BRPI0614303A2 - pistão para um motor de combustão interna bem como anel de cobertura para o canal de refrigeração desse pistão - Google Patents
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Abstract
PISTãO PARA UM MOTOR DE COMBUSTãO INTERNA BEM COMO ANEL DE COBERTURA PARA O CANAL DE REFRIGERAçãO DESSE PISTãO. A presente invenção refere-se a um pistão (10) em uma só parte para um motor de combustão interna, com uma cabeça de pistão (11) e uma haste de pistão (12) distanciada daquela por um recesso (25) anular, que apresenta ao menos uma perfu ração de cubo (21, 21') para alojamento de um pino de pistão (23), sendo que na cabeça de pistão (11) está previsto um canal de refrigeração (16) anularmente circunferencial para um agente de refrigeração, que é fechado com um anel de cobertura (30) consistindo em ao menos dois segmentos (30 a, 30 b). De acordo com a invenção está previsto que ao menos uma região do anel de cobertura (30) se projeta ao menos parcialmente para dentro da abertura livre da, ao menos uma, perfuraçáo de cubo (21, 21') de tal maneira que o anel de cobertura (30) forma simultaneamente o elemento de segurança para o pino de pistão (23). é ainda objeto da presente invenção um anel de cobertura (30) desse tipo.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PISTÃO PA-RA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA BEM COMO ANEL DE CO-BERTURA PARA O CANAL DE REFRIGERAÇÃO DESSE PISTÃO".
A presente invenção refere-se a um pistão em uma só parte paraum motor de combustão interna, com uma cabeça de pistão e uma haste depistão distanciada daquela por um recesso anular, que apresenta ao menosuma perfuração de cubo para alojamento de um pino de pistão, sendo quena cabeça de pistão está previsto um canal de refrigeração anularmente cir-cunferencial para um agente de refrigeração, que é fechado com um anel decobertura consistindo em ao menos dois segmentos. A presente invençãorefere-se, ainda, a um anel de cobertura de dois ou mais segmentos para ocanal de refrigeração anularmente circunferencial de um pistão em uma sóparte para um motor de combustão interna.
Um pistão segundo o gênero e um anel de cobertura segundo ogênero são conhecidos da DE 103 46 822 A1. Esse pistão apresenta umcanal de refrigeração anular, que é fechado no lado da haste por um anel decobertura consistindo duas semivalvas semicirculares. O anel de cobertura éprovido de uma ranhura dirigida para dentro, pela qual as semivalvas podemser enfiadas para efeito da montagem sobre uma saliência moldada com-plementarmente à forma da ranhura no lado externo do pistão. Além disso,as semivalvas na região de suas áreas de junção apresentam uniões de en-caixe, por meio das quais as semivalvas podem ser rapidamente unidas en-tre si. A configuração do anel de cobertura com uma ranhura adicional ou dopistão com uma saliência adicional é, porém, dispendiosa e, por isso, nãodesejada. Além disso, a montagem se torna difícil, porque as duas semival-vas devem ser aplicadas especificamente sobre as saliências previstas nopistão.
Outros pistões comparáveis são conhecidos da DD 252 638 A1e da DE 41 34 530 A1, em que uma parte de parede servindo para a cober-tura do canal de refrigeração aberta para baixo, anularmente circunferencial,é executada como anel de chapa aberto. O anel de chapa encosta sob pre-tensão em direção radial em uma ranhura na periferia interna da zona deanel de pistão ou na periferia externa da parede do compartimento de com-bustão.
Finalmente, da EP 0 561 817 B1 e da EP 0 799 373 B1 são co-nhecidos pistões em uma só parte com um canal de refrigeração disposto naregião de borda do fundo de pistão, que é igualmente fechado com anéis decobertura executados à maneira de mola de prato e eventualmente providosde um colar.
Em todas as formas de execução, cada segmento do anel decobertura em formato de apoio de mola deve ser introduzido individualmenteno apoio da cabeça do pistão em estado reforçado.
