PT95392B

PT95392B - Embolo para um motor de combustao interna

Info

Publication number: PT95392B
Application number: PT95392A
Authority: PT
Inventors: Gerhard Bohm; Klaus Kofahl
Original assignee: Alcan Gmbh
Priority date: 1989-09-25
Filing date: 1990-09-24
Publication date: 1999-12-31
Also published as: EP0494180A1; CZ279439B6; KR920702762A; DE59008040D1; CA2066236A1; CS454490A3; KR960005029B1; EP0494180B1; JPH05500703A; DD297682A5; PT95392A; ES2067760T3; US5379680A; HU913894D0; HU215414B; HUT61083A; WO1991004429A1; DE3931949A1; ATE115698T1

Description

DESCRIÇÃO

DA

PATENTE DE INVENÇÃO

N.°95.392

REQUERENTE: Alcan Deutschland GmbH, alemã, com sede em Hannoversche Strasse 1, D-3^00 GBttingen, República Federal Alemã.

EPÍGRAFE: «ÊMBOLO PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA

INVENTORES: Gerhar d Bõhm e Klaus Kofahl, residentes na Alemanha Ocidental.

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.

República Federal Alemã, 25 de Setembro de 1989, sob o N2 p 39 31 949.0.

INPI. MOD. 113 RF 16732

<tf^t·.-o/F'

Descrição referente à patente de invenção de Alcan Deutschland GmbH, alemã, industrial e comercial, com sede em Hannoversche Strasse 1, D-34OO Gêttingen, República Federal Alemã, (inventores: Gerhard Bfihm e Klaus Kofahl, residentes na Alemanha Ocidental), para: ÊMBOLO PARA UM MOTOR DB COMBUSTÃO INTERNA».

Descrição

A presente invenção refere-se a um êmbolo para um motor de combustão com:

- uma cabeça do êmbolo com pelo menos uma ranhura do segmento do êmbolo,

- uma haste do êmbolo que possui um furo para a cavilha do êmbolo, que apresenta uma zona de diâmetro máximo, bem como

- uma altura de compressão de menos de 40$ do diâmetro do êmbolo.

Um êmbolo de um motor de combustão está ligado, de uma maneira conhecida, através de uma biela, com uma cambota e é guiado no interior de um cilindro num movimento de vai-e-vem. Neste movimento do êmbolo, este atinge, antes de uma inversão do movimento, respectivamente um ponto morto superior ou inferior, no qual, devido à mudança de sentido do movimento do êmbolo, muda o lado com que o êmbolo se encosta à parede do cilindro. 0 movimento de oscilação então executado pelo êmbolo faz-se em torno do eixo da cavilha do êmbolo com o qual o êmbolo está ligado à biela.

J.M.

= 1

....... ^>.

movimento de oscilação do êmbolo descrito conduz, devido ao elevado numero de rotações do motor, a um choque relativamente forte do embolo na zona respectiva da parede do cilindro, donde resulta um ruído de oscilação, ou de chocalhar, que é provocado por esta mudança do lado do choque do êmbolo.

ruído e então tanto maior quanto maior for a folga entre o êmbolo e a parede do cilindro. Para obter um movimento do êmbolo o mais isento de ruídos possível, procura-se ter entre o êmbolo e a parede do cilindro a menor folga possível de construção; no ca so dos motores Otto, por exemplo, a folga de construção padrão, na posição mais apertada, isto é na zona onde o êmbolo apresenta o diâmetro maior, é de cerca de 25 micrómetros.

A escolha da folga de construção e o ajuste de um êmbolo são no entanto difíceis devido à carga térmica do êmbolo. Como o motor de combustão deve apresentar um funcionamento silencioso em todas as condições de serviço, isto é, quer com o motor frio, quer com o motor fortemente aquecido e, além disso, tem de evitar-se, em todos os estados de serviço, um aperto ou gripagem do êmbolo, tem de ter-se em consideração a dilatação do êmbolo, que resulta do aquecimento. È por isso usual dotar a cabeça do êmbolo, que está exposta às temperaturas mais elevadas, com um diâmetro um pouco menor, e formar a zona onde o êmbolo tem o diâmetro maior e com a qual ele se encosta a parede do cilindro, na haste do êmbolo. Mediante o afas, tamento da zona de maior diâmetro do êmbolo da fonte de calor do êmbolo, as temperaturas de serviço do motor têm uma menor influência nesta zona de maior diâmetro.

