BRPI0621932A2 - polia esticadora para uma transmissão por correia para uso em contato com óleo - Google Patents

Abstract

Polia esticadora para uma transmissão por correia para uso em contato com óleo. Um esticador (1) para uma transmissão por correia compreendendo um pivó (2) definindo um eixo (A), um suporte (4) articulado em dito eixo (A) e definindo uma superfície de guia (22) apresentando um perfil preferencialmente circular, um elemento elástico (18) para atuar o dito suporte (4) e uma polia coroa (5) montada em dito suporte (4) ao redor de dita superfície de guia (22) e passível de ser rotacionado ao redor de um segundo eixo (B) excêntrico com relação ao dito eixo (A). O esticador (1) ainda compreende um mancal (4, 28, 31, 32) para suportar a dita polia (5) em dita superfície de guia (22).

Description

Polia esticadora para uma transmissão por correia para uso em contato com óleo.

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção se refere a uma polia esticadora para uma transmissão por correia para uso em contato com óleo, por exemplo, para uma transmissão do distribuidor em um motor a combustão interna.

FUNDAMENTOS DA ARTE

As transmissões sincronizadas [timing drives] em geral compreendem ou uma corrente Iubrificada a óleo ou uma correia dentada movimentada em uma condição seca. Foi recentemente desenvolvida uma transmissão sincronizada em contato com óleo compreendendo uma correia dentada feita de forma a suportar o ataque do óleo e de modo a apresentar uma vida útil igual a 240.000 km e 10 anos em um motor de veículo e de 35.000 km e 10 anos em um veículo comercial leve.

A transmissão por correia para uso em contato com óleo é mais leve e causa menos vibrações com relação à transmissão por corrente. Além do mais, os testes experimentais demonstraram que tais transmissões permitem reduzir o consumo com relação às transmissões por correia convencionais.

Tais vantagens podem ser ora obtidas também através de uma atualização ou reajuste nos motores originalmente projetados para uma transmissão por corrente com uma tal transmissão por correia. Contudo, uma transmissão por corrente apresenta dimensões diferentes com relação aquelas de uma transmissão por correia. Portanto, e de modo a atualizar uma transmissão por corrente para uma transmissão por correia, todos os componentes desta última devem ajustados dentro de vãos originalmente projetados para uma transmissão por corrente. Possivelmente, algumas peças não substanciais do motor podem ser modificadas de uma forma marginal.

Em particular, uma transmissão por correia compreende um esticador automático e tal dispositivo mostra-se particularmente crítico para a montagem dentro do vão originalmente destinado a uma transmissão por corrente.

O pedido de patente internacional WO A1 2006111988, depositado pelo mesmo ora depositante, descreve um esticador para uma aplicação em contato com o óleo compreendendo um pino fixo, um disco montado de uma forma excêntrica no pino e atuado por uma mola de tensão ou esticadora e uma polia montada de uma forma excêntrica no disco através de um mancai de esferas. Além do mais, o esticador compreende um dispositivo de amortecimento da fricção de modo a amortecer apropriadamente as oscilações da correia também na presença de óleo.

Tal esticador é compacto na direção axial, mas apresenta dimensões relativamente grandes ao longo da direção radial e, portanto não pode ser usado quando o compartimento de acomodação para a transmissão apresenta uma geometria particularmente complexa.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

É um objetivo da presente invenção fornecer uma polia esticadora livre dos problemas supra descritos.

O objetivo supra pode ser alcançado através de uma polia esticadora de acordo com a reivindicação 1.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para uma melhor compreensão da presente invenção, será ora descrita uma forma preferencial de realização da mesma, apenas como um exemplo não limitativo, e com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

A figura 1 é uma vista em perspectiva explodida do esticador de acordo com a presente invenção; e

A figura 2 é uma vista em secção ao longo de um plano axial do esticador da figura 1.

MELHOR FORMA DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

Com referência a figura 1, o numerai 1 indica, em seu todo, uma polia esticadora para uma transmissão por correia de sincronização compreendendo um pivô 2 definindo um eixo A e uma placa 3 rigidamente montada no pivô 2 e perpendicular ao eixo A. O esticador 1 ainda compreende um disco 4 montado no pivô 2 de uma forma excêntrica com relação ao eixo A e uma polia anular 5 montada de forma concêntrica na placa 4 e passível de ser girada ao redor do eixo B, paralelo e distanciado do eixo A.

