BR102013031909A2 - anel de raspagem de óleo - Google Patents

Abstract

anel de raspagem de óleo. a presente invenção refere-se a um anel (1) de raspagem de óleo, para uso em um motor de combustão interna, dotado de pelo menos duas superfícies de deslizamento (3) onde cada superfície de deslizamento (3) compreende uma extremidade de contato (5) dotada de um revestimento (4) cerâmico duro gerado pela deposição física na fase de vapor, sendo que a porção mais externa do revestimento (4) é dotada de uma resistência ao desgaste inferior a porção de revestimento mais próxima ao substrato de cada peça do anel (1), de modo a conferir ao anel um gradiente de resistência ao desgaste.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ANEL DE RASPAGEM DE ÓLEO". A presente invenção refere-se a um anel de raspagem de óleo, para uso em um motor de combustão interna, dotado de pelo menos duas superfícies de deslizamento onde cada superfície de deslizamento compreende uma extremidade de contato dotada de um revestimento cerâmico duro gerado pela deposição física na fase de vapor, sendo que a porção mais externa do revestimento é dotada de uma resistência ao desgaste menor que a porção mais próxima ao substrato, de modo que a conferir ao anel um gradiente de resistência ao desgaste.

Descrição do Estado da Técnica A presente invenção diz respeito a um anel de raspagem de óleo para uso em um motor de combustão interna, seja ele ciclo Diesel, ciclo Ot-to, de dois ou quatro tempos. Mais particularmente, a presente invenção trata de anéis de raspagem de óleo dotados de duas ou mais superfícies de deslizamento, tal como um anel de duas peças ou três peças, onde as superfícies são dotadas de um revestimento.

Diversos são os casos em que um anel de pistão tem recebido, com sucesso, revestimentos de nitreto de cromo (CrN) aplicados por deposição física na fase de vapor (PVD - Physical Vapor Deposition) por conta do baixo atrito e elevada resistência ao desgaste. Cumpre notar, no entanto, que o uso destes revestimentos tem aplicação principalmente nos anéis de primeiro e terceiro canalete.

Por outro lado, embora a redução nas extremidades de contato (lands) dos anéis de raspagem de óleo de duas peças tente equilibrar a baixa força tangencial de modo a manter a pressão de contato em um nível a-dequado para manter as propriedades do filme de óleo, existem problemas que advêm da utilização de revestimentos resistentes ao desgaste elevado. Cumpre notar que as extremidades de contato (lands) são configuradas pela porção mais externa do anel que mantém contato com a parede do cilindro, sendo que em um anel de duas peças, uma das extremidades de contato fica virada para a câmara de compressão e a outra extremidade fica virada para o virabrequim. O contato desigual do anel de raspagem de óleo com o revestimento do cilindro é uma realidade. Uma das tentativas de reduzir o contato desigual do anel de óleo ao longo da superfície periférica recorre ao uso de um anel de óleo com força tangencial reduzida. Mas, normalmente, uma extremidade de contato mantém contato com a superfície de revestimento do cilindro, enquanto as outras extremidades de contato não o conseguem promover (vide figuras 1). A diferença de altura (Δ) das extremidades de contato promove o contato irregular aumentando, assim, o necessário período de amaciamento do anel e com isso o LOC (Low Oil Consumption - Baixo consumo de óleo) deste processo.

Ademais, a utilização de um revestimento de CrN, além de manter o contato irregular (offset) entre as extremidades de contato superior e inferior com o revestimento do cilindro, prejudicando ainda mais o tempo de amaciamento do motor.

Assim, não foi ainda encontrada uma solução para o contato irregular existente entre as extremidades de contato inferior e superior de um anel de raspagem de óleo de pelo menos duas peças, solução essa que passe por aplicar um revestimento que compreenda uma transição gradual da resistência à dureza, prevendo o desgaste que a extremidade de maior contato irá sofrer para que ambas as extremidades mantenham um contato ótimo com a parede do cilindro, resultando em um filme de óleo adequado à lubrificação dos restantes anéis de pistão. Ao mesmo tempo, não foi ainda descrito um processo que permita alcançar o revestimento da presente invenção.

Objetivos da Invenção É, portanto, um objetivo da presente invenção prover um anel de raspagem de óleo de pelo menos duas peças dotadas de um revestimento resistente ao desgaste, sendo tal revestimento compreende uma transição gradual da resistência ao desgaste, de tal modo que o revestimento varia entre uma menor resistência nas extremidades de contato do anel e uma maior resistência a medida de o revestimento se aproxima da base metálica de cada peça do anel. É também um objetivo da presente invenção prover um revestimento resistente ao desgaste de nitreto de cromo aplicado por deposição física de vapor.

Por fim, é ainda um objetivo da presente invenção prover um processo de deposição do revestimento resistente ao desgaste capaz de dotar o anel de raspagem de óleo de duas ou mais peças de uma transição gradual da resistência ao desgaste.

