PISTÓN.

Este documento se refiere a pistones para su utilización en motores o similares. ANTECEDENTES Varios tipos de motores pueden utilizar pistones en el diámetro interior de un cilindro. Cada pistón puede oscilar en el interior de su diámetro interior asociado, puesto que una parte de la superficie circunferencial exterior del pistón es guiada por medio de la pared del cilindro. El pistón puede incluir un faldón que está configurado para apoyar contra la pared del cilindro (con una capa hidrodinámica entre ambos, para proporcionar lubricación) cuando se hace oscilar el pistón en el diámetro interior del cilindro. En general, la parte inferior del pistón en el interior del faldón del pistón es sustancialmente hueca, mientras que la parte superior del pistón próxima a la cara del pistón es maciza. Por consiguiente, el pistón puede tener una expansión térmica no uniforme y una rigidez no uniforme. Las concentraciones de tensión provocadas por la expansión térmica del pistón, la flexión y el balanceo en el diámetro interior, pueden provocar que el pistón "pula" o raspe de otro modo la superficie de la pared del cilindro, tras movimientos oscilatorios repetidos. Asimismo, la expansión térmica del material del pistón puede incrementar la fuerza de contacto entre el pistón y el diámetro interior, provocando una fricción elevada que puede tener como resultado una pérdida de eficiencia y la posible captura del pistón en el diámetro interior del cilindro. Si el radio exterior del pistón es demasiado pequeño, la superficie circunferencial exterior puede no apoyar lo suficiente contra la pared del cilindro, provocando que el pistón se balancee demasiado en el eje del pasador del pistón, o vibre dentro del diámetro interior del cilindro. El documento JP 09 170 490 A da a conocer un pistón de hierro fundido para un motor de combustión interna, pistón que tiene una parte superior y una parte de faldón. La parte de faldón está dotada de una ranura de escape rebajada, angular, que está dispuesta en un intervalo específico desde una superficie extrema inferior del faldón, para reducir la influencia de la deformación provocada por el calor y la presión del cilindro. El documento DE 37 40 820 C1 da a conocer asimismo un pistón para un motor de combustión interna, con una parte superior y una parte de faldón. La parte de faldón del pistón tiene forma convexa. Resumen de la Invención ES 2 367 951 T3 La invención se refiere a un aparato como el reivindicado en la reivindicación 1. Según la invención, un motor de combustión interna comprende por lo menos una pared que define un diámetro interior, y un pistón dispuesto en el diámetro interior y acoplado a una biela del pistón para pivotar en torno a un eje de pivote. El pistón incluye una superficie exterior sustancialmente circunferencial que tiene una parte de cabeza y una parte de faldón por debajo de la parte de cabeza. Por lo menos, una parte de la superficie exterior apoya contra la pared en un plano de empuje, cuando el pistón está sustancialmente a una temperatura de trabajo y sometido a una fuerza de empuje. La parte de la fuerza de empuje soportada por la parte del faldón en el plano del empuje está representada por un centroide de fuerzas del faldón, y el centroide de fuerzas del faldón está situado a una altura axial en el eje de pivote, o por debajo del mismo. Una serie de realizaciones de un pistón incluyen un pistón para utilizar en un motor, que tiene una pared del diámetro interior tal que, cuando el pistón está sustancialmente a la temperatura de trabajo y sometido a una fuerza de empuje, el pistón pivota en torno a un eje de pivote apoyándose contra la pared del diámetro interior en un plano de empuje. El pistón puede incluir una superficie exterior sustancialmente circunferencial que tiene una parte de cabeza y una parte de faldón por debajo de la parte de cabeza. De acuerdo con la invención, la parte de cabeza tiene, por lo menos, algunos radios en el plano de empuje que son mayores que, por lo menos, parte de los radios de la parte de faldón, cuando el pistón está sustancialmente a la temperatura de trabajo, de manera que la superficie exterior tiene un margen radial en el plano de empuje por encima del eje de pivote. La superficie exterior del pistón soporta, por lo menos, una parte de la fuerza de empuje en el plano de empuje. La parte de la fuerza de empuje soportada por la parte del faldón en el plano del empuje está representada por un centroide de fuerzas del faldón, y el centroide de fuerzas del faldón está situado a una altura axial en el eje de pivote, o por debajo del mismo. La parte de la fuerza de empuje soportada por la parte de cabeza puede ser definible mediante un centroide de fuerzas de la cabeza, y el centroide de fuerzas de cabeza puede ser de magnitud sustancialmente menor que el centroide de fuerzas del faldón. 