BR112015009230B1

BR112015009230B1 - Tensionador

Info

Publication number: BR112015009230B1
Application number: BR112015009230-6A
Authority: BR
Inventors: Peter Ward; Eva Bernert; Casper Haenbeukers; John T. Harvey; Fraser Lacy
Original assignee: Gates Corporation
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2021-11-16
Also published as: MX2015005134A; CN104822970B; AU2013335097B2; JP6178860B2; EP2912347B1; US20150119176A1; JP2015532410A; EP2912347A1; US8926462B2; KR101719440B1; MX361198B; CA2887691A1; AU2013335097A1; WO2014066070A1; CN104822970A; US20140113755A1; BR112015009230A2; IN2015DN02898A; RU2015119533A; US9618098B2

Abstract

tensionador. um tensionador compreendendo uma base, um eixo conectado à base, um ajustador excêntrico encaixado coaxialmente com o eixo, um braço encaixado de modo articulável com o eixo, uma polia apoiada no braço, uma mola de torção encaixada entre o braço e a base, o braço compreendendo uma primeira parte de recebimento e uma segunda parte de recebimento disposta oposta axialmente à primeira parte de recebimento, um primeiro elemento de amortecimento disposto entre o braço e a base, o primeiro elemento de amortecimento encaixado friccionalmente com a base e encaixado com a primeira parte de recebimento, um segundo elemento de amortecimento disposto entre o braço e o ajustador excêntrico tendo um elemento encaixado com a segunda parte de recebimento, e um elemento de predisposição disposto entre o primeiro elemento de amortecimento e o braço para aplicar uma força normal ao primeiro elemento de amortecimento e ao segundo elemento de amortecimento.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A invenção diz respeito a um tensionador, e mais particularmente a um tensionador tendo um primeiro elemento de amortecimento e um segundo elemento de amortecimento conectados cooperativamente para permitir um movimento axial relativo e um elemento compressivo disposto entre eles impelindo de lado o primeiro elemento de amortecimento e o segundo elemento de amortecimento.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002]Os dois métodos mais comuns de acionar de modo síncrono elementos rotativos tais como eixos de cames e equilibrar eixos de um eixo de manivela são correntes e correias de sincronização. Correntes de sincronização exigem óleo de motor para operar. Em comparação muitas aplicações de correia de sincronização não exigem que óleo esteja presente no acionamento por correia já que a presença de óleo pode danificar a correia e inibir seu propósito pretendido. Melhoramentos recentes em correias não exigem mais que uma correia seja isolada do ambiente de óleo de motor.

[003]O melhoramento recente de correias para operar em óleo, entretanto, apresenta outros problemas que necessitam ser resolvidos. Um problema específico é tensionar de forma apropriada o acionamento por correia para manter o eixo de cames sincronizado com o eixo de manivela. Se o eixo de cames ou outro componente de eixo de manivela acionado de modo sincronizado ficar fora de sincronização com o eixo de manivela danos de motor catastróficos podem resultar.

[004] Para transmitir potência do eixo de manivela rotativo por meio da correia um lado da correia é puxado em volta do eixo de manivela e é comumente referido como o lado esticado de correia pelos versados na técnica. De modo oposto o outro lado é referido como o lado frouxo de correia, uma vez que a correia está sendo “empurrada” para longe do eixo de manivela. É importante fornecer tensionamento para o lado frouxo da correia para impedir que a correia se torne indevidamente frouxa e assim cause uma perda de sincronização entre o eixo de manivela e os componentes girados pelo eixo de manivela. Esta perda de sincronização é comumente referida como “pulo de dente” ou “movimento por degraus” pelos versados na técnica.

