MXPA06011915A

MXPA06011915A - Modulo de detector-sello integrado para detectar la posicion angular de un ciguenal.

Info

Publication number: MXPA06011915A
Application number: MXPA06011915A
Authority: MX
Inventors: David M Toth; Rich Dewald; Bhawani Tripathy
Original assignee: Federal Mogul Corp
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2007-01-25
Also published as: US20050230920A1; US7341257B2; CN101052831B; CN101052831A; CA2562745A1; WO2005106293A2; JP2007532843A; WO2005106293A3; KR20070009648A; EP1735552A2; KR101219234B1

Abstract

Se describe un conjunto modular de sello/detector de posicion de arbol, que incluye un cuerpo portador que es montable sobre un alojamiento de arbol alrededor de un orificio a traves del cual un arbol giratorio se extiende. Un manguito es montable sobre el arbol y porta un anillo codificador de multiples polos que tiene una superficie detectora de frente radialmente hacia afuera. Un detector magneto-resistivo es montado sobre el cuerpo portador en posicion para comunicarse con la superficie detectora del anillo codificador.

Description

cojinete y no parece ser muy compacto y sólido ni adaptable para los arreglos detectores donde el anillo codificador presenta una superficie detectora de frente radialmente hacia afuera . BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Y VENTAJAS Un conjunto de sello de árbol de acuerdo a un aspecto de la invención incluye un cuerpo portador que tiene un orificio y características de montaje para facilitar al cuerpo portador ser montado sobre un alojamiento alrededor de un orificio a través del cual un árbol giratorio se extiende, ün miembro de manguito se monta sobre y es girable con el árbol relativo al cuerpo portador, ün sello dinámico anular se monta sobre el cuerpo portador y se extiende radialmente hacia adentro del orificio del cuerpo portador, ün anillo codificador de múltiples polos se asegura al manguito y tiene una superficie detectora de frente radialmente hacia afuera. Un detector magneto-resistivo se monta sobre el cuerpo portador y se comunica con la superficie detectora del anillo codificador para detectar el movimiento angular del manguito. La invención tiene la ventaja de proporcionar un detector de sello/posición que es compacto y sólido. De acuerdo a otro aspecto de la invención, se forma un sello de laberinto entre la superficie detectora radialmente hacia fuera del anillo codificador y el cuerpo portador y el detector. En este diseño compacto, el detector forma parte de la ruta del sello de laberinto al ocupar un espacio en el cuerpo portador que de otra manera seria proporcionado con el material del cuerpo portador, reduciendo de esta manera el tamaño y masa del conjunto de módulo completo . De acuerdo a un aspecto adicional de la invención, el anillo codificador de múltiples polos se forma preferiblemente con por lo menos un polo muerto, aunque este es opcional. LOS DIBUJOS Las ventajas de la presente invención serán fácilmente apreciadas conforme las mismas lleguen a entenderse mejor por referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considere en relación a los dibujos acompañantes en donde: las Figuras 1-3 son vistas en perspectiva de un módulo detector-sello integrado de acuerdo a la presente invención; la Figura 4 es una vista lateral que ilustra, en particular, varios polos del codificador de múltiples polos; la Figura 5 es una vista de sección transversal del codificador; la Figura 6 es una vista en perspectiva del anillo detector que ilustra un elemento moldeado en el codificador de múltiples polos para establecer un polo muerto; la Figura 7 es una vista en perspectiva de un anillo detector alternativo' que ilustra el establecimiento del polo muerto al eliminar completamente un compuesto particular del manguito de desgaste del anillo detector; y la Figura 8 es una vista en perspectiva de otro anillo detector alternativo que ilustra el establecimiento del polo muerto al reducir un espesor del compuesto en la ubicación del polo muerto relativo a los polos restantes. DESCRIPCION DETALLADA Refiriéndose a las Figuras, en donde los números similares indican partes similares o correspondientes por todas las diversas vistas, un conjunto de sello o módulo detector de sello integrado generalmente se muestra en 10. Para propósitos descriptivos únicamente, el módulo detector-sello integrado 10 se refiere simplemente después en la presente como el módulo integrado 10. El módulo integrado 10 se coloca alrededor de un cigüeñal de un vehículo. Más específicamente, el módulo integrado 10 se coloca alrededor del cigüeñal y está en contacto de sellado con un bloque de motor del vehículo. Como tal, el módulo integrado 10, previene los contaminantes de la infiltración al bloque del motor. El cigüeñal y el bloque de motor no se ilustran en las Figuras. El módulo 10 es aplicable a otros arreglos de árbol/alojamiento donde el árbol se extiende a través de un orificio en el alojamiento el cual va a ser sellado dinámicamente y donde el movimiento giratorio del árbol va a ser detectado. El módulo integrado 10 se utiliza para detectar una posición angular del cigüeñal. La detección de la posición angular del cigüeñal es importante por una variedad de razones. Por ejemplo, las señales indicativas de la posición angular del cigüeñal se generan y se comunican a un módulo de control del motor (ECM) del vehículo para controlar tales aplicaciones del motor como control de inyección de combustible, control de tiempo de inyección y control del encendido del motor. Refiriéndose principalmente a las Figuras 1-3, el módulo integrado 10 generalmente incluye un cuerpo portador 12, un detector Magneto-Resistivo (MR) 14 y un anillo detector 16. El anillo detector 16 más específicamente incluye un manguito de desgaste 18 y un anillo codificador de múltiples polos 20 y se describe adicionalmente enseguida. El cuerpo portador 12 es montable sobre el bloque de motor por la vía de las características de montaje tales como agujeros de tornillo 15 y define