PT898665E

PT898665E - Dispositivo para isolar flutuacoes de binario

Info

Publication number: PT898665E
Application number: PT97925137T
Authority: PT
Inventors: John Martin Allport
Original assignee: Simpson Internat Uk Ltd
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 2001-07-31
Also published as: EP0898665B1; ES2155688T3; WO1997043563A1; US6062104A; KR20000010984A; GB9610253D0; AU3037997A; EP0898665A1; JP2000510222A; DE69703930D1; DE69703930T2

Description

-1- l/M! £>^

7

DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO PARA ISOLAR FLUTUAÇÕES DE BINÁRIO" O presente invento diz respeito a um dispositivo de isolamento e, mais particularmente, a um dispositivo para isolar flutuações no binário efectivo de accionamento de um veio de accionamento de uma máquina relativamente a um nível de binário de accionameuto nominal.

Estes dispositivos de isolamento são bem conhecidos e são muitas vezes montados na cambota de um motor de combustão interna de um veículo motorizado de modo que ele pode accionar um elemento accionado tal como seja um altemador, um ventilador ou outra peça de equipamento. Os dispositivos deste tipo são muitas vezes equipados com um registo de vibração de torção sob a forma de um elemento de inércia anular montado num material elastomérico.

Um exemplo de um dispositivo de isolamento deste tipo é divulgado no pedido copendente de patente europeia No. 96903103.8 (Publicação No. 0808431) do requerente, completada antes da data de prioridade da presente requisição e publicada depois desta data. Neste pedido é descrito um dispositivo de accionamento compreendendo um elemento primário ligado a um veio de accionamento e um elemento secundário tendo um tambor com um contorno em forma de aro ao qual é fixada uma correia de accionamento em V. A correia transmite potência do veio de accionamento para um componente accionado. Os elementos primário e secundário estão interligados por meio de um anel elástico torcionalmente flexível o qual é submetido a esforços de corte e absorve efectivamente as flutuações de rotação no movimento do veio de accionamento -2-

Imv< [y/C'íSi^ de modo tal que elas não são transmitidas ao elemento accionado. As vibrações de torção do veio ao qual o dispositivo está fixado são amortecidas por intermédio de um anel de inércia ligado ao elemento primário por meio de um elemento elástico. O curso circunferencial entre os elementos primário e secundário é limitado por elementos de batente.

Na patente UK No. 22858517 é descrito outro dispositivo de isolamento. Neste caso, os elementos primário e secundário são ligados um ao outro por molas de compressão helicoidais. Em funcionamento, as molas são comprimidas e absorvem as flutuações dc rotação do veio de accionamento. Com o fim de proporcionar uma característica de isolamento adequada, as molas de compressão helicoidais ocupam um espaço significativo. Além disso, no caso de um deslocamento relativamente grande dos elementos primário e secundário, as molas atingem o seu limite de compressão e as espiras individuais entram em contacto umas com as outras de modo que não é possível qualquer compressão adicional. Nesta fase o binário é transferido directamente através do dispositivo sem isolamento.

Na GB 419.410 é descrito um dispositivo de isolamento de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e, em particular, descreve uma embraiagem de atrito tendo um prato de atrito de accionamento que c susceptível de rodar em relação a um elemento de cubo accionado. São interpostas molas entre o prato de atrito e o elemento de cubo em aberturas existentes através deles. Algumas das molas estarão em compressão imediata quando o movimento relativo se inicia e outras não são comprimidas senão quando o elemento accionado se tenha movido uma distância pré-determinada em relação ao prato de atrito de accionamento É um objectivo do presente invento obviar ou mitigar as desvantagens anteriormente referidas. -3- Ι/ιΛη lyOíSiS'

De acordo com o presente invento, é proporcionado um dispositivo de isolamento para isolamento de flutuações de binário de um veio de accionamento, compreendendo o dispositivo um primeiro elemento para ligação a um veio de accionamento rotativo e um segundo elemento concebido para ligação a um elemento accionado, pelo menos um elemento resiliente interposto entre o primeiro e segundo elementos de maneira a ser comprimido na direcção circunferencial em relação ao veio de accionamento quando o veio de accionamento está a aplicar um binário ao elemento accionado dentro de uma pré-determinada gama de binário à qual o dispositivo é concebido para funcionar, caracterizado pelu facto de que, na auscncia de um binário aplicado, o elemento resiliente força o primeiro e segundo elementos para uma pré-determinada posição relativa na qual um batente num dos elementos carrega contra o outro elemento, sendo o elemento resiliente pré esforçado de tal modo que o primeiro e segundo elementos são mantidos na posição relativa pré-determinada quando o binário aplicado é menor do que a referida gama de binário pré-determinada. O elemento resiliente pode ser mantido no estado pré-comprimido em aberturas alinhadas do primeiro e segundo elementos. Podem ser proporcionado pratos de retenção do primeiro e segundo elementos para reter o elemento no estado pré-comprimido. O primeiro e segundo elementos são de preferência susceptíveis de se deslocar rotativamente em relação um ao outro de modo que as aberturas ficam desalinhadas e os pratos de retenção movem-se um em relação ao outro. O elemento resiliente pode ser retido axialmente no interior do dispositivo por arestas de retenção das aberturas.

