BRPI0616088A2 - polia de transmissão de energia - Google Patents

Abstract

POLIA DE TRANSMISSãO DE ENERGIA. A presente invenção refere-se a uma polia de transmissão de energia compreendendo um elemento de polia (200) tendo um contorno externo estriado (201) que é adaptado para receber uma correia estria, e um elemento resiliente (206) interposto entre o elemento de polia (200) e um dispositivo receptor (203) para acoplar a um elemento acionado pela correia. A polia inclui um dispositivo de roda livre (204) disposto em série com o elemento resiliente (206) entre o elemento de polia (200) e o dito elemento receptor (203).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "POLIA DETRANSMISSÃO DE ENERGIA".

A presente invenção refere-se a uma polia de transmissão deenergia útil para desacoplar um acessório, tal como um alternador, que a-presénta variações em velocidade que levam a variações em torque. Estasvariações em velocidade podem ser cíclicas, por exemplo, ou então podemestar na forma de solavancos, ou de fato na forma de desacelerações ouacelerações.

No campo automotivo, existem vários tipos de polia de transmis-são de energia que permite que acessórios sejam desacoplados.

Um primeiro tipo é constituído por polias de roda livre quetransmitem energia em uma direção somente e fornecem o desacoplamentopor deslocamento excedente na direção oposta de modo a permitir que exis-ta diferenças de velocidade entre a parte de acionamento e a parte aciona-da. As esferas, carnes, ou agulhas que engrenam são feitos de metal, demodo que são rígidos e assim fornecem acoplamento que é rígido.

A parte interna é de preferência na forma de um carne adequadopara encravar contra elementos de conexão de modo a transmitir torque.

Tais polias são descritas em particular nas Patentes U.S, N-.4.725.259 e 5.676.225.

Durante os estágios de desacoplamento que ocorrem na even-tualidade da parte externa desacelerando rapidamente, a parte interna acio-nada por pura inércia mantém uma alta velocidade na ausência de contatototal. A diferença de velocidade entre o elemento de acionamento externo eo elemento acionado interno pode ser suficientemente grande para levar aum fenômeno de excesso de velocidade.

A figura 2 da Patente U.S. NQ. 4.725.259 (reproduzido aqui comofigura 1) mostra a flutuação da velocidade com o tempo, a velocidade daparte externa sendo desenhada como uma linha contínua enquanto a veloci-dade da parte interna é desenhada como uma linha tracejada.

Quando a velocidade da parte externa flutui rapidamente, o sis-tema acionado é assim desconectado e então reconectado com a parte ex-terna:

- se não existe fricção, a velocidade do elemento interno é quaseconstante;

- se existe um torque oposto, a velocidade do elemento internoflutui um pouco; e

- o nível de flutuação de velocidade apresentado pela parte in-terna (acionada) depende de sua desaceleração, e assim em seu torque o-posto, e esta desaceleração pode ser muito grande se o torque oposto é alto(por exemplo, quando um alternador está distribuindo eletricidade em suataxa máxima).

Existem rodas livres em que o movimento de acionamento vemda parte interna, para o qual a explicação acima permanece válida, mas de-ve ser invertida.

Uma polia de roda livre apresenta vários inconvenientes:

1) no modo acoplado, as esferas são encravadas entre a parteexterna e a parte interna. Enquanto o acoplamento está sendo estabelecido(em Ρ), o contato mecânico rígido gera um impacto, levando a uma subidainstantânea em força. Uma vez acopladas, as rodas livres transmitem todo omovimento da parte de acionamento, possivelmente junto com solavancosadicionais.

Isto tem a conseqüência de conferir forças dinâmicas à trans-missão, se por correia, corrente, engrenagens ou direta, e leva a dano asso-ciado (deslizamento, fadiga, desgaste).

2) a figura 1 mostra a alternância entre dois modos de operaçãoa uma alta freqüência. A desaceleração da parte acionada depende no tor-que oposto: quanto maior o torque oposto, mais difícil a desaceleração, ecomo um resultado a desaceleração segue o movimento da parte de acio-namento mais estreitamente.

