ES2306237T3 - Conjunto de polea con acoplamiento para transmision. - Google Patents

Abstract

Un conjunto de polea (1) para una transmisión auxiliar de un motor de combustión interna que comprende un cubo (2) con un eje (A) y adaptado para su conexión rígida a un eje giratorio de un conjunto de motor, una polea anular giratoria (10) de material ferromagnético soportada de manera radial y con capacidad de giro al menos indirectamente en dicho cubo (2), un anillo (9) de material conductor eléctrico conectado con capacidad de giro a dicho cubo (2) y soportado radialmente con respecto al mismo, y al menos un par de imanes (16, 17) conectados rígidamente a dicha polea (10) y enfrentados a dicho anillo (9), definiendo dicha polea (10) una cavidad (11) que aloja dicho anillo (9).

Description

Conjunto de polea con acoplamiento para transmisión.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un conjunto de polea de transmisión con acoplamientos para una transmisión flexible sin fin de un motor.

Técnica anterior

Una transmisión flexible, por ejemplo una transmisión por correa de un conjunto de motor que incluye un motor endotérmico y una pluralidad de accesorios conectados funcionalmente a dicho motor endotérmico por dicha transmisión flexible, comprende generalmente una primera polea giratoria, al menos una segunda polea conectada a un accesorio y una correa que rodea dichas poleas para transmitir el movimiento.

La primera polea está conectada a un cigüeñal del motor, y por lo tanto la transmisión está sometida a tensiones debidas a vibraciones de torsión, cuyos efectos negativos son atenuados de manera general mediante la utilización de amortiguadores dinámicos conectados a dicho cigüeñal y acoplamientos de torsión de alta resistencia dispuestos entre la polea y el cubo del cigüeñal.

Los acoplamientos de torsión comprenden normalmente un anillo de material elastómero conectado interiormente al cubo y exteriormente a la polea, y presentan la desventaja de que se deterioran a lo largo de la vida del motor y presentan características mecánicas que varían considerablemente con la temperatura. Los documentos US 3.478.239 y US 5.909.073 dan a conocer dos conjuntos de polea de la técnica anterior.

Descripción de la invención

El objetivo de la presente invención es obtener un conjunto de polea para una transmisión flexible que tenga unas dimensiones reducidas, que sea fácil de montar y que permita superar los inconvenientes mencionados anteriormente.

Dichos objetivos se alcanzan mediante un conjunto de polea según la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, se describirá la invención haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, que muestran dos realizaciones no limitativas, y en los que:

- la figura 1 es una vista esquemática, en sección diametral parcial, de una primera realización del conjunto de polea según la presente invención;

- las figuras 2 y 3 son diagramas cualitativos de las características funcionales del conjunto de polea mostrado en la figura 1; y

- la figura 4 es una vista esquemática, en sección diametral parcial, de una segunda realización del conjunto de polea según la presente invención.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

En la figura 1 se muestra un conjunto de polea, indicado de manera general mediante el número de referencia 1, que comprende un cubo 2 conectado rígidamente a un cigüeñal de un motor endotérmico (no mostrado) y que tiene un eje A, y un amortiguador dinámico toroidal 4 que define un orificio que aloja el cubo 2 y que comprende un manguito 6 de material elastómero conectado radialmente al cubo 2 situado en el interior de dicho orificio para desconectar en giro dicho cubo 2 con respecto al amortiguador dinámico 4.

De manera específica, el amortiguador 4 presenta una sección radial con forma de "C", y comprende además de manera integral una pared cilíndrica 7 concéntrica con respecto al cubo 2, un disco anular 8 perpendicular con respecto al eje A y un anillo 9 de material conductor eléctrico conectado rígidamente al disco anular 8 y que tiene la función de masa sísmica.

El conjunto de polea 1 también comprende una polea anular 10 cuya sección radial con forma de "C" define una cavidad 11 adaptada para alojar con holgura el anillo 9, y un cojinete 12 dispuesto en la pared cilíndrica 7 y que soporta mecánicamente la polea 10 en el amortiguador 4 con capacidad de giro libre.

