BRPI0708899A2 - sistema de acionamento de correias com razço variÁvel - Google Patents

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Abstract

SISTEMA DE ACIONAM ENTO DE CORREIAS COM RAZAO VARIÁVEL É divulgado um sistema de acionamento de correias que compreende um elemento acionador (CRK), o elemento acionador conectado rotacionalmente em um primeiro elemento acionado (13, 15, 17, 18, 19) por um primeiro elemento sem-fim (16), um segundo ele- mento sem-fim (12) conectado rotacionaímente entre o elemento acionador e um segundo elemento acionado, uma primeira embreagem (57, SO) disposta entre o primeiro elemento sem-fim e o segundo elemento sem-fim para transmitir seletivamente torque do primeiro elemento sem-fim para o segundo elemento sem-fim, e uma segunda embreagem (42, 82) disposta entre o segundo elemento sem-fim e o elemento acionador para desacoplar seleti- vamente o segundo elemento sem-fim do elemento acionador.

Description

"SISTEMA DE ACIONAMENTO DE CORREIAS COM RAZÃO VARIÁVEL"
REFERÊNCIA A PEDIDOS RELACIONADOS
Este pedido é uma continuação em parte do pedido pendente não provisório US10/807.937, depositado em 24 de março de 2004.
CAMPO TÉCNICO
A invenção diz respeito a um sistema de acionamento de correias de razão duplapara acionar acessórios de motor do veículo em uma primeira relação de velocidade e emuma segunda relação de velocidade.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
No geral, motores de veículo compreendem acessórios que são usados na opera-ção do motor e do veículo. Tais acessórios podem incluir uma bomba de direção hidráulica,um compressor de condicionamento de ar, um alternador, uma bomba de óleo, uma bombade combustível e assim por diante. No geral, estes acessórios são acionados por uma cor-reia em serpentina. A correia em serpentina encaixa uma polia em cada acessório, bem co-mo em um virabrequim do motor. O virabrequim do motor fornece o torque para acionar osacessórios.
À medida que a correia é acionada pelo virabrequim, ela necessariamente passapor variações de velocidade do motor durante a aceleração e a desaceleração do veículo.Em outras palavras, a velocidade operacional dos acessórios é diretamente proporcional àvelocidade do motor.
As variações na velocidade do motor, particularmente, velocidades do motor acimade ocioso, resultam em operação ineficiente dos acessórios em virtude de cada acessórioprecisar ser projetado para operar satisfatoriamente em toda a faixa de velocidade do motor.Isto significa, necessariamente, que a eficiência é menor do que a ideal para a maior parteda faixa de velocidade do motor. Adicionalmente, em velocidades mais altas do motor, maisenergia é exigida para acionar os acessórios, resultando em menor eficiência de combustí-vel e menor torque disponível. Portanto, é desejável desacoplar parte dos acessórios, outodos eles, do virabrequim do motor para que eles possam ser acionados em uma faixa develocidade ideal mais baixa ou mais estreita.
A patente US 5.700.121 (1.997) de Meckstroth, que divulga um sistema para ener-gizar vários acessórios rotativos do veículo, é representativa da tecnologia.
A tecnologia anterior exige que os acessórios sejam desencaixados do motor napartida do motor com o propósito de "ajudar" um motor de arranque minimamente dimensio-nado. Adicionalmente, a tecnologia anterior não preceitua uma unidade de embreagemcombinada com um amortecedor do virabrequim para reduzir a aplicação da vibração domotor.
O que é necessário é um sistema de acionamento de correias com razão dupla pa-ra acionar acessórios do motor do veículo em uma primeira relação de velocidade e em umasegunda relação de velocidade. A presente invenção satisfaz esta necessidade.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
O aspecto principal da invenção é fornecer um sistema de acionamento de correiascom razão dupla para acionar acessórios do motor do veículo em uma primeira relação develocidade e em uma segunda relação de velocidade.
Outros aspectos da invenção serão salientados ou tornados óbvios pela seguintedescrição da invenção e dos desenhos anexos.
A invenção compreende um sistema de acionamento de correias que compreendeum elemento acionador, o elemento acionador conectado rotacionalmente em um primeiroelemento acionado por um primeiro elemento sem-fim, um segundo elemento sem-fim co-nectado rotacionalmente entre o elemento acionador e um segundo elemento acionado,uma primeira embreagem disposta entre o primeiro elemento sem-fim e o segundo elementosem-fim para transmitir seletivamente torque do primeiro elemento sem-fim para o segundoelemento sem-fim, e uma segunda embreagem disposta entre o segundo elemento sem-fime o elemento acionador para desacoplar seletivamente o segundo elemento sem-fim do e-lemento acionador.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
Os desenhos anexos, que são incorporados na especificação, e fazem parte dela,ilustram modalidades preferidas da presente invenção e, juntamente com uma descrição,servem para explicar os princípios da invenção.
A figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de acionamento de correias comrazão dupla.
A figura 2 é uma vista plana esquemática de um sistema de acionamento de correi-as com razão dupla.
A figura 3 é a metade de uma vista seccional transversal de uma unidade de em-breagem.
A figura 4 é a metade de uma vista seccional transversal de uma polia dupla.
A figura 4A é a metade de uma vista seccional transversal de uma modalidade al-ternativa de uma polia dupla.
A figura 5 é uma vista esquemática de uma primeira modalidade alternativa do sis-tema de acionamento de correias com razão dupla.
A figura 6 é uma vista plana esquemática de uma primeira modalidade alternativado sistema de acionamento de correias com razão dupla.
A figura 7 é uma vista esquemática de uma segunda modalidade alternativa do sis-tema de acionamento de correias com razão dupla.
A figura 8 é uma vista plana esquemática de uma segunda modalidade alternativado sistema de acionamento de correias com velocidade dupla.
A figura 9 é a metade de uma vista seccional transversal de uma segunda modali-dade alternativa da unidade de embreagem do sistema de acionamento de correias comrazão dupla.
A figura 9A é uma modalidade alternativa da unidade de embreagem da figura 9.
A figura 10 é a metade de uma vista seccional transversal de uma polia dupla paraa segunda modalidade alternativa da unidade de embreagem do sistema de acionamento decorreias com razão dupla.
