BR0313678B1 - Polia expansível - Google Patents

Description

"POLIA EXPANSÍVEL" Campo da invenção A invenção refere-se a uma polia, e mais particu- larmente a uma polia expansível.

Antecedentes da Invenção Uma polia de transmissão continuamente variável é co- nhecida da patente US no. 6.379.275 BI (2002) de Serkh que re- vela uma polia tendo roldanas com blocos de correia dispostos circunferencialmente em torno de uma linha central de roldana.

Também é representativa da arte a patente US no. 4.705.492 (1987) de Hattori e outros, que revela uma polia tendo uma pluralidade de blocos de acionamento dispostos en- tre superfícies de polia.

As polias da arte anterior se baseiam em roldanas coaxiais que são axialmente móveis uma em relação à outra.

Tal movimento requer mecanismos e equipamentos separados de e adicionais à polia. Isto aumenta a complexidade e gasto.

Necessita-se de uma polia expansível que tenha uma superfície de apoio de correia automaticamente expansível.

Necessita-se de uma polia expansível tendo uma superfície de apoio de correia expansível por uma força de elemento de propensão aplicada axialmente a um elemento cônico. A pre- sente invenção atende a essas necessidades.

Sumário da Invenção 0 principal aspecto da invenção é fornecer uma po- lia automaticamente expansível que tenha uma superfície de apoio de correia expansível.

Outro aspecto da invenção é fornecer uma polia ex- pansível que tenha uma superfície de apoio de correia expan- sível por uma força de elemento de propensão aplicada axial- mente a um elemento cônico.

Outros aspectos da invenção serão indicados ou tornados óbvios pela seguinte descrição da invenção e dese- nhos em anexo. A invenção compreende uma polia expansível. A po- lia expansível compreende uma pluralidade de blocos de cor- reia dispostos em torno de um eixo de rotação. Cada bloco de correia se apoia sobre uma superfície radial se estendendo perpendicularmente ao eixo de rotação. Outra superfície de cada bloco de correia se apoia sobre uma superfície de ele- mento cônico que é móvel coaxialmente com o eixo de rotação.

Uma mola se apoia sobre o elemento cônico que induz o ele- mento cônico em uma direção axial, o qual por sua vez induz os blocos de correia radialmente para fora para compensar uma alteração de comprimento de correia e manter uma tensão de correia. Um elemento elástico mantém os blocos de correia em contato com o elemento cônico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os desenhos em anexo, os quais são incorporados em e fazem parte do relatório descritivo, ilustram modalidades preferidas da presente invenção, e juntamente com uma des- crição, servem para explicar os princípios da invenção. A Figura 1 é um diagrama de um sistema de aciona- mento de correia da arte anterior. A Figura 2 é um diagrama de um sistema de aciona- mento de correia com uma polia inventiva. A Figura 3 é uma vista em seção transversal da po- lia fixada a um eixo acionado. A Figura 4 é uma vista em seção transversal da po- lia utilizada como uma engrenagem intermediária. A Figura 5 é uma vista em seção transversal na li- nha 5-5 na figura 3. A Figura 6 é uma vista em seção transversal de uma modalidade alternada da polia. A Figura 7 é um detalhe da figura 6 na linha 7-7. A figura 8 é uma vista em perspectiva recortada de uma polia. A Figura 9 é uma vista em perspectiva do elemento cônico.

Descrição detalhada da modalidade preferida A Figura 1 é um diagrama de um sistema de aciona- mento de correia da arte anterior. Em um sistema de aciona- mento de correia exemplar, diversas polias são conectadas por uma correia B. Uma polia é fixada a um eixo acionado em diversos acessórios, incluindo um alternador 1, bomba de á- gua 4, compressor de ar 5 para ar condicionado, e direção mecânica 6. A engrenagem intermediária 7 é utilizado para con- trolar enrolamento da correia em torno das polias 1 e 6. O tensor 2 é utilizado para esticar a correia B. 0 tensor 2 compreende um braço 2a que pivota em torno de um ponto 2b. A polia 2 é articulada com o braço 2a. Uma tensão de correia é ajustada ou compensada pelo movimento do braço 2a. Pode-se reconhecer que o movimento do braço 2a requer espaço no sis- tema da arte anterior além do volume ocupado pelo próprio tensor. A Figura 2 é um diagrama de um sistema de aciona- mento de correia com uma polia inventiva. A polia inventiva 100 é mostrada no sistema de acionamento de correia. A polia 100 é fixada em um eixo acionado por bomba d'água (W_P). A modalidade específica de polia utilizada no eixo de bomba d'água é ilustrada na figura 3 e figura 5.