Quando o torque oposto é devido ao elemento acionado (alter-nador, conversor, máquina rotativa, ferramenta etc.) absorvendo energia,seu movimento segue o movimento da parte de acionamento quase exata-mente. Sob tais circunstâncias, as forças de aceleração/desaceleração di-nâmica são transmitidas completamente (deslizamento, fatiga, desgaste).

A situação pode ser resumida como se segue: se o elementodistribui um torque oposto (ou se a amplitude da flutuação é pequena), entãoa roda livre permanece bloqueada e nunca comuta para o modo não embre-ado.

Para uma correia de veículo a motor com ranhuras em V acio-nando um alternador em um motor a diesel:

- enquanto o motor está funcionando a baixa velocidade, suavelocidade flutui tanto quanto ± 20% a uma freqüência de 30 hertz (Hz);

- a correia apanha este movimento de uma polia de acionamento(polia de eixo de manivela) e conduz para o alternador;

- o alternador é acionado por meio de uma roda livre, e esta rodalivre desconecta a inércia em cada desaceleração, e reconecta em cadaaceleração;

- se eletricidade é absorvida do alternador, então seu torque a-tinge 10 Newton metros (Nm) a 15 Nm, que basta para travar o estágio dedeslocamento excedente, assim a roda livre permanece em modo acopladoe não desconecta mais o alternador; e

- se a roda livre destrava, então na aceleração seguinte seu tra-vamento é súbito e faz a correia deslizar.

Devido à sua inércia, o alternador assim cria torque dinâmicoque aumenta com o aumento de flutuação, levando assim sucessivamenteao deslizamento de correia, abrasão, ruído e/ou fadiga nos mancais.

Um segundo tipo é constituído por polias tendo elementos resili-entes, com um elemento que é flexível na torção sendo interposta entre aparte externa e a parte interna. Este elemento está na forma de um anel, umdisco, uma mola, coxim etc. A rigidez deste elemento é dimensionada comouma função do torque a ser transmitido sob condições estáticas e sob condi-ções dinâmicas. O elemento resiliente pode deformar de modo a absorver asvariações em torque, mas não pode acomodar a rotação diferencial entre aparte de acionamento e a parte acionada.

Uma categoria de polias com elementos resilientes é assimchamada polia de "desacoplador" de rigidez que é selecionada para filtrartodas as variações de velocidade acima de certa freqüência de excitação.

A figura 2 mostra um exemplo de uma polia resiliente conhecida,e a figura 3 mostra sua resposta de freqüência, onde fr é sua freqüência res-sonante (em revoluções por minuto (rpm)) e fc é sua freqüência de interrup-ção (em rpm). A amplitude é plotada em decibéis (dB) na ordenada na formade uma relação de filtro, com o nível 0 dB correspondendo à amplitude nafreqüência de interrupção fc.

A polia de transmissão mostrada na figura 2 apresenta um ele-mento de polia tendo um contorno externo 1 adaptado ao perfil das estriasde uma correia em V estriada. O elemento de polia roda em torno de ummancai 2 e apresenta uma extensão 1' presa por meio de uma parte T docontorno externo 6' de um corpo de borracha 6 cujo contorno interno é presopor meio de outra parte 7" a uma parte 3 que fornece a conexão com umahaste de receptor, por exemplo de um alternador.

As polias deste tipo podem somente oscilar em torno de umaposição média, desde que a conexão entre o exterior e o interior é perma-nente.

A relação entre as amplitudes da flutuação da parte de aciona-mento (externa) e a parte acionada (interna) varia uma função da freqüênciada flutuação.

Em associação, a rigidez e a inércia a serem acionadas consti-tuem um sistema ressonante. Acima da freqüência de interrupção fc da poliaresiliente, a parte interna acionada flutua menos que a parte externa de a-cionamento.

Estas polias também apresentam vários inconvenientes:

1) um primeiro inconveniente é devido ao fato de que tambémapresentam um mancai (em geral baseado em politetrafluoretileno (PTFE))que suporta as forças radiais. Esta fricção impede a filtragem desde que criaum limite de adesão abaixo do qual a polia permanece estacionária (e assimrígida).