A figura 11 é uma vista esquemática de um arranjo alternativo que inclui um gera-dor de motor em um sistema de acionamento de correias com razão dupla.
A figura 12 é uma vista plana esquemática da modalidade alternativa que inclui umgerador de motor da figura 11.
A figura 13 é uma vista esquemática de um arranjo alternativo para o sistema de a-cionamento de correias com razão dupla.
A figura 14 é uma vista plana esquemática da modalidade alternativa da figura 13.
A figura 15 é uma vista esquemática de um arranjo alternativo para um sistema deacionamento de correias multirrazão.
A figura 16 é uma vista plana esquemática da modalidade alternativa da figura 15.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA
Um sistema de acionamento de correias com razão dupla é mostrado na figura 1. Osistema inventivo opera com uma primeira ou segunda razão de acionamento de polia que éselecionada por meio de uma unidade de embreagem 11. Em uma primeira velocidade domotor, uma primeira razão de polia é usada. Em uma segunda velocidade de motor, umasegunda razão de polia é usada.
O sistema compreende duas correias. A correia usada para transmitir torque é de-terminada pelo estado da unidade de embreagem. A primeira razão de polia ou a segundarazão de polia é selecionada pelo encaixe ou desencaixe da unidade de embreagem eletro-magnética 11.0 encaixe da unidade de embreagem aciona o sistema com uma correia en-caixada em uma primeira polia na unidade de embreagem.
No primeiro modo (velocidade do motor aproximadamente em ocioso), a segundacorreia do sistema não está transmitindo torque diretamente a partir do virabrequim do mo-tor, mas está transmitindo torque até os acessórios do motor a partir de uma polia dupla quetambém está encaixada na primeira correia.
Em um segundo modo (velocidades do motor maior do que a marcha lenta), a em-breagem está desencaixada, o que faz com que a primeira polia e a primeira correia sejamdesacopladas do sistema. Então, os acessórios estão sendo acionados pela segunda cor-reia que está encaixada em uma embreagem unidirecional no virabrequim. No segundo mo-do, os acessórios são acionados em uma velocidade relativamente mais lenta do que seriarealizado com a primeira correia em virtude de a segunda razão de polia de acionamento sermenor do que a primeira razão de polia de acionamento. Isto é em virtude de a segundapolia do segundo modo ter um diâmetro menor do que a primeira polia do primeiro modo.
O sistema compreende uma unidade de embreagem 11 montada em um eixo rota-tório acionador, tal como um virabrequim do motor (CRK).
A unidade de embreagem 11 compreende uma primeira e uma segunda polias,bem como um amortecedor do virabrequim, isolador ou ambos, e embreagem eletromagné-tica. A unidade 11 também compreende uma embreagem unidirecional.
A unidade de embreagem 11 é conectada de forma acionável na bomba d'águaW_P dos acessórios do motor (polia 17), na bomba de direção hidráulica P_S (polia 13), noalternador ALT (polia 15), na polia louca IDL (polia 18), e no compressor de condicionadorde ar A_C (polia 19) por uma correia em serpentina com múltiplas nervuras 16. O tensiona-dor TEN (polia 14) fica posicionado depois de uma polia dupla 13 da bomba de direção hi-dráulica com base no movimento em sentido horário do virabrequim. A correia 16 é umacorreia com múltiplas nervuras conhecida na tecnologia.
Uma segunda correia com múltiplas nervuras 12 conecta uma unidade de embrea-gem 11 com uma polia dupla 13 conectada na bomba de direção hidráulica P_S. Nesta mo-dalidade, a correia 12 é instalada em um mecanismo de acionamento de dois pontos. Daforma mostrada na figura 2, a correia 16 é fisicamente disposta entre o motor e a correia 12.
A unidade de embreagem 11 mostrada na figura 3 compreende um cubo 40 e umaembreagem unidirecional 42 nele montada. A figura 3 representa a metade superior de umavista seccional transversal, a metade inferior sendo uma imagem especular e simétrica emrelação à metade superior. Nesta modalidade, o cubo 40 é diretamente conectado no vira-brequim do motor (CRK). A polia 66 compreende um cubo interno 44, uma parte externa deapoio da correia 660 e um elemento de amortecimento 68 que fica disposto entre o cubo 44e a parte externa 660. O cubo interno 44 é encaixado na embreagem unidirecional 42. Oelemento de amortecimento 68 compreende um material elastomérico conhecido na tecno-logia de amortecimento de virabrequim. A parte 660 tem um perfil com múltiplas nervuras,mas também pode compreender qualquer perfil conhecido na tecnologia de polias.
A segunda polia 62 é conectada no rotor 48 da embreagem eletromagnética 60. Orotor 48 e, desse modo, a polia 62 são rotacionalmente encaixados no cubo 40 pelos man-cais 46. Os mancais 46 são conhecidos na tecnologia compreendendo esfera, camisa, agu-lha ou qualquer um outro adequado para o serviço. A bobina 50 da embreagem eletromag-nética 60 é anexada em um bloco do motor por uma placa traseira 64.
O cubo 40 é conectado na placa da embreagem eletromagnética 56 por meio deuma extensão de cubo 52 e de placas de mola 54. A unidade de embreagem 11 é cobertapela cobertura 58, que impede que poeira e detritos entrem na unidade. A placa de embrea-gem 56 é encaixada no rotor 48 dependendo do estado de energização da bobina 50. A bo-bina 50 é conectada em um sistema elétrico do motor. Pode-se ver o tamanho compacto daembreagem, já que a bobina 50 fica contida na largura da polia 62.
Em relação à figura 2, a polia 55 da unidade de embreagem 11 é conectada emuma primeira polia 49 da polia dupla 13 na bomba de direção hidráulica com a correia 16. Afigura 4 é uma vista seccional transversal da polia dupla 13. A figura 4 representa a metadesuperior de uma vista seccional transversal, a metade inferior sendo uma imagem especulare simétrica em relação à metade superior. A polia dupla 13 compreende a polia 45 e a polia59, cada qual conectada pela trama 41. A polia 62 da unidade de embreagem 11 é conecta-da na polia 45 da polia dupla 13 com a correia 12.
O sistema inventivo em cada uma das modalidades seguintes opera de dois modos.
