BRPI0720844A2

BRPI0720844A2 - inserto para uma camisa de cilindro ou um cilindro de um motor de combustço interna

Info

Publication number: BRPI0720844A2
Application number: BRPI0720844-8A
Authority: BR
Inventors: Ulrich Bischofberger; Kay Stapelbroek
Original assignee: Mahle Int Gmbh
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2013-01-15
Also published as: JP2010513776A; EP2106497A1; KR101373971B1; DE102006060330A1; US20080150237A1; EP2106497B1; US7484493B2; KR20090091802A; WO2008074277A1

Abstract

INSERTO PARA UMA CAMISA DE CILINDRO OU UM CILINDRO DE UM MOTOR DE COMBUSTçO INTERNA. A presente invenção refere-se a inserto (10, 110) para uma camisa de cilindro (20, 120, 220) ou de um cilindro (222) de um motor de combustão interna (30, 130, 230), para estreitamento do diâmetro interno (D) da camisa de cilindro (20, 120, 22) ou do cilindro (222) na região (21, 221) da posição de ponto morto superior de um pistão (33, 233) guiado na camisa de cilindro (20,120,220) ou no cilindro. Segundo a invenção, o inserto (10, 110) é executado como anel aberto, protendido, com uma junta anular (11, 111), que é retido apenas por suas forças radiais atuando para fora e axialmente por um recesso (21, 121, 221) na camisa de cilindro (20, 120, 220) ou no cilindro (222) de tal maneira que a compressão superficial radial é aproximadamente circunferencialmente igual, sendo que sua proporção de espessura de parede de anel (d) para diâmetro interno (D) da camisa de cilindro ou do cilindro importa entre 0,001 e 0,02.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "INSERTO PARA UMA CAMISA DE CILINDRO OU UM CILINDRO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA".

A presente invenção refere-se a um inserto para uma camisa de cilindro ou de um cilindro de um motor de combustão interna, para estreita- mento do diâmetro interno da camisa de cilindro ou do cilindro na região da ignição com posição de ponto morto superior de um pistão guiado na camisa de cilindro ou no cilindro.

Um inserto desse tipo serve para raspar carvão de óleo que se deposita na região de ignição do pistão e impedir um contato do carvão de óleo com as áreas de rolamento da camisa do cilindro ou do cilindro.

Um inserto segundo o gênero é conhecido, por exemplo da US- A 3.489.130. Essa publicação descreve uma disposição de pistão-cilindro para motores de combustão interna, à qual para a formação de um segmen- to estreitado da parede interna do cilindro está associado um inserto anular.

Um dispositivo combinado consistindo em um elemento de ve- dação para a cabeça de cilindro e raspador de carvão de óleo é descrito na US-A 4.474.147. Para tanto, o inserto anular fechado é executado em ângulo para com a cabeça do cilindro. Um inserto semelhante é conhecido da DE 35 43 668 A1. Nesse

caso, o inserto executado como parte de extração em profundidade ou parte torneada é retido por um rebordo radial, que é prensado para cabeça do ci- lindro ao cárterdo cilindro.

Um inserto segundo o gênero é conhecido da DE 103 21 034 B3. Essa publicação descreve um motor de combustão interna de pistão de elevação com uma cabeça de cilindro e um cárter de cilindro com uma cami- sa, ao qual está associado um inserto anular. O inserto ultrapassa a camisa em sua extremidade do lado da cabeça de cilindro e está ajustado de prefe- rência sem folga entre a camisa e a cabeça de cilindro. Depois da montagem da cabeça de cilindro, o inserto é solicitado a pressão e assim retido na ca- misa.

Um inserto semelhante é conhecido da DE 35 43 668 A1. Nesse caso, o inserto executado como peça de estiramento em profundidade ou peça torneada é retido por um rebordo radial, que é comprimido pela cabeça de cilindro ao cárter de cilindro. Devido às estreitas tolerâncias na fabricação e na montagem, tais insertos apenas dificilmente podem ser produzidos e ajustados na camisa e, portanto, não são apropriados para a fabricação em série.

Outros insertos são conhecidos da DE 103 21 043 B3 e da DE 198 11780 C1.