2) se a flutuação de velocidade está a uma freqüência bem abai-xo da freqüência ressonante fr, ou se o solavanco é progressivo, então oelemento elástico deforma muito pouco e a força é transmitida. O espectrode freqüência (ver figura 3) precisa ser muito bem-conhecido em tempo dedesenho, desde que de outro modo a polia elástica pode ser inoperante.

3) se a flutuação de velocidade está a uma freqüência maior quea freqüência de interrupção fc ou se o solavanco é breve, então o elementoelástico deforma. Esta deformação ocorre nas direções; a energia armaze-nada na direção positiva é restaurada por retorno resiliente na direção opos-ta, e assim por diante. Isto leva a aquecer e danificar a polia.

4) se a flutuação de velocidade está a uma freqüência que estámuito perto da freqüência ressonante fr (ver a figura 3), então a polia resili-ente amplifica a flutuação (relação de filtro > 0 dB). Isto produz um efeito queé contrário ao efeito desejado. Esta aplicação é acompanhada por níveismuito altos de deformação nas direções; a energia armazenada na direçãopositiva é restaurada por retorno resiliente na direção oposta e assim pordiante. Isto também leva ao aquecimento e ao dano.

Considerar uma aplicação a um veículo a motor em que:

- o motor (tendo N = 4 cilindros) está funcionando em baixa velo-cidade (marcha lenta em Vm = 900 rpm) e sua velocidade está flutuando até±20% a uma freqüência Fexc de 30 Hz.

Deve ser recordado que Fexc = VmN/120.

- o alternador é acionado por uma polia de desacoplador que ésuposta realizar a filtragem de 700 rpm (23,3 Hz).

- a velocidade de marcha lenta é Vm = 900 rpm (Fexc = 30 Hz),assim a polia filtra apropriadamente.

Devido a esta absorção, o elemento elástico (feito de borracha)deforma perto de ±20°, aquece, endurece e pode quebrar rapidamente.

Na partida, o motor vai rapidamente de uma velocidade zero pa-ra uma velocidade de marcha lenta (900 rpm). Assim se encontra por umperíodo de tempo curto na freqüência ressonante fr. Neste instante, a altitu-de de deformação do elemento de borracha pode atingir ±40° e pode rompermuito rapidamente se a partida é repetida várias vezes.- finalmente, se o motor desacelera subitamente ou estola, a cor-reia que é conectada no eixo de manivela pára de girar, mas o alternadorcontinua a girar devido a sua inércia. A correia é assim subitamente estiradae então não estirada, retornando subitamente ao formato.

Um terceiro tipo de polia é constituído por polias de embreagemresilientes usando molas.

Em uma polia de embreagem resiliente, por exemplo como des-crito na patente U.S. N9. 6.083.130 (representada por sua figura 2 reproduzi-da aqui como figura 4), uma mola de torção primária 88 é interposta entre aparte externa 120 e a parte interna 52, com a mola fornecendo uma funçãode embreagem expandindo radialmente. A embreagem é subseqüentementeconectada ao elemento resiliente que pode ser uma segunda mola de torção 85-86.

Quando a mola primária se contrai, existe excesso de pressãona conexão entre a parte de acionamento e a parte acionada. Contudo, exis-te um limite de fricção que mantém a conexão, levando assim a um fenôme-no de deslizamento.

Na direção em que a mola primária se expande, que leva a umaconexão forte, e o elemento resiliente (neste caso uma mola) assume paratransmitir as forças.

Acima de um certo ângulo de torção, o elemento resiliente nãopode mais se deformar (voltas se tocando). A mola deve portanto ser muitoestirada o que aumenta o comprimento axial da polia e assim seu volume.

Os mancais esféricos 118 operam com uma protuberância gran-de que reduz sua vida útil. A fim de assumir uma fração das forças radiais,um mancai de PTFE 110-112 é interposto na extremidade oposta do mancaiesférico. Este mancai de PTFE gera fricção que é adicionada àquela da em-breagem e reduz a eficiência em modo destravado.

Uma variante deste terceiro tipo de polia é descrito na PatenteU.S. NQ. 6.394.248, em particular nas figuras 2 e 3 da mesma que são re-produzidas aqui como figuras 5a e 5b. O princípio da mola se expandindo 22é conservado. No entanto, o elemento resiliente é uma sucessão de molasde compressão que são interpostas entre palhetas 27 e 47.

