ES2311661T3 - Camisa de cilindro para un motor de combustion interna, su procedimiento de produccion y motor que comprende dicha camisa. - Google Patents
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Abstract
Camisa (8) para un cilindro (7) de un motor de combustión interna (5) que comprende una pared lateral cilíndrica (9) y por lo menos un anillo (10) adaptado para ser alojado en un asiento de dicho motor (5) coaxial a dicha cilindro (7), estando formada dicha pared lateral (9) por un tubo cilíndrico y estando formado dicho anillo (10) por un cuerpo anular separado de dicha pared lateral (9) y rígidamente unido a la misma, caracterizada porque dicho anillo (10) comprende un elemento anular (16) el cual se puede deformar elásticamente para cooperar de manera estanca a los fluidos con una superficie plana (13) de una culata de cilindro (12) del motor.
Description
Camisa de cilindro para un motor de combustión
interna, su procedimiento de producción y motor que comprende dicha
camisa.
La presente invención se refiere a una camisa de
cilindro para un motor de combustión interna, un procedimiento para
producir dicha camisa de cilindro y un motor que comprende una
camisa de cilindro de este tipo.
Los motores de combustión interna comprenden un
bloque del motor fabricado a partir de fundición de hierro o una
aleación de aluminio formada por fundición y que define una
pluralidad de cilindros y una culata la cual está montada de manera
estanca a los fluidos sobre el bloque del motor con la interposición
de una junta.
Los cilindros están recubiertos interiormente
con los respectivos manguitos o camisas las cuales están fabricadas
a partir de un material (generalmente hierro fundido fuertemente
aleado) diseñado para resistir las tensiones mecánicas, térmicas y
químicas a las cuales están sometidas por los gases que resultan de
la combustión; las camisas tienen que soportar operaciones de
mecanizado de alta precisión de forma que guíen adecuadamente el
movimiento alternativo del pistón asociado.
Además, las camisas normalmente están provistas
de un anillo exterior superior el cual está diseñado para ser
alojado en una ranura anular del bloque del motor que rodea al
cilindro respectivo y para cooperar con la junta de la culata de
forma que proporcione un cierre hermético para los gases de la
combustión.
Las camisas conocidas se fabrican de una sola
pieza, en primer lugar formando una pieza en bruto mediante
fundición y mecanizando entonces esta pieza en bruto con
máquinas-herramienta de forma que se elimine
cualquier viruta. Generalmente, se utiliza un proceso de fundición
centrífuga con vistas a obtener las propiedades metalúrgicas
deseadas del material.
Las camisas conocidas adolecen de un cierto
número de inconvenientes.
En primer lugar, el proceso de fabricación es
caro e implica operaciones de mecanizado largas y difíciles, así
como un desecho sustancial de material.
Los procesos de producción conocidos implican la
utilización de material fundido el cual puede ser mecanizado
fácilmente; por lo tanto, por razones tecnológicas, no es posible
utilizar materiales, en particular ciertos aceros, que posean
propiedades óptimas de resistencia mecánica. Como resultado de esto,
a fin de resistir las tensiones a las cuales están sometidas, las
camisas tienen que tener gruesos relativamente grandes de la pared,
reduciendo de ese modo la capacidad efectiva del cilindro la cual se
puede obtener a partir de la dimensión radial previamente
determinada del cilindro.
El documento GB 711 934 da a conocer una camisa
de cilindro que comprende un tubo interior, un par de anillos
ajustados sobre el mismo y un tubo exterior ajustado sobre el tubo
interior para formar una camisa de cilindro refrigerada por
agua.
El objetivo de la presente invención es inventar
una camisa para el cilindro de un motor de combustión interna que
posibilite eliminar los inconvenientes asociados con las camisas
conocidas anteriormente mencionadas al tiempo que proporciona un
cierre hermético efectivo con la culata.
Según la presente invención, este objetivo se
alcanza mediante una camisa para un cilindro de un motor de
combustión interna según la reivindicación adjunta 1 y un motor
según la reivindicación adjunta 10.
La presente invención también se refiere a un
procedimiento para fabricar una camisa de cilindro para un motor de
combustión interna según la reivindicación adjunta 9.
