IT8209495A1

IT8209495A1 - Un pistone per motori ed altro, con mezzi per ridurre l'attrito ed assicurare la lubrificazione con il cilindro

Info

Publication number: IT8209495A1
Application number: IT1982A09495A
Authority: IT
Original assignee: Ae Plc
Priority date: 1981-08-11
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1984-02-10
Also published as: US4535682A; JPS6237219B2; BE894084A; JPS5838357A; ZA825602B

Description

Descrizione dell invenzione Industriale dal titolo: "UN PISTONE PER MOTORI ED ALTRO CON MEZZI PER RIDUR-RE L'ATTRITO ED ASSICURARE LA LUBRIFICAZIONE CON IL CILINDRO"

RIASSUNTO

Un pistone per un motore ha un mantello che comprende due parti, le quali vengono spinte verso un cilindro associato durante le varie corse del ciclo operativo. Ciascuna parte ? munita di una o pi? superfici di appoggio per l'impegno scorrevole con il cilindro associato durante il moto alternativo. Il pistone ? munito di conforinazioni che fanno passare il lubrificante alle e sulle superfici di appoggio.

DESCRIZIONE

Questa invenzione concerne pistoni per motori del tipo comprendente una corona e una sede cio? fo ro per spinotto.

Quanto segue ? una descrizione pi? dettagliata di un pistone noto, con riferimento alla Fig. 1 dei disegni annessi, la quale ? una proiezione laterale di un pistone noto.

Il pistone noto 11 ha una fascia ad anello 40, una corona 15 , un mantello 12 ed un alesaggio o se de 13 per spinotto che si sviluppa attraverso il pistone normalmente all'asse del pistone. Il mantello 12 ? continuo e di solito ? leggermente ovale nella sezione trasversale. Il mantello 12 del pistone non esegue alcuna funzione di tenuta ai gas. La tenuta ai gas e all'olio viene fornita mediante anelli per pistoni inseriti in scanalature circonferenziali nella corona del pistone.

Nell?uso, una biella (non illustrata) ? collega ta in modo articolato al pistone 11 mediante uno spinotto (non illustrato) che si estende attraverso l'a lesaggio o sede 13. Poich? la biella generalmente non agisce lungo l?asse del pistone, esiste una forza di spinta laterale variabile agente sul pistone 11, che preme una porzione di spinta maggiore o minore del mantello verso il cilindro associato durante il ciclo operativo. Queste porzioni di spinta sono su lati opposti di un piano comprendente l?asse della sede per lo spinotto e l'asse del pistone.

L?intera estensione circonferenziale del mantello non ? pertanto a contatto col cilindro o canna associato durante il moto alternativo, ma lo sono soltanto quelle porzioni di spinta del mantello che si trovano intorno all'intersezione del mantello con un piano di spinta comprendente l'asse del pistone e per pendicolare all'asse della sede per lo spinotto. Dato che la forza di spinta laterale varia durante il moto al ternativo la parte di queste porzioni di spinta a contatto col cilindro o canna varier? pure in ogni momento col tempo. In generale, comunque, la parte di un pistone a contatto istantaneo col cilindro o canna sar? entro una zona 14 comunemente conosciuta come zo na di assestamento o di contatto, la quale ? pertanto l'inviluppo di tutte le zone istantanee di contatto. Questa zona di assestamento pu? essere pi? grande sulla porzione di spinta maggiore del pistone, che entra in contatto col cilindro o canna con la forza maggio re durante la corsa di espansione, che non sulla opposta porzione di spinta minore che entra in contatto col cilindro o canna con la forza maggiore durante la corsa di compressione.

La forma precisa della zona di contatto varier? da pistone a pistone sebbene sia stato riscontrato che generalmente la zona di contatto non si estende pi? di 30? su ambo i lati dell'intersezione del piano di spinta con il mantello. E' stato pure riscontrato che per un pistone avente un diametro nominale D ed una lunghezza di mantello di la zona di contatto ? approssimativamente Un tale pistone viene qui di seguito indicato come un "pistone standard" ed tuia tale zona di contatto come "una zona di contatto standard .

Il contatto a scorrimento tra il mantello ed il cilindro o canna viene lubrificato mediante un velo d'olio. La forza di attrito (F) tra il pistone ed il cilindro o canna come risultato di questo contatto ? data dalla seguente relazione:

Il contatto tra le porzioni di spinta del mantello ed il cilindro o canna associato causa un?elevata frazione delle perdite per attrito, per esempio il 20% delle perdite complessive per attrito del motore (corrispondente a circa l'8% della potenza meccanica), che a sua volta riduce l?economia del carburante. Per tanto una riduzione dell'attrito ad esempio del 25% tra il mantello ed il cilindro o parete del cilindro pu? fornire una potenza meccanica supplementare di circa il 2%, riducendo con ci? , in questo esempio, il carburante richiesto per un determinato lavoro di poco sotto il 2%.

Questa relazione implica il fatto che per un carico, viscosit? e velocit? determinati, la forza di attrito pu? essere ridotta riducendo la zona di contatto, Questo ? chiaramente auspicabile in quanto, come indicato in precedenza, una parte della poten za del motore viene consumata nel vincere questo attrito.