Especificamente, o pivô 2 integralmente define uma base 6 rigidamente ligada à placa 3 e uma porção cilíndrica 7, definindo o eixo A, para guiar a rotação do disco 4.

O disco 4 é radialmente suportado na porção cilíndrica 7 por meio de uma bucha 8 e assenta em uma direção axial na placa 3 através de um anel de fricção 9.

O anel de fricção 9 é fixo com relação ao disco 3 e apresenta uma pluralidade de ranhuras radiais 10, as quais cooperam com uma superfície deslizante 11 da placa 3. Em uso, o óleo presente entre o anel de fricção 9 e a placa 3 é evacuado através das ranhuras 10 e o valor do torque de amortecimento conseqüentemente aumenta.

De modo a aplicar uma grande carga axial adaptada para uso na presença de óleo, o esticador 1 compreende uma mola Belleville 12 e uma tampa 13 rigidamente conectada em uma porção de cabeça 14 do pivô 2 para aplicar carga na mola Belleville 12 na direção axial e por conseqüência aplicar uma força paralela ao eixo A no anel de fricção 9.

De preferência, o disco 4 define um recesso circular 15, disposto em um lado axialmente oposto com relação a placa 3, de modo a acomodar a mola Belleville 12 e a tampa 13 com uma folga radial.

De preferência, e ainda mais, um elemento anular 16 é interposto entre o disco 4 e a mola Belleville 12 de modo a evitar danos ao disco 4 causados pelo movimento relativo.

O disco 4 apresenta uma altura essencialmente igual aquela da polia 5 e ainda define uma cavidade anular 17 (figura 2) aberta na direção da placa 3 e que acomoda uma mola helicoidal de tensão 18 disposta de forma concêntrica em relação ao pivô 2. Em particular, a mola tensora 18 apresenta um diâmetro menor que o do elemento de fricção 9 e compreende uma primeira porção terminal 19 fixa com relação ao pivô 2 e uma segunda extremidade terminal 20 fixa com relação ao disco 4.

A cavidade anular 17 ainda acomoda uma projeção axial 21, preferencialmente obtida através da dobra de uma porção da placa 3, radialmente disposta entre a mola tensora 18 e o anel de fricção 9.

Especificamente, a cavidade anular 17 é conformada de modo a definir dois batentes (não mostrados) para limitar a deslocamento angular máximo do disco 4 com relação a placa 3 por meio da projeção axial 21.

De modo a permitir a rotação relativa da polia 5 com relação ao disco 4, o esticador ainda compreende um mancai tal como descrito abaixo.

Especificamente, o disco 4 define uma superfície cilíndrica 22 periférica envolvida pela polia 5, um rebordo 23 radialmente projetante com relação a superfície cilíndrica 22 e apresentando um perfil anular continuo, e uma sede configurada para a montagem de um anel elástico 25 preferencialmente revestido com uma material anti-desgastante. O anel elástico 25 é disposto do lado axial oposto do rebordo 23 com relação a superfície cilíndrica 22 e define a posição axial da polia 5.

De preferência, a superfície cilíndrica 22 apresenta uma rugosidade Ra dentro de uma faixa de 0,3 a 0,9 micra e a correspondente superfície cilíndrica, a qual define o corpo central 26, apresenta uma rugosidade Ra dentro de uma faixa de 0,2 a 0,8 micra. Tais valores permitem reduzir o desgaste entre o disco 4 e a polia 5.

A polia 5 apresenta um corpo central 26 montado com uma folga radial predeterminada, em temperatura ambiente, na superfície cilíndrica 22 e é montada com uma folga axial entre o rebordo 23 e o anel elástico 25, e duas asas 27 simetricamente projetantes a partir de lados opostos do corpo central 26 e envolvendo o rebordo 23 e o anel elástico 25.

Além do mais, o pivô 2 define um duto de alimentação do óleo 28, apresentando uma entrada 29 definida na face de suporte da base 6 e uma saída 30 disposta na direção radial. O disco 4 ainda define um duto radial 31, apresentando uma entrada de frente ao pivô 2 e uma saída que se comunica com um tanque 32 em recesso com relação à superfície cilíndrica 22.