A presente invenção tem, portanto como objetivo disponibilizarum pistão segundo o gênero ou um anel de cobertura segundo o gênero,que contribui para uma construção de pistão simplificada e um peso de pis-tão reduzido.
O objetivo é atingido em um pistão com as características dareivindicação 1 ou em anel de cobertura com as características da reivindi-cação 11. De acordo com a invenção está previsto que ao menos uma regi-ão do anel de cobertura se projeta ao menos parcialmente para dentro daabertura livre da, ao menos uma, perfuração de cubo de tal maneira que oanel de cobertura forma simultaneamente o elemento de segurança para opino de pistão.
O princípio de acordo com a invenção reside assim no fato deque o anel de cobertura atua como elemento de segurança, que limita o mo-vimento axial do pino de pistão na perfuração de cubo. No estado atual datécnica, essa função é assumida por anéis de retenção ou anéis Seeger.Esses anéis são inseridos em ranhuras de segurança de pino no cubo depino. A configuração do pistão ou do anel de cobertura de acordo com a in-venção permite então dispensar esses anéis de retenção ou anéis Seeger. Apresente invenção contribui assim para redução do peso do pistão. A pre-sente invenção possibilita, ainda, dispensar a introdução das ranhuras desegurança de pino, simplificando assim a construção do pistão.
Outras configurações vantajosas se depreendem das sub-reivindicações.
Uma forma de construção especialmente preferida prevê que oanel de cobertura apresenta uma perna interior e uma perna exterior, queestão unidas entre si por um filete de fundo. Essa configuração do anel decobertura proporciona uma pluralidade de possibilidades para cobertura docanal de refrigeração e/ou do recesso anular. Por exemplo, a perna interiorpode se projetar para dentro da abertura livre, da ao menos uma, perfuraçãode cubo e assim formar o elemento de segurança para o pino de pistão pre-visto no anel de cobertura de acordo com a invenção. Além disso, a pernaexterior pode formar a limitação do lado da haste de pistão do recesso anu-lar. O anel de cobertura é executado, de preferência, aproximadamente emforma de U ou aproximadamente em forma de V em seção transversal. Aconfiguração das perdas e do filete de fundo que as une pode, contudo,também ser realização de qualquer outra maneira (em forma de trapézio, emforma de semicírculo etc.).
Uma outra execução especialmente preferida reside em que orecesso anular está disposto entre uma área frontal executada na paredeanular do pistão e ao menos um ressalto de apoio executado na haste depistão, e sendo que o anel de cobertura se apóia com sua perna exterior naárea frontal e com seu filete de fundo no ao menos um ressalto de apoio.Essa outra execução apresenta numerosas outras vantagens em compara-ção com o estado atual da técnica. Especialmente, são dispensadas tanto asaliência até então necessária na ligação da haste e a ranhura a ela com-plementar na parede interna do anel de cobertura. Com isso, é ainda maissimplificada a construção tanto do pistão como também do anel de cobertu-ra. Sobretudo, no entanto, a montagem do anel de cobertura sobre o pistãoé possível de modo essencialmente mais simples do que até então, pois éeliminado o dispendioso posicionamento da saliência e da ranhura entre si.Além disso, o anel de cobertura encerra então tanto o canal de refrigeraçãoconvencional como também o recesso anular, com a conseqüência de que ocanal de refrigeração convencional e o recesso anular formam então um ca-nal de refrigeração novo, aumentado. Com isso, a refrigeração do pistão deacordo com a invenção é mais simples e mais segura. Finalmente, a pernaexterior do anel de cobertura junto com a parede anular e a haste de pistãoforma uma superfície lisa, quase contínua, o que melhora as propriedadesde curso do pistão de acordo com a invenção.
Quando a perna interior do anel de cobertura se apóia na ligaçãoda haste do pistão, o anel de cobertura assenta de modo especialmente fir-me e seguro em seu lugar. Além disso, é melhorada a vedação do recessoanular, atuando como canal de refrigeração, para fora.
