BRPI0612970A2 - dispositivo de vedação para um pistão de motor de combustão interna - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE VEDAçãO PARA UM PISTãO DE MOTOR DE COMBUSTãO INTERNA. A presente invenção se refere à um dispositivo para a vedação de um pistão (1), compreendendo ao menos um segmento (2) montado em uma ranhura (4a) do pistão, caracterizado por compreender um membro (3) para a manutenção do segmento (2) para pressionar o segmento (2) contra um dos flancos da ranhura (4a).

Description

A presente invenção reivindica a prioridade do Pedido de Patente Francês No.

.0506027 requerido em 14/06/2005, cujo contexto integrai (relatório descritivo, S reivindicações resumo e desenhos) é incorporado à presente, por referência. A presente invenção se refere aos motores de combustão interna, e notatíamente tendo por objeto um dispositivo para a vedação de um pistão. A invenção ser refere mais particularmente à um pistão comportando ao menos um segmento, o referido segmento estando disposto no interior de uma garganta de forma anular conduzida na periferia do pistão, e mantida contra o fianco inferior da garganta de formato anular e por um membro de manutenção interposto entre a face superior do referido segmento e do fianco superior da referida garganta. Nos motores à combustão interna, é conhecido pelo estado da técnica, um ou vários segmentos de pistões alojados no interior de uma garganta do pistão, de maneira a assegurar a vedação entre a parte inferior do motor que compreende o cárter de óleo de lubrificação, e a parte superior do motor que compreende a câmara de combustão. Preferivelmente, três tipos de segmentos de pistão são necessários para assegurar essa vedação ou impermeabilização quando o pistão estiver em movimento de translação dentro da camisa. Qualquer um dos segmentos desempenha um papei determinado. Assim sendo é conhecido pelo estado da técnica a colocação de urna garganta superior, um segmento da referida garganta superior destinada a resistir ao calor e assegurar a vedação da câmara de combustão, no interior de uma garganta inferior, um segmento raspador destinado a impedir a elevação do óíeo do cárier e conseqüente vazamento de óleo sobre a câmara de combustão, e dentro de ao menos uma garganta intermediária, um segmento de compressão assegurando a recuperação do óleo que se eleva e vaza do cárter do óleo. Todavia, a vedação da câmara de combustão não é totalmente assegurada pelos segmentos de vedação superior e se observa um certo volume de gasolina contra a parte inferior do motor a despeito da presença do segmento de vedação superior. Várias causas dão origem a esse fenômeno. Na chegada, os segmentos de vedação ou impermeabilização apresentam um corte necessário para a abertura do segmento no momento da operação de montagem do segmento na garganta superior, Quando o segmento está em contato plano sobre um dos flancos da garganta, ele se forma então em uma passagem para os gases de combustão ao nível do corte do segmento. Transversalmente a essa passagem, os volumes de gasolina referidos corno "blow-by" (passagem de óieo para a câmara de combustão) observado em piena carga do volume do gasoíina na fases de elevação representam ao menos 85% do volume total. Logo após, sob determinadas condições de carga e de regime, o segmento de vedação superior se mostram instáveis e não asseguram mais uma perfeita vedação. Esse fenômeno de pulsação é geralmente observado sob fraca carga e em alto regime. Durante essas fases de pulsação do voiume de gasolina aumenta subitamente até seis vezes o volume da plena carga, sendo acompanhada de uma diminuição da potência e de um aumento da diluição (presença de essência no óleo), igualmente sob fraca carga e muito alto regime, o primeiro segmento poderá ficar achatado sobre o flanco superior da primeira garganta dependendo que o pistáo esteja de diminuição de tensão. Nessas condições a pressão no interior da câmara não permite a compensação dos esforços resultantes da inércia do segmento. Dessa forma, o segmento permanece achatado sobre o flanco superior da garganta. Os segmentos apresentam um leve abaulamenío sobre a superfície friccionada. Esse abaulamento se expõe à pressão da gasolina de combustão em uma superfície suficiente para gerar um esforço resultante radiai capaz de produzir a destruição temporária do segmento. Se observa então um aumento muito importante do volume do gasolina de combustão sobre o cárter. Esse fenômeno pe conhecido sob o nome de "colapso radial". Os dois fenômenos precipitados se produzem sobre a mesma região de regime e carga. A fim de assegurar as condições de depressão no cilindro do cárter e na parte inferior face a face das vedações do motor, o conjunto do gasolina blow-by (passagem do óleo para a câmara de combustão) deverá ser evacuado. Depois de muito tempo as normas ambientais impuseram o tratamento desse gasolina. Essa operação é realizada por um ou mais desengordurantes que são ligados ao repartidor de admissão. Cada vez mais os voiumes de gasolina são importantes e cada vez mais os sistemas são complexos. Em certos casos, a configuração dos motores, na presença de elevados volumes não permitem a diminuição do óleo sobre o cárter de óleo. A parte traseira do cárter se obstrui no momento em que o motor re-aspira. óieo. Isso poderá !evar a destruição do motor. Em resumo, os movimentos de pulsações axiais do segmento superior diminuem a impermeabilização ou vedação face a face dos volumes de gasolina da câmara de combustão sobre o cárter de óieo, e desse modo, a elevação da temperatura faz a gasolina se mistura ao óieo do cárter. Por esse motivo, a presente invenção tem por objetivo limitar os movimentos de pulsação axiai de um segmento de vedação ou impermeabilização. Com efeito, a presente invenção, tem por objetivo um dispositivo de vedação de um pistão compreendendo ao menos um segmento montado no interior da garganta do pistão, caracterizada por compreender um membro de manutenção do segmento para achatar o referido segmento contra um dos flancos da garganta. Aíém disso, a presente invenção apresenta as seguintes características:

