BR0309751B1 - Freio hidrodinâmico - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FREIO HIDRO- DINÂMICO". A presente invenção refere-se a um freio hidrodinâmico, geralmen- te denominado de retardador ("retarder"), especialmente para automóveis.

Os retardadores desse tipo compreendem duas rodas de pás, uma das quais estacionária (estator) e a outra girando (rotor). As duas rodas de pás juntas formam um compartimento de trabalho em forma de toro. Esse compartimento de trabalho, para fins de freagem, é preenchido com um meio de trabalho, por exemplo, com um óleo, ao passo que em operação sem fre- agem ele está livre do meio de trabalho.

No compartimento de trabalho, porém, encontra-se ar em opera- ção sem freagem. Esse gera um momento de freagem não desejado, e com isso, um rendimento de perda que aumenta o consumo de energia.

Numerosas providências tornaram-se conhecidas para eliminar esse rendimento de perda. Uma dessas providências consiste no fato de tornar o rotor e o estator deslocáveis em direção axial, um em relação ao outro. Em operação sem freagem, o rotor e o estator são afastados um do outro, de modo que o rendimento de perda mencionado não ocorre. A patente DE 1 600 154 A1 descreve um retardador desse tipo.

No caso, para eliminar as chamadas perdas de ventilação na operação sem freagem, o estator é separado do estator. Portanto, o rotor permanece no mesmo local em direção axial.

No caso das formas de execução conhecidas, o rotor é portado por um eixo oco. O eixo oco precisa ser apoiado. Nisso, um mancai é pre- visto em direção da caixa do estator. Tal construção é dispendiosa e tam- bém exige um espaço construtivo considerável.

Também acoplamentos hidrodinâmicos com rodas de pás, mó- veis uma em relação à outra, são conhecidas. Como exemplo seja mencio- nada a patente US 2 359 930 que possui um eixo de acionamento com uma roda de bomba (impelter) e um eixo acionado com uma roda de turbina (run- ner), sendo que a roda de bomba é de tal modo apoiada em uma rosca ex- terna do eixo de acionamento, que pode ser aproximado e afastado da roda de turbina. Em uma extremidade no lado frontal do eixo de transmissão é previsto um anel com molas, sendo que as molas aplicam sobre a roda de bomba uma força axialmente em relação ao eixo de transmissão em direção do acionamento.

Na partida, isto é, na aceleração de rotações do eixo de trans- missão, uma força age sobre a roda de bomba, que faz com que a roda de bomba se movimente sobre a rosca, contra a força de mola, em direção da roda de turbina. Nessa posição é mantida durante a operação normal, en- quanto a carga aplicada no eixo de transmissão é mantida essencialmente constante. Tão logo, porém, essa carga seja reduzida, ou quando o sistema de acionamento passa para a operação de empuxo, isto é, quando o eixo de transmissão gira com um número de rotações maior do que o eixo de trans- missão, a força de mola é maior e empurra a roda de bomba para uma posi- ção afastada da roda da turbina, de modo que o circuito da corrente no com- partimento de trabalho entre a roda de bomba e a roda de turbina não pode mais efetivamente transmitir um torque da roda de bomba para a roda de turbina. A embreagem hidrodinâmica mostrada transmite então na parti- da e na operação quase que estacionária, através de um circuito de corren- te, um torque da máquina de acionamento para a máquina propulsionada.

Na redução de carga no lado do acionamento, conforme é mostrado, a roda da bomba é afastada da roda da turbina, o circuito de corrente é interrompi- do e automaticamente é interrompida a transmissão do torque da máquina de acionamento para a máquina propulsionada. Uma freagem hidrodinâmica da máquina propulsionada, porém, não é possível com essa embreagem hidrodinâmica, uma vez que primeiro não são previstos meios para fixar a roda de bomba, e também em um estado, que faz desejar uma freagem, isto é, quando o eixo propulsionado gira mais rapidamente do que o eixo propul- sor, a roda de bomba está em uma posição afastada em relação à roda da turbina. O documento WO 00 52352 A mostra um retardador com as ca- racterísticas resumidas no preâmbulo da reivindicação 1. A patente EP-A- Ο 507 745 mostra a junção de um eixo de entrada com um eixo de saída. A presente invenção tem a tarefa de configurar um retardador do tipo inicialmente descrito de tal modo que o mancai do eixo oco é simplifica- do. Em particular, deve ser descrito um retardador com mancai simplificado do eixo oco, cujo rotor na operação sem freagem é automaticamente axial- mente separado do estator, e no início da operação de freagem, aproximado a este.

