BR112012014942B1

BR112012014942B1 - pistão para um motor de combustão interna

Info

Publication number: BR112012014942B1
Application number: BR112012014942-3A
Authority: BR
Inventors: Wolfgang Issler; Peter Kemnitz
Original assignee: Mahle International Gmbh
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2020-12-08
Also published as: EP2513461A1; US20130008407A1; EP2513461B1; WO2011072657A1; CN103097705A; CN103097705B; KR101782185B1; DE102009059056A1; KR20130008004A; US8695560B2; BR112012014942A2

Abstract

PISTÃO PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA. A presente invenção refere-se a um pistão (10) para um motor de combustão interna, com um fundo de pistão (10) para um motor de combustão interna, com um fundo de pistão (13), uma nervura corta-fogo (14) circundante e uma parte anular (15) circundante, que apresenta ranhura anulares, bem como um corpo de pistão (16), que apresenta duas paredes de corpo (17) e duas paredes de invólucro (18) recuadas em relação á parede anular (15), que conectam as paredes de corpo (17), de tal modo que na região das paredes de invólucro (18) está formado, em cada cão, um lado inferior (25) exposto da parte anular (15), sendo que as paredes de invólucro (18) estão dotadas de cubos de pino (19), que apresentam furos de pino (21) que entre cada lado inferior (25) exposto da parte anular (15) e a parede de invólucro (18) associada ao mesmo está disposto pelo manos um elemento de apoio (26a, 26b).

Description

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se a um pistão para um motor de combustão interna, com um fundo de pistão, uma nervura corta- fogo circundante, e uma parte anular (15) circundante, que apresenta ranhuras anulares, bem como com um corpo de cilindro, que apresenta duas paredes de corpo e duas paredes de invólucro, recuadas em relação à parte anular e que conectam as paredes do corpo, de tal modo que na região das paredes de invólucro está formado, em cada caso, um lado inferior livre da parte anular, sendo que as paredes de invólucro estão dotadas de cubos de pino, que apresentam furos de cubo.

Estado da Técnica

[0002] Um pistão de acordo com a espécie é conhecido do pedido de patente internacional WQ 2008/128611 A1. Pistões desse modo de construção também são designados como pistões fechados. Em pistões fechados típicos, duas paredes do corpo de pistão opostas uma à outra estão recuadas em relação ao contorno externo do pistão. As paredes recuadas são designadas como paredes de invólucro, as duas outras paredes não recuadas são as paredes de corpo e apresentam a efetiva superfície de funcionamento do corpo de pistão. Nas paredes de invólucro estão integrados os cubos de pino com os furos de cubo. As paredes de invólucro e as paredes de corpo estão conectadas com o lado inferior do fundo de pistão.

[0003] Em pistões fechados desse tipo, ocorre o problema que na operação do motor, pela pressão de gás e a pressão de ignição forças de tal modo grandes atuam sobre o pistão que se apresentam deformações no pistão. Nesse caso, é particularmente desvantajoso que a parte anular é está apoiada na região das paredes de corpo, mas, na região das paredes de invólucro, apresentam um lado inferior livre, que está fora do alinhamento. Isso tem como consequência o fato de que a parte anular é deformada nitidamente na região das paredes de invólucro, na direção da carcaça de manivela. A parte anular na região das paredes de corpo, por outro lado, devido à construção rígida das paredes de invólucro e das paredes de corpo, só é deformada ligeiramente. Existe, portanto, uma descontinuidade de rigidez na região, na qual as paredes de invólucro passam para as paredes de corpo. Com isto e pelo momento de flexão, que se apresenta na deformação da parte anular na região das paredes de invólucro, ocorrem tensões, pelas quais o pistão fechado é excessivamente carregado. Particularmente no caso, em que o pistão fechado consiste em uma parte superior e uma parte inferior, que estão soldadas uma à outra, a costura de solda ou as costuras de solda são carregadas de modo particularmente forte. No caso, no qual o pistão apresenta, ainda, um canal de refrigeração circundante na região da parte anular, com isso, a estabilidade da parte anular é reduzida adicionalmente, de modo que na operação do motor, é observada uma deformação particularmente nítida.

Descrição da Invenção

[0004] A tarefa da presente invenção consiste, portanto, em aprimorar um pistão fechado de acordo com a espécie de tal modo que a carga do momento de flexão na operação do motor, que ocorre na região da parte anular, seja reduzida.

[0005] A solução consiste no fato de que entre cada lado inferior livre da parte anular e da parede de invólucro associada ao mesmo está disposto um elemento de apoio.

