BR112014022112B1

BR112014022112B1 - Desacoplador isolador com limitador de torque

Info

Publication number: BR112014022112B1
Application number: BR112014022112-0A
Authority: BR
Inventors: Alexander Serkh; Imtiaz Ali; Dean Schneider; Peter Ward
Original assignee: The Gates Corporation
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2022-06-14
Also published as: BR112014022112A2; WO2013134043A1; US20130233670A1; KR20140141626A; CN104160168A; US8813932B2; JP5806421B2; EP2823192A1; JP2015511686A; RU2576644C1; KR101558121B1; CN104160168B; IN2014DN07168A; EP2823192B1

Abstract

desacoplador isolador com limitador de torque. trata-se de um desacoplador isolador que compreende uma polia (5), a polia é assentada em um eixo (1), uma mola de torção (6) que possui uma extremidade (61) engatada com a polia (5), a mola de torção (6) carregável em uma direção de desenrolamento, um transportador de embreagem unidirecional (8), uma embreagem unidirecional (14) disposta entre o eixo (1) e o transportador de embreagem unidirecional (8), uma mola enrolada (7) engatável com uma superfície interna (81) do transportador de embreagem unidirecional (8), a mola enrolada (7) acoplada à mola de torção (6), e a mola enrolada (7) carregável na direção de desenrolamento de modo que a mola enrolada (7) através de atrito seja capaz de engatar de maneira travável a superfície interna (81) em uma direção de condução.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A invenção refere-se a um desacoplador isolador que possui uma mola enrolada engatável com uma superfície interna do transportador de embreagem unidirecional, a mola enrolada acoplada à mola de torção, e a mola enrolada carregável na direção de desenrolamento de modo que a mola enrolada através de atrito seja capaz de engatar de maneira travável a superfície interna em uma direção de condução.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002]O uso de motores a diesel para aplicações de carros de passeio está aumentando devido ao benefício de maior economia de combustível. Ademais, motores a gasolina estão aumentando as razões de compressão para aumentar a eficiência de combustível. Como resultado, sistemas de acionamento auxiliares de motor a diesel e gasolina têm de superar as vibrações de maior magnitude de virabrequins devido às mudanças mencionadas acima em motores.

[003]Devido à vibração de virabrequim aumentada mais altas taxas de aceleração/desaceleração e alta inércia de alternador, o sistema de acionamento auxiliar de motor está geralmente experimentado ruído de correia devido ao deslizamento de correia. Isso também reduz a vida operacional da correia.

[004]Isoladores/desacopladores de virabrequim e desacopladores/isoladores de alternador são amplamente usados para motores com alta vibração angular para filtrar a vibração na faixa de velocidade de operação de motor. Entretanto, embora um isolador de virabrequim possa funcionar muito bem em faixa de velocidade de deslocamento de motor; ainda apresenta problemas durante a partida ou desligamento do motor devido à frequência natural do próprio isolador. O representante da técnica é a patente número 8.047.920 que descreve um desacoplador que possui um elemento de saída, uma embreagem unidirecional, uma mola e um limitador de mola. A mola fica disposta entre uma porção de saída da embreagem unidirecional e o elemento de saída para propelir a porção de saída em uma direção de rotação predeterminada em relação ao elemento de saída. O limitador de mola pode ser configurado para travar uma saída da embreagem unidirecional no elemento de saída para transmitir energia de rotação entre a embreagem unidirecional e o elemento de saída sem tensionar a mola além de um ponto predeterminado e/ou limitar o movimento de rotação da porção de saída e uma extremidade associada da mola em relação ao elemento de saída na direção de rotação predeterminada. Um método de operar um desacoplador também é fornecido.

[005]É necessário um desacoplador isolador que possui uma mola enrolada engatável com uma superfície interna do transportador de embreagem unidirecional, a mola enrolada acoplada à mola de torção, e a mola enrolada carregável na direção de desenrolamento de modo que a mola enrolada através de atrito seja capaz de engatar de maneira travável a superfície interna em uma direção de condução. A presente invenção satisfaz essa necessidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006]O principal aspecto da invenção é um desacoplador isolador que possui uma mola enrolada engatável com uma superfície interna do transportador de embreagem unidirecional, a mola enrolada acoplada à mola de torção, e a mola enrolada carregável na direção de desenrolamento de modo que a mola enrolada através de atrito seja capaz de engatar de maneira travável a superfície interna em uma direção de condução. Outros aspectos da invenção serão apontados ou se tornarão óbvios através da seguinte descrição da invenção e dos desenhos em anexo.