[005]Aumentando o problema de eliminar afrouxamento de correia para impedir pulo de dente ou movimento por degraus existe o movimento braço de tensionador excessivo ou vibração induzida pela vibração angular do motor. Movimento de braço excessivo pode resultar não somente em uma condição de pulo de dente ou movimento por degraus, mas também pode reduzir a vida útil do tensionador e da correia igualmente. Para minimizar a quantidade de vibração de braço amortecimento de atrito é comumente usado para impedir que o tensionador seja deslocado para longe da correia.

[006]A presença de óleo torna amortecimento de atrito difícil de alcançar. Aplicação de um lubrificante a duas superfícies de atrito permitirá que movimento relativo entre as duas superfícies ocorra mais facilmente.

[007] Representativa da técnica é a patente US 7.951.030 que revela um tensionador compreendendo uma base, um braço encaixado de modo articulável com a base, uma polia apoiada no braço, uma mola de torção encaixada entre o braço e a base, a base compreendendo uma mola lamelar em balanço, um primeiro disco de fricção disposto operacionalmente entre a mola lamelar em balanço e o braço, a mola lamelar em balanço predispondo o primeiro disco de fricção para contato de atrito com o braço, o primeiro disco de fricção fixado rotativamente com relação à base, um segundo disco de fricção fixado rotativamente com relação à base, um elemento separador disposto entre o primeiro disco de fricção e o segundo disco de fricção, cada um de o primeiro disco de fricção e o segundo disco de fricção tendo um coeficiente de atrito molhado de aproximadamente 0,12, e o elemento separador fixado rotativamente com relação ao braço.

[008]O que é necessário é um tensionador tendo um primeiro elemento de amortecimento e um segundo elemento de amortecimento conectados cooperativamente para permitir um movimento axial relativo e um elemento compressivo disposto entre eles impelindo de lado o primeiro elemento de amortecimento e o segundo elemento de amortecimento. A presente invenção satisfaz esta necessidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[009]O aspecto primário da invenção é fornecer um tensionador tendo um primeiro elemento de amortecimento e um segundo elemento de amortecimento conectados cooperativamente para permitir um movimento axial relativo e um elemento compressivo disposto entre eles impelindo de lado o primeiro elemento de amortecimento e o segundo elemento de amortecimento.

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

[011]A invenção compreende um tensionador compreendendo uma base, um eixo conectado à base, um ajustador excêntrico encaixado coaxialmente com o eixo, um braço encaixado de modo articulável com o eixo, uma polia apoiada no braço, uma mola de torção encaixada entre o braço e a base, o braço compreendendo uma primeira parte de recebimento e uma segunda parte de recebimento disposta oposta axialmente à primeira parte de recebimento, um primeiro elemento de amortecimento disposto entre o braço e a base, o primeiro elemento de amortecimento encaixado friccionalmente com a base e encaixado com a primeira parte de recebimento, um segundo elemento de amortecimento disposto entre o braço e o ajustador excêntrico tendo um elemento encaixado com a segunda parte de recebimento, e um elemento de predisposição disposto entre o primeiro elemento de amortecimento e o braço para aplicar uma força normal ao primeiro elemento de amortecimento e ao segundo elemento de amortecimento.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[012]Os desenhos anexos, os quais estão incorporados ao relatório descritivo e formam uma parte do mesmo, ilustram modalidades preferidas da presente invenção, e juntamente com uma descrição servem para explicar os princípios da invenção.

[013]A figura 1 é uma vista seccional transversal do tensionador.

[014]A figura 2 é uma vista explodida do tensionador.

[015]A figura 2b é uma vista lateral da mola ondulada.

[016]A figura 3 é uma vista explodida do tensionador.

[017]A figura 4 é uma vista seccional transversal de uma modalidade alternativa.

[018]A figura 5 é uma vista explodida da modalidade alternativa da figura 4.

[019]A figura 6 é um gráfico ilustrando a taxa de mola (k) como uma função da altura de mola.

[020]A figura 7 é um detalhe do retentor e ajustador.

[021]A figura 8 é um detalhe do retentor sobre o ajustador.

