MX2010011668A - Polea con embrague sensible a par torsor. - Google Patents

Abstract

Un montaje de polea incluye un miembro acoplador de árbol que incluye un orificio para recibir un árbol de entrada de accesorio para acoplamiento con este. Un miembro de polea incluye un orificio que recibe un árbol que se extiende de manera axial del miembro acoplador de árbol. El miembro de polea incluye una primera superficie de acoplamiento y la superficie periférica acopladora de la banda. Un miembro de extensión de árbol transfiere el par torsor entre el miembro de polea y el miembro acoplador de árbol. El miembro de extensión de árbol incluye una segunda superficie de acoplamiento que da hacia la primera superficie de acoplamiento. La primera y segunda superficies de acoplamiento se acoplan conjuntamente cuando el par torsor aplicado al miembro de extensión de árbol está en una primera dirección tal que el miembro de extensión de árbol y el miembro acoplador de árbol giran con el miembro de polea. La primera y segunda superficies de acoplamiento se desacoplan cuando el par torsor aplicado al miembro de extensión de árbol está en una segunda dirección opuesta a la primera dirección tal que el miembro acoplador de árbol gira con relación al miembro de polea.

Description

POLEA CON EMBRAGUE SENSIBLE A PAR TORSOR Campo de la Invención La presente solicitud se refiere en general a poleas, y de manera más particular, a un montaje de polea que utiliza embrague sensible a par torsor.

Antecedentes de la Invención Se conoce que para impulsar varios montajes de accesorios automotrices, por ejemplo, una bomba de agua, generador, ventilador para enfriar el refrigerante, bomba de dirección hidráulica, y compresor, se usa el motor del vehículo. Esto se hace por una polea de impulsión accionada por un árbol del motor del vehículo que impulsa una banda sin fin de impulsión que opera los montajes de accesorios a través de poleas impulsadas.

Los impulsos periódicos del par torsor, por ejemplo, como se puedan iniciar por el encendido del motor de combustión, pueden crear transiciones significativas de velocidad que pueden interrumpir la operación suave de los componentes impulsados. También puede haber transiciones inerciales e impulsadas de velocidad, asociadas con el arranque, apagado, frenado auxiliar, cambio de engranes, etc. Estas transiciones pueden dar por resultado efectos indeseables tal como salto de la banda, desgaste de la banda, desgaste de los cojinetes, ruido, etc.

Descripción de la Invención En un aspecto, un montaje de polea para el uso en un sistema de impulsión de accesorios automotrices incluye un miembro acoplador de árbol que incluye un orificio para recibir un árbol de entrada de accesorio para el acoplamiento con este. Un miembro de polea incluye un orificio que recibe un árbol que se extiende de manera axial del miembro acoplador de árbol. El miembro de polea incluye una primera superficie de acoplamiento y una superficie periférica de acoplamiento de banda. Un miembro de extensión de árbol transfiere el par torsor entre el miembro de polea y el miembro acoplador de árbol. El miembro de extensión de árbol incluye una segunda superficie de acoplamiento que da hacia la primera superficie de acoplamiento. La primera y segunda superficies de acoplamiento se acoplan conjuntamente cuando el par torsor aplicado al miembro de extensión de árbol está en una primera dirección tal que el miembro de extensión de árbol y el miembro de acoplamiento de árbol giran con el miembro de polea. La primera y segunda superficies de acoplamiento se desacoplan cuando el par torsor aplicado al miembro de extensión de árbol está en una segunda dirección opuesta a la primera dirección tal que el miembro de acoplamiento de árbol gira con relación al miembro de polea.