[007]A invenção compreende um desacoplador isolador que compreende uma polia, a polia assentada em um eixo, uma mola de torção que possui uma extremidade engatada à polia, a mola de torção carregável em uma direção de desenrolamento, um transportador de embreagem unidirecional, uma embreagem unidirecional entre o eixo e o transportador de embreagem unidirecional, uma mola enrolada engatável com uma superfície interna do transportador de embreagem unidirecional, a mola enrolada acoplada à mola de torção, e a mola enrolada carregável na direção de desenrolamento de modo que a mola enrolada através de atrito seja capaz de engatar de maneira travável a superfície interna em uma direção de condução.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008]Os desenhos em anexo, que estão incorporados e formam uma parte do relatório descritivo, ilustram as modalidades preferidas da presente invenção, e juntamente com uma descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

[009]A Figura 1 é um corte transversal do dispositivo inventivo.

[010]A Figura 2 é uma vista explodida do dispositivo da Figura 1.

[011]A Figura 3 é um detalhe do corte transversal da Figura 1.

[012]A Figura 4 é um corte transversal de uma modalidade alternativa do dispositivo inventivo.

[013]A Figura 5 é uma vista explodida do dispositivo da Figura 4.

[014]A Figura 6 é um detalhe em perspectiva de corte transversal da Figura 4.

[015]A Figura 7 é um detalhe em perspectiva da Figura 4.

[016]A Figura 8 é um detalhe de corte em perspectiva da Figura 4.

Descrição Detalhada da Modalidade Preferida

[017]Esta invenção refere-se a dispositivos de regulação de alternador, particularmente a polias isolantes de alternador com molas de torção para isolamento e/ou embreagens unidirecionais para desacoplamento. Para reduzir o tamanho físico da mola e da embreagem unidirecional, é benéfico ter um recurso de sobrecarga que impeça que um excesso de torque de uma quantidade predeterminada seja transmitido à mola e/ou embreagem unidirecional. O torque excessivo aplicado à mola ou embreagem unidirecional poderia fazer com que cada componente falhe. É necessário um recurso de deslizamento que permita o desacoplamento de dois elementos travados quando um torque específico for excedido.

[018]Sabe-se que o torque de pico nominal de um alternador é menor que o torque de pico observado quando se liga o motor. Por exemplo, um alternador automotivo típico terá um torque de pico nominal de 12 Nm, uma inércia de 0,0030 kg m2, e uma taxa de aceleração no alternador de 8.400 rad/s2durante a partida do motor. Utilizando-se a Equação 1 na partida do motor, o dispositivo deve ser capaz de manipular 25,2 Nm de torque, porém nunca será observado um torque tão alto durante todas as outras condições operacionais. Equação 1 : T = la T = torque / = inércia de alternador = taxa de aceleração

[019]Para evitar a necessidade de usar uma mola e uma embreagem unidirecional que podem manipular o torque de partida, o dispositivo proposto usa uma mola enrolada que é desacoplada após o torque nominal de pico. A Figura 1 é um corte transversal do dispositivo inventivo. A polia 5 se engata com uma correia de transmissão para acionar o dispositivo. A correia (não mostrada) pode compreender qualquer perfil conhecido na técnica, inclusive múltiplas nervuras, dentado ou achatado. O perfil 51 mostrado para a polia na Figura 1 serve para uma correia com múltiplas nervuras.

[020]A polia 5 é assentada no eixo 1 por um rolamento de agulha 4. O rolamento de agulha 4 permite o movimento de rotação relativo entre o eixo 1 e a polia 5 enquanto também transfere a carga radial para o eixo 1. A carga radial é uma função da pré-carga ou tensão sobre a correia de transmissão. O eixo 1 também é usado para conectar o dispositivo a um acessório acionado como um alternador.

[021]A energia flui a partir da correia até a polia 5, e então para uma extremidade 61 de mola de torção 6. A mola de torção 6 é um elemento elástico que atenua a vibração e fornece a função de isolamento de vibração de torção do dispositivo. A outra extremidade 62 da mola de torção 6 é conectada ao transportador de mola 9. O transportador de mola 9 é acoplado à mola enrolada 7. A mola enrolada 7 é engatada com o transportador de mola 9 em uma extremidade de mola enrolada 71. O transportador de mola 9 recebe a extremidade 71 em uma porção de recepção 91. A mola enrolada 7 possui um corte transversal quadrado ou retangular para otimizar a superfície disponível para contatar a superfície interna 81 do transportador de embreagem 8. A mola enrolada 7 está contida dentro de uma largura (W) do transportador de embreagem unidirecional.

