BR112013019833A2

BR112013019833A2 - anel de pistão combinado

Info

Publication number: BR112013019833A2
Application number: BR112013019833-8A
Authority: BR
Inventors: Fumihiro Okazaki; Tomaya Shibano; Hiroyuki Sugihara; Hiroyuki Kobayashi
Original assignee: Kabushiki Kaisha Riken
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2020-11-17
Also published as: EP2672151A4; EP2672151B1; CN103339422A; EP2672151A1; MX2013009015A; US20130305918A1; WO2012105538A1; CN103339422B; JP5658585B2; JP2012163118A

Abstract

ANEL DE PISTÃO COMBINADO. A presente invenção refere-se a um anel de pistão combinado que compreende uma fenda especial eficaz para a redução da fuga de gás para ter uma estanqueidade a gás excelente, que compreende um corpo de anel de pistão de uma resina termorresistente e de alta força que compreende uma fenda em formato de degrau exposta nas superfícies laterais inferior e superior e uma superfície periférica externa, e uma mola disposta no lado periférico interno do corpo de anel de pistão para empurrar o corpo de anel de pistão radialmente para fora, sendo que pelo menos uma superfície lateral do corpo de anel de pistão no lado da câmara de combustão tem um revestimento termorresistente, de modo que a superfície lateral do anel de b pistão no lado da câmara de combustão não é submetida à deformação local e ao derretimento por um gás queimado da câmara de combustão.

Description

R 7 ' . 1/13 - Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ANEL DE PISTÃO COMBINADO".

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um anel de pistão para motores internos, particularmente a um anel de pistão combinado que tem uma es- ! tanqueidade a gás excelente. | ANTECEDENTES DA INVENÇÃO ' Anéis de pistão de metal substancialmente circulares são, em geral, dispostos nas ranhuras periféricas externas de anéis de pistões usados em motores internos como motores de automóveis, etc., para ter estanquei- dade a óleo e gás e garantir a condutividade térmica dos diâmetros de cilin- i . dros, enquanto os pistões se movem de forma deslizante para frente e para - trás nos diâmetros de cilindros. Três anéis de pistão são geralmente dispos- - tos nas ranhuras de anel, e cada anel de pistão é dotado de uma porção de corte (doravante denominada de “fenda”) parcialmente em uma direção cir- cunferencial para gerar uma tensão para fora e garantir a expansibilidade quando montado no pistão. Para prevenir danos e a grimpagem dos cilindros e anéis de pistão pela ancoragem das fendas no momento da partida em baixa temperatura e operação em alta temperatura dos motores, as fendas precisam ser grandes em certa medida, de modo que um gás queimado ine- vitavelmente vaze das fendas. O vazamento de um gás queimado reduz as taxas de compressão dos motores, resultando no trabalho insuficiente nos pistões. Para reduzir a quantidade de um gás queimado em vazamento (doravante denominado de “gás de fuga”), um anel de pistão de metal é do- tado de uma fenda especial geralmente chamada de “ancoragem de ângulo duplo” (Modelo de Utilidade Aberto à Inspeção Pública nº JP 59-126158), para reduzir uma área através da qual um gás vaza da fenda. No entanto, a ancoragem de ângulo duplo tem uma estrutura muito complicada de formar, resultando em um custo de trabalho aumentado, na ruptura de porções de fenda, etc. O Modelo de Utilidade Aberto à Inspeção Pública nº JP 4-41153