- O membro de manutenção se encontra disposto entre o segmento e o flanco superior da garganta;

- O membro de manutenção compreende uma parte circunferenciaí formando uma mola espiral e dotada de urna sucessão de vértices em contato com o segmento ou o flanco da garganta;

- O membro de manutenção compreendendo uma parte circunferenciaí formando uma mola espiral e dotada de uma sucessão de vértices em contato alternativamente com o segmento ou flanco da garganta;

- A parte circuníerenciai formando vértice sendo constituída de urna sucessão de formas trapezoidais cujos vértices estando em contato alternativamente com o flanco superior da garganta e com a face superior do segmento;

- A parte circunferência! formando uma mola espiral apresentando urna inclinação superior à um valor Kmin de maneira a manter o segmento em contato com o flanco inferior da garganta;

- A parte circunferenciaí formando uma mola espiral apresentando urna inclinação inferior à um valor Kmax de maneira a permitir a livre rotação do segmento em torno do eixo do pistão;

- A parte circunferenciaí formando uma mola espiral apresentando um corte com duas bordas elevadas; 4/8

-O segmento comporta ao !ongo de sua periferia interior uma caiha e o membro de manutenção dotado de meios para se enganchar na calha;

-O membro de manutenção com porta ainda esporões;

-A parte circunferência! é fabricada para recortar, embater e dobrar a partir de urn ramo flexível de aço à mola espiral.

A invenção se refere igualmente à um pistão de motor à combustão interna comportando ao menos um dispositivo de vedação/impermeabilização , de acordo com quaisquer das reivindicações precedentes. A invenção será melhor compreendida fazendo-se referência aos desenhos apresentados em anexo, em caráter exempiifícativo, e não limitativo, nos quais:

-A Figura 1 é uma representação esquemática de uma parte de um motor composto notadamente de um virabrequim e de um pistão montados na culatra e comportando três gargantas de segmentos;

-A Figura 2 é uma representação esquemática da parte superior de um pistão de um motor à combustão interna comportando o dispositivo de

vedação/impermeabilização de acordo com a invenção;

-A Figura 3 é uma representação esquemática detalhada do dispositivo de vedação/impermeabilização, de acordo com a invenção;

-A Figura 4 é uma representação esquemática da face do dispositivo de 20 vedação/impermeabilização da Figura 3.

