ITTO20000067A1 - ROCKER DEVICE FOR COMBUSTION ENGINE. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo "DISPOSITIVO DI BILANCIERE PER MOTORE A SCOPPIO" DESCRIPTION of the industrial invention entitled "BALANCER DEVICE FOR COMBUSTION ENGINE"
La presente invenzione riguarda il campo dei bilancieri utilizzati per il^comando di valvole nei motori a scoppio. The present invention relates to the field of rocker arms used for controlling valves in internal combustion engines.
Generalmente un bilanciere comprende un corpo a forma di leva che poggia mediante una prima estremità, munita di un elemento di rotazione, su un elemento di appoggio fisso sul quale la leva può ruotare, e che coopera mediante una seconda estremità, opposta alla prima e munita di un elemento di spinta, con un gambo di valvola. Generally a rocker arm comprises a lever-shaped body which rests by means of a first end, equipped with a rotation element, on a fixed support element on which the lever can rotate, and which cooperates by means of a second end, opposite to the first and provided of a thrust element, with a valve stem.
Un rullino è disposto tra le due estremità della leva ed è montato folle sulla suddetta leva. Il rullino si trova in contatto permanente con una camma dell'albero a camme del motore, in modo tale che la rotazione della camma provoca la rotazione periodica della leva e l'azionamento del gambo di valvola. Il rullino si presenta generalmente sotto la forma di un rullo cilindrico montato in rotazione su un perno fisso tramite degli aghi o tramite un cuscinetto liscio. Il perno fisso che sostiene il rullino è montato in aperture disposte nelle pareti laterali del corpo di bilanciere ed è reso solidale al suddetto corpo mediante dei mezzi appropriati, quali un montaggio mediante regolazione serrata e/o mediante tornitura in lastra di materiale (lavorazione a butteruola). Il corpo di bilanciere ruota sull'elemento di appoggio fisso per mezzo di una calotta sferica, l'estremità del suddetto elemento di appoggio presentando ugualmente una forma sferica. A roller is arranged between the two ends of the lever and is mounted idle on said lever. The roller is in permanent contact with a cam of the engine's camshaft so that rotation of the cam causes periodic rotation of the lever and actuation of the valve stem. The roller is generally in the form of a cylindrical roller mounted in rotation on a fixed pin by means of needles or by means of a smooth bearing. The fixed pin which supports the roller is mounted in openings arranged in the lateral walls of the rocker body and is made integral with the aforementioned body by means of appropriate means, such as assembly by tight adjustment and / or by turning into a sheet of material (pock-shaped processing ). The rocker body rotates on the fixed bearing element by means of a spherical cap, the end of said bearing element also having a spherical shape.
Un bilanciere può anche essere dotato di un elemento di rotazione disposto tra il rullino e l'elemento di spinta. In questo caso il rullino occupa una posizione di estremità mentre l'elemento di appoggio occupa una posizione centrale. A rocker arm can also be provided with a rotation element arranged between the roller and the thrust element. In this case the roller occupies an end position while the support element occupies a central position.
Il documento EP-A-0831206 descrive un bilanciere dotato di un rullino sostenuto da un cuscinetto i cui bordi di estremità sono arrotondati per favorire la formazione di una pellicola di lubrificante. Document EP-A-0831206 describes a rocker arm provided with a roller supported by a bearing whose end edges are rounded to favor the formation of a lubricant film.
Il documento US-A-5325825 descrive un bilanciere dotato di un sistema di lubrificazione nel quale l’olio sotto pressione viene trasportato, tramite l'elemento di appoggio, attraverso un ugello disposto sulla calotta sferica della superficie di appoggio, il suddetto ugello proiettando il lubrificante sotto pressione verso la zona di contatto tra il rullino di bilanciere e la camma dell'albero a camme . The document US-A-5325825 describes a rocker arm equipped with a lubrication system in which the oil under pressure is transported, through the support element, through a nozzle arranged on the spherical cap of the support surface, the aforementioned nozzle projecting the lubricant under pressure towards the contact area between the rocker roller and the camshaft cam.
