ES2288545T3 - Colector de admision o distribuidor para el motor termico de un vehiculo y su proceso de produccion. - Google Patents
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Abstract
Colector de admisión para motor térmico constituido por al menos dos partes (1, 1'') hechas de material termoplástico y montadas conjuntamente, y una pieza unida adicional (4) colocada antes del montaje de dichas al menos dos partes (1, 1'') que forman dicho colector sobre o en una de estas partes, incluyendo dicho colector una cámara de admisión (2) conectada, para comunicación de fluido, a tubos de admisión (3) abiertos a la cámara de admisión (2), estando compuesta la pieza unida adicional (4) de un cuerpo principal (5) que forma una chapa de soporte y montaje y de porciones de tubo (6, 6'') producidas en una pieza con dicho cuerpo principal (5), caracterizado porque dichas porciones de tubo (6, 6'') incluyen manguitos (6) que forman los orificios de entrada de dichos tubos de admisión (3) que se abren sobre dicha cámara de admisión a través de dicho cuerpo principal (5).
Description
Colector de admisión o distribuidor para el
motor térmico de un vehículo y su proceso de producción.
La presente invención se refiere al campo de
productos o artículos de forma compleja producidos montando una
pluralidad de partes o piezas básicas, y se refiere más en concreto
a un colector de admisión o distribuidor para el motor térmico de
un vehículo y a un proceso de producción de un colector o
distribuidor de este tipo.
Los colectores de admisión o distribuidores
constituyen piezas cerradas o huecas con formas complejas y de
compartimientos múltiples, que generalmente no permiten la
producción en una pieza.
Por lo general, los artículos de este tipo se
obtienen mediante el montaje mutuo de una pluralidad de partes
distintas producidas por separado por moldeo, al mismo tiempo que se
buscan divisiones que generan un número mínimo, preferiblemente
dos, de partes básicas que sean fáciles de montar y permiten obtener
un buen sellado del conjunto.
Los tubos de admisión constan generalmente,
debido a su estructura tubular, alargada y curvada, de elementos
que son difíciles de obtener de una pieza por moldeo y, por lo
tanto, el plano de montaje del colector o distribuidor a menudo los
cruza o incluso sigue su eje longitudinal.
US-A-5 636 605
describe un colector de admisión compuesto incluyendo dos partes
hechas de material termoplástico y montadas conjuntamente, y una
pieza unida adicional colocada dentro de una de las partes antes del
montaje de las dos partes. La pieza unida define una pluralidad de
porciones de tubo que cooperan con porciones complementarias
formadas en la parte que aloja la pieza unida con el fin de definir
tubos de entrada del colector. Las porciones de tubo de la pieza
unida definen mitades longitudinales de los tubos respectivos, y por
lo tanto están unidos a las porciones complementarias por
soldaduras longitudinales que se extienden a lo largo de toda su
longitud.
Sin embargo, proporcionar segmentos de unión
para el colector en la región de los tubos debilita la constitución
de éste último sometiéndolos directamente a tensiones que pueden
tener lugar entre las partes componentes del colector y no permite
un montaje local preciso y por lo tanto fiablemente sellado,
extendiéndose la unión de montaje prolongada también a otras partes
o posiciones del colector.
Además, cuando el montaje se lleva a cabo
mediante un proceso que genera costuras de molde (moldeo por
vibración por ejemplo), salientes o que no asegura la continuidad
física de la pared interna de los tubos, el resultado es una
perturbación del flujo gaseoso que pasa por ellos.
El objeto principal de la presente invención es
superar dichos inconvenientes y limitaciones.
Otro objeto es reducir la complejidad de la
forma de las partes a montar, en particular la parte que incorpora
dichos tubos, total o parcialmente.
Finalmente, el objeto es proporcionar un
colector, cuyo sellado se refuerza entre los tubos, en particular
en el lado de la cámara impelente y que permite un sellado estanco
de cada uno de los tubos.
Para esta finalidad, la presente invención se
refiere a un colector de admisión para un motor térmico según la
reivindicación 1.
