BRPI0719538B1

BRPI0719538B1 - Sistema de transmissão por correia síncrona

Info

Publication number: BRPI0719538B1
Application number: BRPI0719538-9A
Authority: BR
Inventors: Fraser Lacy
Original assignee: The Gates Corporation
Priority date: 2006-10-09
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2019-08-06
Also published as: BRPI0719538A2; KR20090060451A; EP2078144A2; EP2078144B1; RU2418960C2; JP2010506124A; ES2528666T3; RU2009117584A; JP5205387B2; CN101523029A; CN101523029B; US7857720B2; WO2008045220A2; US20080085799A1; WO2008045220A3

Abstract

sistema de transmissão por correia síncrona um sistema de transmissão por correia síncrona compreendendo uma roda dentada de extremidade arredondada (10), com uma superfície dentada e pelo menos uma porção linear (16) dispostas entre duas porções arqueadas (14, 15), as porções arqueadas tendo um raio constante (r1 , r2), a porção linear tendo um determinado comprimento, uma segunda roda dentada (300) tendo uma superfície dentada, a segunda roda dentada encaixando-se na roda dentada de extremidade arredondada por meio de um elemento dentado sem fim (200), a segunda roda dentada sendo conectada a uma carga rotativa, a carga rotativa tendo flutuações de torque cíclicas, e um raio (r1) da roda dentada de extremidade arredondada (1 o) sendo orientado em um ponto de entrada de correia (201) coincidente com uma amplitude máxima de uma flutuação de torque cíclica de tal modo que um comprimento do vão (sl) do elemento dentado sem fim varie de uma forma a substancialmente anular as flutuações de torque cíclicas.

Description

“SISTEMA DE TRANSMISSÃO POR CORREIA SÍNCRONA”

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um sistema de transmissão por correia síncrona, e, mais particularmente, a um sistema dotado de uma roda dentada de extremidade arredondada.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Uma grande variedade de motores de combustão interna automotivos ou industriais rotineiramente depende de um sistema de transmissão por correia síncrona a fim de transmitir torque a partir de uma roda dentada acionadora de um eixo de manivela para uma roda dentada acionada, como em um eixo de carne. Os eixos de carne produzem vibrações que podem ser prejudiciais à vida operacional de um motor ou de uma correia síncrona. Em particular, a atuação das válvulas de admissão e de escape através do contato com os lóbulos do eixo de carne faz com que uma carga de torque flutuante cíclica seja transmitida por meio da correia síncrona.

As tentativas das técnicas anteriores no sentido de atenuar as cargas de torque flutuantes incluem o uso de amortecedores de eixo de carne, bem como tensores de correia amortecidos.

Os ensinamentos apresentam o uso de rodas dentadas não circulares (ovais) para controlar torques fortemente flutuantes, por exemplo, os Relatórios VDI N. 272, NonUniform Transmission Belt Drives de autoria de Egbert Frenke (Dipl.-lng).

Outras tentativas incluem a utilização de um rotor dotado de um perfil não circular oval tendo pelo menos duas porções salientes alternadas com duas porções reentrantes. A montagem de carga rotativa apresenta um torque de carga flutuante periódico quando acionado em rotação, sendo que as posições angulares das porções salientes e reentrantes do perfil não circular com relação à posição angular do segundo rotor, e sua magnitude, substancialmente anulam as tensões alternadas de correia provocadas pelo torque de carga flutuante da montagem rotativa.

É representativa da técnica a Patente U.S. N. 7 044 875 que apresenta um aparelho e método de transmissão síncrona, aparelho este que compreende uma pluralidade de rotores compreendendo pelo menos um primeiro e um segundo rotor. O primeiro rotor tem uma pluralidade de dentes de modo a se encaixar nas seções de encaixe de uma estrutura de acionamento alongada, e o segundo rotor tem uma pluralidade de dentes de modo a se encaixar na seção de encaixe da estrutura de acionamento alongada. Uma montagem de carga rotativa é acoplada ao segundo rotor. A estrutura de acionamento alongada se encaixa sobre o primeiro e segundo rotores. O primeiro rotor é disposto de modo a acionar a estrutura de acionamento alongada e o segundo rotor é disposto de modo a ser acionado pela estrutura de acionamento alongada. Um dos rotores tem um perfil não circular, dotado de pelo menos duas porções salientes alternadas com porções reentrantes. A montagem de carga rotativa é tal de modo a apresentar um torque de carga flutuante periódico torque quando acionado em rotação, sendo que as posições angulares das porções salientes e reentrantes do perfil não circular com relação à posição angular do segundo rotor e a magnitude da excentricidade do perfil não circular são tais que o perfil não circular aplica ao segundo rotor um torque corretivo flutuante oposto que reduz ou substancialmente anula o torque de carga flutuante da montagem de carga rotativa.