. 2/13 - revela um anel de pistão feito de resina sintética que tem uma fenda em formato de degrau. Essa fenda é formada ao empurrar um cortador de lâmina fina com facilidade relativa. Além disso, os anéis estanques a óleo usados em ' transmissões, etc., são anéis de vedação moldados por injeção que têm fendas de degrau triplo (nº JP 2003-1584 A). Assim, as resinas são formadas com facilidade relativa no interior de anéis de pistão com fendas que têm 1 formatos complexos. No entanto, uma vez que os anéis de pistão feitos de ' resina têm uma termorresistência menor que a dos anéis de pistão de metal, os mesmos são suscetíveis de sofrer deformação local e derretimento parti- cularmente em suas superfícies laterais no lado da câmara de combustão, sob a influência de um gás queimado de uma câmara de combustão. Por- | tanto, os mesmos não foram postos em prática até agora. o OBJETIVO DA INVENÇÃO - Um objetivo da presente invenção é fornecer um anel de pistão feito de uma resina com capacidade de formar industrialmente uma fenda especial eficaz na redução da fuga de gás, cuja superfície lateral no lado da câmara de combustão não é submetida à deformação local e ao derretimento por um gás queimado de uma câmara de combustão, particularmente um anel de pistão combinado tem uma estanqueidade a gás excelente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O anel de pistão combinado da presente invenção compreende um corpo de anel de pistão de uma resina termorresistente e de alta força que tem uma fenda em formato de degrau exposta nas superfícies laterais inferiores e superiores e uma superfície periférica externa (doravante referido como “fenda tripla em formato de degrau”) e uma mola disposta no lado pe- | = riféricointemodo corpo de aneldepistão-para-empurrar-o-corpo deamerde pistão radialmente para fora, pelo menos uma superfície lateral do corpo de anel de pistão no lado da câmara de combustão tem um revestimento ter- morresistente. É importante que o corpo de anel de pistão seja formado ba- — sicamente por uma resina termorresistente e de alta força e que o revesti- mento formado em uma superfície lateral do corpo de anel de pistão no lado da câmara de combustão precise ter uma termorresistência maior que a do

' 3/13 , corpo de anel de pistão, de modo que o mesmo possa resistir suficiente- mente a um gás queimado.

A partir do aspecto de provocar que a energia térmica do gás queimado não escape para o corpo de anel de pistão, mas para um cilindro, adequa-se um revestimento que tem condutividade térmica alta.

Pelo contrário, a partir do aspecto de evitar a energia térmica do gás queimado sendo conduzida ao corpo de anel de pistão, adequa-se um re- vestimento que tem condutividade térmica baixa.

A resina termorresistente e de alta força que forma o corpo de anel de pistão pode ser assim chamado de um plástico de engenharia a- vançada que tem uma excelente termorresistência e a mesma é de prefe- i rência pelo menos uma resina selecionada a partir do grupo que consiste em | : polieteretercetona (PEEK), sulfeto de polifenileno (PPS) e polibenzimidazo! | : (PBI). Essas resinas termorresistentes e de alta força são reforçadas mais de - preferência pelas fibras de carbono ou fibras de vidro.

O revestimento formado na superfície lateral do corpo de anel de pistão no lado da câmara de combustão pode ser um revestimento de metal completo a partir do aspecto de provocar que a energia térmica do gás queimado não escape para o corpo de anel de pistão mas para um cilindro, convenientemente um metal produzido por deposição não elétrica, que pode serformado em uma resina não condutiva.

Uma eletrodeposição de metal de Cu ou Ni é particularmente preferível e um eletrodeposição de compósito resistente ao desgaste que compreende Cu ou Ni e pelo menos um selecio- nado a partir do grupo que consiste em P, Co, Cr, Mo, Ti, SIC, SigNa, AlZOs, B.C, diamante, PTFE (politetrafluoretileno), BN e grafite é mais preferível.

Um revestimento que compreende carbono do tipo diamante chamado de "DLC" é-preferivelpara-a-condutividade-térmca Para fazer com que a energia térmica do gás queimado escape para o cilindro, o revestimento que cobre a superfície lateral no lado da câ- : mara de combustão é preferencial no contato direto com a parede de cilindro.

Para essa finalidade, a superfície periférica externa do corpo de anel de pis- tão é preferencialmente coberta com um revestimento do mesmo material integralmente com o revestimento na superfície lateral no lado da câmara de

. 4/13 ' combustão. Certamente, uma superfície inteira do anel de pistão é preferen- cialmente coberta com o revestimento.

