PT864784E - Segmento de embolo - Google Patents

Description

-1 -I/Um

DESCRIÇÃO "SEGMENTO DE ÊMBOLO" O presente invento diz respeito a um segmento para êmbolo de motor de combustão, em especial para montagem num êmbolo de alumínio.

Os segmentos de êmbolos dos motores de combustão destinam-se a desempenhar, em particular, três funções: promover a vedação da câmara de combustão em relação ao cárter, limitar o consumo de óleo e transmitir o calor absorvido pela saia do êmbolo para a parede do cilindro e desta para o sistema de refrigeração. No que diz respeito à vedação da câmara de combustão, o segmento só pode ser eficaz se na superfície de contacto entre o cilindro e o segmento existir - à excepção da junta - um contacto linear constante e, simultaneamente, um dos dois flancos do segmento encostar ao flanco da correspondente caixa formada no êmbolo, de forma a ficar completamente estanque aos gases. Isto sucede devido ao facto do segmento ser comprimido contra a parede do cilindro, devido ao efeito da força dos gases, pela pressão que se forma entre a superfície do revestimento do interior do segmento e a base da caixa do segmento. Os segmentos apoiam-se na respectiva caixa com muito pouca folga. Mas podem descrever aí movimentos axiais, radiais e rotativos e em declive. Estes movimentos são provocados pelas forças das massas activas devido aos movimentos do êmbolo e à pressão da combustão. Nos flancos dos segmentos podem então manifestar-se vários sintomas de desgaste.

Para se evitar a ocorrência deste desgaste, nos modernos motores de alta capacidade aplicam-se os mais diferentes materiais no fabrico dos segmentos, -2-

procedendo-se a diferentes tratamentos das superfícies e a processos de têmpera. Para minimizar economicamente o problema do desgaste na superfície dos flancos deu bom resultado o uso de segmentos nitrifícados. O material de base poderá ser aço com elevado teor de crómio ou, também, ferro fundido. O inconveniente apresentado por estes segmentos reside no facto de terem tendência para se colar ao alumínio quando utilizados em combinação com êmbolos de alumínio. A colagem ocorre principalmente na superfície inferior dos flancos do segmento, ou seja na superfície dos flancos afastada da pressão da combustão. Além disso, tanto a temperatura como a insuficiência de lubrificante, particularmente no segmento de compressão superior, têm nesse caso uma importância capital.

Para redução do atrito entre um segmento e a respectiva caixa formada no êmbolo sabe-se através do documento DE-PS 35 38 978 Cl que se pode aliviar a pressão a que o flanco inferior do segmento se acha submetido, sendo a pressão dos gases que reina no lado de cima do segmento introduzida, através de uns orifícios ou canais, num sulco formado na superfície inferior dos lados do segmento.

Por outro lado, o documento US-PS 4.438.937 divulga medidas de redução de inércia e de peso por meio de aberturas no material, nas superfícies dos lados do segmento. Além do acréscimo de mão de obra, especialmente em motores diesel de grande potência nos quais sejam usados êmbolos de alumínio, existe ainda o perigo de colagem ao alumínio.

Os anéis fundidos possuem lamelas de grafite abertas nas -3 -

superfícies dos flancos. Deste modo, obtém-se um efeito lubrificante, de maneira que nos segmentos fundidos raramente ocorrem problemas de colagem ou de microssoldadura. A fim de se evitar a colagem em segmentos que sejam usados em motores de Otto, sabe-se que nas superfícies dos flancos são aplicadas diferentes camadas de revestimento. Assim, são previstas na patente DE 35 02 143 C3, camadas de revestimento de fosfato de manganês, de fosfato de zinco ou de Fe304 em segmentos de aço nitrificado. A camada extrema, designada como camada de ligação é removida, sendo aplicada uma das camadas de óxido directamente sobre a camada difusora subjacente. Contudo, isto exige um processo complementar de preparação, sendo necessário considerar que a camada de ligação a ser manipulada é muito rija devido ao nitrato de ferro aí formado.

