BRPI0902031A2

BRPI0902031A2 - embreagem de fricção para a transmissão de momento de rotação

Info

Publication number: BRPI0902031A2
Application number: BRPI0902031-4A
Authority: BR
Inventors: Sigmund Geiger
Original assignee: Linnig Trucktec Gmbh
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2010-05-11
Also published as: US20090321213A1; DE102008030165A1; EP2138735A2; EP2138735A3; EP2138735B1; US8336696B2

Abstract

EMBREAGEM DE FRICçãO PARA A TRANSMISSãO DE MOMENTO DE ROTAçãO. A presente invenção refere-se a uma embreagem de fricção (1) para uma transmissão de momento de rotação de um rotor (2) acionável em torno de um eixo S para um elemento (3) a ser acionado, compreendendo uma embreagem de disco de fricção com uma disposição de eletroimãs (5), que apresenta um corpo de bobina (6) e o corpo de bobina apresenta meios condutores magnéticos (8, 9), os quais apresentam uma seção de segmento localizada radialmente por fora em relação ao eixo S e uma seção de segmento localizada radialmente por dentro e alinhada axialmente, e elementos de ímã permanente (10), elementos estes através dos quais é possível ligar magneticamente uma seção de fricção (12) axialmente móvel da embreagem de disco de fricção com o rotor (2), sendo que, no estado conectado eletricamente da disposição de eletroimãs (5), é possível suspender o contato da seção de fricção (12) no rotor (2) por meio de atenuação da força de atração magnética dos elementos de ímã permanente (10). De acordo com a invenção, uma fração dos elementos de ímã permanente (10) se estende em direção radial em relação ao eixo S ainda mais para fora do que a seção de segmento (8a) localizada radialmente por fora e/ou ainda mais para dentro do que a seção de segmento (9a) localizada radialmente por dentro.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "EMBREA-GEM DE FRICÇÃO PARA A TRANSMISSÃO DE MOMENTO DE ROTAÇÃO".

A presente invenção refere-se a uma embreagem de fricção pa-ra uma transmissão de momento de rotação de um rotor para um elemento aser acionado, de acordo com a reivindicação 1.

Estado da Técnica

Já foram feitas tentativas de aperfeiçoar embreagens acionáveiseletromagneticamente em dispositivos para a refrigeração de motores decombustão interna, especialmente em veículos, no que se refere a uma ope-ração de emergência no caso de uma pane funcional de uma peça eletro-magnética.

Nesse tipo de embreagem são empregadas, por exemplo, dis-posições eletromagnéticas que apresentam ímãs permanentes, com osquais se pode ativar uma embreagem de fricção. Por meio de conexão dapeça eletromagnética é possível desativar a ação dos ímãs permanentes.

Até agora, essas disposições não são adequadas à prática; emespecial, não é possível disponibilizar nenhum momento de rotação suficien-temente elevado.

Objetivos e Vantagens da Invenção

O objetivo da presente invenção é configurar disposições do tipodesignado ao início de modo apto para a prática, especialmente para o em-prego no ramo automobilístico. Esse objetivo é alcançado por meio da rei-vindicação 1. Nas demais reivindicações encontram-se definidas formas dedesenvolvimento vantajosas da invenção.

