BRPI0615298A2 - pistão de construção leve - Google Patents

Abstract

PISTãO DE CONSTRUçãO LEVE.A presente invenção refere-se a um pistão (1) com fundo de pistão (2) que apresenta um campo anelar (4) com uma haste de pistão (3) ali integrada apresentando segmentos de parede de haste (5) portantes e paredes de ligação (6) recuadas que interligam os segmentos da parede de haste (5) e tendo traçado abaulado bem como uma perfuração de pino (7), sendo que abaixo do campo anelar (4), na região de perfuração de pino (7), está previsto um espaço livre (8) rebaixado na região do fundo de pistão (2) es- tando previsto de acordo com a invenção que na região interna do pistão (1) na transição da perfuração do pino (7) na direção do segmento da parede de haste (5f), está prevista uma região arqueada (15).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PISTÃO DE CONSTRUÇÃO LEVE".

DESCRIÇÃO

A presente invenção refere-se a um pistão com um fundo apre-sentando um campo anelar, e uma haste de pistão ali montada, de acordocom as características do preâmbulo da reivindicação 1.

Um pistão deste tipo passou a ser conhecido através do docu-mento DE 101 45 589 A1. Apresenta um fundo de pistão que é composto deum campo anelar com várias ranhuras anelares e eventualmente uma game-la de compartimento combustor. Na direção da movimentação do pistão, a-baixo do fundo do pistão está disposta uma haste de pistão, as quais consis-tem em dois segmentos de parede da haste que sustentam o pistão durantea operação no motor de combustão, destinados ao deslocamento do pistãodentro do cilindro do motor de combustão. Os segmentos da parede da has-te estão interligados através de paredes de interligação recuadas, sendo queas paredes de interligação não possuem uma ligação para a face de rola-mento do cilindro. No pistão de acordo com o documento DE 101 45 589 A1,conforme as reivindicações de 1 a 3 ali constantes, as paredes de ligaçãoapresentam um traçado arqueado e pode ser convexo, côncavo ou podeconsistir em uma combinação desses arqueamentos. Além disso, este pistãoconhecido, nas paredes de ligação, a borda inferior do campo anelar estáconfigurada ultrapassando o campo (saliência) estando ali ao menos parci-almente configurados côncavos de maneira que surge um espaço livre comvistas à economia de peso.

A presente invenção tem como objeto aperfeiçoar um pistão des-ta espécie relativamente as suas propriedades na operação dentro do motorde combustão, aumentando relativamente a sua existência e durabilidade.

Esta tarefa é solucionada pelas características da reivindicação 1.

De acordo com a invenção está previsto que na região internado pistão, na transição na perfuração do pino na direção do segmento daparede da haste, está prevista uma região abaulada. Através destas regiõesabauladas, na transição da aresta externa da perfuração do pino na direçãodos segmentos da parede de haste, por um lado poderá permanecer tantomaterial que aqui é lograda a necessária resistência na operação do pistão,ao passo que simultaneamente pode ser removido tanto material, que destaforma se apresenta uma redução do peso com simultânea durabilidade oti-mizada do pistão. Com este traçado abaulado de acordo com a invenção naregião interna do pistão será assim majorado em conexão com traçado a-baulado externo dos segmentos de parede de haste de sustentação, a ne-cessária resistência e durabilidade do pistão, com simultânea redução dopeso do pistão. Além disso, esta construção poderá ser avançada no sentidode que partindo de uma ranhura anelar no campo anelar na direção da per-furação do pino, está engastada no pistão ao menos uma ligação. Destaforma, a operação do pistão será consideravelmente aprimorada, visto que oanel de óleo assentado na ranhura anelar (anel raspador de óleo eventual-mente de várias seções) acumula o óleo existente na superfície do pistão, ouseja, na superfície da parede do cilindro, o qual é forçado dentro da ligação,podendo, portanto, ser deslocado na direção da perfuração do pino, a fim deali produzir uma lubrificação do pino integrado na perfuração de pino. Nopistão desta espécie esta ligação é especialmente vantajosa, já que, em vir-tude das paredes de ligação abauladas, o pistão já apresenta um peso redu-zido e melhor resistência, sendo que a ligação de acordo com a invençãoaperfeiçoa essencialmente a lubrificação do pino integrado na perfuração depino, aumentando a durabilidade do conjunto constituído do pistão, pino ebiela. Ocorre que pela alimentação do óleo a partir da direção da superfíciedo pistão na direção da perfuração do pistão, o pino integrado naquele pontoserá Iubrificado não podendo passar a grimpar. A perfuração de acordo coma invenção ou será fundida e/ou introduzida por um processo de perfuração(perfuração).

