BR112014030405B1

BR112014030405B1 - Desacoplador isolador

Info

Publication number: BR112014030405B1
Application number: BR112014030405-0A
Authority: BR
Inventors: Xiaohua Joe Chen; John T. Harvey; Rudy Pupulin; Keming Liu; Alexander Serkh; Imtiaz Ali; Dean Schneider; Peter Ward
Original assignee: Gates Corporation
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2022-06-14
Also published as: JP2015518946A; CA2873364C; IN2014DN09681A; WO2013184241A1; CN104105897A; AU2013272245B2; KR101667868B1; US8888622B2; WO2013184241A8; EP2855957B1; US20130324335A1; CA2873364A1; MX2014014414A; KR20150016380A; EP2855957A1; RU2581988C1; MX356003B; BR112014030405A2; AU2013272245A1; JP5945630B2

Abstract

desacoplador isolador. trata-se de um desacoplador isolador que compreende um eixo (10), uma polia (30) apoiada sobre o eixo (10), um suporte de embreagem (50) apoiado sobre o eixo (10) através de uma embreagem unidirecional (60), uma mola de torção (40) engatada entre a polia e o suporte de embreagem, sendo que a mola de torção é carregável em uma direção de desenrolamento, a mola de torção e a polia têm uma folga predeterminada entre a superfície de diâmetro externo de mola de torção e uma superfície de diâmetro interno de polia, e por meio do que a superfície de diâmetro externo de mola de torção e uma superfície de diâmetro interno de polia entram em um engate por atrito progressivo através da expansão radial dependente de carga de torque da mola de torção.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A invenção refere-se a um desacoplador isolador que tem uma mola de tor-ção e uma polia que têm uma folga predeterminada entre uma superfície de diâmetro externo de mola de torção e uma superfície de diâmetro interno de polia, e por meio do que a superfície de diâmetro externo de mola de torção e uma superfície de diâmetro interno de polia entram em um engate por atrito progressivo através da ex-pansão radial dependente de carga de torque da mola de torção.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002]O uso de motores a diesel para aplicações de carros de passeio está au-mentando devido ao benefício da maior economia de combustível. Além disso, os motores a gasolina estão aumentando as taxas de compressão para melhorar a efi-ciência do combustível. Como resultado, os sistemas de acionamento auxiliar de motores a diesel e a gasolina precisam superar as vibrações de maior magnitude dos eixos de manivela devido às mudanças nos motores mencionadas acima.

[003]Devido ao aumento da vibração do eixo de manivela somado às altas taxas de aceleração/desaceleração e à alta inércia do alternador, o sistema de acionamen-to auxiliar de motor muitas vezes experimenta ruído de chiado de correia devido ao deslizamento da correia. Isso também reduz a vida útil operacional da correia.

[004]Desacopladores/isoladores de eixos de manivela e desacoplado- res/isoladores de alternadores têm sido amplamente usados em motores com alta vibração angular para filtrar vibrações na faixa de velocidades de operação de moto-res e, também, para controlar o chiado da correia.

[005]A patente no US 7.766.774, que representa a técnica, revela uma montagem de desacoplador para permitir que um alternador seja acionado de maneira rotativa por uma correia de serpentina em um motor de um veículo automotor e para permitir que a velocidade da correia oscile em relação ao alternador. Um cubo é suportado de maneira fixa por um eixo de acionamento do alternador para rotação com o mes-mo. A polia é apoiada de maneira rotativa sobre o cubo através de uma montagem de rolamento de esferas. Uma mola de embreagem helicoidal exposta é acoplada de maneira operacional entre o cubo e a polia para transferir o movimento rotacional da polia para o cubo durante a aceleração da polia em relação ao cubo através da cor-reia de serpentina e para permitir que o cubo ultrapasse a polia durante a desacele-ração da polia em relação ao cubo. Um limitador de torque, de preferência uma mola ou luva, é enrolado próximo da torção, limitando a expansão para fora, isolando a mola de torção de torques acima de um limite predeterminado.