A Figura 1 representa uma parte de um motor de combustão interna composto notadamente de um virabrequim 9, de uma biela 8, e de um pistão 1 colocado dentro de uma camisa 7 e provido de três gargantas 4a, 4b, 4c, destinadas a alojar qualquer segmento do pistão. Quando o virabrequim entra em rotação, ele 25 se coloca em movimento de translação por via da biela 8 e do pistão 1 na camisa 7. A Figura 2 representa o pistão 1 comportando dentro de sua garganta 4a um segmento de vedação superior 2. Entre a parte superior da garganta 4a e a face superior do segmento 2 é interposto um membro de manutenção 3 destinado a chapear por sua rigidez axial, o segmento 2 contra a parte inferior da garganta 4a. Mais precisamente e como descrito na Figura 3, o referido segmento de vedação superior 2 é dotado ao longo de sua periferia interior de uma caiha. Além disso, o referido membro de manutenção 3 comporia notadamente uma parte circunferência! 3a, formando uma mola espiral , constituída de uma sucessão de formas trapezoidais, cujos cumes estão em contato alternativamente com o flanco superior da garganta 4a e com a face superior do segmento 2. O referido membro de manutenção 3 comporta igualmente uma quantidade N de ganchos 3b dispostos regularmente do lado interior da parte circunferência! 3a e destinados a enganchar o membro de manutenção 3 à calha do segmento 2. Mais precisamente, os ganchos 3b são vistos pelos cumes da parte circunferência! formando uma moia espiral, em contato com a face superior so segmento. De acordo com o modo de realização representado peia Figura 3; a caiha 5, realiza por usinagem, apresenta uma presiiha para os ganchos 3b. De acordo com outro modo de realização não representado pelas figuras, a calha 5 poderá ser cavada no segmento 2 permitindo assim o alojamento dos ganchos .3b. Em resumo, os ganchos 3b asseguram uma posição diametral do membro de manutenção 3 para se conectar ao segmento 2 relativamente fixo. Se notará que os ganchos 3b exercem esforços radiais que garantem a extensão radial do segmento 2. Além disso, a parte circunferência! 3a formando uma mola espiral apresenta uma rigidez destinada a suprimir os movimentos da pulsação axiai üo segmento 2. A rigidez é assim superior à um valor Kmin de maneira a manter o segmento 2 em contato com o fianco inferior da garganta 4a. De idêntica sorte, a rigidez é inferior à urn valor Kmax de maneira a permitir a livre rotação do segmento 2 em torno do eixo 6 do pistão 1. Ele não gerará nenhum efeito demasiado de fricção entre o segmento 2 e o flanco inferior da garganta 4a , visto que ele poderá produzir os fenômenos de micro sondagem no momento da rodagem do motor quando do uso. Os marcos quilométricos Kmin e Kmax delimitam a rigidez que são calculadas notadamente em função da massa do segmento 2, ao regime do motor máximo e do curso do pistão 1. Vantajosamente1 a parte circunferência! 3a formando a moia espiral apresenta em seu corte duas bordas elevadas 3d que estão em contato permitindo o esmagamento periférico da referida parte circunferência! 3a durante a fase de montagem. Vantajosamente, o membro de manutenção 3 comporia ainda esporões 3c que facilitam a montagem conjunta constituída pelo segmento 2 e pelo membro de manutenção 3 na garganta 4a. Com relação à fabricação, a calha 5 é obtida diretamente por usinagem do segmento de vedação/impermeabilização 2.0 membro de manutenção 3 é fabricado por recorte, embate e dobragem a partir de um membro flexíve! de aço na mola espiral. Com relação à montagem, se procede de acordo com a vedação do membro de manutenção 3 sobre o segmento 2 por meio de ganchos 3b, após a montagem de maneira clássica juntamente constituída peio segmento 2 e peio membro de manutenção 3 na garganta 4a. O membro de manutenção 3 é então montado na garganta 4a achata o segmento 2 contra a face inferior da garganta .4a face a sua resistência. Por outro aspecto, eie se adapta à varias larguras da garganta e apresenta assim urn caráter auto-adaptável. Dessa forma, a invenção propõe um dispositivo de vedação/impermeabilização que resolve os problemas de batimento e pulsação axia! dos segmentos do pistão interpondo um membro de manutenção pouco dispendioso.

Claims (11)

REiVINDICAÇOES

1. itDisposmyo de vedaÃO para um pistão de motor de COMBUSTÃO INTERNA", compreendendo ao menos um segmento de vedação/impermeabiiização (2) montado no interior de uma garganta (4a) do pistão (I)1 caracterizado por compreender um membro dce manutenção (3) do segmento (2) para achatar o segmento (2) contra o fianco iníerior da garganta (4a).

2. "DISPOSITIVO DE VEDAÇÃO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido membro de manutenção (3) compreender uma parte circunferência! (3a) formando uma mola espiral e dotado de urna sucessão de cumes em contato com o segmento (2) ou o fianco da garganta (4a).

3. "DISPOSITIVO DE VEDAÇÃO", de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o referido membro de manutenção (3) compreender uma parte circunferência] (3a) formando uma mola espiral, e dotada de uma sucessão de cumes em contato alternativamente com o segmento (2) ou o fianco da garganta (4a).

4. "DISPOSmVO DE VEDAÇÃO", de acordo com as reivindicações 1, 2 ou .3,caracterizado por a parte circunferência! (3a) formando a mola espiral ser constituída de uma sucessão de formas trapezoidais, cujos cumes estão em contato alternativamente com o fianco superior da garganta (4a) e com a face superior do segmento.

5. "DiSPOSlTiVO DH VEDAÇÃO", de acordo com as reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado por a parte circunferenciai (3a) formando uma mola espiral com uma resistência ta! que permita a livre rotação do segmento (2) em torno do eixo (6) do pistão (1).

6. "DISPOSITIVO DE VEDAÇÃO", de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, .4 ou 5, caracterizado por a parte circunferenciai (3a) formando uma mola espiral apresentar um corte com duas bordas elevadas (3d).

7. "DISPOSITIVO DE VEDAÇÃO", de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, .4,5 ou 6, caracterizado por o segmento (2) comportar ao íongo de sua periferia inferior uma calha (5) e o membro de manutenção (3) ser dotado de meios (3B) para se enganchar à calha (5).

8. "DISPOSITIVO DE VEDAÇÃO", de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, .4, 5, 6 ou 7, caracterizado por o membro de manutenção (3) comportar ainda esporões (3c).

9. "DISPOSITIVO DE VEDAÇÃO", de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, .5 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado por a parte circunferenciai (3a) ser fabricada por recorte, embate e dobragem a partir de um ramo flexível de aço à moia espiral.

10. "DISPOSITIVO DE VEDAÇÃO", de acordo com as reivindicações I1 2, 3, .4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado por o segmento (2) ser um segmento de vedação/impermeabilização superior.

11. "PSSTÃO DE MOTOR Â COMBUSTÃO INTERNA", caracterizado por compreender ao menos um dispositivo de vedação/impermeabilização, de acordo com quaisquer das reivindicações acima.