BRPI0407189B1 - desacoplador - Google Patents
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Abstract
"desacoplador". é provido um desacoplador (22) para transferir movimento rotativo entre um virabrequim acionado por motor (16) e uma correia de serpentina (20). o desacoplador (22) tem um componente de acionamento rotativo (18, 36) e um componente acionado rotativo (36, 18) montado coaxialmente com o componente de acionamento para movimento rotativo relativo com ele. um conjunto de desacoplamento (19) se estende entre o componente de acionamento (18, 36) e o componente acionado (36, 18). o conjunto de desacoplamento (19) acopla seletivamente os componentes de acionamento e acionado (18, 36), quando o componente de acionamento girar em relação ao componente acionado em um primeiro sentido de acoplamento. o conjunto de desacoplamento (19) desacopla o componente de acionamento do componente acionado, quando o componente de acionamento girar em relação ao componente acionado em um segundo sentido oposto ao primeiro sentido. um amortecedor de vibração de torção (80) é montado para rotação com um dos componentes de acionamento e acionado (18, 36) para anular parte das vibrações geradas pelo motor.
Description
“DESACOPLADOR” CAMPO DA INVENÇÃO A invenção diz respeito a um virabrequim e conjunto de acionamento de correia de um veículo automotivo e, mais particularmente, a um mecanismo de desacoplamento para permitir que o conjunto de acionamento de correia opere temporariamente a uma velocidade sem ser a do virabrequim.
DESCRIÇÃO DA TECNOLOGIA RELACIONADA É de conhecimento geral, em um motor de veículo automotivo, transferir uma parte da saída do motor a uma pluralidade de acessórios acionados por correia utilizando uma correia de serpentina sem fim. Tipicamente, cada acessório acionado por correia inclui uma polia engatada acionadamente com a correia, e a correia é acionada por uma polia acoplada diretamente ao virabrequim. É também de conhecimento prover um conjunto desacoplador entre o acessório acionado por correia e a polia para permitir que o acessório acionado por correia opere temporariamente a uma velocidade maior, ou "ultrapasse a velocidade" da polia, a medida em que a polia oscila com a velocidade do motor. Exemplos de tais desacopladores estão divulgados na patente Estados Unidos 6.083.130, concedida a Mevissen et al. em 4 de julho de 2000, e a patente Estados Unidos 5.139.463, concedida a Bytzek et al. em 18 de agosto de 1992.
Entretanto, continua o desejo de prover um conjunto desacoplador que permita que a polia do virabrequim opere temporariamente a uma maior velocidade, ou "ultrapasse a velocidade" do virabrequim, a medida em que a velocidade do motor oscila durante operação normal, e que forneça uma certa quantidade de amortecimento de vibração.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com um aspecto da invenção, é provido um desacoplador para transferir movimento rotativo entre o virabrequim acionado pelo motor e uma correia de serpentina. O desacoplador tem um componente de acionamento rotativo e um componente acionado rotativo montado coaxialmente com o componente de acionamento para movimento rotativo relativo entre eles. Um conjunto de desacoplamento se estende entre o componente de acionamento e o componente acionado. O conjunto de desacoplamento acopla seletivamente o componente de acionamento e o componente acionado, quando o componente de acionamento girar em relação ao componente acionado em um primeiro sentido de acoplamento. O conjunto de desacoplamento desacopla o componente de acionamento do componente acionado, quando o componente de acionamento girar em relação ao componente acionado em um segundo sentido oposto ao primeiro sentido. Um amortecedor de vibração de torção é montado para rotação com um do componente de acionamento e acionado para anular parte das vibrações geradas pelo motor.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