A amplitude de deformação é necessariamente limitada porqueas molas não podem ser comprimidas completamente.

Além do mais, os elementos 17 e 26 devem ter orientação debaixa fricção, mas não têm, assim existe portanto um alto risco de emperra-mento.

Nesta construção, a força radial da correia é suportada pelomancai esférico 50 que tem uma protuberância grande.

A análise acima mostra que:

- dispositivos de roda livre são muito rígidos uma vez travados, e

sua eficiência depende do torque oposto;

- as polias resilientes não permitem que o elemento acionadocontinue seu movimento na eventualidade de desaceleração; a fricção inter-na é prejudicial para filtragem; e

- as polias com uma embreagem resiliente usando uma molasão complexas e têm o mesmo problema de fricção; são também volumo-sas.

A presente invenção permite que pelo menos alguns dos incon-venientes acima sejam evitados associando em série uma roda livre (porexemplo usando esferas ou agulhas) e um elemento resiliente de rigidez a-daptado para desacoplar. A carga radial é suportada por um mancai esféricoque é em geral centrado com relação à correia de modo que é submetida apouca protuberância. A conexão mecânica é estabelecida por meio do ele-mento resiliente somente quando a roda livre está em seu modo travado. Emmodo destravado, por exemplo, quando o elemento de acionamento estátornando mais lento, o elemento acionado continua a rodar livremente comouma função de sua própria inércia.

A invenção assim fornece uma polia de transmissão de energiapara um acessório acionado por correia, a polia compreendendo um elemen-to de polia com um contorno externo estriado que é adaptado para receberuma correia, e um elemento resiliente interposto entre o elemento de polia eum dispositivo receptor para acoplar a um elemento acionado pela correia, apolia sendo caracterizada pelo fato de que inclui um dispositivo de roda livreusando esferas, rolos ou carnes dispostos em série com o elemento resilien-te entre o elemento de polia e a dita haste.

Pode ser caracterizado pelo fato de que o dispositivo de rodalivre está disposto entre o elemento de polia e o elemento resiliente que épreso no dito dispositivo receptor, ou em que o dispositivo de roda livre estádisposto entre o elemento resiliente e a dita haste, o elemento resilientesendo preso no elemento de polia.

Vantajosamente, pelo menos um mancai, por exemplo, um man-cal esférico ou um mancai de agulha, é interposto entre o contorno externoestriado e tanto uma porca para acoplar a uma haste acoplada no dito ele-mento, ou então a dita haste (quando a polia é montada na mesma).

O elemento resiliente pode compreender pelo menos uma partede elastômero. Pode ser uma mola, por exemplo uma mola espiral.

A invenção também se refere a um sistema que inclui pelo me-nos uma polia de desacoplamento de acessório como definido acima.

Outras características e vantagens da invenção aparecem maisclaramente na leitura da descrição seguinte em associação com os dese-nhos, em que:

a figura 1 reproduz a figura 2 da patente U.S. Ns. 4.725.259mencionada acima;

- a figura 2 mostra um exemplo de uma polia resiliente conhecida;

- a figura 3 mostra sua resposta com relação de filtro (dB) plota-das na ordenada como uma função de velocidade de eixo de manivela (rpm)plotada ao longo da abscissa;

- a figura 4 reproduz a figura 2 da patente U.S. N9. 6.083.130mencionada acima;

- as figuras 5a e 5b reproduzem as figuras 2 e 3 da patente U.S.Ne. 6.394.248 acima mencionada;

- as figuras 6a a 6c, 7, e 8 mostram polis variantes da invenção;

e- a figura 9 é um gráfico mostrando uma curva de resposta típicade um sistema de transmissão.

