ES2241944T3

ES2241944T3 - Biela y procedimiento para su fabricacion.

Info

Publication number: ES2241944T3
Application number: ES02025788T
Authority: ES
Inventors: Tobias Dr. Abeln; Ulrich Klink
Original assignee: Gehring GmbH and Co KG
Current assignee: Gehring GmbH and Co KG
Priority date: 2002-11-16
Filing date: 2002-11-16
Publication date: 2005-11-01
Anticipated expiration: 2022-11-16
Also published as: DE50203628D1; ATE299562T1; EP1420177B1; EP1420177A1; US20050155451A1

Abstract

Biela con un ojo (2) de biela pequeño y un ojo (3) de biela grande, al mismo tiempo, que al menos en un ojo (2, 3) de la biela está dispuesto un cojinete (4, 5), que el cojinete (4, 5) es retenido de manera segura contra giro en el ojo (2, 3) del cojinete, que la superficie (12, 13) del taladro en un ojo (2, 3) de la biela y/o la superficie exterior de un cojinete (4, 5) posee una estructuración (6, 7, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38), caracterizada porque la estructuración (6, 7, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38) está formada por protuberancias (9), limitando las protuberancias (9) oquedades (8) en el contorno exterior de estas,

Description

Biela y procedimiento para su fabricación.

El invento se refiere a una biela según el preámbulo de la reivindicación 1 así como a un procedimiento, según el preámbulo de la reivindicación 9, para la fabricación de una biela.

A través de la publicación "Jahrbuch Schleifen, Honen, Läppen und Polieren" de H.-W. Hoffmeister y H.-K. Tönshoff (editor), Vulkan-Verlag Essen, 2002, páginas 396 a 408 se conoce el procedimiento de prever en un ojo de la biela una ranura de retención en la que penetra una uña conformada en el cojinete. Para obtener un asiento por adherencia más firme del cojinete se conoce, además, el procedimiento de bruñir la superficie del ojo de la biela.

El invento se basa en el problema de crear una biela conforme con el género indicado en la que el cojinete del ojo de la biela quede fijado suficientemente, incluso con esfuerzos grandes, así como un procedimiento para la fabricación de una biela con una vida útil grande.

Este problema se soluciona con una biela con las características de la reivindicación 1 y con un procedimiento con las características de la reivindicación 9.

Con la estructuración de la superficie de un ojo de la biela con cavidades limitadas en su contorno exterior por protuberancias se puede garantizar una fijación buena de un cojinete en un ojo de la biela. Con las protuberancias en los cantos de la estructuración tiene lugar el anclaje del cojinete en el ojo de la biela. La estructuración puede ser configurada como dibujo regular, que se pueda fabricar de manera adaptada a los esfuerzos previstos y reproducible. Por modificación de la profundidad de las cavidades y de la altura de las protuberancias se puede adaptar fácilmente la estructuración a los esfuerzos previstos.

Las cavidades con las protuberancias laterales se configuran convenientemente como estrías. Las estrías se pueden disponer ventajosamente en línea recta o cruzándose. Sin embargo, también puede ser conveniente una configuración ondulada de las estrías. Las cavidades poseen convenientemente una forma alargada o redonda, vistas en planta. La superficie interior de un cojinete y/o la superficie de un elemento dispuesto en el cojinete posee ventajosamente una estructuración formada únicamente por cavidades. Las cavidades actúan como microcámaras de presión y hacen posible una lubricación hidráulica, de manera, que se reduce la fricción entre los elementos deslizantes apareados.