La invención se entenderá mejor con la ayuda de
la descripción siguiente que se refiere a una realización preferida
que se ofrece a modo de ejemplo no limitador y que se explica con
referencia a los dibujos esquemáticos acompañantes, en los que:
La figura 1 es una vista parcial en sección de
un colector de admisión de la invención según un plano incluyendo
el eje longitudinal de un tubo de dicho colector.
Las figuras 2 a 4 son vistas en perspectiva,
según tres direcciones diferentes, de una pieza unida que es parte
del colector con tres tubos representados en la figura 1.
La figura 5 es una vista de la pieza unida
similar a la de la figura 2, habiéndose quitado artificialmente el
material elastomérico sellante de dicha pieza y estando las aletas
en la posición abierta.
La figura 6 es una vista parcial en perspectiva
de la parte que constituye el colector que recibe la pieza unida e
incorpora las porciones complementarias de los tubos de
admisión.
La figura 7 es una vista en perspectiva
detallada que representa el eje de control y las aletas formadas
encima que forman parte del colector según la invención.
Y la figura 8 es una vista detallada en sección
en una escala diferente de un soporte de montaje y guía rotativo de
la unidad incluyendo eje de control/aletas.
Como se representa en la figura 1, el colector
de admisión o distribuidor para un motor térmico está constituido
por al menos dos partes 1, 1' montadas conjuntamente en particular
dos partes hechas de material termoplástico montadas por soldadura
por vibración e incluyendo una cámara de admisión o impelente
conectada, para comunicación de fluido, a tubos de admisión que se
abren a la cámara.
Según la invención y como se representa en las
figuras 2 a 6 en unión con la figura 1, dicho colector incluye una
pieza unida adicional 4 compuesta, por una parte, de un cuerpo
principal 5 que forma una chapa de soporte y montaje y, por otra
parte, de porciones de tubo 6, producidas en una pieza con dicho
cuerpo 5 y definiendo al menos los orificios de entrada 6, de
dichos tubos 3, colocándose y, si es aplicable, fijándose dicha
pieza unida 4 antes del montaje de dichas al menos dos partes 1, 1'
que forman dicho colector o distribuidor sobre o en una de estas
partes.
Según una característica de la invención, las
porciones de tubo de admisión 6, 6' incluyen, aparte de los
manguitos 6 que forman o que extienden los orificios de entrada de
dichos tubos 3 que se abren sobre la cámara impelente 2, partes de
conducto o segmentos de conducto 6' que extienden dichos orificios
de entrada 6 y forman porciones con una sección sustancialmente
semicircular, constituyendo al menos parcialmente dichos tubos
3.
Los segmentos de conducto 6' se pueden extender,
por ejemplo como se representa en la figura 1 de los dibujos
acompañantes, al extremo de los tubos 3, en otros términos, a la
pestaña de fijación.
Con la pieza unida 4 que incorpora las porciones
de tubo 3 es posible producir más fácilmente las partes componentes
1, 1' del colector y, si es aplicable, producir tubos de admisión 3
de forma compleja sin necesidad de un molde de forma complicada,
complejas operaciones de moldeo y/o una parte constituyente a montar
con otras partes adicionales, seleccionando apropiadamente la
división de dichos tubos 3 en porciones 6' y 6''.
Además, la pieza unida 4 como tal no forma una
parte componente del colector de admisión, en particular de la
envuelta externa de éste último, pero es su inserto o un cartucho
que no se somete directamente a la carga el que se puede aplicar
entre dichas partes componentes 1, 1'.
Finalmente, en el caso de partes 1, 1' hechas de
material termoplástico montadas por soldadura por vibración, el uso
de una pieza unida 4 como se ha mencionado anteriormente evita el
plano de soldadura que pasa a través de los tubos 3 y por lo tanto
la formación de costuras de soldadura en su región.
Esta disposición es de primordial importancia
considerando la reducción del espacio libre alrededor del motor y
el aumento en la densidad de dispositivos auxiliares alrededor de
éste último (por ejemplo paso del inyector y su conexión entre los
tubos en vehículos de inyección directa).
