MXPA96002050A - Dispositivo de aro de embudo - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a conjunto de anillo de pistón adaptado para acoplarse a una ranura anular de un cuerpo de pistón, el cuerpo de pistón axialmente adaptado para reciprocar dentro de un cilindro tiene una pared de cilindro interna definiendo un orificio que recibe el cuerpo de pistón, el conjunto comprende:un resorte expansor de dobre comprención, anular y con hendidura con una periferia interna y una periferia externa, una primera porción de onda que se extiende alrededor de la periferia interna y una segunda porción de onda que se extiende alrededor dela periferia externa;la extensión axial de la segunda porción de onda es menor que la extensión axial de la primera porción de onda, en donde la primera porción de onda tiene generalmente una forma sinusoidal y la segunda porción de onda tiene generalmente una forma trapezoidal;y un anillo de pistón anular con hendidura que tiene una sección transversal generalmente en forma de H con una nervadura central delgada, el anillo incluye un par de proyecciones espaciadas axialmente que se extiende hacia fuera radialmente que termina en una superficie de acoplamiento en la parte pared del cilindro, un canal definido por las priyecciones y la nervadura, un par de rieles axialmente espaciados, que se extienden hacia adentro radialemente, y una ranura difinida por los rieles y la nervadura, por lo cual la segunda porción de onda del resorte expansor acopla con la ranura del anillo de pistón.

Description

DISPOSITIVO DE ARO DE EMBUDO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un dispositivo de aro de émbolo o pistón y más particularmente a un dispositivo que comprende un resorte exp'ansor de doble compensación y un aro de pistón con una sección transversal en forma de H generalmente que tiene una nervadura central delgada. J ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los aros de pistón están instalados en ranuras anulares de pistones los cuales producen movimiento dentro de los tubos internos de combustión de los cilindros de máquinas de combustión interna. Una función de los aros de pistón es limpiar el exceso de aceite lubricante de la pared del cilindro y asegurar el espesor de la capa de aceite conveniente en la pared del cilindro consecuente con la lubricación necesaria. Si los aros de pistón no son usados, hay una tendencia por un movimiento ascendente del aceite hacia la cámara de combustión, interfiriendo con la operación de la máquina, y creando contaminación no deseada.

En la técnica anterior, la figura 1 ilustra un convencional dispositivo de aro de pistón 20 instalado dentro de una ranura anular 22 dispuesta en una superficie periférica externa 24 del cuerpo del pistón 26. El cuerpo del pistón 26 provoca un movimiento dentro del tubo interno de combustión (no mostrado) de una máquina de combustión interna (no mostrada) . La ranura 22 incluye las paredes superior e inferior 28 y 30 separadas axialmente y una raíz de ranura • 32. El dispositivo 20 es difícil de instalar dentro de un tubo interno de combustión cuando es usado con una bobina convencional o un resorte expansor en forma de serpentina 34 y el usual aro de pistón anular 36 que tiene una sección transversal en forma de H generalmente y una nervadura central 38 relativamente gruesa. Como se mostró en la Figura 1, hay una tendencia para el aro de asumir una posición no concéntrica dentro de la ranura, en donde la porción del dispositivo 20 realmente se pone en contacto con la raíz de la ranura 32 y una porción dispuesta en dirección contraria, tiene el mismo engrane con la ranura 22. En ocasiones, como se muestra en el espectro, incluso hay carencia de engrane, resultando en un deslizamiento el cual impide la instalación. Los dispositivos de aros de pistones convencionales con aros de pistón que tienen ranuras centrales relativamente gruesas están desaprobadas porque carecen de conformidad con una pared de cilindro de contacto. Reduciendo el alcance radial y grosor de los aros de pistón proporciona mayor conformidad, la cual reduce el consumo de aceite. Todavía, reduciendo el alcance radial del cuerpo del aro del pistón además agrava la instalación. Los dispositivos usando cada uno un cuerpo del aro de pistón con resortes expansores convencionales tienen una probada notoria dificultad para instalarse debido al deslizamiento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un dispositivo de aro de pistón mejorado, el cual está constantemente engranado dentro de una ranura anular de un cuerpo de pistón, incluye un resorte expansor de doble compensación de hendidura anular y un aro de pistón. El resorte expansor tiene una periferia interna y una periferia externa, una primera porción onda extendiéndose alrededor de la periferia interna y una segunda porción onda extendiéndose alrededor de la periferia externa. La primera porción onda continuamente engrana con la ranura del cuerpo de pistón aún en el desplazamiento radial máximo o excentricidad del dispositivo del aro de pistón. Las superficies axial externas de la primera porción onda son adaptadas para estar en proximidad con las paredes superior e inferior de la ranura para proporcionar una posición central axial del dispositivo.