O modo um é para velocidades de motor relativamente baixas, incluindo ocioso. O mododois é para todas as outras velocidades operacionais, a saber, acima de ocioso.
No modo um, a bobina 50 da embreagem eletromagnética 60 é energizada e, por-tanto, a embreagem fica presa na partida do motor para permitir a partida dos acessóriosjuntamente com o motor com a correia 12. Este método evita o problema de um declínio navelocidade do motor se os acessórios forem colocados em velocidade depois da partida domotor, já que a embreagem é encaixada. No modo um, a polia 62 e o cubo 40 rotacionamjuntos, em virtude de a placa eletromagnética 56 ser encaixada na embreagem 60, dessemodo, prendendo rotacionalmente a polia 62 no cubo 40. A placa 56 é diretamente conecta-da no cubo 40 por meio da extensão de cubo 52 e, desse modo, no virabrequim CRK.
A polia 62 transmite torque do virabrequim por meio da correia 12 para a polia 45montada na bomba de direção hidráulica P_S. A figura 4 é uma vista seccional transversalde uma polia dupla. A polia 49 rotaciona com a mesma velocidade da polia 45. A polia 49transmite torque para todos os outros acessórios por meio da correia 16.
No modo um, a polia 66 é acionada pela corria 16 em uma velocidade rotacionalmaior do que a velocidade rotacional da polia 62 e, portanto, a embreagem unidirecional 42é desencaixada. No modo um, todos os acessórios, exceto a bomba de direção hidráulica,são acionados em série pelas correias 12 e 16, embora nenhum torque seja transmitido dapolia 66 até o cubo 40.
Por exemplo, no caso de um motor de 5,3 L V8, diâmetros de exemplo em mm daspolias do sistema inventivo são como segue:
<table>table see original document page 6</column></row><table>TABELA 1
Diâmetros da Polia do Sistema de Polias com Razão Dupla
Na Tabela 1, as razões do virabrequim / polia de direção hidráulica no sistema sãocomo segue:
165 /140 = 1,17 ([Primeira] Razão do Modo Um)
128 /163 = 0,78 ([Segunda] Razão do Modo Dois)
No modo um, os acessórios rotacionam relativamente com a mesma velocidadeque eles rotacionariam no caso do sistema de acionamento de acessório diretamente aco-plado da tecnologia anterior.
Com propósitos de comparação, os diâmetros da polia da tecnologia anterior sãomostrados a seguir, em mm:
<table>table see original document page 7</column></row><table>
TABELA 2
Diâmetros de Polia da Tecnologia Anterior
Na Tabela 2, a razão do virabrequim / polia de direção hidráulica no sistema da tec-nologia anterior é como segue:
193/163 = 1,18
Esta razão é substancialmente a mesma da [Primeira] Razão do Modo Um calcula-da para a Tabela 1 exposta. Isto ilustra que as razões de acionamento de acessório sãosubstancialmente as mesmas entre os sistemas da Tabela 1 e da Tabela 2. Entretanto, osdiâmetros relativos das polias de acessórios podem ser diferentes no sistema inventivo de-pendendo do peso, dos custos de produção, da velocidade e de outras exigências do sistema.
Uma comparação entre o diâmetro do virabrequim da Tabela 2 e o diâmetro da po-lia do virabrequim (66) da Tabela 1 é:
193/128 = 1,5
Isto ilustra uma redução geral na velocidade do acessório proporcionada pelo sis-tema inventivo em relação ao sistema da tecnologia anterior nas velocidades de motor aci-ma de ocioso.
No sistema da tecnologia anterior, a polia 62 pode ter um diâmetro de 193 mm emvez de 165 mm. O diâmetro da polia 62 pode ser reduzido até 165 mm no sistema inventivoem função do menor diâmetro da polia 45, a saber, 140 mm em vez de 163 mm. No modoum, a razão entre o virabrequim e a bomba de direção hidráulica permanece a mesma 193 /163 = 165/140 = 1,17.
No modo dois, a embreagem eletromagnética 60 é desencaixada e a embreagem42 é encaixada. Durante a transição do modo um até o modo dois, a embreagem pode serdesencaixada durante um período de tempo, por exemplo, três segundos, para reduzir ochoque nas correias e no sistema. A bobina 50 é eletricamente conectada a uma fonte dealimentação, tais como uma bateria ou alternador de veículo, e é controlada por uma CPUdo motor. A CPU compreende um computador, memória, e barramentos e fiação de cone-xão. A CPU detecta condições operacionais do motor pré-determinadas, e a CPU calculaum valor pré-determinado para encaixar ou desencaixar a unidade de embreagem com baseem pelo menos uma de uma pluralidade de condições operacionais percebidas, com as di-tas condições percebidas compreendendo carga do acessório, velocidade do motor, cargada bateria, posição do afogador, temperatura do refrigerante do motor, seleção de marchado veículo, velocidade do veículo, pressão absoluta do coletor, temperatura do ar ambiente,vazão da massa de ar e posição do acelerador. À medida que uma condição operacionalselecionada é atravessada tanto pela aceleração quanto pela desaceleração do motor, aembreagem é correspondentemente energizada ou desenergizada.
No modo dois, a segunda polia 62 corre livre com o rotor 48 nos mancais de esfera46, portanto, nenhum torque é transmitido entre a polia 45 e a polia 62 pela correia 12. Osacessórios são acionados exclusivamente pela correia 16 em virtude de a embreagem 42estar desencaixada. A embreagem 42 faz com que a polia 66 seja acionada pelo cubo 40. Omotor transmite torque por meio da polia 66 até os acessórios.
No caso de rápida desaceleração do motor quando, em função de suas inércias,acessórios podem transmitir torque na direção do motor, a embreagem 42 desencaixa, per-mitindo que os acessórios reduzam a velocidade em uma razão mais baixa do que a razãode desaceleração do motor. Isto reduz o desgaste da correia 16.
O diâmetro da polia 66 é relativamente menor do que o diâmetro da polia 62. Porexemplo, o diâmetro da polia 66 é 128 mm em vez de 165 mm. Esta menor razão de poliareduz a velocidade relativa de todos os acessórios acionados em um fator de 1,5.