En otro aspecto, se proporciona un método para impulsar un accesorio automotriz de un sistema de impulsión de accesorios automotrices. El método incluye conectar un montaje de polea a un árbol de entrada del accesorio. El montaje de polea incluye un miembro de acoplamiento de árbol que incluye un orificio para recibir el árbol de entrada del accesorio para acoplamiento con este. Una superficie de acoplamiento de banda de un miembro de polea del montaje de polea se acopla con una banda de impulsión del sistema de impulsión de accesorios automotrices, el miembro de polea que incluye una primera superficie de acoplamiento. Se transfiere el par torsor entre el miembro de polea y el miembro de acoplamiento de árbol usando un miembro de extensión de árbol. El miembro de extensión de árbol incluye una segunda superficie de acoplamiento que da hacia la primera superficie de acoplamiento. La primera y segunda superficies de acoplamiento se acoplan conjuntamente cuando el par torsor aplicado al miembro de extensión de árbol está en una primera dirección tal que el miembro de extensión de árbol y el miembro de acoplamiento de árbol giran con el miembro de polea. La primera y segunda superficies de acoplamiento se desacoplan cuando el par torsor aplicado el miembro de extensión de árbol está en una segunda dirección opuesta a la primera dirección tal que el miembro de acoplamiento de árbol gira con relación al miembro de polea.

Otras ventajas y características de la invención serán evidentes de la siguiente descripción de modalidades particulares y de las reivindicaciones.

Breve Descripción de las Figuras Las características de la invención, y sus ventajas técnicas, se pueden ver de la siguiente descripción de las modalidades preferidas conjuntamente con las reivindicaciones y las figuras anexas, en las cuales: La Figura 1 es una vista esquemática de una modalidad de un sistema de impulsión de accesorios; La Figura 2 es una vista lateral en sección de una modalidad de un montaje de polea para el uso en el sistema de impulsión de accesorios de la Figura 1; La Figura 3 es una vista en perspectiva con separación de partes del montaje de polea de la Figura 2 ; La Figura 4 es una vista lateral en sección del montaje de polea de la Figura 2 conectado a un árbol de entrada de un alternador; La Figura 5 es una vista en perspectiva con separación de partes de otra modalidad de un montaje de polea para el uso en el sistema de impulsión de accesorios de la Figura 1 ; y La Figura 6 es una vista lateral en sección del montaje de polea de la Figura 5 en una configuración montada.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas Con referencia a la Figura 1, un sistema 10 de impulsión de accesorios, por ejemplo, de un motor de combustión interna, incluye una banda sinfín 30 que se usa para impulsar varios accesorios. Los varios accesorios se representan en la Figura 1 esquemáticamente por sus montajes de polea. La banda 30 se lleva por arrastre alrededor de un montaje 12 de polea de cigüeñal, un montaje 14 de polea de bomba de agua/ventilador, un montaje 18 de polea de dirección hidráulica, un montaje 20 de polea libre y un montaje 22 de polea tensora. En lagunas modalidades, el montaje 22 de polea tensora incluye amortiguamiento, tal como amortiguamiento asimétrico con un amortiguador fraccional para resistir el levantamiento del brazo tensor lejos de la banda 30.

Los varios accesorios se impulsan a través del uso de los montajes 14, 16, 18, 20 y 22 de polea que a sí mismo se hacen girar por la banda 30. Para propósitos de descripción, el montaje 16 de polea de un alternador se enfocará más adelante. Sin embargo, se debe señalar que los otros montajes de polea de uno o más de los otros accesorios también pueden operar de una manera similar a aquella del montaje 16 de polea.

Con referencia ahora a las Figuras 2 y 3, el montaje 16 de polea opera para controlar la transferencia del par torsor de entrada al árbol de entrada del alternador en base, en parte, a las inversiones relativas en la rotación (de una rotación operacional predominante) entre el montaje de polea y el árbol 78 de entrada del alternador (Figura 4) . Cuando se presentan estas inversiones relativas en la rotación entre el montaje 16 de polea y el árbol de entrada del alternador, un sistema interno de embrague (designado en general como el elemento 38) del montaje 16 de polea actúa para desembragar el alternador de la inversión de velocidad, en tanto que permite que el árbol de entrada del alternador gire con el momento en la dirección operacional predominante.

El montaje 16 de polea incluye un miembro 40 acoplador de árbol que incluye un árbol 42 que se extiende de manera axial con un orificio 44 que se extiende hacia dentro desde una superficie exterior 46 del miembro 40 acoplador de árbol para recibir el árbol de entrada del alternador. En la modalidad ilustrada, el miembro 40 acoplador de árbol incluye una llave 48 oodruff que se acopla con una ranura de acoplamiento en el árbol de entrada del alternador, impidiendo de este modo que el miembro 40 acoplador de árbol gire libremente alrededor del árbol de entrada. Son posibles otras conexiones entre el miembro 40 acoplador de árbol y el árbol de entrada del alternador.