Especificamente, o duto radial 31 é axialmente disposto 5 entre o recesso 15 e a cavidade 17 e é coaxial com a saída 29 do duto 28. O eixo do duto radial 31 não se assenta na linha media da superfície cilíndrica 22 e da polia 5 devida a dimensão axial da mola helicoidal 18, sendo que o tanque 32 é simétrico com relação a linha central da superfície cilíndrica 22 de modo a permitir uma ação simétrica na polia 5.

Convenientemente, e ainda mais, a bucha 8 apresenta uma folga 33 que tem uma dimensão circunferencial de modo a permitir a passagem do óleo em qualquer posição angular relativa do disco 4 com relação ao pivô 2, sem causar qualquer estrangulamento ou choque enquanto o óleo flui da saída 29 na direção do duto radial 31.

Além do mais, a escolha dos materiais usados para manufaturar o disco 4 e a polia 5 é tal que o material do disco 4 apresenta um coeficiente de expansão térmica maior que o do material usado para a polia 5.

De preferência, o disco 4 é manufaturado em alumínio e a polia 5 é de aço.

Ainda mais, o esticador 1 compreende uma vedação axial para evitar que o óleo que entra dentro do duto radial 31 escape pela bucha 8 antes de alcançar o tanque 32.

Especificamente, a vedação é suportada por uma porção tubular 34 do disco 4 que se projeta dentro da cavidade 17 na direção da placa 17 e acomoda uma porção da bucha 8 e do pivô 2.

De preferência, a vedação compreende uma gaxeta, p. ex., um o-ring 35 acomodado em uma sede anular 36 portada pela porção tubular 34 e que coopera com a porção cilíndrica 7 do pivô 2.

A operação do esticador 1 é como segue.

O esticador 1 é montado na parede interna de um vão do motor a combustão interna, o qual apresenta uma porta ligada a bomba de fornecimento de óleo. Além do mais, o plano que cruza o eixo Aeo duto radial 31 é disposto em uma posição predeterminada com relação à resultante da ação da correia na polia 5 em uma condição estacionaria da transmissão.

Especificamente, tal plano precede a resultante da ação da correia na polia 5 com relação a rotação da polia 5 durante a operação em um ângulo compreendido entre 60° e 130°.

Por exemplo, e em relação a figura 2, caso a polia 5 gire no sentido horário visto a partir da porção 14 na direção da base 6, a resultante da ação aplicada pela correia entra na folha e apresenta um ângulo de 90° com relação ao eixo do duto radial 31.

A ação da correia na polia 5 é assimétrica e tende a levar a polia 5 mais próxima da superfície cilíndrica 22 de forma que a distância radial mínima entre a polia 5 e a superfície cilíndrica 22 é disposta entre a resultante da ação da correia na própria polia 5 e o eixo do duto radial 31.

Desta forma, quando a polia 5 gira com relação ao disco 4, é gerada uma força hidrodinâmica a qual mantém a polia 5 suspensa com relação a superfície cilíndrica 22 sendo interposta por um vão de óleo.

O óleo é continuamente alimentado por meio do duto 28 e em seguida sai da passagem definida entre o corpo central 26, o rebordo 23 e o anel elástico 25 para alcançar a entrada da bomba de óleo através do circuito de lubrificação do motor.

Tal como sabido, a força hidrodinâmica é diretamente proporcional a viscosidade do fluido e é inversamente proporcional a altura do vão de óleo, de acordo com a equação de Reynolds.

Ainda mais, a viscosidade do óleo tende a cair com o aumento da temperatura, mas tal efeito é oposto pela correspondente redução na altura do vão de óleo devido ao fato de que o disco 4 se expande mais que a polia 5 posto que este é manufaturado em alumínio enquanto que a polia 5 é manufaturada em aço.

Desta forma, é possível compensar o decaimento da viscosidade com a correspondente redução da altura do vão de óleo. O resultado é que o esticador 1 essencialmente mantém constante a força hidrodinâmica na polia 5 com relação a variação da temperatura.