Vantagens da presente invenção serão facilmente percebidas a medida em que a mesma ficar mais bem entendida com referência à descrição detalhada seguinte, quando considerada em conjunto com os desenhos anexos, em que: A figura 1 é uma vista frontal de um motor que incorpora um desacoplador de acordo com um aspecto da invenção; A figura 2 é uma vista em perspectiva de um conjunto desacoplador; e A figura 3 é uma vista seccional transversal do conjunto desacoplador do virabrequim.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA
Referindo-se à figura 1, um motor para um veículo automotivo está indicado no geral por 10. O motor 10 inclui uma pluralidade de acessórios acionados por correia 12. Cada acessório acionado por correia 12 inclui uma polia 14 para operar o acessório acionado por correia em resposta a rotação da polia 14. O motor 10 também inclui um virabrequim 16, que no geral fornece a saída mecânica resultante da operação do motor 10. Uma polia do virabrequim 18 é acoplada ao virabrequim 16 e é acionada de forma rotativa pelo virabrequim 16 para rotação em tomo de um eixo 19 definido pelo virabrequim 16. Uma correia de serpentina sem fim 20 fica assentada em tomo de cada polia 14 dos acessórios acionados pela correia 12 e a polia 18, de maneira tal que cada polia 14 seja acionada de forma rotativa pela rotação da polia do virabrequim 18, que, por sua vez, é acionada pelo virabrequim 16. Descrito com mais detalhes a seguir, um desacoplador 22 é acoplado de forma operante entre o virabrequim 16 e a correia 20 para permitir que a polia 18 opere temporariamente a uma maior velocidade, ou "ultrapasse a velocidade" do virabrequim 16 a medida em que a velocidade rotativa do virabrequim 16 oscila com a velocidade do motor 10. O desacoplador 22 também serve para amortecer vibrações que ocorrem entre o virabrequim 16 e a polia 18 que são associadas com a operação do motor 10.
Referindo-se à figura 2, o desacoplador 22 inclui a polia do virabrequim 18, um cubo 36, um conjunto de desacoplamento 19 que compreende um conjunto de embreagem unidirecional e mola que se estende entre a polia 18 e o cubo 36, e um amortecedor de vibração de torção 80 montado no cubo 36. Preferivelmente, o conjunto de desacoplamento 19 é montado pelo menos em parte dentro da circunferência externa da polia 18.0 amortecedor de vibração de torção 80 circunda uma parte do conjunto de desacoplamento 19, permitindo uma unidade mais compacta.
Referindo-se à figura 3, a polia 18 inclui um anel anular 24 que tem uma seção transversal em forma de U definida por paredes externa 26 e interna 28 no geral paralelas e uma primeira parede de conexão 30 que se estende radialmente entre elas. A polia 18 inclui um aro externo anular 32 que assenta a correia 20 nele. Um flange 34 se estende no geral radialmente entre a parede externa 26 e a pista externa 32.
Um cubo 36 é preso de forma fixa no virabrequim 16 do motor 10 e acoplado de forma rotativa na polia 18. O cubo 36 inclui um corpo no geral cilíndrico 38 que se estende ao longo do eixo 19 do virabrequim 16. O corpo 38 é acoplado de forma rotativa na parede interna 28 da polia 18. Uma primeira bucha 39 fica disposta entre o corpo 38 e a parede interna 28 para reduzir o atrito entre eles por causa do movimento rotacional relativo entre o cubo 36 e a polia 18. O cubo 36 inclui um flange ou parte de disco 30 que se estende radialmente entre o corpo 38 e a parede externa 26 da polia 18. A parte do disco 40 é acoplada de forma rotativa na parede externa 26 da polia 18. Uma segunda bucha 42 fica disposta entre a parte do disco 40 e a parede externa 26 para reduzir o atrito entre eles por causa do movimento rotacional relativo entre o cubo 36 e a polia 18. Um entalhe ou superfície anular 44 é definido na parte do disco 40 por causa da diferença no diâmetro entre a parte do disco 40 e o corpo 38. A superfície anular 44 fica oposta à primeira parede de conexão 30 da polia 18. Altemativamente, tanto a primeira 39 como a segunda 42 buchas podem ser substituídas por um conjunto de mancai de rolamentos adequado para reduzir o atrito entre o cubo 36 e a polia 18. O conjunto de embreagem unidirecional compreende uma mola de torção 46 acoplada com uma mola da embreagem 70. A mola de torção 46 se estende axialmente entre a