Todos os insertos descritos nas publicações acima citadas têm em comum o fato de que são sempre formados por anéis fechados.

O objetivo da presente invenção é prover um inserto para uma camisa de cilindro ou um cilindro de um motor de combustão interna, que seja de fabricação e montagem fáceis e baratas, proporcione um efeito con- fiável e seja de aplicação multifacética. O objetivo é alcançado em um inserto com as características da

reivindicação 1. Segundo a invenção está previsto que o inserto é executado como anel aberto, protendido, com uma junta anular, que no estado preten- dido, isto é, inserido em uma camisa de cilindro ou cilindro, é retido apenas por suas forças radiais atuando para fora e axialmente por um recesso na camisa de cilindro ou no cilindro.

A proporção de espessura de parede de anel (d) para diâmetro interno (D) da camisa de cilindro ou do cilindro importa entre 0,001 e 0,02. A forma do anel não protendido é de tal maneira executada que a compressão superficial radial é aproximadamente circunferencialmente igual. Objeto da presente invenção é ainda uma camisa de cilindro

com um inserto executado como anel aberto, protendido, com uma junta a- nular, que é retido por forças radiais atuando para fora e axialmente por sua posição em um recesso na camisa de cilindro.

O inserto segundo a invenção é executado pela primeira vez como anel protendido, aberto, que é formado e dimensionado de tal maneira que é retido na camisa de cilindro apenas por forças atuando radialmente para fora. Para tanto, o diâmetro externo do inserto segundo a invenção de- ve ser de tal maneira dimensionado que na região da camisa de cilindro, em que deva ser montado, seja pressionado com uma compressão superficial radial perifericamente aproximadamente igual contra a área interna da cami- sa de cilindro e guiado axialmente em um recesso. As execuções para o in- serto segundo a invenção abrangem então uma proporção de espessura de parede d para diâmetro de cilindro D entre 0,003 e 0,01.

Esse princípio de configuração segundo a invenção permite ao inserto segundo a invenção tamanhos de construção essencialmente meno- res do que seria até agora possível. Especialmente a espessura de parede do inserto pode ser nitidamente reduzida em comparação com o estado atu- al da técnica. Assim, permanece garantida a estabilidade da camisa de cilin- dro, pois a parede da camisa de cilindro não é enfraquecida por uma ranhura excessivamente profunda. O tamanho de construção reduzido do inserto segundo a invenção permite também o emprego não apenas em grandes motores diesel para veículos utilitários, mas sim em praticamente todos os tipos de motor, inclusive motores de veículos de passageiros e motores pe- quenos como por exemplo motores de dois cilindros. O inserto segundo a invenção pode ser produzido de modo fácil e barato e comodamente monta- do, devendo as tolerâncias ser de tal maneira dimensionadas que seja pos- sível e também econômica uma fabricação em série.

O inserto segundo a invenção pode ser produzido, especialmen- te, com um processo que é igualmente objeto da presente invenção. O pro- cesso segundo a invenção se caracteriza pelo fato de que uma tira com uma largura definida é estampada de uma peça de chapa e, na mesma eta- pa de trabalho ou em seguida, é moldada para um anel aberto, protendido, com uma junta anular, que em seguida é introduzido na camisa de cilindro ou cilindro, de tal maneira que a compressão superficial radial é circunferen- cialmente aproximadamente igual, sendo que é obtida uma proporção de espessura de parede anular para diâmetro interno da camisa de cilindro en- tre 0,001 e 0,02.

Esse processo pode ser aplicado de modo particularmente sim- ples e econômico em uma fabricação em série. Objeto da invenção são ainda um cárter de cilindro e um motor de combustão interna, que são respectivamente providos de uma camisa de cilindro apresentando um inserto segundo a invenção.

Outras execuções vantajosas se depreendem das sub- reivindicações.

Ademais, o anel é executado vantajosamente com uma apropri- ada folga de junta anular, para quando da operação do motor de combustão interna, devido à dilatação térmica, impedir o contato das áreas de junta.

As extremidades de junta, voltadas uma para a outra, da junta anular se estendem vantajosamente paralelamente entre si a um ângulo (W) definido. Nessa configuração se garante que também na região da junta anular o carvão de óleo seja removido tanto quanto possível da área de igni- ção do pistão.