Além do mais, o esticador 1 é alimentado por um circuito o qual, além de um predeterminado número de revoluções do motor, mantém constante a sua pressão de fornecimento por meio de uma válvula de limitação de pressão montada em série com o fornecimento de uma bomba de deslocamento constante.

O esticador 1 é disposto em paralelo com relação a outras cargas e recebe um fluxo dependendo da perda total de pressão a qual o óleo é sujeito enquanto flui através do esticador 1.

Através da escolha de materiais, vão ou afastamento radial tende a se reduzir de forma que a resistência hidrodinâmica total aumenta e, por conseqüência, compensa com o aumento do fluxo devido a redução na viscosidade do óleo.

Na condição em que o circuito do óleo se encontra em uma pressão constante, resulta que o esticador 1 mantém o fluxo requerido essencialmente constante com relação a variação da temperatura.

A válvula de limitação de pressão controla o circuito de óleo quando o número de revoluções do motor excede um valor predeterminado. Quando o motor funciona com tal número predeterminado de revoluções, tal como, por exemplo, em baixa velocidade, o fluxo de óleo é relativamente pequeno e é importante reduzir o escape de óleo de modo a permitir o acesso de um fluxo mínimo na direção do tanque 32.

Para este propósito, o o-ring 35 permite que seja evitado um vazamento de óleo ao longo da direção axial no sentido da placa 3 através da abertura entre a porção cilíndrica 7, a bucha 8 e a porção tubular 34.

O escape de óleo ao longo da direção axial no sentido da porção de cabeça 14 é evitado por uma segunda vedação. De acordo com uma forma preferida de realização, tal segunda vedação é definida pelo elemento anular 16 o qual é montado de forma estanque a fluidos na porção de cabeça 14 e é carregado por meio da mola Belleville 12 de tal sorte que a carga se aproxima da abertura axial e evita um vazamento de óleo.

As vantagens do esticador 1, de acordo com a presente invenção, que podem ser obtidas são como segue.

O mancai entre a polia 5 e o disco 4 permite eliminar o mancai de esferas e, portanto reduzir, de forma considerável, as dimensões radiais do esticador 1 e o seu custo.

Ainda mais, os materiais do disco 4 e da polia 5 são selecionados de forma que a força hidrodinâmica e o fluxo necessário são essencialmente constantes quando a pressão no circuito do óleo é controlada pela válvula de limitação da pressão.

As vedações axiais definidas pelo elemento anular 16 e pelo o-ring 35 permitem reduzir o vazamento de óleo. Um consumo de óleo reduzido permite que se garanta a operação correta do esticador 1 também quando a velocidade do motor é baixa e o fluxo de alimentação é reduzido. Além do mais, um consumo reduzido de óleo é preferível uma vez que este pode permitir, em algumas aplicações, o ajuste do esticador embarcado nos motores sem necessitar de um aumento no deslocamento e no consumo da bomba de óleo. Um tal resultado representa uma considerável vantagem no custo quando se deseja melhorar ou atualizar um motor originalmente projetado para uma certa transmissão por corrente.

A montagem da polia 5 no disca 4, por meio do anel elástico 25, é particularmente simples e relativamente barata e permite que se obtenha a precisão necessária de modo a definir corretamente o vão ou afastamento axial da polia 5. Além disto, a mola Belleville 12 permite que se obtenha grandes cargas axiais e que se reduzam as dimensões e, portanto que se possa obter uma solução tanto para o problema dos torques com grande fricção, também na presença de óleo lubrificante, quanto de reduzir as dimensões a fim de permitir que este seja montado em motores previamente projetados para empregar uma transmissão sincronizada por corrente.

O aumento no torque de fricção é vantajosamente obtido também por meio do uso das ranhuras 10, as quais evitam a formação de um vão do óleo lubrificante entre o anel 9 e a placa 3.

O tanque 32 permite que se faça uma distribuição simétrica do óleo ao longo da altura da superfície cilíndrica 22, de modo a evitar desequilíbrios da polia 5.

Por fim torna-se claro que mudanças e variações podem ser implementadas no esticador 1, aqui descrito e ilustrado, sem com isto escapar do escopo de proteção das reivindicações em anexo.

Em particular, o anel de fricção 9 pode ser conectado de forma fixa na placa 3 e pode cooperar em contato com ema superfície fixa específica com relação ao disco 4.

