BRPI0802196B1

BRPI0802196B1 - método de manufatura de um eixo

Info

Publication number: BRPI0802196B1
Application number: BRPI0802196-1A
Authority: BR
Inventors: Marcello Colli; Giorgio Signorelli; Roberto Piciotti; Nazario Bellato
Original assignee: Magneti Marelli Powertrain S.P.A.
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2020-10-27
Also published as: CN101323161A; EP2000781B2; ATE438839T1; DE602007001880D1; EP2000781B1; US20080296804A1; CN101323161B; EP2000781A1; BRPI0802196A2

Abstract

Eixo dotado de um magneto para uma válvula de ajuste do fluxo de ar em um motor a combustão interna. É descrito um método de manufatura de um eixo (6), dotado de um magneto (24) para uma válvula (1) de ajuste do fluxo de ar em um motor a combustão interna; o método apresentando as etapas de: dispor de um primeiro molde (26), o qual reproduz o negativo do formato do eixo (6) e determina a formação da sede (28) para um magneto (24); injetar um material plástico fundido dentro do molde (26) de modo a formar o eixo (6) dotado de uma sede (28) para o magneto (24) através da moldagem por injeção; dispor de um segundo molde (27), o qual envolve a sede (28) para o magneto (24); e injetar um polímero magnético fundido dentro do segundo molde (27) para formar o magneto (24), através da moldagem por injeção.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a um eixo dotado de um magneto para uma válvula de ajuste do fluxo de ar em um motor a combustão interna.

[002] A presente invenção encontra uma aplicação vantajosa no eixo da válvula borboleta, ao qual será feita referência específica na descrição abaixo, sem com isto comprometer a generalidade do objeto.

FUNDAMENTOS DA ARTE

[003] Uma válvula borboleta, a qual é disposta à jusante de um coletor de admissão e ajusta o fluxo de ar que é alimentado nos cilindros, é prevista nos motores a combustão interna que funcionam a gasolina. Uma válvula borboleta conhecida apresenta um corpo de válvula, no qual é realizada uma sede de válvula, engrenada por uma placa da válvula borboleta, a qual é chaveada sobre um eixo de rotação de modo a bascular entre uma posição aberta e uma posição fechada por efeito da ação de um motor elétrico acoplado no próprio eixo por meio de um comando dotado de engrenagens.

[004] Um sensor de posição, o qual é adaptado de modo a detectar a posição angular do eixo (isto é, da placa da válvula borboleta), é acoplado em uma extremidade do eixo de suporte da placa da válvula borboleta de modo a permitir que a unidade de controle possa controlar, através de uma ação de retorno, o motor elétrico. Nas válvulas borboleta modernas, o sensor de posição é do tipo sem contato e consiste de um rotor, o qual é fixado sobre uma extremidade do eixo de suporte da placa da válvula borboleta, e de um estator, o qual, em uso, fica de frente para o rotor de modo a detectar a posição angular do dito rotor. Tipicamente, o motor elétrico, o comando dotado de engrenagens e o sensor de posição são acomodados dentro de uma câmara de alojamento do corpo da válvula, sendo que a camada de alojamento é fechada por meio de uma tampa removível a qual, em geral, suporta o estator da posição do sensor.

[005] No caso de um sensor de posição de tipo magnético, o rotor consiste de um imã ou magneto, em geral circular, o qual é fixado sobre uma extremidade do eixo de suporte da placa da válvula borboleta. Atualmente, tal magneto, o qual constitui o rotor do sensor de posição, é fixado em uma extremidade do eixo de suporte da placa da válvula borboleta através de cola ou por meio de co-moldagem; porem, tais métodos de manufatura apresentam custos de produção relativamente caros.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[006] Constitui um objetivo da presente invenção o de fornecer um magneto para uma válvula de ajuste do fluxo de ar em um motor a combustão interna, o método de manufatura deste estando isento dos problemas supra descritos e, especificamente, apresentando uma implementação fácil e com um custo pertinente.