El alcance axial de la segunda porción onda es menor que el de la primera, para anidarse en el aro del pistón. El aro de pistón tiene generalmente una sección transversal en forma de H con una nervadura central delgada. El aro incluye un par de proyecciones que se extienden hacia afuera en forma radial espaciadas axialmente que terminan en una superficie de engrane de la pared del cilindro. Un canal de acumulación del aceite es definido por las proyecciones y la nervadura. Un par de rieles o carriles separados axialmente se extienden por dentro radialmente. Los rieles y la nervadura definen una ranura de recepción del resorte. La segunda porción onda del resorte expansor engrana en la ranura del aro del pistón, con la periferia externa del resorte expansor contactando la nervadura . La segunda porción onda y el aro de pistón son adaptados para extenderse selectivamente más allá de una superficie periferia externa del cuerpo del pistón. Sin embargo, cuando el aro de pistón engrana en la ranura del cuerpo de pistón, el alcance axial del aro de pistón corresponde casi a aquel de la primera porción onda para proporcionar un centrado axial adicional al dispositivo. A diferencia de la técnica anterior, la presente invención depende del resorte expansor de doble compensación para proporcionar engranaje continuo del aro de pistón en la ranura del cuerpo de pistón y para proporcionar centrado axial para el dispositivo. De esta forma, el desplazamiento radial no resulta en una falta de engrane entre el dispositivo y la ranura del cuerpo de pistón lo cual impediría la inserción del cuerpo de pistón y el dispositivo de aro de pistón en un tubo interior de combustión. Además, teniendo el resorte expansor continuamente engranado a la ranura del aro de pistón más que tener el aro de pistón engranado a la ranura del cuerpo del pistón, el alcance radial necesario y particularmente el grosor de la nervadura del aro de pistón, es en gran parte reducido. La maniobrabilidad es mejorada y en el consumo de aceite es reducido en correspondencia.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características y aspectos inventivos de la presente invención se volverán más claros con la lectura de la siguiente descripción detallada, reivindicaciones y dibujos, de los cuales lo siguiente es una breve descripción: La Figura 1 es un vista en sección transversal, parcial de la técnica anterior de un dispositivo de aro de pistón convencional instalado en una ranura de un pistón, mostrando tanto una posición no concéntrica del dispositivo y deslizamiento potencial afuera de la ranura del pistón.

La Figura 2 es una vista en sección transversal, parcial de un dispositivo de aro de pistón mejorado de acuerdo con la presente invención, en el que un resorte expansor de doble compensación trabaja en combinación con un aro de pistón mejorado que tiene un grosor radial reducido para proporcionar una mejor maniobrabilidad sin el deslizamiento de la instalación. La Figura 3 • es una vista en sección transversal, ampliada del dispositivo de aro de pistón como se muestra por la región 3 circundada de la Figura 2. La Figura 4 es una vista en sección transversal de un pistón con el dispositivo de aro del pistón de la invención instalado en un tubo interno de combustión cilindrico de una máquina de combustión interna. La Figura 5 es una vista en planta del resorte expansor de doble compensación. La Figura 6 es una vista en perspectiva de una porción del resorte expansor de doble compensación. La Figura 7 es una vista lateral de la periferia externa del aro de resorte expansor de doble compensación en dirección de la flecha 7 de la Figura 5. La Figura 8 es una vista lateral de la periferia interna del aro doble expansor de compensación en dirección de la flecha 8 de la Figura 5.