A partir do aspecto de evitar que a energia térmica do gás quei- mado de seja conduzida ao corpo de anel de pistão, pode-se usar um reves- timento termorresistente de plásticos de engenharia avançada que tem con- dutividade térmica baixa e particularmente um revestimento de resina que compreende polibenzimidazol (PBI) e/ou poliimida (PI) ou prefere-se um re- vestimento que compreende organopolissiloxano (P-Si).

Para garantir a função do anel de pistão combinado acima, um anelde pistão de metal que tem uma largura menor que aquela do corpo de anel de pistão é de preferência disposto na superfície lateral revestida do corpo de anel de pistão no lado da câmara de combustão. | o BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS | - A Fig. 1 é uma vista em perspectiva que mostra uma fenda do corpode anel de pistão da inclinação da presente invenção de acima.

A Fig. 2(a) é uma vista que mostra o anel de pistão combinado da presente invenção reconhecido em uma ranhura de anel de pistão, na qual uma mola para empurrar o corpo de anel de pistão é uma mola de lâminas.

A Fig. 2(b) é uma vista que mostra o anel de pistão combinado da presente invenção reconhecido em uma ranhura de anel de pistão, na qual uma mola para empurrar o corpo de anel de pistão é uma mola helicoidal.

A Fig. 3 é uma vista que mostra o anel de pistão combinado da presente invenção reconhecido em uma ranhura de anel de pistão, na qual um corpo de anel de pistão é dotado de um revestimento do mesmo material emuma superfície lateral no lado da câmara de combustão e uma superfície periférica externa.

A Fig. 4(a) é uma vista que mostra o anel de pistão combinado da presente invenção que compreende uma mola de lâminas para empurrar o corpo de anel de pistão, que é reconhecido em uma ranhura de anel de pis- tão, com um anel de pistão de largura pequena de metal disposto na super- fície lateral do corpo de anel de pistão no lado da câmara de combustão.

A Fig. 4(b) é uma vista que mostra o anel de pistão combinado da

. 5/13 - presente invenção que compreende uma mola helicoidal para empurrar o corpo de anel de pistão, que é reconhecido em uma ranhura de anel de pis- tão, com um anel de pistão de largura pequena de metal disposto na super- fície lateral do corpo de anel de pistão no lado da câmara de combustão.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS O anel de pistão combinado da presente invenção compreende um corpo de anel de pistão 1 que tem uma fenda em formato de degrau 2 | exposta nas superfícies laterais inferiores e superiores e uma superfície pe- | riférica externa. Esse formato de fenda é assim chamado de um formato de degrau triplo que tem três degraus nas superfícies laterais inferiores e supe- riores e uma superfície periférica externa conforme mostrado na Fig. 1, que i pode fornecer vedação geometricamente completa. Consequentemente, o o mesmo pode reduzir extremamente a quantidade de um gás de fuga, através : do mesmo fornecer um anel de pistão com uma estanqueidade a gás exce- lente. Por ser extremamente difícil de formar uma fenda com um tal formato complicado em um metal anel de pistão, uma resina termorresistente e de alta força é usada no lugar de um metal na presente invenção. As resinas termorresistentes e de alta força incluem de preferência plásticos de enge- nharia avançada como polieteretercetona (PEEK) e sulfeto de polifenileno (PPS)e, ainda, polibenzimidazol (PBI) que tem uma alta termorresistência. b Essas resinas termorresistentes e de alta força podem ser moldadas por in- jeção, formando facilmente uma fenda que tem um formato complicado. À Certamente, o pó de resina pode ser modulado por compressão para um | formato de anel, no qual uma fenda pode ser fornecida por um cortador de ' 25 finalâmina o... — Asresinastermorresistentes-e de-altaforça acimapodemeonter ÀÀÀÀ.XX. TO fibras de carbono ou fibras de vidro para aumentar a termorresistência e força, a partir da mesma fornecer a fibra reforçada e as resinas termorresistentes e de alta força. As proporções de tais fibras de carbono ou fibras de vidro adi- cionadas são de preferência cerca de 10 a 40% em peso. As Figs. 2(a) e 2(b) mostram o anel de pistão combinado da presente invenção reconhecido em uma ranhura de anel 5 de um pistão 6

