes as the rotation link rotates. Another feature of the invention is that the spatial mechanism with a cylindrical cam has at least a two-way sliding surface of the cam and pusher, and the cam and pusher are pine.
Следующей особенностью предлагаемого изобретения является то, что звено вращательного движения установлено на сферических подпятниках.Another feature of the invention is that the link of the rotational movement is mounted on spherical thrust bearings.
Следующей особенностью предлагаемого изобретения является то, что система упругих звеньев содержит пару предварительно сжатых витых пружин сжатия, упругие силы которых направлены встречно.Another feature of the invention is that the system of elastic links contains a pair of pre-compressed twisted compression springs, the elastic forces of which are directed counterclockwise.
В другом варианте предлагаемого изобретения особенностью является то, что система упругих звеньев содержит пару пневматических пружин, упругие силы которых направлены встречно.In another embodiment of the invention, the feature is that the system of elastic links contains a pair of pneumatic springs, the elastic forces of which are directed counterclockwise.
Следующей особенностью предлагаемого изобретения является то, что звено вращательного движения приводится посредством синхронной электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов.A further feature of the invention is that the link of the rotational movement is driven by a synchronous electric machine with excitation from permanent magnets.
В другом варианте предлагаемого изобретения особенностью является то, что звено вращательного движения приводится посредством вентильно-индукторной электрической машины.In another embodiment of the invention, the feature is that the link of the rotational movement is driven by a valve-inductor electric machine.
По сравнению с аналогом и прототипом предлагаемый привод имеет наименьшее число подвижных звеньев и меньшую их приведенную массу. Это повышает быстродействие привода, снижает нагрузки на детали и ведет к снижению потерь на трение и энергопотребления. В отличие от прототипа, в предлагаемом приводе угол подъема линии скольжения кулачка и толкателя пространственного механизма всегда больше либо равен углу трения покоя для выбранной пары материалов, что резко снижает приведенную массу подвижных частей вблизи крайних положений привода и также увеличивает его быстродействие. На фиг.l представлен продольный разрез электромеханического привода клапана в крайнем верхнем (закрытом) положении.Compared with the analogue and prototype, the proposed drive has the smallest number of movable links and their reduced mass. This increases the speed of the drive, reduces the load on the parts and leads to lower friction losses and energy consumption. Unlike the prototype, in the proposed drive, the angle of elevation of the sliding line of the cam and the pusher of the spatial mechanism is always greater than or equal to the angle of rest friction for the selected pair of materials, which sharply reduces the reduced mass of the moving parts near the extreme positions of the drive and also increases its speed. Figure l shows a longitudinal section of an electromechanical valve actuator in its highest (closed) position.
На фиг.2 представлены основные детали пространственного механизма с цилиндрическим кулачком в трехзаходном исполнении.Figure 2 presents the main details of the spatial mechanism with a cylindrical cam in a three-way design.
На фиг.З представлена развертка паза кулачка.In Fig.3 shows a scan of the groove of the cam.
Электромеханический привод возвратно-поступательного действия (фиг.1 , 2) состоит из звена вращательного движения, включающего ротор 1 с цилиндрическим кулачком 2, звена возвратно-поступательного движения, включающего клапан 3 и толкатель 4 с зубьями 5, неподвижного звена, включающего верхний подпятник 6, статор 7, обмотки 8, нижний подпятник 9 и направляющую втулку 10, и системы упругих звеньев включающей открывающую пружину 11 и закрывающую пружину 12.The electromechanical drive reciprocating action (figure 1, 2) consists of a link of rotational motion, including a rotor 1 with a cylindrical cam 2, a link of reciprocating motion, including a valve 3 and a pusher 4 with teeth 5, a fixed link, including the upper thrust bearing 6 , a stator 7, windings 8, a lower thrust bearing 9 and a guide sleeve 10, and a system of elastic links including an opening spring 11 and a closing spring 12.
