ES2433074T5 - Cigüeñal hueco de dos piezas y su procedimiento de fabricación - Google Patents

Cigüeñal hueco de dos piezas y su procedimiento de fabricación Download PDF

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Description

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DESCRIPCION
Ciguenal hueco de dos piezas y su procedimiento de fabricacion
La invencion esta relacionada con el sector tecnico de los ciguenales particularmente para motores que requieran una lubrificacion por aceite de lubrificacion de los cojinetes, asf como a la realizacion de ciguenales huecos por forjado.
La fabricacion de ciguenales macizos por forjado se ilustra por ejemplo en la figura 1 con un ciguenal (1) con cuatro cilindros en lmea que presentan de manera muy corriente una alternancia de munones del ciguenal (2) y contrapesos (3) con gorrones (4) que exigen conformacion particular de circuitos de lubrificacion y de paso de aceite representados en la figura 2. Asf, es necesario realizar para los cojinetes dos taladrados (5) y (6), uno (5) diametralmente en los gorrones, el otro (6) en oblicuo a traves de los brazos para alimentar los munones del ciguenal. Esta concepcion es costosa de llevar a la practica con una multiplicacion de los circuitos de aceite con el fin de asegurar la lubrificacion.
Se conoce por otro lado el concepto de ciguenales huecos, es decir establecidos en dos semi-coquillas que se fijan por soldadura mecanica. Esta tecnica presenta sin embargo ciertos inconvenientes y en particular la retencion de los aceites en ciertas zonas. La puesta en practica permanece costosa igualmente y la calidad de la union de las dos semi-coquillas que constituyen el ciguenal no se asegura siempre.
Se conoce, por las siguientes publicaciones, el concepto de ciguenales huecos forjados en dos semi-coquillas montadas:
- «LEICHTBAU IM KURBELTRIEB DURCH GESCHMIEDETE KOMPONENTEN» publicado por UNFORMTECHNIK MEISENBACH BAMBERG, Vol. 33, n° 3 del 1/09/1999,
- HAATS J ET AL «LIGHTWEIGHT CRANKSHAFT DRIVES BY FORGING» STEEL TIMES, FUEL & METALLURGICAL JOURNALS, Vol. 227, n° 9 del 1/09/1999.
La gestion del solicitante ha sido pues querer remediar estos inconvenientes proponiendo una solucion novedosa de fabricacion que optimice las caractensticas del propio ciguenal y que permita la obtencion de una union fiable entre las dos semi-coquillas del ciguenal adaptada a las condiciones de utilizacion de este.
La solucion del solicitante ha sido pues la de orientarse de forma diferente por un proceso de fabricacion espedfico poniendo en practica la tecnologfa de forjado.
La solucion aportada responde a los diferentes objetivos buscados.
El procedimiento de fabricacion segun la reivindicacion 1 pone en practica una union de las dos semi-coquillas por el sesgado de los labios, realizada por friccion lineal con un efecto de compresion para mantenerlas en contacto.
Estas caractensticas y otras se pondran de manifiesto al seguir la descripcion.
Para fijar el objeto de la invencion se ilustra de una manera no limitativa en las figuras de los dibujos en donde:
- La figura 1 es una vista de un ciguenal forjado segun la tecnica anterior.
- La figura 2 es una vista en corte del ciguenal segun la figura 1 que muestra los circuitos de distribucion del fluido de lubrificacion del tipo de aceite.
- La figura 3 es una vista en corte de un ciguenal hueco obtenido segun el procedimiento de la invencion y que ilustra el circuito del aceite.
- Las figuras 4, 5 y 6 son vistas de caracter esquematico que ilustran la conformacion particular de los bordes de las dos semi-coquillas del ciguenal en una version optimizada de los labios de union en una vista en perspectiva de 3/4 para la figura 4, en una vista frontal antes del montaje para la figura 5 y en una vista frontal despues del montaje para la figura 6.