O que se faz necessário é um sistema de transmissão por correia compreendendo uma roda dentada de extremidade arredondada tendo uma superfície dentada e pelo menos uma porção linear disposta circular entre duas porções circulares, as porções circulares tendo um raio constante, a porção linear tendo um comprimento que se refere a uma amplitude de flutuação de torque.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O principal aspecto da presente invenção é prover um sistema de roda dentada de transmissão por correia compreendendo uma roda dentada de extremidade arredondada, tendo uma superfície dentada e pelo menos uma porção linear disposta entre duas porções circulares, as porções circulares tendo um raio constante, a porção linear tendo um comprimento que se refere a uma amplitude de flutuação de torque.

Outros aspectos da presente invenção serão destacados ou tornados óbvios por porção da descrição a seguir da invenção e desenhos em anexo.

A presente invenção compreende um sistema de transmissão por correia síncrona compreendendo uma roda dentada de extremidade arredondada, tendo uma superfície dentada e pelo menos uma porção linear disposta entre duas porções arqueadas, as porções arqueadas tendo um raio constante, a porção linear tendo um comprimento determinado, uma segunda roda dentada tendo uma superfície dentada, a segunda roda dentada sendo encaixada na roda dentada de extremidade arredondada por meio de um elemento dentado sem fim, a segunda roda dentada sendo conectada a uma carga rotativa, a carga rotativa tendo flutuações cíclicas de torque, e um raio da roda dentada de extremidade arredondada sendo orientada em um ponto de entrada de correia que coincide com uma amplitude máxima de uma flutuação cíclica de torque de tal modo que o comprimento do vão do elemento dentado sem fim seja feito de modo a variar de uma maneira que substancialmente anule as flutuações cíclicas do torque.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os desenhos em anexo, que são incorporados no e fazem porção do relatório descritivo, ilustram as modalidades preferidas da presente invenção, e juntamente com uma descrição, servem para explicar os princípios da presente invenção.

A Figura 1 é uma vista lateral de uma roda dentada de extremidade arredondada.

A Figura 2 é uma vista lateral de uma modalidade alternativa da roda dentada.

A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um motor a gasolina de quatro tempos, quatro cilindros, e carne duplo.

A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um motor a diesel de quatro tempos, quatro cilindros, e de um único carne, que tem uma bomba de combustível acionado na porção de trás do eixo de carne.

A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um motor a diesel de quatro tempos, quatro cilindros, e de um único carne, com a bomba de combustível incorporada no sistema de transmissão por correia síncrona.

A Figura 6 é uma vista esquemática de um motor a gasolina de quatro tempos, quatro cilindros, e de carne duplo.

A Figura 7 é representativa de uma carga total típica característica para a roda dentada acionada de um motor a diesel de quatro tempos e quatro cilindros, incluindo as curvas extraídas para a 1,5^a e 2^a ordens.

A Figura 8 é representativa da carga de 2^a ordem característica para uma roda dentada acionadora de um motor de quatro tempos e quatro cilindros.

A Figura 9 é representativa da carga de 1,5^a ordem característica para uma roda dentada acionadora de um motor a diesel de quatro tempos e quatro cilindros, com uma bomba de combustível de 3 pistões (ou outro dispositivo induzindo uma carga de 1,5^a ordem).

A Figura 10 é uma família de curvas que representa as relações de tensão / deformação relacionamentos de uma correia síncrona.