Convenientemente, pode ser ligado um elemento de inércia ao referido primeiro elemento através de um elemento de amortecimento para -4- -4-

absorver vibrações de torção.

Pode ser proporcionado um apoio axial num espaço livre entre o primeiro e segundo elementos de modo que as suas posições axiais relativas sejam mantidas.

De preferência, é fornecido um apoio axial entre o aro do segundo elemento anular e o elemento de inércia.

Um modo dc realização específico do presente invento será agora descrito, por via de um só exemplo, fazendo referência aos desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 é uma vista em corte lateral de um dispositivo de isolamento do presente invento; a Figura 2 é uma vista frontal em corte parcial do dispositivo da

Figura 1; a Figura 3 é uma vista em corte parcial do dispositivo da Figura 1 com um elemento secundário removido as Figuras 4 e 5 são, respectivamente, uma vista frontal e uma vista lateral de um prato de retenção do dispositivo mostrado ampliado em comparação com as Figuras 1 e 3; a Figura 6 é um gráfico da variação do binário em função do deslocamento para o dispositivo de isolamento do presente invento; -5- 1/ΐΛη (yO^ r a Figura 7 é um gráfico da variação do binário em função do tempo para o dispositivo de isolamento do presente invento; e a Figura 8 é uma vista em corte lateral de um modo de realização alternativo do presente invento.

Fazendo agora referência às Figuras 1 a 3, o dispositivo de isolamento 10 compreende um primeiro e um segundo elementos anulares concêntricos 11 e 12. O primeiro elemento anular é concebido, neste modo de realização particular, para ligação por chaveta a um veio de accionamento rotativo (não mostrado), por exemplo um eixo de manivela de um motor de combustão interna ou de o motor de um veículo O segundo elemento anular 12 é concebido para ligar uma peça accionada do equipamento (não mostrada) de um veículo tal como um altemador ou um ventilador, etc., de modo que esse motor possa accionar o equipamento accionado. O primeiro elemento anular 11 compreende um disco 13 com uma abertura central 14 para a recepção do veio rotativo. O disco 13 tem um cubo central 15 que se estende predominantemente paralelo ao eixo de rotação do veio rotativo e, na sua periferia radial exterior, estende-se um anel 17 paralelo à direcção do cubo. O anel periférico 17 suporta, na sua superfície radial exterior, um elemento de inércia anular 18 o qual é a ela fixado por intermédio de uma camada elastomérica intermédia 19 montada em compressão. Um tal arranjo é bem conhecido e actua como se fosse um amortecedor contra as vibrações de torção no veio de accionamento rotativo A inércia do elemento de inércia 18 e as características elásticas da camada elastomérica intermédia 19 são escolhidas de acordo com as características dinâmicas do veio de accionamento rotativo e do -6- ί/^η equipamento accionado para proporcionar o amortecimento dc vibração dc torção requerido. O disco 13 do primeiro elemento anular 11 tem três aberturas rectangulares 20 espaçadas angularmente a intervalos iguais, intercaladas com fendas arqueadas 21, a função das quais será descrita mais tarde. O segundo elemento anular 12 tem um aro de tambor periférico 22 que se estende paralelo ao eixo de rotação do veio. A superfície radial exterior do aro do tambor 22 tem uma fenda configurada em forma de V 23 concebida para receber uma correia de accionamento ou ser ligada ao equipamento accionado. Em modos de realização alternativos (não mostrados), a superfície do aro do tambor pode ter uma configuração alternativa, por exemplo dente de cadeia, para receber uma cadeia de accionamento. O aro do tambor 22 estende-se ao longo da superfície radial exterior do elemento de inércia 18 com uma pequena folga radial 24. Um suporte polimérico de baixo atrito, tal como ptfe ou fita de nylon, é colocado no espaço de folga para formar um apoio de guia radial para o aro do tambor 22. O segundo elemento anular 12 tem três aberturas rectangulares 26 que correspondem a e estão alinhadas com as aberturas 20 no primeiro elemento anular 11. As aberturas rectangulares 26 estão intercaladas com orifícios de fixação 27 que estão alinhados com as fendas arqueadas 21 no primeiro elemento anular 11. Um anel de suporte 28 é adaptado num canal anular definido radialmente entre o cubo 15 e o anel periférico 17 do primeiro elemento anular 11.0 anel 28 tem aberturas rectangulares 29 e orifícios de fixação 30 alinhados com os do segundo elemento anular 12 e é fixado ao segundo elemento anular 12 por meio de pemos 31 que passam através das fendas arqueadas 21 no primeiro -7-