A primeira modalidade aqui descrita exige mínimo espaço axial para o sistema deacionamento de correias, entretanto, a unidade 11 exige algum espaço axial extra para aembreagem eletromagnética 50. Isto eqüivale a aproximadamente 20 - 25 mm.
A figura 4A é uma vista seccional transversal de uma modalidade alternativa da po-lia dupla. A figura 4A representa a metade superior de uma vista seccional transversal, ametade inferior sendo uma imagem especular e simétrica em relação à metade superior.Nesta modalidade, um elemento elastomérico 226 fica disposto entre a trama 41 e a polia45. A polia dupla 13 é conectada em um acessório, neste caso, a bomba de direção hidráu-lica P_S. O elemento elastomérico 226 age como um isolador de vibração para reduzir aamplitude das vibrações do motor que, em outras circunstâncias, seriam transmitidas aoacessório por meio da correia 12 a partir do virabrequim. Principalmente, o isolador funcionano motor em marcha lenta já que, em velocidades mais altas do que a marcha lenta, a em-breagem 11 desconecta a polia 45 de receber torque do virabrequim. O elemento elastomé-rico pode compreender qualquer borracha natural ou sintética, ou uma combinação de bor-rachas naturais e sintéticas, todas conhecidas na tecnologia.
As figuras 5 e 6 mostram uma primeira modalidade alternativa em que o mecanis-mo de acionamento da unidade de embreagem 11 compreende um conjunto de polia dupla29 conectado no compressor de condicionamento de ar.
<table>table see original document page 9</column></row><table>
TABELA 3
Diâmetros de Polia do Sistema de Polias com Razão DuplaAs razões do virabrequim / polia A_C no sistema da Tabela 3 são como segue:
193 /112 = 1,72 ([Primeira] Razão do Modo Um)
128/112 = 1,14 ([Segunda] Razão do Modo Dois)
A operação do sistema é a mesma descrita para a modalidade das figuras 1 e 2.Uma vantagem de montar a polia dupla no compressor de condicionamento de ar é utilizarespaço disponível em virtude de a embreagem eletromagnética ser usualmente integrada napolia do compressor de condicionamento de ar.
Uma preocupação operacional é a substituição da correia. Entretanto, considerandoque a correia 12 é usada em 5 - 10 % do tempo e que a correia 16 é usada todo o tempo, émais provável que a substituição seja necessária mais freqüentemente para a correia 16,que é a correia disposta mais para dentro em relação ao motor. Nas modalidades divulga-das, ambas as correias terão que ser removidas, mesmo embora a substituição de somenteuma possa ser exigida.
Para abordar estes preocupações, uma ainda outra modalidade é descrita.
As figuras 7 e 8 mostram uma segunda modalidade alternativa. A correia com me-canismo de acionamento de dois pontos 32 fica disposta relativamente mais próxima do mo-tor do que a correia em serpentina 36. A correia 36 é colocada ao longo do motor, para foraem relação à correia 32.
Mesmo embora o conceito e a função de todos os elementos desta modalidade se-jam similares às modalidades expostas, o desenho e a colocação dos componentes é umtanto diferente. A diferença primária nesta segunda modalidade alternativa é que a unidadede embreagem eletromagnética 33 é montada na unidade de direção hidráulica P_S, vejafigura 9, em vez de no virabrequim. Nesta modalidade, a unidade de polia dupla 31 é mon-tada no virabrequim, veja figura 10.Novamente, em relação à figura 9, a unidade de embreagem 33 compreende umaembreagem eletromagnética com bobina 57. A figura 9 representa a metade superior deuma vista seccional transversal, a metade inferior sendo uma imagem especular e simétricaem relação à metade superior. A bobina 57 é anexada em um alojamento estacionário 77por meio de uma placa traseira 75. O alojamento 77 não rotaciona e é usado para montar aembreagem em uma superfície, por exemplo, uma superfície do motor. O rotor 73 com apolia 71 é rotacionalmente instalado no mancai de esfera 44 no alojamento 77. O mancai 55compreende um mancai de esfera, mas também pode compreender qualquer mancai ade-quado conhecido na tecnologia. A placa de embreagem 61 é anexada de forma móvel nasegunda polia 69 com os eixos 67, por exemplo, três eixos 67 simetricamente espaçados aoredor da polia 69. Calços de borracha 65 predispõem a placa 61 para longe do rotor 73quando a bobina 57 não for energizada. Este método de anexação permite que a placa 61se mova axialmente a partir da polia 69 na direção do rotor 73 quando a bobina 57 for ener-gizada e, desse modo, a embreagem estiver encaixada. A polia 69 também compreendecubo 53, pelo qual a polia 69 é diretamente conectada em um acessório, tal como um eixoda bomba de direção hidráulica. Pode-se ver o tamanho compacto da embreagem, já que abobina 57 fica contida na largura da polia 71 e a placa 61 fica contida na largura da polia 69.
Novamente, em relação à figura 8, nesta segunda modalidade alternativa, no modoum, a embreagem eletromagnética 57 é encaixada. A placa 61 tem um encaixe de atritocom o rotor 73, desse modo, fazendo com que as polias 71 e 69 rotacionem em uníssono. Apolia 90, sendo rigidamente conectada ao virabrequim, transmite torque para a polia 71. Acorreia 32 está sob carga. A polia 69 está transmitindo torque a todos os acessórios, incluin-do a polia 86, entretanto, a embreagem unidirecional 82 está desencaixada, então, nenhumtorque é transmitido da polia 86 até o cubo 80. Neste modo, a embreagem unidirecional 82 édesencaixada. Todo o torque está sendo transmitido a partir da polia 90 por meio da correia 32.
No modo dois, quando a bobina 57 não é energizada, a polia 71 rotaciona livremen-te e não transmite torque, já que a correia 32 está desacoplada do sistema. A embreagem82 está encaixada nos acessórios e transmite torque a eles. A polia 69 transmite torque, jáque ela está conectada no cubo 53, que é diretamente conectado em um eixo de acessório.