Tuttavia, una riduzione nella zona di contatto riduce anche lo spessore del velo d'olio tra il mantello ed il cilindro o canna. Soltanto una limitata riduzione di questo spessore pu? essere tollerata, poich? quando lo spessore del velo d'olio ? inferiore all'altezza delle asperit? sulla superficie del mantello e del cilindro o canna, vi sar? un contatto me tallo con metallo e le forze di attrito aumenteranno rapidamente.

Quindi , un obiettivo dell'invenzione ? ridurre le perdite viscose provocate da un pistone in funzio ne mentre si mantiene un velo d'olio adeguato.

Secondo un primo aspetto dell'invenzione, ? pre visto un pistone per un motore del tipo comprendente una corona ed una sede per spinotto, caratterizzato dal fatto che sono previste - ad ambo i lati di un piano comprendente l'asse del pistone e l'asse dello spinotto - una o pi? superfici di supporto cio? di appoggio discrete cio? discontinue, che trasmettono la spinta laterale ad un cilindro o canna associato durante il moto alternativo del pistone in una rispettiva direzione, almeno una di dette superfici essendo munita di una conformazione sviluppantesi almeno parzialmente intorno ad essa per il passaggio del lu brificante verso e sopra la superficie associata di appoggio durante almeno parte dei moto alternativo di detto pistone?

Preferibilmente, la detta conformazione compren de una rampa che si estende fino al bordo periferico di detta o di dette superfici di supporto, la rampa essendo tale da fornire ? col cilindro o canna associato ? un passaggio di sezione trasversale decrescen te fino alla detta superficie di appoggio, in modo da dirigere il lubrificante sopra la detta superficie durante almeno una parte del moto alternativo del pistone?

In aggiunta od in alternativa, la detta conformazione pu? comprendere una parte di mantello sulla qua le ? formata almeno una tale superficie di appoggio, la quale circonda la detta superficie di appoggio ed ? spaziata radialmente verso l?interno di detta superficie di appoggio, in modo tale da fornire un serbatoio di lubrificante per il passaggio verso detta super ficie di appoggio?

In conformit? ad un secondo aspetto dell'invenzione , ? previsto un pistone per un motore del tipo comprendente una corona, una sede per spinotto ed un mantello avente due opposte porzioni di spinta che vengono spinte verso un cilindro o canna associato durante i rispettivi sensi del moto alternativo del pistone, caratterizzato dal fatto che ciascuna porzione di spinta ? munita di due o pi? superfici di appoggio discrete cio? discontinue che sono spaziate radialmente verso l'esterno della porzione di spinta del mantello associato meno di 125 micron e che sono adatte per un impegno di scorrimento con un cilindro o canna associato, ciascuna superficie di appoggio essendo collegata al mantello circostante mediante rampe, per mezzo delle quali - durante il moto alter nativo del pistone - viene fatto passare il lubrificante verso e su ciascuna superficie dal mantello circostante.

Quanto segue ? una descrizione pi? dettagliata d? alcune realizzazioni dell'invenzione, a titolo esemplificativo , facendo riferimento ai disegni alle gati , nei quali: la

Fig. 2 ? una proiezione laterale di una prima forma di pistone per un motore a combustione; la Fig. 3 ? una sezione trasversale schematica di una superficie di appoggio cio? di supporto del pistone della Fig. 2 in un piano comprendente l ' asse del pistone; la

Fig. 4 ? una vista simile alla Fig. 3 ma illustrante una prima forma alternativa di superficie di appoggio cio? di supporto; la

Fig. 5 ? una vista simile alla Fig. 4 ma illustranie una seconda forma alternativa di superficie di appoggio; la

Fig. 6 mostra graficamente la variazione della potenza e del consumo specifico di carburante (ambedue in ordinate) rispetto alla velocit? del motore (in ascisse) per un motore dotato di pistoni come mostra to nella Fig. 2 (linee a tratti lunghi) e nella Fig.7 (linea punteggiata) in confronto ad un pistone standard (linea continua); la

Fig. 7 ? una proiezione laterale di una seconda forma di pistone per un motore a combustione; la Fig. 8 ? una proiezione laterale di una terza forma di pistone per un motore a combustione; la Fig. 9 ? una proiezione laterale di una quarta forma di pistone per un motore.

Nelle realizzazioni dellinvenzione che dovranno ora essere descritte, le parti comuni alla Fig. 1 ed alle Figg. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 avranno gli stessi riferimenti e non saranno descritte dettagliatamente.

Con riferimento in primo luogo alla Fig. 2, il primo pistone ha sei superfici di appoggio cio? supporto discrete cio? discontinue sollevate sul mantello 12 per il contatto a scorrimento con un cilindro o canna associato. Le superfici di appoggio sono disposte in gruppi simili?di tre su ambo i lati di un piano contenente l'asse del pistone e l'asse dello spinotto. La Fig. 2 mostra un gruppo di superfici di appoggio 2, 3 e 4 e sar? inteso che gli altri gruppi sono disposti in maniera analoga. Due superfici di appoggio 2 e 4 sono allineate l'una con l'altra circonf erenzialmente, sono pi? vicine alla corona 15 del pistone e sono spaziate in maniera equidistante sui lati opposti dell'intersezione del mantello 12 con un piano comprendente l'asse del pistone e perpendicolare all'asse della sede o foro 13 per lo spinotto. L'altra superficie di appoggio 3 ? pi? vicina all'estremit? inferiore del mantello del pistone ed ? disposta simmetricamente intorno a detta intersezione in modo che questa superficie inferiore 3 si -trova di fronte allo spazio tra le superfici 2 e 4 dell'estremit? della corona. Ogni superficie 2, 3, 4 ? della stessa forma rettangolare con due lati che si estendono circonferenzialmente e con due lati che si estendono assialmente. I lati assiali esterni delle due superfici di appoggio 2, 4 dell?estremit? della corona sono spaziati ciascuno angolarmente di 30? dalla detta intersezione per cui essi si trovano al l?interno della zona di contatto di un pistone stan dard di dimensioni analoghe. La superficie di appoggio inferiore 3 si estende per 5? su ambo i lati dell?intersezione e pertanto si trova pure all?interno di questa zona.