Essa tarefa é solucionada com as características da reivindica- ção 1. De acordo com essas, uma ligação é criada entre o rotor e o eixo oco que, por um lado, é resistente à torção, mas que, por outro lado, permite uma deslocabilidade axial.

Em um aperfeiçoamento da presente invenção de acordo com a reivindicação 2 são previstas molas de recuperação que afastam o rotor do estator durante a operação sem freagem. Para impedir que essas molas de recuperação, durante o movimento rotativo de deslocamento do rotor este- jam suscetíveis a bascular ao redor dos seus eixos longitudinais, que pode- ría produzir o prejuízo precoce do seu funcionamento e a destruição das molas, providências são tomadas, para permitir uma torção livre das molas em torno do eixo longitudinal do rotor. Com vantagem especial também po- dem ser tomadas providências que permitem uma rotação livre das molas em torno do seu próprio eixo longitudinal no afastamento do rotor em direção axial. Desse modo, o abrir e fechar do compartimento de trabalho na passa- gem da operação com freagem para a operação sem freagem ou vice-versa ocorre sem problemas. As molas que agem sobre o rotor em direção axial, sempre trabalham de modo guiado e sem bascular, tendo desse modo uma vida útil longa e um funcionamento estável. Portanto, a qualquer momento são livremente giráveis, de modo que nenhuma força de torção prejudicial é exercida sobre elas. O eixo oco do retardador de acordo com a presente invenção cumpre duas funções: Por um lado, significa uma ligação resistente à torção entre o eixo de transmissão e o eixo de saída, isto é, o eixo propulsionado.

Por outro lado, porta o rotor axialmente deslocável relativamente ao estator.

Com vantagem especial porta um anel de suporte coaxial com o eixo longi- tudinal do retardador que é apoiado livremente girável no eixo oco. O anel de suporte, no caso, possui corpos de guia para guiar as molas (molas de recu- peração) no movimento de deslocamento do rotor. Para excluir um bascular das molas, o anel de suporte é conectado ao rotor de modo resistente à tor- ção ou quase que de modo resistente à torção, de modo que o movimento de rotação relativo do rotor no deslocamento do rotor em relação ao estator é transmitido para o anel de suporte.

Quando o retardador precisar exercer sua função de freagem, então o meio de trabalho é introduzido no compartimento de trabalho. Em virtude da configuração hidrodinâmica das pás do rotor e do estator, surge uma corrente no compartimento de trabalho de tal tipo que o rotor é aproxi- mado, contra a força das molas mencionadas, em direção axial, ao estator, de modo que o compartimento de trabalho finalmente é fechado e o retarda- dor pode exercer sua função de freagem completamente. A presente invenção é explicada com a ajuda dos desenhos. A figura 1 mostra um corte através de uma realização vantajosa do retardador de acordo com a presente invenção. A figura 2 mostra em uma vista esquematizada uma realização do retardador de acordo com a presente invenção. A figura 3 mostra uma realização vantajosa da ligação entre o anel de suporte 13 e o rotor 1. O retardador mostrado na figura 1 é construído como segue: um rotor 1 e um estator 2 são cada um realizado como uma roda de pás, e jun- tos formam um compartimento de trabalho 3 em forma de toro. O rotor é apoiado em um eixo oco 4. Este é ligado de modo resistente à torção com um eixo 5 que fica perto de um eixo cardânico não mostrado aqui, e um eixo 6 que fica perto de uma caixa de câmbio não mostrada. O eixo 5 pode ser inserido no eixo oco 4. Ela possui um flange 5.1 para a transmissão do tor- que. O estator 2 possui uma caixa de estator 2.1. O rotor 1 possui uma caixa de rotor 1.1. O rotor 1 é indiretamente apoiado pelo eixo oco 4. O eixo oco 4, por sua vez, porta um anel roscado 4.1. Este possui na sua circunferência externa uma rosca 4.1.1. O rotor 1, na sua circunferência interna, é dotado de uma rosca 1.1.1 correspondente. As roscas 4.1.1 e 1.1.1 trabalham jun- tas. Elas possuem um passo adequado para a função, especialmente um passo relativamente grande. Em virtude dessa cooperação, o rotor 1 execu- tará um movimento em direção axial, isto é, no sentido da uma alteração da sua distância do estator 2. A ligação entre o anel roscado 4.1 e o eixo oco 4, no presente caso, é uma união roscada - veja a rosca 4.2. Porém, no caso poderia haver qualquer outro tipo de união, também uma união não separável, tal como, por exemplo, uma união soldada.