Se obtiene una posibilidad sencilla de fabricación, cuando la superficie de un ojo de la biela se estructura con un laser. La estructuración con laser hace posible al mismo tiempo una adaptación buena de la estructura a los esfuerzos previstos. Las protuberancias se forman durante la mecanización por medio de los depósitos de material fundido, producidos por el proceso de mecanización térmico, sobre los cantos de la estructura. La altura de las protuberancias puede ser variada a través del volumen de material fundido arrancado. La variación del volumen de material fundido puede tener lugar a través de los parámetros de mecanización, por ejemplo la velocidad de avance o a través de los parámetros del laser, por ejemplo el ajuste de la potencia o de la duración del impulso. En el caso de la mecanización con laser se puede modificar
con facilidad la configuración de la estructura, por ejemplo de la superficie en el caso de estructuras con cavidades o del ángulo de cruce en el caso de estructuras cruzadas. La altura y el ancho de las protuberancias, que influyen en la adherencia del cojinete al ojo de la biela, también pueden ser modificados sin más en el caso de la mecanización con laser.

En lo que sigue se describen por medio del dibujo varios ejemplos de ejecución del invento. En el dibujo muestran:

La figura 1, una vista esquemática en perspectiva de un cojinete de biela.

La figura 2, una sección de un ojo grande de biela con un cojinete alojado en él así como con un cigüeñal.

La figura 3, el perfil de una superficie de un ojo del cojinete a lo largo de la línea III-III de la figura 4.

La figura 4, una vista en planta de un detalle de una superficie del ojo de la biela.

La figura 5, el perfil de la superficie de un ojo de la biela a lo largo de la línea V-V de la figura 6.

La figura 6, un detalle de una vista en planta de la superficie de un ojo de la biela.

Las figuras 7 a 12, representaciones esquemáticas vistas en planta de estructuraciones de la superficie.

La biela 1 representada esquemáticamente en la figura 1 posee un ojo 2 de biela pequeño y un ojo 3 de biela grande. Cuando se utiliza en un motor de combustión se dispone usualmente en el ojo 2 de biela pequeño un bulón de pistón, mientras que en el ojo 3 de biela grande se aloja el cigüeñal. En el ojo 2 de biela pequeño se dispone un cojinete 4, mientras que en el ojo 3 de biela grande se dispone un cojinete 5. Las superficies 12 y 13 de los taladros de los ojos 2 y 3 de la biela poseen para la fijación firme de los cojinetes 4, 5 en los ojos 2, 3 de la biela estructuraciones 6 y 7. Las estructuraciones 6 y 7 dan lugar a un incremento de la fuerza de adherencia de los cojinetes 4 y 5. En lugar o además de las estructuraciones 6, 7 de las superficies 12, 13 de los taladros se pueden prever estructuraciones correspondientes en las superficies exteriores de los cojinetes 4, 5, que se hallan en contacto con las superficies 12, 13 de los taladros. La fricción con el bulón del pistón, respectivamente el cigüeñal debe ser lo más pequeña posible en el lado interior de los cojinetes 4 y 5. La superficie 21 interior del cojinete 4 posee, para reducir la fricción, una estructuración 22 y la superficie 18 interior del cojinete 5 posee una estructuración 20.

Para la fijación de un cojinete 4, 5 en un ojo 2, 3 de la biela se puede disponer, además de la estructuración 6, 7, una uña 15 en el contorno exterior de un cojinete, como se representa en la figura 2 por medio del ejemplo del cojinete 5. La uña 15 se extiende radialmente hacia el exterior en el contorno exterior del cojinete 5. El ojo 3 de la biela 1 posee en la zona de la uña 15 una ranura 14 de retención en la que penetra la uña 15. La superficie 13 del ojo 3 de la biela posee, además, una estructuración no representada en la figura 2. En el cojinete 5 se aloja el cigüeñal 16, que gira en la dirección de la flecha 17. Mientras que la fricción entre el cojinete 5 y el ojo 3 de la biela debe ser lo más grande posible, para que el cojinete 5 sea retenido firmemente en el ojo 3 de la biela, la fricción en el cojinete 5 y el cigüeñal 16 debe ser lo más pequeña posible. Para ello se prevé, que la superficie 18 interior del cojinete 5 posea un estructuración 20, como se representa en la figura 1. Una estructuración equivalente a la estructuración 20 también puede ser prevista, sin embargo, en la superficie 19 exterior del cigüeñal 16 en lugar de preverla en la superficie 18 interior.