Come mostrato nella Fig. 2, vi sono rampe 16 che si estendono ciascuna su 5? della circonferenza del mantello e portano fino ai lati estendentisi assialmente di ciascuna superficie di appoggio 2, 3, 4 e vi sono rampe 17 pi? lunghe che portano fino ai lati circonferenziali di ciascuna superficie di appoggio 2, 3, 4. La lunghezza delle rampe 17 pu? essere di 8 mm. per dare un?inclinazione cio? pendenza, relativamente ad una superficie cilindrica immagina ria coassiale con l?asse del pistone, tra 0,2? e 1?. Quindi, ogni superficie di appoggio, comprese le in clinazioni , ha una sezione trasversale sostanzialmente trapezoidale. La superficie di ogni superficie di appoggio ? curva ed ? spaziata di 25 micron radialmente verso l?esterno del resto delle porzioni di spinta 14 del mantello sebbene questa distanza possa essere inferiore oppure, per esempio, fino a 125 micron.

Nella realizzazione della Fig. 2 , vi sono, nelle due porzioni di spinta 1.4 assieme, complessivamente quattro superfici di appoggio verso l ' estremit? della corona del pistone 11 e due superfici di appoggio verso l'estremit? inferiore del mantello.

La zona di contatto delle superfici di appoggio 2, 3, 4 su ciascuna porzione di spinta del mantello ? l'-8% della zona di contatto di un pistone standard di analoghe dimensioni. Le superfici di appoggio possono essere di forma arcuata ma non necessariamente, e superfici parzialmente ellittiche possono essere idonee. Se le superfici di appoggio sono arcuate, esse non hanno bisogno di avere lo stesso centro del pistone , presumendo che esso sia cilindrico. Le linee di intersezione delle superfici di appoggio e dei piani comprendenti l'asse del pistone possono essere rettilinee o curve.

Come descritto sopra, vi pu? essere un egual nu mero di superfici di appoggio formate su ambedue le porzioni di spinta del pistone, oppure le superfici di appoggio possono essere disposte in maniera tale che vi siano pi? zone o una zona pi? grande di superficie di appoggio su una porzione di spinta che non sull'altra. Per esempio vi possono essere pi? superfici di appoggio oppure una pi? grande zona di superficie di appoggio sulla porzione di spinta maggiore del mantello che non sulla porzione di spinta minore del mantello.

Nell'uso, il pistone 11 ? montato su una biella nel cilindro o canna di'un motore e si muove con moto alternativo. Le superfici di appoggio entrano a contatto col cilindro o canna per trasmettere la spinta dalla biella al blocco del motore e per guidare il pistone nel suo moto alternativo. Le superfici di appoggio 2, 3, 4 sono all'interno della zona di contatto di un pistone standard di dimensioni corrispondenti e cos? esse reagiscono alla spinta laterale sul pistone. Poich? le due superfici di appoggi? 2, 4 dell'estremit? della corona sono spaziate circonferenzial mente piuttosto che al centro della porzione di spin ta del mantello, esse riducono la tendenza del mantello a deformarsi sotto l'influenza delle forze di spinta. La superficie di appoggio inferiore 3 ha un'area pi? piccola dell'area combinata delle superfici 2, 4 di appoggio dell'estremit? della corona, poich? le forze agenti sulla parte inferiore del mantello sono minori delle forze agenti sull'estremit? delLa corona del mantello. Quindi le forze di spinta vengono trasmesse in modo soddisfacente.

Inoltre, un adeguata lubrificazione idrodinamica delle superiici di appoggio 2, 3, 4 viene favorita dalle conformazioni delle rampe e del mantello previste intorno alle superfici di appoggio, come meglio visto nella Fig. 3, nella quale il senso del moto alternativo del pistone ? indicate con la freccia A. Le rampe che portano ai lati circonferenziali delle superfici di appoggio conservano un soddisfacente ve lo d'olio sulle superfici di appoggio 2, 3, 4 nonostante la tendenza della zona di contatto ridotta di ridurre altrimenti lo spessore del velo d'olio al di sotto di un minimo di lavorabilit?. La bassa inclinazione delle rampe, non eccedente 1?, forma, col cilindro o canna associato, un passaggio restringente pi gradualmente per l'olio che viene guidato dinami camente sulle superfici di appoggio 2, 3, 4, L'olio scorre sulle superfici di appoggio prima di ritorna re allo spazio tra il cilindro o canna ed il resto della porzione di mantello che circonda le superfici di appoggio.