Nas figuras 6a a 6c, e 7, a parte 200 e um elemento de polia re-ceptora apresentando um contorno externo 201 que recebe as estrias deuma correia, por exemplo uma correia com estrias em V ou trapezoidal. Aparte 202 é um mancai esférico. É de preferência colocado sob a estriá 201da parte 200 de modo a impedir qualquer protuberância axial, evitando as-sim qualquer necessidade de um mancai adicional. O mancai esférico 202absorve todas as forças radial e axial. Seria possível usar mais que ummancai. A parte 203 é uma porca que serve primeiramente para forneceruma conexão com uma haste receptora 220 de um acessório, por exemploum alternador tendo uma extremidade situada ao lado do elemento de poliareceptora 200 estriada em 201, e um sulco de uma roda livre de esfera, agu-lha ou carne 204 interposta entre o corpo de desacoplador 206 e a porca203. Para este propósito, o contorno externo 206' do corpo de desacoplador206 é ligado a uma parte 207 presa a uma extensão 211 da polia receptora200, e o contorno interno 206" é ligado a um elemento de resistência interno209 do corpo de desacoplador 206.

Com esta construção, a função de roda livre e a função de rece-ber carga são completamente dissociadas. A roda livre 204 não é submetidaa qualquer força axial ou radial, diferente das polias de roda livre da técnicaanterior.

Uma inserção opcional, por exemplo, uma vedação de borda220 (figura 6a) montada de modo justo na parte 209 pode servir para elimi-nar qualquer folga longitudinal entre a gaiola externa da roda livre e o ele-mento de resistência 209 do corpo de desacoplador 206.

Assim, o mesmo elemento de roda livre 204 pode ser adaptadopara corpos de desacoplador de formatos diferentes.

O corpo de desacoplador de borracha 206 serve, durante a ope-ração, para fornecer uma função resiliente (porque é elástico) e tambémuma função de amortecimento (histerese) por um efeito viscoso.

As figuras 6a a 6c mostram variantes com diferentes disposiçõespara a roda livre 204 e o mancai 202.

Como mostrado na figura 6c, uma tampa protetora 210 e gaxe-tas apropriadas podem ser colocadas na extremidade livre onde a roda livre204 e o corpo de desacoplador 206 estão localizados.

A função de desacoplamento pode também ser realizada poruma mola metálica, por exemplo uma mola espiral 208 (figura 7).

As figuras 6a a 6b e 7 mostram que é possível usar vários tiposde mancai de rolamento (mancais esféricos, mancais de agulha etc.). Omancai é tanto montado na porca 203 (como mostrado nas figuras 6a, 6c e7) ou então é diretamente guiada na haste receptora 220 por meio de seucontorno interno 202' (figura 6b).

É também possível colocar a roda livre 204 na periferia do corpode borracha 206, isto é entre o corpo 206 e a extensão 211.

Esta construção é simples e exige poucas partes.

Sob tais circunstâncias, o dispositivo descrito permite um efeitode desacoplamento a ser obtido mesmo quando o elemento receptor distri-bui um torque oposto, e que não é verdadeiro nas rodas livres da técnicaanterior.

O deslocamento excedente da roda livre serve para liberar a co-nexão entre o desacoplador e a haste, e assim eliminar a ressonância.

Se o efeito de desacoplamento não é essencial, é possível quepara o elemento flexível seja dada rigidez adequada para amortecer as mu-danças de estado da roda livre.

Não existe fricção interna desde que as cargas radiais são elimi-nadas por meio de um mancai de rolamento (mancai esférico etc.), e não pormeio de um mancai liso.

O dispositivo da invenção torna possível separar as funções deeliminar a carga (radial/axial) e a função de roda livre.

O formato e as propriedades mecânicas do elemento de desa-coplamento podem ser adaptados sem precisar redesenhar a roda livre ou omancai de rolamento.

A invenção pode ser implementada em maneira modular, comcomponentes comuns sendo reutilizados.

A amplitude de deflexão do elemento resiliente não é limitada,diferente de certas polias da técnica anterior que incluem contra-apoios, ouque têm molas com voltas se tocando.

Além do mais, devido ao deslocamento excedente da roda livre,a amplitude de deformação é restringida somente à parte que é de uso parapropósitos de filtragem, assim a fadiga do elemento flexível é reduzida.

A invenção é aplicável a transmissões de energia usando correi-as (motores a diesel ou gasolina), e mais geralmente a tódas as circunstân-cias em que flutuações de velocidade e torque são encontradas.

Quando a roda livre é travada, o elemento resiliente entra emfuncionamento. Então suporta o torque oposto gerado pelo elemento acio-nado. Isto leva a algum nível médio de deformação do elemento resiliente,em adição a flutuações de torque dinâmico devido à variação de velocidade.Estas flutuações levam à flutuação na deformação do elemento resilientesobre a posição média.