“ 6/13 ' que é colocado em um diâmetro de um cilindro 7. O anel de pistão combinado da presente invenção compreende um corpo de anel de pistão 1 e uma mola 4 (4) para empurrar o corpo de anel de pistão 1 radialmente para fora, uma superfície lateral do corpo de anel de pistão no lado da câmara de combustão é dotadade um revestimento 3. Apesar da mola 4 (4) ser uma mola de lâ- minas 4 na Fig. 2(a) e uma mola helicoidal 4' na Fig. 2(b) não se restringe ao mesmo, desde que tenha uma função de empurrar o corpo de anel de pistão 1 radialmente para fora.

Uma superfície periférica externa 1 do corpo de anel de pistão, que entra em contato deslizante com uma parede do cilindro 7 pode ter vários formatos como um formato linear, um formato de face abau- lada, um formato cônico, etc., em função dos pedidos.

Por exemplo, a mesma | é usada para um anel superior que é posicionado em primeiro do lado de - | uma câmara de combustão, a face de barril é preferível e quando a mesma é - usada para um segundo anel que é posicionado em segundo do lado de uma câmara de combustão, a face cônica é preferível.

O revestimento 3 formado na superfície lateral do corpo de anel de pistão 1 no lado da câmara de combustão precisa ter uma termorresis- tência maior que a do corpo de anel de pistão 1, de modo que o mesmo possa resistir completamente a um gás queimado, conforme descrito acima.

A partirdo aspecto de provocar que a energia térmica do gás queimado não escape para o corpo de anel de pistão 1 mas para o diâmetro de cilindro, adequa-se um revestimento de condutividade térmica alta.

Pelo contrário, a partir do aspecto de prevenir a condução da energia térmica do gás quei- mado ao corpo de anel de pistão 1, adequa-se um revestimento de conduti- vidade térmica baixa.

Em qualquer caso, o revestimento 3 pode ser formado — pela escovação, pulverização, imersão, eletrodeposição, deposição de vapor TO NS físico, deposição de vapor químico, etc.

Para formar um revestimento de metal que tem condutividade térmica alta, a deposição autocatalítica é parti- cularmente conveniente em um corpo de anel de pistão feito de resina.

Pre- fere-se uma eletrodeposição de metal de Cu ou Ni ou uma eletrodeposição de compósito que compreende Cu ou Ni e pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em P, Co, Cr, Mo, Ti, SIC, SizNa, Al2O3, BC, | CÊ o o ”

s 7/13 - diamante, PTFE (politetrafluoretileno), BN e grafite, conforme descrito acima.

A espessura da deposição autocatalítica é de preferência cerca de 1 a 50 um, mais de preferência cerca de 5 a 30 um.

O DLC pode ser formado pela de- posição de vapor química ou física e uma camada que tem uma estrutura próxima ao diamante com um teor de hidrogênio pequeno que pode ser for- mado pela deposição de vapor física.

A partir do aspecto de produtividade, | prefere-se a deposição de vapor química.

A espessura do revestimento de | DLC é de preferência cerca de 0,1 a 10 um, mais de preferência cerca de 2 a 7 um.

A Fig. 3 mostra uma modalidade na qual uma superfície periférica externa do corpo de anel de pistão 1 tem um revestimento 3' do mesmo ma- | terial que do revestimento 3 em uma superfície lateral no lado da câmara de . combustão, de modo que a energia térmica do gás queimado não escape . para um corpo de anel de pistão 1 mas para uma parede de cilindro 7. Como um revestimento que tem condutividade térmica baixa, um revestimento de polibenzimidazo! (PBI), poliimida (PI) ou organopolissiloxano (P-Si) é formado pela escovação, pulverização, imersão, etc.