La distanza radiale delle superfici di appoggio dalle porzioni di spinta del mantello (preferibilmen te tra 125 micron e 25 micron) ? sufficientemente pic (cola per permettere che l?olio venga trattenuto in ) queste zone durante il moto alternativo del pistone e per dare una momentanea pressurizzazione dell?olio durante le incidenze dell'inclinazione del pistone che , presumibilmente, pu? fornire la lubrificazione forzata delle superfici di appoggio? Inoltre, il gio co tra le superfici di appoggio 2, 4 dell?estremit? della corona permette che l'olio raggiunga la superficie di appoggio 3 inferiore durante una corsa di compressione, per cui la superficie di appoggio 3 in feriore riceve l?olio sufficiente durante questa cor sa. Un effetto opposto si ha durante la corsa di espan sione quando all?olio non viene impedito di raggiungere le superfici 2, 4 dell'estremit? della corona.

Pertanto una riduzione della zona di contatto viene realizzata con una corrispondente riduzione delle forze di attrito ma senza una pregiudizievole riduzione dello spessore del velo lubrificante? Quando un pistone viene montato in un motore esso ? collegato ad una biella mediante uno spinotto Poich? il pistone non ? in esatto accoppiamento nel cilindro o canna associato, esso pu? ruotare intorno allo spinotto e quindi modificare l?orientamento delle rampe e delle superfici di appoggio relativamente al cilindro o canna. Inoltre, il pistone e il cilindro o canna associato si dilateranno anche quando il motore si avvia e raggiunge temperature di esercizio. Questo modificher? anche l'orientamento delle rampe e delle superfici di appoggio relativamente al cilindro o canna associato.

Tali modificazioni altereranno le dimensioni del passaggio formato tra le rampe ed il cilindro o canna e possono incidere negativamente sulla lubrificazione della superficie di appoggio associata. In un tentativo di superare tali eventuali problemi, la se zione trasversale delle superfici di appoggio pu? essere modificata nelle forme illustrate nelle Figg. 4 o 5 Nella Fig. 4, la rampa che porta fino ad un lato circonferenziale di ogni superficie di appoggio ? formata di due sezioni 17a, 17b tra loro inclinate. La prima sezione 17a fornisce un passaggio per la lu brifreazione idrodinamica per un orientamento relativo della rampa e del cilindro o canna, mentre la seconda sezione 17b fornisce un tale passaggio quando vi ? un orientamento alternativo.

Nella Fig. 5, il numero di punti di cambiamento ? infinito con la rampa 17 che ? curva in modo convesso. Questo permette una lubrificazione idrodinamica che dovr? essere compiuta in tutte le condizioni. In questa realizzazione la superficie di appoggio ? anche curva? Poich? una superficie di appoggio . del tipo illustrato nella Fig? 3 pu? usurarsi eventualmente fino alla forma della superficie della Fig.5, la forma della Fig? 5 anticipa questa usura?

La disposizione delle superfici di appoggio stesse nella Fig? 2, il loro rapporto reciproco ed il loro rapporto con la porzione circostante di spinta del mantello possono produrre miglioramenti nelle presta zioni del motore? Per esempio, quattro pistoni 11 in

seri ti in un motore di 1275 cm hanno dato i seguenti miglioramenti in confronto all'uso di pistoni standard delle stesse dimensioni:

- Potenza: Nessun miglioramento significativo - Consumo di carburante: Riduzione con un miglioramento al 3,5% a pieno carico?

- Attrito: Riduzione di circa l'1..% a 2500

giri al minuto , carico su strada? Questi risultati sono mostrati graficamente nella Fig? 6 con i risultati per il pistone standard che ven gono mostrati in linea continua ed i risultati per il pistone della Fig? 2 che vengono mostrati in linea a tratti lunghi?

Riferendosi successivamente alla Fig? 7, il secondo pistone 20 in essa illustrato ? generalmente simile al pistone 11 descritto sopra con riferimento al

la Fig. 1. Nel pistone della Fig? 7 vi sono due superfici di appoggio 6, 7 dell'estremit? della corona su ciascuna porzione di mantello , ugualmente spaziate su lati opposti dell?intersezione del mantello con un piano comprendente l?asse del pistone e perpendicolare all?asse del foro 13 per lo spinotto? Inoltre vi sono tre superfici di appoggio inferiori 8, 9, 10 su ogni porzione di spinta del mantello con la superficie centrale 9 simmetrica a detta intersezione e le superfici esterne 8, 10 ugualmente spazia te su lati opposti di detta intersezione? Le superfi ci di appoggio sono tutte rettangolari con la loro dimensione maggiore estendentesi circonferenzialmente? I lati assiali esterni della coppia superiore di superfici di appoggio 6 e 7 sono ciascuno spaziato angolarmente di 40? dalla detta intersezione, per cui essi si trovano per la maggior parte all?interno della zona di contatto di un pistone standard di analoghe dimensioni? Vi sono due rampe 21 e 24f ognuna delle quali si estende per oltre 5? della circonferenza del mantello e porta fino ai lati che si estendono assialmente, esterni, delle superfici di appoggio 6 e 7, e due rampe 22 e 23, ognuna delle quali si esten de per oltre 10? della circonferenza del mantello e porta fino ai lati che si estendono assialmente, in? terni, delle superfici di appoggio 6 e 7? Le superfici di appoggio 6 e 7 hanno ciascuna una lunghezza ar cuata di 25??