Un miembro 50 de polea está localizado alrededor del árbol 42. El miembro 50 de polea incluye una superficie 52 de acoplamiento de la banda que acopla la banda 30, una abertura 54 a través de la cual se recibe el árbol 42, y una depresión 55 que recibe una pestaña 56 que se extiende hacia afuera desde el árbol 42. En la modalidad ilustrada, las superficie 52 de acoplamiento de banda se perfila incluyendo costillas en forma de V y ranuras para acoplarse con las costillas y ranuras correspondientes en la banda 30. Son posibles otras configuraciones, tal como costillas y ranuras redondeadas. La abertura 54 se hace de un tamaño tal que el miembro 50 de polea puede girar libremente alrededor del árbol 42 del miembro acoplador de árbol. ¦ En algunas modalidades, se puede colar un material de cojinete tal como un manguito 58 (por ejemplo, cojinete de bronce sinterizado, impregnado con aceite, o cojinete estilo "T" NORGLIDEMR con forro de PTFE en cubierta metálica) dentro de una separación entre el árbol 42 y el miembro 50 de polea.

El miembro 50 de polea incluye una superficie de acoplamiento ilustrada como una superficie 60 de rampa que da hacia una superficie 62 de rampa o de acoplamiento cooperante del miembro 64 de extensión de árbol. Por "superficie de rampa" se quiere decir que la superficie 60 y 62 se extienden a un ángulo diferente de la perpendicular (es decir, menos de 90 grados) al eje A de rotación del montaje 16 de polea. El miembro 64 de extensión de árbol se conecta por rosca al miembro 40 de acoplamiento de árbol mediante rosca helicoidal 66. Se puede colocar un material 65 de fricción entre las superficies 60 y 62 de rampa. El material de fricción puede ser un material no moldeado con asbesto con una fricción media a alta, buena estabilidad y buenas características de desgaste, tal como GL 121-110 o GL 181-142 comercialmente disponible de Great Lakes Frition Product, Inc. Milwaukee, l . El material 65 de fricción también puede estar localizado entre el miembro 50 de polea y la pestaña 56.

Se coloca una placa 68 de cubierta a un lado del miembro 40 acoplador de árbol opuesto a la superficie exterior 46. La placa 68 de cubierta incluye una abertura 70 a través de la cual se extiende un sujetador 72 y se conecta por rosca al miembro 40 acoplador de árbol, capturando de este modo el miembro 50 de polea entre el miembro 64 de extensión de árbol y la pestaña 56 que se extiende hacia afuera desde el carbol 42.

En algunas modalidades, se coloca un muelle, tal como un muelle 74 ondulado dentro de una separación entre la placa 68 de cubierta y el miembro 64 de extensión de árbol. El muelle ondulado 74 aplica una fuerza de acoplamiento al miembro 64 de extensión de árbol que empuja la superficie 62 de rampa del miembro 64 de extensión de árbol hacia la superficie 60 de rampa del miembro 50 de polea. El muelle ondulado 74 también impide que el miembro 64 de extensión de árbol se aprisione contra la placa 68 de cubierta durante las transiciones rápidas de velocidad rotacional. En algunos casos, el muelle ondulado 74 también puede reducir el ruido de la banda durante el arranque del motor a través de la aplicación de la fuerza de acoplamiento al miembro 64 de extensión de árbol.

Como se puede ver en la Figura 2, hay espacio para algún movimiento axial del miembro 64 de extensión de árbol, entre el miembro 50 de polea y la placa 68 de cubierta (por ejemplo, ver separación 76) . Este espacio entre el miembro 64 de extensión de árbol y la placa 68 de cubierta permite el acoplamiento y desacoplamiento del miembro 64 de extensión de árbol (y miembro 40 acoplador de árbol) del miembro 50 de polea, como se analizará en mayor detalle más adelante .