[0006] Constatou-se, surpreendentemente, que pela ligação dos lados inferiores livres da parte anular às paredes de invólucro, a carga que atua sobre o pistão de acordo com a invenção é nitidamente reduzida, porque a parte anular é deformada de modo menos acentuado nessa região, na operação do motor. Particularmente em pistões de partes múltiplas soldadas, a carga das costuras de solda é nitidamente reduzida e a segurança dos componentes é correspondentemente aumentada. É suprimida a necessidade de reforçar a parte anular e/ou deslocar as paredes de invólucro radialmente para fora. 0 aumento do peso do pistão fechado, causado pelo menos um elemento de apoio, é mínimo.

[0007] Aprimoramentos vantajosos evidenciam-se das reivindicações secundárias.

[0008] Um aprimoramento vantajoso consiste no fato de que entre cada lado inferior livre da parte anular e da parede de invólucro associada ao mesmo está previsto um elemento de apoio, exatamente acima do furo de cubo. Uma redução eficiente da deformação por flexão já é obtida pelo fato de que exatamente um elemento de apoio na região da deformação por flexão máxima da parte anular, conecta a mesma à parede de invólucro.

[0009] Cada elemento de apoio pode estender-se na direção cir- cunferencial sobre toda a parede de invólucro. Isso resulta em um reforço particularmente eficiente da parte anular.

[0010] Um aprimoramento particularmente preferido consiste no fato de que entre cada lado inferior livre da parte anular e a parede de invólucro associada ao mesmo estão previstos exatamente dois elementos de apoio, que estão dispostos nos dois lados do furo de cubo. Com isso, é obtido um reforço muito eficiente da parte anular na região das paredes de invólucro e, ao mesmo tempo, é alcançada uma relação ótima entre o reforço, por um lado, e o peso do pistão, por outro lado.

[0011] Os elementos de apoio podem estender-se para além das paredes de invólucro, a tal ponto que elas circundam, pelo menos parcialmente, o furo de cubo. Com isso, as forças que atuam sobre a par te anular podem ser desviadas de modo particularmente eficiente para as paredes de invólucro.

[0012] Os elementos de apoio estendem-se, de preferência, sobre toda a largura radial do lado inferior livre da parte anular, para obter um apoio particularmente eficiente.

[0013] Os elementos de apoio, em princípio, podem estar formados de qualquer modo desejado. Importante, nesse caso, é seu efeito de apoio, bem como o desvio das forças que atuam sobre a parte anular. 0s elementos de apoio podem estar formados, por exemplo, em forma de nervuras ou de tetraedro. Na secção transversal, eles são, de preferência, formados de modo triangular, trapezoidal ou como segmento de círculo, para otimizar o efeito de apoio e a transmissão de força.

[0014] A presente invenção é apropriada para todos os tipos de construção de pistões fechados. Ela pode ser usada, particularmente, em pistões de partes múltiplas, que apresentam uma parte superior de pistão e uma parte inferior de pistão, que compreende os elementos de apoio, que estão conectadas uma à outra por meio de um processo de solda apropriado. Pelos elementos de apoio de acordo com a invenção, a carga das costuras de solda, que é causada pelos momentos de flexão, que ocorrem na deformação por flexão da parte anular na região das paredes de invólucro, é nitidamente reduzida, de modo que a segurança dos componentes desse pistão é substancialmente aperfeiçoada. Também as tensões no fundo do pistão são nitidamente baixadas com essa medida geométrica.

[0015] O pistão pode ser produzido de qualquer material desejado, particularmente de um material de ferro.

Breve Descrição dos Desenhos

[0016] Um exemplo de modalidade da presente invenção é explicado mais detalhadamente a seguir, por meio dos desenhos anexos. Mostram em uma representação esquemática, não fiel em escala.

[0017] Fig. 1 uma representação em perspectiva d um exemplo de modalidade de um pistão de acordo com a invenção.

[0018] Fig. 2 o pistão de acordo com a Fig. 1 em uma vista frontal.

[0019] Fig. 3 o pistão de acordo com a Fig. 1 em uma vista lateral girada em 90° em relação à Fig. 2.

[0020] Fig. 4 um corte ao longo da linha IV-IV na Fig. 2.

