BRPI0903513B1

BRPI0903513B1 - dispositivo passivo de redução de velocidade

Info

Publication number: BRPI0903513B1
Application number: BRPI0903513-3A
Authority: BR
Inventors: Sérgio Roberto Berteloni; Omar Rachid Murad; Emmanuel Felipe Gonzaga
Original assignee: Whirlpool S.A
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2021-02-02
Also published as: WO2011032246A8; BRPI0903513A2; WO2011032246A1; AR078376A1

Abstract

DISPOSITIVO PASSIVO DE REDUÇÃO DE VELOCIDADE. A presente invenção refere-se a um dispositivo passivo de redução de velocidade (11) de um eixo rotativo de uma máquina compreendendo pelo menos um recipiente rotativo ligado ao eixo rotativo, sendo que o controle de velocidade é executado pela geometria proposta para o dispositivo. Assim, o dispositivo da presente invenção compreende um corpo de material elasticamente deformável (12) com uma borda interna que circunda pelo menos parcialmente o eixo, a borda interna, compreendendo uma pluralidade de ranhuras (13) anguladas na direção de rotação do eixo (4), e uma pluralidade de dentes deformáveis (14), cada dente deformável (14) sendo formado entre duas ranhuras consecutivas (13).

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de redução de velocidade para reduzir a velocidade rotacional do eixo de uma lavadora, secadora ou centrífuga e, mais especificamente, a um dispositivo de redução de velocidade que funciona de modo passivo, sem a necessidade de controles eletrônicos ou eletro-mecânicos de velocidade.

Fundamentos da Invenção

[002] Máquinas lavadoras ou secadoras de roupa compreendem resumidamente um cesto ou tanque montado no interior do gabinete e girando em torno de um eixo. Geralmente, a duração e a velocidade do movimento rotacional são pré- programadas e dependes da função selecionada pelo usuário e do estágio de operação das máquinas.

[003] Em algumas situações, o movimento rotacional deve ser interrompido devido a uma ocorrência não programa como, por exemplo, a abertura da porta por parte do usuário. Nessas situações, deve ser previsto um meio de frenagem capaz de interromper o movimento rotacional quando da ocorrência não programada.

[004] As soluções de frenagem conhecidas envolvem sistemas e freio assistidos por acionamento elétrico e/ou mecânico, bloqueadores de portas que promovem um atraso na abertura da porta até que o eixo reduza sua velocidade, ou controles eletrônicos que controlam a velocidade.

[005] Esses sistemas conhecidos da técnica têm um custo alto e uma construção complexa, de modo que permanece a necessidade de um dispositivo de redução de velocidade de baixo custo, simples construção e alta confiabilidade.

Objetivos da Invenção

[006] Em vista do acima exposto, é um dos objetivos da presente invenção prover um dispositivo de redução de velocidade de baixo custo, simples construção e alta confiabilidade, cujo dispositivo opera de modo passivo.

[007] É outro dos objetivos da presente invenção prover um dispositivo de redução de velocidade cujo controle de velocidade é executado pela geometria proposta para o dispositivo.

Sumário da Invenção

[008] A presente invenção atinge os objetivos acima por meio de um dispositivo passivo de redução de velocidade de um eixo rotativo de uma máquina compreendendo pelo menos um recipiente rotativo ligado ao eixo rotativo (por exemplo, uma lavadora de roupas, uma secadora de roupas ou uma centrífuga), o dispositivo compreendendo um corpo de material elasticamente deformável com uma borda interna que circunda pelo menos parcialmente o eixo, a borda interna compreendendo uma pluralidade de ranhuras anguladas na direção de rotação do eixo, e uma pluralidade de dentes deformáveis, cada dente deformável sendo formado entre duas ranhuras consecutivas.

[009] Na concretização preferida da presente invenção, o corpo elasticamente deformável tem um formato substancialmente cilíndrico, e possui uma reentrância que forma uma projeção na borda externa do corpo.