un orificio 13 alineado con un orificio del bloque de motor y a través del cual el cigüeñal giratorio se extiende. ün sello estáticamente tensionado se une al cuerpo portador 12 y se sujeta entre el cuerpo portador 12 y el bloque del motor cuando el cuerpo portador 12 se instala para proporcionar un sello estático hermético al fluido entre los mismos. Un sello del árbol dinámico, preferiblemente un sello de politetrafluoretileno (PTFE) 22, se une al cuerpo portador 12 y está en acoplamiento de sellado operativo con el árbol giratorio para prevenir el escape de la lubricación del bloque del motor. El detector MR 14 se monta, preferiblemente por la via de un tornillo 15, a una periferia exterior del cuerpo portador 12 tal que el detector MR 14 permanece fijo relativo al cuerpo portador 12. En esta posición, el detector MR 14 interactúa con el anillo detector 16, específicamente con una superficie detectora de frente radialmente hacia afuera 17 del codificador de múltiples polos 20 del anillo detector 16, para detectar la posición angular del cigüeñal como se describe adicionalmente enseguida. Como mejor se muestra en las Figuras 2 y 5, el anillo detector 16 incluye el manguito de desgaste 18 el cual se ajusta a presión sobre el cigüeñal y gira con el cigüeñal. Como se ilustra en las Figuras 5-8, .el manguito de desgaste 18 incluye una porción base o un cuerpo de manguito anular 24 y una porción de reborde periférico exterior 26 la cual se extiende radialmente hacia afuera del cuerpo del manguito 24 y termina en una para anular 25 la cual se extiende axialmente paralela al cuerpo del manguito 24 y preferiblemente se regresa para extenderse axialmente hacia adentro del reborde final 26 en la relación de sobreposición espaciada radialmente hacia afuera a la porción base 24. La porción base 24 se regresa a su extremo de lado de aceite para definir un reborde final 27 que captura efectivamente el manguito de desgaste 18 sobre el sello 22 en los rebordes 26, 27 para de esta manera unificar el manguito de desgaste 18 y el cuerpo portador 12. El sello del árbol dinámico 22 preferiblemente rodea y acopla la superficie de corrida exterior expuesta de la porción base 24 para establecer un sello dinámico. El codificador de múltiples polos 20 se une a la porción del reborde periférico exterior 26 del manguito de desgaste 18, y particularmente la pata 25, y asi gira con el manguito de desgaste 18 y el cigüeñal. El cuerpo portador 12, que incluye el sello tensionado estáticamente 22 y el detector 14, y el anillo detector 16, que incluye el manguito de desgaste 18 y el codificador de múltiples polos 20, cooperan para formar un sello de laberinto integro 29 que excluye los contaminantes del alcance del sello PTFE 22 el cual, como se describe en lo ^anterior, está en contacto de sellado con el cigüeñal. El sello de laberinto 29 está sobre el lado de aire A del cuerpo portador 12. El detector 14 no únicamente se utiliza para detectar el movimiento giratorio del codificador 20, sino está construido en el cuerpo portador 12 de tal manera que el detector 14 forma parte del sello de laberinto 29. Una porción radialmente más interna del detector 14 que se comunica con el anillo codificador 20 está preferiblemente de manera sustancial al ras con el borde del orifico 13 del cuerpo portador 12 sobre el lado de aire A, como mejor se muestra en las Figuras 2 y 3. üna superficie axialmente más exterior del detector 20 sobre el lado de aire A está sustancialmente al ras con una superficie más exterior del cuerpo portador 12, tal que el detector 20 no se extiende sustancialmente más allá del lado de aire A del cuerpo portador 12. El codificador de múltiples polos 20 define los polos Norte-Sur alternos alrededor de la porción del reborde periférico exterior 26 del manguito de desgaste 18. El polo muerto es designado por todo como el número de referencia 28. Un polo muerto es un polo de energía (o flujo) suficiente bajo que no acciona un cambio en una salida digital del detector MR 14. El polo muerto 28 es preferido pero no se requiere. Preferiblemente, la porción del reborde periférico exterior 26 se recubre con un compuesto que incluye un material polimérico o elastomérico y partículas magnéticas. El compuesto se distribuye estratégicamente alrededor de la circunferencia de la porción del reborde periférico exterior 26 para establecer los polos Norte-Sur. Las partículas magnéticas están preferiblemente basadas en ferrita de estroncio la cual está presente en el compuesto aproximadamente 35-65% en volumen basado en el volumen total del compuesto. El resto del compuesto es el material polimérico o elastomérico . Si se incluye, el polo muerto 28 tiene una magnetización diferente relativa a cualquiera de los otros polos, es decir, los polos Norte y Sur. El polo muerto 28 es reconocido por el detector MR 14 y utilizado por el ECM 17 como una ubicación de referencia de control en el codificador de múltiples polos 20, que indica típicamente un punto muerto superior (TDC) para un pistón particular dentro de un cilindro del bloque de motor. El reconocimiento del TDC es importante en el control de varias aplicaciones del motor. Refiriéndose ahora a las Figuras 6-8, el polo muerto 28 se puede introducir en el codificador de múltiples polos 20 en una variedad de diferentes maneras. Por ejemplo, el polo muerto 28 se puede establecer al moldear específicamente un elemento 30 en el codificador de múltiples polos 20 que posee la magnetización diferente (Figura 6) . Alternativamente, el polo muerto 28 se puede establecer al eliminar completamente el compuesto de la porción del reborde periférico exterior 26 del manguito de desgaste 18 tal que el material de construcción del manguito de desgaste 18 está actualmente expuesto (Figura 7) . En un ejemplo adicional, el polo muerto 28 se puede establecer al reducir, antes de eliminar completamente, un espesor 32 del compuesto en la ubicación del polo muerto 28 relativo a los polos restantes, es decir, los polos Norte y Sur (Figura 8) .