Os êmbolos até agora usados normalmente apresentam uma relação entre o diâmetro e o comprimento total de cerca de 1:1, isto é, são formados mais ou menos quadrados”; os êmbolos de pequenas dimensões são em parte dotadas com um comprimento um pouco maior. Como se sabe, o comprimento de um êmbolo divide— se na altura de compressão e no comprimento inferior da haste, sendo a altura de compressão a distância entre o meio do furo da cavilha do êmbolo e a aresta inferior do êmbolo, enquanto que o comprimento inferior da haste representa o comprimento . do meio do furo da cavilha do êmbolo até a extremidade da haste.

Usualmente, a altura de compressão tem um valor de cerca de 60$ do diâmetro do êmbolo.

No desenvolvimento de motores cada vez mais leves, os quais também devem funcionar com valores mais elevados da velocidade de rotação, proeurou-se reduzir o mais possível a massa móvel do motor. 0 peso do êmbolo desempenha aí um papel es, pecial e decisivo. Independentemente da escolha do material há, para a redução do peso dos êmbolos, a possibilidade de diminuir a altura da cabeça maciça do êmbolo, isto é, a altura de compres» sao. Isso faz-se até valores inferiores a 4-O/o do diâmetro do êmbolo. Para garantir o guiamento do êmbolo, é necessário ao mesmo tempo aumentar o comprimento inferior da haste do êmbolo, a fim de as pressães específicas por unidade de área resultantes das forças laterais não ultrapassarem valores pré-determinados, por exemplo valores para os quais a película de óleo entre o êmbolo e o cilindro se romperia. Devido à diminuição da altura de compressão, forçosamente a zona influenciada pelo calor do aquecimento do fundo do êmbolo desloca-se para mais próximo do furo da cavilha do êmbolo ou olhai da cavilha, de modo que, como consequência necessária, tem de deslocar-se a zona de maior diâmetro para a zona inferior da haste, se se pretender manter inalterado o diâmetro, isto é, a folga de construção mais apertada. Devido a este deslocamento da zona de folga mais apertada para a extremidade inferior da haste do êmbolo, aumenta-se inevitavelmente o movimento de oscilação do êmbolo, de modo que sob® fortemente o nível de ruído.

Para evitar este inconveniente, procurou-se incluir no material de alumínio do êmbolo almas de aço de regulação para diminuir a dilatação. Descreve-se um êmbolo deste género na patente EP BI 171 568. Estas almas de regulação destinam-se a influenciar a dilatação da haste do êmbolo a fim de poder deslocar deste modo a zona de maior diâmetro para mais próximo do eixo do furo da cavilha do êmbolo. Mas esta forma de realização aperfeiçoada aumenta por sua vez os custos de fabricação, em especial os custos da fundição dos êmbolos, de maneira muito notável; por outro lado, podem surgir grandes dificuldades na fabricação de grandes séries. Em resumo, esta solução não se mos|· Λ ,Λ^ιί

tra ser completamente satisfatória.

A presente invenção tem portanto como objectivo proporcionar um êmbolo do género indicado na introdução que, em especial para uma altura de compressão inferior a do diâmetro do êmbolo, bem como para uma construção simples, garanta um funcionamento com ruído reduzido.

Segundo a presente invenção, o problema resolve-se formando a haste do êmbolo sem réguas de regulação e situando-se a zona de diâmetro máximo numa zona de um plano perpendicu lar à geratriz da haste e que contém o eixo da cavilha do êmbolo, tendo-se em conta que a folga de construção mais estreita admissível seja maior que a de 25 micrómetros do estado actual da técnica.

êmbolo segundo a presente invenção caracteriza-se por uma série de vantagens consideráveis.

Como se prevê a zona de maior diâmetro, e portanto a de menor folga de construção, ao nível do eixo do furo da cavilha do êmbolo, o braço de alavanca que se verifica quando da oscilação do êmbolo no ponto morto superior ou, respectivamente, inferior, é extraordinariamente pequeno, de modo que o movimento total do êmbolo no sentido da parede do cilindro ol, respectivamente, afastando-se da mesma, é minimizado. Daí resulta em suma um baixo nível de ruído, que conduz a um funcionamento silencioso do êmbolo.

