BR112016002052B1

BR112016002052B1 - Desacoplador isolante de virabrequim

Info

Publication number: BR112016002052B1
Application number: BR112016002052-9A
Authority: BR
Inventors: Alexander Serkh
Original assignee: Gates Corporation
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2021-08-24
Also published as: RU2617865C1; JP2016529454A; CA2918544C; WO2015017284A1; CA2918544A1; AU2014296505B2; CN105431649A; BR112016002052A2; CN105431649B; MX2016001249A; JP6283111B2; US20150027844A1; EP3027925A1; AU2014296505A1; US9097335B2; KR20160035038A; EP3027925B1

Abstract

desacoplador isolante de virabrequim. trata-se de um desacoplador isolante que compreende um cubo para conexão com um eixo de acionamento, uma polia articulada com o cubo, a polia tendo uma superfície de contato com a correia, uma mola engatada com o cubo e o porta-mola, a mola capaz de expandir-se em sentido radial na direção de carregamento, uma mola de embreagem unidirecional disposta em sentido radial para dentro da mola posta em contato com o porta-mola e capaz de contato por atrito com a polia na disposição de carregamento que é oposta à direção de carregamento da mola, a mola de embreagem unidirecional capaz de contato com o cubo, pelo que o contato por atrito da mola de embreagem unidirecional com a polia pode ser progressivamente liberado na direção de descarregamento, e um elemento inercial posto em contato com o cubo através de um elemento de amortecimento.

Description

Campo da Invenção

[001] A invenção refere-se a um desacoplador isolante que compreende uma mola de revestimento disposta radialmente para dentro de uma mola de torção engatada com um porta-mola e engatável por atrito com uma polia na direção de carregamento que oposta à da mola de torção, a mola de revestimento engatável com o cubo, pelo que o engate por atrito com a polia pode ser liberado.

Antecedentes da Invenção

[002] O uso de motores a diesel para aplicações de carros de passageiros está aumentando devido ao beneficio de melhor economia de combustível. Além disto, os motores a gasolina estão aumentando as razões de compressão para aperfeiçoar a eficácia de combustível. Consequentemente, os sistemas de acionamento de acessórios de motores a diesel e gasolina têm que superar as vibrações de maior magnitude de virabrequins devidas às alterações mencionadas acima nos motores.

[003] Devido à maior vibração dos virabrequins mais as taxas de aceleração/desaceleração elevadas e a alta inércia do alternador, o sistema de acionamento de acessórios do motor está frequentemente experimentando o ruído de chiado da correia devido ao deslizamento da correia. Isto também reduzirá a vida útil operacional da correia.

[004] Isoladores/desacopladores de virabrequim e desacopladores/isoladores de alternador têm sido amplamente utilizados para motores com vibração angular elevada para eliminar por filtragem a vibração na faixa de velocidades operacionais do motor e também para controlar o chiado da correia.

[005] Representativa da técnica é a patente norte-americana No. 7 591 357, que revela um desacoplador instalado para transferir um movimento giratório entre um virabrequim acionado por motor e uma correia em serpentina. O desacoplador tem um elemento de acionamento giratório e um elemento acionado giratório coaxialmente montado com o elemento de acionamento para movimento giratório relativo com ele. Um conjunto de desacoplador estende-se entre o elemento de acionamento e o elemento acionado. O conjunto de desacoplador acopla seletivamente os elementos de acionamento e acionado quando o elemento de acionamento gira com relação ao elemento acionado em um primeiro sentido de acoplamento. O conjunto de desacoplador desacopla o elemento de acionamento do elemento acionado quando o elemento de acionamento gira com relação ao elemento acionado em um segundo sentido oposto ao primeiro sentido. Um amortecedor de vibração torcional é montado para rotação com um dos elementos de acionamento e acionado para cancelar algumas das vibrações geradas pelo motor.

[006] O que é necessário é um desacoplador isolante que compreenda uma mola de revestimento disposta radialmente para dentro de uma mola de torção engatada com um portas-mola e engatável por atrito com uma polia na direção de carregamento que é oposta à da mola de torção, a mola de revestimento engatável com o cubo, pelo que o engate por atrito com a polia pode ser liberado. A presente invenção atende a esta necessidade.

Sumário da Invenção

[007] O aspecto básico da invenção é um desacoplador isolante que compreende uma mola de revestimento disposta radialmente para dentro de uma mola de torção engatada com um porta-mola e engatável por atrito com uma polia na direção de carregamento que é oposta à da mola de torção. A mola de revestimento engatável com o cubo, pelo que o engate por atrito com a polia pode ser liberado.