[007] De acordo com a presente invenção, é previsto um eixo com um magneto para a válvula de ajuste do fluxo de ar em um motor a combustão interna, de acordo com o quanto reivindicado nas reivindicações que seguem.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A presente invenção será ora descrita com referência aos desenhos que acompanham, os quais ilustram um exemplo não limitativo de uma forma de realização desta, nos quais: - A figura 1 é uma vista frontal na forma de diagrama de uma válvula borboleta para um motor a combustão interna, com partes removidas por questão de clareza; - A figura 2 é uma vista lateral parcialmente seccionada do eixo da válvula borboleta da figura 1, feita de acordo com o método de manufatura, objeto da presente invenção; - A figura 3 é uma vista diagramática em perspectiva e em secção do eixo da figura 2; e - A figura 4 é uma vista diagramática em perspectiva de uma etapa de manufatura do eixo da figura 2.

FORMAS PREFERIDAS DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

[009] Na figura 1, o número 1 indica, no seu conjunto, uma válvula borboleta para um motor a combustão interna (não mostrado). A válvula borboleta 1 compreende um corpo de válvula 2 que acomoda um motor elétrico 3 e no qual é formada uma sede de válvula 4, a qual é engrenada por uma placa 5 da válvula borboleta (mostrada na figura 2), a qual é deslocada entre uma posição de abertura e uma posição de fechamento da sede de válvula 4 por efeito da ação do motor elétrico 3. Especificamente, a placa da válvula borboleta 5 é basculada sobre o eixo 6 que apresenta um eixo de rotação longitudinal 7 e a posição fechada, por efeito da ação do motor elétrico 3, é mecanicamente acoplada ao próprio eixo 6 por meio de um comando de engrenagens 8.

[0010] O motor elétrico 3 apresenta um corpo cilíndrico 9, o qual é delimitado, em sua base, por uma placa metálica 10 dotada de um par de furos passantes (não mostrados) atravessados por dois fios elétricos 11, os quais fornecem energia elétrica para o motor elétrico 3; uma correspondente bucha de isolamento 12 é disposta entre cada fio elétrico 11 e o correspondente furo (não mostrado) na placa 10. A função principal da placa 10 é a de permitir a fixação do motor elétrico 3 no corpo de válvula 2; para este propósito, a placa 10 apresenta três apêndices radiais perfurados 13, através dos quais passam os correspondentes parafusos de fixação 14 para o corpo da válvula 2.

[0011] O motor elétrico 3 apresenta um eixo 15 que termina em uma roda dentada 16, a qual é mecanicamente acoplada ao eixo 6 por meio de uma rida dentada livre 17, interposta entre a roda dentada 16 e uma engrenagem terminal 18 integrada com o eixo 6. A roda dentada 17 apresenta um primeiro conjunto de dentes 19 acoplados com a roda dentada 16 e um segundo conjunto de dentes 20 acoplado com a engrenagem terminal 18; o diâmetro do primeiro conjunto de dentes 19 é diferente do diâmetro do segundo conjunto de dentes 20, assim a roda dentada 17 determina uma relação de transmissão não unitária. A engrenagem terminal 18 é definida por um corpo central totalmente cilíndrico 21, integral com o eixo 6 e dotado de uma poção de coroa circular 22, a qual apresenta uma série de dentes acoplados com a roda dentada 17. O comando totalmente composto por engrenagens 8, isto é, a roda dentada 16, a roda dentada 17 e a engrenagem terminal 18, é normalmente formado em material plástico.

[0012] Tal como o quanto ilustrado através das figuras 1 e 2, a válvula borboleta 1 compreende um sensor de posição 23, o qual é acoplado ao eixo 6 e o qual está adaptado para detectar a posição angular da placa 5 da borboleta. O sensor de posição 23 é do tipo magnético sem contato e consiste de um magneto 24, integral em relação ao eixo 6, e de um dispositivo de leitura 25, disposto de frente ao magneto 24, para ler a posição angular do magneto 24. Especificamente, o magneto 24 apresenta um formato circular e é ao menos parcialmente inserido dentro do corpo central totalmente cilíndrico 21 de uma engrenagem terminal 18. Tal como o quanto ilustrado pelas figuras em anexo, o magneto 24 é parcialmente inserido dentro do corpo central totalmente cilíndrico 21 de uma engrenagem terminal 18, isto é, a parede de base do magneto 24 é visível e assim não recoberta pelo corpo central totalmente cilíndrico 21; de acordo com uma forma de realização diferente (não mostrada), o magneto 24 é completamente inserido dentro do corpo central totalmente cilíndrico 21 da engrenagem terminal 18, isto é, o magneto 24 é completamente encerrado dentro do corpo central totalmente cilíndrico 21.