Para efeito do controle das características de fluência, especial-mente da velocidade de fluência, do agente de refrigeração, a configuraçãoda perna interior do anel de cobertura pode igualmente variar. Por exemplo,pode variar a altura da perna interior ou a posição angular da perna interiorpara com o eixo central do anel de cobertura pela periferia do anel de cober-tura. Especialmente, o canal de fluxo formado do anel de cobertura para oagente de refrigeração pode ser inclinado da abertura de entrada para a a-bertura de saída.
Um exemplo de execução da invenção será detalhadamentedescrito a seguir com auxílio dos desenhos em apenso. Mostra, em uma re-presentação esquemática, não fiel em escala:
figura 1 - uma representação em corte de uma forma de execu-ção do pistão de acordo com a invenção;
figura 2 - o pistão da fig. 1 girada a 90 com pino de pistão indi-cado em linha mista;
figura 3 - uma vista do alto em perspectiva de uma forma de e-xecução de um anel de cobertura de acordo com a invenção;
figura 4 - uma vista em perspectiva do pistão segundo a figura 1.
As figuras 1, 2 e 4 mostram um pistão 10 em uma só parte paraum motor de combustão interna. O pistão 10 é fabricado de aço e apresentauma cabeça de pistão 11 e uma haste de pistão 12, que estão unidas entresi em uma só peça por uma união de haste 13. A cabeça de pistão 11 apre-senta um fundo de pistão 14 e uma cava de compartimento de combustão15. Na região situada radialmente externamente da cabeça de pistão 11 estádisposto um canal de refrigeração 16 anularmente circunferencial, cuja limi-tação radialmente interior é formada por uma nervura anular 18. A paredeanular 17 serve então como suporte de anel de pistão e termina com umaárea frontal 19 horizontal, voltada para a haste de pistão 12.
Na cabeça de pistão 11 estão formados dois cubos de pino 20,-20' com duas perfurações de cubo 21, 21' alinhadas. As áreas frontais doscubos de pino 20, 20' são recuadas relativamente à parede anular 17 na di-reção do eixo longitudinal do pistão. Os cubos de pino 20, 20' estão unidosentre si por elementos de haste 22, 22'. Os elementos de haste 22, 22' sãomoldados na cabeça de pino 11 pela união de haste 13.
A união de haste 13 está recuada na direção do eixo longitudinaldo pistão e apresenta transição para a nervura anular 18. Assim é formadoum recesso anular 25, que de um lado é limitado pela união de haste 13 e,de outro lado, por ressaltos de apoio 24, 24' horizontais, voltados para a ca-beça de pistão 11, sendo que os ressaltos de apoio 24, 24' formam a limita-ção superior dos elementos de haste 22, 22'.
Um anel de cobertura 30 com uma perna 31 exterior, uma pernainterior e um filete de fundo 33 unindo ambas as pernas está ajustadoentre a parede anular 17 e os elementos de haste 22, 22'. A borda superiorda perna 31 exterior se apóia na área frontal 19 da parede anular 17, e ofilete de fundo 33 se apóia nos ressaltos de apoio 24, 24' dos elementos dehaste 22, 22'. A perna 32 interior se apóia na união de haste 13. Dessa ma-neira, o recesso 25 anular é fechado e vedado para fora. O canal de refrige-ração 16 anularmente circunferencial e o recesso 25 anular formam entãoum novo canal de refrigeração essencialmente aumentado. Na região doscubos de pino 20, 20', que estão recuados relativamente à parede anular 17e, portanto, não apresentam áreas de apoio comparáveis aos ressaltos deapoio 24, 24', a perna 32 interior do anel de cobertura 30 se projeta paradentro da abertura livre das perfurações de cubo 21, 21' (conforme figura 4).A perna 32 interior do anel de cobertura 30 forma, nessas regiões, um ele-mento de segurança contra o movimento axial do pino de pistão 23 alojadonas perfurações de cubo 21, 21', que está indicado em linha mista na figura2. Os elementos de segurança em forma de anéis de retenção ou anéis Se-eger, até então necessários, são portanto dispensáveis. Por conseguinte, oscubos de pino 20, 20' não mais apresentam ranhuras de segurança de pino,como também pode ser visto nitidamente nas figuras 1 e 2.