Breve Descrição da Invenção Os objetivos da presente invenção são alcançados através da provisão de um anel de raspagem de óleo dotado de pelo menos duas superfícies de deslizamento, cada qual sendo constituída de uma base à qual é associado um revestimento cerâmico duro gerado pela deposição física na fase de vapor para uso em um motor de combustão interna, cada superfície de deslizamento sendo dotada de uma extremidade de contato compreendida pelo revestimento, sendo que o revestimento compreende uma transição gradual da resistência ao desgaste onde a região do revestimento próxima à extremidade de contato apresenta menor resistência ao desgaste que a região do revestimento adjacente à base.

Descrição Resumida dos Desenhos A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em exemplos de execução representados nos desenhos. As figuras mostram: Figura 1 - é uma ilustração exemplificando a diferença de alturas existente entre as extremidades de contato de um anel de raspagem de óleo de duas peças para uso em um motor de combustão interna;

Figura 2 - é uma ilustração exemplificando o anel de raspagem de óleo da presente invenção; e Figura 3 - é um gráfico ilustrando a variação gradual da resistência ao desgaste do revestimento da presente invenção.

Descrição Detalhada das Figuras Conforme exposto, a presente invenção diz respeito a um anel 1 de raspagem de óleo para uso em um motor de combustão interna, seja ele ciclo Diesel, ciclo Otto, de dois ou quatro tempos. Mais particularmente, a presente invenção trata de anéis 1 de raspagem de óleo dotados de duas ou mais superfícies de deslizamento 3 (duas ou três peças, por exemplo), superfícies essas que são dotadas de um revestimento 4 resistente ao desgaste que, no caso da presente invenção, é de nitreto de cromo (CrN) obtido por deposição física de vapor (PVD). A particularidade da presente invenção tem por base oferecer solução a um contato irregular existente entre as extremidades de contato 5 de um anel 1 de raspagem de óleo e a superfície de deslizamento de um cilindro 6 de um motor de combustão interna.

Com vista a reduzir o tempo necessário ao amaciamento do motor, a presente invenção propõe um revestimento 4 depositado em cima de uma base 2 metálica. O revestimento 4 cerâmico de CrN será depositado com a particularidade de oferecer menor resistência ao desgaste na porção que define as extremidades de contato 5 e maior resistência ao desgaste na região adjacente à base 2. Cumpre notar que a diferença entre as resistências ao desgaste segue o perfil evidenciado pela figura 3.

Desta forma, a porção equivalente ao substancialmente primeiro terço do revestimento 4, ou seja, aquela mais próxima ao revestimento do cilindro 6, ou aquela que compreende as extremidades de contato 5, é a que compreende o aumento gradual da resistência ao desgaste. A porção equivalente aos dois terços restantes do revestimento 4, ou seja, aquela mais próxima à base 2, apresenta um revestimento 4 dotado de sua resistência ao desgaste máxima.

Deste modo, a desigualdade das alturas provocada pelo contato distinto entre das extremidades de contato 5 com a superfície do cilindro tende a ser reduzida mais rapidamente, uma vez que a primeira porção das extremidades de contato 5 a tomar contato com o revestimento do cilindro 6 é aquela dotada do revestimento 4 mais macio. Consumida a porção do revestimento 4 mais macio, segue-se uma porção onde o revestimento 4 tem dureza máxima, o que garante a longevidade do conjunto. O processo de deposição do CrN por deposição física de vapor é alcançado através da modificação na pressão e direção (BIAS) do gás durante a deposição do revestimento 4.

Os processos utilizados fazem uso concomitante dos parâmetros aplicados na deposição do MIP230 e MIP240, sendo que o MIP 240 apresenta uma dureza cerca de 30% inferior quando comparado com ο MIP230. Assim, a deposição do revestimento 4 tem início com as variáveis do processo referentes ao MIP230, sendo alterada na porção referente ao ultimo terço do revestimento 4 para as variáveis do processo referente ao MIP240.

Tendo sido descrito exemplos de concretizações preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações a-pensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

REIVINDICAÇÕES

Claims (5)

1. Anel de raspagem de óleo dotado de pelo menos duas superfícies de deslizamento (3), cada qual sendo constituída de uma base (2) à qual é associado um revestimento (4) cerâmico duro gerado pela deposição física na fase de vapor para uso em um motor de combustão interna, cada superfície de deslizamento (3) sendo dotada de uma extremidade de contato (5) compreendida pelo revestimento (4), o anel (1) sendo caracterizado pelo fato de que o revestimento (4) compreende uma transição gradual da resistência ao desgaste em que a região do revestimento (4) próxima à extremidade de contato (5) apresenta menor resistência ao desgaste que a região do revestimento (4) adjacente à base (2).

2. Anel de raspagem de óleo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento (4) é de Nitreto de Cromo.

3. Anel de raspagem de óleo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento (4) é aplicado por deposição física de vapor.

4.

Anel de raspagem de óleo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a transição gradual da resistência se encontra no primeiro terço do revestimento (4) que compreende a porção das extremidades de contato (5).