Em ampliação da invenção, no espaço livre atrás do campo ane-lar está previsto ao menos uma nervura par apoio do campo anelar. A ripainicialmente única produz vantajosamente que a região saliente do campoanelar seja eficazmente apoiada na região das paredes de ligação recuadas,de maneira que é amplamente reduzida uma redução do pistão durante oserviço.

Em Outras configurações da invenção, está prevista uma nervu-ra à direita e à esquerda acima da perfuração do pino no espaço livre. Assimsendo, o campo anelar apóia-se naquelas regiões do lado direito e esquerdoda perfuração do pino, formando uma estabilidade especial. Assim sendo,influências da movimentação do pino na perfuração do pino por ocasião dodeslocamento do pistão não são transferidas para o campo anelar quando,de acordo com a invenção, uma nervura está prevista à direita e à esquerdaacima da perfuração do pino.

Em uma outra configuração da invenção, a ligação por ao menosuma nervura verifica-se especialmente por várias ou por todas as nervuras.No caso, podem ser consideradas tanto as nervuras como também as liga-ções já por ocasião da produção de uma peça bruta do pistão. Em carátercomplementar ou alternativo correlato pode-se imaginar que ao menos umaligação é configurada somente após a produção da peça bruta do pistão.Também se pode imaginar, por exemplo, no caso de um traçado angular ouarredondado da ligação de configurar a partir da ranhura anelar, na direçãoda perfuração do pino, uma parte da ligação juntamente com a produção dapeça bruta do pistão e uma parte adicional, ou seja, restante da ligação, se-ria produzida em um processo de usinagem posterior, configurando-se es-pecialmente uma perfuração. Caso a ligação já for configurada com a produ-ção da peça bruta do pistão, será indicado prever na região da posterior li-gação um núcleo ou também um pino que será removido após a produçãoda peça bruta do pistão.

Em ampliação da invenção, está prevista uma ranhura anelar aomenos uma fenda de drenagem que se projeta dentro do espaço livre. Nocaso, o espaço livre será de tal modo configurado já na produção da peçabruta do pistão (eventualmente após seqüencial usinagem posterior) quecom a configuração da ranhura anelar, especialmente da ranhura anelarmais baixa, é produzida uma ligação da parte externa na direção do especolivre que forma uma fenda de drenagem que se projeta dentro do espaçolivre. Isto quer dizer que com a configuração da ranhura anelar, especial-mente por uma etapa de usinagem com remoção de aparas, a tenda de dre-nagem é produzida automaticamente. A tenda de drenagem configurada fazcom que o óleo existente na superfície do pistão, ou seja, na superfície daparede interna do cilindro, será escoado na direção da região interna do pis-tão. A posição, ou seja, a configuração construtiva desta fenda de drenagemtem um efeito, em comparações com perfurações de óleo convencionais, demajorar a durabilidade. Além disso, não se verifica uma interrupção na facede apoio do anel de maneira que o desgaste dá ranhura e o consumo deóleo serão assim reduzidos.

Em outra configuração, a perfuração do pino apresenta uma ra-nhura côncava para um anel retentor (anel de aperto) para o pino, sendo quea ranhura côncava está prevista abaixo do espaço livre e no ponto de vérticesuperior da perfuração do pino. Pelo espaço livre é viabilizado prever a ra-nhura côncava no ponto de vértice superior da perfuração de pino. Isto apre-senta a vantagem de que a ranhura côncava está disposta em uma região,na qual a resistência do pistão não é afetada. Isto resulta vantajosamenteem crescente segurança de forma de massa.

Em uma outra configuração da invenção, a aresta abaixo docampo anelar, na região das paredes de ligação recuadas, é arredondada.Após a produção da peça bruta do pistão, esta será usinada e acabada emcaso normal por meio de um processo de remoção de aparas. Isto tem porconseqüência que a aresta abaixo do campo anelar na região das paredesde ligação recuadas é de arestas muito pontiagudas e eventualmente apre-senta uma rebarba que na usinagem, especialmente da montagem do pis-tão, pode resultar em ferimentos dos montadores. Para esta finalidade, estaaresta pontiaguda vantajosamente é arredondada abaixo do campo anelar,ou seja, ela apresenta uma seção arredondada. Esta seção arredondadapoderá também ser produzida por usinagem com remoção de aparas, espe-cialmente em um processo de fresagem.