Ротор 1 жестко соединен с цилиндрическим кулачком 2 и установлен враспор в сферических подпятниках 6 и 9 с возможностью вращения. В одном из вариантов изобретения ротор аналогичен по конструкции ротору синхронной электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов. В другом варианте ротор аналогичен по конструкции ротору реактивной синхронной (индукторной) машины.The rotor 1 is rigidly connected to the cylindrical cam 2 and is mounted by surprise in the spherical thrust bearings 6 and 9 with the possibility of rotation. In one embodiment of the invention, the rotor is similar in design to the rotor of a synchronous electric machine with permanent magnet excitation. In another embodiment, the rotor is similar in design to the rotor of a reactive synchronous (inductor) machine.
Система упругих звеньев в одном из вариантов представлена двумя витыми пружинами 11 и 12 сжатия, установленными враспор и воздействующими на толкатель 4 силами противоположного направления. В промежуточном положении привода силы пружин 11 и 12 уравновешены, при отклонении звена возвратно-поступательного движения от этого положения равнодействующая сил пружин 11 и 12 стремится вернуть его обратно. В другом возможном варианте система упругих звеньев может быть выполнена в виде пары пневматических пружин, обладающих меньшей приведенной массой, но имеющих повышенные гистерезисные потери. Цилиндрический кулачок 2, толкатель 4 с зубьями 5 и нижний подпятник 9 образуют пространственный механизм, преобразующий вращение ротора в поступательное движение толкателя 4. На кулачке 2 выполнено несколько пазов 13, в зацепление с которыми входит соответствующее число зубьев 5. Для компенсации паразитного изгибающего момента, действующего на механизм в результате внецентренного приложения сил, число пазов 13 в кулачке 2 и число зубьев 5 толкателя 4 должно быть не менее двух, а толкатель 4 и кулачок 2 должны быть соосны. Боковые поверхности зубьев 5 скользят в прямолинейных пазах, выполненных в нижнем подпятнике 9, фиксируя звено возвратно-поступательного движения от поворота вокруг оси. Передаточное отношение механизма определяется углом подъема линии скольжения пазов 13 (фиг.З). С позиций быстродействия привода благоприятным является большой угол подъема, поскольку момент инерции звена вращательного движения, приведенный к массе звена возвратно-поступательного движения, снижается пропорционально квадрату котангенса угла подъема. В крайних положениях привода усилие системы упругих звеньев, действующее на звено возвратно- поступательного движения, максимально. Для снижения электромагнитного момента, прикладываемого к ротору 1 и необходимого для удерживания привода в крайних положениях, угол подъема линии скольжения пазов 13 вблизи крайних положений в предлагаемом изобретении выполняют превышающим угол трения покоя пары «кyлaчoк- тoлкaтeль», составляющего для пары материалов «cтaль-cтaль» (со смазкой) величину приблизительно 5° .The system of elastic links in one of the options is represented by two coil compression springs 11 and 12, mounted opposite and acting on the pusher 4 forces in the opposite direction. In the intermediate position of the drive, the forces of the springs 11 and 12 are balanced, when the link of the reciprocating movement deviates from this position, the resultant of the forces of the springs 11 and 12 tends to return it. In another possible embodiment, the system of elastic links can be made in the form of a pair of pneumatic springs having a lower reduced mass, but having increased hysteresis losses. A cylindrical cam 2, a pusher 4 with teeth 5 and a lower thrust bearing 9 form a spatial mechanism that converts the rotation of the rotor into the translational motion of the pusher 4. Several grooves 13 are made on the cam 2, the corresponding number of teeth engages 5. To compensate for stray bending moment, acting on the mechanism as a result of eccentric application of forces, the number of grooves 13 in the cam 2 and the number of teeth 5 of the pusher 4 must be at least two, and the pusher 4 and cam 2 must be aligned. The lateral surfaces of the teeth 5 slide in straight grooves made in the lower thrust bearing 9, fixing the link reciprocating movement from rotation around the axis. The gear ratio of the mechanism is determined by the angle of elevation of the slip line of the grooves 13 (Fig.Z). From the point of view of the speed of the drive, a large elevation angle is favorable, since the moment of inertia of the rotational movement link, reduced to the mass of the reciprocating motion link, decreases in proportion to the square of the cotangent of the elevation angle. In the extreme positions of the drive, the force of the system of elastic links acting on the link of the reciprocating motion is maximum. To reduce the electromagnetic moment applied to the rotor 1 and necessary to hold the drive in extreme positions, the elevation angle of the sliding line of the grooves 13 near the extreme positions in the present invention is greater than the rest angle of friction of a pair of “pusher-pusher” constituting for a pair of materials “steel-steel ”(Lubricated) approximately 5 °.