2 Estas y otras realizaciones pueden configurarse para proporcionar una o varias de las siguientes ventajas. En primer lugar, la forma del pistón puede proporcionar un guiado mejor dentro del diámetro interior del cilindro. En segundo lugar, el centroide de las fuerzas de reacción al empuje en el faldón del pistón puede encontrarse a la altura axial del eje de pivote, o ligeramente por debajo del mismo, cuando las fuerzas de reacción al empuje sobre la cabeza del pistón son relativamente pequeñas. Así, puede reducirse el momento de la fuerza de empuje, que normalmente provocaría un movimiento de balanceo del pistón. En tercer lugar, el desgaste asociado con las fuerzas de reacción al empuje sobre la cabeza del pistón puede ser pequeño o insuficiente para provocar un raspado sustancial. Así, el pistón puede configurarse para tener una separación de holgura menor entre la faja superior y la pared de cilindro, que puede reducir emisiones no deseables. Además, en algunas circunstancias la separación de holgura más ajustada, entre la faja superior y la pared del cilindro, y la magnitud menor de las fuerzas de reacción al empuje sobre la cabeza del pistón, pueden reducir sustancialmente el desgaste sobre la faja superior, el anillo o los anillos del pistón, y la pared del cilindro. Los detalles de una o varias realizaciones de la invención, se exponen en los dibujos anexos y en la descripción siguiente. Otras características, objetivos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la descripción de los dibujos, y a partir de las reivindicaciones. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS ES 2 367 951 T3 La figura 1A es una vista lateral de un pistón y una parte de un motor, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. La figura 1B es una vista lateral del pistón de la figura 1A, que muestra una línea del perfil que no forma parte de la invención. La figura 2 es una vista esquemática de una sección transversal de un pistón, de acuerdo con algunas otras realizaciones de la invención. La figura 3 es un diagrama que muestra un ejemplo de un perfil polar de un faldón de un pistón, acorde con una realización de la invención. La figura 4 es una vista en sección transversal del pistón, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. La figura 5 es un diagrama que muestra un ejemplo de un perfil axial de un faldón de un pistón, de acuerdo con una realización de la invención. Los símbolos de referencia iguales indican elementos iguales en los diversos dibujos. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES ILUSTRATIVAS En referencia a las figuras 1A - B, un pistón 100 puede oscilar dentro de un diámetro interior 205 de un cilindro de un motor 200 (para que se vea mejor el pistón 100, se ha retirado una parte del motor 200 de la figura 1A). Una capa hidrodinámica de aceite u otro lubricante puede recubrir parte de la pared 210 del cilindro, para reducir la fricción entre el pistón 100 y la pared 210 del cilindro. El pistón 100 puede estar engranado de forma pivotante con una biela 102 del pistón que utiliza un pasador 104. En semejantes circunstancias, el pistón 100 puede pivotar en torno a un eje de pivote o pasador 105 en relación con la biela 102. La conexión del pasador permite al pistón 100 transmitir fuerzas a la biela 102 o recibirlas de la misma, cuando el pistón 100 oscila dentro del diámetro interior 205. En ciertas realizaciones, el pistón 100 está construido total o parcialmente de aluminio o de aleaciones que contienen aluminio, carbono (por ejemplo fibra de carbono, y carbono-carbono), hierro, acero o cualesquiera otros materiales adecuados, y puede incluir combinaciones de los materiales anteriores u otros materiales. En referencia a la figura 1A, el diámetro interior 205 del cilindro puede definir por lo menos una parte de una cámara de combustión, donde un evento de combustión 250 ejerce una fuerza sobre el pistón 100 y provoca una carrera de expansión. La presión de combustión puede... [Seguir leyendo]

por lo menos una pared (210) que define un diámetro interior (205); y un pistón (300) dispuesto en el diámetro interior (205) y acoplado a una biela (102) del pistón para pivotar en torno a un eje de pivote (305), comprendiendo el pistón una superficie exterior sustancialmente circunferencial que tiene una parte (310) de cabeza y una línea (320) del perfil del faldón por debajo de la parte (310) cabeza, en donde la parte (310) de cabeza incluye ranuras anulares (314, 315), y en donde la línea (320) del perfil del faldón comienza en una pared inferior de la ranura anular más baja (314) del pistón y se extiende por debajo de la misma, apoyando por lo menos una parte de la superficie exterior contra la pared (210) en un plano de empuje cuando el pistón (300) está sustancialmente a la temperatura de trabajo y sometido a una fuerza de empuje (T), caracterizado porque la parte de la fuerza de empuje (T) soportada por la línea (320) del perfil del faldón en el plano de empuje está representada por un centroide (R1) de fuerzas del faldón, estando situado el centroide (R1) de fuerzas del faldón a una altura axial en el eje de pivote (305), o por debajo del mismo, en el que la parte (310) de cabeza de la superficie exterior tiene radios que son mayores que, por lo menos, parte de los radios de la línea (320) del perfil del faldón de la superficie exterior, cuando el pistón está sustancialmente a la temperatura de trabajo. 