[022]Para transmitir energia, a mola enrolada 7 é carregada na direção de desenrolamento que faz com que essa se expanda radialmente durante a operação. Isso faz com que a mola enrolada engate através de fricção uma superfície interna 81 do transportador de embreagem 8. O engate friccional trava a mola enrolada e o transportador de embreagem juntamente para transmitir energia de maneira eficiente. As arruelas de encosto 2 engatam ambos os lados de projeção 17. A projeção 17 se estende radialmente a partir do eixo 1. As arruelas de encosto 2 assentam a polia 5 axialmente ao longo do eixo 1.

[023]A Figura 2 é uma vista explodida do dispositivo da Figura 1. A mola enrolada 7 pode ser desacoplada ou deslizada em relação ao transportador de embreagem 8 para impedir a sobretensão de mola de torção 6, evitando assim a sobrecarga da embreagem unidirecional 14. Em operação, a mola enrolada 7 começa a se desacoplar da superfície interna 81 do transportador de embreagem 8 após a polia 5 ser angularmente deslocada da posição de carga (ou acionamento) a um ângulo predeterminado. Esse ângulo predeterminado é selecionado de modo que o torque na mola de torção 6 nunca exceda um ponto onde a mola de torção 6 ou embreagem unidirecional 14 pode ser danificada. O ângulo predeterminado do dispositivo nessa modalidade é 58 graus, entretanto, esse número não é limitado e pode ser ajustado dependendo da aplicação particular.

[024]No dispositivo inventivo, a mola enrolada 7 não entra em contato com a polia nem com o eixo. A mola enrolada 7 está contida dentro de uma largura (W) do transportador de embreagem unidirecional 8.

[025]A Figura 3 é um detalhe em corte transversal da Figura 1. Para fazer com que a mola enrolada 7 se desacople ou deslize, um batente 501 sobre a polia 5 entra em contato com a espiga 701 na mola enrolada 7, fazendo assim com que a mola enrolada 7 seja enrolada e então se contraia radialmente para dentro distante do transportador de embreagem 8 de superfície interna 81. O movimento radialmente para dentro da mola enrolada 7 distante do transportador de embreagem 8 reduz a quantidade de torque que pode ser transmitido através do engate friccional de mola enrolada 7 ao transportador de embreagem 8 antes de ocorrer o deslizamento relativo entre a mola enrolada e o transportador de embreagem.

[026]O transportador de embreagem 8 transfere o torque a partir da mola enrolada 7 para a embreagem unidirecional 14. A embreagem unidirecional 14 permite que o eixo 1 seja desacoplado do desacoplador quando a velocidade de eixo 1 for maior que a velocidade da polia 5 de modo que o eixo 1 ultrapasse a polia 5.

[027]Uma bucha 12 fica disposta dentro do transportador de embreagem 8 e permite o movimento entre o transportador de mola 9 e o transportador de embreagem 8. A arruela de encosto 13 permite o movimento relativo entre o transportador de embreagem 8 e a cobertura frontal 10, que é rigidamente fixada à polia 5. A tampa 11 protege o dispositivo do ambiente ao impedir a entrada de resíduos.

[028]Há duas arruelas de encosto (2) para posicionar axialmente a polia 5 em relação ao eixo 1 enquanto permite o movimento de rotação relativo entre os dois componentes. A cobertura traseira 3 é fixada à polia 5 e permite que ambas as arruelas de encosto sejam contidas entre a polia 5 e o eixo 1.

[029]A Figura 4 é um corte transversal de uma modalidade alternativa do dispositivo inventivo. Nessa modalidade alternativa, a polia 5 é assentada no eixo 1 por um rolamento de esferas 15 além do rolamento de agulha 4.

[030]A Figura 5 é uma vista explodida do dispositivo da Figura 4. A Figura 6 e um detalhe em perspectiva de corte transversal da Figura 4.

[031]Nessa modalidade, a extremidade de mola de torção 62 é engatada com a polia 5 e a extremidade 61 é engatada com o transportador de mola 9. A extremidade 61 engata o transportador de mola na porção 91. A mola enrolada 7 é engatada entre o transportador de mola 9 e o transportador de embreagem 8. O anel de retenção 16 permite que o transportador de mola 9 transmita torque à mola enrolada 7. O torque do transportador de mola 9 é transmitido ao anel de retenção 16 através de três chaves 162 no anel de retenção 16. O torque do anel de retenção 16 é então transferido para a porção de projeção 161 de anel de retenção 16 e engata uma extremidade 71 da mola enrolada 7, com isso a mola enrolada 7 é carregada em operação (veja a Figura 7) . Uma bucha 12 permite que o transportador de mola 9 engate de maneira deslizante o transportador de embreagem 8. A bucha 12 permite que o transportador de embreagem 8 engate de maneira deslizante o eixo 1.