Электромеханический привод работает следующим образом. Когда звено возвратно-поступательного движения находится в одном из крайних положений, более сжатая пружина (11 или 12) прикладывает к толкателю 4 усилие, которое через пространственный механизм уравновешивается электромагнитным моментом, приложенным к ротору 1. Для осуществления перекладки привода достаточно снять электромагнитный момент, приложенный к ротору 1. Система упругих звеньев осуществляет перекладку привода в противоположное крайнее положение, в котором к ротору 1 прикладывается электромагнитный момент противоположного знака для удержания подвижных звеньев в новом положении. Время перекладки привода определяется в первую очередь жесткостью пружин 11 и 12, ходом толкателя 5 и приведенной массой подвижных частей, включающей приведенную массу пружин и ротора. Потенциальная энергия более сжатой пружины (11 или 12) последовательно преобразуется в кинетическую энергию движущихся частей привода и в потенциальную энергию противоположной пружины. В процессе перекладки к ротору 1 может быть приложен изменяющийся электромагнитный момент для компенсации сил трения и внешних сил, действующих на привод (например, силы давления, создаваемого потоком газа, обтекающим тарелку клапана). В зависимости от направления действия внешних сил, энергия может как подводиться к приводу, так и отбираться от него в электрическую цепь электрической машины.Electromechanical drive operates as follows. When the reciprocating link is in one of the extreme positions, a more compressed spring (11 or 12) is applied to the push rod 4 the force that is balanced through the spatial mechanism by the electromagnetic moment applied to the rotor 1. To carry out the transfer of the drive, it is enough to remove the electromagnetic moment applied to the rotor 1. The elastic link system transfers the drive to the opposite extreme position, in which the electromagnetic moment of the opposite sign is applied to the rotor 1 to hold the movable links in a new position. The transfer time of the drive is determined primarily by the stiffness of the springs 11 and 12, the stroke of the pusher 5 and the reduced mass of the moving parts, including the reduced mass of the springs and rotor. The potential energy of a more compressed spring (11 or 12) is subsequently converted into the kinetic energy of the moving parts of the drive and into the potential energy of the opposite spring. During shifting, a changing electromagnetic moment can be applied to the rotor 1 to compensate for the frictional forces and external forces acting on the actuator (for example, the pressure generated by the gas stream flowing around the valve disc). Depending on the direction of action of external forces, energy can be either supplied to the drive or taken from it into the electric circuit of an electric machine.
В случае отказа электрической части привода (электромашины, коммутатора, системы управления) привод самопроизвольно возвращается в промежуточное положение. Контакт поршня двигателя внутреннего сгорания с приоткрытым клапаном 3 не приведет к повреждению деталей, поскольку пространственный механизм привода не заклинивается со стороны толкателя 4 на протяжении всего рабочего хода в силу того, что угол подъема линии скольжения кулачка и толкателя пространственного механизма всегда больше либо равен углу трения покоя для выбранной пары материалов. Применение предложенного электромеханического привода в качестве привода газораспределительных клапанов ДВС будет наиболее предпочтительным в многоклапанных головках цилиндров, поскольку для такой компоновки особенно важны малые радиальные размеры привода. In the event of a failure of the electrical part of the drive (electric machine, switch, control system), the drive spontaneously returns to the intermediate position. The contact of the piston of the internal combustion engine with the valve 3 ajar will not cause damage to the parts, since the spatial drive mechanism does not jam from the push rod 4 throughout the entire stroke due to the fact that the angle of elevation of the sliding line of the cam and the push rod of the spatial mechanism is always greater than or equal to the angle of friction rest for the selected pair of materials. The use of the proposed electromechanical actuator as a drive of gas distribution valves of an internal combustion engine will be most preferable in multi-valve cylinder heads, since for this arrangement the small radial dimensions of the drive are especially important.