Uno dei problemi da risolvere in questi dispositivi è quello di garantire una lubrificazione soddisfacente all'interno del rullino. One of the problems to be solved in these devices is to ensure satisfactory lubrication inside the roller.
La presente invenzione ha lo scopo di proporre un bilanciere nel quale il lubrificante viene opportunamente ripartito ed arriva a penetrare tra le pareti laterali del bilanciere e le facce laterali del rullino e all'interno del rullino per realizzare una lubrificazione interna soddisfacente tra le superfici cilindriche in movimento relativo. The present invention has the purpose of proposing a rocker arm in which the lubricant is suitably distributed and penetrates between the side walls of the rocker arm and the side faces of the roller and inside the roller to achieve a satisfactory internal lubrication between the cylindrical surfaces in relative movement.
Il dispositivo di bilanciere per il comando di valvole di un motore a combustione interna secondo l'invenzione è del tipo che comprende un corpo che forma una leva dotata di un rullino montato libero in rotazione su un perno montato tra due pareti laterali del suddetto corpo. Il rullino è previsto per cooperare con una camma dell'albero a camme del motore, di modo che la rotazione dell'albero a camme provoca la rotazione periodica della leva e l'azionamento della valvola. Il dispositivo comprende almeno un ugello di lubrificazione atto a dirigere un getto di lubrificante verso il perno del rullino in una zona compresa tra uno dei tramezzi laterali del corpo del bilanciere e una faccia laterale del rullino, la suddetta faccia laterale essendo disposta dal lato del suddetto tramezzo. The rocker arm device for controlling the valves of an internal combustion engine according to the invention is of the type which comprises a body which forms a lever provided with a roller mounted free for rotation on a pin mounted between two side walls of the aforesaid body. The roller is provided to cooperate with a cam of the engine camshaft, so that rotation of the camshaft causes periodic rotation of the lever and actuation of the valve. The device comprises at least one lubrication nozzle adapted to direct a jet of lubricant towards the pin of the roller in an area between one of the lateral partitions of the rocker arm body and a lateral face of the roller, the aforesaid lateral face being arranged on the side of the aforesaid partition.
Vantaggiosamente il corpo comprende un elemento di rotazione atto a cooperare con un elemento di appoggio e una superficie di comando atta ad azionare una valvola. Advantageously, the body comprises a rotation element adapted to cooperate with a support element and a control surface adapted to actuate a valve.
Vantaggiosamente ciascun ugello è formato nell'elemento di rotazione e attraversa il suddetto elemento di rotazione per ricevere il lubrificante proveniente dall'elemento di appoggio fisso. Advantageously, each nozzle is formed in the rotation element and passes through the aforementioned rotation element to receive the lubricant coming from the fixed support element.
Vantaggiosamente il dispositivo comprende un canale che è formato su almeno un tramezzo laterale, in una zona di ricevimento del lubrificante, e che si estende lungo il corpo di bilanciere almeno tra una zona di ricevimento del lubrificante e il perno del rullino. Il canale facilita l'arrivo di lubrificante tra la parete laterale del corpo di bilanciere e la faccia laterale del rullino, come pure all’interno del rullino. Advantageously, the device comprises a channel which is formed on at least one lateral partition, in a lubricant receiving area, and which extends along the rocker body at least between a lubricant receiving area and the roller pin. The channel facilitates the arrival of lubricant between the side wall of the rocker body and the side face of the roller, as well as inside the roller.
In una forma di attuazione dell'invenzione il canale viene formato mediante stampaggio. In one embodiment of the invention the channel is formed by molding.
Vantaggiosamente il dispositivo comprende-almeno un ugello di lubrificazione atto a dirigere un getto di lubrificante verso il perno del rullino in una zona compresa tra l'altra parete laterale e l'altra faccia laterale del rullino, la suddetta altra faccia laterale essendo disposta dal lato della suddetta altra parete laterale. Advantageously, the device comprises at least one lubrication nozzle adapted to direct a jet of lubricant towards the pin of the roller in an area between the other side wall and the other side face of the roller, the aforementioned other side face being arranged on the side of the aforementioned other side wall.