Además, esta disposición evita la presencia de
zonas ásperas en las paredes internas de los tubos que probablemente
perturbarán el buen flujo de aire (por desprendimiento) a través de
estos últimos.
Según una realización preferida de la invención
representada en la figura 1 y 6 de los dibujos acompañantes, la
parte componente 1 del colector incluyendo las porciones
complementarias 6'' de los tubos de admisión 3 está provista de una
porción de pared 7 para ajustar el cuerpo principal 5 de la pieza
unida 5, estando provista dicha porción de pared 7 de agujeros 7'
para el paso de porciones de tubos de admisión 6, 6' de dicha pieza
unida 4 para montaje de apoyo, y cooperando con porciones 6'' y el
enclavamiento ajustado de al menos algunos de los manguitos 6 que
forman o extienden los orificios de entrada de las porciones de tubo
de admisión 6, 6' de dicha pieza unida 4.
De manera ventajosa dicha porción de pared 7
tendrá una estructura plana, análoga al cuerpo principal 5 de la
pieza unida 4, constando preferiblemente esta última de dos chapas
paralelas 5' 5'' conectadas conjuntamente por elementos
transversales que constan de manguitos 6 que forman o extienden
orificios de entrada de las porciones de tubo 6, 6', estando los
tubos de admisión 3 preferiblemente alineados uno con otro en una
disposición paralela (figuras 2 a 5).
La pieza unida 4 se puede bloquear en posición
en la parte componente 1 y montarse de forma estanca con ésta
última de varias formas.
La porción de pared 7 está provista
preferiblemente de una pluralidad de lugares de colocación y/o
fijación 8 para el cuerpo principal 5 de la pieza unida 4, por
ejemplo con pasadores o lengüetas que cooperan con lugares
complementarios 8', tales como orificios o pasos, por ejemplo,
producidos o formados en el cuerpo principal 5 de la pieza unida 4
y esto tiene lugar mientras se monta ésta última en dicha porción de
pared 7.
El montaje de la pieza unida 4 en la parte 1
puede ser bloqueado y fijado por roscado, grapado, por retención
por compresión por la otra parte componente 1' después de su montaje
con la parte 1, por adhesión o de otro modo los lugares cooperantes
8 y 8' posiblemente presentes que tiene solamente una función de
colocación y/o sujeción temporal relativa.
Sin embargo, el ajuste y montaje de dicha pieza
4 en dicha parte 1 también se puede realizar simultáneamente por
cooperación mecánica y funcional de dichos lugares 8 y 8', por
ejemplo conformando los extremos de las lengüetas que se extienden
más allá de los orificios 8' después de montar la pieza 4 en la
parte 1.
Para asegurar un buen sellado de los tubos 3 en
la región de las interfaces de unión entre las porciones 6 y 6' y
las porciones 6'', las porciones de tubo 6, 6' están dispuestas en
la región de sus bordes que entrarán en contacto con los bordes de
acoplamiento de las porciones complementarias 6'' de dichos tubos 3
integrados en una 1 de dichas partes 1, 1' que constituye el
colector con una cubierta 9 que sella por compresión, tal como un
material elastomérico unido por moldeo duplicado o coinyección en
dichos bordes de contacto de dichas porciones de tubo 6, 6' (véase
las figuras 2 a 4).
Según una variación ventajosa de la invención
que permite regular el flujo en los tubos 3, como se representa en
las figuras 2 a 6 de los dibujos acompañantes, la pieza unida 4 está
provista en la región de cada porción de tubo 6, 6' de una aleta 10
u obturador rotativo que se puede desplazar entre una posición
cerrada en la que sella el paso en el tubo relevante 3 y una
posición abierta en la que libera dicho paso, montándose dichas
aletas u obturadores 10 en un solo eje de control 11 que se extiende
a través de los manguitos 6 que forman o extienden los agujeros de
entrada de dichas porciones de tubo 6, 6' en la región de los
orificios de montaje adaptado 11 en el lado del cuerpo principal 5
enfrente de los agujeros 6'' de dichos orificios de entrada.