A Figura 11 é uma série de curvas mostrando os efeitos do faseamento / desfaseamento de uma roda dentada de extremidade arredondada sobre a dinâmica do motor para o sistema da Figura 6.

A Figura 12 é um gráfico mostrando a Vibração Angular característica no eixo de carne de um motor mostrado na Figura 6 antes e depois da aplicação de uma roda dentada de extremidade arredondada.

A Figura 13 é um gráfico mostrando a Tensão Lateral Apertada característica de um motor mostrado na Figura 6 antes e depois da aplicação de uma roda dentada de extremidade arredondada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

A Figura 1 é uma vista lateral de uma roda dentada de extremidade arredondada. A roda dentada 10 da presente invenção compreende uma superfície dentada 11. A superfície dentada 11 compreende áreas de assento 12 e ranhuras adjacentes 13. As ranhuras 13 têm uma forma compatível com o desenho correspondente de uma forma de dente de uma correia dentada. As correias dentadas também são referidas coma correias síncronas, uma vez que as mesmas são usadas para sincronizar a rotação de uma roda dentada acionadora e acionada.

A roda dentada 10 compreende a porção 14 e a porção 15. A porção 14 tem uma superfície dentada arqueada 11a que compreende um raio constante R2. A porção 15 tem uma superfície dentada arqueada 11b que compreende um raio constante R1. As porções 14 e 15 são os segmentos de um círculo, desde que os raios R1 e R2 sejam iguais e constantes. O uso de segmentos circulares desta maneira reduz a complexidade do desenho e o processo de fabricação para a roda dentada da presente invenção.

Disposta entre a porção 14 e a porção 15 encontra-se a porção linear 16. A porção compreende uma seção retangular que tem o efeito de deslocar cada porção 14 e 15 uma da outra, produzindo, assim, o formato de extremidade arredondada para a roda dentada. A superfície da roda dentada 11 é reta, ou seja, linear ou plana entre os pontos 160 e 161, e 162 e 163.

A porção plana 16 tem um comprimento que se refere a uma amplitude de flutuação de torque de sistema. Nesta modalidade, a porção 16 tem uma dimensão (W) de aproximadamente 2 mm entre os pontos 160 e 161, e 162 e 163. Sendo assim, o centro de curvatura da porção 14 é deslocado em uma distância de W/2, de aproximadamente, 1 mm, a partir do centro de rotação 19 da roda dentada. Além disso, o centro de curvatura 18 da porção 15 é deslocado em uma distância de W/2, de aproximadamente, 1 mm, a partir do centro de rotação 19 da roda dentada. As dimensões são dadas apenas para fins de ilustração e não se destinam a ser uma limitação. Decorre daí também que um comprimento maior (ML) da roda dentada tem uma dimensão:

Lmaior = R1 + R2 + W.

Um segmento maior (MG), para cada porção 14, 15 tem uma dimensão:

MG = (R1 + W/2) ou (R2 + W/2).

Um comprimento menor tem uma dimensão:

Lmenor ^— R1 + R2

O comprimento (W) da porção 16 é determinado pelo raio das porções 14 e 15 e é dependente da vibração angular dinâmica característica neutralizada, a ser descrita mais adiante no presente relatório descritivo. A roda dentada 10 pode ser concebida usando um passo de superfície constante, passo angular constante ou uma combinação dos dois. Passo de Superfície é definido como a distância entre quaisquer dois pontos de tangencia correspondentes, consecutivos sobre o OD (diâmetro externo) da roda dentada, medido em torno da linha do diâmetro OD.

O passo de superfície constante é calculado da seguinte maneira:

SP = (((((Ng x Nom Pitch) / Pi) - PLD) x Pi) / Ng) sendo que:

SP = Passo de superfície

Ng = Número de ranhuras na roda dentada

Nom Pitch = Passo de sistema nominal

Pi = -3,141

PLD = PLD diametral do sistema

O Passo angular é definido como a diferença angular entre quaisquer dois “pontos de tangência” correspondentes, consecutivos em uma roda dentada e pode ser medido em graus ou radianos. O Passo angular constante é definido como se segue:

AP = 360 / Graus de Número Ng sendo que:

AP = passo angular

Ng = Número de ranhuras na roda dentada

O perfil de ranhuras na roda dentada pode ser individualmente concebido de modo a atender às dinâmicas particulares do motor.