[010] Ainda na concretização preferida, a reentrância aloja uma alma destinada a garantir a resistência estrutural do dispositivo, a alma tendo uma seção transversal em forma de L, onde uma das pernas projeta-se radialmente para o centro do corpo, alojando-se em uma cavidade formada no corpo, e a outra perna estende-se na direção axial do corpo.

[011] O dispositivo pode compreender ainda uma mola parcialmente encravada no corpo.

Descrição Resumida dos Desenhos

[012] As figuras mostram.

[013] Figura 1 - A figura 1 ilustra uma vista em corte da estrutura de uma máquina de lavar roupas incorporando o dispositivo redutor de velocidade da presente invenção.

[014] Figura 2 - A figura 2 ilustra uma vista em detalhe do local de instalação do dispositivo redutor de velocidade da presente invenção.

[015] Figura 3 - A figura 3 ilustra uma vista em corte do local de instalação do dispositivo redutor de velocidade da presente invenção, mostrando o detalhe D ilustrado na figura 2.

[016] Figura 4 - A figura 4 ilustra uma vista em perspectiva de uma concretização preferida do dispositivo redutor de velocidade da presente invenção.

[017] Figura 5 - A figura 5 ilustra uma vista em corte de seção transversal da concretização preferida do dispositivo redutor de velocidade da presente invenção.

[018] Figura 6 - A figura 6 ilustra uma vista superior da concretização preferida do dispositivo redutor de velocidade da presente invenção.

[019] Figura 7 - A figura 7 ilustra uma vista de seção transversal através do corte A-A mostrado na figura 6.

Descrição Detalhada da Invenção

[020] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base nos exemplos de execução representados nos desenhos. Embora a descrição a seguir exemplifique um arranjo de suspensão associado a uma máquina lavadora de roupas de eixo vertical e carregamento superior, qualquer pessoa versada na técnica entenderá que a presente invenção pode ser utilizada em outros tipos de máquina, como máquinas com eixo horizontal e carregamento frontal. Do mesmo modo, o dispositivo da presente invenção pode ser aplicado a eixos rotativos de outros tipos de máquina, como máquinas centrífugas ou secadoras de roupa.

[021] A figura 1 ilustra uma vista esquemática em corte de uma máquina lavadora de roupas compreendendo o dispositivo redutor da presente invenção.

[022] Uma máquina lavadora de roupas compreende geralmente um gabinete estrutural 1, de construção conhecida da técnica, dentro do qual é mantido suspenso um conjunto cesto - tanque 2 para contenção do líquido de lavagem e da carga de roupas a ser lavada. Dentro do cesto é proporcionado um agitador responsável por agitar a carga de roupas a ser lavada. O agitador é conectado a um eixo 3 que, por sua vez, é alojado em um tubo de centrifugação 4 (tal tubo funcionando como um eixo rotativo 4). Essas peças fazem parte do chamado “conjunto móvel” da máquina, que é responsável pelo movimento giratório do conjunto cesto- agitador e é acionado por um motor elétrico 5.

[023] As figuras 2 e 3 mostram em mais detalhes o eixo de rotação do conjunto móvel.

[024] O tubo de centrifugação 4 fica alojado em um mancal composto por uma chapa superior 6 e uma chapa inferior 9, sendo que são dispostos dois rolamentos 7,8 entre o tubo e o mancal. Uma coifa 10 pode ser disposta acima do mancal separando o ambiente do conjunto motriz do ambiente do conjunto cesto-tanque.

[025] O dispositivo redutor de velocidade 11 da presente invenção fica preferencialmente disposto entre o tubo de centrifugação 4 e a chapa superior do mancal 6, entretanto, aqueles versados na técnica entenderão que esse dispositivo pode estar localizado em outro ponto, desde que permaneça em contato com o tubo ou eixo rotativo 4.

[026] A concretização preferida do dispositivo 11 é melhor visualizada nas figuras 4 a 7.