Claims

Формула изобретения. Claim.
1. Электромеханический привод возвратно-поступательного действия, включающий связанные между собой неподвижное звено, звено вращательного движения, звено возвратно-поступательного движения, систему упругих звеньев, отличающийся тем, что система упругих звеньев непосредственно связана со звеном возвратно- поступательного действия таким образом, что стремится переместить звено возвратно-поступательного движения в положение, промежуточное между крайними положениями, а звено вращательного движения связано со звеном возвратно- поступательного движения посредством пространственного механизма с цилиндрическим кулачком, причем угол подъема линии скольжения кулачка и толкателя пространственного механизма больше либо равен углу трения покоя в любом положении привода.1. Electromechanical drive reciprocating action, including interconnected fixed link, rotational motion link, reciprocating motion link, elastic link system, characterized in that the elastic link system is directly connected to the reciprocal link in such a way that move the reciprocating link to a position intermediate between the extreme positions, and the rotational link is connected to the reciprocal link Yelnia motion by a spatial mechanism with the cylindrical cam, wherein the cam angle lift line and sliding pusher spatial mechanism is greater than or equal to the angle of static friction in any position of the actuator.
2. Электромеханический привод по п.l, отличающийся тем, что передаточное отношение пространственного механизма с цилиндрическим кулачком изменяется по мере поворота звена вращательного движения.2. The electromechanical drive according to claim 1, characterized in that the gear ratio of the spatial mechanism with the cylindrical cam changes as the link rotates.
3. Электромеханический привод по п.l, отличающийся тем, что пространственный механизм с цилиндрическим кулачком имеет по меньшей мере двухзаходную поверхность скольжения кулачка и толкателя, причем кулачок и толкатель соосны.3. The electromechanical drive according to claim 1, characterized in that the spatial mechanism with a cylindrical cam has at least a two-way sliding surface of the cam and pusher, the cam and pusher being aligned.
4. Электромеханический привод по п.l, отличающийся тем, что звено вращательного движения установлено на сферических подпятниках.4. The electromechanical drive according to claim 1, characterized in that the rotational movement link is mounted on spherical thrust bearings.
5. Электромеханический привод по п.l, отличающийся тем, что система упругих звеньев содержит пару предварительно сжатых витых пружин сжатия, упругие силы которых направлены встречно. 5. The electromechanical drive according to claim 1, characterized in that the system of elastic links comprises a pair of pre-compressed twisted compression springs, the elastic forces of which are directed counterclockwise.
6. Электромеханический привод по п.l, отличающийся тем, что система упругих звеньев содержит пару пневматических пружин, упругие силы которых направлены встречно.6. The electromechanical drive according to claim 1, characterized in that the system of elastic links contains a pair of pneumatic springs, the elastic forces of which are directed counterclockwise.
7. Электромеханический привод по п.l, отличающийся тем, что звено вращательного движения приводится посредством синхронной электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов.7. The electromechanical drive according to claim 1, characterized in that the rotational movement link is driven by a synchronous electric machine with excitation from permanent magnets.
8. Электромеханический привод по п.l, отличающийся тем, что звено вращательного движения приводится посредством вентильно- индукторной электрической машины. 8. The electromechanical drive according to claim 1, characterized in that the rotational movement link is driven by a valve-induction electric machine.
PCT/RU2008/000679 2007-11-06 2008-10-31 Electromechanical reciprocating drive WO2009061234A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007141230/11A RU2007141230A (en) 2007-11-06 2007-11-06 RAPID ELECTROMECHANICAL RETURN AND ACCESS DRIVE
RU2007141230 2007-11-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009061234A1 true WO2009061234A1 (en) 2009-05-14

Family

ID=40625975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000679 WO2009061234A1 (en) 2007-11-06 2008-10-31 Electromechanical reciprocating drive