In una forma di attuazione dell'invenzione il dispositivo comprende almeno un ugello di lubrificazione atto a dirigere un getto di lubrificante verso una superficie esterna del rullino e verso la camma . In an embodiment of the invention the device comprises at least one lubrication nozzle adapted to direct a jet of lubricant towards an external surface of the roller and towards the cam.
Vantaggiosamente il corpo di bilanciere viene realizzato in lamiera imbutita. Advantageously, the rocker body is made of drawn sheet metal.
In una forma di attuazione dell'invenzione il rullino è disposto tra l'elemento di rotazione e la superficie di comando di valvola. In an embodiment of the invention, the roller is arranged between the rotation element and the valve control surface.
In una forma di attuazione dell'invenzione il rullino è montato sul suo perno mediante un cuscinetto liscio. In an embodiment of the invention, the roller is mounted on its pin by means of a smooth bearing.
In un'altra forma di attuazione dell'invenzione il rullino è montato sul suo perno per mezzo di elementi voiventi. In another embodiment of the invention, the roller is mounted on its pin by means of moving elements.
L'invenzione permette di migliorare considerevolmente la lubrificazione tra il rullino e il perno che lo sostiene come pure tra il rullino e le pareti laterali del corpo di bilanciere. Si possono utilizzare in tutta sicurezza dei rullini con cuscinetto liscio senza temere dei problemi di lubrificazione. The invention allows to considerably improve the lubrication between the roller and the pin which supports it as well as between the roller and the side walls of the rocker body. Rollers with smooth bearings can be used safely without fear of lubrication problems.
L'utilizzazione di rullini con cuscinetto liscio permette, per una stessa capacità di carico dei rullini ad aghi, di potere ridurre il diametro esterno del rullino con i vantaggi che ne derivano, cioè un'attitudine a seguire con precisione la superficie di contatto della camma stessa quando questa presenta delle porzioni leggermente concave. Infatti un cuscinetto può presentare un piccolo spessore rispetto al diametro degli aghi che sarebbero utilizzati in un rullino ad aghi, ciò che permette di ridurre il diametro esterno del rullino pur conservando un perno con la stessa sezione o di utilizzare un perno con diametro leggermente superiore, ciò che migliora la rigidezza dell'insieme, o ancora di combinare questi due vantaggi. The use of rollers with smooth bearing allows, for the same load capacity of the needle rollers, to be able to reduce the external diameter of the roll with the resulting advantages, i.e. an aptitude to accurately follow the contact surface of the cam itself when this has slightly concave portions. In fact, a bearing can have a small thickness compared to the diameter of the needles that would be used in a needle roller, which allows to reduce the external diameter of the roller while retaining a pin with the same section or to use a pin with a slightly larger diameter, what improves the stiffness of the whole, or even to combine these two advantages.
La presente invenzione.sarà compresa meglio con lo studio della descrizione particolareggiata di alcune forme di attuazione prese a titolo di esempi assolutamente non limitativi e illustrati dai disegni allegati, sui quali: The present invention will be better understood with the study of the detailed description of some embodiments taken as absolutely non-limiting examples and illustrated by the attached drawings, on which:
la figura 1 è una vista in sezione longitudinale di un bilanciere secondo la tecnica nota montato nel suo ambiente circostante; Figure 1 is a longitudinal section view of a rocker arm according to the prior art mounted in its surrounding environment;
la figura 2 è una vista in sezione longitudinale di un bilanciere conforme all'invenzione; Figure 2 is a longitudinal sectional view of a balance wheel according to the invention;
la figura 3 è una vista in sezione secondo III-III del corpo di bilanciere della figura 2; e Figure 3 is a sectional view according to III-III of the rocker body of Figure 2; And
la figura 4 è una vista in sezione secondo IV-IV della figura 2. Figure 4 is a sectional view according to IV-IV of Figure 2.
