ITTO20080963A1

ITTO20080963A1 - Spinotto per motore a combustione interna e procedimento per la sua fabbricazione.

Info

Publication number: ITTO20080963A1
Application number: IT000963A
Authority: IT
Inventors: Fabrizio Porta
Original assignee: Porta S P A Ag
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-06-23
Also published as: US20140096384A1; IT1392559B1; FR2940387B3; US20100154628A1; FR2940387A3; PL118682U1; PL65734Y1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Spinotto per motore a combustione interna e procedimento per la sua fabbricazione"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a uno spinotto per motore a combustione interna, nonchÃ© a un procedimento per la fabbricazione di uno spinotto per motore a combustione interna.

Com'Ã ̈ noto, lo spinotto Ã ̈ quell'elemento a forma di perno che serve a collegare in modo articolato ciascun pistone di un motore a combustione interna al piede della rispettiva biella. Lo spinotto Ã ̈ generalmente realizzato come pezzo cilindrico estruso in acciaio, avente un'elevata resistenza meccanica e una bassa rugositÃ superficiale sulla sua superficie cilindrica esterna.

In vista dell'attuale tendenza a ridurre il peso complessivo degli autoveicoli, ai fini della riduzione delle emissioni di inquinanti, mediante riduzione del peso di ogni singolo componente dell'autoveicolo, dai componenti della carrozzeria ai componenti del motore, costituisce uno scopo della presente invenzione fornire uno spinotto per motore a combustione interna che abbia un peso ridotto rispetto alla tecnica nota, senza che ciÃ² si traduca in un'inaccettabile diminuzione della sua resistenza meccanica e della sua vita utile.

Tale scopo Ã ̈ pienamente raggiunto secondo un primo aspetto della presente invenzione grazie a uno spinotto per motore a combustione interna avente le caratteristiche definite nella rivendicazione indipendente 1 e, secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, grazie a un procedimento per la fabbricazione di uno spinotto per motore a combustione interna comprendente i passi specificati nella rivendicazione indipendente x.

In sintesi, l'invenzione si fonda sull'idea di realizzare uno spinotto comprendente un mantello cilindrico esterno in materiale metallico, in particolare in acciaio, e un inserto in materiale metallico o non metallico, preferibilmente di peso specifico inferiore a quello del materiale del mantello, inserito nel mantello e saldamente vincolato a questo mediante accoppiamento forzato o con interferenza per conferire la necessaria rigidezza e resistenza meccanica allo spinotto.

E' cosÃ¬ possibile ottenere uno spinotto che grazie al mantello esterno in materiale metallico, in particolare in acciaio, puÃ² essere lavorato (levigato o rettificato) in modo da presentare la rugositÃ superficiale richiesta e che grazie all'inserto interno in materiale di peso specifico inferiore a quello del mantello esterno presenta un peso complessivo inferiore rispetto a uno spinotto realizzato come pezzo interamente di acciaio, senza che ciÃ² si traduca in una riduzione della resistenza meccanica.

L'inserto Ã ̈ preferibilmente realizzato in uno dei seguenti materiali: lega di alluminio, titanio, lega TiAl e materiale composito (ad es. fibra di carbonio).

L'inserto Ã ̈ preferibilmente vincolato al mantello, oltre che mediante accoppiamento forzato o con interferenza, anche mediante ricalcatura delle sue opposte estremitÃ assiali sul mantello in modo da garantire un accoppiamento piÃ¹ saldo e sicuro fra i due componenti dello spinotto, anche in presenza di differenti dilatazioni termiche fra tali componenti.

Il procedimento di fabbricazione dello spinotto per motore a combustione interna secondo l'invenzione comprende fondamentalmente i passi di realizzare un mantello cilindrico in materiale metallico, preferibilmente in acciaio, realizzare un inserto in materiale metallico o non metallico di peso specifico inferiore a quello del mantello, e inserire l'inserto all'interno del mantello in modo da vincolare saldamente mediante accoppiamento forzato o con interferenza questi due componenti.

Preferibilmente, il procedimento comprende inoltre il passo di ricalcare le opposte estremitÃ assiali dell'inserto sul mantello in modo da garantire un accoppiamento piÃ¹ saldo e sicuro fra i due componenti dello spinotto anche in presenza di differenti dilatazioni termiche di tali componenti.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica di uno spinotto per motore a combustione interna secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione;

la figura 2 Ã ̈ una vista in pianta dello spinotto di figura 1;

la figura 3 Ã ̈ una vista prospettica del mantello dello spinotto di figura 1; e

la figura 4 Ã ̈ una vista prospettica che mostra l'inserto imboccato nel foro del mantello dello spinotto di figura 1 prima di essere piantato al suo interno.