Como se menciona en lo anterior, el detector MR interactúa, o se comunica, con el anillo detector 16 del módulo integrado 10. Más específicamente, conforme el cigüeñal gira, el anillo detector 16, que incluye el manguito de desgaste 18 y el codificador de múltiples polos 20, también gira. El detector MR 14 aprecia diferencias en un campo magnético que resulta de este giro. El detector MR 14 genera señales y el ECM puede interpretar estas señales para determinar la posición angular del cigüeñal como es apreciado por aquellos expertos en la técnica. La invención ha sido descrita en una manera ilustrativa, y va a ser entendido que la terminología que ha sido utilizada se propone para estar en la naturaleza de las palabras de la descripción antes que de limitación. Obviamente, muchas modificaciones y variaciones de la presente invención son posibles en la ilustración de las enseñanzas anteriores y la invención se puede practicar de otra manera que como se describe específicamente.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un conjunto de sello de árbol, caracterizado porque comprende : un cuerpo portador que tiene un orificio y que tiene características de montaje para permitir al cuerpo portador ser montado sobre un alojamiento alrededor de un orificio del alojamiento a través del cual un árbol giratorio se extiende; un sello dinámico anular montado sobre el cuerpo portador que se extiende . radialmente hacia afuera del orificio del cuerpo portador; un miembro de manguito montable sobre y girable con el árbol relativo al cuerpo portador y al sello dinámico; un anillo codificador de múltiples polos asegurado al manguito y que tiene una superficie detectora de frente radialmente hacia afuera; y un detector magneto-resistivo montado sobre el cuerpo portador y en comunicación con la superficie detectora de frente radialmente hacia afuera del anillo codificador.
2. El conjunto de sello de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el manguito incluye un cuerpo de manguito anular, un reborde que se extiende radialmente hacia afuera y una pata anular que se proyecta axialmente desde el reborde y sobre el cual el anillo codificador se monta.
3. El conjunto de sello de conformidad con la reivindicación 2 , caracterizado porque incluye un sello de laberinto que tiene una parte interior circunferencialmente continua definida por lo menos en parte por la superficie detectora del anillo detector y una parte exterior-circunferencialmente continua definida por lo menos en parte por el detector y el cuerpo portador.
4. El conjunto de sello de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque sello de laberinto está sobre un lado de aire del conjunto de sello.
5. El conjunto de sello de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sello dinámico comprende un sello PTFE.
6. El conjunto de sello de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el sello dinámico se acopla al cuerpo del manguito anular.
7. El conjunto de sello de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las características de montaje incluyen agujeros de tornillo para permitir al cuerpo portador ser atornillado sobre el alojamiento.
8. El conjunto de sello de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el detector se atornilla al cuerpo portador.
9. El conjunto de sello de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la porción radialmente más interna del detector en comunicación con el anillo codificador está sustancialmente al nivel con una superficie que se extiende circunferencialmente del cuerpo portador que define el orificio del cuerpo portador.
10. El conjunto de sello de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la superficie axialmente más exterior del detector está sustancialmente al nivel con la superficie axialmente más exterior del cuerpo portador sobre un lado de aceite del cuerpo portador.
11. El conjunto de sello de conformidad con la reivindicación 2 , caracterizado porque el miembro de manguito se captura axialmente en el orificio del cuerpo portador en ambas direcciones mediante el reborde que se extiende radialmente hacia afuera proporcionado en un lado del aire del conjunto de sello y un reborde final opuesto proporcionado sobre un lado de aceite del conjunto de sello en posición para confrontar el sello dinámico.
12. El conjunto de sello de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el anillo codificador incluye por lo menos un polo muerto.