Uma outra vantagem do êmbolo segundo a presente invenção reside no facto de que pode prescindir-se da montagem de almas de aço de regulação, de modo que o êmbolo é globalmente mais simples e portanto também de fabrico mais económieo.

Numa forma de realização particularmente favorável da presente invenção previu-se que a haste do êmbolo seja formada na zona de máximo diâmetro com a forma de um bojo. Este pode ser arredondado de maneira apropriada para tornar possível um funcionamento uniforme e uma oscilação rolante do êmbolo na zona dos pontos mortos. Evita-se assim um choque mais forte do . êmbolo gerador de ruído. A cristã do bojo pode, de preferência, * dispor-se no plano horizontal atrás definido, que contém o eixo = 4 =

da cavilha do êmbolo.

Numa outra forma de realização aperfeiçoada particularmente vantajosa da presente invenção previu-se que a cristã do bojo se situe num plano horizontal disposto a uma distância máxima de 0,8$ do diâmetro de um cilindro adaptado ao êmbolo, para cima ou para baixo do referido plano horizontal que compreende o eixo da cavilha do êmbolo. Este deslocamento insignificante da posição da zona de maior diâmetro, para cima ou para baixo, não altera em nada as acções vantajosas do êmbolo segundo a presente invenção. A imagem da superfície rectifiçada da haste do êmbolo acima da zona de maior diâmetro, isto é, a entrada na haste acima dessa zona, pode ser definida, no êmbolo segundo a presente invenção, tendo em conta a temperatura máxima de serviço e a elasticidade existente da haste.

A fim de evitar, quando da oscilação do êmbolo, uma pressão indesejada da zona inferior da haste do êmbolo com a parede do cilindro, é vantajoso que a haste do êmbolo apresente, por baixo da zona de maior diâmetro, uma forma curva que seja inversa da da parede do cilindro. Mostra-se então ser particu larmente conveniente uma forma de curvatura cuja entrada na haste, em percentagem, relativamente ao diâmetro do cilindro, para as várias distâncias à zona de maior diâmetro, ou zona de menor folga de construção, em percentagem do comprimento inferior do êmbolo satisfaz a seguinte correspondência!

Distância Entrada na haste

0,046

0,185

0,393

0,648

1,481

A seguir descreve-se a presente invenção com base num exemplo de realização, com referência aos desenhos aneXos. A figura única mostra uma representação esquemática de um êmbolo segundo a presente invenção (metade da esquerda da figura), bem como um contorno da parede, representado com ampliação, = 5 = da haste do êmbolo segundo a presente invenção, em ligação com a parede de um cilindro.

êmbolo representado esquematicamente na figura compreende uma cabeça de êmbolo (l), provida de pelo menos numa ranhura do segmento (2). No segmento de realização indicado, pre, viram-se ao todo três ranhuras de segmentos. 0 êmbolo apresenta além disso uma haste de êmbolo (4), provida de um furo (3) para a cavilha do êmbolo. 0 eixo (6) da cavilha do êmbolo ou o eixo do furo (3) da cavilha do êmbolo é, no exemplo indicado, perpendicular ao plano do desenho.

Na metade da direita da figura está representada de maneira esquemática, a parede (8) do cilindro, ampliada relativamente às relações dimensionais radiais, associada a uma forma da curvatura (9) da haste do êmbolo (4) segundo a presente in venção·

Segundo a presente invenção, a forma da curvatura (9) é tal que a zona de maior diâmetro (5)} na qual é mínima a folga de construção, isto é a menor distância à superfície do ci lindro, está colocada na zona de um plano horizontal (7), isto é perpendicular à geratriz da haste do êmbolo, que passa pelo ei. xo (6) da cavilha do êmbolo. Acima desta zona de diâmetro máximo a linha de curvatura (9) afasta-se da parede do cilindro (8), po, dendo este afastamento ser escolhido pelo técnico de uma maneira apropriada. Abaixo da zona de maior diâmetro (5)» a forma da cur vatura ou linha de curvatura (9) também se estende num contorno, que se afasta com um andamento que de preferência satisfaz à cor respondência atrás indicada entre a distância e a entrada na has, te.

