ES2213607T3 - Cigueñal de motor de combustion interna multicilindro. - Google Patents

Abstract

Cigüeñal para un motor de combustión interna multicilindros, constituido por un árbol (2), que tiene muñones (2), gorrones (3) unidos a dichos muñones por brazos (4), teniendo al menos uno de dichos brazos (4) un resalte (6) de rigidización que se extiende a la altura del gorrón (3), correspondiente, en saliente sobre la cara exterior de dicho brazo (4), caracterizado porque el resalte (6) está formado por un casquete esférico.

Description

Cigüeñal de motor de combustión interna multicilindro.

El presente invento se refiere a los cigüeñales de motores de combustión interna multicilindros destinados especialmente a equipar los vehículos automóviles conforme al preámbulo de la reivindicación 1 (EP 0 199.907 A). El invento se refiere más particularmente a la mejora de la resistencia mecánica de los cigüeñales gracias a una forma adaptada de sus brazos.

El cigüeñal o árbol motor de un motor de combustión multicilindros recibe el empuje de los pistones por medio de las bielas y suministra un movimiento rotatorio a partir de los movimientos rectilíneos alternativos de los pistones.

Clásicamente, el cigüeñal de un motor de combustión interna presenta asientos de eje o muñones colocados en línea, destinados a girar en cojinetes correspondientes soportados por el bloque de cilindros. Los gorrones de cigüeñal que forman los ejes de las cabezas de bielas son solidarios de los muñones por pares de brazos que se extienden sensiblemente de forma perpendicular al eje longitudinal del cigüeñal.

El cigüeñal está igualmente provisto de contrapesos que sirven para el equilibrado estático y dinámico de los equipos móviles formados por los diferentes conjuntos gorrón-biela-pistón. Cada contrapeso es soportado por, al menos, uno de los brazos que soporta el gorrón correspondiente, en el lado opuesto de este último con respecto al muñón.

Los brazos que unen los muñones con los gorrones deben tener rigideces importantes para limitar la deformación del cigüeñal en funcionamiento cuando este último está sometido a la presión de los gases y a la fuerza centrífuga de las bielas y de los pistones. Por no poseer una rigidez suficiente, los brazos tienden a flexionar, lo que produce un aumento de los rozamientos al nivel de los cojinetes, dando lugar a una disminución de las prestaciones del motor, sobre todo en cuanto a desgaste, consumo y ruido.

Clásicamente, los perfiles de las caras exteriores de los brazos en la dirección axial de los gorrones tienen formas geométricas sencillas: dos superficies planas oblicuas lateralmente o dos formas cilíndricas convexas o cóncavas oblicuas lateralmente, a veces con nervios en el plano de la junta. Estas soluciones tradicionales no representan siempre la mejor prestación rigidez/peso, teniendo el inconveniente de implicar una masa suplementaria al funcionamiento, es decir un mayor coste.

El documento EP 199907 A explica un cigüeñal con un saliente en la superficie exterior de los brazos que unen los gorrones con los muñones. Este saliente tiene un perfil trapezoidal y está colocado entre el eje del gorrón y el eje del muñón.

El presente invento tiene pues por objeto un cigüeñal de motor de combustión interna que soluciona los inconvenientes de la técnica anteriormente citada, ya que garantiza una gran rigidez de los brazos de unión con un peso reducido.

El cigüeñal según el invento está más particularmente destinado a equipar un motor de combustión interna, y está constituido por un árbol que tiene muñones y gorrones unidos a los muñones por los brazos.

Al menos uno de los brazos tiene un resalte de rigidización, que se extiende en la dirección del gorrón correspondiente en saliente en la cara exterior del brazo y estando el resalte formado por un casquete esférico.

Según otra característica del cigüeñal objeto del invento, el diámetro de la base de dicho casquete esférico corresponde sensiblemente a dos tercios del diámetro del gorrón correspondiente.

Según otra característica del cigüeñal objeto del invento, el casquete esférico está implantado en el extremo del brazo, de forma que su círculo de base sea tangente a la generatriz del gorrón.

Según otra característica del cigüeñal objeto del invento, el resalte se prolonga a lo largo del brazo en dirección del muñón por un nervio.

Según otra característica del cigüeñal objeto del invento, el nervio tiene una anchura comprendida entre 0,3 y 0,5 veces el diámetro de la base del resalte.

Se comprenderán mejor los fines, aspectos y ventajas del presente invento a partir de la descripción que se expone a continuación de diferentes modos de realización del invento, dada a título de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos anejos, en los que:

- la figura 1 es una vista de frente parcial de un cigüeñal según el invento;

- la figura 2 es una vista en sección según la línea II-II de la figura 1;

- la figura 3 es una vista similar a la de la figura 2, que presenta una variante de realización del cigüeñal según el invento.

Sólo se han representado los elementos necesarios para la comprensión. Para facilitar la interpretación de los dibujos, los mismos elementos llevan las mismas referencias de una a otra figura.

Con referencia a las figuras 1 y 2, se ha representado un cigüeñal referenciado 1, por ejemplo con cinco muñones y cuatro gorrones destinado a equipar un motor de combustión interna del tipo de cuatro cilindros en línea. Este cigüeñal 1 está constituido por un árbol obtenido por fundición o por forja que comprende dos asientos de eje o muñones 2 colocados en línea y destinados a girar en los cojinetes del cárter-cilindros, no representado, del motor.