- Las figuras 7A, 7B, 7C son vistas de una variante que ilustra la forma de los labios de union establecidos sobre los bordes transversales de las semi-coquillas del ciguenal.
- La figura 7D es una variante no reivindicada que ilustra bordes transversales de las semi-coquillas del ciguenal.
- Las figuras 8A, 8B son vistas de caracter esquematico que ilustran las zonas de pulimentado a presion del ciguenal en las configuraciones de un ciguenal macizo y hueco con zona de refuerzo.
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A fin de hacer mas concreto el objeto de la invencion, se describe ahora de una manera no limitativa ilustrada en las figuras.
La figura 3 representa en corte transversal una semi-parte del ciguenal hueco que se va a obtener segun la invencion, bajo la forma de una semi-coquilla (A) preparada para ser montada con una segunda parte o semi- coquilla (B) de forma complementaria. Se ha referenciado con (2) los munones del ciguenal, con (3) los contrapesos, con (4) los gorrones. Esta pieza se obtiene por forjado con calor. En el lugar de los munones del ciguenal y de los gorrones, se han representado las aberturas (2a) y (3a) de paso del fluido obtenidas por mecanizado despues de las operaciones de forjado y de soldadura a la forja para permitir la lubrificacion. Una sola entrada (2a1) de fluido de lubrificacion del tipo de aceite esta prevista en un extremo del ciguenal y una sola salida (2a2) en el otro extremo. Una cavidad interior (7) se forma asf y se cierra en el momento en el que se montan las dos semi-partes o coquillas.
La configuracion interior de esta cavidad se establece para permitir la circulacion del fluido en unas buenas condiciones y tambien la distribucion del fluido a traves de las aberturas (2a) y (3a) anteriormente citadas.
Las dos partes o coquillas (A - B) del ciguenal presentando un borde periferico (8) de su pared en grosor. En una puesta en practica no reivindicada, dicho borde periferico puede no ser recto y perpendicular al plano transversal del borde. Por el contrario segun la invencion, dichos bordes estan conformados con un saliente aparente que forma un labio (8a) destinado a su union en el momento del montaje.
Con referencia a la figura 5, dichos labios (8a) estan perfectamente centrados en el ancho del borde periferico (8). Despues del montaje de las dos semi-coquillas, como se representa en la figura 6, se obtiene una parte desbordante exterior (8b) y una parte desbordante interior (8c) con relacion al grosor de cada semi-coquilla. La parte (8b) esta levantada por la cara aparente en el momento del desbarbado, la parte interior no siendo modificada.
Con referencia a las figuras 7A, 7B, 7C, se representa la colocacion de los labios (8a) de forma diferente. Segun la figura 7A, los labios son ligeramente asimetricos en el lado exterior con un perfil bombeado. Segun la figura 7B, la parte del labio esta definida por la orientacion inclinada de la cara transversal del borde periferico de manera que, despues del montaje, tiene una fluencia de materia hacia el interior. La figura 7C representa una configuracion similar a aquella de la figura 7B pero con la parte del labio situada en el lado interior del borde periferico.
En la variante no reivindicada de la figura 7D, los labios (8d) son planos a fin de tener una licencia (8e) en el interior y una cara de despulla (8f) en el exterior segun un angulo a.
De manera importante, se subraya que la geometna de los labios es importante con relacion a la temperatura de soldadura que debe ser homogenea y a la calidad de la soldadura deseada. Las pruebas efectuadas por el solicitante han permitido considerar la importancia y la funcionalidad de dichos labios. Permiten crear un efecto de borde y se calienta de manera homogenea sobre toda la superficie que se va a soldar y se obtiene una minima rebaba interna.
El procedimiento se efectua por un montaje por soldadura por friccion lineal.
Este procedimiento, consiste en aportar la energfa calonfica suficiente por medio del movimiento de una semi- coquilla sobre la otra acumulada con un ligero esfuerzo de presion para mantenerlas en contacto. Este frotamiento genera el calentamiento de la interfaz. A continuacion, al igual que para el procedimiento en la primera variante, se presiona el conjunto.