Come si può vedere sulla figura 1, un bilanciere secondo la tecnica nota comprende un corpo 1 che presenta una forma allungata e che comprende due pareti laterali, solo la parete 2 essendo visibile sulla figura 1. Ad un'estremità il corpo 1 comprende un elemento di rotazione 3 che è disposto tra le due pareti laterali e che le collega. L’elemento di rotazione 3 è dotato di una calotta 4 semisferica. All'estremità opposta del corpo 1 è previsto un elemento di spinta 5 sotto la forma di una traversa che collega i due bracci e che è dotato di una superficie inferiore 6 leggermente convessa. Tra le due estremità un perno 7 è disposto tra le due pareti laterali ed è solidale con ciascuna di esse. Il perno 7 sostiene un rullino 8 tramite una pluralità di aghi 9 disposti tra la superficie cilindrica esterna del perno 7 e la cavità cilindrica del rullino 8. Il rullino 8 è così libero in rotazione intorno al perno 7 ed è disposto tra i due tramezzi. As can be seen in Figure 1, a rocker arm according to the prior art comprises a body 1 which has an elongated shape and which comprises two side walls, only the wall 2 being visible on Figure 1. At one end the body 1 comprises an element of rotation 3 which is arranged between the two side walls and which connects them. The rotation element 3 is equipped with a hemispherical cap 4. At the opposite end of the body 1 a thrust element 5 is provided in the form of a crosspiece which connects the two arms and which is provided with a slightly convex lower surface 6. Between the two ends, a pin 7 is arranged between the two side walls and is integral with each of them. The pin 7 supports a roller 8 by means of a plurality of needles 9 arranged between the external cylindrical surface of the pin 7 and the cylindrical cavity of the roller 8. The roller 8 is thus free to rotate around the pin 7 and is arranged between the two partitions.
L’elemento di rotazione 3 coopera con un elemento di appoggio 10 che comprende una superficie di appoggio 11 che è convessa e che presenta una forma sferica adatta alla calotta sferica 4. L'elemento di appoggio 10 è montato su altre parti, non rappresentate, del motore. L'elemento di appoggio 10 è attraversato da un condotto di lubrificante 12 che sbocca alla sommità 13 della superficie di appoggio 11, per trasportare del lubrificante sotto pressione proveniente ad esempio da una pompa per olio, non rappresentata, del motore. Allo sbocco del condotto di lubrificante 12 la calotta sferica 4 è dotata di un incavo 14 con dimensione superiore a quella del condotto 12, di modo che il lubrificante possa passare dal condotto 12 all'incavo 14 durante delle variazioni di inclinazione del bilanciere rispetto all'elemento di appoggio 10. A partire dall'incavo 14 un condotto 15 che forma un ugello si estende in direzione del punto di contatto tra il rullino 8 e la camma e sbocca all'esterno tra i due tramezzi laterali. The rotation element 3 cooperates with a bearing element 10 which comprises a bearing surface 11 which is convex and which has a spherical shape suitable for the spherical cap 4. The bearing element 10 is mounted on other parts, not shown, of the engine. The support element 10 is crossed by a lubricant duct 12 which opens at the top 13 of the support surface 11, to transport lubricant under pressure coming for example from an oil pump, not shown, of the engine. At the outlet of the lubricant duct 12 the spherical cap 4 is provided with a recess 14 with a dimension greater than that of the duct 12, so that the lubricant can pass from the duct 12 to the recess 14 during variations in the inclination of the rocker arm with respect to the support element 10. Starting from the recess 14, a duct 15 which forms a nozzle extends in the direction of the point of contact between the roller 8 and the cam and opens outwards between the two lateral partitions.
Una camma 16, montata in rotazione intorno ad un albero 17, è dotata di una superficie di comando 18 in contatto con la superficie esterna cilindrica 8a del rullino 8. La rotazione della camma 16, durante la rotazione del motore, provoca lo spostamento del rullino 8 e la rotazione del bilanciere intorno all'elemento di appoggio 10. li condotto 15 dell'elemento di rotazione 3 proietta un getto di lubrificante verso il punto di contatto tra la superficie esterna cilindrica 8a del rullino'-e la superficie di comando 18 e permette che una pellicola di lubrificante si formi tra la superficie di comando 18 della camma 16 e la superficie esterna cilindrica 8a del rullino 8, permettendo così un buon funzionamento ed evitando i rischi di grippaggio o di usura prematura delle superfici. A cam 16, mounted in rotation around a shaft 17, is provided with a control surface 18 in contact with the cylindrical outer surface 8a of the roller 8. The rotation of the cam 16, during the rotation of the motor, causes the roller to move 8 and the rotation of the rocker arm around the supporting element 10. The duct 15 of the rotation element 3 projects a jet of lubricant towards the point of contact between the cylindrical outer surface 8a of the roller and the control surface 18 and it allows a lubricant film to form between the control surface 18 of the cam 16 and the cylindrical outer surface 8a of the roller 8, thus allowing good operation and avoiding the risk of seizing or premature wear of the surfaces.