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2007141230A (en)
WO (1) WO2009061234A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9321223B2 (en) 2009-10-27 2016-04-26 Rema Tip Top Gmbh Repair patch for an elastomer component, in particular for a vehicle tire, having increased adhesive strength
CN109630228A (en) * 2018-12-07 2019-04-16 陕西理工大学 A kind of electric-control motor valve gear

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1027600A (en) * 1962-02-14 1966-04-27 Korthaus Helmut Improvements in or relating to an electric motor-driven linear displacing device
FR2547177A1 (en) * 1983-06-10 1984-12-14 Servies Pierre Electric apparatus for filing and polishing the nails
SU1158801A1 (en) * 1982-10-01 1985-05-30 Предприятие П/Я М-5727 Cam mechanism for converting rotary motion to reciprocating motion
SU1495052A1 (en) * 1986-04-07 1989-07-23 Центральное Проектно-Конструкторское Бюро Механизации И Автоматизации Рижского Научно-Производственного Объединения "Техноприбор" Arrangement for moving a movable assembly
DE10140461A1 (en) * 2001-08-17 2003-02-27 Bayerische Motoren Werke Ag Rotary actuator device for stroke control of a gas exchange valve in the cylinder head of an internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1027600A (en) * 1962-02-14 1966-04-27 Korthaus Helmut Improvements in or relating to an electric motor-driven linear displacing device
SU1158801A1 (en) * 1982-10-01 1985-05-30 Предприятие П/Я М-5727 Cam mechanism for converting rotary motion to reciprocating motion
FR2547177A1 (en) * 1983-06-10 1984-12-14 Servies Pierre Electric apparatus for filing and polishing the nails
SU1495052A1 (en) * 1986-04-07 1989-07-23 Центральное Проектно-Конструкторское Бюро Механизации И Автоматизации Рижского Научно-Производственного Объединения "Техноприбор" Arrangement for moving a movable assembly
DE10140461A1 (en) * 2001-08-17 2003-02-27 Bayerische Motoren Werke Ag Rotary actuator device for stroke control of a gas exchange valve in the cylinder head of an internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9321223B2 (en) 2009-10-27 2016-04-26 Rema Tip Top Gmbh Repair patch for an elastomer component, in particular for a vehicle tire, having increased adhesive strength
CN109630228A (en) * 2018-12-07 2019-04-16 陕西理工大学 A kind of electric-control motor valve gear

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007141230A (en) 2009-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2004234596B2 (en) Electromagnetic valve actuator
JP5487451B2 (en) Internal combustion engine valve train switching device
JP2006524775A5 (en)
EP2501906B1 (en) Rotary electromagnetic actuator
EP1045960B1 (en) Engine valve actuation control system
CA1314772C (en) Repulsion actuated potential energy driven valve mechanism
US7265470B1 (en) Magnetic spring and actuators with multiple equilibrium positions
US9395012B2 (en) Electromagnetic valve apparatus with nonlinear spring
US20030051688A1 (en) Electromechanical valve drive incorporating a nonlinear mechanical transformer
CN104454178A (en) Engine braking method
WO2009061234A1 (en) Electromechanical reciprocating drive
CN104314633A (en) Variable valve driving mechanism of engine
US6202607B1 (en) Electromagnetically operating device for actuating a valve
CN204140153U (en) The variable valve actuation of motor
CN104712397A (en) Combined rocker engine braking device
KR20190018619A (en) Operational Support for Differential and Variable-Stroke Cycle Engines
RU2754378C2 (en) System of reversible conversion of reciprocating motion into rotational motion
RU2557828C1 (en) Valve control device
JP3690145B2 (en) Valve driving device and internal combustion engine
Magdum et al. Theoretical Analysis of Rocker Arm
SU265674A1 (en) SCIBER DEVICE
CN110630713A (en) Crankshaft mechanism with eccentric rotation motion, engine and power locomotive
JP2001132422A (en) Device for simultaneously and continuously changing opening/closing time and lift quantity of valve in engine, and continuously changing control method thereof
UA73219C2 (en) Electromechanical reversible stepping motor

Legal Events

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

Ref document number: 08847060

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08847060

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1