Los parametros importantes en esta puesta en practica son:
- La interfaz de las semi-coquillas debe ser plana a fin de facilitar los movimientos lineales.
- Los parametros de los movimientos lineales se establecen segun los matices de la soldadura: la frecuencia y la amplitud.
- El esfuerzo de prensado es funcion de la superficie de la interfaz y del volumen de la materia que se va a soldar.
Este procedimiento permite igualmente obtener una muy buena estructura metalurgica puesto que no existe fusion en la interfaz. Es posible realizar esta operacion bajo una atmosfera controlada a fin de limitar la presencia de oxido.
Igualmente, este procedimiento, siendo una operacion rapida, es un procedimiento que se puede incorporar en una lmea de produccion industrial.
La puesta en practica de la fabricacion del ciguenal hueco segun la invencion ofrece una ventaja espedfica porque, con el fin de las operaciones de pulimentado a presion figura 8A, 8B, ciertas zonas locales (9) del ciguenal podnan ser reforzadas por un aumento local del grosor de la pared de las dos semi-coquillas destinadas a ser montadas.
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La invencion ofrece numerosas ventajas:
- un aligeramiento del peso del ciguenal y por consiguiente su influencia sobre el peso del vetuculo;
- una simplificacion del mecanizado del sistema de lubrificacion;
- una potencia de prensa reducida para la realizacion de las dos semi-coquillas;
- la configuracion de su carril segun las superficies que se van a soldar que se sueldan sobre todo el grosor de la pared gracias a un calor homogeneo, la zona de soldadura no presenta defectos metalurgicos;
- la posicion actual de los taladros de engrasado no es la mas juiciosa con relacion a la necesidad, pero esta impuesta por la necesidad de pasar por los brazos de union, cuando en la solucion del demandante los taladros estan dispuestos en los lugares adecuados (zonas de baja presion sobre los cojinetes);
- siendo hueco el ciguenal tiene por lo tanto menos inercia de puesta en marcha, las llegadas al regimen del motor son por lo tanto mejores;
- siendo hueco ciguenal, su masa es por lo tanto menos importante, lo que hace que haya una baja en el consumo del vetuculo y una mejor contribucion a las normas anticontaminacion;
- puede haber una reduccion de los contrapesos, por lo tanto una reduccion del carter del motor o en tal caso un aumento de la capacidad de aceite del motor, espaciando los vaciados.

Claims (5)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de fabricacion de un ciguenal hueco en dos semi-partes destinadas a ser montadas poniendo en practica las fases siguientes:
    - realizacion por forjado con calor de las dos semi-coquillas (A, B) del ciguenal realizando, a lo largo del borde periferico (8) de cada semi-coquilla, una forma destinada a su union,
    - montaje de las dos semi-coquillas (A, B) enfrentando los bordes (d) de cada una de ellas,
    - desbarbado del ciguenal sobre la parte exterior de la union de las dos semi-coquillas y mecanizado de las aberturas (2a - 3a) establecidas sobre los munones (2) y contrapesos (3) para el paso del fluido de lubrificacion,
    caracterizado por que el borde periferico (8) de cada semi-coquilla (A, B) esta provisto de un saliente aparente que forma un labio (A, B) y por que el montaje de las dos semi- coquillas (A, B) se realiza encarando los bordes de cada una de ellas en el lugar de sus labios (8a) con el fin de su soldadura, y por que la soldadura se realiza por friccion lineal.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1 caracterizado por que la operacion de soldadura se efectua bajo una atmosfera controlada a fin de limitar la presion de oxfgeno.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 caracterizado por que los labios (8a) estan centrados en el ancho del borde periferico.
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 1 caracterizado por que los labios (8a) estan desplazados hacia el lado exterior del borde periferico con un perfil bombeado.
  5. 5. Procedimiento segun la reivindicacion 1 caracterizado por que los labios (8a) estan desplazados hacia el lado interior del borde periferico con un perfil bombeado.
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