Lu*l elemento anular 11 e através dos respectivos orifícios de fixação 30, 27 do anel de suporte 28 e do segundo elemento anular 12. Os pemos 31 têm casquilhos 32 que são recebidos de maneira susceptível de poderem deslizar nas fendas arqueadas 21 para permitir movimento angular limitado do primeiro elemento anular 11 em relação ao segundo elemento anular 12 e pemos 31.

Em cada uma das aberturas rectangulares alinhadas 20, 26, 29 do primeiro e segundo elementos anulares 11, 12 e do anel de suporte 28 respectivamente, está adaptado um bloco cilíndrico pré-comprimido de material elastomérico 33. Cada bloco elastomérico 33 c retido c comprimido no sentido de rotação do dispositivo de isolamento entre um par de pratos axiais de retenção 34 que são mostrados nas Figuras 4 e 5. Cada prato axial 34 é aproximadamente hexagonal e possui linguetas de posicionamento 35. Durante o movimento de rotação relativo dos elementos anulares 11, 12 os pratos axiais 34 de cada par movem-se no sentido um do outro comprimindo assim o correspondente bloco elastomérico 33

Cada bloco elastomérico 33 é retido axialmente em relação ao dispositivo de accionamento 10 por meio de abas 36 no anel de suporte 28 e no segundo elemento anular 12. As abas 36 são formadas por formações dirigidas para O exterior na estrutura do anel de suporte 28 e entre o primeiro elemento anular Íleo segundo elemento anular 12 ao longo da aresta maior de cada abertura rectangular 20,26,29.

Apoios de retenção axial de baixo atrito 37 são posicionados em folgas axiais 38 entre o primeiro elemento anular Íleo anel de suporte 28 e entre o primeiro elemento anular Íleo segundo elemento anular 12. No modo de realização particular mostrado, os apoios de retenção axial de baixo atrito 37 são posicionados radialmente do lado de fora dos blocos cilíndricos elastoméricos 33 -8-

Uto U'-"' e são fabricados a partir de um adequado material polimérico de baixo atrito. Contudo, em modos de realização alternativos do presente invento, eles podem ser posicionados em qualquer outro lugar. Os apoios 37 actuam de modo a manter o alinhamento axial do aro do tambor 22 em relação ao cubo 15.

Em funcionamento, os blocos elastoméricos 33 do dispositivo de isolamento reduzem as flutuações cíclicas no binário de accionamento efectivo do veio de accionamento rotativo de modo que estas não são transmitidas ao equipamento accionado através de uma correia ou de uma cadeia accionada pelo aro do tambor 22. O deslocamento angular relativo do primeiro e segundo elementos anulares 11, 12 causado pelas flutuações cíclicas é limitado por meio do comprimento das fendas arqueadas 21. Dado que cada bloco cilíndrico elastomérico 33 é pré-comprimido ao longo do seu eixo longitudinal entre os pratos axiais 34, este facto obriga o primeiro e segundo elemento anular 11,12 a uma posição rotativa relativa na qual os pemos 31 tocam as extremidades das fendas arqueadas 21. Os blocos 33 transmitem colectivamente o binário de accionamento sem substancial deflexão adicional dos blocos elastoméricos 33 até à gama de trabalho do dispositivo de isolamento 10. A gama de trabalho é a gama de binário, em redor de um valor de binário médio nominal, à qual o dispositivo de isolamento é concebido para ser eficaz no isolamento de flutuações cíclicas. Fazendo referência às Figuras 6 e 7, vcrificar-sc-á que isto significa que o binário durante a carga inicial (isto é, desde que o veio de accionamento começa a rodar até quando ele atinge a gama de trabalho em redor do nível de binário médio nominal) é transmitido sem deflexão significativa dos blocos elastoméricos e, assim, os elementos anulares 11, 12 não se movem um em relação ao outro e os pemos 31 mantém-se em contacto até às extremidades das fendas arqueadas 21 durante a carga inicial. Este arranjo significa que o movimento angular relativo do primeiro e segundo elemento anulares 11, 12 é limitado à gama de trabalho e as fendas arqueadas 21 podem ser feitas curtas em conformidade, simplificando -9-