A espessura do revestimento 3 é de preferência cerca de 0,5 a 50 um, mais de preferência cerca de 1 a 30 um.

Embora esse revestimento 3 é formado em pelo menos uma superfície lateral —noladoda câmara de combustão, o mesmo pode certamente ser formado em outras superfícies que a superfície periférica externa, que toma em conside- ração com a produtividade, etc.

Certamente, a superfície periférica externa, que é submetida a um deslizamento severo, pode ser adequadamente do- tada de um revestimento resistente ao desgaste, cujo material não necessita o mesmo como aquele do revestimento 3 na superfície lateral no lado da câmara de combustão.

As Figs. 4(a) e 4(b) mostram o anel de pistão combinado da presente invenção, que ainda compreende um anel de pistão de metal 8 mais fino na largura que do corpo de anel de pistão em uma superfície lateral no ! ladoda câmara de combustão.

O anel de pistão de metal fino 8 reduz ex- tremamente uma carga térmica ao corpo de anel de pistão 1. Consequen- temente, esse anel de pistão combinado pode ser usado adequadamente em

. 8/13 ' uma condição particularmente severa, por exemplo, para um anel superior. O anel de pistão de metal fino usável 8 é um anel de pistão com praticamente nenhuma tensão, que é conhecido como uma travessa lateral de um anel de óleo combinado. A Fig. 4(a) mostra um exemplo com o uso de uma mola de lâminas como a mola, que tem tal largura a medida que não empurra so- mente o corpo de anel de pistão mas também o anel de pistão de metal fino 8 radialmente para fora, o que resulta em um estrutura de vedação dupla na periferia do anel de pistão com capacidade de reduzir extremamente o gás de fuga. A Fig. 4(b) mostra um exemplo que tem somente uma função de ante- parar termorresistente de modo simples a superfície lateral do corpo de anel de pistão no lado da câmara de combustão sem empurrar o anel de pistão de i metal fino 8 radialmente para fora. A partir do aspecto de provocar que a e- . | nergia térmica do gás queimado escape para o diâmetro de cilindro, o anel de - pistão de metal fino 8 é de preferência empurrado radialmente para fora, de modo que o mesmo entra em contato com a parede de cilindro.

Exemplo 1 (E1) O pó de polieteretercetona (PEEK) foi misturado com as fibras de carbono em uma extrusão para formar uma quantidade predeterminada de pelotas, que foram depois moldadas por injeção para um anel de pistão que temum periferia externa direta e uma fenda tripla em formato de degrau sob condições predeterminadas. Uma superfície lateral do anel de pistão tem um rugosidade superficial média aritmética (Ra) de 0,4 um. Com dois anéis de pistão sobrepostos de modo que uma superfície lateral de cada anel de pis- tão seja exposta a uma solução de eletrodeposição com a superfície perifé- rica externa vedada com uma fita, 50 anéis de pistão, no total, suspensos a partir de um gabarito predeterminado foram-submetidos-à-deposição-auto- | catalítica de Ni-P. A espessura do revestimento de Ni-P resultante foi cerca de 20 um. Assim, obteve-se um anel de pistão que tem uma fenda tripla em formato de degrau, que foi feito de PEEK reforçado com fibra de carbono com uma superfície lateral que tem um revestimento de Ni-P. | Teste de motor (1) ! O anel de pistão do Exemplo 1 com uma mola de lâmina definida

: A ' . 9113 | : | - no lado periférico interno para uma tensão cerca de 5 N foi montada em uma ranhura de anel de topo de cada pistão em um refrigerado à água, ciclo, motor a gasolina naturalmente aspirado, de modo que o revestimento de Ni-P foi disposto no lado da câmara de combustão, para medir a quantidade de fugade gás. Um segundo anel e um anel de óleo foram aqueles montados nesse motor. A operação foi realizada em 4.000 rpm sob um condição de acelerador totalmente aberto (WOT). Supondo que a quantidade de fuga de gás no Exemplo comparativo 1 abaixo foi 100, foi confirmado que a quanti- dade de fuga de gás no Exemplo 1 foi cerca de 12, de redução para cerca