Con riferimento alle figure, uno spinotto per motore a combustione interna secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione Ã ̈ complessivamente indicato con 10 e comprende fondamentalmente un mantello cilindrico esterno 12 di materiale metallico, preferibilmente di acciaio, e un inserto 14 di materiale metallico o non metallico, preferibilmente di peso specifico inferiore a quello del materiale del mantello, inserito nel mantello e saldamente vincolato a questo per conferire la necessaria rigidezza e resistenza meccanica allo spinotto. Vantaggiosamente, Ã ̈ previsto un unico inserto 14 di lunghezza all'incirca pari, o al limite leggermente inferiore, a quella del mantello 12.

Come sopra menzionato, il mantello 12 Ã ̈ preferibilmente realizzato di acciaio ed Ã ̈ sottoposto, in modo per sÃ© noto, sia a trattamento termico di cementazione al fine di aumentarne la durezza superficiale e dunque la resistenza all'usura sia a lavorazione superficiale, in particolare a rettifica, al fine di ridurre la rugositÃ superficiale.

L'inserto 14 Ã ̈ preferibilmente realizzato in lega di alluminio, in titanio, in lega TiAl o in materiale composito (ad es. fibra di carbonio).

Preferibilmente, l'inserto 14 Ã ̈ realizzato come un unico pezzo comprendente un nucleo 16, che nell'esempio di realizzazione illustrato presenta una sezione trasversale circolare, e una pluralitÃ di sporgenze radiali 18 che sporgono radialmente dalla superficie laterale esterna del nucleo e si estendono parallelamente all'asse di questo definendo fra di esse una pluralitÃ di interstizi longitudinali 20 che da un lato servono a ridurre il peso complessivo dello spinotto e dall'altro lato consentono il passaggio dell'olio lubrificante. L'inserto 14 presenta in tal modo una sezione trasversale con una conformazione "a stella". Nella forma di realizzazione illustrata, il nucleo 16 dell'inserto 14 presenta un foro passante assiale 22 avente anch'esso sia la funzione di ridurre il peso complessivo dello spinotto sia la funzione di consentire il passaggio dell'olio lubrificante. Il foro 22 puÃ² comunque mancare.

L'inserto 14 Ã ̈ saldamente vincolato al mantello 12 mediante accoppiamento forzato o con interferenza. In altre parole, l'inserto 14 presenta un diametro esterno maggiore del diametro interno del mantello 12 ed Ã ̈ piantato con forza in quest'ultimo. A titolo puramente indicativo, il valore di interferenza previsto Ã ̈ compreso ad esempio fra 0,2 e 0,4 mm. L'accoppiamento forzato o con interferenza dell'inserto 14 nel mantello 12 puÃ² anche essere ottenuto, ad esempio nel caso di inserto in lega di alluminio, mediante riscaldamento del mantello ed eventuale raffreddamento dell'inserto, in modo da portare temporaneamente il diametro del foro del mantello a un valore superiore a quello del diametro esterno dell'inserto.

Per un piÃ¹ saldo e sicuro accoppiamento fra il mantello 12 e l'inserto 14, nel caso di inserto di materiale metallico Ã ̈ inoltre previsto secondo un'ulteriore caratteristica vantaggiosa dell'invenzione che le opposte estremitÃ assiali dell'inserto siano ricalcate sul mantello. PiÃ¹ specificamente, come osservabile in particolare nella vista prospettica del mantello di figura 3, a ciascuna delle sue opposte estremitÃ assiali la superficie cilindrica interna del mantello 12 presenta una gola anulare 24 in cui una rispettiva porzione di estremitÃ assiale 26 di ciascuna sporgenza radiale 18 Ã ̈ stabilmente impegnata mediante ricalcatura. Secondo una variante di realizzazione (non illustrata), al posto di una gola anulare estendentesi lungo tutta la circonferenza interna del mantello, a ciascuna delle estremitÃ del mantello possono essere previsti una pluralitÃ di incavi, ciascuno allineato a una rispettiva sporgenza radiale, in maniera tale per cui le estremitÃ assiali delle sporgenze radiali possono essere ricalcate ciascuna in un rispettivo incavo e ivi stabilmente impegnate. La ricalcatura delle due estremitÃ assiali dell'inserto 14 sulla superficie interna del mantello 12 fornisce un ulteriore vincolo assiale in entrambi i versi fra inserto e mantello, garantendo un accoppiamento irrisolubile fra questi due componenti anche nel caso di dilatazioni termiche differenziali dovute ai differenti coefficienti di dilatazione termica dei materiali dell'inserto e del mantello.