[032]Em operação, um torque aplicado à polia 5 aplica uma carga à mola de torção 6 na direção de desenrolamento. Consequentemente, esse torque é transmitido ao transportador de mola 9, que por sua vez aplica uma carga à mola enrolada 7 na direção de desenrolamento através de uma contato na extremidade 71. A quantidade que a mola de torção 6 "se desenrola" é uma função do torque aplicado. Diferenças em um torque aplicado à mola de torção 6 irão fazer com que a polia 5 gire ligeiramente à frente de uma posição determinada de eixo 1.

[033]O carregamento de mola enrolada 7 na direção de desenrolamento faz com que a mola enrolada 7 se expanda radialmente. A expansão radial faz com que a mola enrolada 7 seja engatada de maneira friccional com a superfície interna 81 do transportador de embreagem 8. O engate friccional "trava" a mola enrolada 7 no transportador de embreagem de superfície interna 81 que permite a transmissão de torque ao transportador de embreagem 8 até um limite de torque predeterminado. A embreagem unidirecional 14 também é engatada, desse modo virando o eixo 1.

[034]Para fazer com que a mola enrolada 7 se desacople ou deslize, a polia 5 avança de maneira rotacional sob a influência de um aumento de torque, fazendo então com que o batente 501 se projete para dentro da polia 5 para contatar a espiga 701 na mola enrolada 7 mediante a entrada de um torque excessivo predeterminado. Durante a operação normal, o batente 501 não entra em contato com a extremidade 701. O movimento adicional da polia 5 faz com que a mola enrolada 7 se enrole parcialmente, se contraindo radialmente para dentro distante do transportador de embreagem de superfície interna 81. O movimento radialmente para dentro da mola enrolada 7 distante do transportador de embreagem de superfície interna 81 reduz a quantidade de força normal e então o torque friccional que pode ser transmitido através da mola enrolada 7 ao transportador de embreagem 8 antes de ocorrer o deslizamento relativo entre a mola enrolada 7 e o transportador de embreagem 8. Esse recurso impede danos ao dispositivo durante uma condição de operação de torque excessivo.

[035]A Figura 7 é um detalhe em perspectiva de corte da Figura 4.

[036]A Figura 8 é um detalhe em perspectiva de corte da Figura 4.

[037]Embora uma forma da invenção seja descrita aqui, será evidente para os elementos versados na técnica que variações podem ser feitas na construção e relação de partes sem que se abandone o espírito e escopo da invenção descrita aqui.

Claims

1. Desacoplador isolador, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma polia (5); a polia (5) assentada em um eixo (1); uma mola de torção (6) que possui uma extremidade (61) engatada com a polia (5), a mola de torção (6) carregável em uma direção de desenrolamento; um transportador de embreagem unidirecional (8); uma embreagem unidirecional (14) disposta entre o eixo (1) e o transportador de embreagem unidirecional (8); uma mola enrolada (7) engatável com uma superfície interna (81) do transportador de embreagem unidirecional (8), a mola enrolada (7) acoplada à mola de torção (6); e a mola enrolada (7) carregável na direção de desenrolamento de modo que a mola enrolada (7) através de atrito seja capaz de engatar de maneira travável a superfície interna (81) em uma direção de condução.

2. Desacoplador isolador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a mola enrolada (7) é adicionalmente contida dentro de uma largura (W) do transportador de embreagem unidirecional (8).

3. Desacoplador isolador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um transportador de mola (9) engatado entre a mola de torção (6) e a mola enrolada (7).

4. Desacoplador isolador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a polia (5) compreende um batente (501), o batente (501) é engatável com a mola enrolada (7) fazendo com que a mola enrolada (7) se desengate da superfície interna (81) mediante a entrada de um torque predeterminado.

5. Desacoplador isolador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a polia (5) é assentada no eixo em um rolamento de agulha (4).

6. Desacoplador isolador, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a polia (5) é adicionalmente assentada no eixo em um rolamento de esferas (15).

7. Desacoplador isolador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a polia (5) é assentada no eixo (1) através de um rolamento de agulha (4) e um rolamento de esferas (15); a mola de torção (6) é carregável em uma direção de desenrolamento em uma condição de acionamento; e a mola enrolada (7) é engatável de maneira liberável com a superfície interna (81) do transportador de embreagem unidirecional (8), a mola enrolada (7) adicionalmente contida dentro de uma largura (W) do transportador de embreagem unidirecional (8).