Exemplos de execução da invenção, aos quais, todavia, estanão está restrita, serão descritos a seguir, sendo explicitado baseado nasfiguras.

As Figuras de 1 a 3 apresentam um pistão 1 em um motor decombustão e pode ser configurado como pistão de construção leve, porémnão necessariamente. Quando se tratar de um pistão de construção leve,inicialmente será fundida uma peça bruta do pistão a partir do material leve,especialmente alumínio, para ser depois usinada e acabada por meio de umprocesso com remoção de aparas. Este pistão 1 consiste em um fundo depistão 2 com haste de pistão 3 anexa, sendo que o fundo do pistão 2 e ahaste de pistão 3 são inteiriços ou consistem em duas seções que serão u-nidas após a sua produção.

Além disso, o pistão 1 apresenta um campo anelar 4 tendo,normalmente, três ranhuras anelares. A haste do pistão 3 consiste em seg-mentos da parede de haste 5 que sustentam o pistão 1, sendo que os seg-mentos da parede de haste 5 estão interligados através das paredes de Iiga-ção 6 recuadas. As paredes de ligação 6 possuem um traçado retilíneo, a-baulado ou de outra configuração, sendo que relativamente ao traçado abau-lado das paredes de ligação 6 é feita a referência a configurações possíveisde acordo com as reivindicações de patentes de 1 a 3 do documento DE 10145 589 A1. É feita a referência a este traçado abaulado (de configuraçãocôncava e/ou convexa de um segmento da parede de haste para o outrosegmento da parede de haste e/ou no seu percurso no eixo de deslocamen-to do pistão), já que este traçado é especialmente importante no tocante auma economia de peso com simultânea conservação da necessária resis-tência. Com a mesma importância, todavia de acordo coma construção ge-ométrica e finalidade de emprego do pistão 1, podem ser paredes de ligaçãoretilíneas. As paredes de ligação 6 recuadas apresentam também uma per-furação de pino 7 para receber um pino para conexão do pistão 1, com umabiela não mostrada. Além disso, a Figura 1 mostra que na região do fundodo pino 2 em sentido recuado e atrás do campo anelar 4 e acima da perfura-ção de pino 7, está previsto um espaço livre 8. Em uma primeira configura-ção conforme mostrado na Figura 1, partindo de uma ranhura anelar 9 docampo anelar 4 projeta-se uma ligação 10 na direção da perfuração do pino7, a fim de Iubrificar o pino ali existente (não representado). Na configuraçãoda ligação 10 de acordo com a Figura 1, trata-se de uma perfuração que éconfigurada em uma parte a partir da direção da ranhura anelar 9, e em ou-tra parte da partir da direção da haste do pistão 3, na direção do fundo depistão 2. A representação abaixo à direita da Figura 1 representa um corteA-A de acordo com a apresentação da Figura 1 na parte superior direita.

A Figura 2 apresenta o mesmo pistão 1 de acordo com a Figura1, sendo que aqui, acima da perfuração de pino 7 no espaço livre 8 à direitae à esquerda da perfuração do pino 7, estão previstas nervuras 11. Estasnervuras 11 servem para apoio do campo anelar 4 na operação de pistão 1,de maneira que as forças atuantes sobre o fundo de pistão 2 são integradassobre as nervuras 11, nas paredes de ligação 6 recuadas. Além disso, a Fi-gura 2 mostra que a perfuração de pino 7 apresenta uma ranhura côncava12 para um anel retentor (anel de aperto) para o pino, sendo que a ranhuracôncava 12 está prevista abaixo do espaço livre 8 e no ponto de vértice su-perior da perfuração de pino 7. Na representação da Figura 2, à direita, émostrado uma fenda de drenagem 13 cuja posição e disposição resultamtambém na observação da Figura 3. A fenda de drenagem 13 está integradana região da ranhura anelar 9, de maneira que resulta uma ligação da ranhu-ra anelar 9 para o espaço livre 8 quando a ranhura anelar 9 for engastada napeça bruta do pistão. A região da fenda de drenagem 13 atrás da ranhuraanelar 9, ou seja, na região do espaço livre 8, pode ser configurada em for-ma de uma taça. No emprego especialmente no anel de óleo de três seçõesna ranhura anelar 9, através da fenda de drenagem 13 poderá ser removidoóleo da superfície de pistão 1, respectivamente da face de deslocamento docilindro na direção da região interna do pistão 1. Para esta finalidade, asfendas de drenagem 13, dispostas sempre à direita e à esquerda da perfura-ção do pino 7, especialmente em sentido simétrico, encontram-se na regiãodas paredes de ligação recuadas 6 já que aqui existe suficiente espaço parao óleo escoado.