Um exemplo de execução de um anel de cobertura 30 de acordocom a invenção está representado na figura 3. O anel de cobertura 30 podeser fabricado, por exemplo fundido ou forjado, de um material metálico, co-mo por exemplo aço ou alumínio ou uma liga apropriada. O anel de cobertu-ra 30 pode, contudo, também ser fabricada de um material sintético resisten-te ao calor, por exemplo no processo de moldagem à injeção. O anel de co-bertura 30 apresenta uma perna 31 exterior, uma perna 32 interior e um file-te de fundo 33 unindo as pernas. No exemplo de execução, o anel de cober-tura 30 é aproximadamente em forma de U em seção transversal; mas tam-bém pode apresentar outras seções transversais apropriadas. O anel de co-bertura 30 é executado em duas partes no exemplo de execução. Os doissegmentos anulares 30 a e 30 b são unidos por rebites por meio de talas 34no exemplo de execução. Os segmentos anulares 30 a e 30 b podem tam-bém, contudo, ser unidos entre si de outra maneira qualquer, por exemplo,por encaixe, por travamento, por grampos, por colagem, soldagem soldaforte etc.
O anel de cobertura 30 apresenta, ainda, uma abertura de en-trada 35 e uma abertura de saída 36, diametralmente contraposta à aberturade entrada 35, para um agente de refrigeração. A abertura de entrada 35 e aabertura de saída 36 estão executadas no exemplo de execução nas regiõesde junção dos segmentos anulares 30 a e 30 b. Correspondentemente, asregiões 32 a e 32 b da perna interior 32, situadas fora das regiões de junção,formam os elementos de segurança para o pino de pistão 23. A perna interi-or 32 apresenta, no exemplo de execução, convenientemente, uma alturavariando em seu curso anular, sendo que as regiões 32 a, 32 b servindo co-mo elementos de segurança são as mais altas executadas. Em contraposi-ção a isso, a altura da perna 31 exterior é constante, porque, no estado mon-tado do anel de cobertura 30, ela se apóia na área frontal 19 da parede anu-lar 17.
O filete de fundo 33 do anel de cobertura 30 está de tal maneiraconfigurado no exemplo de execução que, partindo da abertura de entrada35, apresenta uma inclinação para a abertura de saída 36. Assim, é aumen-tada especialmente a velocidade de fluência do agente de refrigeração paraa abertura de saída 35, de modo que é evitado um prejudicial acúmulo doagente de refrigeração. Também a altura variável da perna 32 interior influ-encia as características de fluência do agente de refrigeração, de modo quepodem ser bem especificamente ajustadas.
Claims (18)
1. Pistão (10) em uma só parte para um motor de combustãointerna, com uma cabeça de pistão (11) e uma haste de pistão (12) distanci-ada daquela por um recesso (25) anular, que apresenta ao menos uma per-furação de cubo (21, 21') para alojamento de um pino de pistão (23), sendoque na cabeça de pistão (11) está previsto um canal de refrigeração (16)anularmente circunferencial para um agente de refrigeração, que é fechadocom um anel de cobertura (30) consistindo em ao menos dois segmentos(30 a, 30 b), caracterizado pelo fato de que ao menos uma região do anel decobertura (30) se projeta ao menos parcialmente para dentro da aberturalivre da, ao menos uma, perfuração de cubo (21, 21') de tal maneira que oanel de cobertura (30) forma simultaneamente o elemento de segurança pa-ra o pino de pistão (23).
2. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o anel de cobertura (30) apresenta uma perna (32) interior e umaperna (31) exterior, que estão unidas entre si por um filete de fundo (33).
3. Pistão de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o anel de cobertura (30) é executado aproximadamente em for-ma de U ou aproximadamente em forma de V em seção transversal.
4. Pistão de acordo com reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelofato de que a perna (32) interior se projeta para dentro da abertura livre da,ao menos uma, perfuração de cubo (21, 21') e assim forma o elemento desegurança para o pino de pistão (23).