Con vistas a una mejor comprensión de la
invención una forma de realización preferida será descrita a título
de ejemplo a continuación, haciendo referencia a los dibujos
adjuntos, en los cuales:
\vskip1.000000\baselineskip
la figura 1 es una sección parcial de un motor
de combustión interna con la culata de cilindro y el bloque del
motor separados entre sí, y
la figura 2 es una sección análoga a la de la
figura 1 con la culata de cilindro montada sobre el bloque del
motor.
Haciendo referencia a continuación a las figuras
1 y 2, el número de referencia 5 designa globalmente un motor de
combustión interna que comprende un bloque del motor 6 provisto de
una pluralidad de cilindros 7, únicamente uno de los cuales está
ilustrado parcialmente. El motor 5 adicionalmente comprende una
culata de cilindro 12, parcialmente ilustrada, la cual está adaptada
para ser fijada al bloque del motor 6 por medio de unos tornillos
(no representados), la culata de cilindro 12 define las cámaras de
combustión (no representadas para simplificar) y acomoda de una
manera conocida las válvulas de admisión y de escape de los
cilindros, las cuales tampoco están representadas. La culata de
cilindro 12 está limitada en la parte inferior por una superficie
plana inferior 13 adaptada para ser unida con la correspondiente
superficie plana superior 14 del bloque del motor 6.
El cilindro 7 está recubierto interiormente con
una camisa de cilindro 8.
La camisa de cilindro 8 comprende una pared
lateral cilíndrica 9 y un anillo 10 el cual está fijado
exteriormente a un extremo superior de la pared lateral 9. El anillo
10 está alojado en un asiento anular 17 del bloque del motor 6, el
cual es coaxial con el cilindro 7 y el cual está definido por una
ranura en la superficie superior 14 que rodea al cilindro 7 y se
apoya contra un resalte 18 que delimita hacia abajo el asiento
17.
Según la presente invención, la pared lateral 9
está formada por un tubo cilíndrico y el anillo 10 está formado por
un cuerpo anular separado de la pared lateral 9 y firmemente unido a
la misma. La pared lateral 9 preferentemente está fabricada de un
acero de alta resistencia; de este modo el grueso de la pared
lateral 9 se puede mantener en un mínimo.
En particular, la pared lateral 9 tiene una
superficie cilíndrica exterior 18a y una superficie interior 19. El
anillo 10 está limitado exteriormente por una superficie lateral 20
y axialmente por una superficie inferior 21 que coopera con un
resalte 18 y mediante una superficie libre superior 22.
La unión entre el anillo 10 y la pared 9 se
puede efectuar utilizando cualquier técnica conocida. En la forma de
realización ilustrada la unión se efectúa mediante soldadura; dos
soldaduras 15 están representadas en los dibujos a lo largo de las
líneas de contacto de la superficie exterior 18a de la pared lateral
9 con la superficie 21 y con la superficie libre 22 del anillo 10,
respectivamente. Alternativamente, la unión se puede efectuar
utilizando cualquier otra técnica conocida como por ejemplo por
medio de un ajuste de interferencia o con un adhesivo.
Según una forma de realización preferida de la
invención, el anillo 10 define íntegramente un elemento anular
elástico 16 adaptado para ser deformado elásticamente cuando la
culata de cilindro 12 se instala sobre el bloque del motor 6 y para
cooperar de manera estanca a los fluidos con la superficie inferior
13 de la culata de cilindro 12 como resultado de la reacción
elástica causada por esta deformación. De este modo, es posible
eliminar la junta de la culata.
El elemento 16 está formado por una parte
exterior superior que se puede deformar del anillo 10 limitada en la
parte inferior por una muesca anular 23 prevista en la superficie
lateral 20 del anillo 10 y la cual se separa de una parte inferior
24 del anillo sustancialmente rígido 10 que coopera con el resalte
18 del bloque del motor 6. Opcionalmente, una segunda muesca 25
prevista en la superficie libre 22 del anillo 10 delimita
radialmente hacia dentro el elemento elástico anular 16 de modo que
formen con la muesca 23 una zona de flexión preferencial 26 y de ese
modo reduzcan la tensión causada por la instalación de la culata de
cilindro 12 sobre la unión entre el anillo 10 y la pared lateral 9
de la camisa de cilindro 8. La muesca 25 divide a la superficie
libre 22 del anillo 10 en una parte interior 22a adyacente a la
pared lateral 9 y en una parte exterior 22b que delimita hacia
arriba el elemento elástico 16.