Durante operação inicial, por exemplo quando a correia é nova, a polia opera com um raio RI. À medida que o sistema opera, a correia pode alongar-se levemente. À medida que a correia muda de comprimento, o diâmetro da polia ex- pande-se para acomodar a mudança em comprimento da correia.

Conseqüentemente, o raio operacional da polia é expansível de RI para R2. A mudança em raio operacional da polia é au- tomática não necessitando de mecanismo ou equipamento exter- no. Além disso, ao contrário da técnica anterior, a função de ajuste de comprimento da correia é realizada em um espaço definido exclusivamente pelo diâmetro geral e volume da po- lia, ao contrário do tensor da técnica anterior que requer espaço para o braço, bem como espaço para o movimento do braço em um arco parcial para esticar a correia. A Figura 3 é uma vista em seção transversal da po- lia fixada a um eixo acionado. A polia 100 é fixada a um eixo 20 por um parafuso 20a. A polia 100 compreende uma plu- ralidade de blocos 10 dispostos em um círculo em torno do eixo 20. Os blocos 10 são radialmente móveis entre o lado da polia 8 e o lado da polia 14. 0 anel de encaixe 28 fixa o lado 14 ao lado 8. O lado 8 e lado 14 são conectados ao eixo 14 ao lado 8. 0 lado 8 e lado 14 são conectados ao eixo 20 e cada um estende-se substancialmente radialmente com relação a um eixo geométrico de rotação A-A, do eixo. 0 elemento cônico 16 é axialmente móvel paralelo a um eixo geométrico de rotação A-A, guiado em tal movimento por um pino 61. 0 pino 61 estende-se através de uma fenda 16d no elemento cônico 16.

Cada bloco 10 se apoia sobre e é engatado com o elemento 16 através da fenda 16c. Tal engate permite que um torque seja transmitido de uma correia para cada bloco, e desse modo para o elemento cônico 16. O engate do elemento cônico 16 com o pino 61 permite transmissão de torque para o eixo 20. Cada polia 100 pode compreender um ou mais pinos 61, ou equivalentes, engatados com o elemento cônico 16 para transmitir torque e guiar um movimento axial do elemento cô- nico 16.

Os blocos 10 também são deslizavelmente engatados com o lado 8 e lado 14, normalmente estendidos, além de fen- das 16c no elemento cônico 16. A superfície 16a do elemento cônico 16 descreve um ângulo Θ com um eixo geométrico de ro- tação A-A. À medida que o elemento cônico 16 é induzido pela mola 22 ao longo do eixo geométrico A-A na direção Ml, cada bloco de correia 10 se move radialmente na direção M2. O ân- gulo Θ determina a quantidade de movimento radial para os blocos para um determinado movimento axial do elemento côni- co 16 na direção Ml. 0 ângulo Θ é selecionado conforme ne- cessário para obter um movimento radial desejável de blocos 10. O elemento de propensão ou mola 22 se apoia sobre o lado 14 induzindo o elemento cônico 16 axialmente em dire- ção ao lado 8. A mola 22 compreende uma mola helicoidal, po- rém também pode compreender uma mola Belleville, ou outra forma de mola apropriada para essa aplicação como é conheci- do na arte. A pressão do elemento cônico 16 induz os blocos de correia radialmente para fora a fim de criar uma tensão de correia.