Os diâmetros em mm de todas as polias supradescritas são como segue:
<table>table see original document page 10</column></row><table>
TABELA 4
Diâmetros de Polia do Sistema de Polias com Razão DuplaNa Tabela 4, as razões do virabrequim / polia de direção hidráulica no sistema sãocomo segue:
165 /140 = 1,18 ([Primeira] Razão do Modo Um)
128 /163 = 0,78 ([Segunda] Razão do Modo Dois)
O diâmetro da primeira polia 86 é determinado da mesma maneira exposta na pri-meira modalidade. A velocidade de todos os acessórios neste modo é aproximadamente 1,5vezes menor do que em um sistema da tecnologia anterior diretamente acoplado.
Nesta modalidade, o espaço axial exigido pela embreagem eletromagnética 33 éalocado entre a bomba de direção hidráulica e seu conjunto de polias duplas. Para acomo-dar este comprimento extra, pode ser necessário que a bomba de direção hidráulica sejamovida ao longo do eixo geométrico longitudinal do motor na direção do volante do motor.
Os componentes em todas as modalidades divulgadas são componentes conheci-dos na tecnologia. Por exemplo, as embreagens unidirecionais podem ser obtidas deFormsprag. Embreagens eletromagnéticas podem ser obtidas de Ogura. Por exemplo, asfiguras 3 e 9 mostram embreagens padrões, tipo 6 557162, capacidade de torque de 128 N-m (figura 3) e tipo 10 515376, capacidade de torque de 120 N-m.
A figura 9A é uma modalidade alternativa da unidade de embreagem da figura 9. Afigura 9A representa a metade superior de uma vista seccional transversal, a metade inferiorsendo uma imagem especular e simétrica em relação à metade superior. Nesta modalidade,elemento elastomérico 246 fica disposto entre a polia 71 e o rotor 73. O elemento elastomé-rico 246 compreende um amortecedor quando a unidade 33 for diretamente conectada novirabrequim. Nesta modalidade, o elemento 246 compreende um isolador de vibração quan-do a unidade de embreagem 33 for diretamente conectada em um eixo de acessório mos-trado na figura 8. O elemento elastomérico 246 pode compreender qualquer borracha natu-ral ou sintética, ou uma combinação de borrachas naturais e sintéticas, todas conhecidos natecnologia.
A figura 10 é uma vista seccional transversal da polia dupla para a segunda modali-dade alternativa da unidade de embreagem do sistema de acionamento de correias comrazão dupla. A figura 10 representa a metade superior de uma vista seccional transversal, ametade inferior sendo uma imagem especular e simétrica em relação à metade superior. Apolia dupla 31 é mostrada em um sistema na figura 8. A polia 90 é conectada no cubo 80. Apolia 86 é rotacionalmente encaixada no cubo 80 por meio da embreagem unidirecional 82.O elemento de amortecimento elastomérico 330 fica disposto entre a polia 86 e o rotor 84. Oelemento 330 amortece as vibrações de torção do virabrequim. O elemento de amorteci-mento elastomérico pode compreender qualquer borracha natural ou sintética, ou uma com-binação de borrachas natural e sintética, todas conhecidas na tecnologia. O rotor 84 ficaencaixado na embreagem unidirecional 82. A polia 86 compreende adicionalmente elementoinercial 88 que ajuda a reduzir a velocidade e forças de torção transitórias ocasionadas pelaignição do motor. Ela também toma vantagem da inércia dos acessórios quando a embrea-gem 82 está sendo sobremontada. O elemento inercial 88 compreende uma massa cujotamanho é selecionado de acordo com as características vibratórias e inerciais do virabre-quim do motor e com as exigências de amortecimento do sistema.
A figura 10A é uma vista seccional transversal de uma modalidade alternativa dapolia dupla da figura 10. A figura 10A representa a metade superior de uma vista seccionaltransversal, a metade inferior sendo uma imagem especular e simétrica em relação à meta-de superior. Nesta modalidade, um elemento de amortecimento elastomérico 302 fica dis-posto entre a polia 90 e o cubo 80. Nesta modalidade, a polia dupla 31 é conectada no vira-brequim do motor. O elemento 302 age como um amortecedor para isolar as vibrações dovirabrequim que, em outras circunstâncias, seriam transmitidas por meio da correia 16 paraum acessório. A contribuição do amortecedor 302 é a maior em velocidades acima de motorem marcha lenta, em que o amortecedor 302 absorve cargas inerciais e não aumenta car-gas, já que a embreagem 60 fica desencaixada em velocidades de motor maiores do que amarcha lenta. O elemento elastomérico pode compreender qualquer borracha natural ousintética, ou uma combinação de borrachas natural e sintética, todas conhecidas na tecnologia.
Em qualquer uma das modalidades expostas, tanto a correia 12 quanto a correia16, ou ambas, podem compreender uma cinta de baixo módulo conhecida na tecnologia. Acorreia de baixo módulo compreende uma correia com um cordão de tensão que compreen-de náilon 4,6 ou náilon 6,6 ou uma combinação dos dois. Um módulo elástico da correiaestá na faixa de aproximadamente 1.500 N/mm até aproximadamente 3.000 N/mm. Um re-curso da correia de baixo módulo é que ela pode ser instalada em um sistema de aciona-mento de correias sem um acessório tensionador ou de eixo móvel. A correia de baixo mó-dulo é simplesmente instalada usando uma ferramenta de instalação de correia conhecidana tecnologia. A ferramenta é usada para rolar ou impelir lateralmente a correia em umaborda de uma polia de transmissão ou de uma polia de acessório sem a necessidade deajustar de outra forma o local central do eixo da polia. A correia de baixo módulo é particu-Iarmente adequada para a correia de dois pontos, isto é, as correias 12 e 32, já que equipara transmissão de uma maneira como esta, em que ela seria, em outras circunstâncias, mó-vel para permitir a instalação e o ajuste das correias 12, 32, pode ser mais oneroso do quesimplesmente projetar a transmissão para ser diretamente conectada na superfície de mon-tagem do motor, tal como um bloco de motor. Adicionalmente, ajustar o local do eixo detransmissão em relação ao virabrequim também consumirá mais tempo de montagem.