La Figura 4 ilustra el montaje 16 de polea conectado al árbol 78 de entrada del alternador. Se acopla la banda 30 con la superficie 52 acopladora de banda del miembro 50 de polea. Bajo operación normal con la banda 30 que se impulsa con el montaje 16 de polea en la dirección de operación predominante como se indica por la flecha 80, la rosca helicoidal 66 entre el miembro 64 de extensión de árbol y el árbol 42 es tal que la fuerza 62 de rampa se acopla con la superficie 60 de rampa del miembro 50 de polea, de modo que el miembro 64 de extensión de árbol y el miembro 40 acoplador de árbol giran con el miembro 50 de polea. La conexión entre el miembro 40 acoplador de árbol provoca que el árbol 78 de entrada del alternador gire a fin de generar energía eléctrica.

En algunos casos, el montaje 16 de polea puede experimentar transiciones rápidas en la velocidad rotacional y aún inversiones de velocidad, que provocarán que el miembro 50 de polea experimente una transición rápida en su velocidad rotacional. Debido a su momento, sin embargo, el árbol 78 de entrada del alternador aspira a girar en la dirección de operación predominante. Durante las inversiones de velocidad del miembro 50 de polea, la inversión del par torsor experimentada por el miembro 64 de extensión de árbol provoca que el miembro de extensión de árbol se mueva axialmente lejos del miembro 50 de polea debido a la conexión 66 de rosca helicoidal entre el miembro de extensión de árbol y el árbol 42. Este movimiento axial del miembro 64 de extensión de árbol lejos del miembro 50 de polea desacopla la conexión entre estos, permitiendo que el árbol 78 de entrada del alternador gire con relación al miembro de polea. El desacoplamiento de la conexión entre el miembro 64 de extensión de árbol y el miembro 50 de polea permite que el árbol 78 de entrada del alternador (y el miembro 40 de acoplamiento de árbol) continúen girando en la dirección de operación predominante debido al momento del árbol de entrada del alternador cuando el miembro 50 de polea experimenta una inversión de velocidad.

Los varios parámetros pueden afectar la operación del montaje 16 de polea, tal como separación de rosca y cantidad de las roscas que forman la conexión 66 de rosca helicoidal, fuerza de muelle ondulado, etc. adicionalmente, el montaje 38 de embrague descrito anteriormente, debido al deslizamiento proporcionado entre el acoplamiento y el no acoplamiento de la superficie 60 y 62 de rampa, puede proporcionar una transición relativamente suave (no instantánea) entre las configuraciones acoplada y desacoplada. Mediante la superficie 60 y 62 tipo rampa, se disminuye la presión entre las superficies 60 y 62, que puede disminuir el desgaste y prolongar la vida. También, mediante las superficies 60 y 62 tipo rampa, la fuerza se mueve hacia dentro hacia las roscas helicoidales, reduciendo de este modo la presión de la rosca y permitiendo que el miembro 64 de extensión de árbol se desacople más libremente, incrementando la respuesta del sistema. La conexión 66 de rosca proporciona presión de contacto creciente en la dirección de operación predominante versus un desacoplamiento inducido de una manera relativamente ligera en la dirección contra-prevalente.

Se han descrito varias modalidades detalladas . Sin embargo, se entenderá que se pueden hacer varias modificaciones. Por ejemplo, con referencia a las Figuras 5 y 6, otro montaje 82 de polea incluye muchos de los componentes descritos anteriormente. Un muelle 84 de torsión (por ejemplo, un muelle de alambre redondo) se usa para empujar el miembro 64 de extensión de árbol y su superficie 62 tipos rampa hacia el miembro 50 de polea y su superficie 60 tipos rampa. Por consiguiente, otras modalidades están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Montaje de polea para el uso en un sistema de impulsión de accesorios automotrices, el montaje de polea comprende: un miembro acoplador de árbol que incluye un orificio para recibir un árbol de entrada del accesorio para el acoplamiento con este; un miembro de polea incluye un orificio que recibe un árbol que se extiende de manera axial del miembro acoplador de árbol, el miembro de polea incluye una primera superficie de acoplamiento y una superficie periférica acopladora de la banda; y un miembro de extensión de árbol que transfiere el par torsor entre el miembro de polea y el miembro acoplador de árbol, el miembro de extensión de árbol que incluye una segunda superficie de acoplamiento que da hacia la primera superficie de acoplamiento en donde la primera y segunda superficies de acoplamiento se acoplan conjuntamente cuando el par torsor aplicado al miembro de extensión de árbol está en una primera dirección tal que el miembro de extensión de árbol y el miembro acoplador de árbol giran con el miembro de polea; y en donde la primera y segunda superficies de acoplamiento se desacoplan cuando el par torsor aplicado al miembro de extensión de árbol está en una segunda dirección opuesta a la primera dirección tal que el miembro acoplador de árbol gira con relación al miembro de polea.