La Figura 9 es una vista en sección transversal del aro, de doble expansor de compensación en dirección de las flechas 9-9 de la Figura 7. La Figura 10 es una vista en sección transversal del aro doble expansor de compensación en dirección de las flechas 10-10 de la Figura 7.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Las Figuras 2 y 3 ilustran un dispositivo 40 de aro de pistón engranado en una ranura 22 anular dispuesta en una superficie periférica 24 exterior del cuerpo 26 de pistón. El cuerpo 26 de pistón puede ser el mismo que aquel utilizado con el dispositivo 20 de aro de pistón convencional, mencionado en los Antecedentes de la Invención. El cuerpo 26 de pistón provoca un movimiento dentro del tubo de combustión de una máquina de combustión interna, como se mostró en la Figura 4 y como se menciona además en lo siguiente. La ranura 22 incluye paredes superiores e inferiores 28 y 30 espaciadas axialmente y un raíz 22 de la ranura. El dispositivo 40 comprende un doble resorte 42 expansor de compensación anular de hendidura y- un aro 43 de pistón anular. El resorte 32 expansor es mostrado en mayor detalle en las Figuras 5 a 10. Como se muestra en la Figura 5, el resorte 42 tiene una forma anular generalmente que puede ser recibido en una ranura 22 del cuerpo 26 de pistón. La Figura 6 ilustra que el doble resorte 42 expansor de compensación comprende una porción 44 onda generalmente sinusoidal en una periferia 46 interna y una porción 48 onda entrecortada, trapezoidal en la periferia 50 externa. La porción 44 onda sinusoidal y la porción 48 onda entrecortada se extienden alrededor de la circunferencia del resorte. Una vista de la periferia externa 50 del resorte 42 es mostrada en la Figura 7 mientras una vista en la periferia interna 46 es mostrada en la Figura 8. Cada segmento de repetición de la porción 44 de onda sinusoidal es definida por dos crestas 52 superiores dispuestas axialmente alternando con una igual, pero dispuesta axialmente en forma opuesta a la cresta 54 inferior. Las crestas 52 y 54 son igualmente espaciadas con respecto a una línea central axial A-A. En forma similar, cada segmento de repetición de la porción 48 de onda entrecortada es definida por dos soportes 56 superiores dispuestas axialmente alternados igualmente, pero en forma opuesta a los soportes 58 inferiores dispuestas axialmente. Los soportes 56 superiores y los soportes 58 inferiores están igualmente espaciados de y generalmente paralelos a la línea central A-A. De preferencia, el resorte 42 expansor de doble compensación está acuñado de una pieza única de hoja metálica incluyendo 200 ó 300 series de acero inoxidable con grosor uniforme. Una vez acuñadas, existe normalmente poca o no existe interrupción material en la zona 64 de transición entre la cresta 52 y el soporte 56 o cresta 54 y el soporte 58 que resulta de la acción del compartimiento del acuñamiento. Las porciones 44 y 48 de onda comparten en común bordes 60 y 62 de onda anterior y posterior que se extienden desde la periferia 46 interna a la periferia 50 exterior. Las crestas 52 y 54 tienen un alcance axial mayor que el correspondiente a los soportes 56 y 58, por lo cual crean la doble compensación. Finalmente, como se ilustra mejor en las Figuras 6, 9 y 10, el alcance radial de la porción 48 de onda entrecortada es de preferencia más grande que el alcance radial correspondiente a la porción 44 de onda sinusoidal. Estas figuras también muestran la zona 64 de transición, el desplazamiento axial entre las crestas 52, 54 y los soportes 56, 58 correspondientes, así como la uniformidad material de los bordes 60 y 62 anterior y posterior. Como se muestra en las Figuras 2 a 4, el resorte 42 expansor de doble compensación engrana en la ranura 22. El alcance axial de la porción 44 de onda sinusoidal es solo ligeramente menor que el alcance axial correspondiente de la ranura 22, llevando las crestas 52 a la proximidad con la pared 28 superior y las crestas 54 en proximidad con la pared 30 inferior. La porción 44 de onda de esta forma coopera con las paredes 28 y 30 para centrar axialmente el dispositivo 40 de aro de pistón dentro de la ranura 22. Una no concentricidad o desplazamiento radial máximo del dispositivo 40 es ilustrado en la Figura 2. Cuando la periferia 46 interna está en contacto de superficie con la raíz 32 de la ranura en un lado del cuerpo 26 de pistón, el resorte 42 expansor de doble compensación es todavía engranado con el lado opuesto de la ranura del pistón con un engranaje radial "e". Continuando con el engranaje radial con la ranura 22 aún cuando hay máxima no concentricidad, en combinación con el centrado axial proporcionado por la porción 44 de onda sinusoidal, se elimina el deslizamiento del dispositivo 40 de aro de pistón. De esta forma, como se muestra en la Figura 4, el cuerpo 26 del pistón y el dispositivo 40 de aro de . pistón puede ser fácilmente instalado en un tubo 66 interior de un cilindro, el tubo 66 interior definido como una superficie 68 periférica interior de una pared 70 de cilindro. Cuando se instala, el resorte 42 inclina el aro 43 de pistón por fuera radialmente, la periferia 46 interna del resorte 42 permaneciendo separados radialmente de una raíz 32 de ranura alrededor de una circunferencia entera del cuerpo 26 de pistón. Una característica deseable adicional del dispositivo 40 es la habilidad para minimizar el