O módulo elástico da extensão da correia, em combinação com o módulo de dentes e o desvio de roda dentada (W/2) é otimizado de modo a cancelar as flutuações de torque em determinadas velocidades do motor. Por conseguinte, neste pedido, a correia é analisada e concebida como um elemento do sistema, além de ser dimensionada de modo a transmitir as requeridas cargas de tração. A resposta dinâmica do sistema é selecionada por meio de um processo iterativo de modo a chegar a uma combinação de módulo de correia e raio de roda dentada de extremidade arredondada (R1 e R2) que anule substancialmente todas as flutuações de torque de outra forma transmitidas através da correia e do sistema de transmissão por correia.

A Figura 2 é uma vista lateral de uma modalidade alternativa da roda dentada. Esta modalidade compreende três segmentos lineares dispostos entre as porções arqueadas 14, 15, 16, tal como de outra forma descrito na Figura 1. Os três segmentos lineares (161 a 162) e (163 a 164) e (165 a 166) são dispostos entre cada porção arqueada 14, 15, 16. Cada porção arqueada 14, 15, 16 compreende, respectivamente, os raios constantes e iguais R1, R2, R3. Os três segmentos lineares são igualmente espaçados sobre a circunferência da roda dentada, com intervalos de aproximadamente 120°. A Figura 9 é representativa de uma carga de 1,5^a ordem característica de um sistema que utiliza a roda dentada mostrada na Figura 2.

As Figuras 3, 4 e 5 são alguns sistemas de transmissão típicos para motores de combustão interna de quatro cilindros, de quatro tempos que utilizam um sistema de correia dentada para acionar o eixo de carne e seus auxiliares. Estes motores normalmente exibem uma dinâmica elevada de 2^a ordem. Dependente da especificação de bomba de combustível, alguns motores a diesel pode ter uma 1,5^a ordem dominante. Diagramas esquemáticos que mostram tais dinâmicas podem ser vistos nas Figuras 7, 8 e 9.

A fim de neutralizar a dinâmica de 2^a ordem, a roda dentada da presente invenção 10 é fixada ao eixo de manivela de motor Crk. Dependendo da presença de outras ordens dominantes, pode ser necessário aplicar modalidades alternativas da roda dentada. Estas podem ser anexadas ao eixo de manivela, mas podem igualmente ser aplicadas em qualquer outro local do sistema, por exemplo, sobre a roda dentada de bomba de água ou sobre a roda dentada de eixo de carne. O eixo de manivela de motor é o acionador para todo o sistema de transmissão por correia. A direção acionada da correia é representada por DoR. Devido à razão de roda dentada, o eixo de manivela de motor Crk gira duas vezes para cada rotação do eixo de carne CAM1.

Na Figura 3, a roda dentada 300 é conectada ao eixo de carne CAM1 e a roda dentada 304 é conectada a um segundo eixo de carne CAM2. As rodas loucas Idr1 e Idr2 conhecidas na técnica são usadas para manter um roteamento de correia e um controle de tensão adequados. A roda dentada 100 é conectada à bomba de água WP. A correia 200 é orientada entre as diversas rodas dentadas. A direção de rotação para a correia 200 é mostrada como a direção DoR. O ponto no qual a correia 200 se encaixa na roda dentada do eixo de manivela CRK é indicado com a referência numérica 201. A inércia e as cargas de torque do eixo de carne são representadas pela referência numérica 301.

A correia dentada 200 é orientada entre a roda dentada 10 e a roda dentada de carne 300. O ponto de entrada de correia 201 é o ponto no qual a correia 200 se encaixa na roda dentada. O sistema da presente invenção minimiza o as flutuações de torque por meio da sincronização da posição do ponto de entrada 201 com o comprimento maior (ML) da roda dentada 10. O comprimento de extensão de correia entre o eixo de manivela CRK e a roda dentada de carne 304 é indicado com a referência SL.