5. Pistão de acordo com uma das reivindicações 2 a 4, caracteri-zado pelo fato de que a perna (31) exterior forma a limitação do lado da has-te de pistão do recesso (25) anular.
6. Pistão de acordo com uma das reivindicações 2 a 5, caracteri-zado pelo fato de que o recesso (25) anular está disposto entre uma área fron-tal (19) executada na parede anular (17) do pistão (10) e ao menos um ressal-to de apoio (22, 22') executado na haste de pistão (12), e sendo que o anel decobertura (30) se apóia com sua perna (31) exterior na área frontal (19) e comseu filete de fundo (33) no ao menos um ressalto de apoio (22, 22').
7. Pistão de acordo com uma das reivindicações 2 a 6, caracteri-zado pelo fato de que a perna (32) interior do anel de cobertura se apoia naligação de eixo (13) do pistão (10).
8. Pistão de acordo com uma das reivindicações 2 a 7, caracteri-zado pelo fato de que a altura da perna (32) interior varia pela periferia doanel de cobertura (30).
9. Pistão de acordo com uma das reivindicações 2 a 8, caracteri-zado pelo fato de que a posição angular da perna (32) interior para com oeixo central do anel de cobertura (30) varia pela periferia do anel de cobertura (30).
10. Pistão de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que o anel de cobertura (30) apresenta uma aber-tura de entrada (35) e uma abertura de saída (36), diametralmente contra-posta àquela, para um agente de refrigeração, e sendo que o canal de fluxopara o agente de refrigeração, formado pelo anel de cobertura (30), é incli-nado da abertura de entrada (35) para a abertura de saída (36).
11. Anel de cobertura (30) de dois ou mais segmentos (30 a, 30b) para o canal de refrigeração (16) anularmente circunferencial de um pis-tão (10) em uma só parte para um motor de combustão interna, sendo que opistão (10) apresenta uma cabeça de pistão (11) e uma haste de pistão (12)distanciada daquela por um recesso (25) anular, que apresenta ao menosuma perfuração de cubo (21, 21') para alojamento de um pino de pistão (23),caracterizado pelo fato de que ao menos uma região do anel de cobertura(30) forma simultaneamente o elemento de segurança para o pino de pistão (23).
12. Anel de cobertura de acordo com a reivindicação 11, carac-terizado pelo fato de que apresenta uma perna (32) interior e uma perna (31)exterior, que estão unidas entre si por um filete de fundo (33).
13. Anel de cobertura de acordo com a reivindicação 12, carac-terizado pelo fato de que é executado aproximadamente em forma de U ouaproximadamente em forma de V em seção transversal.
14. Anel de cobertura de acordo com a reivindicação 12 ou 13,caracterizado pelo fato de que a perna (32) interior forma o elemento de se-gurança para o pino de pistão (23), na medida em que no estado montadodo anel de cobertura (30) se projeta para dentro da abertura livre da ao me-nos uma perfuração de cubo (21, 21').
15. Anel de cobertura de acordo com uma das reivindicações 12a 14, caracterizado pelo fato de que a perna (31) exterior no estado montadodo anel de cobertura (30) forma a limitação do lado da haste de pistão dorecesso (25) anular.
16. Anel de cobertura de acordo com uma das reivindicações 12a 15, caracterizado pelo fato de que a altura da perna (32) interior varia pelaperiferia do anel de cobertura (30).
17. Anel de cobertura de acordo com uma das reivindicações 12a 16, caracterizado pelo fato de que a posição angular da perna (32) interiorpara com o eixo central do anel de cobertura (30) varia pela periferia do anelde cobertura (30).
18. Anel de cobertura de acordo com uma das reivindicações 11a 17, caracterizado pelo fato de que o anel de cobertura (30) apresenta umaabertura de entrada (35) e uma abertura de saída (36), diametralmente con-traposta àquela, para um agente de refrigeração, e sendo que o canal defluxo para o agente de refrigeração formado pelo anel de cobertura (30) éinclinado da abertura de entrada (35) para a abertura de saída (36).
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