O inserto segundo a invenção pode, especialmente com grandes diâmetros de cilindro, apresentar um flange contínuo se estendendo radial- mente, para aumentar ainda mais sua estabilidade e as forças atuando radi- almente. O flange pode, no estado montado, assentar sobre a área frontal da camisa de cilindro ou em um recesso previsto na área frontal da camisa de cilindro.

A espessura de parede do inserto segundo a invenção pode im-

portar por exemplo em 0,5 mm até 0,8 mm. Quando o inserto segundo a in- venção é retido em um recesso previsto na camisa de cilindro, a área de a- poio necessária para o inserto (espessura de parede menor ultrapassagem, por exemplo 0,1 mm até 0,4 mm) na camisa de cilindro é acentuadamente reduzida, de modo que a parede da camisa de cilindro não é excessivamen- te enfraquecida. Em lugar disso, contudo, também o pistão disposto na ca- misa de cilindro pode apresentar ao longo de sua região de ignição um re- cesso, no qual encaixa o inserto.

O inserto segundo a invenção pode ser especialmente produzido

de chapa.

Exemplos de execução da invenção serão mais detalhadamente explicados a seguir com auxílio dos desenhos em apenso. Mostram em uma representação esquemática, não em escala:

Figura 1 - um primeiro exemplo de execução de um inserto se- gundo a invenção em perspectiva,

Figura 2 - o inserto segundo a figura 1 em uma perspectiva em direção da seta P1 na figura 1,

Figura 3 - um outro exemplo de execução de um inserto segun- do a invenção em perspectiva,

Figura 4 - o inserto segundo a figura 3 em uma perspectiva em direção da seta P3 na figura 3, Figura 5 - uma representação parcial ampliada do inserto se-

gundo a figura 1 no estado montado com um recesso na camisa de cilindro em corte,

Figura 6 - uma representação parcial ampliada do inserto se- gundo a figura 3 no estado montado com um recesso na camisa de cilindro em corte,

Figura 7 - uma representação parcial ampliada do inserto se- gundo a figura 3 no estado montado em corte com um pistão com um reces- so na região de ignição,

Figura 8 - uma representação parcial ampliada do inserto se- gundo a figura 1 no estado montado com um recesso na camisa de cilindro em corte,

Figura 9 - uma representação parcial ampliada do inserto se- gundo a figura 3 no estado montado em um cilindro com um recesso no ci- lindro em corte.

As figuras 1 e 2 mostram um primeiro exemplo de execução de

um inserto 10 segundo a invenção. A referência 10a mostra o anel não pre- tendido. O inserto 10 é no exemplo de execução uma peça estampada de uma chapa de aço com uma espessura de chapa d de 0,4 a 0,7 mm. O in- serto 10 é fabricado no exemplo de execução para uma camisa de cilindro 20 com um diâmetro de 130 mm. O inserto 10 é estampado como tira de chapa e moldado quer na mesma etapa de trabalho ou em seguida para um anel 10 protendido, aberto. O inserto 10 pronto apresenta uma junta anular 11, que é determinada por suas extremidades de junta 12, 13. No estado montado, a junta anular S deve ser de tal maneira dimensionada que não fique totalmente fechada, mas sim reste uma certa folga de junta, de modo que as extremidades de junta 12, 13 do inserto 10 não se tocam em opera- ção mesmo quanto de uma dilatação térmica. As extremidades de junta 12, 13, voltadas uma para a outra, da junta anular 11 se estendem paralelamen- te entre si sob um ângulo (W) definido (cf. figura 2). Com isso é obtido um contorno fechado do inserto 10, de modo que a região de ignição do pistão guiado na camisa de cilindro é liberada tanto quanto possível de carvão de óleo por toda a sua área lateral. O inserto 10 está retido na área interna da camisa de cilindro ou no cilindro segundo a fig. 8 por forças radiais atuando para fora, sendo fixado axialmente por um recesso na camisa de cilindro ou cilindro. De preferência, então é desejada uma proporção de espessura de parede anular d e diâmetro interno D da camisa de cilindro (v. fig. 10) de 0,003 a 0,01.