Em uma modalidade alternativa, o sistema inventivo compreende um gerador domotor em conjunto com os acessórios. A figura 11 é uma vista esquemática de uma modali-dade alternativa que inclui um gerador do motor. O gerador do motor M/G fica encaixado nacorreia 16 por meio da polia 150, que é encaixada na correia 16. Já que o gerador do motorM/G inclui um gerador, o alternador incluído na modalidade mostrada na figura 1 é omitido.Adicionalmente, um tensionador Ten (polia 20) é incluído nesta modalidade alternativa para assegurar tensão apropriada da correia. O tensionador TEN é conhecido na tecnologia. Ex-ceto como descrito na figura 12, o sistema mostrado na figura 11 é como descrito na figura1.
A figura 12 é uma vista plana esquemática da modalidade alternativa que inclui umgerador do motor. O sistema alternativo opera em dois modos.
Inicialmente, em um primeiro modo, o gerador do motor M/G é operado como ummotor quando o motor estiver desligado. Quando operado como um motor, M/G ativa osacessórios, por exemplo, bomba de direção hidráulica (P_S) e compressor de condiciona-mento de ar (A_C), quando o motor estiver desligado. Neste modo, o M/G é usado para darpartida no motor, como exigido. Depois da partida, o motor M/G age em um segundo modocomo um gerador de energia para energizar os acessórios do veículo e para fornecer ener-gia elétrica para carregar a bateria 800.
Quando o motor der partida a partir de um estado em que o veículo está parado, oM/G, no modo do motor, gira o motor. A embreagem 60 é LIGADA, desse modo, encaixandoa correia 12 e a polia 62, desse modo, transmitindo torque do M/G por meio da correia 16para a polia 13, para a correia 12, para a polia 62 e, desse modo, para o virabrequim.
Durante o processo de partida do motor, o controlador 500 detecta a velocidade doM/G. O controlador 500 faz com que o inversor 400 realize uma operação de comutação demaneira tal que torque e velocidade exigidos para dar partida no motor sejam realizados.Por exemplo, se um sinal para comutar o condicionador de ar A/C foi LIGADO na partida domotor, um torque mais alto é exigido, se comparado com o estado DESLIGADO do A/C.Portanto, o controlador 500 aplica no inversor 400 um sinal de controle de comutação parapermitir que o M/G rotacione em um torque mais alto com uma maior velocidade.
O sinal de controle de comutação pode ser determinado por uma variedade de si-nais de estado do motor e de velocidade, que é fornecida ao controlador 500 e, desse modo,conferida com uma memória de mapa armazenada na memória. Alternativamente, o sinal decontrole de comutação pode ser determinado por cálculos realizados pela unidade proces-sadora (CPU) disposta no controlador 500.
Uma vez que o motor está em operação, o M/G opera como um gerador e os mo-dos operacionais de polia com razão dupla, descritos em algum outro lugar nesta especifi-cação, são realizados. A saber, a embreagem 60 fica LIGADA para a partida do motor epara uma primeira faixa de velocidade operacional, aproximadamente marcha lenta, e a em-breagem 60 fica DESLIGADA, ou desencaixada, para uma segunda faixa de velocidade o-peracional maior do que aproximadamente a marcha lenta descrita nesta especificação. Osacessórios são conectados na unidade de embreagem e na embreagem unidirecional demaneira tal que, quando o motor estiver operando, os acessórios sejam acionados pela uni-dade de embreagem em uma primeira relação de velocidade e sejam acionadas pela em-breagem unidirecional em uma segunda relação de velocidade, a primeira relação de veloci-dade e a segunda relação de velocidade selecionadas por uma condição operacional domotor.
O uso do M/G no sistema permite que uma melhoria na economia de combustíveldupla seja realizada. No primeiro exemplo, uma melhoria na economia de combustível érealizada pela operação dos acessórios em uma menor relação de velocidade para veloci-dades acima de ocioso. No segundo exemplo, uma melhoria na economia de combustível érealizada pela operação do gerador do motor, permitindo a interrupção do motor para situa-ções operacionais do veículo pré-determinadas, tal como em um sinal vermelho.
Mais particularmente, quando o M/G for usado como um gerador e o motor estiveroperando, aproximadamente, em marcha lenta, a embreagem 60 é LIGADA, como descritona figura 1. Nas velocidades de motor acima de ocioso, a embreagem 60 é DESLIGADA, ea embreagem unidirecional 42 está em um estado encaixado, desse modo, transmitindotorque do virabrequim por meio da polia 66, por meio da correia 16 até os acessórios.
Quando os acessórios forem operados pelo M/G no modo do motor enquanto o mo-tor e o virabrequim estão parados, a embreagem 60 é DESLIGADA. Já que a embreagem60 está DESLIGADA, de fato, esta configuração age como se a unidade de embreagem 11estivesse em uma marcha "neutra", desse modo, impedindo a transmissão de torque da po-lia 150 e da correia 12 para o virabrequim. Adicionalmente, neste modo, a embreagem unidi-recional 42 está no modo de sobre-execução, então, nenhum torque é transmitido da correia16 para o virabrequim. Portanto, os acessórios são acionados pelo M/G sem girar o virabre-quim. Neste caso, o controlador 500 aplica no inversor 400 um sinal de controle de comuta-ção para rotacionar o M/G na velocidade e torque correspondentes às cargas dos acessó-rios necessários. Certamente, a embreagem 60 também é desencaixada para velocidadesde motor maiores do que a marcha lenta, como descrito nas figuras 1 e 2.
Quando um sinal de interrupção de motor é recebido, o controlador 500 interrompeo motor pela transmissão de um sinal para interromper o suprimento de combustível ao mo-tor, por exemplo, a uma bomba de combustível elétrica (não mostrada). A operação de inter-rupção do motor pode ser realizada sob uma condição em que, por exemplo, a velocidadedo veículo é zero, os freios são parcial ou completamente aplicados, e a alavanca do eixoestá no ajuste D ou Ν. O sinal que interrompe o motor é usado para desencaixar a embrea-gem 60, desse modo, desacoplando a correia 12 do virabrequim.
A figura 13 é uma vista esquemática de um arranjo alternativo para o sistema de a-cionamento de correias com razão dupla. O sistema inventivo fornece um dispositivo paraoperar um acessório ou acessórios de motor em uma razão de veículo maior do que 1:1com o motor em marcha lenta. Isto é, o acessório ou acessórios podem ser acionados emuma velocidade maior do que aquela que, em outras circunstâncias, seria realizada com omotor em marcha lenta, de fato, aumentado a velocidade aparente do motor em marchalenta vista pelo acessório.