[0013] Tal como mostrado na figura 4, o eixo 6 e a engrenagem terminal 18 são formados juntos a partir de um material plástico (tecno polímeros) através de injeção; por conseqüência, o eixo 6 e a engrenagem terminal 18 são monolíticos, isto é, formado de modo inteiriço ou sem emendas pelo mesmo material. A manufatura do eixo 6 e da engrenagem terminal 18 contempla o uso de um primeiro molde 26, o qual reproduz o negativo do formato do eixo 6 e da engrenagem terminal 18 e, no qual, um material plástico fundido é injetado de modo a formar o eixo 6 e a engrenagem terminal 18. O primeiro molde 26 é conformado de modo a definir uma sede circular ou cavidade 28 na engrenagem terminal 18 destinada a uma posterior acomodação do magneto 24 do sensor de posição 23.

[0014] Em seguida, o eixo 6 e a engrenagem terminal 18 (ou apenas a engrenagem terminal 18) são ao menos parcialmente inseridos em um segundo molde 27, o qual reproduz o negativo do formato do magneto 24 do sensor de posição 23 e no qual um polímero magnético fundido (p. ex., um polímero de neodímio) é injetado de modo a formar o magneto 24. Obviamente, a segunda cavidade 27 abraça (envolve) a sede circular ou cavidade 28 destinada a acomodar o magneto 24 do sensor de posição 23. O polímero magnético consiste de pequenas partículas de material metálico magnético (pó) e de uma matriz de ligante plástico; de modo a injetar o polímero magnético, a matriz de ligante plástico é fundida, enquanto que as pequenas partículas de material metálico magnético (pó) permanecem sólidas e suspensas na matriz plástica fundida.

[0015] De acordo com uma forma preferida de realização, a injeção do polímero magnético plástico para formar o magneto 24 é realizada radialmente (isto é, perpendicular ao eixo de rotação radial 7) a partir de dois pontos de injeção diferentes e simetricamente dispostos ao redor do eixo de rotação longitudinal 7, e posicionados no perímetro externo da sede 28 para o magneto 24, de modo a otimizar a posição da linha uniforme de fluxo do material plástico, forçando-o dentro do volume do magneto 24. Em outras palavras, o polímero magnético fundido é injetado ao longo de uma direção radial a partir de pelo menos dois pontos de injeção diferentes, de modo a formar o magneto 24; o número de pontos de injeção é pelo menos igual a 2 e, de forma mais em geral, está compreendido entre dois e quatro. Em virtude do uso da injeção radial, a partir de diversos pontos de injeção diferentes, do polímero magnético fundido, as linhas contínuas ou inteiriças do magneto 24 ficam dispostas dentro do magneto 24 e assim o próprio magneto 24 fica particularmente homogêneo; devido a considerável homogeneidade do material injetado, as linhas de fluxo do campo magnético geradas pelo magneto 24, após a sua magnetização, são uniformes e assim a leitura da posição pelo sensor 23 é muito precisa.

[0016] Por fim, o magneto 24 é magnetizado através da disposição do magneto dentro de um campo apropriadamente orientado e variando a intensidade do campo magnético, de modo a fazer com que o magneto 24 realize o ciclo de histerese. Normalmente, o magneto 24 é magnetizado após a injeção do próprio magneto 24; alternativamente, o magneto 24 poderia ser magnetizado durante a injeção, por exemplo, provendo o segundo molde 27 com uma bobina na qual uma corrente elétrica passasse com o uso.