superfície anular 44 do cubo 36 e a primeira parede de conexão 30 da polia 18. A mola de torção 46 se estende helicoidalmente entre a extremidade do cubo 48 e uma extremidade da polia 50. A mola de torção 46 preferivelmente tem uma seção transversal circular, mas pode também ter seção transversal de qualquer forma não circular. Um disco de suporte 52 fica disposto entre a extremidade da polia 50 da mola de torção 46 e a primeira parede de conexão 30 da polia 18. Preferivelmente, o suporte 52 é feito de plástico, mas pode ser feito de qualquer material adequado, tais como cerâmica, metal ou materiais compósitos. O suporte 52 tem forma geral de anel e é acoplado de forma rotativa entre as paredes externa 26 e interna 28 e a primeira parede de conexão 30 da polia 18. Uma primeira superfície em rampa ou helicoidal 54 é formada no suporte 52 no geral oposta à superfície anular 44 do cubo 36. A primeira superfície helicoidal 54 suporta a extremidade da polia 50 da mola de torção 46. Uma primeira aba 56 se estende para fora da primeira superfície helicoidal 54 e se projeta ao interior de um primeiro entalhe correspondente 58 formado na extremidade da polia 50 da mola de torção 46. O engate entre a primeira aba 56 e o primeiro entalhe 58 impede o movimento rotacional relativo ou em rampa da mola de torção 46 em relação ao suporte 52. Similarmente, um suporte da mola 60 fica disposto entre a extremidade do cubo 48 e a mola de torção 46 e a superfície anular 44 do cubo 36. O suporte da mola 60 é preso de maneira fixa na superfície anular 44. Uma segunda superfície em rampa ou helicoidal 62 é formada no suporte da mola 60 no geral oposta à primeira parede de conexão 30. A segunda superfície helicoidal 62 suporta a extremidade do cubo 48 da mola de torção 46. Uma segunda aba 64 se estende para fora da segunda superfície helicoidal 62 e se projeta ao interior de um segundo entalhe correspondente 66 formado na extremidade do cubo 48 da mola de torção 46. O engate entre a segunda aba 64 e o segundo entalhe 66 impede o movimento rotacional relativo ou em rampa da mola de torção 46 em relação ao suporte da mola 60. Altemativamente, a segunda superfície helicoidal 62 é formada na superfície anular 44 do cubo 36 no lugar do suporte da mola 60 e a segunda aba 64 se estende para fora da segunda superfície helicoidal 62 formada no cubo 36.
Altemativamente, um rasgo 69, indicado por uma linha pontilhada na figura 2, pode ser formado no suporte 52 para ajudar o suporte 52 a acomodar cargas associadas com a rotação do conjunto desacoplador 22. A mola da embreagem 70 se estende axialmente entre o suporte 52 e a superfície anular 44 do cubo 36, A mola da embreagem 70 inclui uma pluralidade de espiras 73 que se estende helicoidalmente entre uma extremidade proximal 72 e uma extremidade distai 74. A extremidade proximal 72 da mola da embreagem 70 é retida de maneira fixa em um entalhe correspondente 76 formado no suporte 52 para impedir o movimento rotativo relativo da mola da embreagem 70 e o suporte 52. Preferivelmente, a mola da embreagem 70 e formada de um material de aço mola não revestido e tem uma seção transversal não circular para aumentar o contato de atrito. Altemativamente, a mola da embreagem 70 pode também ser formada de um material de aço mola revestido, tal como um revestimento aplicado ao aço para melhorar a lubrificação e reduzir os danos nas superfícies da embreagem induzidos pelo atrito excessivo e geração de calor. Também, a mola da embreagem 70 pode ter uma seção transversal circular de material de aço mola tanto revestido como não revestido. Mais preferivelmente, a seção transversal da mola da embreagem 70 é retangular ou quadrada. A pluralidade de espiras 73 é encaixada por pressão com engate por atrito na parede externa 26 da polia 18. Preferivelmente, um lubrificante é aplicado para minimizar o desgaste entre a pluralidade de espiras 83 da mola da embreagem 70 e a parede externa 26. Uma vedação em anel elastomérica 78 fica disposta entre a parte do disco 40 do cubo 36 e a parede externa 26 da polia 18 para impedir vazamento de lubrificante entre eles.