18. Teste de motor (2) Após a conclusão do teste de motor (1), um teste de durabilidade - | foi realizado por uma operação contínua em 5000 rpm por 48 horas com um : - acelerador totalmente aberto, com os anéis de pistão do Exemplo 1 mantidos —nospistões. A observação após a conclusão do teste revelou que os anéis de pistão estão livres dos danos como a rugosidade superficial, etc. Além disso, a rugosidade superficial medida em 10 pontos na superfície lateral no lado da câmara de combustão antes e após o teste revelou que a rugosidade super- ficial média (Rz) foi de 3,1 um e 3,3 um, respectivamente. Exemplo comparativo 1 (C1) Com o uso de um anel de topo de face abaulada que tem um revestimento de CrN em uma superfície periférica externa e uma fenda de formato reto de 0,25 mm, que foi montada no motor acima com antecedência, a quantidade de fuga de gás foi medida pelo teste de motor (1) acima. O re- —sultadofoi assumido como 100 conforme descrito acima. Assim, a quantidade de fuga de gás foi observada a cerca de 8 vezes-maior-do-que-no-Exemplo IF rr exemplo comparativo 2 (C2) Com o uso do mesmo anel de pistão de PEEK reforçado com fi- bra de carbono que tem uma fenda tripla em formato de degrau como no Exemplo 1 exceto pelo fato de que uma superfície lateral do mesmo não tinha o revestimento, foi realizado o teste de motor (2) acima. A observação após a conclusão do teste, revelou que a superfície de anel de pistão era descas-

. 10/13 - cada e rugosa. O Rz da sua superfície lateral no lado da câmara de com- bustão antes e após o teste era de 2,1 um e 18,4 um, respectivamente.

Exemplos de 2 a 3 (E2 a E3) Os anéis de pistão de PEEK reforçado com fibra de carbono, : tendo cada um uma fenda tripla em formato de degrau foram produzidos na mesma maneira como no Exemplo 1, exceto para usar a deposição autoca- talítica de Cu e deposição autocatalítica de composto de Ni-P dispersado de Si3zN, no lugar da deposição autocatalítica de Ni-P. Os tipos e espessuras dos revestimentos dos Exemplos 2 a 3, suas quantidades da fuga de gás pelo testede motor (1) em 4.000 rpm e sua rugosidade superficial Rz e aparências nas superfícies laterais no lado da câmara de combustão antes e após do i teste de motor (2) são mostradas na tabela 1, juntamente com aquelas do . | Exemplo 1 e Exemplo comparativo 2. Deve-se notar que a quantidade de - fuga de gás em cada exemplo foi expressada por um valor relativo à quanti- dadedafugade gás no Exemplo comparativo 1, que era 100.

Exemplo 4 (E4) Um anel de pistão de PEEK reforçado com fibra de carbono que tem uma fenda tripla em formato de degrau foi produzido na mesma maneira como no Exemplo 1, exceto para formar um carbono do tipo diamante (DLC) revestido pelo plasma CVD com o uso de um gás CH, como um material de partida e um gás H2 como um gás de arraste em lugar da deposição autoca- talítica de Ni-P. Para formar o revestimento de DLC em uma superfície lateral de cada anel de pistão, um gabarito semelhante ao gabarito de deposição autocatalítica no Exemplo 1 foi usado. A superfície periférica externa de cada anelde pistão foi vedada por uma fita termorresistente. Como nos Exemplos de 2 a 3, os resultados do teste de motor (1) e (2)-são-mostrados-na Tabela —— Cada um dos mesmos revestimento de Ni-P disperso de SizN, e revestimento de DLC como no Exemplos 3 e 4 foram formados na superfície laterale superfície periférica externa de cada anel de pistão do PEEK refor- çado com fibra de carbono que tem uma fenda tripla em formato de degrau. Embora a deposição autocatalítica tenha substancialmente a mesma es-