Uma tensão de correia é determinada pela força do elemento cônico 16, que é uma função da taxa elástica (k) da mola 22. A quantidade de força com a qual os blocos são in- duzidos para fora determina uma tensão de correia no siste- ma. Como tal, uma taxa elástica para a mola 22 é selecionada com base na tensão desejável de correia. Uma taxa elástica relativamente mais elevada resultará em uma tensão de cor- reia comensuravelmente maior. Uma taxa elástica relativamen- te inferior resultará em uma tensão de correia comensuravel- mente inferior.

Molas helicoidais encaixadas em paralelo, ou molas Belleville podem ser utilizadas também para se obter uma ta- xa elástica necessária. Uma taxa elástica exemplar (k) é a- proximadamente 50N/mm. A taxa elástica para molas em paralelo é: K,. = kl + k2 + k3 onde: K,. é uma taxa elástica total; e kl e k2 e k3 são taxas elásticas para cada mola utilizada em paralelo.

Embora a força exercida sobre os blocos, isto é a tensão de correia, seja uma função da taxa elástica, um alongamento relativo da correia e desse modo movimento dos blocos na maioria dos sistemas é relativamente pequeno de modo que nenhuma mudança significa seja realizada na tensão de correia na faixa operacional. Como resultado, a polia in- ventiva permite que uma tensão de correia permaneça relati- vamente constante para uma mudança dada em comprimento de uma correia durante uma vida operacional.

Durante instalação inicial de uma correia, o ele- mento cônico 16 é temporariamente fixado em uma posição pre- determinada utilizando pino 30 onde a mola 22 é comprimida ao máximo. Uma correia é então orientada em torno das polias de sistema de acionamento, incluindo a polia 100. Após colo- cação da correia no lugar, o pino 3 0 é removido, desse modo liberando a mola 22 para atuar sobre o elemento cônico 16 e desse modo induzir os blocos de correia 10 para fora a fim de esticar uma correia. Uma bucha de fricção baixa 18 permi- te que o elemento cônico 16 deslize livremente na direção Ml. Um lado traseiro da correia 12 é mostrado engatado com os blocos 10. Como tal, a polia é mostrada como uma engrena- gem intermediária de lado traseiro nessa figura.

Um elemento elástico 24 é engatado com cada bloco, desse modo mantendo cada um engatado com o elemento cônico 16 durante a porção de rotação da polia onde cada bloco não está engatado com uma correia. A Figura 4 é uma vista em seção transversal da po- lia utilizada como uma engrenagem intermediária. Nessa moda- lidade alternativa, a polia 100 é como descrito na figura 3, com a exceção de que a polia 100 é giratoriamente montada em uma superfície 30 pelo parafuso 32. Um mancai 26 permite ro- tação livre da polia em torno da cavilha 32, em oposição a um eixo acionado na figura 3. Nessa configuração a polia é utilizada como uma engrenagem intermediária, por exemplo, como mostrado no lugar da engrenagem intermediária 7 na fi- gura 1. Mais particularmente, essa modalidade de engrenagem intermediária pode ser utilizada para ocupar o lugar da en- grenagem intermediária 7 na figura 1 enquanto fornece a pro- dução de tensão vantajosa de correia e a função de compensa- ção de comprimento da correia. A correia 12 é mostrada enga- tada com os blocos 10 em uma orientação do lado traseiro. A Figura 5 é uma vista em seção transversal na li- nha 5-5 na figura 3. 0 elemento elástico 24 é mostrado enga- tado com uma pluralidade de blocos 10. 0 elemento elástico 24 tem uma característica elástica, resiliente que permite que o mesmo resista a uma força centrípeta exercida sobre os blocos durante rotação. Entretanto, uma taxa elástica do elemento elástico não é suficientemente grande de modo a neutralizar totalmente uma força exercida pela mola 22 sobre o elemento 16, e desse modo evitar que o elemento 16 se mova conforme necessário para permitir que cada bloco se mova ra- dialmente a fim de compensar por um aumento de comprimento de correia. Cada bloco 10 desliza em uma fenda respectiva 16c à medida que o elemento cônico 16 se move axialmente. A Figura 6 é uma vista em seção transversal de uma modalidade alternativa da polia. Nessa modalidade alternati- va, as extremidades 42 dos blocos de correia 40 são engata- dos com fendas radiais 48 no lado 8 e lado 14. As extremida- des 42 podem ser externamente lubrifiçadas, por exemplo com óleo ou grafite, ou podem ter uma superfície de fricção bai- xa ou ter um lubrificante interno impregnado no próprio blo- co. Cada fenda radialmente estendida pode ser externamente lubrificada, por exemplo com óleo ou grafite, ou pode ter uma superfície de fricção baixa ou ter um lubrificante im- pregnado no material que descreve a própria fenda. O elemento elástico 24 não é utilizado nessa moda- lidade. Em vez disso, cada lingüeta ou elemento de engate 44 forma um formato de "L" na base de cada bloco que engata deslizavelmente com uma fenda correspondente 16c no elemento cônico 16. A lingüeta 44 mantém mecanicamente cada bloco 40 engatado com o elemento cônico 16 contra forças centrípetas para manter um arranjo circular adequado dos blocos durante operação. À medida que o elemento cônico 16 se move axial- mente paralelo ao eixo A-A como descrito aqui, cada um dos blocos se move radialmente para determinar um diâmetro de polia e desse modo uma tensão de correia, e para compensar uma mudança de comprimento de correia.