Preferiblemente, las aletas u obturadores 10 se
producen por moldeo in situ en el eje de control 11, teniendo
éste último una sección no circular, preferiblemente poligonal, al
menos en la región de sus segmentos que reciben las aletas 10 por
moldeo duplicado.
Para asegurar un buen sellado en la región de
los orificios de montaje 12 y al mismo tiempo la producción simple
de los cojinetes de soporte de la unidad incluyendo aletas 10/eje
11, se puede prever que el cuerpo de cada aleta u obturador 10 se
extienda lateralmente en el eje de control 11, por manguitos de
material 10' que se extienden al menos parcialmente en los dos
orificios de montaje opuestos 12 producidos en el manguito 6 de la
porción de tubo que recibe dicha aleta de pivote u obturador 10 y
forman cojinetes de guía rotacionales (véase en particular las
figuras 5, 7 y 8).
Por lo tanto, el eje 11 no se requiere
directamente para la guía rotacional de dicho conjunto, sino que
solamente se usa para la colocación y desplazamiento rotacional
simultáneo de las aletas 10.
Dado que el eje de rotación y control 11 se
coloca entre el cuerpo de las aletas y los tubos, cuando la pieza 4
está en posición, el eje 11 es así invisible para el flujo interno y
esto asegura la protección de este eje con respecto al aire de
admisión (mezcla de aire, aceite, REG (gases de escape reciclados)
con óxidos que pueden dañar un eje de metal).
Además, no hay zonas ásperas en la cámara
impelente dado que el eje, las guías rotacionales y los topes están
enmascarados por las paredes de los cuerpos de las aletas 10.
Además, dado que los cuerpos de las aletas se hacen de materiales
plásticos, es posible producir, en la región de los agujeros 6' de
los orificios de entrada 6 una forma de una trompeta o tulipán de
tipo simétrico o asimétrico que permita promover el flujo de
aire.
Para reducir los escapes en la posición cerrada
de las aletas 10, cada porción de tubo 6, 6' se puede disponer en
la cara interna de la pared de manguito 6 y en la región de las
tiras semicirculares que miran a o están en contacto con la aleta u
obturador 10 en una posición que la sella, con una cubierta 9' hecha
de un material estanco, en particular un elastómero, unido por
moldeo duplicado o biinyección en dicha pared, extendiéndose
también dicha cubierta 9' al menos parcialmente en los orificios de
montaje 12 del eje de control 11 y de la aleta u obturador 10
producido en la porción de tubo relevante 6, 6' (figuras 1, 2 y
3).
Así, el sellado entre las aletas 10 y la pared
interna de los tubos 3 se obtiene en la periferia aplicando una
cubierta elastomérica 9', y después por inyección in situ en
los manguitos 6 de las aletas 10 sobre el elastómero.
En hecho, la forma de las aletas 10 corresponde
íntimamente al contorno interno de los tubos 3 definido por la
cubierta 9 en la región de la zona que mira al borde periférico de
las aletas 10 cuando éstas últimas están en la posición
cerrada.
La presente invención también se refiere a un
proceso para producir un colector de admisión o distribuidor tal
como el descrito anteriormente, incluyendo una cámara de admisión 2
y una pluralidad de tubos 3 en comunicación de fluido con dicha
cámara, caracterizado porque consiste en proporcionar las diferentes
partes 1, 1' que constituyen el cuerpo del colector, y una pieza
adicional 4 compuesta al menos de un cuerpo principal 5 que forma
una chapa de soporte y montaje y una pluralidad de porciones de tubo
6, 6'; unir después, por enclavamiento parcial, dicha pieza
adicional 4 sobre la parte que constituye el colector 1 que
incorpora las porciones complementarias de tubo 6'', si es
aplicable, fijándola o bloqueándola en posición; montar
posteriormente las varias partes componentes 1, 1' de dicho
colector.