La superficie convessa 6 dell'elemento di spinta 5 si trova in contatto con un gambo di valvola 19 di cui solo la parte superiore,è stata rappresentata sulla figura 1. Il gambo di valvola 19 è dotato di una superficie superiore 20 arrotondata e convessa, con forma adatta a quella della superficie convessa 6. Il gambo 19 è atto a spostarsi in traslazione nel senso della freccia indicata con il riferimento 21. In funzionamento la rotazione della camma 16 provoca la rotazione regolare del bilanciere intorno all'elemento di appoggio 10 e l'azionamento dei gambo di valvola 19 in traslazione. Il rullino 8 si trova in contatto di rotolamento con la superficie di comando 18 della camma 16. The convex surface 6 of the thrust element 5 is in contact with a valve stem 19 of which only the upper part has been shown in Figure 1. The valve stem 19 is provided with a rounded and convex upper surface 20, with a shape suitable for that of the convex surface 6. The stem 19 is able to move in translation in the direction of the arrow indicated by the reference 21. In operation, the rotation of the cam 16 causes the regular rotation of the rocker arm around the support element 10 and the actuation of the valve stem 19 in translation. The roller 8 is in rolling contact with the control surface 18 of the cam 16.
Sulle figure 2 a 4 i riferimenti degli elementi simili a quelli della figura 1 sono,stati aumentati del numero 100. Le figure 2 a 4 illustrano una forma di attuazione di un bilanciere secondo l'invenzione. On figures 2 to 4 the references of the elements similar to those of figure 1 have been increased by the number 100. Figures 2 to 4 illustrate an embodiment of a rocker arm according to the invention.
L’elemento di rotazione 103 è dotato di tre fori che formano degli ugelli di proiezione di lubrificante e che si estendono a partire dalla calotta sferica 104 attraversando lo spessore dell’elemento di rotazione 103. Il foro 115 è simile a quello illustrato sulla figura 1. Sono previsti due fori 122 simmetrici rispetto al piano di simmetria longitudinale del bilanciere. Uno dei fori 122 è orientato verso l'interstizio che separa la parete laterale 102 e il rullino 108. L'altro foro 122 è orientato verso l’interstizio che separa l'altro tramezzo 125 e il rullino 108. Ciascun foro 122 è orientato sostanzialmente in direzione del perno 107, di modo che il lubrificante penetra tra ciascun tramezzo 102, 125 e il rullino 108 e all'interno del rullino 108. The rotation element 103 is provided with three holes which form lubricant projection nozzles and which extend from the spherical cap 104 through the thickness of the rotation element 103. The hole 115 is similar to that shown in Figure 1 Two holes 122 are provided which are symmetrical with respect to the longitudinal plane of symmetry of the rocker arm. One of the holes 122 is oriented towards the interstice that separates the side wall 102 and the roller 108. The other hole 122 is oriented towards the interstice that separates the other partition 125 and the roller 108. Each hole 122 is substantially oriented in the direction of the pin 107, so that the lubricant penetrates between each partition 102, 125 and the roller 108 and inside the roller 108.
