BRPI0703322B1

BRPI0703322B1 - método para fabricar um pino de pistão afilado

Info

Publication number: BRPI0703322B1
Application number: BRPI0703322A
Authority: BR
Inventors: Engdahl James; Fecteau Paul; Weiss Robert; Bangs Stephen
Original assignee: Burgess Norton Mfg Co
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2020-01-28
Also published as: CN101121183A; CN101121183B; BRPI0703322A; MX2007009653A; RU2356680C1; CA2589659C; JP5069514B2; RU2007130154A; TW200827595A; US20080047125A1; EP1886744A1; US7827683B2; CA2589659A1; KR20080014657A; JP2008044010A

Abstract

método para fabricar um pino de pistão afilado, e, pino de pistão afilado é provido um método para formar a frio pinos de pistão afilados de alma central ou sem alma em uma seqüência de formação. o método elimina operações secundárias como, mas não de modo limitativo, usinagem, recozimento, revestimento e formação secundária. o método inclui as etapas de cortar uma haste de metal em uma peça individualizada substancialmente cilíndrica, extrusar por matriz a peça individualizada para formar uma primeira cavidade na peça individualizada, extrusar por matriz a peça individualizada para formar uma segunda cavidade na peça individualizada, perfurar a peça individualizada para formar a peça individualizada em uma peça oca cilíndrica, extrusar por matriz a peça oca cilíndrica em uma ou outra extremidade para formar uma peça oca cilíndrica tendo um afilamento sobre uma superfície interna da peça oca cilíndrica em uma ou outra extremidade.

Description

MÉTODO PARA FABRICAR UM PINO DE PISTÃO AFILADO TÉCNICA ANTERIOR [001] A presente invenção refere-se a um método para formar pinos de pistão e, mais particularmente, a um método para formar pinos de pistão em uma ou múltiplas operações tendo aberturas internas cônicas. A presente invenção inclui também o pino afilado de pistão fabricado pelo processo.

[002] Motores de combustão interna alternante geralmente usam pistões que oscilam no cilindro. Como ilustrado na fig. 1, o pistão 12 funciona como um tampão deslizante que se ajusta muito bem ao interior da cavidade de um cilindro. Essencialmente, o pistão é acionado alternadamente no cilindro. A queima de uma mistura de combustível e ar acima do pistão gera pressão de gás a partir de gases de combustão comprimidos e inflamados. A pressão força o pistão em uma direção descendente. Quando isto ocorre, o pistão transmite a força de gases de combustão em expansão através do pino de pistão 10 para a haste de conexão 14. O pistão é acoplado à haste de conexão e, assim, ao eixo de manivelas, transferindo movimento alternante para movimento rotativo.

[003] Pinos de pistão formam uma parte importante do sistema de motor de combustão interna alternante. Cada pino de pistão se estende através de aberturas alinhadas no pistão e na haste de conexão, para estabelecer uma conexão pivotável entre a haste e o pistão. Quando o eixo de manivela do motor gira, uma extremidade de cada haste de conexão órbita ao redor da linha central do eixo de manivelas. A outra extremidade da haste de conexão tem movimento oscilatório ao redor do pino dentro do pistão, por meio do que cada pistão despacha força através da haste de conexão para o eixo de manivelas. cada pino de pistão serve como uma conexão pivotável entre a haste de conexão e pistão.

[004] As forças impostas sobre o pistão, pino de pistão e haste de conexão pela combustão são enormes. Adicionalmente conjuntos de pistão

Petição 870190100704, de 08/10/2019, pág. 8/17 / 6 (pistões, pinos de pistão e hastes de conexão referidas acima) são responsáveis por uma grande quantidade das perdas por atrito em um desempenho de motor. Há uma tendência no projeto de motores em reduzir a massa alternante do conjunto de pistão, incluindo o eixo de manivelas. Desse modo, o desempenho pode ser realçado por ter um pino de pistão mais leve, o que reduz perdas inerciais, aumentando, assim a eficiência do motor. Conseqüentemente, ter um peso leve é uma característica essencial de um pino de pistão e conjunto de pistão eficazes. Adicionalmente o pino de pistão ideal tem outras características importantes: resistência a desgaste, rigidez e grande resistência para suportar as forças extremas resultantes do processo de combustão. Um método de reduzir o peso do pino de pistão é reduzir a massa nas extremidades dos diâmetros internos do pino pela criação de uma porção interna afilada para fora.