[027] O dispositivo 11 da presente invenção compreende um corpo elasticamente deformável 12 disposto ao redor do eixo rotativo 4. O corpo deformável 12 tendo ranhuras 13 espaçadas ao redor de uma borda interna do corpo 12, duas ranhuras consecutivas formando entre elas um dente deformável 14. Os dentes deformáveis 14 ficam em contato com o eixo 4, criando um certo grau de resistência mecânica devido ao atrito entre as peças.

[028] Conforme melhor visualizado nas figuras 3 e 6, na concretização preferida da presente invenção, as ranhuras 13 são anguladas, isto é, fazem um ângulo com a direção radial da borda do corpo 12, sendo inclinadas na direção de rotação do eixo 4. Essa angulação faz com que a resistência mecânica criada pelo atrito entre o eixo 4 e os dentes 14 seja diferente dependendo das condições de rotação do eixo.

[029] Quando o eixo 4 está na condição estacionária, os dentes 14 estão em contato com o eixo 4 e exercendo pressão sobre ele. Essa pressão gera uma força de compressão que pode ser equiparada a uma força elástica.

[030] De fato, nessa condição estacionária, existe uma força que pode ser representada pela equação FE = k. Δx, onde K é a constante elástica do material deformável dos dentes 14 e Δx é o deslocamento dos dentes devido à compressão.

[031] Quando na condição dinâmica do eixo, passa a existir uma força de atrito entre o eixo 4 e os dentes 14, sendo que esse atrito dependente de variáveis como a velocidade de rotação, a temperatura e a rugosidade superficial das peças. Essa força de atrito pode ser representada pela equação FA= μ. N, sendo μ o coeficiente de atrito e N a força normal/ força de reação gerada pelo contato entre as peças.

[032] Conforme explicado a seguir, a presença de ranhuras anguladas 13 no dispositivo da presente invenção faz com que a força de atrito diminua conforme a velocidade de rotação do eixo 4 aumenta.

[033] No início do movimento do eixo, a força de atrito assume seu valor máximo, sendo que existe uma interferência substancialmente plena entre os dentes 14 e a superfície do eixo.

[034] Na medida em que a velocidade de rotação aumenta, a força de atrito e a força de reação geram um torque nos dentes 14, que se deformam no sentido de diminuir a força de reação. Ou seja, os dentes 14 são deformados de modo que o conato entre os mesmos e a superfície do eixo é relaxado (ou seja, com o movimento, os dentes 14 são deformados na direção de movimento do eixo). Essa deformação é possível pela presença das ranhuras inclinadas, que criam dentes 14 ligeiramente inclinados.

[035] Quando a velocidade de rotação é estabilizada, é gerado um equilíbrio e a força de resistência assume um valor constante, sendo que o sistema se estabiliza na condição de menor energia.

[036] Assim o dispositivo redutor da presente invenção consegue criar um sistema em que a resistência ao movimento do eixo é inversamente proporcional a velocidade de rotação do eixo. Isso é possível pela presença das ranhuras anguladas 13, que permitem que os dentes 14 se deformem com o aumento da rotação do eixo, diminuindo a pressão entre os dentes 14 e a superfície do eixo 4, e, por consequência, gerando uma menor resistência ao movimento rotacional.

[037] Naturalmente, quando o eixo gira no sentido contrário ao sentido da angulação das ranhuras, a adesão entre a superfície do eixo 4 e os dentes 14 aumenta consideravelmente, causando grande dificuldade de movimento. Ou seja, uma vez que a deformação dos dentes 14 no sentido da rotação do eixo causa uma diminuição da pressão entre as peças (alívio da retenção), é esperado que a rotação no sentido contrário seja mais difícil.

[038] Conforme pode ser melhor visualizado nas figuras 5 e 7, que mostram vistas em corte do dispositivo da presente invenção, o corpo elasticamente deformável 12 pode ser conformado com uma reentrância 15, formando uma projeção 16 na borda radial do corpo 12. Assim, como indicado na figura 7, a reentrância 15 é definida por uma primeira superfície axial 15a formada pela parede externa do centro do corpo 12, uma segunda superfície axial 15b formada pela superfície interna da projeção 16.