Além do mais, o anel 37 pode ser previsto em uma projeção axial contra o rebordo 23 de modo a guiar o corpo central 26. De preferência, tal anel representa uma camada contra a fricção ou anti-desgaste de frente para o corpo central 26 a fim de evitar danos devidos ao movimento relativo e ao atrito por contato contra a polia 5. Ainda mais preferivelmente, tal anel é formado em aço e a camada é formada por uma superfície de fosfato de manganês. È possível contemplar que um anel, igual ao previamente descrito, é disposto de modo em contato com o anel elástico 25.

Claims (15)

1. Esticador (1) para uma transmissão por correia compreendendo um pivô (2) definindo um eixo (A)1 um suporte (4) articulado em dito eixo (A) e definindo uma superfície de guia (22) apresentando um perfil preferencialmente circular, um elemento elástico (18) para atuar o dito suporte (4) e uma polia coroa (5) montada em dito suporte (4) ao redor de dita superfície de guia (22) e passível de ser rotacionado ao redor de um segundo eixo (B) excêntrico com relação ao dito eixo (A), caracterizado pelo fato de que este compreende um mancal (4, 28, 31, 32) para suportar a dita polia (5) em dita superfície de guia (22).

2. Esticador, de conformidade com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito suporte (4) é manufaturado em um material apresentando um primeiro coeficiente de expansão térmica e pelo fato de que a dita polia (5) é manufaturada em um material apresentando um segundo coeficiente de expansão térmica menor que o dito primeiro coeficiente de expansão térmica.

3. Esticador, de conformidade com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o mancai compreende um primeiro duto (31) transversal ao dito eixo (A) e definindo uma saída para o óleo alimentado em dita superfície de guia (22).

4. Esticador, de conformidade com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a superfície de guia (22) é axialmente delimitada por um primeiro e um segundo rebordos (23, 25) e define um recesso (32) axialmente simétrico conectado para fluidos com o dito primeiro duto (28) para exercer uma ação simétrica em dita polia (5).

5. Esticador, de conformidade com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que este compreende um anel (37) axialmente interposto entre um entre ditos primeiro e segundo rebordos (23, 25) e a dita polia (5).

6. Esticador, de conformidade com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro duto (31) é definido por dito suporte (4).

7. Esticador, de conformidade com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dito pivô (2) define um segundo duto (28) adaptado de modo a ser alimentado por um fluxo de um fluido sob pressão e conectado para fluidos com o dito primeiro duto (31).

8. Esticador, de conformidade com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito suporte (4) é radialmente suportado sobre o dito pino (2) por meio de uma bucha (8) que define uma folga (33) pára permitir a passagem do óleo entre o dito primeiro duto (31) e o dito segundo duto (28).

9. Esticador, de conformidade com uma qualquer entre as reivindicações de 4 a 8, caracterizado pelo fato de que ao menos um entre ditos primeiro e segundo rebordos (23, 25) é definido por um anel elástico.

10. Esticador, de conformidade com uma qualquer entre as reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que este compreende meios de vedação (16, 35) para evitar o escape de óleo ao longo de uma direção axial.

11. Esticador, de conformidade com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os meios de vedação compreendem um o-ring (35) portado por dito suporte (4) e que coopera com o dito pino (2).

12. Esticador, de conformidade com a reivindicação 10 ou -11, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de vedação compreendem um elemento (16) mantido sob carga em uma direção axial por meio de um segundo elemento elástico (12).

13. Esticador, de conformidade com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que este compreende um elemento de fricção (9) que coopera em movimento relativo com uma superfície de contato (11) transversalmente disposta com relação ao dito eixo (A), o dito elemento elástico (12) mantendo contato com o dito elemento de fricção (9) em dita superfície de contato (11).

14. Esticador, de conformidade com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de fricção (9) apresenta ao menos uma ranhura (10) de frente para a dita superfície de contato (11).

15. Transmissão por correia, compreendendo uma correia resistente ao óleo e um esticador (1), de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações 1 a 15 quando dependente da reivindicação 3, caracterizado pelo fato que o dito primeiro duto (31) precede a resultante da ação de dita correia em dita polia (5) por um ângulo compreendido entre 60° e 130°.