Um dispositivo de mola é decisivo, com o qual um empuxo é aplicado sobre o rotor 1 em direção axial, e na verdade, no sentido de um afastamento do rotor 1 do estator 2. Para tal são previstas várias molas 10.

Estas são aqrupadas ao redor do eixo do retardador 11 com distâncias radi- ais iguais. Nisso pode ser previsto um grande número de molas 10. Estas podem ser agrupadas com uma distância angular idêntica ou idêntico de grupo ao redor do eixo do retardador 11.

Observa-se um anel de suporte 13. Este envolve o eixo oco 4.

Ele porta o pino 12 e, portanto, também as molas 10. É importante que o anel de suporte 13 é de tal modo apoiado no eixo oco 4 que ele fica livremente girável em relação ao eixo oco 4. Isso tem como conseqüência que as molas 10, em todo o seu comprimento, em qual- quer movimento giratório de empuxo do rotor 1, podem exercer uma rotação relativa sem bascular e desimpedida em torno do eixo do retardador 11.

Portanto, não acontece nenhum bascular das molas 10.

Adicionalmente, a disposição também pode ser feita de tal modo que também os pinos 12 são livremente giráveis em torno dos seus próprios eixos longitudinais. Para este fim, o mancai dos pinos 12 no anel de suporte 13 precisa ter a realização correspondente.

Também são visíveis outros detalhes que, porém, não são de importância primordial para a presente invenção.

Assim sendo, toda a unidade - abrangendo o rotor 1, o estator 2, o eixo oco 4, o eixo 5 e o eixo 6 - é apoiada de modo móvel por meio de um mancai no lado da caixa de câmbio, especialmente um rolamento de esferas 14. Além disso, são previstas as vedações de costume - veja as vedações 15,16,17.

Em vez dos pinos 12 sobre os quais deslizam as molas, também podem ser previstas buchas (não mostrado aqui) que envolvem as molas 10 e que também exercem uma função de guia.

Em todos os casos, os elementos de guia (pinos ou buchas) são dimensionados de tal maneira, que cada mola 10 em cada posição de curso do rotor 1 é guiada de modo confiável. A rosca 4.1.1 mencionada entre o anel roscado 4.1 e o rotor 1 pode ser uma rosca com passo rápido. Também seria possível uma denta- dura em forma de rosca ou em forma de parafuso.

Na operação sem freagem, isto é, em viagem normal, o compar- timento de trabalho 3 é aberto. Isto é mostrado na figura, em baixo. O rotor 1 é separado do estator 2, e precisamente, sob o efeito das molas 10.

Em operação com freagem, por outro lado, o compartimento de trabalho 3 é fechado. Isso é mostrado na parte superior da figura. O fecha- mento, no caso, ocorre automaticamente, contra a força das molas. Quando um meio de trabalho, por exemplo, óleo, é introduzido no compartimento de trabalho 3 ainda aberto, ocorre a aproximação do rotor 1 ao estator 2 em virtude das forças hidrodinâmicas exercidas pelas duas rodas de pás. A figura 2 mostra novamente em apresentação esquematizada simplificada os elementos essenciais de uma realização vantajosa da pre- sente invenção. Conforme se vê, neste exemplo de execução o eixo oco 4 exerce três funções: por um lado ele estabelece uma conexão resistente à torção entre o eixo de entrada 5 e o eixo da saída 6. Além disso, por meio de uma rosca 4.1.1, porta o rotor 1. Finalmente, o anel de suporte 13 é livre- mente girável em torno do seu eixo longitudinal, disposto de modo girável no anel de suporte 4 paralelamente ao eixo com o eixo longitudinal 11 do retar- dador, o que significa, o eixo oco 4 porta também o anel de suporte 13.

As molas 10 geram uma força de pressão entre o rotor 1 e o anel de suporte 13, de modo que em operação sem freagem o rotor 1 é axi- almente separado do estator 2.

Todos os componentes giratórios estão de tal modo dispostos que o retardadorfica livre de mancais próprios, isto é, todos os componentes giratórios estão apoiados de modo móvel no mancai da caixa de câmbio por meio dos rolamentos de esferas 14.0 estator 2 pode ser fixado por flange com os componentes estacionários do retardador, por exemplo, na parede da caixa 20. A figura 3 mostra uma realização vantajosa da união entre o anel de suporte 13 e o rotor 1. O anel de suporte 13 compreende um número de furos, onde são inseridos pinos 12 alinhados paralelamente ao eixo longitu- dinal do retardador 11. De acordo com essa execução, dois grupos diferen- tes de pinos 12 assumem funções diferentes. Assim sendo, os pinos 12.1 servem para estabelecer uma união resistente à torção entre o anel de su- porte 13 e o rotor 1, ao passo que os pinos 12.2 têm a função de guiar as molas 10. As molas 10 exercem a força de pressão necessária para separar o rotor 1 do estator 2 durante a operação sem freagem.

