A presente invenção refere-se a uma tampa de bomba de óleo, mais concretamente a uma tampa de bomba de óleo de custo reduzido, re- dução essa que é possibilitada por um processo de sinterização de pós metálicos.

Descrição do Estado da Técnica

Motores de combustão interna a pistão compreendem, essencialmente, um bloco de motor (dotado de um ou mais cilindros, o conjunto da árvore de manivelas ou conjunto do virabrequim) ao qual são associados um ou mais cabeçotes (dotados do trem de válvulas), sendo que, por sua vez, o conjunto da árvore de manivelas é composto por pistões, bielas e pelo virabrequim.

Para que um motor de combustão interna funcione adequada- mente, é necessário que o conjunto das peças que compõem o motor sejam lubrificadas. Tal função, nos motores mais modernos, é desempenhada com o auxílio de uma bomba de óleo capaz de retirar o óleo do cárter e enviá-lo através da galeria principal de lubrificação para as diversas partes do motor, é a chamada lubrificação forçada, capaz de alimentar com óleo as partes altas do motor.

Para tal, a bomba de óleo é dotada de engrenagens ou rotores internos cuja rotação é alimentada pelo próprio motor (árvore de manivelas, corrente ou correia), rotação essa capaz de criar um efeito de sucção do ó- leo, imprimindo-lhe a força necessária para que seja enviado ao filtro e al- cance, por exemplo, o trem de válvulas.

Assim, pode-se dizer que a bomba de óleo trabalha imprimindo pressão no óleo lubrificante. Nesse sentido, as bombas de óleo são dotadas de uma tampa que, em conjunto com a bomba de óleo, garantem a pressão necessária de funcionamento da bomba. Para tal, a tampa da bomba de óleo é dotada de algumas características intrínsecas ao correto funcionamento do sistema de lubrificação.

A tampa de uma bomba de óleo de um motor de combustão in- terna deverá possuir uma planicidade correta capaz de reduzir ao mínimo possível, o refluxo interno do óleo, o que garantirá que o óleo seja correta- mente enviado para o motor, minimizando o vazamento pela folga da interface tampa/bomba de óleo. Além de manter uma folga suficiente com os roto- res, evitando travamento da bomba.

Existem, portanto, diversas características técnicas que devem ser cumpridas de modo a garantir a estanqueidade da união da tampa com o corpo da bomba de óleo. Para tal, qualquer bomba de óleo deverá ter uma forma adequada (tal como rebaixos capazes de direcionar o fluxo convenien- temente) e ser dimensionada para suportar a pressão de trabalho sofrendo mínimas alterações, deverá ter uma resistência à fadiga de modo a evitar a troca prematura da tampa de óleo, possuir uma planicidade de até 60 mi- crómetros, entre outras características fundamentais para garantir a vida útil do conjunto da bomba de óleo.

Em função das características que se desejam alcançar em uma tampa de bomba de óleo para motores de combustão interna, o estado da técnica prevê uma tampa obtida através de uma chapa de aço que passa por diversas etapas de conformação mecânica. Mais concretamente, a obtenção de uma tampa de bomba de óleo do estado da técnica compreende cinco etapas, são elas:

i) Estampagem de uma chapa para corte e conformação de rebaixos, quando existentes;

ii) Remoção do material deslocado pela conformação dos rebaixos, quando existentes, através de uma operação de desbaste;

iii) Usinagem para atingir um valor de planicidade adequada; iv) Furação da tampa para alojamento de parafusos; e v) Tratamento anti-oxidante da tampa.

Cumpre notar que qualquer peça ou componente automotivo sofre um desenvolvimento criterioso que procura alcançar um equilíbrio entre o custo de produção, as propriedades finais da peça, a matéria prima e as tecnologias de produção/transformação disponíveis. Com referência às tampas de bomba de óleo do estado da técnica, o paradigma de tal equação encon- tra solução em uma tampa de aço que passa por um processo de transformação de uma chapa de aço com cinco etapas, alcançando-se uma tampa com uma densidade na ordem de 7,85g/cm ³ .

Note-se também que, tal como é sabido, qualquer diminuição de uma etapa em um processo industrial acarreta uma economia de escala e com isso ocorre, diretamente, um benefício financeiro que é transportado para o custo final da peça.

Paralelamente, analisando as cinco etapas mencionadas acima e atendendo à forma e matéria prima empregue (chapa de aço), é inviável a redução de uma das etapas utilizadas no processo, pelo menos pelo ponto de vista técnico-economicista.

Adicionalmente, a utilização de aço tem algumas limitações no respeitante à estampagem uma vez que teores de carbono superiores a 0,2% dificultam a execução deste processo.