Para um cilindro com um diâmetro nominal de 130 mm foi execu- tado um inserto de chapa de aço com uma espessura de parede de 0,8 mm. Para pretender suficientemente o inserto depois da montagem no cilindro, foi ajustada uma amplitude de boca M no inserto não pretendido de 20 mm. A forma externa foi configurada de tal maneira que resulta pela periferia do inserto montado uma compressão superficial uniforme.

As figuras 3 e 4 mostram um segundo exemplo de execução de um inserto 110 segundo a invenção. O inserto 110 se eqüivale essencial- mente ao inserto 10 segundo as figuras 1 e 2 e é produzida igualmente uma peça estampada de uma chapa de aço com uma espessura de chapa d de 0,7 mm, para uma camisa e cilindro com um diâmetro interno de 130 mm. Para a produção do inserto 110 é igualmente estampada uma tira de chapa, uma de cujas arestas longitudinais é dobrada para um flange 114. A tira de chapa é então moldada para um anel pretendido aberto. O inserto 110 pron- to apresenta igualmente uma junta anular 111, que no estado montado per- mite certa folga de junta. As extremidades de junta 112, 113 da junta anular 11 voltadas uma para outra se estendem paralelas entre si a um ângulo (W) definido (cf. figura 4). Com isso se obtém no inserto 110 um contorno fecha- do, de modo que a região de ignição do pistão guiado na camisa de cilindro é liberada tanto quanto possível de carvão de óleo por toda a sua área late- ral.

A figura 5 mostra um recorte de um motor de combustão interna

com um cárter de cilindro 31 e uma camisa de cilindro 32. Entre o cárter de cilindro 31 e a cabeça de cilindro 32 está inserida uma vedação de cabe- ça de cilindro 35. Em perfurações de cilindro do cárter de cilindro 31 estão alojadas camisas de cilindro 20, em cuja câmara interna 22 está guiado um pistão 33. Analogamente, o pistão 33 pode também ser guiado em um cilin- dro, como representado nas figuras 8 a 10. O pistão 33 está provido de a - néis de pistão 34, que vedam a câmara de combustão (não representada). Acima dos anéis de pistão 34 se encontra a região de ignição 36 contínua do pistão 33.

Em um recesso 21 da camisa de cilindro 20 está alojado um in-

serto 10 segundo o primeiro exemplo de execução das figuras 1 e 2. No e- xemplo de execução, a área de apoio para o inserto 10, que corresponde à profundidade do recesso 21, importa em 0,4 mm. Isso significa que com uma espessura de chapa de 0,7 mm o inserto 10 se projeta com uma ultrapassa- gem (U) de 0,3 mm para dentro da câmara interna 22 da camisa de cilindro 20. O inserto 10 está alojado na região da posição de ponto morto superior do pistão 33 na camisa de cilindro 20, isto é, na região da inversão de movi- mento do pistão 33 em operação. Assim o inserto 10 raspa toda a região da ignição 36, quando o pistão 33 se move durante a operação. Assim é garan- tido que eventual carvão de óleo que se deposite seja completa e confiavel- mente removido da região de ignição 36.

A figura 6 mostra, em recorte, um outro exemplo de execução de um motor de combustão interna 130, que está configurado essencialmente como o motor de combustão 30 interna mostrado na figura 5. Componentes coincidentes são, portanto, providos de iguais referências. Em um recesso 121 da camisa de cilindro 120 está alojado um inserto 110 de acordo com o segundo exemplo de execução das figuras 3 e 4. Adicionalmente, a camisa de cilindro 120 é provida em sua área frontal superior, voltada para a cabeça de cilindro 32, de um recesso 123 contínuo, em que o flange 114 contínuo do inserto 110 está alojado. No exemplo de execução, a área de apoio para o inserto 110, que corresponde à profundidade do recesso 121, importa em 0,4 mm. Isso significa que, com uma espessura de chapa de 0,7 mm, o in- serto 110 se projeta com uma ultrapassagem (U) de 0,3 mm para dentro da câmara interna 122 da camisa de cilindro 120. O inserto 110 está alojado na região da posição de ponto morto superior do pistão 33 na camisa de cilindro 120, isto é, na região da inversão de movimento do pistão 33 em operação. Com isso, toda a região de ignição 36 superior, que está mais próxima da câmara de combustão e portanto fica mais exposta ao depósito de carvão de óleo, é raspada pelo inserto 110, quando o pistão 33 se move durante a ope- ração. É assim garantido que carvão de óleo que eventualmente se deposite seja completa e confiavelmente removido da região de ignição 36. A figura 7 mostra, em recorte, um outro exemplo de execução,