. 11/13 - pessura em tanta superfície periférica externa quanto superfície lateral, o revestimento de DLC na superfície periférica externa foi cerca de 1,7 vezes tão grassa quanto aquela na superfície lateral. Como os Exemplos de 2 a 4, os resultados do teste de motor (1) e (2) são mostrados na Tabela 1. Exemplos 7 e 8 (E7 e E8) Cada anel de pistão de PEEK reforçado com fibra de carbono que tem uma fenda tripla em formato de degrau foi produzido na mesma maneira como no Exemplo 1, exceto para formar, em lugar da deposição autocatalítica de Ni-P, um revestimento de resina que compreende poliben- zimidazol (PBI) ou poliamida (PA) como um elemento aglutinante, no qual 10% em massa de dissulfureto de molibdénio foi dispersa, por um método de | impressão com o uso de um máscara de estêncil. Como os Exemplos de 2 a oo 6, os resultados do teste de motor (1) e (2) são mostrados na Tabela 1. : Tabela 1 | | - EE Fuga de gás ) | ficial (um) em 4.000 rpm = Aparência Tipo Teste Teste cie Late- | Periférica (%) antes depois ral Externa [erdwe fo não eo aro das [nsonaeso| [ee le da [não do [as ao [nsoneeso]| [62 Tsunne die fo da 20 [ar [nsoneoso [es me da mo do lo [as [rsoneoso| [es Ts dis as [so ar [19 [nsoneoso| ' [es le da e de leo [18 [nsomeoso] ela so fo do 1a [ao [nsoracoso] [ele LL E o les [euoo Observação: (1) A quantidade da fuga de gás expressa por um valor relativo (%).

A quantidade da fuga de gás de 4.000 rpm foi de 13 ou menor em quaisquer dos Exemplos de 1 a 8 (E1 a E8), supondo que o mesmo foi de

. 12/13 - 100 no Exemplo comparativo 1, indicando a redução drástica da fuga de gás em comparação com o anel de aço de fenda direta no Exemplo comparativo 1 (C1). Além disso, os anéis de pistão cada um tendo uma deposição auto- catalítica de Ni-P, uma deposição autocatalítica de Cu, uma deposição auto- catalítica de NI-P disperso de SizN,, um revestimento de DLC ou um reves- timento de resina de PBI ou PA na superfície lateral no lado da câmara de combustão passado do teste de motor sob condições relativamente severas, sem danos e extrema rugosidade na superfície. Quando o revestimento foi formado não somente na superfície lateral, mas também na superfície perifé- ricaexterna, o anel de pistão tem ainda reduzido a fuga de gás.

Exemplo 9 (E9) Um anel de pistão que tem o mesmo tamanho e forma como nos o Exemplos 1-8 (E1-E8) com o mesmo revestimento de Ni-P disperso de SizN, . como no Exemplo 3 formado na superfície lateral foi produzido na mesma maneira como no Exemplo 1, exceto pelo fato de que uma fenda tripla em formato de degrau, uma parede periférica externa em forma de barril e uma ranhura recebe uma mola helicoidal na parede periférica interna. O revesti- mento era tão grosso como 15 um. Com uma mola helicoidal para uma ten- são cerca de 5 N definida na periferia interna do anel de pistão, cada anel de pistãofoimontado no motor para conduzir o teste de motor (1) e (2) como nos Exemplos de 1 a 8. Como um resultado, o mesmo exibiu a fuga de gás de 15 em relação com a fuga de gás (100) do Exemplo comparativo 1, e rugosidade superficial (Rz) de 2,4 um e 2,5 um antes e após o teste. Exemplo 10 (E10) As pelotas de material de composto de fibra de carbono PEEK | == usadasno Exémplo foram moldadas por injeção para formar-um-anelde———— pistão que tem uma fenda tripla em formato de degrau e uma parede perifé- rica externa em forma de barril que era 4/5 tão ampla como o anel de pistão do Exemplo 1. A mesma eletrodeposição de compósito Si3N4/Ni-P como no Exemplo 3 foiformadaem uma superfície lateral desse anel de pistão. Além : disso, um anel de pistão de largura pequena feito de aço inoxidável marten- sítico que era semelhante a uma travessa lateral em um anel de controle de