[0017] De acordo com uma forma possível de realização, dois moldes 26 e 27 apresentam uma peça comum 29 (isto é, que é usada tanto para o molde 26 quanto para o 27) e duas correspondentes partes características 30 e 31 (isto é, apropriada para cada molde 26 ou 27). Em outras palavras, o primeiro molde consiste de uma parte comum 29 e de uma parte característica apropriada 30, enquanto que o segundo molde 27 consiste de uma parte comum 28 e de uma parte característica apropriada 31.

[0018] Em outras palavras, o eixo 6, a engrenagem terminal 18 e o magneto 24 são manufaturados através de uma injeção em duas etapas ou de uma injeção seqüencial de um material plástico de formação do eixo 6 e da engrenagem 18 e de um polímero magnético de formação do magneto 24.

[0019] No processo de manufatura supra descrito, o eixo 6 é inicialmente feito junto com a engrenagem 18 e o magneto 24 é feito posteriormente; de acordo com uma forma diversa de realização, o magneto 24 pode ser feito primeiro e a engrenagem terminal 18 depois.

[0020] O método de manufatura supra descrito do eixo 6, da engrenagem terminal 18 e do magneto 24 é particularmente vantajoso uma vez que este permite restringir os tempos de manufatura e os custos, além de obter um componente altamente integrado e uma considerável precisão na manufatura, especificamente, no posicionamento do magneto 24 com relação ao eixo 6. Especificamente, a contenção dos tempos de manufatura e dos custos é obtida em virtude do fato de que o método supra descrito de manufatura do eixo 6, da engrenagem terminal 18 e do magneto 24 pode ser automatizado de forma simples e completa.

[0021] O método de manufatura supra descrito obviamente pode ser usado para fabricar o conjunto eixo/rotor magnético para qualquer tipo de válvula de ajuste do fluxo de ar para um motor a combustão interna; por exemplo, um tal método de manufatura poderia ser usado para fabricar um conjunto eixo/rotor magnético de uma válvula de abafamento ou de afogador de um sistema de turbilhonamento ou de um sistema de inversão do coletor de admissão de um motor a combustão interna.

Claims

1. Método de manufatura de um eixo (6), dotado de um magneto (24) para uma válvula (1) de ajuste do fluxo de ar em um motor a combustão interna; o método sendo caracterizado por compreender as etapas de: - dispor de um primeiro molde (26), o qual reproduz o negativo do formato do eixo (6) e determina a formação da sede (28) para um magneto (24); - injetar um material plástico fundido dentro do molde (26) de modo a formar o eixo (6) dotado de uma sede (28) para o magneto (24) através da moldagem por injeção; - dispor de um segundo molde (27), o qual envolve a sede (28) para o magneto (24); e - injetar um polímero magnético fundido dentro do segundo molde (27) para formar o magneto (24), através da moldagem por injeção.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a injeção do polímero magnético fundido para a formação do magneto (24) ser realizada radialmente a partir de ao menos dois diferentes pontos de injeção, simetricamente dispostos ao redor do eixo de rotação longitudinal (7) do eixo.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os pontos de injeção serem posicionados no perímetro externo da sede (28) para o magneto (24).

4. Método, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por o número de pontos de injeção estar compreendido entre dois e quatro.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender a etapa de magnetizar o magneto (24) através da disposição do magneto (24) dentro de um campo magnético apropriadamente orientado e através da variação na intensidade do campo magnético de modo a fazer com que o magneto (24) realize ao menos um ciclo de histerese.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o magneto (24) ser magnetizado na extremidade do molde do polímero magnético fundido.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o magneto (24) ser magnetizado durante a moldagem do polímero magnético fundido.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o eixo (6) ser dotado de uma engrenagem terminal (18), a qual é definida por um corpo central cilíndrico (21) integral em relação ao eixo (6) e é dotada de ao menos uma porção de coroa circular (22) que apresenta uma série de dentes acoplados; o magneto (24) é ao menos parcialmente inserido dentro do corpo central cilíndrico (21) da engrenagem terminal (18).

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o magneto (24) constituir a parte giratória do sensor de posição (23) de tipo magnético sem contato, adaptado para ler a posição angular do eixo (6).

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por os dois moldes (26, 27) apresentarem uma parte comum (29) e duas correspondentes partes características (30, 31).