como um inserto 110 de acordo com o segundo exemplo de execução re- presentado nas figuras 3 e 4 pode ser alojado em um motor de combustão interna 230. Componentes coincidentes são, por sua vez, providos de iguais números de referência. O inserto 110 está então alojado com seu flange 114 apenas em uma dobra 223 contínua, que é provida na área frontal superior, voltada para a cabeça de cilindro 32, da camisa de cilindro 220. O inserto 110 se projeta para dentro de um recesso 237 na região de ignição 236 do pistão 233. No exemplo de execução, a profundidade do recesso 237 impor- ta em 0,4 mm. O inserto 110 está igualmente disposto na região 221 da po- sição de ponto morto superior do pistão 233 na camisa de cilindro 220, isto é, na região da inversão de movimento do pistão 33 durante a operação. Assim, toda a região do recesso 237 previsto na região de ignição 236, que se encontra mais próxima da câmara de combustão e portanto está mais exposta ao depósito de carvão de óleo, é raspada pelo inserto 110, quando o pistão 233 se move durante a operação. É assim garantido que carvão de óleo que eventualmente se deposite seja completa e confiavelmente removi- do da região de ignição 236. As figuras 8, 9 e 10 mostram, respectivamente, um exemplo de execução, em que a camisa de cilindro 20, 120, 220 está eliminada, mas se aplicam as mesmas condições anteriormente mencionadas em correspon- dência às representações das figuras 5 a 7 para um cilindro de um motor de combustão interna.

Claims

1. Inserto (10, 110) para uma camisa de cilindro (20, 120, 220) ou de um cilindro (222) de um motor de combustão interna (30, 130, 230), para estreitamento do diâmetro interno (D) da camisa de cilindro (20, 120,22) ou do cilindro (222) na região (21, 221) da ignição com posição de ponto morto superior de um pistão (33, 233) guiado na camisa de cilindro (20, 120,220) ou no cilindro (222), caracterizado pelo fato de que o inserto (10, 110) é executado como anel aberto, protendido, com uma junta anular (11, 111), que é retido apenas por suas forças radiais atuando para fora e axialmente por um recesso (21, 121, 221) na camisa de cilindro (20, 120, 220) ou no cilindro (222) de tal maneira que a compressão superficial radial é aproxima- damente circunferencialmente igual, sendo que sua proporção de espessura de parede de anel (d) para diâmetro interno (D) da camisa de cilindro ou do cilindro importa entre 0,001 e 0,02.

2. Inserto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção de espessura de parede anular (d) para diâmetro interno (D) da camisa de cilindro ou do cilindro importa, de preferência, em 0,003 e 0,01.

3. Inserto, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a junta anular (11, 111) apresenta uma folga de junta (M) definida.

4. Inserto, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as extremidades de junta (12, 13; 112, 113) voltadas uma para a outra da junta anular (11, 111) se estendem paralela- mente entre si sob um ângulo (W) definido.

5. Inserto, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que apresenta um flange (114) contínuo, se es- tendendo radialmente.

6. Inserto, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que sua espessura de parede (d) importa em 0,5 mm até 0,8 mm.

7. Inserto, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que é produzido de chapa.

8. Camisa de cilindro (20, 120, 220) para uma perfuração de ci- lindro de um cárter de cilindro (31) de um motor de combustão interna (30130, 230), com um inserto (10, 110), que estreita o diâmetro interno (D) da camisa de cilindro (20, 120, 220) na região (21, 221) da posição de ponto morto superior de um pistão (33, 233) guiado na camisa de cilindro (20, 120,220), caracterizada pelo fato de que o inserto (10, 110) como anel aberto, protendido, é retido com uma junta anular (11, 111) de tal maneira que a compressão superficial radial é circunferencialmente aproximadamente igual, sendo que sua proporção de espessura de parede anular (d) para diâmetro interno (D) da camisa de cilindro importa entre 0,001 e 0,02.