De manera específica, la polea 10 comprende integralmente una corona acanalada 13 de material ferromagnético dispuesta radialmente sobre el anillo 9 y adaptada para cooperar con una correa que constituye una transmisión auxiliar de tipo conocido (no mostrada), y una pared de corona circular 14 perpendicular al eje A y opuesta al disco circular 8 con respecto al anillo 9 y a una pared de soporte cilíndrica 15 montada en el anillo exterior del cojinete 12.

La polea 10 comprende además una primera y una segunda pluralidad de imanes permanentes 16, 17 enfrentados desde lados opuestos radialmente del anillo 9 y conectados rígidamente a la pared de soporte 15 y a la corona acanalada 13 en el interior de la cavidad 11, respectivamente.

Los imanes 16 y los imanes 17 presentan una secuencia alternativa de polos magnéticos del tipo N-S-N-S, etc., y están desplazados mutua y respectivamente a lo largo de una dirección circunferencial, de modo que en partes radiales opuestas del anillo 9 hay pares de polos magnéticos opuestos respectivos, es decir, si la secuencia de polos magnéticos 16 es N-S-N-S, etc., la secuencia correspondiente de polos magnéticos 17 es S-N-S-N, etc., generando por lo tanto un campo magnético M que tiene líneas de flujo perpendiculares al eje A y que pasan a través del anillo 9 a lo largo de una dirección radial.

La operación de montaje de la polea 1 es la siguiente.

Cuando el cigüeñal no se mueve con respecto a la corona acanalada 13, por ejemplo, cuando el motor está apagado, los imanes 16, 17 generan un campo magnético M que atraviesa el anillo 9 y se cierra en la corona acanalada 14 sin la inducción de corrientes parásitas en el interior del anillo 9.

Cuando el motor arranca, el cigüeñal acciona en giro el amortiguador 4 a través del manguito viscoelástico 6. En cambio, la corona acanalada 13 permanece inicialmente detenida, ya que está conectada al menos a una inercia giratoria a través de la correa de transmisión y está soportada de manera mecánicamente libre en la pared cilíndrica 7 del amortiguador 4.

Por lo tanto, el anillo 9 se mueve con respecto al campo magnético generado por los imanes 16, 17, y pasa a ser el destino de las corrientes parásitas inducidas que circulan a lo largo de un bucle cerrado perpendicular a la dirección radial y situado entre dos imanes adyacentes angularmente 16, 17.

De este modo, debido a la interacción entre el campo magnético generado por los imanes 16, 17 y las corrientes parásitas inducidas en el anillo 9, la corona acanalada 13 queda sometida a las fuerzas de Lorentz, cuya resultante genera un par electromagnético T capaz de accionar la transmisión auxiliar.

De manera específica, el par electromagnético T es proporcional a la diferencia de velocidad angular \Delta\omega entre la corona acanalada 13 y el anillo, siguiendo una característica funcional típica de un motor de inducción asíncrono, en el que el inductor consiste en los imanes 16, 17 y el rotor es el anillo 9 (línea discontinua en la figura 2).

Asimismo, durante un intervalo prolongado después del inicio, puede considerarse con una gran aproximación que el par electromagnético T y la diferencia de velocidad angular \Delta\omega son directamente proporcionales (línea continua de la figura 2) mediante un coeficiente de proporcionalidad C, que por lo tanto es mecánicamente equivalente a un coeficiente de fricción de viscosidad constante.

Por lo tanto, el par electromagnético presenta un comportamiento mecánicamente análogo al del par viscoso, y disipa una energía P igual al doble del área definida a partir del tramo recto de la característica funcional cuando el conjunto de polea 1 está funcionando a una velocidad relativa incluida en el intervalo de proporcionalidad directa.

Por lo tanto, a efectos de obtener una elevada eficacia del conjunto de polea 1 con un par electromagnético T equivalente, es necesario que el coeficiente de proporcionalidad C sea lo mayor posible, haciendo que la mayor cantidad de material magnético utilizado en la construcción de los imanes permanentes 16 y 17 sea compatible con las dimensiones, y seleccionando un número reducido de imanes, es decir, dos imanes 16 y 17 enfrentados respectivamente, con los polos magnéticos opuestos y dispuestos diametralmente entre sí.