Assim, o paradigma custo-benefício para uma nova tampa de bomba de óleo não pode se ater apenas à forma como se processa uma chapa de metal, mas ir além, procurando integrar uma solução que faça uso de outras tecnologias ainda não empregadas nestes componentes.

O documento chinês do estado da técnica CN 1827263 apresen- ta uma solução interessante para o corpo de uma bomba de óleo. Segundo o documento, o corpo da bomba de óleo é obtido por um processo de sinte- rização de pós metálicos contendo ferro, elementos de ligas nobres e dissul- feto de magnésio com o objetivo de reduzir a fricção e desgaste da bomba.

Assim como no documento anterior, existem outros documentos que procuram soluções alternativas para a produção de peças através da sinterização de pós metálicos, tal como indica o documento japonês JP08074747 cujo objetivo é alcançado pela sinterização de um rotor de uma bomba de óleo com vista à melhoria das propriedades funcionais em baixa e alta temperatura de trabalho.

Via de regra, tais desenvolvimentos apontados pelo estado da técnica, visam a produção de uma peça com características específicas no que diz respeito ao desempenho. Observando por esse ponto, a sinterização é um processo produtivo que se revela vantajoso pelo fato de permitir adicionar determinados compostos químicos em teores que não teriam solubilidade em aços na forma de chapas de aço. Para tal, os documentos do estado da técnica revelam uma composição química interessante apenas para a finalidade a que se destinam as peças produzidas. Sob o ponto de vista da produção de uma tampa de bomba de óleo, tais composições químicas não seriam interessantes pois encareceriam o custo final da peça, sem qualquer benefício para a sua aplicação.

Nesse sentido, não foi ainda encontrada uma solução que ofere- ça uma tampa de bomba de óleo metálica com um custo mais reduzido que aquelas até então existentes. Por um lado, ainda que existam tampas com um custo de matéria prima baixo (chapa de aço), as etapas subsequentes de transformação encarecem o produto final, por outro lado, um processo de transformação alternativo de sinterização, apesar de menos custoso em ter- mos produtivos, não possui ainda uma composição aplicável em uma tampa de bomba de óleo que possibilite um custo final reduzido com a garantia de desempenho a que a peça obriga.

Objetivos da Invenção

A presente invenção tem por objetivo alcançar uma tampa de bomba de óleo de custo reduzido obtida por sinterização de pós metálicos.

A presente invenção tem também por objetivo proporcionar processo de produção de uma tampa de bomba de óleo que permita reduzir o número de etapas de produção através da sinterização de uma composição química de pós metálicos compatível para tal finalidade.

Breve Descrição da Invenção

Os objetivos da presente invenção são alcançados por meio de um processo de fabricação de uma tampa de bomba de óleo para uso em um motor de combustão interna de um veículo automotor, o processo compreendendo uma etapa i) de compactação em moldes metálicos de uma liga de pó metálico formando um compactado verde; uma etapa ii) de sinterização do compactado verde obtido na etapa i) a uma temperatura entre 1000°C e 1200°C durante um intervalo de tempo entre 10 minutos e 60 mi- nutos; uma etapa iii) de calibragem do sinterizado obtido na etapa ii) em molde metálico; e uma etapa iv) de tratamento anti-oxidante do sinterizado obtido na etapa iii).

Os objetivos da presente invenção são também alcançados por meio de uma tampa obtida pelo processo descrito acima.

Os objetivos da presente invenção são ainda alcançados por meio de um tampa de bomba de óleo para uso em um motor de combustão interna de um veículo automotor, a tampa compreendendo uma superfície interna dotada ou não de pelo menos um rebaixo, uma superfície externa, uma pluralidade de orifícios dispostos em uma porção periférica, cada qual sendo capaz de receber um parafuso para associação da tampa com a bomba de óleo e um furo passante disposto em uma região substancialmente central, sendo que a tampa é produzida por sinterização de pó metálico, a tampa sendo dotada de uma densidade entre 6,6g/cm ³ e 7,3g/cm ³ .

As características acima mencionadas, além de outros aspectos da presente invenção, serão mais bem compreendidas através dos exemplos e da descrição detalhada das figuras que seguem.

Descrição Resumida dos Desenhos

A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descri- ta com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

Figura 1 - é uma vista em perspectiva da superfície externa de uma tampa de bomba de óleo da presente invenção;

Figura 2 - é uma vista em perspectiva da superfície interna de uma tampa de bomba de óleo da presente invenção;

Figura 3 - é uma vista frontal da superfície externa de uma tampa de bomba de óleo da presente invenção;

Figura 4 - é uma vista da em corte da secção transversal de uma tampa de bomba de óleo da presente invenção;

Figura 5 - é uma vista frontal da superfície interna de uma tampa de bomba de óleo da presente invenção;

Figura 6 - é uma vista frontal da superfície externa de outra pos- sível configuração da tampa de bomba de óleo da presente invenção.

