Cigüeñal de peso optimizado.

Un cigüeñal (1) para una máquina de combustión interna que tiene al menos un asiento de cojinete principal (10) para soportar el cigüeñal (1) en una carcasa de cigüeñal y que tiene al menos un pasador (11) del asiento de cojinete para conectar una biela al cigüeñal (1),

contando el asiento de cojinete principal (10) y/o el pasador (11) del asiento de cojinete con al menos un área (x) de alta carga mecánica,

caracterizado porque al menos una de las superficies de asiento de cojinete (12, 13) comprende al menos una zona de rebaje (14, 15) con una profundidad (d) de al menos 1 mm, y estando la al menos una zona de rebaje (14, 15) dispuesta en una posición lateral con respecto al área (x) de alta carga mecánica.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12185602.

Solicitante: THYSSENKRUPP METALURGICA CAMPO LIMPO LTDA..

Nacionalidad solicitante: Brasil.

Dirección: Av. Alfried Krupp, 1050 13231-900 Campo Limpo Paulista-SP BRASIL.

Inventor/es: FONSECA GALLI,LUIS ANTONIO, DE SOUZA RODRIGUES,ALEX, STUANI,DIOGO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F16C3/08 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16C ARBOLES; ARBOLES FLEXIBLES; MEDIOS MECANICOS PARA TRANSMITIR MOVIMIENTO EN UNA FUNDA FLEXIBLE; ELEMENTOS DE LOS MECANISMOS DEL CIGÜEÑAL; PIVOTES; UNIONES PIVOTANTES; PIEZAS ROTATIVAS DE INGENIERIA DISTINTAS A LAS PIEZAS DE TRANSMISION MECANICA, ACOPLAMIENTOS, EMBRAGUES O FRENOS; COJINETES.F16C 3/00 Arboles (árboles flexibles F16C 1/00; ejes portahélices para propulsión o gobierno marino B63H 23/34 ); Ejes; Manivelas; Excéntricas. › de una sola pieza (peculiaridades relativas al engrase F16C 3/14, a la refrigeración F16C 3/16).

PDF original: ES-2550045_T3.pdf

 

Cigüeñal de peso optimizado.
Cigüeñal de peso optimizado.

Fragmento de la descripción:

Cigüeñal de peso optimizado La presente invención se refiere a un cigüeñal para una máquina de combustión interna que tiene al menos un asiento de cojinete o muñón principal para soportar el cigüeñal en una carcasa de cigüeñal y que tiene al menos un pasador del asiento de cojinete para la conexión de una biela al cigüeñal.

Estado de la técnica

En el documento EP 0 800 008 A2 se describe un cigüeñal para una máquina de combustión interna, y en la zona de transición entre los asientos de cojinete y los brazos de cigüeñal están dispuestas formas de radio que tienen diferentes parámetros. Las formas de radio entre los brazos de cigüeñal y los asientos de cojinete conducen a una pérdida de peso, para obtener un cigüeñal de peso ligero. La posición radial de una forma profunda o de un radio plano depende de la dirección de carga que afecta a los asientos de cojinete, para evitar un debilitamiento de las zonas de transición entre dichos asientos de cojinete y los brazos de cigüeñal.

El documento US 4.356.741 A1 describe un cigüeñal con rebajes en los asientos de cojinete y huecos o aberturas en el medio los asientos de cojinete. Los huecos y aberturas conducen a una pérdida de peso para proporcionar un cigüeñal de peso ligero.

El documento FR 2 847 314 A1 divulga un cigüeñal para una máquina de combustión interna con los principales asientos de cojinete para soportar el cigüeñal en una carcasa de cigüeñal y con pasadores de los asientos de cojinete para la conexión de las bielas al cigüeñal. Los principales asientos de cojinete y los pasadores de los asientos de cojinete disponen de zonas de alta carga mecánica. Los rebajes se aplican en los asientos de cojinete para disminuir máximos picos de tensión dentro del material, en particular, en la transición de cojinetes radiales a los brazos de cigüeñal. Los huecos se deben colocar en las áreas de alta carga mecánica.