Più precisamente si vede che ciascuna parete laterale 102; 125 è dotata di una superficie interna 102a,„ 125a piana e perpendicolare all'asse geometrico del rullino 108. Il rullino 108 comprende anche due facce laterali radiali 108b e 108c. Le superfici 102a, 125a si trovano rispettivamente di fronte alle superfici radiali 108b, 108c. Ciascuna parete laterale 102, 125 è dotata di una luce ad incavo 124 sulla sua superficie interna 102a, 125a. La luce, di piccola profondità, presenta una forma allungata tra il perno 107 e l'elemento di rotazione 103. Ciascuna luce 124 si estende almeno a partire dal perno 107 fino al di là della periferia del rullino 108, di modo che esso forma un canale che permette al lubrificante, proiettato tramite un foro 122, da una parte di ripartirsi più facilmente tra la superficie interna 102a, 125a della parete 102, 125 e la faccia radiale 108b, 108c del rullino 108 e dall'altra parte di diffondersi nella cavità del rullino 108. A questo scopo si vede sulla figura 4 che ciascun foro 122 è orientato in modo che il getto di lubrificante che esce dal suddetto foro 122 sia proiettato nel canale 124.. More precisely, it can be seen that each side wall 102; 125 is provided with an internal surface 102a, 125a that is flat and perpendicular to the geometric axis of the roller 108. The roller 108 also comprises two radial side faces 108b and 108c. The surfaces 102a, 125a face the radial surfaces 108b, 108c respectively. Each side wall 102, 125 is provided with a recess 124 on its internal surface 102a, 125a. The port, of small depth, has an elongated shape between the pin 107 and the rotation element 103. Each port 124 extends at least starting from the pin 107 up beyond the periphery of the roller 108, so that it forms a channel that allows the lubricant, projected through a hole 122, on the one hand to divide more easily between the internal surface 102a, 125a of the wall 102, 125 and the radial face 108b, 108c of the roller 108 and on the other hand to spread into the cavity of the roller 108. For this purpose it can be seen in Figure 4 that each hole 122 is oriented so that the jet of lubricant that comes out of the aforementioned hole 122 is projected into the channel 124 ..
Un cuscinetto liscio 123, montato nel rullino 108 e solidale con questo, permette la rotazione libera del suddetto rullino rispetto al perno 107. Il rullino 108 può così presentare un diametro ridotto rispetto a quello della figura 1, nella misura in cui un cuscinetto liscio occupa uno spazio radiale inferiore a quello occupato da una serie di aghi. Questa riduzione del diametro esterno del rullino 108 gli permette di seguire meglio il contorno 118 della camma 116, in particolare se questo presenta delle porzioni concave. La sostituzione degli aghi con un cuscinetto liscio 123 è consentita dal miglioramento della lubrificazione garantita dai fori 122 e dai canali 124. A smooth bearing 123, mounted in the roller 108 and integral with it, allows the free rotation of said roller with respect to the pin 107. The roller 108 can thus have a smaller diameter than that of Figure 1, to the extent that a smooth bearing occupies a radial space smaller than that occupied by a series of needles. This reduction in the external diameter of the roller 108 allows it to better follow the contour 118 of the cam 116, in particular if this has concave portions. The replacement of the needles with a smooth bearing 123 is allowed by the improved lubrication guaranteed by the holes 122 and by the channels 124.
Il corpo di bilanciere è vantaggiosamente realizzato in lamiera imbutita. I canali 124 saranno realizzati in modo economico mediante deformazione locale delle superfici 102a, 125a mediante stampaggio. The rocker body is advantageously made of drawn sheet metal. The channels 124 will be made economically by local deformation of the surfaces 102a, 125a by molding.
Ovviamente la presente invenzione potrebbe essere utilizzata con un rullino montato sul perno tramite qualsiasi tipo di elemento volvente. Obviously, the present invention could be used with a roller mounted on the pin by means of any type of rolling element.
Il bilanciere secondo l'invenzione può anche essere privo di foro 115 che serve alla lubrificazione camma/rullino, questa funzione potendo essere realizzata mediante altri mezzi indipendenti. The rocker arm according to the invention can also have no hole 115 which serves for the cam / roller lubrication, this function being able to be performed by other independent means.
Grazie all'invenzione si dispone di un bilanciere economico, con rigidezza elevata, con piccola massa e la cui eccellente lubrificazione permette l’utilizzazione di cuscinetti lisci che a loro volta consentono una riduzione del diametro esterno del rullino e un migliore combaciamento del contorno della carraia . Thanks to the invention, an economical balance wheel is available, with high stiffness, with low mass and whose excellent lubrication allows the use of smooth bearings which in turn allow a reduction of the external diameter of the roller and a better matching of the carriage contour. .
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