En las figuras 3 y 4 se representa a mayor tamaño una estructuración 37 de una superficie 39, que puede ser la superficie 12, 13 de un ojo 2, 3 de biela. La estructuración 37 puede ser conformada en el ojo 2 de biela pequeño y/o en el ojo 3 de biela grande. La estructuración 37 está mecanizada en la superficie 39, que posee una estructura 23 de base. La estructuración 37 se fabrica convenientemente con un laser. La estructura 23 de base puede ser por ejemplo una estructura cruzada obtenida por bruñido. Sin embargo, la estructura 23 de base también puede estar formada por estrías corridas en el contorno obtenidas al mecanizar la superficie 39. En la estructura 23 de base se mecanizan con separaciones regulares cavidades 11 alargadas, formadas por una oquedad 8 limitada en su contorno por una protuberancia 9 corrida. Las oquedades 8 poseen con relación a la superficie 39 una profundidad a, mientas que las protuberancias 9 se levantan la altura b por encima de la superficie 39. Las protuberancias 9 poseen un ancho c y las oquedades 8 poseen un ancho d. La profundidad a y la altura b miden aproximadamente hasta 50 \mum. Los anchos c, d también se eligen ventajosamente \leq 50 \mum.

Las figuras 5 y 6 muestran un ejemplo de ejecución de una estructuración 38 del ojo 3 de biela grande, que puede ser mecanizada en la superficie 12, 23 del ojo 2, 3 de la biela y formada por cavidades 10 redondas. Las cavidades 10 redondas también se mecanizan convenientemente de manera uniforme en la superficie 40. Las cavidades 10 redondas poseen una oquedad 8 con forma circular rodeada en su contorno por una protuberancia 9 igualmente circular. Las oquedades 10 están mecanizadas en una superficie 40, que posee una estructura 23 de base.

En las figuras 7 a 12 se representan ejemplos de una estructuración de una superficie. La flecha 36 doble designa aquí siempre la dirección del contorno del ojo de la biela, respectivamente del cojinete. En la estructuración 24 representada en la figura 7 se disponen las cavidades 25 con un dibujo regular. Las cavidades 25 pueden poseer, de acuerdo con las cavidades 10 redondas representadas en las figuras 5 y 6, una oquedad 8 así como protuberancias 9. La estructuración 24 se mecaniza entonces convenientemente en la superficie 12 del taladro del ojo de biela pequeño o en la superficie 13 del taladro del ojo 3 de biela grande. Sin embargo, también puede ser conveniente prever cavidades 25, que no posean protuberancias 9. Estas cavidades dan lugar a una reducción de la fricción entre los elementos deslizantes apareados, ya que sirven como reserva de lubricante y hacen así posible una lubricación hidrodinámica total. Las cavidades actúan al mismo tiempo como microcámaras de presión. Las cavidades 25 así configuradas se prevén convenientemente en la superficie 21 interior del cojinete 4 y/o en el contorno exterior del bulón del pistón así como en la superficie 18 interior del cojinete 5 y/o en la superficie 19 del cigüeñal 16.

En la figura 8 se representan cavidades 27 alargadas, que se extienden aproximadamente en la dirección del contorno. Las cavidades 27 alargadas están dispuestas regularmente y forman un estructuración 26. La estructuración 28 de la figura 9 está formada por cavidades 29 alargadas,, que se extienden aproximadamente transversales a la dirección del contorno. Sin embargo, también puede ser conveniente prever cavidades alargadas, que forman con la dirección del contorno un ángulo comprendido entre 0º y 90º. Las estructuraciones 26 y 28 pueden estar dispuestas en la superficie 18 interior del cojinete 5, respectivamente la superficie 19 exterior del cigüeñal 16 y/o en la superficie 21 interior del cojinete 4, respectivamente en la superficie exterior del bulón del pistón. Las cavidades 27 y 29 se configuran entonces convenientemente como simples oquedades. Sin embargo, también puede ser conveniente, que la cavidades 27 y 29 estén limitadas siempre en su contorno exterior por una protuberancia 9. Las cavidades 27 y 29 así configuradas conducen a un incremento de la fricción y se disponen convenientemente en la superficie 12 del ojo 2 de la biela, respectivamente en la superficie 13 del ojo 3 de la biela.