Como se representa en la figura 1 de los dibujos
acompañantes, las partes componentes del colector 1, 1' son
preferiblemente dos, hechas de material termoplástico y montadas por
soldadura por vibración en la región de las zonas de montaje
adaptadas cooperantes 1''.
Según una variación ventajosa de la invención,
la pieza unida 4 se obtiene por moldeo por inyección de material
termoplástico y moldeo duplicado por inyección de material
elastomérico 9, 9' en posiciones dadas de las porciones de tubo 6,
6', después, si es necesario, colocando un eje de control 11 e
inyectando aletas de sellado 10 en posición cerrada en este eje 11
y en dicho material elastomérico 9, 9', en las varias porciones de
tubo 6, 6', seguido de la contracción diferencial del material que
constituye los cuerpos de dichas aletas 10.
Por lo tanto, la pieza 4 se obtiene por
sucesivas multi-inyecciones del material
termoplástico formando, en una sola pieza, el cuerpo 4 y las
porciones de tubo 6 y 6', después de las cubiertas 9 y 9' hechas de
material elastomérico, y finalmente del material termoplástico que
constituye las aletas 10, después de colocar el eje 11, moldeándose
las aletas 10 por inyección en la posición cerrada para obtener un
buen sellado periférico.
La rotación de las aletas 10 en los manguitos 6
que forman el soporte y su cuerpo de guía es posible por la
contracción diferencial controlada de los dos materiales
termoplásticos que forman las aletas 10 y la pieza unida 4 (cuerpo
5 + porciones 6, 6').
Se deberá indicar que la invención permite, con
dos partes idénticas 1 y 1', la producción de un rango completo de
distribuidores diferentes, incluyendo cada uno de estos piezas o
insertos unidos 4 con formas diferentes, estructuras y dimensiones
que se pueden montar de manera ajustada en lugares adaptados de una
de las dos partes y que constituye con éstas últimas, por
complementariedad de forma, tubos de admisión.
Estas varias piezas unidas 4 pueden incluir
porciones de tubo 6, 6' con o sin aletas 10, con diferentes
longitudes y/o diámetros y configuraciones de agujeros diferentes o
similares.
Claims (14)
1. Colector de admisión para motor térmico
constituido por al menos dos partes (1, 1') hechas de material
termoplástico y montadas conjuntamente, y una pieza unida adicional
(4) colocada antes del montaje de dichas al menos dos partes (1,
1') que forman dicho colector sobre o en una de estas partes,
incluyendo dicho colector una cámara de admisión (2) conectada,
para comunicación de fluido, a tubos de admisión (3) abiertos a la
cámara de admisión (2), estando compuesta la pieza unida adicional
(4) de un cuerpo principal (5) que forma una chapa de soporte y
montaje y de porciones de tubo (6, 6') producidas en una pieza con
dicho cuerpo principal (5), caracterizado porque dichas
porciones de tubo (6, 6') incluyen manguitos (6) que forman los
orificios de entrada de dichos tubos de admisión (3) que se abren
sobre dicha cámara de admisión a través de dicho cuerpo principal
(5).
2. Colector según la reivindicación 1,
caracterizado porque las porciones de tubo de admisión (6,
6') incluyen partes de conducto (6') que extienden dichos manguitos
(6) y forman porciones con una sección sustancialmente
semicircular, constituyendo al menos parcialmente dichos tubos (3)
juntamente con porciones complementarias (6'') formadas en una de
dichas partes (1).
3. Colector según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la parte (1)
incluyendo dichas porciones complementarias (6') de los tubos de
admisión (3) está provista de una porción de pared (7) para montar
el cuerpo principal (5) de la pieza unida (4), estando provista
dicha porción de pared (7) de agujeros (7') para el paso de dichas
porciones de tubo (6, 6') de dicha pieza unida (4) y el
enclavamiento ajustado de al menos algunos de dichos manguitos (6)
de dicha pieza unida (4).