Alla luce di quanto sopra spiegato, il procedimento di fabbricazione di uno spinotto per motore a combustione interna secondo la presente invenzione comprende fondamentalmente i seguenti passi:

- realizzare il mantello 12;

- realizzare l'inserto 14;

- introdurre l'inserto 14 all'interno del mantello 12, ivi bloccandolo mediante accoppiamento forzato o con interferenza; ed eventualmente, nel caso di inserto in materiale metallico,

- ricalcare le opposte estremitÃ assiali 26 delle sporgenze radiali 18 dell'inserto 14 in una gola anulare prevista a una rispettiva estremitÃ assiale della superficie interna del mantello 12.

Il trattamento termico superficiale del mantello e la lavorazione superficiale del mantello vengono eseguiti rispettivamente prima e dopo l'introduzione e il bloccaggio dell'inserto all'interno del mantello.

Uno spinotto ottenuto nel modo sopra descritto presenta un peso significativamente inferiore a quello di un normale spinotto realizzato come pezzo interamente in acciaio di pari diametro esterno, grazie al fatto che solo il mantello dello spinotto Ã ̈ realizzato in acciaio mentre l'inserto Ã ̈ realizzato in materiale con un peso specifico inferiore e oltretutto presenta una sezione non piena, data la presenza di un foro centrale e/o degli interstizi fra le sporgenze radiali. Al contempo, lo spinotto secondo l'invenzione offre una resistenza meccanica non inferiore a quella di uno spinotto realizzato secondo la tecnica nota, grazie all'effetto di irrigidimento fornito dall'inserto.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto Ã ̈ stato descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo fuoriuscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Spinotto (10) per motore combustione interna, comprendente un mantello cilindrico (12) di materiale metallico e un inserto (14) di materiale metallico o non metallico di lunghezza all'incirca pari a quella del mantello (12), l'inserto (14) essendo inserito nel mantello (12) e saldamente vincolato a questo mediante accoppiamento forzato o con interferenza.
2. Spinotto secondo la rivendicazione 1, in cui il mantello (12) Ã ̈ di acciaio.
3. Spinotto secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui l'inserto (14) Ã ̈ di materiale avente peso specifico inferiore a quello del materiale del mantello (12).
4. Spinotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'inserto (14) Ã ̈ realizzato in uno dei materiali scelti fra: lega di alluminio, titanio, lega TiAl o materiale composito.
5. Spinotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'inserto (14) forma integralmente un nucleo (16) e una pluralitÃ di sporgenze radiali (18) che sporgono radialmente dalla superficie laterale esterna del nucleo (16) e si estendono parallelamente all'asse di questo.
6. Spinotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il nucleo (16) dell'inserto (14) presenta un foro passante assiale (22).
7. Spinotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le opposte estremitÃ assiali (26) dell'inserto (14) sono ricalcate in rispettive gole anulari (24) o in rispettive pluralitÃ di recessi previsti sulla superficie interna del mantello (12).
8. Procedimento per la fabbricazione di uno spinotto per motore a combustione interna, il procedimento comprendendo i passi di: a) provvedere un mantello cilindrico (12) di materiale metallico; b) provvedere un inserto (14) avente diametro esterno superiore al diametro interno del mantello (12); e c) inserire l'inserto (14) all'interno del mantello (12), ivi bloccandolo mediante accoppiamento forzato o con interferenza.
9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui al passo a) viene realizzato un mantello (12) la cui superficie cilindrica interna presenta, a ciascuna delle sue estremitÃ assiali,una rispettiva gola anulare (24) o una rispettiva pluralitÃ di recessi, in cui al passo b) viene realizzato un inserto (14) di materiale metallico, e in cui il procedimento comprende inoltre il passo di: d) ricalcare ciascuna delle opposte estremitÃ assiali (26) dell'inserto (14) nella corrispondente gola anulare (24) o nella corrispondente pluralitÃ di recessi previsti sulla superficie cilindrica interna del mantello (12).
10. Procedimento secondo la rivendicazione 8 o la rivendicazione 9, in cui prima del passo c) il mantello (12) Ã ̈ sottoposto a trattamento termico per aumentarne la durezza superficiale, e in cui dopo il passo c) il mantello (12) Ã ̈ sottoposto a lavorazione superficie per ridurne la rugositÃ superficiale.