Sabe-se que alternadores de motor são usualmente dimensionados de forma idealpara velocidades de motor maiores do que a marcha lenta, por exemplo, em operação nor-mal ou em velocidades de cruzeiro. No geral, eles não têm capacidade de carga suficientequando a velocidade do motor é reduzida até ocioso. O problema de capacidade de carre-gamento insuficiente no motor em marcha lenta pode ser resolvido pela operação do alter-nador em uma velocidade mais alta, a saber, em uma velocidade consistente com uma ve-locidade de motor maior do que a marcha lenta quando o motor estiver em marcha lenta.
O sistema inventivo alcança uma capacidade operacional do alternador em duasvelocidades, de acordo com o que, a velocidade do alternador com o motor em marcha lentaaumenta substancialmente, e a velocidade do alternador nas velocidades de motor maioresdo que a marcha lenta é reduzida, cada qual por uma razão pré-determinada.
O sistema de acionamento de acessório compreende um circuito primário de acio-namento de correia 500 e um circuito secundário de acionamento de correia 701. O circuitoprimário de acionamento de correia 500 não inclui o alternador ALT. Em vez disto, o alterna-dor ALT é incluído no circuito secundário de acionamento de correia 701.
Como com o circuito primário de acionamento de correia 500, a polia do virabre-quim 202 é anexada em um acionador, a saber, um virabrequim do motor 801, e é direta-mente acionada por ele. O elemento ou correia sem-fim 1000 é conectado rotacionalmenteentre a polia do virabrequim 202 e a polia da bomba d'água 1800, uma polia do compressordo ar condicionado 201 e uma polia da bomba de direção hidráulica 801. A correia 1000também é encaixada em uma polia louca 1200. A correia 1000 transmite torque da polia dovirabrequim acionadora 202 até cada uma das polias 801, 1800, 201 e 1200. Um tensiona-dor TEN e polia louca IDL controlam a tensão da correia e são usados para rotear a correiano motor. O diâmetro da polia 402 pode ser o mesmo da polia do virabrequim 202.
O circuito secundário de acionamento de correia 701 compreende a polia do vira-brequim 402 encaixada no veículo acionador 801 por meio de uma embreagem unidirecional601. O elemento ou correia sem-fim 260 é conectado entre a polia do virabrequim 402, umapolia do alternador 240 e a polia 1400.
As polias 1200 e 1400 são caracterizadas como "polias loucas" em virtude de elasnão serem conectadas diretamente por um eixo até uma carga, tal como um acessório. Umacessório pode ser diretamente conectado na polia 1200 se for assim desejado. A razãoentre os diâmetros das polias 1200 e 1400 determina, em parte, a velocidade do alternador(ALT) com o motor em marcha lenta.
Uma embreagem eletromagnética 1600 fica mecanicamente disposta entre as poli-as 1400 e 1200. Quando a embreagem 1600 está encaixada, as polias 1200 e 1400 rotacio-nam na mesma velocidade rotacional. Já que a embreagem 1600 não é uma embreagemunidirecional, quando a embreagem 1600 está desencaixada, as polias 1200 e 1400 nãoestão mecanicamente conectadas e, portanto, nenhum torque ou energia é transmitido entrea polia 1200 e a polia 1400.
Em uma velocidade do motor em marcha lenta, por exemplo, 900 RPM, a embrea-gem 1600 está desencaixada. A correia 1000 aciona a polia 1200. A polia 1200 é diretamen-te conectada na polia 1400 por meio da embreagem encaixada 1600. Dado um diâmetro dapolia 1400 maior do que um diâmetro da polia 1200, a correia 260 do mecanismo de acio-namento secundário 701 será acionada em uma velocidade linear de correia maior do que ada correia 1000 e, portanto, o alternador ALT rotacionará relativamente mais rápido do que,em outras circunstâncias, seria ocasionado pelo acionamento direto do alternador ALT navelocidade linear de correia da correia 1000. Neste modo operacional, a polia 402, pela ope-ração da embreagem unidirecional 601, está no modo de sobre-execução, desacoplando ocircuito 500 do circuito 701, já que a correia 260 está sendo acionada em uma velocidadelinear maior do que a da correia 1000. Neste modo, o torque é somente transmitido da poliado virabrequim 202 para a correia 260 por meio da correia 1000, por meio da embreagem,1600.
Nas velocidades de motor maiores do que a marcha lenta, a embreagem 1600 éautomaticamente encaixada, por exemplo, pela operação de um ECU do motor. ECU's domotor são conhecidos na tecnologia. Neste modo, a polia do alternador 240 é acionada pelotorque transmitido por meio da polia 402, à medida que ela é acionada pela embreagemunidirecional 601 encaixada. A velocidade do alternador ALT, considerando um dado diâme-tro para a polia do alternador 240, é determinada pelo diâmetro da polia 402. Se o diâmetroda polia 402 for o mesmo daquele da polia 202, a velocidade do alternador ALT não mudaráem nenhum modo operacional.
Entretanto, a velocidade rotatória do alternador ALT pode ser reduzida nas veloci-dades do motor desligado ocioso, por exemplo, em velocidade de cruzeiro, para melhorarsua eficiência pela redução do diâmetro da polia 402.
Um cálculo de exemplo para demonstrar um aumento na velocidade do alternadorALT com o motor em marcha lenta em 1,6 vezes e para reduzir a velocidade do alternadorALT nas velocidades do motor desligado ocioso em 1,25 vezes é como segue. O ponto decomutação para operar a embreagem 1600 e, desse modo, mudar a velocidade do alterna-dor é em uma velocidade de motor de aproximadamente 2.000 RPM, por exemplo.Aumento da velocidade (SI) do alternador com o motor desligado ocioso:
Sl = (Z1400 / Z1200)
Diminuição da velocidade (SD) do alternador com o motor desligado ocioso:
SD = (Z402 / Z202)
Em que "Z" denota o diâmetro da uma polia.
Sl = 1,6
SD = 1 /1,25 = 0,8
Diâmetros da polias para satisfazer estas condições são:
Z1400 = 96 mm
Z1200 = 60 mm
Z402 = (0,8 χ Z202) mm
em que Z202 é o diâmetro original da polia do virabrequim 202 e é consideradocomo unidade com o propósito deste cálculo.