[008] Outros aspectos da invenção serão assinalados ou tornados óbvios pela descrição seguinte da invenção e pelos desenhos anexos.

[009] A invenção compreende um desacoplador isolante que compreende um cubo para conexão com o eixo de acionamento, uma polia assentada no cubo, a polia tendo uma superfície de engate com correia, uma mola engatada entre o cubo e um porta-mola, a mola radialmente expansível na direção de carregamento, uma mola de embreagem unidirecional disposta radialmente para dentro da mola engatada com o porta-mola e engatável por atrito com a polia na direção de carregamento que é oposta à direção de carregamento da mola, a mola de embreagem unidirecional engatável com o cubo, pelo que o engate por atrito da mola de embreagem unidirecional com a polia pode ser progressivamente liberado na direção de descarregamento e um elemento inercial engatado com o cubo através de um elemento de amortecimento.

Descrição Resumida dos Desenhos

[010] Os desenhos anexos que são incorporados ao e formam uma parte do relatório, mostram modalidades preferidas da presente invenção e, juntamente com uma descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

[011] A Figura 1 é uma frente do dispositivo.

[012] A Figura 2 é uma vista posterior do dispositivo.

[013] A Figura 3 é uma vista explodida do dispositivo.

[014] A Figura 4 é um corte transversal do aparelho.

[015] A Figura 5 é um corte transversal que mostra uma conexão de mola de revestimento com o cubo.

[016] A Figura 6 é um detalhe do porta-embreagem.

[017] A Figura 7 é um detalhe do porta-embreagem.

[018] A Figura 8 é um detalhe do amortecedor de vibração torcional.

[019] A Figura 9 é um detalhe do cubo e da mola de torção.

Descrição Detalhada da Modalidade Preferida

[020] A Figura 1 é uma vista frontal do dispositivo. O dispositivo compreende um cubo 6, um elemento inercial 2 e uma polia 24. O cubo 6 pode ser utilizado para prender o dispositivo a um virabrequim de motor (não mostrado). O amortecedor 4 é disposto entre o cubo 6 e o elemento inercial 2. O amortecedor 4 compreende um material elastomérico adequado para amortecer as oscilações do elemento inercial. A polia 24 tem um perfil adequado para engatar com uma correia de transmissão de energia, como, por exemplo, uma correia em v ou uma correia de várias nervuras. O amortecedor inercial 4 amortece as oscilações do virabrequim causadas pelos eventos de descarga do cilindro do motor.

[021] A Figura 2 é uma vista posterior do dispositivo. O diâmetro do elemento inercial 2 e aproximadamente idêntico ao diâmetro da polia 24, tornando assim o dispositivo compacto.

[022] A Figura 3 é uma vista explodida do dispositivo. O cubo 6 compreende uma parte cilíndrica externa 61 e uma parte radial 63. A extremidade 180 da mola de torção 18 é engatada com um batente 65 na parte radial 62. A outra extremidade 62 da mola de torção 18 engata com o porta-embreagem 20. O porta- embreagem 20 é assentado na polia 24 em uma bucha 22. A bucha 22 engata com a parte cilíndrica interna 240 da polia 24.

[023] A extremidade 160 da mola de revestimento 16 engata com o porta- embreagem 20. A outra extremidade 161 da mola de revestimento 16 é temporariamente engatável com o cubo 6 (ver a Figura 5). A luva 8 é encaixada por pressão na parte cilíndrica 340. A parte cilíndrica 240 é assentada no cubo 6 através de uma bucha 14. A mola de revestimento 16 compreende uma mola em espiral.

[024] O anel de retenção 12 engata a ranhura 63 no cubo 6. A arruela de empuxo 10 encosta no anel 12, retendo assim a luva 8 e a polia 24 em posição no cubo 6. A luva 8 e a polia 24 são assentadas no cubo 6 através da bucha 14.

[025] Em uma modalidade alternativa, a bucha 14 podem ser substituídos por mancais de esfera, mancais de agulha, mancais de rolamento ou qualquer outro mancal adequado conhecido na técnica.

[026] O transportador 20 com a bucha 22 é instalado sobre o diâmetro externo da parte de polia 240, e cada um deles é assim retido no lugar pela luva 8. O transportador 20 e a bucha 22 podem girar livremente com relação à polia 24. A luva 8 é encaixada por pressão na parte de polia 240. A arruela de empuxo 10 é instalada entre a luva 8 e o anel de retenção 12, retendo assim a polia 24 no cubo 6. A polia 24 pode mover-se em sentido radial com relação ao cubo 6 apenas na proporção das folgas entre o anel de retenção 12, a arruela de empuxo 10, a ranhura 63 no cubo 6 para o anel de retenção 12 e o espaço entre a luva 8 e a parte de polia 240.