[006]O que se faz necessário é um desacoplador isolador com uma mola de torção e uma polia que têm uma folga predeterminada entre a superfície de diâmetro externo de mola de torção e uma superfície de diâmetro interno de polia, e por meio do que a superfície de diâmetro externo de mola de torção e uma superfície de diâ-metro interno de polia entram em um engate por atrito progressivo através da ex-pansão radial dependente de carga de torque da mola de torção. A presente inven-ção satisfaz essa necessidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007]O aspecto primário da invenção é um desacoplador isolador que tem uma mola de torção e uma polia que têm uma folga predeterminada entre uma superfície de diâmetro externo de mola de torção e uma superfície de diâmetro interno de polia, e por meio do que a superfície de diâmetro externo de mola de torção e uma super-fície de diâmetro interno de polia entram em um engate por atrito progressivo através da expansão radial dependente de carga de torque da mola de torção.

[008]Outros aspectos da invenção serão salientados ou tornados óbvios por meio da descrição a seguir da invenção e dos desenhos anexos.

[009]A invenção compreende um desacoplador isolador que compreende um ei-xo, uma polia apoiada sobre o eixo, um suporte de embreagem apoiado sobre o eixo através de uma embreagem unidirecional, uma mola de torção engatada entre a polia e o suporte de embreagem, sendo que a mola de torção é carregável em uma direção de desenrolamento, a mola de torção e a polia têm uma folga predeterminada entre a superfície de diâmetro externo de mola de torção e uma superfície de diâmetro interno de polia, e por meio do que a superfície de diâmetro externo de mola de torção e uma superfície de diâmetro interno de polia entram em um engate por atrito progressivo através da expansão radial dependente de carga de torque da mola de torção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[010]Os desenhos anexos, que estão incorporados e formam uma parte do relató-rio descritivo, ilustram modalidades preferenciais da presente invenção, e juntamente com uma descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

[011]A Figura 1 é uma vista em corte do dispositivo da invenção.

[012]A Figura 2 é uma vista explodida.

[013]A Figura 3 é uma vista lateral do dispositivo da invenção.

[014]A Figura 4 é um detalhe do suporte de embreagem.

[015]A Figura 5 é um detalhe da bucha de encosto.

[016]A Figura 6 é uma vista em perspectiva das travas da bucha de encosto e do suporte de embreagem.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERENCIAL

[017]A Figura 1 é uma vista em corte do dispositivo da invenção. O desacoplador isolador compreende um eixo 10. A polia 30 é apoiada sobre o eixo 10 através de um rolamento de agulhas 20 disposto entre a polia 30 e o eixo 10. A mola de torção 40 é engatada entre a polia 30 e o suporte de embreagem 50. O suporte de embreagem 50 é apoiado sobre o eixo 10 através de uma embreagem unidirecional 60. Por exemplo, o coeficiente de elasticidade da mola 40 é de aproximadamente 0,27 Nm/grau, embora outros coeficientes de elasticidade possam ser selecionados por um usuário para atender os requisitos operacionais do dispositivo.

[018]A polia 30 é adicionalmente apoiada sobre o eixo 10 através de um rolamen-to 70 que está disposto entre a polia 30 e o eixo 10.

[019]A bucha de encosto 80 é disposta entre o suporte de embreagem 50 e o ro-lamento 70. A cobertura de proteção contra poeira 90 impede que detritos entrem no dispositivo. A cobertura 33 é encaixada por pressão na polia 30. Uma extremidade da mola 40 engata a porção de recepção 34 da cobertura 33.