Según la forma de realización preferida
ilustrada, el elemento elástico 16 se prolonga hacia arriba en una
cantidad h con respecto a la superficie plana superior 14 del bloque
del motor 6 cuando la culata de cilindro 12 se desmonta del bloque
del motor 6, como en la figura 1, y el elemento elástico 16 está en
una condición sin deformar. En particular, la parte exterior 22b de
la superficie libre 22 del anillo, la cual delimita hacia arriba el
elemento elástico 16, está formada con ligero avellanado de forma
que presenta, en sección, un perfil creciente desde el interior (en
el que está sustancialmente a nivel con la superficie superior 14
del bloque del motor 6) hacia el exterior, en donde se prolonga con
respecto a la superficie 14.
La parte 22b de la superficie libre 22 está
dispuesta a nivel con la superficie 14 del bloque del motor 6
siguiendo la deformación elástica causada por la fijación de la
culata de cilindro 12 sobre el bloque del motor 6, como se indica en
la figura 2. De este modo, el elemento elástico 16 ejerce contra la
superficie plana 13 de la culata de cilindro 12 una fuerza elástica
de forma que asegura una junta hermética al gas perfecta de la
camisa 8 del cilindro 7 a la máxima presión provista por el
funcionamiento del motor 5.
Opcionalmente, para asegurar una junta entre el
bloque del motor 6 y la culata de cilindro 12 alrededor de los
conductos para el refrigerante y el aceite lubricante, la cual es
menos crítica, es posible utilizar un adhesivo o anillos de
estanqueidad simples del tipo conocido como anillos tóricos.
Es evidente, a partir de lo que se ha sido
expuesto anteriormente, que el procedimiento para fabricar la camisa
de cilindro 8 comprende las siguientes etapas:
- fabricar dicha pared exterior 9 de la camisa
de cilindro 8 partiendo de un tubo cilíndrico;
- fabricar el anillo 10 en forma de un elemento
anular separadamente de la pared lateral 9, y
- unir rígidamente el anillo 10 a la pared
lateral 9.
Además, las ventajas de la camisa de cilindro 8
según la invención con respecto al estado de la técnica son
evidentes. En primer lugar, la fundición de la pieza en bruto para
la camisa de cilindro 8 se elimina y el mecanizado de los
componentes por medio de máquinas-herramienta se
simplifica. Adicionalmente, es posible que la camisa de cilindro 8
y, en particular, la pared lateral 9 sea fabricada de un material de
alta resistencia, tal como por ejemplo acero, la utilización y el
mecanizado del cual por medio de
máquinas-herramienta eran inconcebibles para una
camisa de cilindro de una única pieza.
Finalmente, este material de alta resistencia
hace posible fabricar la pared lateral 9 con un grosor reducido y,
por lo tanto, diseñar motores con dimensiones menores para la misma
capacidad de los cilindros o con una capacidad de los cilindros
aumentada para las mismas dimensiones con respecto al estado de la
técnica.
Resulta evidente que la camisa de cilindro
descrita puede ser sometida a modificaciones y mejoras sin
apartarse, por ello, del alcance de las reivindicaciones. Por
ejemplo, el anillo 10 puede estar dispuesto a una cierta distancia
del borde de la pared lateral. Además, el anillo 10 puede ser de una
sección diferente a la descrita, por ejemplo rectangular, en forma
de L invertida, en forma de T, etcétera. El resalte 21 también puede
ser realizado mediante un segundo anillo que esté separado del del
elemento elástico 16. Finalmente, la camisa de cilindro 8 descrita
se puede aplicar a cilindros de diversos tipos de motores de
combustión interna, diesel o de encendido controlado, incluyendo
motores refrigerados por aire y motores de dos tiempos.
Claims (11)
1. Camisa (8) para un cilindro (7) de un motor
de combustión interna (5) que comprende una pared lateral cilíndrica
(9) y por lo menos un anillo (10) adaptado para ser alojado en un
asiento de dicho motor (5) coaxial a dicha cilindro (7), estando
formada dicha pared lateral (9) por un tubo cilíndrico y estando
formado dicho anillo (10) por un cuerpo anular separado de dicha
pared lateral (9) y rígidamente unido a la misma,
caracterizada porque dicho anillo (10) comprende un elemento
anular (16) el cual se puede deformar elásticamente para cooperar de
manera estanca a los fluidos con una superficie plana (13) de una
culata de cilindro (12) del motor.