A figura 14 é uma vista plana esquemática da modalidade alternativa da figura 13.Já que cada um está no circuito primário de acionamento de correia 500, a bomba de dire-ção hidráulica, a bomba d'água e o compressor de condicionamento de ar são acionadospela polia do virabrequim 202 em uma razão em relação à velocidade do motor de 1:1.
A figura 15 é uma vista esquemática de um arranjo alternativo para um sistema deacionamento de correias multirrazão. A modalidade descrita nas figuras 15 e 16 é a mesmaque aquela das figuras 13 e 14 com a exceção de que um segundo conjunto polia / embrea-gem similar às polias 1200, 1400 e a embreagem 1600 são adicionados, a saber, polias1201, 1401 e embreagem 1601.
A polia 1401 é encaixada na correia 260. A polia 1201 é encaixada na correia 1000.A embreagem 1601 fica mecanicamente disposta entre a polia 1201 e a polia 1401. O usodo segundo conjunto de embreagem de polia expande a faixa de razões de velocidade dis-poníveis para acionar o alternador ALT.
Inúmeros modos operacionais tornam-se possíveis com esta modalidade. Por e-xemplo, no modo 2, a embreagem 1601 está encaixada. A correia 1000 aciona a polia 1201.A polia 1201 é conectada na polia 1401 por meio da embreagem eletromagnética 1601. Aembreagem eletromagnética 1601 é operada por um ECU do motor, que é conhecido natecnologia.
Para este modo, considera-se que o diâmetro da polia 1401 é maior do que o diâ-metro da polia 1201, portanto, a correia 260 do circuito secundário de acionamento de cor-reia 701 terá uma velocidade linear mais alta, e o alternador ALT rotacionará mais rápido. Aembreagem unidirecional 601 está em modo de sobre-execução. Neste modo, a velocidadedo alternador ALT é menor do que a velocidade para o modo descrito na figura 13.
No modo 3, tanto a embreagem 1600 quanto a embreagem 1601 são desencaixa-das. Cada uma das polias 1400 e 1401 está operando como polias loucas. A embreagemunidirecional 601 está encaixada e transmitindo torque para a correia 260 por meio da polia402. O alternador ALT é acionado pela polia 402. A velocidade do alternador ALT neste mo-do (considerando que o diâmetro da polia 240 está inalterado em relação à figura 14) é de- terminada pelo diâmetro da polia 402. Se o diâmetro da polia 402 for o mesmo daquele dapolia 202, a velocidade do alternador ALT não mudará. Entretanto, a velocidade do alterna-dor ALT pode ser reduzida para melhorar sua eficiência, pela redução do diâmetro da polia402, em cujo caso, então, a velocidade do alternador será menor do que aquela de um sis-tema da tecnologia anterior com o motor em marcha lenta.
Exemplo:
Considere a necessidade de aumentar a velocidade do alternador ALT no modo 1em 2,0 vezes, no modo 2 em 1,2 vezes e de reduzir a velocidade do alternador ALT no mo-do 3 em 1 ,25 vezes.Neste caso:
S1 = 2,0
S2 = 1,2
S3 = 1 /1,25 = 0,8
Usando as equações da figura 13, exemplos de diâmetros de polia para satisfazerestas condições:
Z1400 = 120 mm
Z1200 = 60 mm
Z1401 =96 mm
Z1201 =80 mm
Z402 = 0,8 * Z202
em que Z202 é o diâmetro original da polia do virabrequim 202 do exemplo anterior.
A figura 16 é uma vista plana esquemática da modalidade alternativa da figura 15.Não pretende-se que as descrições expostas limitem as aplicações do sistema in-ventivo. Em cada uma das modalidades expostas, o diâmetro de cada polia no sistema podeser selecionado para fornecer a razão de acionamento desejada.
Embora formas da invenção tenham sido aqui descritas, ficará óbvio aos versadosna técnica que variações podem ser feitas na construção e na relação das partes sem fugirdo espírito e do escopo da invenção aqui descrita.

Claims (10)

1. Sistema de acionamento de correias, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende:um elemento acionador;o elemento acionador conectado rotacionalmente em um primeiro elemento aciona-do por um primeiro elemento sem-fim;um segundo elemento sem-fim conectado rotacionalmente entre o elemento acio-nador e o segundo elemento acionado;uma primeira embreagem disposta entre o primeiro elemento sem-fim e o segundoelemento sem-fim para transmitir seletivamente torque do primeiro elemento sem-fim para osegundo elemento sem-fim; euma segunda embreagem disposta entre o segundo elemento sem-fim e o elemen-to acionador para desacoplar seletivamente o segundo elemento sem-fim do elemento acionador.
2. Sistema de acionamento de correias, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que:a primeira embreagem compreende adicionalmente uma primeira polia e uma se-gunda polia, a primeira polia e a segunda polia com diâmetros desiguais; ea segunda embreagem compreende uma embreagem unidirecional.
3. Sistema de acionamento de correias, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo elemento acionado compreende um alter-nador.
4. Sistema de acionamento de correias, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira embreagem compreende uma embreagemeletromagnética.
5. Sistema de acionamento de correias, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira embreagem está encaixada em uma marchalenta pré-determinada e a segunda embreagem não está encaixada para transmitir torque.
6. Sistema de acionamento de correias, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que quando a primeira embreagem não está encaixada, asegunda embreagem fica encaixada para transmitir torque para o segundo elemento acionado.
7. Sistema de acionamento de correias, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:uma terceira embreagem disposta entre o primeiro elemento sem-fim e o segundoelemento sem-fim para transmitir seletivamente torque do primeiro elemento sem-fim para osegundo elemento sem-fim.
8. Sistema de acionamento de correias, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de que a terceira embreagem compreende uma embreagemeletromagnética.
9. Sistema de acionamento de correias, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de que, quando a terceira embreagem não está encaixada, asegunda embreagem fica encaixada para transmitir torque para o segundo elemento acio-nado.
10. Sistema de acionamento de correias, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de que, quando a primeira embreagem não está encaixada, asegunda embreagem fica encaixada para transmitir torque para o segundo elemento acio-nado.
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