[022]A figura 9 é um detalhe do eixo e ajustador montados.

[023]A figura 10 é um detalhe do retentor na figura 7.

[024]A figura 11 é uma vista seccional transversal do eixo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

[025]A figura 1 é uma vista seccional transversal do tensionador. O tensionador 100 compreende uma polia 7 que encaixa com uma correia (não mostrada) para fornecer desse modo uma tensão ou carga de correia. A polia 7 é apoiada no braço 6 com um rolamento 11. A polia 7 é encaixada com a pista externa de rolamento. O rolamento 11 compreende um rolamento de esferas tal como mostrado, mas também pode compreender um rolamento de agulhas ou outro rolamento adequado conhecido na técnica.

[026]O braço 6 é predisposto pela mola de torção 3, impelindo desse modo a polia 7 para encaixe com uma correia, o que aplica uma carga de tração à correia. A mola de torção 3 é disposta operacionalmente entre a base 1 e o braço 6.

[027]O braço 6 articula em volta do eixo 2. Movimento de articulação do braço 6 permite ao tensionador compensar quaisquer mudanças em comprimento de correia à medida que a correia estica ao longo do tempo e à medida que o comprimento de acionamento muda por expansão térmica. O braço 6 articula em volta de uma bucha de baixo atrito 10 em volta do eixo 2. O eixo 2 é encaixado por pressão na base 1 e se estende normalmente pela base 1.

[028]O ajustador excêntrico 8 também é encaixado por pressão na extremidade do eixo 2 oposto à base 1. O ajustador excêntrico 8 é usado para girar o tensionador para encaixe apropriado com a correia durante instalação. Excêntrico se refere ao centro do furo 21 não sendo coaxial com um centro de rotação da polia 7 ou do braço 6. O ajustador excêntrico 8 é usado para carregar de forma apropriada a correia com uma tensão predefinida ao compensar todas as tolerâncias de componente e de sistema. Uma ferramenta (não mostrada) encaixa com o ajustador na parte de recebimento de ferramenta 82. O ajustador excêntrico 8 é usado somente durante instalação de correia. Ele fica travado no lugar uma vez que a correia é instalada ao encaixar inteiramente com um fixador inserido através de um furo 21, 81 em uma superfície de montagem.

[029] Para minimizar a quantidade de oscilação ou movimento de braço durante operação amortecimento de atrito é usado. Movimento de braço excessivo induzido pela vibração de motor pode fazer com que a correia pule um dente ou “se mova por degraus”. Pulo de dente ou movimento por degraus da correia causa uma perda de sincronização entre os eixos acionado e de acionamento da correia.

[030]A mola ondulada 5 é disposta entre o elemento de amortecimento 13 e o braço 6. A mola ondulada 5 transmite uma força normal para o elemento de amortecimento 13. O elemento de amortecimento 13 fica apoiado friccionalmente na base 1, amortecendo desse modo uma oscilação do braço 6. O elemento de amortecimento 13 de uma maneira geral é um toroide em forma, mas também pode ser em forma de disco. A mola de torção 3 é comprimida entre o braço 6 e o apoio 12. O apoio 12 é encaixado mecanicamente com a base 1 onde as espigas 120 encaixam em cada lado de uma aba 41. Estando assim encaixado o apoio 12 é restringido contra rotação em relação à base 1.

[031]A figura 2 é uma vista explodida do tensionador. O elemento de amortecimento 13 cria amortecimento de atrito entre o braço 6 e a base 1. O disco de amortecimento 9 também é usado para criar amortecimento de atrito entre o braço 6 e o ajustador excêntrico 8. A superfície de atrito 92 encaixa com o ajustador excêntrico 8. O elemento de amortecimento 13 e o disco de amortecimento 9 são dispostos em extremidades opostas axialmente do braço 6.