Da mesma forma, as Figuras 4 e 5, a roda dentada de eixo de carne 300 é fixada ao eixo de carne de motor CAM. Na Figura 4, a carga característica 301 inclui o torque característico de uma bomba de combustível fixada à parte de trás do eixo de carne, enquanto na Figura 5, o torque de bomba de combustível é representado pela carga característica 302. As inércias e cargas de torque (301, 302, 101) provocadas por outros componentes, tais como as bombas de água ou de vácuo, podem também estar presentes, também, a saber, a bomba WP (101) na Figura 4 e na Figura 5. Na Figura 4, as rodas IDR1 e IDR2 são rodas loucas conhecidas na técnica que orientam adequadamente a correia 200. Na Figura 4, o comprimento do vão da correia entre a roda dentada de eixo de manivela 10 e a roda dentada de carne 300 é SL.

Para um motor a gasolina, as cargas de torque flutuantes cíclicas dominantes são normalmente uma característica do eixo de carne. Para um motor a diesel, a ordem dominante pode ser produzida pelo eixo de carne e/ou por uma bomba de injeção de combustí vel, os quais podem ser incluídos no sistema de transmissão. Os torques provocados pela bomba de água ou pela bomba de vácuo podem variar, mas os mesmos não serão cíclicos, dentro de seus próprios aspectos, no mesmo período ou frequência que os eixos de carne e normalmente não exercem as características dominantes na dinâmica de transmissão.

A Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma outra modalidade de motor de carne único com uma bomba de injeção de combustível incluída na transmissão de um motor a diesel. Nesta modalidade, além do sistema mostrado na Figura 4, o sistema compreende ainda uma roda dentada 305 conectada à bomba de combustível IP. É também mostrada a roda dentada P1 encaixável em uma outra correia multi-friccionada usada para acionar vários acessórios de motor (não mostrados). Na Figura 5, as cargas de carne são ilustradas na referência numérica 301 e a carga de bomba de combustível, pela referência numérica 302. A roda dentada 100 é conectada à bomba de água WP. Na Figura 5, a carga de torque provocada por uma bomba de injeção de combustível é representada pela referência numérica 302.

A carga total típica característica de um motor de quatro tempos, de quatro cilindros é representada pela curva Έ na Figura 7. As curvas D e C representam a 2^a e 1,5^a ordens típicas características que são extraídas da carga total característica. A carga característica de um motor a gasolina de quatro tempos e quatro cilindros, normalmente não inclui uma 1,5^a ordem.

A mudança de raio médio no ponto de encaixe de correia 201 da roda dentada 10 da presente invenção à medida que gira é a curva C nas Figuras 8 e 9. A integral da curva C, que vem a ser a mudança efetiva de comprimento da correia na Figura 4, é a curva D nas Figuras 8 e 9. A derivada da mudança do raio médio da roda dentada vem a ser a aceleração de um determinado ponto sobre a superfície dentada, 11, devido à mudança de forma da roda dentada.

A fim de neutralizar a dinâmica de 2^a ordem, a porção plana 16 da roda dentada de extremidade arredondada 10 é disposta em uma relação de sincronização com a roda dentada de eixo de carne 300, de tal modo que o comprimento efetivo da correia 200 entre a roda dentada 300 e a roda dentada 10 na Figura 4 varie consideravelmente de modo a anular as tensões de correia alternadas provocadas pelas flutuações cíclicas do torque de eixo de carne. Como um exemplo de desenho para cancelar a dinâmica de 2^a ordem, este cancelamento pode ser obtido por meio da sincronização do comprimento máximo da roda dentada 10 (R1 + R2 + W) de modo a coincidir com o ponto de entrada de correia 201, quando o torque de eixo de carne torque e, portanto, a tensão da correia, se encontra energia um nível máximo.

O absoluto dimensional característico de um motor contendo uma roda dentada de extremidade arredondada é dependente de parâmetros tais como o torque flutuante, o mó dulo de extensão de correia, as inércias de cada um dos acessórios acionados no sistema, a tensão de instalação de correia e a interação entre a correia e as rodas dentadas. A interação entre a correia e as rodas dentadas é dependente de parâmetros tais como o número de dentes no engraze da roda dentada, o módulo de dentes da correia, as dimensões de correia e o coeficiente de atrito entre a correia e as superfícies de roda dentada.

