MX2007000602A

MX2007000602A - Abertura para fluido con reborde de estopero.

Info

Publication number: MX2007000602A
Application number: MX2007000602A
Authority: MX
Inventors: Edward A Raden; Frank W Popielas; Rohit Ramkumar; Colin C Chen
Original assignee: Dana Corp
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2008-10-27
Also published as: US20060012131A1; CA2577172A1; WO2006020041A1

Abstract

Una junta que incluye una primera y segunda capa metálica que tiene por lo menos una abertura formada en la misma. Un medio reborde sellador rodea la periferia de dicha abertura. Un reborde de soporte está formado de manera adyacente a dicho medio reborde sellador para evitar la ruptura por compresión del medio reborde sellador durante la operación del motor.

Description

ABERTURA PARA FLUIDO CON REBORDE DE ESTOPERO REFERENCIA CRUZADA PARA LAS APLICACIONES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la Solicitud Provisional de los Estados Unidos de América con Número de Serie 60/588,451 presentada el 16 de Julio, 2004 la cual es por la presente incorporada por referencia en su totalidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente a las mejoras en las juntas de la culata del motor de multi capas de acero (MCA) para motores de combustión interna automotrices. Más específicamente, la presente invención se refiere a una junta de MCA que tiene un reborde sellador protector alrededor de una abertura para fluido en la junta. En años recientes, las juntas de MCA de la culata del motor se han convertido en un diseño preferente, donde todas las capas de la junta (típicamente por lo menos dos) han sido formadas de acero. En el diseño de la junta de MCA típico, la junta es proporcionada con una pluralidad de aberturas. Más específicamente, las juntas conocidas incluyen aberturas del diámetro interior del cilindro, orificios para agua, orificios para pernos y orificios para el aceite. Los orificios para pernos, los cuales están generalmente localizados alrededor de la periferia de la junta, cooperan con los pernos para asegurar la junta entre la culata del motor y el bloque de motor. Las aberturas para el diámetro interno del cilindro, los orificios para el agua y los orificios para el aceite son sellados mediante presiones externas formadas por la acción de sujeción de los pernos. Generalmente, cuando los pernos son apretados, las presiones superficiales varían a lo largo de la junta sellante, especialmente las áreas que rodean las otras aberturas para fluido, como son los orificios para aceite, que no tienen presiones externas iguales formadas alrededor de las mismas. Con respecto a los orificios para aceite, por ejemplo, para compensar por las presiones externas desiguales, una solución ha sido la de proporcionar un medio reborde alrededor de la periferia del orificio para aceite. Sin embargo, durante las condiciones extremas de operación, el medio reborde se llega a romper por compresión entre la culata del motor y el bloque de motor, destruyendo de esta manera el potencial de recuperación, y por lo tanto la efectividad del sellado del medio reborde. Como resultado, se siguen experimentando fugas. Por lo tanto, existe una necesidad de proporcionar un mecanismo de sellado que evite que el medio reborde sea dañado o destruido, mientras se eliminan las fugas potenciales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Una modalidad de la presente invención es dirigida a una junta de capas múltiples de la culata del motor que tiene por lo menos dos capas metálicas. Cada una de las capas metálicas está formada con una pluralidad de aberturas. Las capas están colocadas en una relación apilada para formar la junta. Cuando se apilan, la pluralidad de aberturas formadas en las capas metálicas se llega a alinear. Un medio reborde sellador que se extiende hacia fuera desde las superficies superior e inferior de la junta que rodea a la periferia de por lo menos una de las aberturas alineadas. Un reborde de soporte está colocado adyacente al medio reborde sellador y alejado de la periferia de las aberturas alineadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos que se adjuntan ilustran varias modalidades de los aparatos presentes y son una parte de la descripción. Las modalidades ilustradas son sólo ejemplos de los aparatos presentes y no limitan el alcance de la divulgación. La Figura 1 es una vista en planta de una modalidad de una junta MCA de la culata del motor de acuerdo con la presente invención; La Figura 2 es una vista en planta agrandada de una porción fragmentada marcada como área 2 de la junta de la Figura 1 ; La Figura 3 es una vista en sección transversal de una abertura para aceite formada en la junta MCA tomada a lo largo de las líneas 3-3 de la Figura 2.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Como se observa en la Figura 1 , la junta de la presente invención está referida generalmente en 10. La junta 10 incluye una pluralidad de aberturas tal como orificios para pernos 12, aberturas para combustión 14 que coinciden con las aberturas correspondientes de una culata del motor (no mostrado) y un bloque de cilindros (no mostrado), y orificios para aceite 16. Cuando se ensambla completamente, la junta 10 es colocada entre la culata del motor y el bloque de cilindros para llenar los espacios y sellar alrededor de varios orificios y aberturas 12, 14, y 16. El sello generado por la junta 10 sirve para evitar fugas y contaminación. Los espacios entre la culata del motor y el bloque de cilindros son creados cuando los sujetadores (no mostrados) tal como pernos se colocan a través de los orificios para pernos 12, y son apretados para acoplar la culata del motor y el bloque de cilindros. Estos espacios resultan en tensiones de sellado desiguales alrededor de los orificios de los pernos 12, las aberturas de combustión 14, los orificios para aceite 16, asi como de otras aberturas para fluido (no mostradas). Además, la junta 10 está sujeta a altas cargas de compresión. Las altas cargas de compresión generan mayores tensiones que pueden resultar en la falla de la junta 10, tal como ruptura por compresión. Una modalidad ejemplar de la presente invención será descrita con atención a las tensiones de sellado generadas sobre los orificios para aceite 16. Sin embargo, la junta 10 de la presente invención puede incorporar las características descritas sobre cualquier abertura. Además, varias modalidades de la junta de capas múltiples 10 se muestran a través de las Figuras y números de referencia similares se utilizan en todas las Figuras 1 a 3. Como se muestra más claramente en las Figuras 2 y 3, la junta 10 es una junta de capas múltiples 10 tiene por lo menos una primera