[032]Cada um de o elemento de amortecimento 13 e o disco de amortecimento 9 desloca rotativamente com o braço 6, enquanto que a base 1 e o ajustador excêntrico 8 são fixados à superfície de montagem, tal como um motor (não mostrado). A superfície de polia 71 pode ser plana, de múltiplas nervuras ou dentada para acomodar uma correia adequada.

[033]Uma extremidade 31 da mola 3 encaixa com a aba 41, em que a aba 41 age como uma ponto de reação na base 1. A outra extremidade 32 da mola 3 encaixa com o braço 6.

[034] Rotação do braço 6 é limitada pelos batentes 63 entrando em contato com uma aba 41.

[035]A figura 2b é uma vista lateral da mola ondulada. A mola ondulada compreende múltiplas espiras 51. Cada espira compreende ondulações em que cada espira entra em contato com uma espira adjacente em um número limitado de localizações espaçadas por aproximadamente 120°. Esta descrição não é pretendida para limitar o projeto de espira da mola. Cada mola pode ter mais ou menos ondulações por espira dependendo das exigências de projeto. Ela também pode compreender uma ou mais espiras. Em uma modalidade alternativa a mola ondulada compreende somente uma espira com extremidades unidas.

[036]A figura 3 é uma vista explodida do tensionador. Torque do braço 6 é transferido por meio do rasgo de chaveta 61 para a aba 130 fazendo desse modo com que o elemento de amortecimento 13 seja deslocado travado uníssono com o braço 6. O rasgo de chaveta 61 é disposto em uma extremidade axial do braço 6. A base 1 compreende as abas 41 (três estão mostradas) que se estendem em uma direção substancialmente axial.

[037]Torque do braço 6 é transferido por meio dos rasgos de chavetas 62. Os rasgos de chavetas 62 são dispostos em uma extremidade axial do braço 6 oposta ao rasgo de chaveta 61. O disco de amortecimento 9 compreende uma aba 91 que se estende na direção axial. A aba 91 encaixa em um rasgo de chaveta 62. Rotação do braço 6 causa rotação travada do disco de amortecimento 9 por meio da interação do rasgo de chaveta 62 com a aba 91.

[038]O elemento de amortecimento 13 e o disco de amortecimento 9 são carregados normalmente por compressão da mola ondulada 5, criando desse modo atrito de força normal. Este arranjo compensa desgaste e tolerâncias de montagem. A mola ondulada 5 é capturada entre o elemento de amortecimento 13 e o braço 6 em uma parte de recebimento 63. A mola 5 gira com o braço 6 assegurando que movimento relativo ocorre somente entre o elemento de amortecimento 13 e a base 1, assim como somente entre o disco de amortecimento 9 e o ajustador excêntrico 8.

[039]A mola 5 está mostrada como uma mola ondulada, a qual é preferida por causa de sua taxa de mola característica e área de superfície contato. A figura 2b é uma vista lateral da mola ondulada. Nesta modalidade a mola 5 compreende múltiplas espiras ou volutas, cada uma tendo um perfil de onda. Isto permite controle adequado da força axial (ou normal) em relação às tolerâncias da montagem de tensionador. A força da mola ondulada em combinação com a compressão da mola de torção 3, e adicionalmente em associação com o coeficiente de atrito de partes de casamento, determina o nível de amortecimento da montagem de tensionador. Em modalidades alternativas a mola 5 pode compreender uma mola ondulada de uma única espira.

[040]O coeficiente de atrito (CA) das várias partes de casamento é tal como se segue:Parte CAElemento de amortecimento 13 contra base 1 0,4Disco de amortecimento 9 contra ajustador 8 0,4Disco de amortecimento 18 contra base 11 0,4Disco de amortecimento 19 contra braço 20 0,4

[041]O elemento de amortecimento 13 e o disco de amortecimento 9 podem compreender qualquer material de atrito conhecido usado em uma aplicação de amortecimento de tensionador, incluindo metais e polímeros resistentes a óleo. Modalidades alternativas podem produzir força axial suficiente pelo uso da mola de torção 3 em compressão sem o uso da mola ondulada. A figura 6 é um gráfico ilustrando a taxa de mola (k) como uma função da altura de mola. Compressão total está indicada para cada tipo de mola, isto é, arruela de pressão, mola ondulada e mola de compressão ou de torção.