Descrição Detalhada das Figuras

Veículos dotados de um motor de combustão interna necessitam de lubrificação dos componentes internos do motor e, regra geral, a função de lubrificação é proporcionada por uma bomba de óleo. Por sua vez, as bombas de óleo são dotadas de uma série de elementos funcionais, entre os quais a tampa 1 da bomba de óleo.

Uma tampa 1 de bomba de óleo pode ter uma configuração qualquer que se adéqde à vedação do óleo que circula no interior da res- pectiva bomba de óleo a que será associada. Nesse sentido, tampa 1 e bomba de óleo são desenvolvidas buscando alcançar uma redução no custo do produto, redução essa que pode ocorrer tanto pela forma ou geometria da tampa 1 , como também pelo material e seu respectivo processo de obtenção.

O foco da presente invenção diz respeito à tampa 1 e sua manu- fatura, buscando-se oferecer uma tampa 1 cuja redução do custo seja proveniente do conjunto de variáveis que interagem no processo de obtenção da tampa .

Tal como ficará claro em seguida, a presente invenção poderá ser aplicada a qualquer geometria de tampa 1 , bem como a qualquer tipo de motor que faça uso de uma bomba de óleo, nomeadamente aqueles alimentados com combustível à base de gasolina, etanol ou diesel.

Antes ainda de adentrar nos detalhes da invenção, cumpre notar que, via de regra, uma tampa 1 compreende uma superfície substancialmente plana compreendida por duas faces opostas e paralelas, (vide figuras 1 a 6).

Tal como uma tampa de bomba de óleo do estado da técnica, a tampa 1 da presente invenção compreende uma superfície interna 3, superfície essa que será associada por pressão à parede da bomba para garantir a adequada vedação do óleo circulante da bomba de óleo. A vedação é tipi- camente realizada pela região substancialmente perimetral da tampa , sendo que a restante porção da superfície interna 3 manterá contato com o óleo circulante no interior da bomba de óleo. Note-se ainda que a superfície inter- na 3 da tampa 1 pode ser dotada de pelo menos um rebaixo 4, texturizado ou não, para direcionar o fluxo de óleo convenientemente.

Em oposição à superfície interna 3, há uma superfície externa 2 que compreende uma pluralidade de orifícios 5 passantes dispostos em uma porção substancialmente periférica. Cada orifício 5 é capaz de receber um parafuso para associação por pressão da tampa 1 com o corpo da bomba de óleo. Note-se que os orifícios 5 são dotados de uma geometria tal que seja capaz de acomodar a cabeça do parafuso no interior da tampa 1 (vide figura 1), de modo a que, após a montagem da tampa 1 na bomba de óleo, o topo da cabeça do parafuso ficará nivelado com a superfície externa 2 da tampa 1.

Por fim, ainda com referência às características construtivas, a tampa 1 é dotada de um furo 6 passante disposto em uma região substancialmente central e cuja função é permitir a entrada do elemento que introduzirá a rotação e torque que irá imprimir movimento às engrenagens da bomba de óleo.

Tal como referido, todas estas características de ordem geométrica são obtidas pelo estado da técnica em uma sucessão de pelo menos cinco etapas, absolutamente distintas daquelas da presente invenção abaixo definidas.

Com vista a alcançar uma redução no custo final do produto, a tampa 1 da presente invenção faz uso de um processo de sinterização de pós metálicos ao invés da estampagem, corte e furação do estado da técnica.

Mais detalhadamente, a presente invenção parte da obtenção de pós ferrosos que podem ser obtidos através de diferentes processos como: Atomização a água, Atomização a ar, Atomização á gás, Redução, Moagem, etc. Os pós podem ter uma distribuição granulométrica entre 0% e 2% com tamanho inferior a 0,068 mm, entre 7% e 1% com tamanho entre 0.068 mm e 0, 2 mm e entre 20% e 30% com tamanho entre 0.112 mm e 0,354 mm, sendo que o restante possui um tamanho superior a 0,354 mm. Tais pós ferrosos e aditivos podem ser misturados e entregues já pronto pelo fornecedor. Assim, a presente invenção parte de uma liga de pós metálico tal como descrito acima e compreende as seguintes etapas:

etapa i) compactação em moldes metálicos da liga formando um compactado verde;

etapa ii) sinterização do compactado verde obtido na etapa i) a uma temperatura entre 1000°C e 1200°C durante um intervalo de tempo entre 10 minutos e 60 minutos;

Etapa iii) Calibragem do sinterizado obtido na etapa ii) em molde metálico;

Etapa iv) Tratamento anti-oxidante do sinterizado obtido na eta- pa iii).