Le superfici di appoggio inferiori hanno rampe 25 simmetriche, che si estendono su ambo i lati delle superfici di appoggio per oltre 5? della circonferen za del mantello. La superficie di appoggio centrale 9 ha una lunghezza arcuata maggiore delle altre due 8 e 10, per cui essa si estende circonferenzialmente sopra la maggior parte dell'intervallo tra le superfici di appoggio 6, 7 dell'stremit? della corona. I lati assiali esterni delle superfici di appoggio 8 e 10 sono ciascuno distanziato angolarmente di 40?dalla detta intersezione. Gli angoli inferiori delle due superfici di appoggio 8, 10 inferiori esterne sono a sportati a causa della forma del mantello nell'esempio mostrato , ma non sarebbero mancanti negli altri esempi.

L'estensione circonf erenziale della serie superiore di superfici di appoggio non ha comunque bisogno di essere uguale all'estensione circonferenziale della serie inferiore di superfici di appoggio. Come per il pistone della Fig. 2, il numero, la disposizione o l'area delle superfici di appoggio sulla porzione di spinta maggiore del mantello possono essere differenti da quelli delle superfici di appoggio sulla porzione di spinta minore del mantello. In generale , comunque, la maggior parte dell?area delle super fici di appoggio si trova all'interno della zona di contatto di un pistone standard di dimensioni analoghe Come visto nella Fig, 7, rampe 26 portano fino ai lati circonferenziali di ciascuna delle superfici 6, 7, 8, 9, 10, La lunghezza assiale delle rampe 26 pu? essere approssimativamente di 5 mm per dare un?in clinazione rispetto al resto del mantello, tra 0,3? e 1, 5?.

La zona di contatto delle superfici di spinta 6, 7, 8, 9, 10 su ogni porzione di spinta 14 ? 25% della zona di contatto di un pistone standard di analoghe dimensioni. La distanza delle superfici di appoggio radialmente verso l?esterno sulla porzione 14 di mantello associata ? di 25 micron, sebbene questa possa essere inferiore oppure , per esempio, fino a 125 micron.

Il pistone della Fig, 7 funziona generalmente nello stesso modo come il pistone della Fig, 2 con la stessa trasmissione del carico e con le stesse caratteristiche di lubrificazione idrodinamica fom ite dalle conforinazioni intorno alle superfici di appoggio.

Il fatto che le superfici di appoggio 6, 7, 8,

9, 10 siano pi? lunghe circonferenzialmente che assial mente migliora la lubrificazione, in quanto la maggior parte dell'olio che viene convogliato a forza fino al lato circonferenziale di una superficie di appoggio da una rampa 26 si spande sulla superficie e tende a lasciare la superficie passando sopra il la to circonferenziale di uscita. Dove la dimensione as siale della superficie ? pi? lunga della dimensione circonf erenziale, molta parte dell'olio ha lasciato la superficie circonferenzialmente prima di raggiungere il lato di uscita , e cos? parti della superficie possono essere lubrificate in maniera inadeguata. Nel pistone della Fig. 2, comunque, la lunghezza assiale ? sufficientemente breve da garantire che soltanto una frazione relativamente piccola di olio fuoriesca sui lati, per cui sufficiente olio raggiunge i lati di uscita delle superficie Inoltre, il posizionamento della superficie di appoggio inferiore cen trale del pistone della Fig. 7 tra le superfici di appoggio dell'estremit? della corona garantisce che il contatto col cilindro o canna si verifichi su tutta l'estensione circonferenziale della porzione di spinta 14 del mantello.

Questo pistone pertanto mette anche in evidenza una riduzione della zona di contatto con la conseguen te riduzione delle forze di attrito , mentre mantiene un'idonea lubrificazione delle superfici di contatto. Questa disposizione delle superfici di appoggio stesse, il loro rapporto reciproco e il loro rapporto con la circostante porzione di spinta del mantello possono produrre miglioramenti nelle prestazioni del motore. Per esempio, quattro pistoni del tipo mostrato nella Fig, 7 montati in un motore di 1275 cm hanno dato i seguenti miglioramenti in confronto al l 'uso dei pistoni standard delle stesse dimensioni generali :

- Potenza: Miglioramento fino al 3, 6%,

- Consumo di carburante: Miglioramento fino al 5% a pieno carico,

- Attrito: Riduzione di circa il 3% a 2500 giri al minuto, carico su strada.

Questi risultati sono mostrati graficamente nel la Fig, 6 (linea punteggiata) in confronto ad un pistone standard (linea continua).

Con riferimento successivamente alla Fig, 8 , il terzo pistone 30 ? - in generale - simile al pistone della Fig, 1. Tre superfici di appoggio 31, 32, 33 sono previste su ogni lato del pistone, due superfici 31, 32 vicino all'estremit? della corona del mantello ed una superficie 33 inferiore vicino all'estremit? inferiore del mantello. Le due superfici di appoggio 31,32 dell'estremit? della corona sono rettangolari con la dimensione maggiore estendentesi circonferen zialmente. Ciascuna di queste superfici di appoggio ha una lunghezza circonferenziale di 20? e si estende a 35? dall'intersezione del mantello con un piano comprendente l'asse del pistone e perpendicolare all'asse del foro 13 per lo spinotto? I lati assiali hanno rampe 34 che portano fino ad essi, la cui lun ghezza circonferenziale ? di 10?. Vi sono pure rampe 35 che portano ai lati circonferenziali , la cui lunghezza assiale pu? essere di 4 mm per dare una inclinazione, rispetto al resto del mantello tra 0,4? e 1,5?.