grosor radial de la sección transversal del aro 43 de pistón, y particularmente el grosor de un nervadura 74 central. rLa nervadura 74 es más delgada que la nervadura 38 convencional, ilustrada en la Figura 1. En una modalidad preferida, la nervadura 74 tiene un grosor entre 0.56 y 0.71 mm (0.022 y 0.028 pulgadas), mientras el aro 43 de pistón tiene un grosor total entre 2.29 y 3.05 mm (0.090 y 0.120 pulgadas). Un grosor reducido mejora la maniobrabilidad del aro de pistón con la superficie 68 periférica de la pared 70 del cilindro, disminuyendo el consumo de aceite. El aro 43 de pistón es mostrado en mayor detalle en la Figura 3. El aro 43 incluye un par de proyecciones 76 y 78 espaciadas axialmente extendiéndose por afuera radialmente que terminan en las superficies 80 de engranaje de pared. Un conducto 82 reúne y dirige el aceite lubricante desechado de la pared 70 del cilindro a uno de una pluralidad de pasos 83 de drenaje de aceite axialmente centrado y circunferencial ente espaciado alrededor del aro 43 dentro de la nervadura 74 (véase también la Figura 2) . El aro 43 de pistón también incluye un par de rieles 84 y 86 radialmente espaciados extendiéndose por adentro. Los rieles 84 y 86 definen las superficies axiales exteriores (es decir, superior e inferior) del aro 43. El aro 43 tiene un alcance axial correspondiente generalmente a aquel de la porción 44 de onda sinusoidal del resorte 42 expansor. Por lo tanto, cuando el aro 43 es recibido dentro de la ranura 22, también se desarrolla una función del centrado axial como se muestra en la Figura 4. Una ranura 88 generalmente en forma de cuña es definida por los rieles 84, 86 y nervadura 74. Las paredes 90 y 92 opuestas de los rieles 84 y 86 pueden ser inclinados en un ángulo pequeño mientras un piso 94 de la ranura 88 definida por una porción de la nervadura 74 es paralela a la pared 70 del cilindro. El piso 94 tiene un alcance axial correspondiente o mayor que el alcance axial de la segunda porción 48 de onda. De preferencia, el alcance axial de cada uno es casi igual. Como resultado, las paredes 90 y 92 están inclinadas para prevenir la interferencia con los soportes 56, 58 del resorte 42 expansor cuando el resorte expansor es insertado en una ranura 88. En una modalidad preferida, el ángulo de inclinación está .entre tres y siete grados. La porción 48 de onda entrecortada es recibida en una ranura 88 a una profundidad "c" de captura con la periferia 50 exterior engranándose al piso 94 de la nervadura 74. En la técnica anterior discutido en lo anterior y mostrado en la Figura 1, el aro 38 de pistón convencional puede ser mantenido dentro de una ranura 22 de aro de pistón antes del ensamble o la instalación del cuerpo 26 de pistón y el dispositivo 20 de aro de pistón dentro de un tubo interior de combustión resulta imposible. Para prevenir el deslizamiento del dispositivo 20 antes del ensamble, el alcance radial del aro ,38 de pistón debería ser maximizado. La desventaja de tal aproximación, sin embargo, es que la maniobrabilidad es reducida, incrementando el consumo de aceite. En contraste, la presente invención depende de un resorte 42 expansor de doble compensación para proporcionar el engranaje continuo de un dispositivo 40 de aro de pistón con una ranura 22 y para proporcionar un centrado axial. Teniendo el resorte 42 expansor engranado a la ranura 88 del aro 43 de pistón más que tener el aro de pistón montado en la ranura 22 del cuerpo 26 de pistón, el alcance radial, y particularmente el grosor, de la nervadura 74 puede ser en gran parte reducida. La maniobrabilidad está probada mientras el consumo de aceite sea correspondientemente reducido. Las modalidades preferidas de la presente invención han sido descritos. Una persona con habilidad ordinaria en la técnica, podría darse cuenta, sin embargo, que ciertas modificaciones podrían venir dentro de las enseñanzas de esta invención. Por lo tanto, las siguientes reivindicaciones deberían ser estudiadas para determinar el alcance verdadero y el contenido de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de aro de pistón adaptado para engranarse a una ranura anular de un cuerpo de pistón, el cuerpo de pistón axialmente adaptado para provocar un movimiento dentro de un cilindro que tiene una pared de cilindro interno definiendo un tubo interior que recibe el cuerpo de pistón, el dispositivo está caracterizado porque comprende : un resorte expansor de doble compensación, anular y con hendidura, con una periferia interna y una periferia externa, una primera porción de onda extendiéndose alrededor de la periferia interna y una segunda porción de onda extendiéndose alrededor de la periferia externa, el alcance axial de la segunda porción de onda siendo menor que el alcance axial de la primera porción de onda; y un aro de pistón anular con hendidura que tiene una sección transversal generalmente en forma de H con una nervadura central delgada, el aro incluye un par de salientes espaciadas axialmente extendiéndose por fuera en forma radial que termina en una superficie de engranaje en la pared del cilindro, un conducto definido por tales salientes y la nervadura, un par de rieles axialmente espaciados, extendiéndose por adentro radialmente, y una ranura definida por los rieles y la nervadura, por lo cual la segunda porción de onda del resorte expansor engrana con la ranura en el aro de pistón.

2. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera porción de onda del resorte expansor está adaptado para engranar continuamente con la ranura del cuerpo de pistón aún en el desplazamiento radial máximo del dispositivo mientras la segunda porción de onda y el aro de pistón son adaptados para extenderse selectivamente más allá de una superficie periférica exterior del cuerpo de pistón.

3. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque las superficies axiales exteriores de la primera porción de onda son adaptadas para estar en proximidad con las paredes axiales opuestas de la ranura.

4. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el alcance axial de la primera porción de onda corresponde generalmente a un alcance axial del aro de pistón.

5. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la ranura incluye un piso, el piso que tiene un alcance axial correspondiente al alcance axial de la segunda porción de onda .

6. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque las paredes opuestas definidas por la ranura de los rieles están inclinados entre tres y siete grados tales que la ranura del aro de pistón está en forma de cuña.

7. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la nervadura tiene un grosor entre 0.56 y 0.71 mm (0.022 y 0.028 pulgadas) .

8. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera porción de onda del resorte expansor tiene segmentos de repetición, cada uno definido por dos crestas superiores dispuestas axialmente alternando con una igual, pero dispuesta axialmente opuesta a la cresta inferior y la segunda porción de onda del resorte expansor tiene segmentos de repetición, cada uno definidos por dos soportes superiores dispuestos axialmente alternando con uno igual, pero dispuesto axialmente opuesto al soporte inferior.

9. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la primera porción de onda tiene una forma generalmente sinusoidal y la segunda porción de onda tiene una forma generalmente trapezoidal .

10. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la primera y segunda porciones de onda comparten los bordes anterior y posterior que se extienden entre las periferias interior y exterior del resorte expansor,.

11. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque una zona de transición está definida entre las crestas y los soportes correspondientes.

12. Un dispositivo de aro de pistón adaptado para engranarse a una ranura anular de un cuerpo de pistón, el cuerpo de pistón provoca un movimiento dentro de un cilindro que tiene una pared de cilindro interior definiendo un tubo interior que recibe el cuerpo de pistón, el dispositivo está caracterizado porque comprende: un resorte expansor de doble compensación, anular y con hendidura, con una periferia interna y una periferia externa, una primera porción de onda extendiéndose alrededor de la periferia interna, en el que la primera porción de onda del resorte expansor está adaptado para engranarse continuamente con la ranura del cuerpo de pistón aún en el desplazamiento radial máximo del dispositivo, con superficies axiales externas de la primera porción de onda adaptada para estar en proximidad con paredes axiales opuestas de la ranura, y una segunda porción de onda extendiéndose alrededor de la periferia externa, un alcance axial de la segunda porción de onda siendo menor que el alcance axial de la primera porción de onda; y un aro de pistón anular con hendidura que tiene una sección transversal generalmente en forma de H con una nervadura central delgada, el aro incluye un par de salientes espaciadas axialmente extendiéndose por fuera en forma radial que termina en una superficie de engranaje de pared del cilindro, un conducto definido por tales salientes y la nervadura, un par de rieles axialmente espaciados, extendiéndose por adentro radialmente y una ranura en forma de cuña definida por los rieles y la nervadura, el aro de pistón tiene un alcance axial correspondiente al alcance axial de a primera porción de onda, por lo cual la segunda porción de onda del resorte expansor engrana con la ranura en el aro de pistón con la periferia externa del resorte expansor que contacta la nervadura y la segunda porción de onda y el aro de pistón están adaptados para extenderse selectivamente más allá de la superficie periférica externa del cuerpo de pistón.

13. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las paredes opuestas definidas por la ranura de los rieles son inclinados entre tres y siete grados.

14. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la nervadura tiene un grosor entre 0.56 y 0.71 mm (0.022 y 0.028 pulgadas) .

15. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la primera porción de onda tiene una forma de onda generalmente sinusoidal de repetición y una segunda porción de onda tiene una forma de onda generalmente trapezoidal de repetición.

16. El dispositivo de aro del pistón de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la primera y segunda porciones de onda comparten los bordes anterior y posterior que se extienden entre las periferias interior y exterior del resorte expansor.