A invenção parte de uma embreagem de fricção para umatransmissão de momento de rotação de um rotor acionável em torno de umeixo para um elemento a ser acionado, compreendendo uma embreagem dedisco de fricção com uma disposição eletromagnética, que apresenta umcorpo de bobina e meios condutores magnéticos, que conduzem ferromag-neticamente e que envolvem ao menos parcialmente o corpo de bobina, quecompreende uma seção de segmento alinhada axialmente e localizada radi-almente por dentro e outra localizada externamente, radialmente ao eixo, eelementos de ímã permanente contíguos aos meios condutores magnéticos,por intermédio dos quais uma seção de fricção móvel axialmente da embre-agem de disco de fricção pode ser ligada magneticamente com o rotor, sen-do que no estado conectado eletricamente da disposição eletromagnéticapode ser suspenso o contato da seção de fricção no rotor por meio de ate-nuação da ação de atração magnética dos elementos de ímã permanente. Onúcleo da invenção consiste em que os elementos de ímã permanente sãoconfigurados de tal modo que uma fração dos elementos de ímã permanentese estende em direção radial em relação ao eixo ainda mais para fora doque a seção de segmento localizada radialmente por fora e/ou se estendeainda mais para dentro do que a seção de segmento localizada radialmentepor dentro. Com isso, os elementos de ímã permanente, por exemplo ímãspermanentes, podem ser aperfeiçoados no que se refere à sua disposição,respectivamente configuração, como por exemplo as dimensões máximaspossíveis. Com isso, torna-se possível aumentar especialmente uma açãode atração possível com os elementos de ímã permanente, respectivamenteum valor máximo de uma transmissão de momento de rotação do rotor paraestrutural adicional necessário ou sem providências dispendiosas. Devido àadaptação geométrica proposta, com os elementos de ímã permanente po-dem ser disponibilizadas regiões maiores de superfície magneticamente ati-vas. Pois, ficou comprovado que os elementos de ímã permanente podemobter uma maior força de atração produzida magneticamente sobre a seçãode fricção devido à sobressaída em direção radial do corpo de bobina, res-pectivamente das seções de segmento circundantes. Nesse caso, a própriaseção de fricção não pode sobressair essencialmente em direção radial porsobre o corpo de bobina, respectivamente por sobre as seções de segmen-to. É particularmente vantajoso que, devido à providência de acordo com ainvenção, uma embreagem de fricção não requeira um espaço estruturalmaior, respectivamente que com exceção dos meios condutores magnéticose dos elementos de ímã permanente, não é preciso adaptar mais nenhumoutro elemento.

Além disso, é proposto que os meios condutores magnéticosapresentem uma parte em forma de T na seção transversal com uma partecentral e uma parte transversal alinhada em ângulo em relação à parte cen-trai, sendo que a seção de segmento localizada radialmente por fora encon-tra-se constituída com a parte central. Com essa adaptação simples de umaparte dos meios condutores magnéticos é possível configurar de forma parti-cularmente compacta a embreagem de fricção, sendo que, ao mesmo tem-po, os elementos de ímã permanente podem ser alojados vantajosamente.

Para os elementos de ímã permanente encontra-se à disposição, com a par-te transversal, uma superfície anelar alinhada radialmente no estado monta-do e alinhada transversalmente ao eixo, a qual disponibiliza corresponden-temente uma maior superfície de acoplamento para as suas linhas de fluxomagnético. A extensão da superfície anelar na parte transversal e, portanto,a superfície de contato para os elementos de ímã permanente não são deli-mitadas em pelo menos uma direção radial, ou seja, por exemplo, radialmen-te para fora, especialmente por uma seção de segmento axial.

Devido à maior superfície dos elementos de ímã permanente,em comparação com as atuais tentativas de solução, é possível aumentartambém as forças magnéticas assim obteníveis, pois a ação magnética édependente também da superfície, além do volume e do material. Com adisposição disposta, os elementos de ímã permanente podem ser projetadosrelativamente mais finos, devido ao efeito de superfície, para se obter amesma força magnética, respectivamente no caso de uma mesma espessu-ra dos elementos de ímã permanente é possível obter um maior efeito deatração magnética, respectivamente força de atração magnética, em compa-ração com a disposição atual. A densidade de fluxo magnético nos meioscondutores magnéticos observada é assim aumentada correspondentemen-te e, correlacionado a isso, um momento de rotação mais elevado pode sertransmitido com os elementos de ímã permanente.

Além disso, é vantajoso que os meios condutores magnéticosapresentem uma parte em forma de L na seção transversal com duas pernasdobradas em ângulo uma em relação à outra, sendo que a seção de seg-mento localizada radialmente por dentro está constituída por uma das per-nas. Com isso, a seção de segmento radialmente interna pode ser concreti-zada facilmente em torno do corpo de bobina e com economia de espaço. Aparte em forma de L e eventualmente também em forma de T pode ser mol-dada, por exemplo, a partir de um material de chapa sob a forma de peçaflexível, respectivamente peça fundida ou soldada.