capa metálica 18 y una segunda capa metálica 20. La junta 10 de preferencia además incluye una tercera capa metálica 22. La tercer capa 22 es una capa metálica relativamente gruesa, y es generalmente llamada capa espaciadora. La tercer capa 22 está intercalada entre la primera y segunda capa metálica 18, 20. La primera y segunda capa metálica 18, 20 son relativamente delgadas en comparación con la tercera capa 22 y están construidas preferentemente de acero inoxidable 301 , un metal relativamente fuerte con una alta capacidad elástica para satisfacer los requerimientos de rendimiento necesarios sobre la vida útil de la junta. La tercera capa 22 está de preferencia formada de un metal menos fuerte, tal como acero inoxidable 409, o en algunos casos incluso de acero bajo en carbono o recubiertos con zinc. Cada una de las capas metálicas 18, 20, 22 incluyen las aberturas de los agujeros de combustión correspondientes 14, orificios para pernos 12 y orificios para aceite 16 formados ahí de manera tal que todos los orificios y aberturas de cada capa de la junta 18, 20, 22 se alineen cuando se ensamble en la junta 10. Como se muestra mejor en la Figura 3, un orificio para aceite 16 es colocado de manera adyacente al orificio del perno 12. Para dirigir las presiones de sellado desiguales creadas por el orificio del perno 12, el orificio para aceite 16 es proporcionado con un medio reborde 24 que rodea la periferia 26 del orificio de aceite 16. El medio reborde 24 está formado por una primera capa metálica 18 en cooperación con una segunda capa metálica 20. La primera capa metálica 18 incluye una porción de segmento 28 que se extiende hacia arriba y que termina en una porción 30 de base que se extiende generalmente de manera lateral, de modo tal que el medio reborde 24 se levante hacia arriba desde la superficie superior 32 de la primera capa metálica 18. La porción de base 30 se extiende hacia la periferia 26 del orificio para aceite 16. La segunda capa metálica 20 incluye una porción de segmento 34 que se extiende hacia abajo desde una superficie inferior 36 de la segunda capa metálica 20. La porción de segmento 34 termina en una porción de base 38 que se extiende generalmente de manera lateral. Las porciones de segmento 28, 34 y las porciones de base 30, 38 de la primera y segunda placas 18, 20 cooperan para formar el medio reborde 24. La longitud de las porciones de segmento 28, 34 se seleccionan para obtener una altura de reborde predeterminada H para proporcionar un nivel apropiado de sellado al orificio para aceite 16. De acuerdo con otro aspecto de la invención, la junta 10 puede además ser proporcionada con un reborde de soporte 40 que está colocado a la salida del orificio del aceite 16 adyacente al medio reborde 24. En una modalidad preferente, el reborde de soporte 40 es espaciado del medio reborde 24 por medio de una distancia D predeterminada. De manera similar al medio reborde 24, el reborde de soporte 40 está formado por una primera capa metálica 18 en cooperación con una segunda capa metálica 20. De manera más especifica, la primera capa metálica 18 incluye una primera porción de segmento 42 que se extiende hacia arriba desde la superficie superior 32 de la primera capa metálica 18. La primera porción de segmento 42 termina en una porción de vértice generalmente plana 44. Conectado a la porción de vértice generalmente plana 44 opuesta a la primera porción de segmento 42 se encuentra una segunda porción de segmento 46 que se extiende hacia abajo desde la porción de vértice generalmente plana 44 de una manera similar como la primera porción de segmento 42. La segunda capa metálica 20 incluye una primera porción de segmento 48 que se extiende hacia abajo desde la superficie inferior 36 de la segunda capa metálica 20 y termina en una porción de base generalmente plana 50. Conectada a la porción de base generalmente plana 50 opuesta a la primera porción de segmento 48 se encuentra una segunda porción de segmento 52 que se extiende hacia arriba. Las porciones de segmento 42, 46, 48, y 52 y de vértice y las porciones de vértice y base 44 y 50, de la primera y segunda placas 18, 20 cooperan para formar un reborde de soporte 40. De acuerdo con un aspecto de una modalidad, la longitud de las porciones de segmento 42, 46, 48, y 52 son seleccionadas para obtener una altura de reborde "h" predeterminada para proporcionar el nivel apropiado de sellado para el orificio para aceite 16, sin comprometer las características de sellado del medio reborde 24. Más específicamente, el reborde de soporte 40 es formado para que tenga una altura "h" que sea un poco menor a la altura H del reborde del medio reborde 24. Así, el reborde de soporte 40, el cual se extiende hacia fuera de las superficies externas 32, 36 de la primera y segunda placas metálicas 18, 20 en direcciones opuestas es lo suficientemente rígido para limitar la ruptura por compresión del medio reborde 24 entre el bloque del motor y la culata del motor, conservando de esta manera las características de recuperación del medio reborde 24 durante las expansiones y contracciones térmicas. En otra modalidad, el reborde de soporte 40 se extiende por lo menos parcialmente alrededor del medio reborde 24. En otra modalidad, el reborde de soporte 40 se extiende completamente alrededor del medio reborde 24. Ya que los cabezales del motor y los bloques de motor para los diferentes motores tienen diferentes efectos térmicos, la altura y el comportamiento de desviación de carga apropiados del reborde de soporte 40 son críticos. Primero, la presión de sellado de la junta 10 y en particular el área alrededor de los orificios para aceite 16 necesitan ser determinados. El análisis elemental finito es un método deseable para cumplir con este paso. Este paso de determinación estimará la carga requerida que soporta el medio reborde 24 alrededor del orificio para aceite 16 de manera tal que el medio reborde 24 no se rompa por compresión. Una vez que se estima la carga requerida, se puede determinar la geometría específica del reborde de soporte 40. En consecuencia el reborde de soporte 40 puede ser individualmente modulado para adecuarse a una aplicación específica, sin recurrir a una experimentación impropia. Se debe entender que la descripción anterior tiene la intención de ser ilustrativa y no limitada. Muchas modalidades serán aparentes para aquellos expertos en la técnica hasta que se lea la descripción anterior. El alcance de la invención deberá ser determinado, sin embargo, no con referencia a la descripción anterior, sino con respecto a las reivindicaciones anexadas con todo al alcance de los equivalentes a los que dichas reivindicaciones están intituladas.