Um amortecedor de vibração de torção 80 é preso de forma fixa no coipo 38 do cubo 36 adjacente à primeira parede de conexão 30 da polia 18 para amortecer vibrações sofridas pelo virabrequim 16 associadas com a operação do motor 10. O amortecedor compreende um cubo de montagem em forma de taça 81 com uma abertura central 83. O cubo de montagem 81 é montado por pressão no cubo 36 para girar com ele. O cubo de montagem 81 tem um aro que se estende circunferencialmente para fora 85 que tem um entalhe que se estende circunferencialmente 87 nele. Um anel elastomérico 89 se estende em tomo do aro externo 85 e tem um entalhe complementar 91 que se encaixa no entalhe 87 do cubo de montagem 81. O anel de inércia 93 se estende em tomo do anel elastomérico 89, e com engate por atrito nele. Altemativamente, o anel elastomérico 89 pode ser moldado no lugar e subseqüentemente vulcanizado para se unir ao conjunto.
Opcionalmente, o anel 93 tem um lóbulo 95 que fornece uma massa deslocada que opera para mover o centro de massa do desacoplador 22 de volta para o eixo de rotação. Adicionalmente, a massa do lóbulo 95 pode ser aumentada ou deslocada para anular a vibração do motor. Os tamanhos adicionais e localização do lóbulo 95, caso exigido, são normalmente especificados pelo fabricante do motor.
Uma arruela de impulsão 90 fica disposta entre o amortecedor de vibração de torção 80 e a primeira parede de conexão 30 da polia 18 para predispor axialmente a polia 18 em direção ao cubo 36. A predisposição axial da arruela de impulsão 90 ajuda manter a primeira aba 56 do suporte 52 e a segunda aba 64 do suporte da mola 60 em engate com o primeiro 58 e segundo 66 entalhes da mola de torção 46, respectivamente.
Em operação, o motor 10 começa, o que faz com que o virabrequim 16 gire em tomo do eixo 19 em uma direção acionada. O cubo 36 gira com o virabrequim 16 e, de forma correspondente, o componente rotativo de acionamento. O movimento rotacional do cubo 36 é transferido entre o suporte da mola 60 e o suporte 52 pela mola de torção 46. A mola de torção 46 também amortece ou isola vibrações da polia 18 e o cubo 36 associadas com a operação do motor 10 e dos acessórios acionados pela correia 12. A mola da embreagem 70 gira com o suporte 52 para fornecer engate positivo entre o cubo 36 e a polia 18. A polia 18 é o componente rotativo acionado.
Durante a aceleração do motor 10, o cubo 36, o suporte da mola 60, a mola de torção 46, o suporte 52 e a mola da embreagem 70 são impelidos a girar em relação à polia 18 em um primeiro sentido de acoplamento. A aceleração do cubo 36 em relação à polia 18 aumenta o engate por atrito entre a pluralidade e espiras 73 da mola da embreagem 70 e a parede externa 26 da polia 18. A mola da embreagem 70 é espirada helicoidalmente, de maneira tal que o atrito entre a parede externa 26 da polia 18 e pelo menos uma da pluralidade de espiras 73 faça com que a pluralidade de espiras 73 da mola da embreagem 70 se expanda radialmente para fora em direção à parede externa 26. Eventualmente, todas da pluralidade de espiras 73 ficam engatadas de forma ffenada na parede externa 26, de maneira tal que o movimento rotativo do cubo 36 seja direcionado totalmente para o movimento rotativo da polia 18. Adicionalmente, forças centrífugas ajudam reter a pluralidade de espiras 73 em com a parede externa 26 da polia 18. As forças centrífugas também engate de frenagem ajudam reter o lubrificante entre a parede externa 26 da pluralidade de espiras 73.