Descrição de Realizações da Invenção

[0021] As Figuras 1 a 4 mostram um exemplo de modalidade de um pistão 10 de acordo com a invenção, que no exemplo de modalidade está produzido de um material de aço. O pistão 10 de acordo com a invenção é no exemplo de modalidade um pistão de duas partes. Ele está composto por uma parte superior de pistão 11 e uma parte inferior de pistão 12. A parte superior de pistão 11 apresenta um fundo de pistão 13 com uma cava de combustão 13a e uma parte anular 15, que inclui uma nervura corta-fogo. A parte inferior de pistão 12 apresenta um corpo de pistão 16, que está conectado no lado inferior do fundo de pistão 13. O corpo de pistão 16 apresenta duas paredes de corpo 17 e duas paredes de invólucro 18 recuadas em relação à parte anular 15, que conectam as paredes de corpo 17. Com isso, é formado um lado inferior 25 livre do patê anular 15. A superfície circun- ferencial de cada parede de corpo 17 representa uma superfície de funcionamento do corpo de pistão 16. Cada parede de invólucro 18 apresenta um cubo de pino 19 dotado de um furo de cubo 21.

[0022] A parte superior de pistão 11 e a parte inferior de pistão 12 forma na área da parte anular de um canal de refrigeração circundante 22.

[0023] A parte superior de pistão 11 e a parte inferior de pistão 12 estão conectadas no exemplo de modalidade de maneira em si conhecida, por meio de um processo de conexão apropriado, por exemplo, por solda de fricção. Com isso, são formadas uma costura de solda circundante interna 23 e uma solda de costura circundante externa 24.

[0024] No exemplo de modalidade, cada lado inferior livre 25 da parte anular 15 está conectada por meio de dois elementos de apoio 26a, 26b na parede de invólucro 18 associada ao mesmo. 0s elementos de apoio 26a, 26b estão moldados ou soldados em uma peça na parte inferior de pistão 12 e dispostos nos dois lados de cada furo de cubo 21. 0s elementos de apoio 26a, 26b estão formados aproximadamente em forma de tetraedro, com uma secção transversal aproximadamente triangular, sendo que a ponta de cada elemento de apoio 26a, 26b está orientada para o furo de cubo 21 da respectiva parede de invólucro 18. A base de cada elemento de apoio 26a, 26b aproximadamente em forma de tetraedro estende-se ao longo do lado inferior 25 livre da parte anular e no exemplo de modalidade está dimensionado de tal modo que cada elemento de apoio 26a, 26b estende-se sobre toda a largura radial do lado inferior 25 livre da parte anular (compare as Figuras 2 e 3).

[0025] Naturalmente, também pode estar previsto apenas um elemento de apoio, que está disposto acima do furo de cubo 21. Em cada caso, os elementos de apoio fazem com que a deformação da parte anular 15 na operação do motor seja substancialmente reduzida. Com isso, as tensões que resultam dessa deformação, que se apresentam, particularmente, na região de transição entre cada parede de corpo 17 e cada parede de invólucro 18, também são reduzidas. Isso tem como consequência o fato de que a solicitação das costuras de solda 23, 24 como também do fundo de pistão são fortemente reduzidas e a segurança dos componentes do pistão 10 de acordo com a invenção é nitidamente aumentada.

Claims

1. Pistão (10) para um motor de combustão interna, com um fundo de pistão (13), uma nervura corta-fogo (14) circundante, e uma parte anular (15) circundante, que apresenta ranhuras anulares, bem como com um corpo de cilindro (16), que apresenta duas paredes de corpo (17) e duas paredes de invólucro (18) recuadas em relação à parte anular (15) e que conectam as paredes do corpo (17), de tal modo que na região das paredes de invólucro (18) está formado, em cada caso, um lado inferior (25) exposto da parte anular (15), sendo que as paredes de invólucro (18) estão dotadas de cubos de pino (19), que apresentam furos de cubo (21), caracterizado pelo fato de que entre cada lado inferior (25) exposto da parte anular (15) e a parede de invólucro (18) associada ao mesmo estão previstos, exatamente, dois elementos de apoio (26a, 26b) que estão dispostos nos dois lados do furo de cubo (21), em que os elementos de apoio (26a, 26b) estão formados em forma de nervura ou de tetraedro e se estendem em direção circunferencial sobre toda a parede do invólucro.

2. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos de apoio se estendem para além das paredes de invólucro (18) até o ponto de circundar, pelo menos parcialmente, o furo de cubo (21).

3. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos de apoio (26a, 26b) se estendem sobre toda a largura radial do lado inferior (25) exposto da parte anular (15).

4. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos de apoio (26a, 26b) estão formados na secção transversal de modo triangular, trapezoidal ou em forma de segmento de círculo.

5. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mesmo apresenta uma parte superior de pistão (11) e uma parte inferior de pistão (12), que compreende os elementos de apoio (26a, 26b), que estão conectadas uma à outra por meio de solda.

6. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pistão (10) é produzido de um material de ferro.