[042]A figura 4 é uma vista seccional transversal de uma modalidade alternativa. A figura 5 é uma vista explodida da modalidade alternativa da figura 4. As figuras 4 e 5 mostram uma modalidade alternativa onde uma mola carrega dois discos de amortecimento, 18, 19, que são fixados para girar conjuntamente, eliminando desse modo a necessidade de fixar os discos de amortecimento ao braço 20 para ser amortecido. O disco de amortecimento 18 fica em contato de atrito com um componente estático, a base 11, e o disco de amortecimento 19 fica em contato de atrito com o elemento móvel, o braço 20, para amortecer o movimento do braço 20.

[043]O ajustador excêntrico 15 é um excêntrico que é usado para deslocar o tensionador para encaixe apropriado com a correia durante instalação. Excêntrico se refere ao centro do furo 150 não sendo coaxial com um centro de rotação da polia 14 ou do braço 12. O ajustador excêntrico 15 é usado para carregar a correia com uma tensão predeterminada. O ajustador excêntrico 15 é usado somente durante instalação de correia e fica travado no lugar uma vez que a correia é instalada ao encaixar inteiramente com um fixador (não mostrado) inserido através de um furo 150 com uma superfície de montagem. O fixador pode compreender um parafuso ou qualquer outro fixador adequado conhecido na técnica.

[044]A polia 14 encaixa com uma correia para fornecer tensão ou carga de correia. A polia 14 é apoiada no braço 20 em volta de um rolamento 141. A polia 14 é encaixada com a pista externa de rolamento. O rolamento 141 compreende um rolamento de esferas tal como mostrado, mas também pode compreender um rolamento de agulhas ou outro rolamento adequado conhecido na técnica.

[045]O braço 20 é predisposto pela mola de torção 13, impelindo desse modo a polia 14 para uma correia (não mostrada). Movimento de articulação do braço 20 permite ao tensionador compensar quaisquer mudanças em comprimento de correia à medida que a correia estica ao longo do tempo e à medida que o comprimento de acionamento muda por expansão térmica ou por carga de motor e para isso carga de correia muda. O braço 20 articula em volta de uma bucha de baixo atrito 16 sobre o eixo 12. O eixo 12 é fixado à base 1.

[046]Movimento do braço 20 é amortecido por contato de atrito com o disco de amortecimento 19. O disco de amortecimento 19 é pressionado contra o braço 20 pelo anel O 17. O anel O 17 compreende um material elastomérico e é usado como um elemento resiliente compressível para aplicar uma força normal ao disco de amortecimento 19 e ao disco de amortecimento 18. O anel O 17 pode ser substituído por uma mola ondulada, uma mola de compressão, uma mola de Belleville, ou outro elemento resiliente compressível tendo características de mola conhecidas na técnica. O disco de amortecimento 18 é pressionado pelo anel O 17 contra a base 11. A base 11 é fixada a uma superfície de montagem tal como um motor (não mostrado). A superfície de atrito 193 encaixa com o braço 20. A superfície de atrito 183 encaixa com a base 11. Amortecimento é criado pelo torque resistente criado pela força de atrito do contato entre o disco de amortecimento 18 e a base 11, e entre o disco de amortecimento 19 e o braço 20.