A Figura 6 é uma vista esquemática de um motor a gasolina de quatro tempos e quatro cilindros, de carne duplo. O sistema ilustrativo compreende os carnes CM1, CM2 e a correia B orientada entre os mesmos. Além disso, o sistema compreende um tensionador TEN, a bomba de água WP e a roda dentada do eixo de manivela CRK. A direção de rotação da correia B é indicada com a referência DoR. Os comprimentos de vão, neste caso, estão entre o eixo CRK da roda dentada e a roda IDR da roda dentada, entre a roda IDR da roda dentada e a bomba WP da roda dentada, e entre o eixo CRK da roda dentada e a bomba WP da roda dentada. Na Figura 6, o comprimento do vão da correia entre o eixo CRK da roda dentada do eixo de manivela e o carne CM1 da roda dentada de carne é indicado pela referência SL. Para fins de cálculo, uma vez que não existe um grande impacto de carga entre o carne CM1 e o eixo CRK na direção DoR, estes comprimentos podem ser tratados como uma extensão SL. Os valores típicos aproximados para as variáveis do sistema descrito na Figura 6 são os seguintes:

Flutuações típicas de torque de carne: de 20 a 40Nm/-10 a -30N/m

Módulo de extensão de correia: 240 MPa

Valores típicos de inércia de componentes:

CRK = 0,4 gm²

CM1 = CM2 = 1,02 gm²

WP = 0,15gm²

Tensão de Instalação de Correia: 400N (A tensão de instalação é mantida pelo tensionador TEN de uma maneira conhecida na técnica).

Dentes em engraze nas três rodas dentadas: CRK => 9 dentes; CM1, CM2 => 15 dentes.

Dimensões de correia: largura = 25,4 mm; comprimento = 1257,3 mm.

Os valores típicos para o coeficiente de atrito para a superfície de roda dentada 11 se encontram em uma faixa de 0,15 e 0,5, tipicamente 0,2.

Os valores típicos de tensão de instalação podem estar em uma faixa de 75N a 900N, dependendo dos requisitos de sistema.

O módulo de extensão de correia é dependente da construção do elemento de tração, do número de fios do elemento de tração dentro da correia, e da largura da correia. Um exemplo de módulo de extensão de correia para uma correia de 25,4 milímetros de largura tendo 20 elementos de tração teria aproximadamente 240 Mpa.

A Figura 7 é representativa de uma carga total típica característica para uma roda dentada acionada de um motor a diesel, de quatro tempos e quatro cilindros, incluindo as curvas extraídas para as 1,5^a (curva C) e 2^a (curva D) ordens. A carga característica de um motor a gasolina de quatro tempos e quatro cilindros normalmente não inclui uma 1,5^aordem. A referência W/2 diz respeito ao desvio. Na Figura 7, a linha E se refere à Carga total.

Na Figura 7, a Linha A representa o torque zero. A linha B representa o torque médio do sistema de transmissão por correia. A curva C é o torque de 1,5^a ordem característico extraído a partir da curva de carga total E. A curva D vem a ser o torque de 2^a ordem característico extraído a partir da curva de carga total E. A curva E representa o torque total característico do motor medido no eixo de manivela CRK. A área sob a curva E representa o trabalho realizado no sentido de ligar o motor a uma velocidade específica.

A Figura 8 é representativa de uma carga de 2^a ordem característica (curva B) para uma roda dentada acionadora de um motor de quatro tempos e quatro cilindros, incluindo a mudança no raio (curva C) de uma roda dentada de extremidade arredondada e a consequente mudança de comprimento de vão de correia (curva D).

Na Figura 8, a linha A é igual a um torque zero. A Curva B vem a ser um torque de 2^a ordem característico extraído a partir da carga total. A curva C é a variação efetiva no raio de polia do eixo de manivela à medida que o mesmo gira a 360 graus, provocado pelo segmento 16 na Figura 1. A curva D é a integral da curva C e representa a mudança efetiva no comprimento do vão de transmissão da correia provocada pela roda dentada descrita na Figura 1.