[027] A mola de revestimento 16 é enrolada em volta do cubo 21 do transportador 20 com a extremidade 160 fixada de encontro a uma projeção 23, ver a Figura 6. A mola de revestimento 16 utilizá-la cerca de dois ou três enrolamentos para travar por atrito a mola de revestimento 16 em volta do cubo 21 do transportador 20. A extremidade 160 da mola de revestimento 16 e o porta- embreagem 20 não são móveis com relação um ao outro devido à conexão. A mola de revestimento 16 fica radialmente para dentro da mola de torção 18, deste modo disposta entre a mola de torção 18 e o cubo 6. A mola de revestimento 16 fica disposta radialmente entre a mola de torção 18 e a polia 24.

[028] O porta-embreagem 20 recebe a mola de torção 18. Durante o funcionamento, a mola de torção 18 é carregada na direção de desenrolamento, o que significa que os enrolamentos tendem a expandir-se radialmente sobre carga. A mola de revestimento 16 é instalada na luva 8 com um encaixe de interferência, isto é, a diferença de diâmetro entre o diâmetro interno da mola de revestimento e o diâmetro externo da luva é dimensionalmente diferente, o que provoca uma interferência que é de aproximadamente de 0,3 mm a 0,5 mm. O material para a luva 8 é selecionado de modo a sustentar de maneira adequada a mola de revestimento durante os modos de travamento e ultrapassagem.

[029] A Figura 4 é um corte transversal do dispositivo. Quando um torque é aplicado ao cubo 6, por um virabrequim de motor (não mostrado, por exemplo) a mola de torção 18 é carregada na direção de desenrolamento, acionando assim o porta-embreagem 20. Carregamento na direção de desenrolamento significa que a mola de torção 18 aumenta em diâmetro radial à medida que os enrolamentos da mola de torção se expandem. Por sua vez, porta-embreagem 20 enrola a mola de revestimento 16 em volta da luva 8. A mola de revestimento 16 é carregada na direção oposta à da mola de torção, isto é, a mola de revestimento 16 é carregada na direção de enrolamento. Carregada na direção de enrolamento significa que a mola 16 tende a diminuir em diâmetro radial à medida que os enrolamentos são carregados. À medida que a carga aumenta, a mola de revestimento 16 agarra a luva 8 por um engate por atrito progressivamente crescente que é causado pelo engate sequencial dos enrolamentos da mola de revestimento em volta da luva 8. O agarramento da mola de revestimento 16 faz com que a luva 8 e, portanto, a polia 24 gire em conjunto com o cubo 16. Nesta condição operacional, há pouco ou nenhum movimento relativo entre o porta-embreagem 20 e a polia 24, embora alguma oscilação possa estar presente devido a variações na carga.

[030] Quando o motor desacelera, a velocidade do virabrequim é reduzida, momento no qual a polia 24 pode girar temporariamente mais depressa que o cubo 6 devido à inércia no sistema de acionamento da correia acionado pela correia, que engata a polia 24 (o sistema de correia não mostrado). Na condição de desaceleração, a polia 24 e a luva 8 giram temporariamente mais depressa que o cubo 6 e a mola de revestimento 16. Isto faz com que a mola de revestimento 16 se desenrole, o que faz com que a mola de revestimento 16 aumente radialmente em diâmetro, o quer libera o agarramento por atrito com a luva 8. Isto permite que a polia 24 ultrapasse temporariamente em velocidade o cubo 6. Durante a condição de ultrapassagem, a bucha 14, a arruela de empuxo 10 e a bucha 22 experimentam todas algum movimento relativo.

[031] A Figura 5 é um corte transversal que mostra uma conexão de mola de revestimento com o cubo. Se, durante o funcionamento, o torque de carregamento sobre a mola de torção 18 ultrapassar uma magnitude predeterminada, então o cubo 6 continuará a avançar angularmente com relação à polia 24. Ao fazê-lo, a extremidade 66 da ranhura-64 da mola de revestimento entrará em contato com a extremidade 161 da mola de revestimento 16 (Figura 5). Este contato faz com que a mola de revestimento 16 se desenrole parcialmente à medida que a carga aumenta, expandindo-se assim parcialmente o diâmetro radial da mola de revestimento 16. O desenrolamento parcial da mola de revestimento 16 libera progressivamente a força do engate friccional (“agarramento”) com a luva 8 e a polia 24 à medida que o torque de entrada aumenta, por exemplo durante a aceleração extrema do motor. A liberação parcial do agarramento da mola de revestimento 16 permite que o cubo 6 ultrapasse parcialmente em velocidade a polia 24, permitindo assim que o torque excessivo seja eliminado pela purga. Isto limita o carregamento adicional, protegendo assim o dispositivo e os componentes acionados pelo dispositivo de danos possíveis pelas condições de sobrecarga.