Além disso, é vantajoso que uma seção da parte em forma de Te uma seção da parte em forma de L fiquem contrapostas uma à outra deum modo tal que ao longo da parte transversal haja uma fenda alinhada ra-dialmente, na qual estão dispostos os elementos de ímã permanente. Devidoà combinação das partes com forma de T, respectivamente forma de L, naseção transversal, é possível configurar em forma compacta os meios con-dutores magnéticos por meio de um posicionamento correspondente dasduas partes. Também é possível ajustar, respectivamente predeterminar,sem dificuldades um desejado comprimento de fenda em direção radial euma largura de fenda em direção axial, o que possibilita o emprego de di-mensões diferentes dos elementos de ímã permanente. Pois os elementosde ímã permanente são instalados na região de fenda, especialmente en-chendo esta, o que ainda será explicado mais abaixo. Os elementos de ímãpermanente estão projetados,por exemplo, como ímãs permanentes em umaregião de disco anelar.

Geralmente, os elementos de ímã permanente encostam direta-mente ou indiretamente tanto nas seções da parte em forma de T, quantotambém em seções da parte em forma de L e encontram-se colados ou sol-dados, por exemplo. Desse modo, os elementos de ímã permanente podemservir para a ligação fixa da parte em forma de T e da parte em forma de L,tornando possível se prescindir de meios de ligação adicionais, como porexemplo elementos de enrascar. Além disso, os elementos de ímã perma-nente estão fixados de modo especialmente satisfatório na disposição deímãs permanentes de modo plano e sem fenda de ar, o que é positivo doponto de vista da configuração das linhas de fluxo magnético.É particularmente vantajoso que a parte em forma de T e a parteem forma de L estejam desacopladas magneticamente até os elementos deímã magnético localizados entre elas. Desse modo se impede com seguran-ça um curto-circuito magnético na região dos elementos de ímã magnéticosem fluxo magnético através das seções de segmento para a seção de fric-ção. Em vez disso, a evolução das linhas magnéticas pode possibilitar umaforça de atração perfeita desejável por intermédio dos elementos de ímãmagnético para a seção de fricção que é móvel axialmente. Eventualmentedevem ser previstos elementos intermediários magneticamente isolantesentre a parte em forma de T e a parte em forma de L para influenciar a con-figuração das linhas de fluxo magnético.

Em uma outra forma de execução preferida do objeto da inven-ção, os elementos de ímã magnético estão posicionados na parte em formade T sobre um lado oposto à parte central na parte transversal. Com isso, oselementos de ímã magnético podem ser instalados em um lado achatado,respectivamente contínuo, da parte em forma de T.

De preferência, os elementos de ímã magnético encontram-seconfigurados em uma região de disco anelar. Desse modo, a embreagem defricção pode ser projetada em forma compacta e concêntrica ao eixo, res-pectivamente envolvendo este. Uma parte central de ímã permanente, aloja-da em uma região de disco anelar e podendo incluir um ímã permanente emforma de disco anelar, pode ser ajustada sem problemas para uma configu-ração desejada do ponto de vista da espessura do disco anelar, respectiva-mente do ponto de vista da dimensão plana.

Vantajosamente, os elementos de ímã permanente se estendemem direção radial em relação ao eixo, ao menos por regiões essenciais dadimensão radial do corpo de bobina. Desse modo, por um lado, é possívelobter efetivamente uma grande força de atração para a seção de fricção axi-almente móvel e, além disso, por meio da aplicação de corrente ao corpo debobina é possível compensar, respectivamente suspender, a suspensão doefeito de atração dos elementos de ímã permanente para a seção de fricção.De acordo com a invenção, torna-se possível um posicionamento ajustadoreciprocamente dos elementos de ímã permanente e dos meios condutoresmagnéticos em relação ao corpo de bobina, de tal modo que ocorra umaconfiguração perfeita das linhas de fluxo magnético dos elementos de ímãpermanente, quando não houver corrente nos eletroímãs da disposição deímãs permanentes, e uma extinção ideal, respectivamente uma compensa-ção ideal, das linhas de fluxo magnético dos elementos de ímã permanentequando houver corrente nos eletroímãs, de tal modo que a seção de fricçãoseja separada com segurança do rotor.