Embora não seja representado nas Figuras, a ligação 10, comoé mostrada, por exemplo, na Figura 1, pode decorrer a partir da ranhura ane-lar 9 através da nervura 11 na direção da perfuração de pino 7.

Analisando a Figura 3 pode-se reconhecer que a região internado pistão 1 apresenta regiões 15 abauladas, as quais estendem-se a partirda perfuração do pino 7 na direção nos segmentos da parede da haste 5(suas faces internas). Estas regiões 15 abauladas podem apresentar umpercurso contínuo ou descontínuo em direção periférica e/ou no traçado nadireção do eixo do curso do pistão, podendo assim ser adequados a respec-tivas geometrias da região interna do pistão 1. Estas regiões 15 abauladaspodem ser configuradas ou por fundição do pistão 1 ou através de usinagemposterior, especialmente usinagem com remoção de aparas por meio de fre-sas.

O traçado e/ou a projeção da região arqueada 15 possui, alémdisso, a vantagem de que é criado um espaço livre na região interna do pis-tão que é necessário para as necessidades da folga de uma biela trapezoi-dal através da qual o pistão poderá ser unido com o eixo de manivela.

RELAÇÃO NUMÉRICA DE COMPONENTES

1. Pistão

2. Fundo de Pistão

3. Haste de Pistão

4. Campo Anelar

5. Segmento de Parede de Haste

6. Parede de Ligação

7. Perfuração de Pino

8. Espaço Livre

9. Ranhura Anelar

10. Ligação

11. Nervura

12. Ranhura Côncava

13. Fenda de Drenagem

14. Seção Arredondada

15. Região Abaulada

Claims (10)

1. Pistão (1) com um fundo de pistão (2) apresentado um campoanelar (4) e uma haste de pistão (3) ali disposta, possuindo, além disso,segmentos de paredes de haste (5) de sustentação e paredes de ligaçãorecuadas (6) que interligam os segmentos da parede da haste (5), apresen-tando também uma perfuração de pino (7), caracterizado pelo fato de que naregião interna do pistão (1) na transição da perfuração do pistão (7) na dire-ção do segmento da parede da haste (5), está prevista uma região abaulada(15).

2. Pistão (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que partindo de uma ranhura anelar (9) do campo anelar (4), na dire-ção da perfuração do pino (7) está configurada ao menos uma ligação (10)no pistão (1).

3. Pistão (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que no espaço livre (8) está disposta ao menos uma nervura(11) para apoio do campo anelar (4).

4. Pistão (1) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelofato de que uma nervura (11) está prevista a direita e a esquerda e acima daperfuração de pino (7).

5. Pistão (1) de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizadopelo fato de que a ligação (10) passa por ao menos uma nervura (11).

6. Pistão (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, carac-terizado pelo fato de que na ranhura anelar (9) está prevista ao menos umafenda de drenagem (13) que se projeta no espaço livre (8).

7. Pistão (1) de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, caracterizado pelo fato de que a perfuração de pino (7) apresenta umaranhura côncava (12) para o anel retentor, sendo que a ranhura côncava(12) está disposta abaixo do espaço livre (8) e no ponto de vértice superiorda perfuração de pino (7).

8. Pistão (1) de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, caracterizado pelo fato de que a aresta está arredondada abaixo docampo anelar (4) na região das paredes de ligação recuadas (6).

9. Pistão (1) de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, caracterizado pelo fato de que os segmentos das paredes de haste (5)apresentam um traçado abaulado.

10. Pistão (1) de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, caracterizado pelo fato de que a baixo do campo anelar (4), na região daperfuração do pino (7), está previsto um espaço livre (8) rebaixado, na regiãodo fundo do pistão (2).