La superficie di appoggio 33 inferiore ? anche rettangolare con la sua dimensione maggiore nella direzione circonferenziale. Questa superficie ? posizionata in modo tale che la sua lunghezza circonferenziale ? uguale all'intervallo circonferenziale tra le superfici 31, 32 dell'estremit? della corona. L'a rea della superficie 33 ? pi? grande dell'area di ciascuna delle superfici 31, 32 dell'estremit? della corona, ma ? inferiore alla loro area combinata.-Per esempio, la superficie di appoggio 33 pu? essere 0,75 volte le aree combinate delle superfici di appoggio dell'?stremit? della corona. Questa superficie di appoggio 33 inferiore ? munita di rampe 36 che portano ai suoi lati assiali e che si estendono circonferenzialmente per 10? e di rampe 37 che portano ai suoi lati circonferenziali . La lunghezza assiale della rampa superiore 37 pu? essere di 4 mm per dare un'inclinazione, rispetto al resto del mantello, tra 0,4? e 1 ,5?? La rampa inferiore 37 pu? estendersi fino al lato inferiore del mantello con una inclinazio ne inferiore a quella della rampa superiore 37-La zona di contatto delle tre superfioi di spin ta pu? essere di D /11,5, in cui D ? il diametro nominale del pistone. Pertanto la zona di contatto ? soltanto il 259? della zona di contatto di un pistone standard di dimensioni analoghe. Inoltre, le superfici di appoggio sono spaziate radialmente verso l'esterno dalla porzione di spinta del mantello di.non oltre 125 micron e di non meno di 25 micron. Il man tello pu? essere inoltre ridotto di diametro al di l? dei lati assiali delle superfici di appoggio 31, 32 dell'estremit? della corona per impedire il contatto laterale del pistone col cilindro o canna per qualsiasi motivo, compresa l'inclinazione del pistone.

Il pistone della Fig. 8 funziona generalmente nello stesso modo come i pistoni delle Figg. 2 e 4 con analoghe caratteristiche di portanza del carico e di lubrificazione idrodinamica. La forma allungata circonf erenzialmente delle superiici di appoggio e la forma delle rampe garantiscono una soddisfacente lubrificazione e la sovrapposizione tra la superficie di appoggio 33 inferiore e le superfici di appoggio dell'estremit? della corona garantisce che il contatto col cilindro o canna si verifichi sull'intera estensione circonferenziale della porzione di spinta 14 del mantello.

Questo pistone pertanto mette anche in evidenza una riduzione della zona di contatto con la conseguen te riduzione delle forze di attrito , mentre viene mantenuta la lubrificazione idonea delle superfici di contatto.

Questa disposizione delle superfici di appoggio stesse, il loro rapporto reciproco ed il loro rappor to con la circostante porzione di spinta del mantello possono produrre miglioramenti nelle prestazioni del motore simili a quelli prodotti dal pistone della Fig. 7.

Con riferimento successivamente alla Fig. 9, il quarto pistone 41 comprende soltanto due superfici di appoggio 42, 43 su ogni lato del pistone. Le due superfici di appoggio 42, 43 sono spaziate assialmente e sono ambedue spaziate simmetricamente intorno all 'intersezione tra il mantello ed un piano comprendente l ' asse del pistone e perpendicolare all ' asse del foro 1 3 per lo spinotto. Ambedue le superfici di appoggio 42 ,43 hanno forma rettangolare coi lati pi? lunghi che si estendono circonferenzialmente. La su perficie di appoggio 42 dell 'estremit? della corona ha un' area pi? piccola della superficie di appoggio 43 inferiore con un'estensione circonferenziale di 20? confrontata ad un'estensione circonferenziale di 40? per la superficie di appoggio 43 inferiore. Queste superfici pertanto si trovano all'interno della zona di contatto di un pistone standard di analoghe dimensioni .

Ambedue le superfici di appoggio 42, 43 sono munite di rampe 44, che portano fino ai loro lati assiali, la cui estensione angolare ? di 10?. Sono pure previste rampe 45 che portano fino ai lati circonferenzi ali della superficie di appoggio 42 dell'estremit? della corona e al lato circonferenziale su periore della superficie di appoggio 43 inferiore, la cui inclinazione rispetto al resto del mantello ? tra 0,4? e 1,5?. Una rampa 45 che porta fino al lato circonferenziale inferiore della superficie di appoggio 43 inferiore pu? estendersi fino al lato inferiore del mantello con un 'inclinazione inferiore quell a delle altre rampe 45?

Le superfici di appoggio 42, 43 sono spaziate radialmente verso l'esterno del mantello circostante 12 di non oltre 125 micron e di non meno di 25 micron. La zona di contatto delle superfici di appoggio 42, 43 ? di circa 18% della zona di contatto di un pistone standard di analoghe dimensioni.

Il pistone della Fig. 9 funziona generalmente nello stesso modo come i pistoni delle Figg. 2, 4 e 5 con analoghe caratteristiche di portanza del carico e di lubrificazione idrodinamica. La profondit? della distanza delle superfici di appoggio 42, 43 dal mantello circostante 12, la forma allungata circonferen zialmente delle superfici di appoggio e l'angolazione piccola delle rampe assicurano che le superfici di appoggio vengano lubrificate in maniera soddisfacente. L'area ridotta delle superfici di appoggio 42,43 riduce le forze di attrito del pistone e rende quindi possibile un aumento del rendimento di potenza ed una diminuzione del consumo di carburante.