[032] A Figura 6 é um detalhe do porta-embreagem. O porta-embreagem 20 compreende as partes 25a, 25b, 25c, que sustentam as volutas da mola de torção 18. Cada parte 25a, 25b, 25c é de uma altura diferente com relação ao porta- embreagem de modo a sustentar a forma helicoidal da mola de revestimento. A extremidade 260 da mola de revestimento 16 engata o elemento 23. A parte 25c funciona também como um batente de mola de torção. A extremidade 182 da mola de torção encosta no batente 25c da molda de torção durante o funcionamento.

[033] A Figura 7 é um detalhe do porta-embreagem. A extremidade 182 da mola de torção 18 engata o batente 35c na condição de acionamento. A extremidade 160 da mola de revestimento 16 é engatada com o elemento 23.

[034] A Figura 8 é um detalhe do amortecedor de vibração torcional. O canal de detritos 200 permite que os detritos saiam do dispositivo entre o amortecedor 2 e a polia 24. A forma de labirinto do canal 200 impede que os detritos entrem no espaço entre o amortecedor e a polia.

[035] A Figura 9 é um detalhe do cubo e da mola de torção. A extremidade 180 da mola de torção 18 engata um batente 65 no cubo 6. Durante o funcionamento, a mola de torção 18 é carregada na direção de desenrolamento, fazendo com que a extremidade 180 encoste no batente 65.

[036] As vantagens do dispositivo incluem o fato de que a polia é conectada à mola de revestimento e o suporte de mancal e a inércia são localizados basicamente dentro do invólucro do dispositivo. Outra vantagem da invenção é que a mola de revestimento 16 pode transportar uma carga substancialmente mais elevada comparada com a de uma mola de revestimento semelhante carregada na direção de desenrolamento. Por exemplo, a mola de revestimento revelada no documento US 7 591 357 tem que ser selecionada com base na resistência e na rigidez do material, de modo que a mola de revestimento mantenha sua forma e conformação sobre compressão (a direção de desenrolamento). Se não projetada apropriadamente a determinadas cargas, a mola de revestimento da técnica anterior pode “empenar”. Por outro lado, a mola de revestimento da invenção só está sujeita a invenção durante o carregamento, o que permite uma tensão substancialmente mais elevada.

[037] Embora tenha sido aqui descrita uma forma da invenção, será obvio aos versados na técnica que variações podem ser feitas na construção e na relação das peças sem que se abandonem o espírito e o alcance da invenção aqui descrita.

Claims

1. Desacoplador isolante CARACTERIZADO por compreender: um cubo (6) para conexão com um eixo de acionamento; uma polia (24) assentada no cubo (6), a polia (24) tendo uma superfície de engate com correia; uma mola (18) engatada entre o cubo (6) e um porta-mola (20), a mola (18) sendo expansível radialmente quando torque é aplicado ao cubo (6); uma mola de embreagem unidirecional (16) disposta radialmente para dentro da mola (18) engatada com o porta-mola (20) e engatável por atrito com a polia (24), em que a mola de embreagem unidirecional (16) tende a diminuir em diâmetro radial quando torque é aplicado ao porta-mola (20); a mola de embreagem unidirecional (16) sendo engatável com o cubo (6), pelo que o engate por atrito da mola de embreagem unidirecional (16) com a polia (24) pode ser progressivamente liberado na medida em que a mola de embreagem unidirecional (16) se desenrola; e um elemento inercial (2) engatado com o cubo (6) através de um elemento de amortecimento (4).

2. Desacoplador isolante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de amortecimento (4) compreende material elastomérico.

3. Desacoplador isolante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a polia (24) é assentada no cubo (6) em uma bucha (14).

4. Desacoplador isolante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a mola (18) é carregada na direção de desenrolamento.

5. Desacoplador isolante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a mola de embreagem unidirecional (16) é carregada na direção de enrolamento.

6. Desacoplador isolante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a mola (18) compreende uma mola de torção.

7. Desacoplador isolante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a mola de embreagem unidirecional (16) compreende uma mola em espiral.

8. Desacoplador isolante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a força do engate por atrito da mola de embreagem unidirecional (16) com a polia (24) diminui progressivamente na medida em que a carga aumenta além de um nível predeterminado.

9. Desacoplador isolante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a polia (24) compreende uma superfície de engate com correia de várias nervuras.