2. Montaje de polea según la reivindicación 1, en donde el miembro de extensión de árbol incluye una abertura que se extiende a través del mismo que incluye una superficie interior roscada que acopla una superficie exterior roscada del árbol que se extiende de manera axial del miembro acoplador de árbol tal que, con el par torsor aplicado al miembro de extensión de árbol en la primera dirección, la segunda superficie de acoplamiento se mueve hacia la primera superficie de acoplamiento, y con el par torsor aplicado al miembro de extensión de árbol en la segunda dirección, la segunda superficie de acoplamiento se mueve alejándose de la primera superficie de acoplamiento.

3. Montaje de polea según la reivindicación 2, en donde la primera superficie de acoplamiento y la segunda superficie de acoplamiento son superficies tipo rampa que se extienden a un ángulo de menos de 90 grados al eje rotacional del montaje de polea.

4. Montaje de polea según la reivindicación 2 o la reivindicación 3, que comprende además un material de cojinete entre el árbol del miembro acoplador de árbol y el miembro de polea.

5. Montaje de polea según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que comprende además un material de fricción localizado entre la primera y segunda superficies de acoplamiento.

6. Montaje de polea según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende además un miembro de desviación que empuja la segunda superficie de acoplamiento hacia la primera superficie de acoplamiento, tal como un muelle ondulado o un muelle de torsión.

7. Método para impulsar un accesorio automotriz de un sistema de impulsión de accesorios automotrices, el método que comprende: conectar un montaje de polea a un árbol de entrada del accesorio, el montaje de polea incluye un miembro acoplador de árbol que incluye un orificio para recibir el árbol de entrada para el acoplamiento con este; acoplar una superficie acopladora de banda de un miembro de polea del montaje de polea con una banda de impulsión del sistema de impulsión de accesorios automotrices, el miembro de polea que incluye una primera superficie de acoplamiento; transferir el par torsor entre el miembro de polea y el miembro acoplador de árbol usando un miembro de extensión de árbol, el miembro de extensión de árbol incluye una segunda superficie de acoplamiento que da hacia la primera superficie de acoplamiento, la primera y segunda superficies de acoplamiento que se acoplan conjuntamente cuando el par torsor aplicado al miembro de extensión de árbol está en una primera dirección tal que el miembro de extensión de árbol y el miembro acoplador de árbol giran con el miembro de polea; y desacoplar la primera y segunda superficies de acoplamiento cuando el par torsor aplicado el miembro de extensión de árbol está en una segunda dirección opuesta a la primera dirección tal que el miembro acoplador de árbol gira con relación al miembro de polea.

8. Método según la reivindicación 7, que comprende además conectar por rosca el miembro de extensión de árbol al miembro acoplador de árbol, el miembro de extensión de árbol que incluye una abertura que se extiende a través del mismo que incluye una superficie interior roscada que acopla una superficie exterior roscada del miembro acoplador de árbol tal que, al aplicar el par motor al miembro de extensión de árbol en la primera dirección se provoca que la segunda superficie de acoplamiento se mueve hacia la primera superficie de acoplamiento, y al aplicar el par torsor al miembro de extensión de árbol en la segunda dirección se provoca que la segunda superficie de acoplamiento se aleje de la primera superficie de acoplamiento.

9. Método según la reivindicación 7 o reivindicación 8, que comprende además desviar la segunda superficie de acoplamiento hacia la primera superficie de acoplamiento usando un miembro de desviación, tal como un muelle ondulado o un muelle de torsión.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7-9, en donde el accesorio automotriz es un alternador .