Em modo destravado, a roda livre não pode transmitir torque,tornando assim possível limitar as amplitudes a da deformação angular doelemento resiliente (por limitação de pico).

Este deslocamento excedente serve para eliminar o efeito deressonância que é observado em desacopladores. Logo que a amplitude dedeformação do elemento resiliente passa por zero, a roda livre destrava e oelemento resiliente não armazena mais energia elasticamente.

Finalmente, quando a velocidade da parte de acionamento caisubitamente, o elemento flexível retorna inicialmente para sua posição neu-tra, e como um resultado o deslocamento excedente sem fricção permite queo elemento acionado continue a girar como uma função de sua própria inér-cia, desde que não existe energia armazenada no elemento flexível no mo-mento em que a roda livre começa o deslocamento excedente.

A figura 8 mostra uma variante em que o dispositivo de roda livre204 e o elemento resiliente são colocados ao lado da conexão entre a poliae a haste 220 do acessório acionado enquanto o elemento de polia recepto-ra 200, que é estriada em 201, está disposto afastado da conexão entre apolia e a haste 220.

Surpreendentemente, a presente invenção torna possível au-mentar a rigidez do elemento resiliente.

Em um dispositivo de transmissão de correia de automóvel, asucessão de inércia e rigidez cria um sistema mecânico oscilante que possuium conjunto de ressonâncias. O termo "ressonância" designa o fato de quevelocidades angulares dos elementos rotativos são amplificadas.

Desde que o movimento de acionamento é pseudo-senoidal de-vido a instabilidades de velocidade do motor, ele apresenta uma freqüênciaque varia junto com a velocidade do motor variando e que se estende atra-vés de uma faixa ampla de freqüências, desse modo passado através detodas as freqüências de ressonância do sistema de transmissão.

O termo "resposta" designa todas as manifestações dinâmicasdo comportamento do sistema. As ressonâncias levam a grandes forças di-nâmicas ou a ramos da correia de transmissão saltando, ou de fato a tensio-nadores se movendo, e algumas vezes todos estes de uma vez.

A curva na figura 9 mostra a aparência geral de respostas comouma função da freqüência de excitação. A freqüência de excitação é propor-cional ao número de cilindros e à velocidade média de rotação do eixo demanivela.

A freqüência crítica f* pode ser uma das freqüências ressonan-tes do sistema. A resposta é de grande amplitude desde que a excitaçãogerada pelo motor distribui energia ao sistema em ressonância.

Em outras circunstâncias, f* pode também ser a freqüência emque a amplitude de excitação do motor está em seu máximo.

Com motores a diesel, e em particular com motores de injeçãodireta, os níveis mais altos de instabilidade de velocidade são em geral en-contrados na faixa de 20 Hz a 60 Hz.

É também nesta faixa de freqüência que é comum encontrar fre-qüências ressonantes em um sistema de transmissão de correia.

Existe assim um alto risco das duas freqüências coincidindo.Quando a excitação é alta e coincide com uma freqüência de ressonância, osistema não é viável.

Na figura 9, a resposta na freqüência crítica f* é assumida paraexceder o nível que pode ser aceito pelo sistema (risco de sua função setornar degradada ou mesmo completamente perdida). Uma das soluçõesconhecidas da pessoa versada na técnica , consiste assim em desacoplarelasticamente a parte do sistema que é responsável por esta amplificação.

A rigidez selecionada para o elemento resiliente deve satisfazeras exigências relacionadas a o desacoplamento e durabilidade.

Na técnica anterior, a rigidez do sistema de desacoplamento foiselecionada de modo que a freqüência de interrupção f* da polia resilienteestá sempre abaixo da freqüência crítica f*. Isto é referido como "bloqueio defreqüência". Assim, quando o motor está funcionando em cerca de f*, a res-posta do sistema é muito menor que teria sido sem o sistema de desaco-plamento.