Umj assim a concepção do dispositivo. Ver-se-á a partir da Figura 6, que um deslocamento relativamente muito pequeno dos elemento anulares 11, 12 ocorre antes que a gama de trabalho do binário seja atingida. O limite de deslocamento dos elemento anulares 11, 12 pode ser confinado a uma parte muito pequena da linha aproximadamente recta na gama de trabalho mostrada na Figura 6. A região efectiva de operação ao longo da gama de trabalho depende da carga aplicada ao motor em qualquer instante particular. O contorno das abas de retenção 36 pode ser escolhido para comandar as características da deflexão do bloco clastomérico dado que os blocos 33 se salientam e contactam a superfície das abas 36. Em particular, a curva do gráfico na região de protecção contra sobrecargas indicada na Figura 6 pode ser traçada de acordo com os requisitos da aplicação particular. A curva gradual proporcionada pelo contacto das abas 36 com os blocos 33 representa um batente de amortecimento no limite da sua deflexão. Isto está em contraste com as concepções anteriores, em particular quando são usadas molas de compressão, n as quais o limite de deflexão é geralmente alcançado com uma sacudidela brusca (isto é, uma linha quase vertical e substancialmente recta no gráfico) resultando numa carga de choque a ser transmitida à correia de accionamento.

Na Figura 7 é mostrado que o binário dc accionamento do veio de accionamento flutua ciclicamente com a rotação do veio entre valores máximos e mínimos para um valor de binário nominal. A deflexão relativa do primeiro e segundo elemento anulares flutua ciclicamente da mesma maneira de uma quantidade +/- C em redor de uma linha de deflexão relativa média (indicada pelo símbolo de referência O).

Para um dispositivo de isolamento normalizado conhecido, os elementos anulares são submetidos a uma deflexão rotativa relativa indicada por -10- A antes que ο binário nominal seja transferido para o equipamento aecionado por meio do dispositivo de isolamento. No presente invento, os blocos elastoméricos 33 são retidos nas aberturas rectangulares num estado pré-comprimido equivalente a um binário de pré-carga indicado pela linha à distância B da linha O do binário médio. Esta linha representa efectivamente uma mudança (de A-B) na posição em que a deflexão começa e que cai precisamente abaixo do nível de binário mínimo na flutuação em redor do nível de binário médio nominal. Isto significa que há uma pequena ou não há deflexão rotativa relativa dos elementos anulares do dispositivo durante a carga inicial visto que a pré-compressão é suficiente para transmitir o binário inicial antes que a gama de trabalho seja atingida. É fácil perceber que a gama de deflexão B indicando a compressão do bloco para o nível médio nominal deve ser ligeiramente maior que a flutuação C de modo que a colisão entre as duas escovas 32 nos pemos 31 e as extremidades das fendas arqueadas 21 no primeiro elemento anular 11 é evitada quando o binário de flutuação atinge o nível mínimo. O dispositivo isola efectivamente os blocos elastoméricos no veio de accionamento rotativo de tal modo que eles não são passados para o aro do tambor 22. Além do mais, o elemento de inércia 18 e a camada elastomérica 19 amortecem a vibração de torção no dispositivo de accionamento. É fácil perceber que, visto que os blocos elastoméricos 33 estão em compressão e estão retidos pelas abas 36, a concepção é intrinsecamente à prova de falhas e continuará a accionar se os blocos elastoméricos 33 falharem. Mesmo que os blocos elastoméricos fiquem desalojados das suas respectivas aberturas, o dispositivo ainda accionará o equipamento aecionado em virtude da ligação entre o primeiro e o segundo elementos anulares providenciada pelos pemos 31 nas -Π. Uy fendas arqueadas 21.

As características da transmissão de carga do dispositivo podem ser modificadas de acordo com a aplicação particular pela substituição dos blocos elastoméricos 33 por outros com características elásticas diferentes. A Figura 8 mostra um modo de realização alternativo do presente invento no qual partes correspondentes àquelas que são mostradas na Figura 1 são indicadas pelo mesmo número de referência mas aumentado de 100 e não serão mais descritas excepto no que diz respeito às suas contrapartidas na Figura 1. Neste modo de realização, os pemos 31 da concepção mostrada na Figura 1 foram substituídos por rebites 150. Cada rebite 150 suporta um casquilho 151 que pode ou não ser integral.