Devido a esse aperfeiçoamento vantajoso, as uniões de pinos podem ser adaptadas de acordo com sua função. Assim sendo é possível que os pinos 12.1 sejam ajustados tanto por meio de uma união de ajuste no rotor 1 e no anel de suporte 13, ao passo que os pinos 12.2 podem projetar- se de modo solto, isto é, com folga, para dentro do rotor 1, somente estando fixos no anel de suporte 13, por exemplo, por meio de uma união de ajuste.

Portanto, pode-se distinguir entre duas diferentes variações na transmissão do movimento giratório do rotor para o anel de suporte. Na pri- meira variação, o movimento giratório é transmitido para o anel de suporte através dos furos no rotor, as molas e pinos e qualquer número de molas, sendo que qualquer quantidade de pinos e quaisquer quantidade de molas formam uma unidade. Nessa variação, as molas são apertadas entre furos de rotor e pinos na transmissão do movimento giratório. Especialmente vantajoso é, porém, uma segunda variação, isto é, a separação de funções mostrada, onde os pinos somente assumem a guia das molas e transmitem um determinado torque, e as molas exercem exclusivamente forças de efeito axial, não contribuindo para a transmissão do torque. Com vantagem, o mo- vimento giratório é transmitido exclusivamente através de pelo menos dois pinos separados para o anel de suporte.

Conforme pode ser observado nas figuras, o anel de suporte apóia-se com vantagem no componente primário, isto é, no rotor. Isso tem a vantagem de que o anel de suporte é exposto a um desgaste especialmente pequeno, já que um movimento relativo entre o rotor e o anel de suporte no máximo pode ocorrer por um tempo curto nas fases de ligar e desligar.

Claims (7)

1. Retardador com as seguintes características: um rotor (1) e um estator (2) que juntos constituem um compartimento de trabalho (3); com um eixo oco (4) para a união resistente à torção de um eixo de entrada (5) que fica perto de uma caixa de câmbio, e com um eixo de saída (6) que fica perto de um eixo cardânico; o eixo oco (4) porta o rotor (1) por meio de uma rosca (4.1.1), caracterizado pelo fato de que são previstas molas (10) que exercem uma força de propulsão sobre o rotor (1) no sentido de afastamento do estator (2), sendo que as molas (10) são executadas como molas de re- cuperação e são agrupadas ao redor do eixo longitudinal (11) do retardador, e sendo que providências são tomadas para possibilitar uma rotação livre das molas (10) ao redor do eixo longitudinal do rotor (1) quando da operação do rotor em direção axial.

2. Retardador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas seguintes características: molas (10) são previstas que exercem uma força de propulsão sobre o rotor (1) no sentido de afastamento do estator (2); as molas (10) são executadas como molas helicoidais e agrupadas ao redor do eixo longitudinal (11) do retardador; providências são tomadas para possibilitar uma rotação livre das molas (10) ao redor do seu próprio eixo longitudinal no deslocamento do rotor em direção axial.

3. Retardador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteri- zado pelas seguintes características: o eixo oco (4) porta um anel de suporte (13) coaxial ao eixo longitudinal (11) do retardador; o anel de suporte (13) é apoiado no eixo oco (4) de modo livremente girável; o anel de suporte (13) porta corpos de guia para guiar molas (10) durante o movimento de deslo- camento do rotor (1); o rotor (1) compreende um dispositivo para transmitir o movimento relativo do rotor (1) no anel de suporte (13) durante o desloca- mento do rotor (1) em relação ao estator (2).

4. Retardador, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os corpos de guia são pinos (12) paralelos ao eixo sobre os quais deslizam as molas (10).

5. Retardador, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os corpos de guia são buchas que cercam as molas (10).

6. Retardador, de acordo com uma das reivindicações 3 a 5, ca- racterizado pelo fato de que o rotor (1) possui furos, onde são guiadas as molas (10) e que transmitem o movimento relativo do rotor (1) para as molas (10), os corpos de guia e, portanto, para o anel de suporte (13).

7. Retardador, de acordo com uma das reivindicações 3 a 5, ca- racterizado pelo fato de que entre o rotor (1) e o anel de suporte (13), por um lado, são previstos meios para transmitir o torque, e por outro lado, separa- dos desses meios, corpos de guia, para guiar as molas (10) que não trans- mitem nenhum torque entre o rotor (1) e o anel de suporte (13).