Esta situação significa escrever:

(1) fc<f*

Além do mais, uma regra que é bem conhecida pela pessoa ver-sada na técnica (teoria de sistemas oscilantes) associa fr e fc como se segue:

(2) fr = 42 fr

Existe também um relação bem conhecida associando fr, a rigi-dez k do desacoplamento, e a inércia I do acessório a ser desacoplado:

A partir destas duas relações, a pessoa versada na técnica emgeral obtém um critério funcional quanto a rigidez máxima k não ser excedi-da a fim de assegurar que o desacoplamento continua a ser eficaz:

(4) k<ln2{f*)2I

Depois disto, a exigência por durabilidade, torna possível deter-minar um valor de fundo para k que depende do torque a ser transmitido, etambém do comportamento dos materiais que contribuem para a rigidez(disco de elastômero, mola de metal).Na técnica anterior, e mais particularmente no campo de trans-missões de correia para veículos a motor envolvendo um alternador desaco-plado, é verificado que k pode ser reduzida para 0,15 Nm/°, mas que a de-formação associada é grande e ameaça a resistência do elemento resiliente.

Sob tais circunstâncias, o torque oposto criado pelo elemento(um alternador de alta energia) é tal que a rigidez k definida pela equação (4)não permite que um sistema viável seja definido.

Por meio de exemplo, considerar um motor a diesel de 4 cilin-dros funcionando em 600 rpm com uma freqüência de 20 Hz sendo especifi-camente a freqüência f* que dá origem a um problema.

O alternador tem inércia de 3 gramas metro quadrado (g.m2) edistribui um torque elétrico nominal de 14 Nm.

A rigidez funcional k de acordo com a equação (4) precisa sermenor que 23,7 Nm/radiano, ou em unidades convencionais menos que 0,41Nm

Sob o efeito do torque de 14 Nm, e com tal rigidez, a deforma-ção angular nominal assim seria 34° (não contando a deformação dinâmicaadicional em torno deste valor nominal associado com a inércia e a acelera-ção angular do sinal senoidal). O formato do elemento desacoplador é talque para tal ângulo, o alongamento em seu material excede a capacidadedeste material. É portanto importante aumentar sua rigidez de modo a redu-zir o ângulo de deformação nominal e o ângulo dado pelo efeito dinâmicoadicional. Infelizmente, devido à necessidade de fornecer desacoplamentocomo definido pela equação (1), não é possível aumentar a rigidez (e assimfr ou fc)

Uma das vantagens da invenção está na capacidade de limitar opico do fenômeno de ressonância.

Desde que o movimento não pode aumentar para o infinito, odeslocamento em excesso sobre uma fração da oscilação imediatamenteinterrompe qualquer amplificação exagerada da vibração.

Em situações em que a polia desacopladora da técnica anteriorentra em ressonância (levando à destruição), a polia da invenção limita ospicos de ressonância do elemento resiliente e é protegida de dano por des-locamento em excesso.

Assim, a freqüência de interrupção fc do desacoplador resilientenão precisa satisfazer a equação (1) dada acima.

A invenção torna possível ser menos bem "bloqueada" em ter-mos de freqüência e amplia o critério para posicionar a freqüência ressònan-te do desacoplador.

Interpondo uma roda livre em, série com o estágio de desaco-plador resiliente, é possível selecionar uma rigidez k para este estágio dedesacoplador resiliente que seja maior do que é possível na técnica anterior.

Como um resultado, sob o efeito do torque oposto, a quantidadede deformação à qual o elemento desacoplador resiliente é submetido setorna menor, desse modo aumentando sua durabilidade.

Naturalmente, a capacidade de limitar pico da roda livre é Iimita-da. Em particular, se o torque oposto do elemento acionado é superposto notorque dinâmico, então o deslocamento em excesso se torna menos fre-qüente, e somente uma parte da oscilação é limitada por pico.

Não é desejável que a rigidez k seja muito alta, desde que deoutro modo leva aos mesmos inconvenientes que ocorrem nas polias de ro-da livre da técnica anterior (que correspondem a um valor infinito parta k).

Um bom compromisso entre estas duas situações é determinarum novo limite máximo para fc como se segue:

(5) fc<2f*, isto é, k <%π2(/*)2/

e de preferência:

(6) fc < 1,5/ *, isto é, k < 4,5π2 (/ *)2 /

e em cada caso k pode ser de preferência maior que 2π2(ί*)2Ι.