Um torque é transmitido de uma correia para o eixo pelo engate de cada bloco 10 com uma fenda 48. Os lados 8 e 14 são conectados a um eixo. 0 pino 61 não é necessário nes- sa modalidade, porém pode ser utilizado para aumentar a transmissão de torque, se necessário.

Ainda em outra modalidade alternada, cada bloco 10 é mostrado com uma superfície de engate de correia com múl- tiplas nervuras 41. Os blocos 10 podem ter um perfil plano para engatar uma correia, como mostrado na figura 3, ou um perfil de múltiplas nervuras, como mostrado na figura 6. A Figura 7 é um detalhe da figura 6 na linha 7-7.

Cada fenda radialmente estendida 48 no lado 8 engata uma ex- tremidade 42 de cada bloco 40. Lingüetas 44 engatam mecânica * e deslizavelmente o bloco 40 com o elemento cônico 16. A Figura 8 é uma vista em perspectiva recortada de uma polia. Os blocos 10 são mostrados circunferencialmente dispostos em torno do elemento cônico 16. A correia 12 é mostrada em uma orientação de lado traseiro. 0 elemento e- lástico 24 mantém os blocos 10 em contato com o elemento cô- nico 16. A Figura 9 é uma vista em perspectiva do elemento cônico. 0 elemento cônico 16 compreende fendas 16c dispostas na superfície 16a. As fendas 16c são dispostas substancial- mente paralelas a uma linha central A-A.

Embora uma única forma da invenção tenha sido aqui descrita, será óbvio para aqueles versados na arte que vari- ações podem ser feitas na construção e relação de partes sem se afastar do espírito e âmbito da invenção aqui descrita.

Claims (5)

1. Polia expansível, CARACTERIZADA por compreen- der : uma superfície radialmente estendida; uma superfície cônica móvel em relação à superfí- cie radialmente estendida; uma pluralidade de blocos dispostos em uma forma substancialmente circular, uma primeira superfície de bloco engatada deslizavelmente com a superfície radialmente esten- dida e uma segunda superfície de bloco engatada deslizavel- mente com a superfície cônica; e um elemento de propensão induzindo axialmente o elemento cônico pelo que cada bloco é radialmente móvel após movimento axial do elemento cônico.

2. Polia, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA adicionalmente por compreender: um elemento elástico engatado com cada bloco pelo que cada bloco é mantido em contato com a superfície cônica.

3. Polia, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que cada bloco compreende adicio- nalmente uma superfície de engate de correia.

4. Polia, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA adicionalmente por compreender uma segunda su- perfície radialmente estendida disposta substancialmente paralela à superfície radialmente estendida.

5. Polia, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA adicionalmente por compreender: pares cooperantes de entalhes radialmente estendi- dos na superfície radialmente estendida e segunda superfície radialmente estendida; as extremidades de cada bloco engatando desliza- velmente um par de entalhes radialmente estendidos; uma lingüeta em cada bloco engatando deslizavel-mente o elemento cônico.