[020]Em operação, tanto para a aceleração quanto para a velocidade constante de um motor, a mola 40 é carregada na direção de desenrolamento e a embreagem unidirecional 60 é bloqueada. Transmite-se potência de uma correia (não mostrada) para a polia 30 através da mola 40, do suporte de embreagem 50 e da embreagem unidirecional 60 para o eixo 10. Enquanto é carregada em uma direção de aciona-mento, a mola 40 tenta se desenrolar, e, como resultado, a superfície de diâmetro externo (OD) 42 da mola se expande radialmente para fora com um aumento no raio de cada espiral de mola (R). A extensão máxima de desenrolamento da mola 40 é limitada em relação à superfície de diâmetro externo 42 de cada espiral de mola 40 que entra em contato de maneira progressiva com a superfície de diâmetro interno (ID) 32 da polia 30. A extensão de desenrolamento depende da carga de torque apli-cada, consequentemente, à medida que a carga de torque é aumentada, a quanti-dade de superfície de mola 42 em contato com a superfície 32 aumenta de maneira progressiva, e à medida que a carga de torque diminui, a quantidade de superfície de mola 42 em contato com a superfície 32 diminui de maneira progressiva.

[021]A folga entre o diâmetro externo de mola e o diâmetro interno de polia (C) determina e limita a expansão radial de desenrolamento da mola 40, que por sua vez protege a mola 40 da sobrecarga. Em pleno bloqueio, ou seja, quando a superfície 42 de mola é totalmente expandida em contato com a superfície 32, a mola 40 é to-talmente confinada dentro da superfície 32 de polia, impedindo assim danos, mesmo se a carga de torque aplicada continuar a aumentar.

[022]Em uma condição de desaceleração do motor, a correia de acionamento (não mostrada) irá desacelerar, bem como a polia 30, porém, devido a sua inércia, um alternador (não mostrado) conectado ao eixo 10 não reduz, na maior parte dos casos, as rotações por minuto (RPM) tão rapidamente quanto a polia 30. De fato, o alternador tenta acionar o motor (não mostrado) e o fluxo de potência é invertido. Isso pode provocar um aumento excessivo de velocidade do sistema e causar chiado na correia, uma vez que a correia desliza na polia. Com o uso do dispositivo da invenção, a diferença nas taxas de desaceleração irá fazer com que a embreagem unidirecional desacople o eixo 10 em sobrerrotação da polia 30. O alternador e o eixo 10 irão continuar a desacelerar à sua própria velocidade até que esta corresponda aproximadamente à velocidade da polia 30, instante no qual a embreagem unidirecional 60 será reengatada. O desacoplamento dessa maneira impede que choques sejam aplicados ao sistema de correia à medida que o motor acelera e de-sacelera durante o uso normal.

[023]A Figura 2 é uma vista explodida. O rolamento de encosto 80 é encaixado por pressão no diâmetro interno da polia 30. O rolamento 70 engata um colar 11 do eixo 10. A cobertura de proteção contra poeira 90 é encaixada por aperto na polia 30. A embreagem unidirecional 60 tem um encaixe por deslizamento axial no eixo 10 e é bloqueada em uma inversão de torque. O suporte de embreagem 50 é encaixado por pressão na embreagem unidirecional 60. As espirais da mola de torção 40 têm uma seção em corte retangular. A seção em corte retangular aumenta a área de superfície disponível para contato do diâmetro interno da polia. O rolamento 20 é um encaixe por deslizamento no eixo 10.

[024]O rolamento de encosto 80 engata o rolamento 70 para impedir o movimento axial da polia 30 e do suporte de embreagem 50.

[025]A Figura 3 é uma vista lateral do dispositivo da invenção. A superfície de en- gate da polia 31 é uma superfície com múltiplas nervuras, porém pode acomodar qualquer forma de superfície, incluindo ranhura dentada, lisa ou em V simples.

[026]A Figura 4 é um detalhe do suporte de embreagem. A porção de recepção da mola 52 recebe uma extremidade da mola de torção 41 quando o dispositivo está sendo operado na direção de acionamento.

[027]A Figura 5 é um detalhe da bucha de encosto. A bucha de encosto 80 com-preende um anel de aço que é encaixado por pressão no diâmetro interno da polia. A bucha de encosto 80 compreende plástico 81 sobremoldado no anel de aço 82.

[028]A superfície deslizante da bucha de encosto 81 compreende travas 83 que engatam as travas 51 no suporte de embreagem 50. Quando a mola carregada é liberada durante a operação, a bucha de encosto limita o percurso inverso da mola e do suporte de embreagem através do contato entre as travas 83 e as travas 51, im-pedindo assim que a extremidade de mola 41 deslize para fora da fenda de ligação da mola 52 no suporte de embreagem 50. Além disso, o engate das travas limita a rotação relativa do suporte de embreagem e, desse modo, da mola de torção em relação à polia.