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Una junta de la culata del motor que comprende: una primera capa metálica que tiene una pluralidad de aberturas formadas en la misma; una segunda capa metálica que tiene una pluralidad de aberturas formadas en la misma, caracterizada porque dicha pluralidad de aberturas de la segunda capa metálica corresponde a dicha pluralidad de aberturas de la primera capa metálica; en donde la primera capa metálica y la segunda capa metálica están colocadas en una relación apilada para formar dicha junta y que definen una superficie superior y una superficie inferior, y dichas aberturas están alineadas; en donde las primera y segunda capa metálicas apiladas juntas incluyen además un medio reborde seiiador que se extiende hacia afuera desde dichas superficies superior e inferior, dicho medio reborde seiiador rodea una periferia de al menos una de dichas aberturas alineadas; en donde las primera y segunda capa metálicas apiladas juntas incluye además un reborde de soporte colocado adyacente a dicho medio reborde seiiador alejado de la periferia de dichas aberturas alineadas.

2. La junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque por lo menos una de las aberturas alineadas es un orificio para aceite.

3. La junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque por al menos una de las aberturas alineadas es un orificio para el refrigerante.

4. La junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el reborde de soporte es espaciado lejos del medio reborde por una distancia predeterminada.

5. La junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el reborde de soporte se extiende completamente alrededor de dicho medio reborde.

6. La junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho reborde de soporte se extiende parcialmente alrededor del medio reborde.

7. La junta de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque dicho reborde de soporte se extiende solo la mitad alrededor de dicho medio reborde.