2. Camisa según la reivindicación 1,
caracterizada porque dicha pared lateral (9) está fabricada
de acero.
3. Camisa según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque dicho anillo (10) está unido a dicha
pared lateral (9) por medio de por lo menos una soldadura (15).
4. Camisa según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque dicho anillo (10) está ajustado con
interferencia con una superficie exterior (18a) de dicha pared
lateral (9).
5. Camisa según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho
elemento anular que se puede deformar elásticamente (16) está
limitado axialmente hacia la parte inferior por una primera muesca
anular (23) prevista en una superficie lateral (20) de dicho anillo
(10).
6. Camisa de cilindro según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho
elemento anular que se puede deformar elásticamente (16) está
limitado interiormente por una segunda muesca anular (25) provista
en una superficie libre superior (22) de dicho anillo (10) y hacia
arriba por una parte anular (22b) de dicha superficie libre exterior
de dicha muesca (23).
7. Camisa de cilindro según la reivindicación 6,
caracterizada porque dichas muescas primera y segunda (23,
25) definen entre ellas una zona de flexión preferencial (26) de
dicho elemento anular (16).
8. Camisa de cilindro según la reivindicación 6
ó 7, caracterizada porque por lo menos dicha parte exterior
(22b) de dicha superficie libre (22) de dicho anillo (10) está
formada con un ligero avellanado con un perfil que aumenta desde el
interior hacia el exterior.
9. Procedimiento para la producción de una
camisa (8) para un cilindro (7) de un motor de combustión interna
(5), comprendiendo dicha camisa de cilindro (8) una pared lateral
cilíndrica (9) y por lo menos un anillo (10) adaptado para ser
alojado en un asiento (17) de dicho motor (5) coaxial a dicha
cilindro (7), comprendiendo asimismo el procedimiento las etapas de
la fabricación de dicha pared lateral (9) en forma de un tubo
cilíndrico, la fabricación de dicho anillo (10) en forma de un
cuerpo anular separado de dicha pared lateral (9) y la unión de
dicho anillo (10) y dicha pared lateral (9) rígidamente juntos,
caracterizado porque dicho anillo (10) comprende un elemento
anular (16) el cual se puede deformar elásticamente para cooperar de
manera estanca a los fluidos con una superficie plana (13) de una
culata de cilindro (12) del motor.
10. Motor de combustión interna (5) que
comprende un bloque del motor (6) provisto de por lo menos un
cilindro (7) y de una superficie superior (14), una camisa de
cilindro (8) ajustada en dicho cilindro (7), una culata de cilindro
(12) montada sobre dicho bloque del motor (6) y unos medios de
cierre hermético (16) interpuestos entre dicho bloque del motor (6)
y dicha culata de cilindro (12) para efectuar una conexión de junta
hermética a los gases alrededor de dicho cilindro (7), comprendiendo
dicha camisa (8) una pared lateral cilíndrica (9) y por lo menos un
anillo (10) alojado en un asiento de dicho bloque del motor (6)
coaxial con dicho cilindro (7); estando formada dicha pared lateral
(9) de dicha camisa (8) por un tubo cilíndrico y porque dicho anillo
(10) de dicha camisa (8) está formado por un cuerpo anular separado
de dicha pared lateral (9) y rígidamente unido a la misma, estando
caracterizado dicho motor (5) porque dicho anillo (10)
comprende íntegramente un elemento anular que se puede deformar
elásticamente (16) que coopera con dicha culata de cilindro (12) y
que define dichos medios de cierre hermético.
11. Motor según la reivindicación 10,
caracterizado porque dicho elemento anular (16) está limitado
hacia arriba por una superficie libre (22) que sobresale con
respecto a dicha superficie superior de dicho bloque del motor (6)
cuando dicho elemento elástico (16) no está deformado, cooperando
dicha superficie libre (22) mediante un ajuste con interferencia con
dicha culata de cilindro a continuación del montaje de dicha culata
de cilindro (12) sobre dicho bloque de motor (6).
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