Nos motores diesel geram-se pressões de explosão mais altas do que nos motores de Otto. Deste modo, verifica-se o aumento do desgaste nas superfícies dos flancos dos segmentos. Por esse motivo, instala-se um suporte anelar, especialmente nos êmbolos de alumínio utilizados em motores diesel, que habitualmente são constituídos por ferro fundido austenítico. O problema da colagem ao alumínio pode com isso ser evitado, mas tal possibilidade é afectada por custos consideráveis.

Também se tentou resolver o problema das colagens ao alumínio com o auxílio da criação de uma rugosidade das superfícies. Contudo, até agora não foi possível detectar a sua eficácia. Os anéis são fabricados com umas zonas planas nas superfícies dos flancos, afim de formarem um depósito de lubrificante. Não é contudo de excluir que, apesar disso, ocorra um desgaste “áspero”, que altera de forma indesejável a caixa do segmento por meio de um efeito de esmerilagem. -4-(Μη Í / " - I/ÍSU'

Ί/J A presente invenção propõe-se criar um segmento, de acordo com o conceito da reivindicação 1, para evitar o aparecimento das colagens ao alumínio, que também são conhecidos como microssoldaduras, nas superfícies dos flancos do segmento, sem que sejam necessárias dispendiosas soluções. O presente invento soluciona o problema por meio de um segmento em que a superfície do flanco afastada da pressão de combustão se encontra dotada de uma depressão periférica de 0,5 pm a 5 pm, de preferência 2 a 3 pm, localizada na zona média da superfície dos flancos. De forma correspondente, esta superfície apresenta em secção transversal uma forma côncava, por meio da qual pode ser recolhido lubrificante, sendo assim evitados as colagens ao alumínio. E provável que se possa criar adicionalmente nesta ranhura periférica um depósito de lubrificante, graças ao qual o segmento “moleje” em caso de solicitação por choque, e não fique sujeito ao atrito com a respectiva caixa formada no êmbolo de alumínio. Ensaios com motores diagnosticaram muito pequenas colagens ao alumínio, que se autoeliminaram. Em parte pode-se comprovar que, de um modo geral, não se formaram colagens. A depressão pode, desde que necessário, ser aberta nas duas superfícies dos flancos. Os resultados mais favoráveis apresentaram-se em depressões de 2 a 3 pm que percorriam aproximadamente o centro da superfície dos flancos dos segmentos. Preferencialmente, a depressão percorre todo o perímetro da superfície dos flancos. Também existe a possibilidade de dividir a depressão em várias partes, sem que o efeito pretendido seja prejudicado.

As reivindicações dependentes apresentam mais outras características positivas criadas no âmbito do presente invento.

No desenho mostram-se formas em corte dos segmentos criados pelo presente invento. Todas as versões apresentadas são dotadas de depressões em ambos os flancos. As suas profundidades são de 2 a 3 pm. Contudo, as larguras são diferentes e aumentam de bi na Fig. 1, para b2 na Fig. 2 e até b3 na -5-

Fig. 3.

Lisboa, 10 de Setembro de 2001

LUIS SILVA CARVALHO I I MO Oil V/A ΛΑΟ\/Αΐ UA *

Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VÍCTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims (3)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Segmento para um êmbolo de um motor de explosão, em especial para montagem num êmbolo de alumínio, caracterizado por pelo menos a superfície do flanco que está afastada da pressão de combustão se achar dotada de uma depressão de 0,5 pm a 5 pm, de preferência 2 a 3 pm, formada na zona média da superfície do flanco.
2. 2. Segmento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a depressão se prolongar por toda a periferia da superfície do flanco.
3. 3. Segmento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a depressão se encontrar dividida em várias partes. Lisboa, 10 de Setembro de 2001

   LUIS SILVA CARVALHO Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VÍCTOR CORDON, 14 1200 LISBOA