A Figura 9 é representativa da carga de 1,5^a ordem característica B para uma roda dentada acionadora de um motor a diesel de quatro tempos e quatro cilindros, com uma bomba de combustível de três pistões, (ou outro dispositivo acionado que irá induzir uma 1,5^a ordem), incluindo a mudança no comprimento do raio da roda dentada (curva C) para uma modalidade alternativa de três lóbulos para a roda dentada de extremidade arredondada (Figura 2) e a resultante mudança de comprimento de vão de correia (curva D). O comprimento do vão da correia é a distância entre a roda dentada de carne CAM e a roda dentada de eixo de manivela CRK na Figura 6, por exemplo.

Na Figura 9, a linha A é igual a um torque zero. A curva B vem a ser o torque de 1,5^a ordem característico extraído a partir da carga total. A curva C vem a ser a variação efetiva do raio da polia do eixo de manivela quando o mesmo gira a 360 graus. A curva D representa a integral da curva C e vem a ser a mudança efetiva no comprimento de transmissão causada pela modalidade alternativa da roda dentada descrita na Figura 3.

O módulo elástico de um elemento de tração de uma variedade de correias usadas no sistema da presente invenção é mostrado na Figura 10. As curvas SS1 a SS6 são co nhecidas como curvas de tensão e deformação para uma variedade de correias 200. Cada curva representa um módulo que utiliza um material diferente para a corda para tração da correia. O corpo de correia elastomérico de HNBR é ilustrativo e não limitante. Além de HNBR, outros materiais de corpo de correia podem incluir EPDM, CR e poliuretano, ou uma combinação dos dois ou mais elementos anteriores. Os materiais são constituídos de:

551 (corda para tração de fibra de vidro # 1, corpo de HNBR);

552 (corda para tração de fibra de vidro # 2, corpo de HNBR);

553 (corda para tração de fibra de vidro # 3, corpo de HNBR);

554 (corda para tração de fibra de carbono, corpo de HNBR);

555 (corda para tração de Aramida™, corpo de HNBR); e

556 (corda para tração de fibra de carbono, corpo de HNBR).

O módulo elástico de cada elemento de tração é a inclinação de cada curva SS1 a SS6, conforme conhecido na técnica. Normalmente essa medição e cálculo são tomados sobre a porção substancialmente linear da curva. Além de fibra de vidro, fibra de carbono e Aramida™, um outro material para o elemento de tração pode incluir fios de aço inoxidável de finos filamentos.

M = Átensão / Adeformação (conforme medido na porção substancialmente linear da curva)

O módulo de extensão de correia é dependente da construção do elemento de tração, do número de fios do elemento de tração dentro da correia, e da largura da correia. Em um exemplo, o módulo de extensão de correia para a curva SS1, para uma correia de 25,4 milímetros de largura, com 20 fios de elemento de tração de fibra de vidro, seria de aproximadamente 242 Mpa.

A Figura 11 é uma série de curvas mostrando os efeitos do faseamento / desfaseamento de um maior comprimento de roda dentada de extremidade arredondada sobre a dinâmica do motor para o sistema da Figura 6. A curva D vem a ser uma disposição ótima de sincronização entre a posição do maior comprimento da roda dentada com relação ao ponto de entrada de correia 201 e ao pulso de torque. As curvas A, B e C são mal sincronizadas no sentido horário a partir da posição da curva A em +6 +4 e +2 dentes, respectivamente. A curva E é mal sincronizada em 2 dentes em um sentido anti-horário. O faseamento do comprimento do vão máximo da correia com relação ao torque de pico e à carga inercial pode variar dependente das ordens dominantes da transmissão e daqueles que devem ser reduzidos pelo sistema. O ponto de entrada de correia 201 é o ponto no qual a correia se encaixa na roda dentada. Na Figura 3, o comprimento do vão é indicado com SL.

No que diz respeito ao intervalo angular ou ao faseamento, a tolerância angular permissível é calculada usando o seguinte:

+ / - (360 /2xo número de ranhuras de roda dentada)

O comprimento do vão de transmissão por correia fica em um comprimento máximo quando o torque se encontra em um máximo.