4. Colector según la reivindicación 3,
caracterizado porque la porción de pared (7) está provista de
una pluralidad de formaciones (8) que cooperan con formaciones
complementarias (8') en el cuerpo principal (5) de la pieza unida
(4) después de montar ésta última en dicha porción de pared (7).
5. Colector según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el cuerpo
principal (5) de la pieza unida (4) tiene una estructura plana y
está constituido por dos chapas paralelas (5', 5'') conectadas una
a otra por elementos transversales que constan de dichos manguitos
(6), estando los tubos de admisión (3) preferiblemente alineados
uno con otro en una disposición paralela.
6. Colector según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque las porciones de
tubo (6, 6') están provistas de una cubierta (9) que sella por
compresión en la región de sus bordes que entrarán en contacto con
los bordes de acoplamiento de las porciones complementarias (6'') de
dichos tubos (3) integrados en una (1) de dichas partes (1, 1') que
constituyen el colector.
7. Colector según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la pieza unida
(4) está provista, en la región de cada porción de tubo (6, 6'), de
un obturador rotativo (10) que puede ser desplazado entre una
posición cerrada en que sella el paso en el tubo relevante (3) y una
posición abierta en la que deja libe dicho paso, montándose dichos
obturadores (10) en un solo eje de control (11) que se extiende a
través de dichos manguitos (6).
8. Colector según la reivindicación 7,
caracterizado porque los obturadores (10) se producen por
moldeo in situ en el eje de control (11), teniendo éste
último una sección no circular al menos en la región de sus
segmentos que reciben los obturadores (10) por moldeo duplicado.
9. Colector según cualquiera de las
reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque el cuerpo de
cada obturador (10) se extiende lateralmente, en el eje de control
(11), por manguitos de material (10') que se extienden al menos
parcialmente en dos orificios de montaje opuestos (12) producidos en
dicho manguito (6) de la porción de tubo que recibe dicho obturador
(10) y que forman cojinetes de guía rotativos.
10. Colector según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque cada porción de
tubo (6, 6') está dispuesta en la cara interna de la pared de
manguito (6) y en la región de tiras semicirculares que miran a un
obturador (10) en una posición que sella éste último, con una
cubierta (9') hecha de un material estanco unido en dicha pared,
extendiéndose también dicha cubierta (9') al menos parcialmente en
dichos orificios de montaje (12).
11. Proceso para producir un colector de
admisión según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, incluyendo
una cámara de admisión (2) y una pluralidad de tubos de admisión
(3) en comunicación de fluido con dicha cámara de admisión,
caracterizado porque consiste en proporcionar las partes
diferentes (1, 1') que constituyen el cuerpo del colector, y una
pieza adicional (4) compuesta al menos de un cuerpo principal (5)
que forma una chapa de soporte y montaje y una pluralidad de
porciones de tubo (6, 6'); unir después, por enclavamiento parcial,
dicha pieza adicional (4) sobre la parte que constituye el colector
(1) que incorpora las porciones complementarias de tubo (6''), que
incluyen manguitos (6) que forman los orificios de entrada de dichos
tubos de admisión (3), que se abren sobre dicha cámara de admisión
a través de dicho cuerpo principal (5); montar después las varias
partes componentes (1, 1') de dicho colector.
12. Proceso según la reivindicación 11,
caracterizado porque las partes componentes del colector (1,
1') son dos, producidas en material termoplástico y montadas por
soldadura por vibración en la región de las zonas de montaje
adaptadas cooperantes (1'').
13. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 11 y 12, caracterizado porque la pieza unida
(4) se obtiene por moldeo por inyección de material termoplástico y
moldeo duplicado por inyección de material elastomérico (9, 9') en
posiciones dadas de las porciones de tubo (6, 6').
14. Proceso según la reivindicación 13,
caracterizado por el paso de colocar un eje de control (11) e
inyectar obturadores de sellado (10) en posición cerrada en este
eje (11) y en dicho material elastomérico (9, 9'), en las varias
porciones de tubo (6, 6'), seguido de la contracción diferencial del
material que constituye los cuerpos de dichos obturadores (10).
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