Retornando ao exemplo de um motor de 4 cilindros funcionandoem 600 rpm, com a freqüência de 20 Hz sendo especificamente a freqüênciaf* que dá origem a um problema:

- o alternador tem inércia de 3 g.m2 e distribui um torque de 14 Nm; e

- a rigidez funcional k, de acordo com a equação (6), deve sermenor que 53,3 Nm/rad, ou em unidades convencionais 0,93 Nm/°.

Sob o efeito do torque de 14 Nm1 e com tal rigidez, a deforma-ção angular é assim 15° (em vez de 34° como acima). O mesmo formatopara o elemento desacoplador portanto leva ao alongamento que é menorque na técnica anterior.

Deve ser observado que a fim de evitar qualquer fenômeno deruído em alta velocidade, pode ser desejável frear a roda livre um pouco, emuma maneira que é bem conhecida , por exemplo do pedido PCT N9. WO03/036114.

Claims (15)

1. Polia de transmissão de energia para desacoplar um acessó-rio acionado por correia, a polia compreendendo um elemento de polia deacionamento tendo um contorno externo que é adaptado para receber umacorreia, e um elemento elástico interposto entre o elemento de polia e umdispositivo receptor para ser acoplado ao dito acessório, e a polia sendò ca-racterizada pelo fato de que inclui um dispositivo de roda livre (204) do tipoesférico, de agulha ou carne disposto em série com o elemento resiliente(206, 208) entre o elemento de polia (200) e o dito dispositivo receptor (203,- 220), o dispositivo de roda livre (204) servindo para transmitir energia namedida em que o elemento de acionamento é acionado pela correia, e ser-vindo para desacoplar a roda livre, de outro modo.

2. Polia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que o dispositivo de roda livre (204) está disposto entre o elementoresiliente (206, 208) e o dito dispositivo receptor (203, 220), o elemento resi-liente sendo preso no elemento de polia (200).

3. Polia, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelofato de que o dispositivo de roda livre (204) é montado em uma porca (203)para receber uma haste acoplada ao dito elemento.

4. Polia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que o dispositivo de roda livre (204) está disposto entre o elementode polia (200) e o elemento resiliente (206, 208), cujo elemento é preso nodito dispositivo receptor (203, 220).

5. Polia, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelofato de que o elemento resiliente (206, 208) é preso a uma porca (203) parareceber uma haste (220) acoplada ao dito elemento.

6. Polia, de acordo com qualquer reivindicação precedente,caracterizada pelo fato de que apresenta pelo menos um mancai de rola-mento (202) interposto entre o dito contorno externo estriado (201) e umaporca (203) para receber uma haste (220) acoplada ao dito elemento.

7. Polia, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5,caracterizada pelo fato de que apresenta pelo menos um mancai de rola-mento (202) situado dentro do dito contorno externo estriado (201) e apre-sentando um contorno interno (202') adequado para ser guiado em uma has-te (220) acoplada ao dito elemento.

8. Polia, de acordo com a reivindicação 6 ou reivindicação 7, ca-racterizada pelo fato de que pelo menos um dito mancai (202) é um mancaiesférico ou um mancai de agulha.

9. Polia, de acordo com qualquer reivindicação precedente, ca-racterizada pelo fato de que o elemento resiliente (206) compreende pelomenos uma parte de elastômero.

10. Polia, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8,caracterizada pelo fato de que o elemento resiliente é uma mola (208), emparticular uma mola espiral.

11. Polia, de acordo com qualquer reivindicação precedente, ca-racterizada pelo fato de que o dito acessório é um alternado de um veículo amotor.

12. Sistema de transmissão, caracterizado pelo fato de que incluipelo menos uma polia de desacoplamento de acessório, de acordo comqualquer reivindicação precedente.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que a rigidez k do elemento resiliente (206, 208) satisfaz a se-guinte relação:<formula>formula see original document page 19</formula>onde f* designa uma freqüência critica do sistema e I designa ainércia do acessório a ser desacoplado.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que:<formula>formula see original document page 19</formula>

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 13 ou reivindicação-14, caracterizado pelo fato de que: 2K2(f*)2I<k