Ci si render? conto dalle suddette realizzazioni illustrative con riferimento ai disegni che le su perfici di appoggio possono essere disposte sulle por zioni di spinta del mantello in qualsiasi modo adatto. Un gran numero di superfici di appoggio pi? piccole pu? essere usato invece di un numero piccolo di superfici di appoggio pi? grandi. Il numero e/o la disposizione e/o l'area delle superfici di appoggio possono essere differenti sulle porzioni di spin ta maggiori e minori del mantello. Inoltre , la faccia di ogni superficie di appoggio pu? essere di qua lunque forma adatta , sia curva, sia di altra forma. L?area delle superfici di appoggio pu? variare tra 0,05 e 0,95 D /9, in cui D ? il diametro nominale del pistone.

Per esempio vi pu? essere un numero inferiore di superfici di appoggio all'estremit? della corona ed un numero maggiore all'estremit? inferiore. Inoltre vi pu? essere una superficie o superfici di appoggio nella zona della fascia ad anello 40.

Ci si render? conto che rampe di piccola angola zione ed una distanza di una superficie di appoggio dal mantello circostante di meno di 125 micron posso no essere applicate a qualsiasi superficie di appoggio discreta che ? spaziata radialmente verso l'esterno da un mantello circostante per favorire la lubrificazione idrodinamica della superficie di appoggio. Ci si render? pure conto che quelle porzioni del man tello circostante che sono lontane dalle superfici di appoggio possono essere asportate per ridurre il peso

Claims

RIVENDICAZIONI

1) Un pistone per un motore del tipo comprendente una corona e un foro o sede per spinotto, caratte rizzato dal fatto che ? prevista ad ogni lato di un piano comprendente l'asse del pistone e l'asse dello spinotto, una superficie o pi? superfici (2,3,4

Figg. 2; 6,7,8, 9,10 Fig.'7; 31,32 ,33 Fig.8; 42,43 Fig. 9) di appoggio discrete cio? discontinue,le quali trasmettono la spinta laterale a un cilindro o canna associato durante il moto alternativo del pistone in una rispettiva direzione, almeno una delle dette superfici essendo munita di una conforinazione (12,17 Fig. 2; 12, 26 Fig. 7; 12,35 Fig. 8; 12, 45 Fig. 9) almeno parzialmente intorno ad essa per il passaggio del lubrificante alla e sulla superficie di appoggio associata durante almeno parte del moto alternativo di detto pistone.

2) Un pistone secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta conformazione compren de una rampa (17 Fig.2; 26 Fig.7; 35 Fig.8; 45 Fig.9) che si estende fino ad un lato periferico di detta al meno una superficie di appoggio, la rampa essendo ta le da fornire, col cilindro o canna associato, un pas saggio di sezione trasversale decrescente fino a detta superficie di appoggio in modo da dirigere il lubrificante sopra detta superficie durante almeno una parte del moto alternativo del pistone?

3) Un pistone secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che le linee di intersezione tra la superficie della rampa e i piani comprendenti l?asse del pistone sono rettilinee (Fig. 3; Fig.4)?

4) Un pistone secondo la rivendicazione 2, carat terizzato dal fatto che le linee d?intersezione tra la superficie della rampa ed i piani comprendenti l?asse del pistone sono curve (Fig. 5).

5) Un pistone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 a 4, caratterizzato dal fatto che l'estremit? della rampa lontana dalla detta almeno una superficie di appoggio ? spaziata dalla d etta superficie in una direzione radiale meno di 125 micron ma pi? di 25 micron?

6) Un pistone secondo una qualsiasi delle riven dilazioni 2 a 5 , caratterizzato dal fatto che l?ango lo della rampa relativamente ad una superficie cilindrica immaginaria coassiale all?asse del pistone ? inferiore a 1,5 gradi,

7 ) Un pistone secondo una qualsiasi delle riven dicazioni 1 a 6, caratterizzato dal fatto che la detta conformazione comprende una porzione di mantello (12), sulla quale ? formata la detta almeno una superficie di appoggio, che circonda la detta almeno una superficie di appoggio, e che ? spaziata radialmente verso l'interno di detta superficie di appoggio, in modo tale da fornire un serbatoio di lubrificante per il passaggio alla detta superficie di appoggio.

8) Un pistone secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la detta porzione di mantello ? spaziata radialmente verso l'interno della detta almeno una superficie di appoggio meno di 125 micron e pi? di 25 micron.

9) Un pistone secondo la rivendicazione 7'o la rivendicazione 8, caratterizzato dal-fatto che la porzione di mantello ? sostanzialmente continua intorno al pistone.

10) Un pistone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 ad 8, caratterizzato dal fatto che la detta almeno una superficie di appoggio comprende un lato estendentesi circonferenzialmente e dal fatto che le conformazione fanno passare il lubrificante a e sopra detto lato.

11) Un pistone secondo la rivendicazione 10, ca ratterizzato dal fatto che almeno una superficie di appoggio ha un secondo lato estendentesi circonferen zialmente, spaziato dal detto lato primo menzionato estendentesi circonferenzialmente, con la superficie di appoggio formata tra essi, e in cui le conformazioni fanno passare il lubrificante a e su ambo i la ti in rispettive opposte direzioni di lubrificazione del pistone.

12) Un pistone secondo la rivendicazione 10 o la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detta almeno una superficie di appoggio ? generalmente di forma rettangolare.