Os elementos de ímã permanente podem se estender especial eradialmente para fora pela seção de segmento localizada radialmente porfora, pois lá, geralmente, há um espaço maior para alojar os elementos deímã permanente do que radialmente por dentro em relação ao corpo de bo-bina, onde especialmente o apoio do rotor, respectivamente de outros ele-mentos, requer espaço estrutural.

Por fim, é proposto que o rotor seja configurado como polia comum apoio para correia, sendo que o corpo de bobina, as seções de segmen-to e os elementos de ímã permanente estão dispostos dentro da extensãoaxial do apoio para correia. Para a limitação da necessidade de espaço emdireção axial é, portanto, vantajoso, por exemplo, alojar a embreagem defricção com as peças correspondentes em direção radial entre o apoio paracorreia e, por exemplo, os meios de mancai.

Descrição das Figuras

Com base na figura única, a qual mostra uma representação emcorte através de uma parte de uma embreagem de fricção de acordo com ainvenção, serão explicadas outras vantagens e características da invenção.

A figura 1 mostra um corte transversal através de uma parte emperspectiva de uma disposição para a transmissão de um movimento rotati-vo com um rotor acionado por um motor de combustão interna.

Para tanto, é prevista uma embreagem de fricção 1 com um ro-tor 2 acionado rotativamente para o acionamento de um eixo 3. O rotor 2está aqui configurado, por exemplo, como polia com um apoio para correia4, para uma correia múltipla em forma de V (não mostrada). O apoio paracorreia 4 apresenta uma extensão axial b em relação ao eixo S. Radialmentemais para dentro em relação ao apoio para correia 4 acha-se alojada umadisposição de eletro-ímã 5 sob a forma de execução como fail-safe, respec-tivamente com proteção contra pane. A disposição de eletro-ímã 5 mostradaesquematicamente abrange uma bobina 6, a qual está envolvida ao menosparcialmente por meios condutores magnéticos 7. Os meios condutoresmagnéticos 7 abrangem, segundo a figura 1, uma parte 8 em forma de T naseção transversal e uma parte 9 em forma de L na seção transversal. Emuma região de fenda, dirigida radialmente para fora, entre as partes 8 e 9, estão alojados ímãs permanentes 10. Por meio dos ímãs permanentes 10 épossível concretizar a conexão e a união da parte 8 em forma de T e a parte9 em forma de L. Entre a parte 8 e a parte 9, radialmente por dentro e contí-guo aos ímãs permanentes 10, há um elemento anelar intermediário 11 paraa separação magnética, respectivamente para o desacoplamento, das duaspartes ferromagnéticas 8 e 9.

Como seção de fricção axialmente móvel da embreagem de fric-ção 1 encontra-se um induzido 12 fixado, através de uma mola de induzido13, em uma bucha 14 conectada, com resistência à rotação, com o eixo 3. Oinduzido 12 também é constituído de um material ferromagnético e é atraído

- pelo efeito magnético dos ímãs permanentes 10, por conexão por atrito, emuma seção de fricção 15 do rotor 2, para uma conexão por travamento me-cânico entre o induzido 12 na seção de fricção 15. Nesse estado, todo o nú-mero de rotações do rotor 2 é transmitido para o eixo 3, através da seção defricção 15, do induzido 12, da mola de induzido 13 e da bucha 14.