Quando o motor 10 desacelera, o cubo 36, o suporte da mola 60, a mola de torção 46, o suporte 52 e a mola da embreagem 70 são impelidos a girar em relação à polia 18 em um sentido de desacoplamento oposto ao primeiro sentido de acoplamento. A polia 18 ultrapassa a velocidade rotativa do cubo 36 por causa da massa inercial associada com a polia 18 e dos acessórios acionados por correia 12. Mais especificamente, a maior velocidade rotativa 70 da polia 18 em relação ao cubo 36 faz com que a pluralidade de espiras 73 da mola da embreagem 70 se contraia radialmente em relação à parede externa 26 da polia 18. O engate de frenagem entre a pluralidade de espiras 73 e a parede externa 26 é aliviado, o que permite que a polia 18 ultrapasse a velocidade do cubo 36. Parte ou todas da pluralidade de espiras 73 podem permanecer frícionadamente engatadas com a parede externa 26, enquanto ainda permite que a polia 18 ultrapasse a velocidade do cubo 36. Quando o motor 10 acelerar novamente, a pluralidade de espiras 73 engata novamente de forma frenada a parede externa 26 para provocar a aceleração da polia 18 com o cubo 36, O amortecedor de vibração de torção 80 é acoplado diretamente com um dos componentes rotativos para rotação com ele. Na modalidade preferida, o amortecedor de vibração 80 é acoplado ao cubo 36. Dessa maneira, o amortecedor de vibração age para suavizar vibrações torcionais geradas pela combustão do motor e transmitidas pelo virabrequim. O anel de inércia 93, agindo através do anel elastomérico 89, atua como uma roda louca, minimizando variações de velocidade. O desacoplador 22 da presente invenção foi descrito em termos de ser montado na extremidade de um virabrequim. Entretanto, fica agora aparente aos especialistas na tecnologia que o desacoplador 22 podería ser montado em um eixo rotativo de qualquer dos acessórios que são acionados por uma correia de acionamento de acessório, tal como um altemador. No caso de um altemador, a polia 18 se toma o componente de acionamento e o cubo 36 se toma o componente acionado. A direção de espiralamento da mola de torção e da embreagem unidirecional é invertida.
Embora o desacoplador 22 esteja descrito como parte de um motor de combustão interna 10, deve-se perceber que o desacoplador 22 pode ser implementado em qualquer sistema de acionamento de correia rotativo ou do tipo polia, tais como um gerador ou um sistema de correia transferidora, ou em qualquer sistema de eixos rígidos com acoplamentos de polia ou de desalinhamento onde uma carga do cubo não seja necessariamente aplicada.
Deve-se perceber que a polia 18 pode ser adaptada para acomodar qualquer tipo de correia, tais como uma correia chata de plástico ou borracha, correia dentada, correia em "V", ou uma correia de sincronismo. A polia 18 pode também ser adaptada para acomodar uma correia chata de aço, plástico ou borracha, tais como as usadas em uma transmissão continuamente variável, por exemplo, um em uma corrente de multi-enlace construída de plástico, aço ou equivalente, ou em um conjunto de cabo que compreende corda, aço ou arame entrançado. A invenção foi descrita de uma maneira ilustrativa, e deve-se entender que a terminologia que foi usada deve ter natureza de palavras de descrição, e não de limitação. Muitas modificações e variações da presente invenção são possíveis sob a luz dos preceitos apresentados. Portanto, deve-se entender que de acordo com o escopo das reivindicações anexas, a invenção pode ser praticada sem ser da maneira especificamente descrita.
REIVINDICAÇÕES
Claims (20)
1. Desacoplador, caracterizado pelo fato de que compreende: um componente de acionamento rotativo; um componente acionado rotativo montado coaxialmente com o dito componente de acionamento para movimento rotativo relativo entre eles; um conjunto de desacoplamento que se estende entre o dito componente de acionamento e o dito componente acionado, o dito conjunto de desacoplamento acoplando seletivamente o dito componente de acionamento e o dito componente acionado, quando o dito componente de acionamento girar em relação ao dito componente acionado em um primeiro sentido de acoplamento, e o dito conjunto de desacoplamento desacopla o dito componente de acionamento do dito componente acionado, quando o componente de acionamento girar em relação ao dito componente acionado em um segundo sentido oposto ao dito primeiro sentido; e um amortecedor de vibração de torção montado para rotação com um do dito componente de acionamento e o dito componente acionado.