La estructuración 30 representada en la figura 10 está formada por estrías 31 cruzadas limitadas siempre por protuberancias 9. Las estrías 31 poseen un ángulo \alpha de intersección. La estructuración 30 se mecaniza convenientemente en una superficie 12, 13 de un ojo 2, 3 de la biela. Variando el ángulo \alpha de intersección se puede modificar la adherencia de la estructuración 30. En la figura 11 se representa un estructuración 32, que posee estrías 33 onduladas. Las estrías 33 también poseen en su contorno exterior protuberancias 9. Las estrías 33 se disponen convenientemente en las superficies 12 y 13 de los ojos 2 y 3 de la biela. La figura 12 muestra una estructuración con estrías 35 paralelas entre sí. Las estrías 35 están dispuestas en la figura 12 aproximadamente perpendiculares a la dirección del contorno. Sin embargo, también puede ser conveniente, que las estrías 35 formen con la dirección del contorno un ángulo inferior a 90º. Las estrías 35 también poseen convenientemente protuberancias 9 en su contorno exterior y dan lugar así a un aumento de la fricción entre el ojo 2, 3 de la biela y el cojinete 4, 5.

La biela es fabricada convenientemente estructurando la superficie 12, 13 de uno, respectivamente de los dos ojos 2, 3 de la biela con un laser. La superficie 12, 13 se somete convenientemente a una mecanización fina antes de la estructuración con el laser. Con ello se genera una estructura 23 de base en la que se mecaniza después la estructuración. La adherencia de una estructuración 6, 7 de la superficie 12, 13 de un ojo 2, 3 de la biela puede ser variada ampliamente en el caso de estructuras 10, 11, 24, 26, 28 con cavidades por medio de su participación en la superficie. En el caso de estructuras 30 cruzadas se puede variar la adherencia modificando el ángulo \alpha de intersección. La altura b de las protuberancias 9 así como el ancho de las protuberancias 9 influye en todas las estructuraciones en la adherencia.

Claims

1. Biela con un ojo (2) de biela pequeño y un ojo (3) de biela grande, al mismo tiempo, que al menos en un ojo (2, 3) de la biela está dispuesto un cojinete (4, 5), que el cojinete (4, 5) es retenido de manera segura contra giro en el ojo (2, 3) del cojinete, que la superficie (12, 13) del taladro en un ojo (2, 3) de la biela y/o la superficie exterior de un cojinete (4, 5) posee una estructuración (6, 7, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38), caracterizada porque la estructuración (6, 7, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38) está formada por protuberancias (9), limitando las protuberancias (9) oquedades (8) en el contorno exterior de estas.

2. Biela según la reivindicación, caracterizada porque las cavidades se configuran como estrías (31, 33, 35).

3. Biela según la reivindicación 2, caracterizada porque las estrías (35) se disponen en línea recta.

4. Biela según la reivindicación 2, caracterizada porque las estrías (31) se disponen cruzadas.

5. Biela según la reivindicación 2, caracterizada porque las estrías (33) se configuran onduladas.

6. Biela según la reivindicación 1, caracterizada porque las oquedades (8) se configuran como cavidades (10, 11, 25, 27, 29) cerradas.

7. Biela según la reivindicación 6, caracterizada porque las cavidades (10, 11, 25, 27, 29) poseen, vistas en planta, una forma alargada o redonda.

8. Procedimiento para la fabricación de una biela (1), que posee al menos un ojo (2, 3) de biela con una superficie (12, 13) estructurada del taladro, al mismo tiempo, que en el ojo (2, 3) de la biela se dispone, después de la estructuración de la superficie del taladro, un cojinete (4, 5), caracterizada porque la superficie (12, 23) del taladro se estructura con un laser y porque se forman protuberancias (9), que limitan oquedades (8) en el contorno exterior de estas.