Desgraciadamente, los cigüeñales que tienen rebajes profundos, aberturas o radios en algunas partes de los brazos de cigüeñal conducen a una alta debilidad del cuerpo del cigüeñal y dependiendo de las fuerzas de gas o las fuerzas de inercia, el cigüeñal debe estar diseñado con unas áreas de sección transversal mayores.

Divulgación de la invención Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de eliminar las desventajas mencionadas anteriormente. En particular, es un objetivo de la presente invención proporcionar un cigüeñal de peso optimizado con un mínimo efecto de debilitamiento.

Este objetivo se consigue mediante un cigüeñal como se enseña mediante la reivindicación 1 de la presente invención. Las realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones secundarias.

La invención divulga un cigüeñal para una máquina de combustión interna que tiene al menos un asiento de cojinete principal para soportar el cigüeñal en una carcasa de cigüeñal y teniendo el asiento de cojinete al menos un pasador para la conexión de una biela a un cigüeñal, mientras al menos una de las superficies del cojinete radial comprende al menos una zona de rebaje con una profundidad de al menos 1 mm.

Según la invención, al menos un asiento de cojinete principal y/o al menos un pasador del asiento de cojinete ofrece una o más áreas de rebaje que conducen a una región de ausencia material. Las áreas de rebaje están dispuestas en regiones con menos tensión mecánica y/o menos tensión causada por la presión del aceite hidrodinámico, y así las áreas de rebaje se definen en las regiones de acuerdo con la carga variación cambiando sobre la revolución del cigüeñal. Debido a la profundidad y la anchura de las zonas de rebaje, la ausencia de material de cada rebaje en la superficie de apoyo conduce a un efecto de alivio para reducir al mínimo el peso de la totalidad de cigüeñal, y debido al diseño masivo de la sección transversal del asiento de cojinete la regiones con ausencia material de acuerdo con la invención no conducen a un debilitamiento destructivo de la totalidad de cigüeñal. En particular, cuando las áreas de rebaje se definen en las regiones de acuerdo con las direcciones de carga del cigüeñal, el efecto de debilitamiento del cigüeñal causado por los rebajes en la superficie de apoyo puede ser minimizado.

De acuerdo con una realización preferida del cigüeñal según la invención en al menos una superficie del asiento de cojinete se disponen dos áreas de rebaje. Preferiblemente, las dos áreas de rebaje se definen en posiciones opuestas de acuerdo al eje del árbol, dependiendo del comportamiento de la carga específico del cigüeñal causado por fuerzas de gas de la combustión interna de la máquina y/o causado por las fuerzas de inercia. Los experimentos han demostrado que una posición más o menos enfrente de dos áreas de rebaje en una superficie del asiento de cojinete conduce a una pérdida de peso optimizada combinada con un efecto de debilitamiento mínimo.

De acuerdo con todavía otra realización en la al menos una superficie del asiento de cojinete están dispuestas dos áreas de rebaje, y una zona de rebaje forma un área de rebaje más grande y un área de rebaje forma un área de rebaje más pequeña. Además, en las superficies de los principales asientos de cojinete se pueden definir áreas de rebaje con diferentes tamaños y/o diferentes formas en comparación con las zonas de rebaje en las superficies de

los pasadores de los asientos de cojinete. Como consecuencia del cálculo de un peso reducido al mínimo del cigüeñal combinado con un efecto de debilitamiento mínimo del cigüeñal, cada uno de los principales asientos de cojinete y/o los pasadores de los asientos de cojinete puede presentar zonas de rebaje en diferentes números, en diferentes tamaños y en particular, con diferentes profundidades.

De acuerdo con otra mejora del cigüeñal de la invención, la profundidad de la al menos una zona de rebaje asciende de 3 mm a 30 mm, preferiblemente de 6 mm a 20 mm y lo más preferido de 9 mm a 15 mm. A modo de ejemplo, las pequeñas áreas de rebaje se pueden caracterizar por una profundidad de aproximadamente 9 mm y las grandes áreas de rebaje se pueden caracterizar por una profundidad de hasta 15 mm.