Además, debe observarse que la variación del coeficiente de proporcionalidad C en el intervalo de frecuencias define las características de transmisión de las vibraciones de torsión entre el cigüeñal 3 y la polea 10 por parte del par electromagnético.

De manera específica, puede observase que a medida que la frecuencia aumenta el coeficiente de proporcionalidad C permanece constante, decreciendo de manera logarítmica para frecuencias superiores a una frecuencia de corte "ft" (figura 3).

El número de imanes 16, 17 afecta cuantitativamente a la magnitud del coeficiente de proporcionalidad C, ya que el valor de la frecuencia de corte "ft" disminuye, mientras que el valor del coeficiente de proporcionalidad C a lo largo de la parte constante aumenta cuando el número de imanes 16, 17 decrece.

Una elevada capacidad de transmisión es la consecuencia de un valor elevado del coeficiente de proporcionalidad C y, por lo tanto, las vibraciones que tienen una frecuencia inferior a la frecuencia de corte "ft" son transmitidas del cigüeñal a la polea 10, mientras que las vibraciones que tienen una frecuencia superior o muy superior a la frecuencia de corte "ft" son filtradas de manera progresiva sin que alcancen y dañen la transmisión auxiliar.

Además, el par electromagnético T se aplica al anillo 9 y los pares de inercia de la transmisión auxiliar pueden influir a través del comportamiento del coeficiente de proporcionalidad C en el intervalo de frecuencias de las características dinámicas del amortiguador 4, actuando como un par de amortiguación adicional dispuesto en serie con respecto al manguito viscoelástico 6.

A partir de la descripción y el funcionamiento de la presente invención, las ventajas que es posible obtener mediante la misma resultan evidentes.

La corona acanalada 13 queda dispuesta radialmente sobre el anillo 9 que contiene las dimensiones axiales, y es accionada por el cigüeñal a través de un acoplamiento electromagnético que sufre un escaso deterioro con el paso del tiempo, no está sometido a desgaste por fatiga y presenta unas características dinámicas que son constantes aunque la temperatura varíe.

Con un campo magnético generado equivalente, resulta preferible la utilización de imanes permanentes siempre que sea necesario, a efectos de reducir adicionalmente las dimensiones, ya que permiten obtener densidades de campo magnético elevadas.

Es posible utilizar un número reducido de imanes para transmitir pares elevados a frecuencias reducidas sin transmitir vibraciones de alta frecuencia que reducen las cargas dinámicas sobre la transmisión auxiliar.

Además, el anillo 9 sirve como rotor magnético y como masa sísmica, permitiendo reducir el número de componentes y utilizar el par electromagnético como par de amortiguación además del generado a través del manguito viscoelástico 6.

Finalmente, resulta evidente que es posible realizar cambios y variaciones en el dispositivo descrito y dado a conocer en la presente memoria sin apartarse del alcance de protección de la presente invención, que se define en las reivindicaciones adjuntas.

De manera específica, el conjunto de polea 1 puede aplicarse en cualquier transmisión flexible sin fin, por ejemplo, en una transmisión que comprende una cadena.

Los imanes permanentes pueden estar soportados de manera diferente con respecto a como se ha descrito, generando al mismo tiempo un campo magnético con líneas de flujo perpendiculares a la dirección de la velocidad periférica del anillo 9. Por ejemplo, la polea 10 de la figura 4 puede incluir una pared de corona circular 20 conectada rígidamente a la corona acanalada 13 en el lado opuesto con respecto a la pared de corona circular 14. En este caso, los imanes 16, 17 están soportados en el interior de la cavidad 11 por las paredes laterales de las paredes de corona circulares 14, 20, y el campo electromagnético M es esencialmente paralelo con respecto al propio eje A

En aplicaciones que requieren dimensiones especialmente reducidas y una transmisión de par media a baja, resulta posible disponer solamente los imanes 16 o solamente los imanes 17 en el mismo lado que el anillo 9, con los polos respectivos alternados.