Cada uno de los gorrones 3 que forman los ejes de las cabezas de biela son solidarios de los muñones contiguos mediante brazos 4, que se extienden sensiblemente de forma perpendicular al eje longitudinal del cigüeñal. Por otra parte, todos o parte de los brazos 4 están provistos de contrapesos 5 que sirven para el equilibrado estático y dinámico de los equipos gorrón-biela-pistón.

Así se tiene, partiendo de un extremo del árbol, un muñón extremo 2, después un muñón intermedio, después un muñón central, después un muñón intermedio y, finalmente, un muñón extremo. Entre estos cinco muñones se disponen cuatro gorrones, un gorrón extremo 3, después dos gorrones intermedios a 180º con relación al gorrón 3 y finalmente el gorrón extremo en la misma posición que el gorrón 3. Cada gorrón está unido a los muñones contiguos respectivamente por un par de brazos que se extienden sensiblemente de forma perpendicular al eje longitudinal del
cigüeñal 1.

El equilibrado de los equipos móviles formados por los diferentes conjuntos gorrón-biela-pistón está realizado por los contrapesos 5 dispuestos respectivamente en todos o parte de los brazos, estando estos contrapesos situados en el lado opuesto de los gorrones correspondientes con relación a los muñones.

De acuerdo con el invento, todos los brazos 4 del cigüeñal están conformados para ofrecer una gran rigidez sin aumento de peso.

Para conseguir esto, cada uno de los brazos 4, que en los ejemplos ilustrados son de forma trapezoidal, tiene un refuerzo de forma adaptada, que responde a la más justa necesidad de las fuerzas locales. Este refuerzo está definido por un resalte que forma cuerpo con el brazo, resalte que tiene forma de casquete esférico 6.

Cada uno de los brazos 4 está conformado para tener una cara exterior que tiene lados sensiblemente planos o incluso cilíndrico-cóncavos, inclinados con relación al plano perpendicular al eje del cigüeñal con un ángulo \alpha comprendido preferentemente entre 10º y 30º.

El refuerzo de forma esférica 6 está dispuesto en medio del brazo 4, sensiblemente centrado con relación al plano de simetría de este último. Este refuerzo 6, que forma cuerpo con el brazo 4 y que se obtiene preferentemente por moldeo, tiene en la base un diámetro \Phi_{s} sensiblemente igual a dos tercios (2/3) del diámetro \Phi_{m} del gorrón 3 correspondiente.

El casquete esférico está implantado en el extremo superior del brazo (opuesto al muñón) preferentemente, el círculo de base del casquete 6 está dispuesto de forma que sea tangente a la generatriz del gorrón 3. El espesor "e" del casquete 6 en saliente en la superficie del brazo 4, está comprendido preferentemente entre 1 mm y 7 mm, de forma que la distancia entre el casquete 6 y el lado del muñón contiguo 2 permanezca superior a 0,2 mm. También preferentemente, el casquete 6 se une el brazo 4 formando una garganta de menor diámetro cuyo radio de enlace es aproximadamente 4 mm de radio.

Según la variante de realización representada en la figura 3, el casquete esférico está prolongado a lo largo del brazo 4 en la dirección del muñón 2 por un nervio 7. Este nervio 7 tiene una anchura "L" comprendida aproximadamente entre 0,3 y 0,5 \Phi_{s}, el diámetro de la base del casquete 6. El perfil de este nervio es o bien cóncavo como el de la figura, o bien recto o incluso convexo.

Tal nervio permite mejorar el efecto del refuerzo esférico 6 para disminuir el nivel de esfuerzo en el brazo.

Por supuesto, el invento no está de ninguna manera limitado al modo de realización descrito e ilustrado, el cual no se ha dado más que a título de ejemplo.

Así, solamente una parte de los brazos 4 del cigüeñal 1 pueden estar provistos de resaltes 6.

Claims (5)

1. Cigüeñal para un motor de combustión interna multicilindros, constituido por un árbol (2), que tiene muñones (2), gorrones (3) unidos a dichos muñones por brazos (4), teniendo al menos uno de dichos brazos (4) un resalte (6) de rigidización que se extiende a la altura del gorrón (3), correspondiente, en saliente sobre la cara exterior de dicho brazo (4), caracterizado porque el resalte (6) está formado por un casquete esférico.

2. Cigüeñal para un motor de combustión interna multicilindros según la reivindicación 1, caracterizado porque el diámetro de la base (\Phi_{s}) de dicho casquete esférico (6) corresponde sensiblemente a dos tercios del diámetro (\Phi_{m}) del gorrón correspondiente (3).

3. Cigüeñal para un motor de combustión interna multicilindros según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho casquete esférico (6) está implantado en el extremo del brazo (4), de forma que su círculo de base sea tangente a la generatriz del gorrón (3).

4. Cigüeñal para un motor de combustión interna multicilindros según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho casquete esférico (6) se prolonga a lo largo del brazo (4) en la dirección del muñón (2) por un nervio (7).

5. Cigüeñal para un motor de combustión interna multicilindros según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho nervio tiene una anchura (L) comprendida entre 0,3 y 0,5 veces el diámetro de la base de dicho casquete esférico (6).