A Figura 12 é um gráfico que mostra o efeito de uma roda dentada de extremidade arredondada de fase corrigida sobre um motor de quatro tempos, quatro cilindros, e carne duplo, conforme ilustrado na Figura 6. As curvas A e B representam os valores medidos para uma vibração angular nas rodas dentadas de eixo de carne de admissão e escape, respectivamente, para um desenho da técnica anterior que usa rodas dentadas arredondadas.

A título de comparação, as curvas C e D representam os valores medidos para uma vibração angular nas rodas dentadas de eixo de carne de admissão e escape, respectivamente, com uma roda dentada da presente invenção sendo utilizada no eixo de manivela. A redundante resultante na vibração angular é de cerca de 50 %.

Do mesmo modo, a Figura 13 é um gráfico que mostra o efeito de uma roda dentada de extremidade arredondada de fase corrigida, como descrito na Figura 1, sobre um motor de quatro tempos, quatro cilindros, e carne duplo, conforme ilustrado na Figura 6. As curvas A, B e C representam os valores medidos para as tensões laterais apertadas dinâmicas máxima, média e mínima, respectivamente, ao longo de uma faixa de velocidades de motor para um desenho de transmissão da técnica anterior. Neste exemplo, a tensão foi medida na posição da roda IDR na Figura 6. Para vida útil de correia de longa duração, a tensão lateral apertada de correia deve ser minimizada. As curvas D, E e F representam os valores medidos para as tensões laterais apertadas de correia máxima, média e mínima, com a roda dentada da presente invenção em uso. A diminuição resultante da tensão lateral apertada na instalação é da ordem de 50 a 60 % na faixa de velocidade ressonante do motor (cerca de 4000 rpm a cerca de 4800 rpm).

A diminuição da tensão lateral apertada na correia representa um aperfeiçoamento significativo na vida útil de funcionamento de uma correia.

Embora tenham sido descritas, no presente documento, formas da presente invenção, ficará óbvio aos versados na técnica que variações podem ser feitas na construção e relação de peças sem se afastar do espírito e âmbito de aplicação das modalidades aqui descritas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de transmissão por correia síncrona, compreendendo:

- uma segunda roda dentada (300), com uma superfície dentada, a segunda roda dentada (300) sendo encaixada na roda dentada de extremidade arredondada (10) por meio de um elemento dentado sem fim (200);

- a segunda roda dentada (300) conectada a uma carga rotativa, a carga rotativa tendo flutuações de torque cíclicas; e

CARACTERIZADO pelo fato de

- um raio (R1) da roda dentada de extremidade arredondada (10) orientado em um ponto de entrada de correia (201) coincidente com uma amplitude máxima de uma flutuação de torque cíclica de tal modo que um comprimento do vão (SL) iniciado no dito ponto de entrada (201) e estendendo até a dita segunda roda dentada (300) do elemento dentado sem fim varie de uma forma a substancialmente anular as flutuações de torque cíclicas;

- uma roda dentada de extremidade arredondada (10), com uma superfície dentada e pelo menos uma porção linear (16) conectando e separando por um comprimento determinado duas porções arqueadas (14, 15), as porções arqueadas tendo um raio constante (R1, R2), a porção linear (16) tendo um determinado comprimento;

em que o sistema minimiza as flutuações de torque por meio da sincronização da posição do ponto de entrada de correia (201) com o comprimento maior (ML) da roda dentada (10).
2. Sistema de transmissão por correia síncrona, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a roda dentada de extremidade arredondada (10) é fixada a um eixo de manivela de motor.
3. Sistema de transmissão por correia síncrona, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda roda dentada (300) é conectada a um eixo de came de motor.
4. Sistema de transmissão por correia síncrona, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a roda dentada de extremidade arredondada (10) compreende ainda uma segunda porção linear.
5. Sistema de transmissão por correia síncrona, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a roda dentada de extremidade arredondada (10) compreende ainda:

- pelo menos três porções lineares; e

- pelo fato de que cada porção linear é disposta entre duas porções arqueadas, cada porção arqueada tendo um raio constante.