[005] Certos pinos de pistão são formados com uma alma central próximo ao meio dos pinos, como mostrado na Fig. 3. Estes pinos de pistão são referidos como pinos de pistão extrusados ou formados em dois sentidos, com alma central. Outros pinos de pistão sofrem redução de peso ainda maior pela formação da alma sobre a extremidade do pino, como mostrado na Fig. 4. Neste método, a alma é completamente removida para benefícios adicionais de redução de massa. Estes pinos são comumente referidos como sem alma, alma de extremidade, pinos de pistão extrusados ou formados em sentido único. Ambos os métodos de fabricação de pino de pistão podem ser projetados também para ter cavidades cônicas para reduzir peso. A técnica atual é usinar o afilamento interno no pino ou extrusar um afilamento na porção interna de um pino de alma central. Adicionalmente alguns afilamentos serão adicionados a pinos formados em sentido único pela adição de afilamentos na porção interna através de operações secundárias de usinagem ou formação. Estas operações adicionais podem incluir qualquer combinação de operações de recozimento, aplicação de lubrificação e de

Petição 870190100704, de 08/10/2019, pág. 9/17 / 6 formação secundária. nenhum desses métodos é custo-efetivo nem otimiza redução de peso. Todos esses métodos são muito dispendiosos.

[006] Como referido acima, a técnica anterior sofre de várias deficiências relativas à baixa eficiência, altos custos e redução sub-ótima de peso. Há a necessidade de um método de fabricação custo-efetivo para formar pinos de pistão afilados de alma central ou sem alma em uma seqüência de formação de uma máquina. Adicionalmente há a necessidade de um método mais econômico e aperfeiçoado para formar afilamentos internos sobre um pino de pistão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [007] Há a necessidade nos sistemas de motor de combustão interna alternante de um método para fabricar economicamente pinos de pistão afilados de alma central ou sem alma, com peso leve e alta resistência. De acordo com a presente invenção, é provido um método para fabricar pinos de pistão formados a frio de alma central afilada ou sem alma em uma abordagem de processo eficiente e custo-efetivo. A invenção elimina operações secundárias efetuadas individualmente ou em combinação, como usinagem, revestimento e formação secundária. Em outro aspecto da presente invenção, afilamentos de pinos de pistão são formados a ângulos e comprimentos maiores realçando, desse modo, ainda mais a redução de peso o que aqueles da técnica anterior.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [008] Nos desenhos:

a Fig. 1 é uma vista frontal de um sistema de pistão com o pino de pistão pivotadamente conectado entre uma haste de conexão e um pistão;

a Fig. 2A é um desenho ilustrativo de um ângulo interno maior na primeira operação de formação de afilamento, mostrando a punção da estação seguinte no ponto de contato inicial, e a Fig. 2B é um desenho ilustrativo de um ângulo interno