Además, los imanes permanentes pueden ser sustituidos por electroimanes, en los que circula una corriente a través de contactos eléctricos deslizantes, permitiendo de este modo llevar a cabo controles activos que actúan sobre el módulo y la dirección del par electromagnético.

En algunas aplicaciones, el anillo 9 puede estar conectado rígidamente al cubo 2 a través del disco anular 8 o simplemente a través de un elemento elástico.

Asimismo, en todas las realizaciones resulta posible montar el cojinete 12 directamente en el cubo 2.

También resulta posible utilizar el conjunto de polea 1 como una polea conectada rígidamente a un eje giratorio de un accesorio del conjunto de motor endotérmico. Preferiblemente, en la presente solicitud, el disco anular 8 está conectado rígidamente al cubo 2, haciendo que dicho cubo 2 sea integral con el anillo 9.

Claims (13)

1. Un conjunto de polea (1) para una transmisión auxiliar de un motor de combustión interna que comprende un cubo (2) con un eje (A) y adaptado para su conexión rígida a un eje giratorio de un conjunto de motor, una polea anular giratoria (10) de material ferromagnético soportada de manera radial y con capacidad de giro al menos indirectamente en dicho cubo (2), un anillo (9) de material conductor eléctrico conectado con capacidad de giro a dicho cubo (2) y soportado radialmente con respecto al mismo, y al menos un par de imanes (16, 17) conectados rígidamente a dicha polea (10) y enfrentados a dicho anillo (9), definiendo dicha polea (10) una cavidad (11) que aloja dicho anillo (9).

2. Un conjunto de polea según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un elemento de desconexión (6) adaptado para conectar dicho anillo (9) a dicho cubo (2) definiendo un amortiguador dinámico (4).

3. Un conjunto de polea según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho amortiguador (4) comprende un elemento de soporte rígido (8) esencialmente perpendicular con respecto a dicho eje (A) y conectado a dicho anillo (9) y a dicho elemento de desconexión (6).

4. Un conjunto de polea según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho amortiguador (4) comprende una pared cilíndrica (7) conectada rígidamente a dicho elemento de soporte (8) y que aloja dicho elemento de desconexión (6) y dicho cubo (2), y

porque comprende un cojinete (12) montado en dicho amortiguador (4) y que soporta dicha polea (10).

5. Un conjunto de polea según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende un cojinete (12) montado en dicho cubo (2) y que soporta dicha polea (10).

6. Un conjunto de polea según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho anillo (9) está conectado rígidamente a dicho cubo (2).

7. Un conjunto de polea según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque dicho elemento de desconexión (6) es elástico.

8. Un conjunto de polea según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque dicho elemento de desconexión (6) es viscoelástico.

9. Un conjunto de polea según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha polea (10) comprende una corona radialmente extrema (13) y una primera y una segunda paredes anulares (14, 20) perpendiculares a dicho eje (A), dispuestas respectivamente por partes de manera axialmente opuesta con respecto a dicho anillo (9), soportando dichas primera y segunda paredes anulares (14, 20) dichos al menos dos imanes (16, 17).

10. Un conjunto de polea según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicha polea (10) comprende una corona radialmente extrema (13), una pared anular (14) perpendicular con respecto a dicho eje (A) y una segunda pared cilíndrica (15) que define dicha cavidad (11), soportando dicha corona (13) y dicha segunda pared cilíndrica (15) dichos al menos dos imanes (16, 17).

11. Un conjunto de polea según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos imanes (16, 17) son permanentes.

12. Un conjunto de polea según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque dichos imanes (16, 17) son electroimanes.

13. Una transmisión flexible sin fin para automóvil que comprende un cigüeñal (3), un dispositivo giratorio y un par de poleas conectadas en giro a dicho cigüeñal (3) y a dicho dispositivo giratorio, respectivamente, y un elemento flexible sin fin que conecta angularmente dicho par de poleas,

caracterizado porque al menos una de dichas poleas es un conjunto de polea (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.