Será entendido que numerosas modificações às concepções anteriormente descritas podem ser feitas sem sair do âmbito do invento tal como é definido nas reivindicações anexas. Por exemplo, o primeiro elemento anular 11 pode ser adaptado ao veio de accionamento rotativo através de quaisquer meio adequados tais como uma ligação por chaveta ou uma ligação por contracção. Adicionalmente, a presença do elemento de inércia para amortecer vibrações de torção é opcional. Onde não houver elemento de inércia ou camada elastomérica intermédia, o anel periférico 17 do primeiro elemento anular 11 pode suportar directamente o apoio de guia radial 25. Além do mais, o apoio de guia radial pode ser fabricado a partir de qualquer material adequado e, em particular, um fino filme de verniz de baixo atrito pode ser aspergido sobre as superfícies de apoio adjacentes.

Os blocos elastoméricos não necessitam ser cilíndricos, mas podem ser de qualquer forma conveniente. Em particular, os blocos podem ser tapados com fita em ambas as extremidades, em forma de tambor ou cintados numa parte - 12-central para proporcionar uma forma de "osso de cao". Os pratos de retenção podem ser ligados ou, de outro modo, fixados às extremidades do bloco elastomérico.

Lisboa, de Abril de 2001 .HO / luís silva carvalho

Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA ViCTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo para isolar flutuações de binário de um veio de accionamento, compreendendo um primeiro elemento (11) para ligação a um veio de accionamento rotativo e um segundo elemento (!2) concebido para ligação a um elemento accionado, e pelo menos um elemento resiliente (33) intercalado entre o primeiro e segundo elementos (11, 12) de modo a ser comprimido numa direcção circunferencial em relação ao veio de accionamento quando o veio de accionamento está aplicando um binário ao elemento accionado numa gama de binário pré-determinada à qual o dispositivo está^ concebido para operar, caracterizado pelo facto de que, na ausência de um binário aplicado, o elemento resiliente (33) força o primeiro e segundo elementos (11, 12) para uma posição relativa pré-determinada na qual um batente (31) num elemento empurra contra o outro elemento (21), sendo exercida pressão sobre o elemento resiliente de tal modo que o primeiro e segundo elementos (11, 12) são mantidos numa posição relativa pré-determinada quando o binário aplicado é menor que a referida gama de binário pré-determinada.
2. Dispositivo de isolamento de acordo com a reivindicação 1, em que o elemento resiliente (33) é retido no referido estado sob pressão por ser comprimido em aberturas alinhadas (20,26,29) no primeiro e segundo elementos (11,12).
3. Dispositivo de isolamento de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o elemento resiliente (33) é pré-comprimido entre os pratos de retenção (34) no primeiro e segundo elementos (11,12).
4. Dispositivo de isolamento de acordo com a reivindicação 3, -2- em que, em funcionamento, o primeiro e segundo elementos (11, 12) sEo susceptíveis de se deslocar rotativamente um em relação ao outro de tal modo que as aberturas (20, 26, 29) ficam desalinhadas e os pratos de retenção (34) se movem relativamente um ao outro.
5. Dispositivo de isolamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o elemento resiliente (33) é retido axialmente.
6. Dispositivo de isolamento de acordo com a reivindicação 5, em que 0 elemento resiliente (33) é retido axialmcnte por meio de extremidades de retenção (36) em tomo das aberturas (20, 26,29).
7. Dispositivo de isolamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que há uma pluralidade de elementos resilientes (33) espaçados em redor do dispositivo de isolamento.
8. Dispositivo de isolamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o ou cada elemento resiliente (33) está na forma de um bloco cilíndrico de material elastomérico.
9. Dispositivo dc isolamento dc acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que um elemento de inércia (18) está ligado ao referido primeiro elemento (11) por via de um elemento de amortecimento (19).
10. Dispositivo de isolamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que foi providenciado um suporte axial (37) num espaço de folga axial (38) entre o primeiro e segundo elementos (11,12).
11. Dispositivo de isolamento de acordo com a reivindicação 9, -3- i em que é proporcionado um suporte radial (25) entre o aro (22) do segundo elemento anular (12) e o elemento de inércia (18).
12. Dispositivo de isolamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o batente compreende uma fixação axial (31) num elemento susceptível de se mover numa fenda arqueada (21) do outro elemento.
13. Conjunto de accionamento compreendendo um veio de accionamento rotativo ligado a um elemento accionado por via de um dispositivo de isolamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores. Lisboa, 11 de Abril de 2001

Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 USBOA