Petição 870190100704, de 08/10/2019, pág. 10/17 / 6 menor na primeira operação de formação de afilamento, mostrando a punção na estação seguinte no ponto de contato inicial, e a Fig. 3 é um desenho ilustrativo representando um exemplo de método de extrusão de alma central em dois sentidos de fabricação de pinos de pistão afilados, e a Fig. 4 é um desenho ilustrativo representando um exemplo de método de extrusão sem alma de sentido único para fabricação de pinos de pistão afilados.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS [009] As Figs. 3 e 4, vistas A a D, ilustram processos típicos de fabricação de pinos de pistão. Estes processos são iniciados com aço em barra ou embobinado. Geralmente, fio de aço carbono é usado por razões relativas a propriedades físicas e mecânicas de aços carbono que são atrativas para formar pinos de pistão, bem como, prover as características necessárias ao produto final de modo custo-efetivo. Todavia, metais alternativos poderiam ser usados também, dependendo da aplicação envolvida. O fio de metal é desenrolado e retificado. Apos sair da máquina de desenrolar, a bobina de metal é cortada em peças separadas. Estas peças são modeladas grosseiramente em cilindros. Em seguida, as peças são preparadas para os processos de extrusão. Dependendo das especificações exigidos pelo freguês, o afilamento de pinos de pistão pode ser necessário. O processamento de afilamento será descrito em detalhe maior com referência às figs subseqüentes.

[0010] Com referência à Fig. 3, uma seqüência típica de formação por extrusão de dois sentidos/alma central relativa à fabricação de um pino de pistão é ilustrada. Alguém familiarizado com conformação a frio entenderá que este é apenas um exemplo de como formar um pino de pistão. A finalidade desta invenção é usar isto apenas como um exemplo, e a invenção se aplica a todos os métodos de formar afilamentos em um material extrusado

Petição 870190100704, de 08/10/2019, pág. 11/17 / 6 tubular.

[0011] Com referência à Fig. 4, uma seqüência de formação de extrusão de sentido único/alma de extremidade para a fabricação de um pino de pistão é ilustrada. Alguém familiarizado com conformação a frio entende que este é apenas um exemplo de como formar um pino de pistão. A finalidade desta invenção é usar isto apenas como um exemplo e a invenção se aplica a todos os métodos de formar afilamentos em um material extrusado tubular.

[0012] Com referência agora à Fig. 2A, pelo material formado tubular, item 50. a invenção demonstra a operação de formar para desenvolver um afilamento em ambas as extremidades da porção interna do material de pino de pistão. Esta figura reflete a formação do afilamento para um ângulo interno maior, item 58, do que a exigência de acabado, item 52 a um comprimento predeterminado que seria mis curto ou igual ao comprimento afilado acabado na direção axial do pino de pistão. O contorno final acabado está mostrado em 56. Isto é apenas um exemplo. Alguém familiarizado com tecnologia de formação compreende que isto poderia ser completado em uma ou múltiplas estações, mas esta invenção está focada sobre o método mais custo-efetivo de formação de afilamentos na porção interna de um material tubular. Entretanto, a intenção desta invenção é cobrir todas as múltiplas seqüências de formação de afilamentos na porção interna de um material tubular.

[0013] A Fig. 2B é um exemplo de formação de pino de pistão para os requisitos de acabamento de um material, item 68, a partir de uma operação prévia de formação de afilamento. Esta figura mostra a ferramenta de acabamento, item 62, acima de uma parede de material previamente afilado anterior 168. O contorno final acabado está mostrado em 66. Alguém familiarizado com tecnologia de formação compreende que esta poderia ser completada em uma ou múltiplas estações, mas esta invenção está focada

Petição 870190100704, de 08/10/2019, pág. 12/17 / 6 sobre o método mais custo-efetivo de formação de afilamentos na porção interna de um material tubular.

[0014] O método acima descrito para afilar pinos de pistão é um exemplo de implementação. O método ilustra uma possível abordagem para formar afilamentos em pinos de pistão, sem a necessidade de uma usinagem dispendiosa, revestimento ou processo de formação adicional. A implementação atual pode variar do arranjo explicado. Além disso, vários outros aperfeiçoamentos e modificações a esta invenção podem ocorrer a alguém experiente na técnica, e estes aperfeiçoamentos e modificações estarão abrangidos pelo escopo desta invenção como apresentado nas reivindicações abaixo.