. 13/13 . óleo combinado e 1/4 tão amplo como o corpo de anel de pistão posicionado abaixo, foi combinado com a mola de lâminas usada nos Exemplos de 1a8 e montada no mesmo motor como nos Exemplos de 1 a 9. Os teste de motor ' (1) e (2) conduzidos da mesma maneira que nos Exemplos de 1 a 9 revelou que esse anel de pistão teve fuga de gás cerca de 9 em relação com a fuga de gás (100) do exemplo comparativo 1 e da rugosidade superficial (Rz) de 2,1 um e 2,1 um antes e após o teste.

EFEITOS DA INVENÇÃO Devido ao anel de pistão combinado da presente invenção ter uma fenda tripla em formato de degrau nas superfícies laterais inferiores e superiores e uma superfície periférica externa, o mesmo tem uma área de vazamento de gás extremamente pequena na fenda. Adicionalmente, devido o ao seu corpo de anel de pistão ser formado por uma resina termorresistente e - de alta força moldada por injeção, o mesmo é livre do alto custo de produção, —quebraduraem uma porção de fenda, etc. Além disso, uma vez que o mesmo tem um revestimento que tem uma termorresistência suficiente em uma su- perfície lateral do corpo de anel de pistão no lado da câmara de combustão, o corpo de anel de pistão é submetido a uma carga térmica reduzida por um gás queimado, de modo que o mesmo é livre da deformação local e do der- retimento na superfície lateral no lado da câmara de combustão. Assim, o anel de pistão combinado tem uma estanqueidade a gás excelente.

Claims

. 11 . REIVINDICAÇÕES

1. Anel de pistão combinado que compreende um corpo de anel de pistão feito de uma resina termorresistente e de alta força e que compre- ende uma fenda em formato de degrau exposta nas superfícies laterais infe- riore superior e uma superfície periférica externa, e uma mola disposta no lado periférico interno do dito corpo de anel de pistão para empurrar o dito corpo de anel de pistão radialmente para fora, sendo que pelo menos uma superfície lateral do dito corpo de anel de pistão no lado da câmara de com- bustão tem um revestimento.

2. Anel de pistão combinado, de acordo com a reivindicação 1, em que a dita resina termorresistente e de alta força que forma o dito corpo de anel de pistão é pelo menos uma resina selecionada a partir do grupo que o consiste em polieteretercetona, sulfeto de polifenileno e polibenzimidazol. R

3. Anel de pistão combinado, de acordo com a reivindicação 2, emque a dita resina termorresistente e de alta força que forma o dito corpo de anel de pistão é reforçada por fibras de carbono ou fibras de vidro.

4. Anel de pistão combinado, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito revestimento é uma eletrodeposição de metal de Cu ou Ni ou uma eletrodeposição de compósito que compreende Cu ou Ni e pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em P, Co, Cr, Mo, Ti, SiC, Si3Na, AlDO3, BaC, diamante, PTFE, BN e grafite.

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5. Anel de pistão combinado, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito revestimento compreende carbono do tipo diamante.

&

6. Anel de pistão combinado, de acordo com a reivindicação 4 ou | 25 5,emque a superfície periférica externa do dito corpo de anel de pistão é coberta com um revestimento do r mesmo material que o. do.dito revestimento: — — — ——— |

7. Anel de pistão combinado, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito revestimento compreende pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em polibenzimidazol, poliimida e organopolissiloxano.

8. Anel de pistão combinado, de acordo com a reivindicação 1, em que um anel de pistão de metal que tem uma largura menor que a do dito corpo de anel de pistão é disposto na superfície lateral do dito corpo de anel de pistão no lado da câmara de combustão.

Fig. 1

TB o Fig. 4(a)

CA SS Fig. 4(b) o,

CA