A disposição de eletroímãs 5 está fixada de modo firme, por e-xemplo, em uma seção de caixa. Esta pode ser, por exemplo, a caixa debomba d'água de uma bomba d'água de refrigeração, quando a embreagemde fricção 1 servir, através do eixo 3, para o acionamento de uma bombad'água. As seções de segmento 8a e 9a estão distanciadas através de umafenda em relação aos segmentos adjacentes 24 e 25 do rotor 2. O rotor 2está apoiado giratoriamente sobre o eixo 3, por sobre o segmento radial in-terno 25, através de um rolamento de esferas 16. Uma polia esfriada 17 estáligada, com resistência à rotação, com o rotor, polia esta que, através de umacoplamento de corrente parasita 18, coloca em movimento de rotação oeixo 3 com um número de rotações de acionamento menor do que o do rotor2, quando o induzido 12 não estiver ligado de modo fixo com o rotor 2, comresistência à rotação.

Em um flange 19, que também está fixado na bucha 14, estãoinstalados, com polaridade variável, ímãs permanentes 20 concêntricos aoeixo S, os quais estão distanciados, através de uma fenda, em relação auma seção anelar 21 da polia estriada 17. Na seção anelar 21, que pode serconstituída de alumínio, por exemplo, encontra-se fundido um anel de aço22, fazendo com que, estando o induzido 12 separado da seção de fricção15, a polia estriada 17, que gira com o número de rotações do rotor, transmi-ta, através do acoplamento de corrente parasita 18, um número de rotaçõesde arrasto para o eixo 3.

Essencial para as transmissões elevadas de momento de rota-ção entre o rotor 2 e o eixo 3, no estado de acionamento total, estando atraí-do o induzido 12 na seção de fricção 15, é uma maior força de atração doinduzido 12 por parte dos ímãs permanentes 10. Para isso, a parte 8 estáprojetada em forma de T, de tal modo que na parte 8 os ímãs permanentes10 se estendam em direção radial quase por toda a bobina 6 e radialmenteainda mais para fora até abaixo do apoio para correia 4. Com isso, pode-seobter uma superfície ativa comparativamente maior dos ímãs permanentes10, fazendo com que também uma maior força de atração magnética axialatue sobre o induzido 12.

Os ímãs permanentes 10 são dispostos em uma disposição dire-ta na direção de fluxo das linhas magnéticas nas seções de segmento 8a e9a, fazendo com que seja reforçado o fluxo magnético que sai dos ímãsmagnéticos 10.

Para uma desativação, respectivamente compensação, produzi-da eletromagneticamente, do efeito magnético dos ímãs permanentes 10,estes encontram-se posicionados vantajosamente ajustados sobre as partes8 e 9 e a bobina 6, de tal modo que estando a bobina 6 percorrida por cor-rente, por exemplo, através de um cabo 23, o efeito de atração produzidopelos ímãs permanentes 10 sobre o induzido seja 12 compensado, respecti-vamente suspenso com segurança, por um campo magnético de bobina comatuação contrária.

Vantajosamente, os ímãs permanentes 10 estão puxados atéradialmente fora da bobina 6, fazendo com que devido à maior superfícieanelar circular dos ímãs permanentes 10 se obtenha um maior efeito de a-tração magnética permanente.

Para conduzir adiante as linhas de fluxo magnético dos ímãspermanentes 10 desde as seções de segmento 8a e 9a até o induzido 12 noestado atraído, com a bobina 6 sem corrente, a seção de fricção 15 estáprovida de segmentos 24 e 25 dirigidos axialmente para as seções de seg-mentos 8a e 9a. Os segmentos 24 e 25 estão separados radialmente poruma pequena fenda de ar e sobrepostos axialmente em relação às seçõesde segmento 8a, respectivamente 9a.