[029]O dispositivo é fabricado conforme a seguir. O ID de polia se situa em uma tolerância de ±0,015 mm. O OD de mola é estabelecido com uma tolerância de ±0,03 mm. Durante a montagem, aplica-se graxa entre o OD de mola 42 e o ID de polia 32 para suavizar o engate das travas 51 e 83. Por exemplo, considerando-se um OD de mola = 42 mm, durante a partida, o OD de mola irá se expandir aproximadamente 0,024 mm por grau.

[030]Durante a montagem, a bucha de encosto 81 é instalada de modo que as travas 83 engatem as travas de suporte de embreagem 51. A função das travas 83, 51 é impedir que a extremidade de mola 41 deslize para fora da porção 52 durante uma liberação de energia da mola ou inversão de carga. As travas não se destinam a oferecer nenhuma pré-carga à mola 40 e não estão em contato durante uma con- dição sem carga do dispositivo. No entanto, devido a variações do processo de mon-tagem, o dispositivo montado pode ter uma pré-carga insignificante ou um vão muito pequeno entre as travas 83, 51 ou a porção de recepção de extremidade de mola, o que pode ser ajustado durante o processo de montagem.

[031]Durante a partida, o suporte de embreagem 50 e a trava de suporte de em-breagem 51 irão se desviar aproximadamente 60 graus de sua posição de acopla-mento sem carga à trava de bucha de encosto 83. A Figura 6 é uma vista em pers-pectiva da trava de bucha de encosto e da trava de suporte de embreagem.

[032]Embora uma forma da invenção tenha sido descrita no presente documento, estará óbvio para aqueles versados na técnica que variações podem ser realizadas quanto à construção e à relação de partes, sem que se desvie do espírito e do escopo da invenção descrita no presente documento.

Claims

1. Desacoplador isolador compreendendo: um eixo (10); uma polia (30) apoiada sobre o eixo (10); um suporte de embreagem (50) apoiado sobre o eixo (10) através de uma embreagem unidirecional (60), sendo que a embreagem unidirecional (60) é engatada ao eixo (10); uma mola de torção (40) engatada entre a polia (30) e o suporte de embreagem (50); em que a mola de torção é carregável em uma direção de desenrolamento;a mola de torção (40) e a polia (30) têm uma folga predeterminada entre uma superfície de diâmetro externo (42) de mola de torção (40) e uma superfície de diâmetro interno (32) de polia (30); e por meio do que a superfície de diâmetro externo (42) de mola de torção (40) e uma superfície de diâmetro interno (32) de polia (30) entram em um engate por atrito progressivo através da expansão radial dependente de carga de torque da mola de torção CARACTERIZADO pelo fato de que o desacoplador isolador compreende adicionalmente uma bucha de encosto (80) fixada à polia (30) e disposta entre o suporte de embreagem (50) e o eixo (10), sendo que a bucha de encosto (80) tem uma trava de bucha de encosto (83) e o suporte de embreagem (50) tem uma trava de suporte de embreagem (51), em que a bucha de encosto (80) pode ser rotativa em relação ao suporte de embreagem (50) e, assim, a trava de bucha de encosto (83) e a trava de suporte de embreagem (51) são engatáveis durante uma condição sem carga de modo que a mola de torção (40) não seja desengatada do suporte de embreagem (50).

2. Desacoplador isolador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a polia (30) é apoiada sobre o eixo (10) através de um rolamento de agulhas.

3. Desacoplador isolador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o suporte de embreagem (50) compreende uma trava (51) que é engatável de maneira cooperativa à trava de bucha de encosto (83) para limitar uma rotação relativa do suporte de embreagem (50) em relação à polia (30) de modo que, durante uma condição de liberação de carga, a mola de torção (40) não seja desengatada do suporte de embreagem (50).