Segundo a presente invenção, é possível dispor a posição do referido plano horizontal no qual se encontra a zona (5) de maior diâmetro, paralelamente ao plano (7) horizontal que passa pelo eixo (6) da cavilha do êmbolo, ligeiramente desviado para cima ou para baixo, devendo o deslocamento máximo (ver as referências (3o) e (ll) ) ser do diâmetro do cilindro,

A forma da curvatura ou linha de curvatura (9) S£ gundo a presente invenção está representada pela linha a cheioj alem disso, a figura indica, a tracejado, a configuração de uma

linha de curvatura (l2), que e a usual na técnica actual. Da figura resulta claramente que, no caso da linha de curvatura conhecida (l2) a zona de maior diâmetro (13) está colocada substancialmente por baixo do plano horizontal (7), isto é, na zona inferior da haste (4) do êmbolo. Além disso, a confrontação comparativa da figura toma claro que a folga de construção (l8) é maior que a folga de construção (l4) do êmbolo da técnica conhecida.

As duas linhas de curvatura (9) e (l2) apresentam, nos exemplos representados, o mesmo ponto final (15), enquanto que o ponto final (ló) inferior da linha de curvatura segundo a presente invenção (9) fica uma maior distância da parede do cilindro (8) que o ponto final inferior (17) da linha de curvatura anteriormente conhecida.

Claims

REIVINDICAÇÕES

- 1& -

Êmbolo para um motor de combustão interna, com uma cabeça de êmbolo (l) provida com pelo menos uma ranhura (2) para segmentos do êmbolo, uma haste do êmbolo (4) que possui um furo (3) para a cavilha do êmbolo e que apresenta uma zona de diâmetro máximo (5), bem como uma altura de compressão de pelo menos 40/fe do diâmetro do êmbolo, caracterizado por a haste do êmbolo (4) ser formada sem réguas de regulação e a zona (5) de maior diâmetro se situar na zona de um plano (7) perpendicular à geratriz da haste e contendo o eixo (6) do furo da cavilha.

- 2® Êmbolo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a haste do êmbolo (4) ser formada na zona de maior diâmetro (5) com a forma de um bojo.

- 3a _

Êmbolo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o cume do bojo estar colocado no plano (7) do eixo da cavilha perpendicular à geratriz da haste.

= 7 =

- 4& Êmbolo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o cume do bojo estar situado num plano perpendicular à geratriz da haste, o qual está colocado acima ou abaixo do pia no (7) do eixo da cavilha no máximo do diâmetro do cilindro (8) adaptado ao êmbolo.

- 5^a Êmbolo de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado por a haste do êmbolo (4) apresentar por baixo da zo, na (5) de maior diâmetro uma forma eurva (9), cuja entrada na haste, em percentagem, referida ao diâmetro do cilindro (9) adajo tado ao êmbolo, respectivamente a distâncias abaixo do plano (7) do eixo da cavilha da zona (5) de maior diâmetro, em percentagem, referida ao comprimento inferior do êmbolo, satisfaz à seguinte correspondência!

Distância

Bntrada na haste

19 0,046

38 O,l⁸5

58 0,393

77 0,648

1 96 1,481 > *

A requerente reivindica a prioridade do pedido alemão apresentado em 25 de Setembro de 1989, sob o NS. p 39 31 949.0.

Lisboa, 24 de Setembro de 1990.

= 8 =

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RESUMO

ÊMBOLO PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA

A invenção refere-se a um êmbolo para um motor de combustão interna com uma cabeça de êmbolo dotada com pelo menos uma ranhura (2) para segmentos do êmbolo e uma haste do êmbolo que apresenta um furo (3) para a cavilha do êmbolo e uma altura de compressão inferior a k-Ofo do diâmetro do êmbolo. A fim de poder compensar o melhor possível as influências da dilatação térmica e tornar possível uma marcha silenciosa do êmbolo no cilindro, propõe-se, segundo a invenção, que a zona de maior diâmetro (5) da haste do êmbolo (½) esteja colocada na zona de um plano (7) perpendicular à geratriz da haste e passando pelo eixo (6) da cavilha do êmbolo.