Tal como já referido, a seleção de uma composição química que possibilite um custo competitivo e que permita produzir uma tampa 1 pelo processo acima mencionado é um fator crucial para o sucesso da presente invenção. Nesse sentido, a etapa i) compreende uma composição química de pós que permitirá obter uma tampa da etapa iv) compreendendo pelo menos 0,3% a 0,9% em peso de carbono, um máximo de 3,0% em peso de cobre, um máximo de 2,0% de pelo menos um dos elementos entre níquel, cromo, silício, molibdênio, em peso, sendo o balanço da composição química ferro.

A grande vantagem de um processo de sinterização é que a peça, após a etapa iii), apresenta-se já na sua configuração construtiva final, não sendo necessário proceder às operações de usinagem como ocorria nas tampas processadas no estado da técnica, em duas etapas.

Exemplo evidente disso é compreendido pela formação dos re- baixos 4 que após a compactação já se encontram na sua forma final, sem necessidade de remoção posterior de material na face oposta, ou mesmo dos orifícios 5. A tampa 1 quando se encontrar como compactado a verde, apresentará automaticamente uma forma tal que compreenderá os orifícios 5 sem qualquer necessidade de posterior furacão. A presente invenção prove- rá uma tampa 1 cujos orifícios 5 terão uma geometria tal capaz de alojar a cabeça do parafuso de modo a que, após a montagem da tampa 1 na bomba de óleo, o topo da cabeça do parafuso ficará nivelada com a superfície externa 2. Note-se que para se conseguir esta forma geométrica, o estado da técnica precisaria de duas furações de diâmetro distinto, colocando a presente invenção em notória vantagem face à antiga tampa de bomba de óleo.

Note-se que diferentemente do que ocorre na estampagem de chapas de aço do estado da técnica, onde o limite do teor de carbono é de 0,2%, a presente invenção comporta teores de carbono que podem chegar aos 0,9%, um valor significativamente superior que naturalmente se traduz em uma maior resistência à fadiga.

Assim, a presente invenção ao propor uma tampa (1) de bomba de óleo sinterizada tem maior flexibilidade na escolha das propriedades finais da tampa pelo fato do processo de sinterização permitir maior amplitude na composição química da liga.

É, portanto, evidente que a presente invenção compreende uma etapa de produção de uma tampa 1 de bomba de óleo a menos que o processo produtivo do estado da técnica (quatro etapas ao invés de cinco), o que proporciona uma redução no custo na ordem de 10% a 20%.

Há que notar que tal redução referente ao custo não consegue ser alcançada apenas pela diminuição de uma etapa no processo de manu- fatura da tampa , pois diversos fatores concorrem para que tal aconteça. Por outras palavras, ainda que amplamente conhecida a técnica de sinterização, é natural que nunca tenha sido proposta uma tampa 1 de bomba de óleo através de sinterização de pós metálicos pois a simples alteração de um processo de conformação plástica não basta para se alcançar os resul- tados da presente invenção.

Em uma configuração preferencial, a tampa 1 da presente invenção é dotada de características técnico funcionais específicas, tal como uma resistência à tração máxima (Ultimate Tensile Stress - UTS) de no mínimo 200 Mega Pascal (MPa), de um limite de elasticidade (Ye/d Strengh - YS) de no mínimo 150 MPa, de um alongamento mínimo de 0,5% e de uma resistência à fadiga superior a 100 MPa.

Para tal, é necessário não só selecionar a correia composição química, como combiná-la com as diversas características do processo produtivo, nomeadamente distribuição granulométrica, tempo e temperatura de sinterização.

Note-se ainda que além de uma redução no custo final, a tampa 1 da presente invenção alcançou também uma surpreendente redução no peso, o que notoriamente aduz uma vantagem intrínseca ao conjunto tampa 1 e bomba de óleo. Tal redução de peso é alcançada através de uma redução na densidade do material que compõem a tampa 1 , apresentando valores entre 6,6g/cm ³ e 7,3g/cm ³ ao invés dos 7,85g/cm ³ do estado da técnica. Por outras palavras, a tampa 1 da presente invenção proporciona uma redução de peso na ordem de 8% a 16% face ao estado da técnica. Note-se que a redução de peso da tampa 1 de bomba de óleo permite uma redução de peso do veículo e um consequente decréscimo no consumo de combustível e emissão de gases poluentes, objetivo que qualquer montadora persegue.

Em suma, a tampa 1 de bomba de óleo da presente invenção alcança, concomitantemente, duas vantagens, pois consegue tanto uma redução no custo final da peça pronta quanto uma redução ao nível de seu peso.

Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possí- veis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações a- pensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.