8. La junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho medio reborde tiene una primera altura predeterminada y dicho reborde de soporte tiene una segunda altura predeterminada, por lo cual dicha primera altura predeterminada es mayor que dicha segunda altura predeterminada.

9. La junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicha primera capa metálica incluye una porción de segmento que se extiende hacia arriba desde la superficie superior de dicha primera capa metálica y termina en una porción de base, y en donde dicha segunda capa metálica incluye una porción de segmento que se extiende hacia abajo desde la superficie inferior de dicha segunda capa metálica y termina en una porción de base, dichas porciones de segmento y las porciones de base de dichas primera y segunda capas metálicas cooperan para formar dicho medio reborde.

10. La junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dichas porciones de base son generalmente planas. 1 1 . La junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicha primera capa metálica incluye una primera porción de segmento que se extiende hacia arriba desde una superficie superior de dicha primera capa metálica y termina en una porción de vértice y una segunda porción de segmento que se extiende hacia abajo desde dicha porción de apéndice opuesta a dicha primera porción de segmento; y en donde dicha segunda capa metálica incluye una primera porción de segmento que se extiende hacia abajo desde una superficie inferior de dicha segunda capa metálica y termina en una porción de base, y una segunda porción de segmento que se extiende hacia arriba desde dicha porción de base opuesta a dicha primera porción de segmento, dichas porciones de segmento y porciones de vértice y de base de dicha primera y segunda capas metálicas cooperan para formar dicho reborde de soporte. 12. La junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque además comprende una capa espaciadora colocada entre dicha primera y segunda capa metálica, dicha capa espaciadora tiene aberturas que corresponden a las aberturas en dicha primera y segunda capa metálica. 13. Una junta de la culata del motor que comprende: una primera capa metálica que tiene una pluralidad de aberturas formadas en la misma; una segunda capa metálica que tiene una pluralidad de aberturas formadas en la misma, caracterizada porque dicha pluralidad de aberturas de dicha segunda capa metálica corresponde a dicha pluralidad de aberturas de dicha primera capa metálica; en donde por lo menos una de dichas aberturas es una abertura para fluido; en donde dicha primera capa metálica y dicha segunda capa metálica están colocadas en una relación apilada para formar dicha junta y que definen una superficie superior y una superficie inferior y dichas aberturas están alineadas; en donde las primera y segunda capa metálicas apiladas juntas incluyen además un medio reborde sellador que se extiende hacia fuera de las superficies superior e inferior, dicho medio reborde sellador rodea una periferia de la abertura para fluido; en donde las primera y segunda capa metálicas apiladas juntas incluyen un reborde de soporte; dicho reborde de soporte estando colocado a una distancia predeterminada a partir del medio reborde y es colocado lejos de la periferia de dicha abertura para fluido. 14. La junta de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque dicho reborde de soporte se extiende parcialmente alrededor de dicho medio reborde. 15. La junta de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada además porque dicho reborde de soporte se extiende solo a la mitad alrededor de dicho medio reborde. 16. La junta de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque dicho reborde de soporte se extiende completamente alrededor de dicho medio reborde. 7. La junta de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque dicho medio reborde tiene una primera altura predeterminada y dicho reborde de soporte tiene una segunda altura predeterminada, por lo cual dicha primera altura predeterminada es mayor que dicha segunda altura predeterminada. 8. La junta de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque dicha primera capa metálica incluye una porción de segmento que se extiende hacia arriba desde una superficie superior de dicha primera capa metálica y termina en una porción de base generalmente plana, y donde dicha segunda capa metálica incluye una porción de segmento que se extiende hacia abajo desde una superficie inferior de dicha segunda capa metálica y termina en una porción de base generalmente plana, dichas porciones de segmento y las porciones de base de dicha primera y segunda capa metálica cooperan para formar dicho medio reborde. 19. La junta de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque dicha primera capa metálica incluye una primera porción de segmento que se extiende hacia arriba desde una superficie superior de dicha primera capa metálica y termina en una porción de vértice, y una segunda porción de segmento que se extiende hacia abajo desde dicha porción de vértice opuesta a dicha primera porción de segmento; y en donde segunda capa metálica incluye una primera porción de segmento que se extiende hacia abajo desde una superficie inferior de dicha segunda capa metálica y termina en una porción de base y una segunda porción de segmento que se extiende hacia arriba desde dicha porción de base opuesta a dicha primera porción de segmento, dichas porciones de segmento y porciones de vértice y de base de dichas primera y segundas capas metálicas cooperan para formar dicho reborde de soporte. 20. La junta de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque además comprende una capa espadadora colocada entre dichas primera y segunda capas metálicas, dicha capa espaciadora tiene aberturas que corresponden a las aberturas en dichas primera y segunda capas metálicas.