2. Desacoplador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito amortecedor de vibração de torção é montado em uma relação circundante com o dito conjunto de desacoplamento.
3. Desacoplador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito amortecedor de vibração de torção compreende um cubo de montagem que tem um aro que se estende circunferencialmente, um anel elastomérico montado no dito aro e um anel de inércia montado no dito anel elastomérico.
4. Desacoplador de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dito anel de inércia tem um lóbulo posicionado para mover um centro de massa do dito desacoplador para ficar ao longo de um eixo de rotação do desacoplador.
5. Desacoplador de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito cubo de montagem é montado por pressão no dito componente de acionamento.
6. Desacoplador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito conjunto de desacoplamento compreende mecanismo de embreagem unidirecional e mola.
7. Desacoplador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a dita mola e a embreagem unidirecional ficam arranjados em série.
8. Desacoplador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a dita mola é uma mola de torção que tem uma primeira extremidade que engata um dos ditos componentes acionado e de acionamento e uma segunda extremidade que engata um suporte, e a dita embreagem unidirecional compreende uma mola da embreagem que tem uma primeira extremidade que engata o dito suporte e uma pluralidade de espiras que se estende helicoidalmente que engata por atrito o outro dos ditos componentes acionado e de acionamento.
9. Desacoplador de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita pluralidade de espiras se expande mediante rotação relativa no primeiro sentido de acoplamento para aumentar o engate por atrito e a dita pluralidade de espiras se contrai mediante rotação relativa no segundo sentido de desacoplamento.
10. Desacoplador de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as ditas extremidades da dita mola de torção se intertrava com os ditos um dos ditos componentes acionado e de acionamento e o dito suporte.
11. Desacoplador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos componentes acionado e de acionamento têm uma periferia interna que define um anel anular que tem seção transversal em forma de U e o dito conjunto de desacoplamento é montado dentro do dito anel anular.
12. Desacoplador de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o outro dos ditos componentes acionado e de acionamento tem um corpo cilíndrico e um flange que se estende a partir dele, o dito corpo cilíndrico e o dito flange suportando de forma rotativa paredes interna e externa do dito anel anular.
13. Desacoplador de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dito amortecedor de vibração de torção é montado em uma relação circundante no dito anel anular.
14. Desacoplador de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito amortecedor de vibração de torção retém o dito conjunto de desacoplamento entre os ditos componentes de acionamento e acionado.
15. Desacoplador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito conjunto de desacoplamento compreende u mecanismo de embreagemunidirecional e mola.
16. Desacoplador de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a dita mola é uma mola de torção que tem uma primeira extremidade que engata um dos ditos componentes acionado e de acionamento e uma segunda extremidade que engata um suporte, e a dita uma embreagem unidirecional compreende uma mola da embreagem que tem uma primeira extremidade que engata o dito suporte e uma pluralidade de espiras que se estende helicoidalmente que engata por atrito o outro dos ditos componentes acionado e de acionamento.
17. Desacoplador de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a dita pluralidade de espiras se expande mediante rotação relativa no primeiro sentido de acoplamento para aumentar o engate por atrito e a dita pluralidade de espiras se contrai mediante rotação relativa no segundo sentido de desacoplamento.
18. Desacoplador de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que as ditas extremidades da dita mola de torção se intertrava com o dito um dos ditos componentes acionado e de acionamento e o dito suporte.
19. Desacoplador de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a dita pluralidade de espiras engata uma periferia interna de uma parede externa do dito anel anular.
20. Desacoplador de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o dito componente de acionamento é um cubo e o dito componente acionado é uma polia, e o dito amortecedor de vibração de torção é montado no dito cubo.
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