[047]Cada aba 181 no disco de amortecimento 18 encaixa entre dois suportes cooperantes 191 no disco de amortecimento 19. Este arranjo fixa o disco de amortecimento 18 e o disco de amortecimento 19 e assim não existe rotação relativa entre os dois, mas permite movimento entre estes dois componentes na direção axial. Movimento na direção axial permite que o anel O 17 aplique um força de pré-carga a ambos os discos de amortecimento 18, 19 e compense tolerâncias de fabricação e desgaste. Uma beira 182 em cada aba 181 encaixa com um aro cooperante 192 no disco de amortecimento 19 para limitar o movimento axial relativo dos discos de amortecimento 18, 19 ao travá-los conjuntamente.

[048]A montagem do disco de amortecimento 18 e do disco de amortecimento 19 “flutua” entre o braço 20 e a base 11. Nem o disco de amortecimento 18 nem o disco de amortecimento 19 são fixados rotativamente à base 11 ou braço 20.

[049]O retentor 21 retém a montagem conjuntamente de forma axial. O retentor 21 é fixado ao ajustador excêntrico 15 e encaixa com o eixo 12 para reter a montagem axialmente.

[050]A figura 7 mostra detalhes do retentor e do ajustador. O retentor 21 retém a montagem conjuntamente quando o tensionador não está montado em um motor. O retentor 21 é fixado ao ajustador 15 por meio do encaixe dos pinos 151 com os furos 211 e os dentes 212. Os dois pinos 151 impedem o retentor 21 de girar e os dentes 212 retêm o retentor 21 nos pinos 151. A figura 10 mostra detalhes do retentor da figura 7.

[051]A figura 8 mostra detalhes do retentor sobre o ajustador. A submontagem do retentor 21 e do ajustador 15 é inserida no eixo 12. As abas 213 são dobradas para dentro de forma resiliente durante montagem para permitir que o retentor 21 passe através do furo do eixo 12. As partes de recebimento 152 fornecem um espaço para o qual as abas 213 são dobradas. Uma ranhura circunferencial 121 no eixo 12 permite que as abas 213 expandam para fora de forma resiliente para encaixar de modo travável no eixo 12. A figura 9 mostra detalhes do eixo e ajustador montados. Movimento axial relativo do ajustador 15 e do eixo 12 é restringido pela interação entre a parede da ranhura 121 e as abas expandidas radialmente 213. A figura 11 é uma vista seccional transversal do eixo.

[052]Embora uma forma da invenção tenha sido descrita neste documento, estará óbvio para os versados na técnica que variações podem ser feitas na construção e relação de partes e método sem divergir do espírito e escopo da invenção descrita neste documento.

Claims

1. Tensionador, compreendendo:uma base (1);um eixo (2) conectado à base (1);um ajustador excêntrico (8) encaixado coaxialmente com o eixo (2);um braço (6) encaixado de modo articulável com o eixo (2);uma polia (7) apoiada no braço (6);uma mola de torção (3) encaixada entre o braço (6) e a base (1);o braço (6) compreendendo uma primeira parte de recebimento (61) e uma segunda parte de recebimento (62) disposta oposta axialmente à primeira parte de recebimento (61);um primeiro elemento de amortecimento (13) disposto entre o braço (6) e a base (1), o primeiro elemento de amortecimento (13) encaixado friccionalmente com a base (1) e encaixado com a primeira parte de recebimento (61);um segundo elemento de amortecimento (9) disposto entre o braço (6) e o ajustador excêntrico (8) tendo um elemento (91) encaixado com a segunda parte de recebimento (62); e CARACTERIZADO porum elemento de predisposição (5) disposto entre o primeiro elemento de amortecimento (13) e o braço (6) aplicando uma força normal ao primeiro elemento de amortecimento (13) e ao segundo elemento de amortecimento (9).

2. Tensionador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de predisposição (5) compreende uma mola ondulada.

3. Tensionador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro elemento de amortecimento (13) é um toroide.

4. Tensionador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo elemento de amortecimento (9) compreende um disco.

5. Tensionador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro elemento de amortecimento (13) e o segundo elemento de amortecimento (9) são dispostos em extremidades axiais opostas do braço (6).