[039] A reentrância 15 aloja uma alma 17 destinada a garantir a resistência estrutural do dispositivo redutor. Deve ser notado que na concretização preferida da presente invenção o corpo 12 tem um formato cilíndrico, pelo que a reentrância 15, a projeção 16 e a alma 14 também são circulares.

[040] Na concretização preferida da presente invenção, a alma 17 tem uma seção transversal em forma de L, onde uma das pernas 17a projeta-se radialmente para o centro do corpo 12, alojando-se em uma cavidade formada no corpo, e a outra perna 17b estende-se na direção axial do corpo, sobreposta à superfície axial 15b formada pela superfície interna da projeção 16.

[041] Ainda na concretização preferida da presente invenção, o dispositivo 11 compreende ainda uma mola 18 parcialmente encravada na parede externa do centro do corpo 12 (ou seja, na primeira superfície axial 15a da reentrância 15). Essa mola tem como objetivo compensar desgastes naturais nos dentes 14 do dispositivo 11 em função do contato com o eixo de rotação e, na concretização preferencial onde o corpo 12 é um corpo cilíndrico, toma forma de um anel de aço. Além disso, através das características da mola 18, é possível controlar o valor da força de atrito, influenciando o comportamento do conjunto.

[042] Deve ser entendido que as figuras 1 a 7 mostram uma concretização preferencial do dispositivo da presente invenção, sendo que o real escopo do objeto da invenção encontra-se definido nas reivindicações apensas.

[043] Nesse sentido, deve ser entendido que o conceito inventivo subjacente à presente invenção reside na diminuição da resistência ao movimento rotacional do eixo 4 na medida em que a velocidade rotacional do eixo aumenta. Tal diminuição deve-se à presença das ranhuras anguladas 13 na direção da rotação do eixo, que possibilitam a deformação dos dentes 14 e a consequente diminuição da pressão exercida pelos mesmos. Assim, o corpo elasticamente deformável 12 pode ser fabricado a partir de qualquer material adequado e preferencialmente não metálico, como, por exemplo, elastômeros ou polímeros, e pode ter um formato cilíndrico como na concretização preferida, ou mesmo um formato de cilindro aberto ou semi- cilíndrico.

[044] Da mesma maneira, a alma e a mola incluídas no dispositivo redutor 11 podem ser confeccionadas a partir de qualquer material adequado à suas funções, e o ângulo das ranhuras pode ser dimensionado de acordo com a performance necessária para a frenagem.

Claims

1. Dispositivo passivo de redução de velocidade (11) de um eixo rotativo de uma máquina compreendendo pelo menos um recipiente rotativo ligado ao eixo rotativo, o dispositivo compreendendo um corpo de material elasticamente deformável (12) com uma borda interna que circunda pelo menos parcialmente o eixo, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo (1) compreende, em sua borda interna, uma pluralidade de ranhuras (13) anguladas na direção de rotação do eixo (4), e uma pluralidade de dentes deformáveis (14), cada dente deformável (14) sendo formado entre duas ranhuras consecutivas (13).

2. Dispositivo passivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo elasticamente deformável (12) tem um formato cilíndrico.

3. Dispositivo passivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo elasticamente deformável (12) possui uma reentrância (15), a reentrância (15) formando uma projeção (16) na borda externa do corpo.

4. Dispositivo passivo, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a reentrância (15) aloja uma alma (17) destinada a garantir a resistência estrutural do dispositivo (11).

5. Dispositivo passivo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a alma (17) tem uma seção transversal em forma de L, onde uma das pernas (17a) projeta-se radialmente para o centro do corpo (12), alojando-se em uma cavidade formada no corpo, e a outra perna (17b) estende-se na direção axial do corpo.

6. Dispositivo passivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo (12) compreende ainda uma mola (18) parcialmente encravada no corpo (12).