Además, la al menos un área de rebaje puede presentar una forma de arco circunferencial, preferiblemente de tal manera que la profundidad forma un radio del arco formado o área de rebaje en forma semicircular. En la transición de la forma de arco o la forma semicircular de la zona de rebaje en la superficie del asiento de cojinete se puede disponer de un radio de transición a fin de evitar bordes vivos.

Según la invención, el asiento de cojinete principal y/o el pasador del asiento de cojinete ofrece al menos una zona de alta carga mecánica mientras que la al menos una zona de rebaje está dispuesta en una posición lateral con respecto a la zona de alta carga mecánica en relación con la forma redonda de los asientos de cojinete. En relación con una revolución del cigüeñal al menos una zona de carga mínima y una zona de carga máxima pueden afectar al asiento de cojinete. Las zonas de alta carga mecánica que afectan al asiento de cojinete no se combinan con una posición de un área de rebaje que conduce a un debilitamiento de la capacidad de carga del cojinete, pero las áreas de rebaje están posicionadas laterales a las zonas de alta carga mecánica para evitar dañar el cigüeñal. En particular, las zonas de rebaje están colocadas en las áreas de carga mínima que afectan al asiento de cojinete.

La zona de alta carga mecánica es causada por carreras de combustión y/o por carreras de intercambio de gases de la máquina de combustión interna. Por otra parte una alta carga mecánica puede ser también causada por fuerzas de inercia de la biela y/o el pistón. Las áreas de cargas mecánicas altas y bajas pueden ser diferentes entre los principales asientos de cojinete y el pasador del asiento de cojinete, y para cada asiento de cojinete el número, la posición, la profundidad y la anchura de la al menos una zona de rebaje se calcula en función de la posición del ángulo del cigüeñal y de cada asiento de cojinete entre el punto muerto superior (TDC) y el punto muerto inferior (BDC) .

Preferiblemente, la anchura de la al menos una zona de rebaje es menor que la anchura de la superficie de asiento de cojinete respecto a la dirección del eje de rotación. El área restante entre la anchura de la zona de rebaje y el borde que limita axialmente la superficie asiento de cojinete conduce a un área de contacto de descanso en la superficie, formando una superficie de carga de descanso, en particular, para mantener el efecto de guía del cojinete sobre toda... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un cigüeñal (1) para una máquina de combustión interna que tiene al menos un asiento de cojinete principal (10) para soportar el cigüeñal (1) en una carcasa de cigüeñal y que tiene al menos un pasador (11) del asiento de cojinete para conectar una biela al cigüeñal (1) , contando el asiento de cojinete principal (10) y/o el pasador (11) del asiento de cojinete con al menos un área (x) de alta carga mecánica, caracterizado porque al menos una de las superficies de asiento de cojinete (12, 13) comprende al menos una zona de rebaje (14, 15) con una profundidad (d) de al menos 1 mm, y estando la al menos una zona de rebaje (14, 15) dispuesta en una posición lateral con respecto al área (x) de alta carga mecánica.

2. Un cigüeñal (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque en al menos una superficie del asiento de 10 cojinete (12, 13) están dispuestas dos áreas de rebaje (14, 15) .

3. Un cigüeñal (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en al menos una superficie asiento de cojinete (12, 13) está dispuesta un área de rebaje más grande (14) y un área de rebaje más pequeña (15) .

4. Un cigüeñal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la profundidad (d) de la al

menos una zona de rebaje (14, 15) asciende de 3 mm a 30 mm, preferiblemente de 6 mm a 20 mm y lo más 15 preferido de 9 mm a 15 mm.

5. Un cigüeñal (1) según la reivindicación 4, caracterizado porque la al menos una zona de rebaje (14, 15) tiene una forma semicircular, preferiblemente tal que la profundidad (d) forma un radio del área de rebaje en forma semicircular (14, 15) .

6. Un cigüeñal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona (x) de alta carga

mecánica se carga por una carrera de combustión y/o por una carrera de intercambio de gases de la máquina de combustión interna.

7. Un cigüeñal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la anchura (w1) de la al menos una zona de rebaje (14, 15) es menor que la anchura (w2) de la superficie del asiento de cojinete (12, 13) .


 

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