Listagem de Referência

1 embreagem de fricção

2 rotor

3 eixo

4 apoio para correia

5 disposição de eletroímãs

6 bobina

7 meios condutores magnéticos

8 parte em forma de T

8a seção de segmento

9 parte em forma de L

9a seção de segmento

10 ímã permanente

11 elemento anelar intermediário

12 induzido

13 mola de induzido

14 bucha15 seção de fricção

16 rolamento de esferas

17 polia esfriada

18 acoplamento de corrente parasita

19 flange

20 ímã permanente

21 seção anelar

22 anel de aço

23 cabo

24 segmento

25 segmento

Claims

1. Embreagem de fricção (1) para uma transmissão de momentode rotação de um rotor (2) acionável em torno de um eixo S para um ele-mento (3) a ser acionado, compreendendo uma embreagem de disco de fric-ção com uma disposição de eletroímãs (5), que apresenta um corpo de bo-bina (6) e o corpo de bobina apresenta meios condutores magnéticos (8, 9)que são condutores ferromagnéticos e que envolvem ao menos parcialmenteo corpo de bobina, meios estes que apresentam uma seção de segmentolocalizada radialmente por fora em relação ao eixo S e uma seção de seg-mento localizada radialmente por dentro e alinhada axialmente, e elementosde ímã permanente (10) adjacentes aos meios condutores magnéticos, ele-mentos estes através dos quais é possível ligar magneticamente uma seçãode fricção (12) axialmente móvel da embreagem de disco de fricção com orotor (2), sendo que, no estado conectado eletricamente da disposição deeletroímãs (5), é possível suspender o contato da seção de fricção (12) norotor (2) por meio de atenuação da força de atração magnética dos elemen-tos de ímã permanente (10), caracterizada pelo fato de que os elementos deímã permanente (10) estão configurados de tal modo que uma fração doselementos de ímã permanente (10) se estenda em direção radial em relaçãoao eixo S ainda mais para fora do que a seção de segmento (8a) localizadaradialmente por fora e/ou ainda mais para dentro do que a seção de seg-mento (9a) localizada radialmente por dentro.

2. Embreagem de fricção de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de que os meios condutores magnéticos apresentamuma parte (8) em forma de T na seção transversal com uma parte central euma parte transversal alinhada angularmente em relação à parte central,sendo que a seção de segmento (8a) localizada radialmente por fora estáconstituída com a parte central.

3. Embreagem de fricção de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizada pelo fato de que os meios condutores magnéticos apresentamuma parte (9) em forma de L na seção transversal com duas pernas dobra-das em ângulo uma em relação à outra, sendo que a seção de segmento(9a) localizada radialmente por dentro está constituída com uma das pernas.

4. Embreagem de fricção de acordo qualquer com uma das rei-vindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que uma seção da parte(8) em forma de T e uma seção da parte (9) em forma de L estão contrapos-tas uma à outra de tal forma que ao longo da parte transversal exista umafenda alinhada radialmente, na qual estão dispostos os elementos de ímãpermanente (10).

5. Embreagem de fricção de acordo com qualquer uma das rei-vindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a parte (8) em formade T e a parte (9) em forma de L estão desacopladas magneticamente atéos elementos de ímã permanente (10) localizados entre elas.

6. Embreagem de fricção de acordo com qualquer uma das rei-vindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os elementos de ímãpermanente (10) estão posicionados na parte (8) em forma de T sobre umlado oposto à parte central, na parte transversal.

7. Embreagem de fricção de acordo com qualquer uma das rei-vindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os elementos de ímãpermanente (10) estão configurados em uma região de disco anelar.

8. Embreagem de fricção de acordo com qualquer uma das rei-vindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que observando-se emdireção radial ao eixo, os elementos de ímã permanente (10) se estendemao menos por regiões essenciais da dimensão radial do corpo de bobina (6).

9. Embreagem de fricção de acordo com qualquer uma das rei-vindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que, observando-se emdireção radial ao eixo S, os elementos de ímã permanente (10) se estendemexternamente e/ou internamente para além do corpo de bobina (6).

10. Embreagem de fricção de acordo com qualquer uma das rei-vindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o rotor(2) está confi-gurado como polia com um apoio para polia, sendo que o corpo de bobina(6), as seções de segmento (8a, 9a) e os elementos de ímã permanente (10)estão dispostos dentro da extensão axial do apoio para correia.