2. El motor de la reivindicación 1, en el que la parte de la fuerza de empuje (T) soportada por la parte (310) de cabeza está representada por un centroide (R2) de fuerzas de la cabeza, siendo el centroide (R2) de fuerzas de la cabeza de magnitud sustancialmente menor que el centroide (R1) de fuerzas del faldón. 3. El motor de la reivindicación 2, en el que el centroide (R2) de fuerzas de la cabeza está situado a una altura axial por encima del eje de pivote (305), estando situado el centroide de fuerzas de la cabeza a una distancia del eje de pivote (305) sustancialmente mayor que el centroide (R1) de fuerzas del faldón. 4. El motor de la reivindicación 1, en el que la superficie exterior tiene un perfil (350) en el plano de empuje, que incluye una línea (354) del perfil del faldón inferior, una línea (356) del perfil del faldón intermedio, y una línea (358) del perfil del faldón superior, incluyendo la línea (356) del perfil del faldón intermedio una curvatura cóncava en el plano de empuje cuando el pistón (300) está sustancialmente a la temperatura de trabajo. 5. El motor de la reivindicación 4, en el que el perfil (350) en el plano de empuje de la superficie circunferencial exterior pasa de una curvatura sustancialmente convexa de la línea (354) del perfil del faldón inferior en el plano de empuje, a la curvatura sustancialmente cóncava de la línea (356) del perfil del faldón intermedio. 6. El motor de la reivindicación 1, en el que la superficie exterior tiene un perfil (350) en el plano de empuje que incluye una línea (354) del perfil del faldón inferior, una línea (356) del perfil del faldón intermedio, y una línea (358) del perfil del faldón superior, teniendo la superficie exterior un margen radial (364) en el plano de empuje por encima del eje de pivote (305), cuando el pistón (300) está sustancialmente a la temperatura de trabajo. 7. El motor de la reivindicación 6, en el que la línea (358) del perfil del faldón superior incluye radios en el plano de empuje, que son menores que, por lo menos, algunos radios de la parte (310) de cabeza, cuando el pistón (300) está sustancialmente a la temperatura de trabajo. 8. El motor de la reivindicación 1, en el que la superficie exterior tiene un perfil (350) en el plano de empuje que incluye una línea (354) del perfil del faldón inferior, una línea (356) del perfil del faldón intermedio, y una línea (358) del perfil del faldón superior, teniendo la línea (354) del perfil del faldón inferior un radio máximo que está en ajuste con apriete con la pared (210) cuando el pistón (300) está sustancialmente a la temperatura de trabajo. 9. El motor de la reivindicación 8, en el que la parte del faldón inferior definida por la línea (354) del perfil del faldón inferior se reflexiona cuando está en el ajuste con apriete para evitar la captura del pistón (300) en el diámetro interior (205). 10. El motor de la reivindicación 8, en el que la parte del faldón inferior definida por la línea (354) del perfil del faldón inferior está cargada por resorte contra los lados de empuje principal y secundario (230 y 240) de la pared (210), cuando está en el ajuste con apriete con la pared (210). 11. El motor de la reivindicación 10, en el que la superficie exterior es operativa para guiar el pistón (300) en el diámetro interior (205) cuando línea (354) del perfil del faldón inferior está cargada por resorte contra los lados de empuje principal y secundario (230 y 240) de la pared (210). ES 2 367 951 T3 12. El motor de la reivindicación 10, en el que cuando la línea (354) del perfil del faldón inferior está cargada por resorte contra los lados de empuje principal y secundario (230 y 240) de la pared (210), la línea (358) del perfil del faldón superior es desplazada radialmente desde el lado de empuje principal (230) de la pared (210) en el plano de empuje. 13. El motor de la reivindicación 1, en el que el pistón (300) comprende además un perfil polar (170) en un plano radial, y el perfil polar es asimétrico en torno al eje de pivote (305). 11 ES 2 367 951 T3 12 ES 2 367 951 T3 13 ES 2 367 951 T3 14 ES 2 367 951 T3 ES 2 367 951 T3 16