9. Camisa de cilindro, de acordo com a reivindicação 8, caracte- rizada pelo fato de que a proporção de espessura de parede anular (d) para diâmetro interno (D) da camisa de cilindro ou do cilindro importa de prefe- rência em 0,003 e 0,01.

10. Camisa de cilindro, de acordo com a reivindicação 8, carac- terizada pelo fato de que a junta anular (11, 111) apresenta uma folga de junta (S) definida.

11. Camisa de cilindro, de acordo com uma das reivindicações 8 a 10, caracterizada pelo fato de que as extremidades de junta (12, 13; 112, 113) da junta anular (11, 111) se estendem paralelas entre si a um ângulo (W) definido.

12. Camisa de cilindro, de acordo com uma das reivindicações 8 a 11, caracterizada pelo fato de que o inserto (10, 110) está retido em um recesso (21) previsto na camisa de cilindro (20, 120).

13. Camisa de cilindro, de acordo com uma das reivindicações 8 a 12, caracterizada pelo fato de que o inserto (110) apresenta um flange (114) contínuo se estendendo radialmente, que se encontra na área frontal da camisa de cilindro ou em uma dobra (123, 223) prevista na área frontal da camisa de cilindro (120, 220).

14. Camisa de cilindro, de acordo com uma das reivindicações 8 a 13, caracterizada pelo fato de que a espessura de parede (d) do inserto (10, 110) importa em 0,5 mm até 0,8 mm.

15. Camisa de cilindro, de acordo com uma das reivindicações 8 a 14, caracterizada pelo fato de que o inserto (10) apresenta uma ultrapas- sagem (Ü) de 0,1 mm a 0,4 mm.

16. Camisa de cilindro, de acordo com uma das reivindicações 8 a 15, caracterizada pelo fato de que o inserto (10, 110) é produzido de cha- pa.

17. Cárter de cilindro (31) para um motor de combustão interna (30, 130, 230) com ao menos uma camisa de cilindro (20, 120, 220) como definida em uma das reivindicações 8 a 15.

18. Motor de combustão interna (30, 130, 230) com um cárter de cilindro (31), cujas perfurações de cilindro apresentam ao menos uma cami- sa de cilindro (20, 120, 220) como definida em uma das reivindicações 8 a 15.

19. Motor de combustão interna (230) de acordo com a reivindi- cação 17, caracterizado pelo fato de que os pistões (233) dispostos nas ca- misas de cilindro (220) apresentam um recesso (237) ao longo de sua área de ignição (236), no qual penetra o inserto (110).

20. Motor de combustão interna, de acordo com uma das reivin- dicações 17 a 18, a saber, um motor diesel para um veículo utilitário.

21. Motor de combustão interna, de acordo com uma das reivin- dicações 17 a 18, a saber, um motor de um motor de automóvel de passa- geiros.

22. Motor de combustão interna, de acordo com uma das reivin- dicações 17 a 18, a saber, um motor pequeno, especialmente motor de dois tempos.

23. Processo para produção de um inserto (10, 110) para uma camisa de cilindro (20, 120, 220) de um cilindro (222) de um motor de com- bustão interna (30, 130, 230) para o estreitamento do diâmetro da camisa de cilindro (20, 120, 220) ou cilindro (222) na região (21, 221) da ignição com posição de ponto morto superior de um pistão (33, 233) guiado na camisa de cilindro (20, 120, 220) ou cilindro, caracterizado pelo fato de que uma tira com uma largura definida é estampada de uma peça de chapa e, na mesma etapa de trabalho ou em seguida, é moldada para um anel aberto, pretendi- do, com uma junta anular (11, 111), que em seguida é introduzido na camisa de cilindro ou cilindro, de tal maneira que a compressão superficial radial é circunferencialmente aproximadamente igual, sendo que é obtida uma pro- porção de espessura de parede anular (d) para diâmetro interno (D) da ca- misa de cilindro entre 0,001 e 0,02.