13) Un pistone secondo la rivendicazione 12 , caratterizzato dal fatto che il rapporto dell?estensione assiale della detta superficie di appoggio rettangolare con la lunghezza circonferenziale di detta superficie di appoggio ? tale da garantire che almeno una parte del lubrificante lasci la detta superficie di appoggio passando per il suo lato che ? il lato di uscita durante il moto alternativo del pistone in un senso.

14) Un pistone secondo la rivendicazione 13, ca ratterizzato dal fatto che la lunghezza della superficie di appoggio in una direzione assiale ? inferio re alla larghezza della superficie in una direzione circonf erenziale .

15) Un pistone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12 a 14, caratterizzato dal fatto che la detta superficie di appoggio rettangolare ? una delle due o pi? di tali superfici di appoggio per trasmette re la spinta laterale durante il moto alternativo del pistone in un senso.

16) Un pistone secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che vi sono almeno tre superfici di appoggio per trasmettere la spinta laterale durante il moto alternativo del pistone in un senso, due delle dette superfici di appoggio essendo verso l'estremit? della corona del pistone e la restante su perficie o superfici essendo verso l'estremit? inferiore del pistone.

17) Un pistone secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che le due superfici di appoggio dell'estremit? del pistone hanno un'area di superficie pi? grande della restante superficie di appoggio o delle restanti superfici di appoggio.

18) Un pistone secondo la rivendicazione 16 o la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che le su perfici di appoggio dell?estremit? della corona sono spaziate in maniera equidistante su ambo i lati di un piano comprendente l'asse del pistone e perpendicolare all'asse del foro o sede per lo spinotto, e in cui la restante superficie di appoggio o una delle restanti superfici di appoggio ? disposta simmetricamente intorno a detto piano.

19) Un pistone secondo la rivendicazione 18, ca ratterizzato dal fatto che la distanza tra le superfici di appoggio dell'estremit? della corona ? almeno della stessa grandezza della lunghezza circonferen ziale della restante superficie di appoggio, oppure di quella delle restanti superfici che ? disposta simmetricamente intorno a detto piano.

20) Un pistone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12 a 19, caratterizzato dal fatto che la o ogni superficie di appoggio rettangolare ha una ram pa (16, Fig. 2; 21, 22, 23, 24, 25 Fig. 7; 34, 36 Fig. 8; 44 Fig. 9) che si estende fino a ciascuno suo lato sviluppantesi assialmente.

21 ) Un pistone secondo la rivendicazione 20, ca ratterizzato dal fatto che ciascuna di dette rampe verso i lati assiali della o di ogni superficie di appoggio rettangolare ha una dimensione angolare di 10?.

22) Un pistone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12 a 21, caratterizzato dal fatto che ? prevista una fascia ad anello (40) che si estende in torno alla corona, la fascia ad anello essendo forma ta con una o pi? superfici di appoggio spaziate radialmente verso l?esterno di essa.

23) Un pistone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 22, caratterizzato dal fatto che il pistone ha un diametro nominale D ed in cui l'area complessiva della superficie di appoggio ad un lato del piano comprendente l'asse dello spinotto e l'as? se del pistone ? compres? tra 0,05 e 0,95

24) Un pistone secondo una qualsiasi delle riven dicazioni 1 a 23, caratterizzato dal fatto che l.a su perficie o tutte le superfici di appoggio ad un lato del piano comprendente l'asse del pistone e l'asse della sede o foro per lo spinotto si estende non oltre 30? ad ambo i lati di un piano comprendente l'asse del pistone e perpendicolare all'asse dello spinotto.

25) Un pistone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 24, caratterizzato dal fatto che le linee di intersezione della superficie della detta almeno una superficie di appoggio e di piani compren denti l'asse del pistone sono rettilinee (Figg. 3 e 4).

26) Un pistone secondo una qualsiasi delle riven dicazioni 1 a 25, caratterizzato dal fatto che le linee di intersezione tra la superficie di detta almeno una superficie di appoggio e piani comprendenti l'asse del pistone sono curve (Fig.5)?

27) Un pistone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 26, caratterizzato dal fatto che sono previste superfici di appoggio e conformazioni associate su ambo i lati del piano comprendente l'asse del pistone e l'asse della sede o foro per lo spinotto.

28) Un pistone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 27, caratterizzato dal fatto che la conformazione ? tale da far passare il lubrificante alla superficie di appoggio associata durante il mo to alternativo del pistone in ambedue i sensi.

29) Un pistone per motore del tipo comprendente una corona, una sede o foro per spinotto ed un mantello avente due opposte porzioni di spinta che ven gono spinte verso un cilindro o canna associato durante le rispettive direzioni di moto alternativo del pistone, caratterizzato dal fatto che ogni por zione di spinta ? munita di due o pi? superfici di appoggio discrete cio? discontinue (2, 3, 4 Fig.2; 6, 7, 8, 9, 10 Fig.7; 31, 32, 33 Fig.8; 42, 43 Fig, 9), le quali sono spaziate radialmente verso -l'esterno dall'associata porzione di spinta del man tello meno di 125 micron e che sono previste per im pegno scorrevole con un cilindro o canna associato, ciascuna superficie di appoggio essendo collegata al mantello circostante mediante rampe (17 Fig. 2; 26 Fig. 7 35 Fig. 8; 45 Fig. 9) con le quali, durante il moto alternativo del pistone, lubrificante viene fatto passare a e su ciascuna superficie dal mantello circostante.