[0015] A presente invenção pode ser configurada em outras formas específicas sem se afastar de seu espírito ou características essenciais. os modos de realização descritos deverão ser considerados, por todos os aspectos, apenas como ilustrativos e não restritivos. Por conseguinte, o escopo da invenção não está limitado ao modo de realização exemplificativo específico mostrado acima. Todas as mudanças ou modificações dentro do significado e alcance de equivalentes devem ser entendidos como abrangidas aqui.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para fabricar um pino de pistão afilado, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

prover uma peça sólida cilíndrica de metal;

inserir um punção inicial em uma das extremidades da peça cilíndrica, em que o punção inicial forma um afilamento a um ângulo agudo predeterminado em uma superfície interna da peça cilíndrica, e inserir um punção seguinte na extremidade da peça oca cilíndrica, em que o punção seguinte forma um segundo afilamento a um segundo ângulo agudo pré-selecionado a uma superfície interna da peça oca cilíndrica para formar uma peça oca cilíndrica com uma superfície interna cônica dupla da peça oca cilíndrica.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do segundo ângulo agudo pré-selecionado do segundo afilamento ser menor do que o primeiro ângulo agudo pré-selecionado do primeiro afilamento.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do segundo ângulo agudo pré-selecionado do segundo afilamento ser maior do que o primeiro ângulo agudo pré-selecionado do primeiro afilamento.
4. Método para fabricar um pino de pistão afilado, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

cortar uma haste de metal sólida cilíndrica em uma peça individualizada cilíndrica com duas extremidades, extrusar por matriz a peça individualizada para formar uma primeira cavidade em uma extremidade da peça individualizada, extrusar por matriz a peça individualizada para formar uma

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2 / 3 segunda cavidade na outra extremidade da peça individualizada, perfurar a peça individualizada para formar a peça individualizada em uma peça oca cilíndrica, extrusar por matriz a peça oca cilíndrica em uma ou outra extremidade para formar uma peça oca cilíndrica tendo um afilamento sobre uma superfície interna da peça oca cilíndrica em uma ou outra extremidade; e inserir um primeiro punção de matriz em uma extremidade da peça oca cilíndrica;

em que o primeiro punção de matriz forma um primeiro afilamento em um primeiro ângulo agudo a uma superfície interna da peça oca cilíndrica, e depois inserir um segundo punção de matriz na primeira extremidade da peça oca cilíndrica, em que o segundo punção de matriz forma um segundo afilamento a um segundo ângulo agudo pré-selecionado a uma superfície interna da peça oca cilíndrica.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato do segundo ângulo agudo pré-selecionado do segundo afilamento ser menor do que o primeiro ângulo agudo pré-selecionado do primeiro afilamento.
6. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato do segundo ângulo agudo pré-selecionado do segundo afilamento ser maior do que o primeiro ângulo agudo pré-selecionado do primeiro afilamento.
7. Método para fabricar um pino de pistão afilado, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

prover uma peça individualizada e perfurar uma peça individualizada para formar a peça individualizada em uma peça oca cilíndrica, extrusar por matriz a peça oca cilíndrica em uma ou outra extremidade para formar uma peça oca cilíndrica tendo um comprimento

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3 / 3 afilado de uma superfície interna da peça oca cilíndrica em uma ou outra extremidade;

inserir um primeiro punção de matriz em uma extremidade da peça oca cilíndrica, onde o primeiro punção de matriz forma um primeiro afilamento a um primeiro ângulo agudo pré-selecionado a uma superfície interna da peça oca cilíndrica, e inserir um segundo punção de matriz em uma extremidade da peça oca cilíndrica, onde o segundo punção de matriz forma um segundo afilamento a um segundo ângulo agudo pré-selecionado a uma superfície interna da peça oca cilíndrica.
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato do segundo ângulo agudo pré-selecionado do segundo afilamento ser menor do que o primeiro ângulo agudo pré-selecionado do primeiro afilamento.
9. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato do segundo ângulo agudo pré-selecionado do segundo afilamento ser maior do que o primeiro ângulo agudo pré-selecionado do primeiro afilamento.