BRMU9100757Y1 - Polia de roda-livre com sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero - Google Patents

Abstract

polia de roda-livre com sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero. refere-se o presente modelo ao campo técnico de peças para o setor automotivo, mais especificamente a uma polia de roda-livre com sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero, utilizada preferencialmente em alternadores acoplados ao virabrequim através de uma correia, com vistas a absorver e diminuir as vibraçôes torcionais, as quais todo sistema acoplado a supracitada correia é submetido, assim como atenuar as variações de rotação que são transmitidas ao alternador, através da embreagem unidirecional por roletes.

Description

(54) Título: POLIA DE RODA-LIVRE COM SISTEMA DE AMORTECIMENTO TORCIONAL POR ELEMENTO ELASTÔMERO (51) Int.CI.: F16D 41/00 (73) Titular(es): ZEN S.A. INDÚSTRIA METALÚRGICA (72) Inventor(es): PAULO AUGUSTO MARTINS MORTARI (85) Data do Início da Fase Nacional: 11/04/2011

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POLIA DE RODA-LIVRE COM SISTEMA DE AMORTECIMENTO TORCIONAL POR ELEMENTO ELASTÔMERO.

Apresentação

Refere-se o presente modelo ao campo técnico de peças para o setor automotivo, mais especificamente a uma polia de roda-livre com sistema de amortecimento torcional por elemento élastômero, utilizada preferencialmente em altemadores acoplados ao virabrequim através de uma correia, com vistas a absorver e diminuir as vibrações torcionais, as quais todo sistema acoplado a supracitada correia é submetido, assim como atenuar as variações de rotação que são transmitidas ao altemador, através da embreagem unidirecional por roletes.

Estado da técnica

A polia do altemador tem a função de transmitir o torque do motor de combustão interna para o altemador, através de uma correia, a qual passa por uma polia fixada ao eixo de manivelas do motor. O atrito, entre a correia e a polia, transmite o torque ao eixo do rotor do altemador. A polia do altemador acoplada fixamente (sem sistema de roda-livre) no eixo do rotor do altemador teve grande avanço tecnológico com a inserção do sistema de roda-livre (overrunning).

Entretanto devido à redução da marcha lenta dos motores e/ou da inserção de sistemas de desativação parcial de cilindros, que buscam a diminuição de emissões e a redução do consumo, passou a se fazer necessário um melhor isolamento de vibrações torcionais para todo o sistema dos acessórios acoplados à correia citada.

Desta forma, novos projetos de polias do altemador foram desenvolvidos, de forma que esta pudesse exercer tal função adicional. Nesta nova linha funcional podem ser citados dois sistemas para agregar esta característica amortecedora na polia do altemador.

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O primeiro deles aqui explicitado, não possui a função de roda-livre, uma vez que a ligação entre o eixo, que fica acoplado ao alternador, e o perfil externo da polia, responsável por transmitir o torque da polia do virabrequim, é feita por elementos amortecedores que quando comprimidos permitem somente um pequeno grau de rotação entre eixo e polia. Isto faz com que o componente não seja efetivo na diminuição do ruído gerado pelo movimento relativo (escorregamento) entre a polia e a correia, que acontece nas grandes variações de rotação impostas pelas acelerações e desacelerações do motor.

Tal sistema também não diminui o desgaste da correia dos acessórios, uma vez que não conserva a inércia rotativa do alternador nas desacelerações, exigindo assim uma solicitação maior de torque do que aquela necessária num sistema com roda-livre.

Outro conceito existente emprega uma mola helicoidal como forma de acoplamento entre o eixo ligado ao alternador e a parte externa da polia, responsável pela transmissão do torque oriundo do motor.

Tal sistema permite que a polia em questão tenha a função de rodalivre, uma vez que nas desacelerações a inércia do alternador faz com que o eixo exerça uma força contra tal mola, de forma que esta permita o movimento relativo entre a parte externa e o eixo. Entretanto a elevada força mínima para que esta mola atinja a torção necessária a ponto de existir tal movimento faz com o que a eficiência da roda-livre seja baixa, tal característica pode ocasionar as mesmas desvantagens observadas em uma polia rígida.

Uma vez que a mola não possui as propriedades necessárias para amortecer vibrações, é necessário adicionar ao sistema um elemento plástico que, por atrito, dissipa a energia proveniente da compressão da mola no momento da transmissão de torque para o alternador. Este sistema tem o inconveniente de sofrer com um desgaste severo possuindo assim uma vida útil limitada ou até mesmo sofrendo com falhas precoces.

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A PI0604093-4 “Polia com roda-livré” do mesmo depositante, trata-se de uma polia com sistema de roda-livre por roletes, que utiliza uma pluralidade de superfícies de carne formadas intemamente em um anel externo que define uma peça única com o perfil externo da polia, ou seja, esse último e as superfícies de carne são formados na mesma peça, apresentando uma disposição construtiva tal, que a força centrífuga atua minimizando o torque de roda-livre com o aumento da rotação. Este modelo de construção se diferencia dos modelos anteriores (que utilizam um conjunto de três peças), e faz com que a polia com roda livre, não seja afetada pelas variações térmicas do ambiente (já que a interferência de montagem pode variar com as mudanças de temperatura), garantindo a transmissão integral do torque do motor ao altemador, ou seja, eliminando o movimento relativo entre o anel externo e o perfil externo da polia do altemador. Além disso, apresenta um processo de fabricação mais simples, eliminando etapas de usinagem e montagem e tomando a polia mais robusta e resistente. Este sistema é mais eficiente que os modelos encontrados no estado da técnica e também aperfeiçoa o processo construtivo das demais polias que trabalham com o mesmo princípio.

As polias com sistema de roda-livre por roletes são mais eficientes, porém, devido às vibrações torcionais geradas pelo forte aciclismo inerente aos motores de combustão em baixas rotações, ocasiona em vibrações excessivas, que desgastam os conjuntos, consequentemente diminuem a vida útil das polias. Melhorias sobre o atual estado da técnica

O foco da indústria automobilística é sempre buscar soluções inovadoras que possam aumentar a durabilidade e eficiência dos componentes. Atendendo a essa necessidade e a solução dos problemas apresentados, foi desenvolvida uma polia de roda livre com sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero.

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Este modelo apresenta o mesmo princípio construtivo e as vantagens da PI0604093-4, do mesmo depositante, onde o carne, o anel externo e o perfil externo, que compõe o sistema de roda-livre são confeccionados em uma única peça monobloco, e traz como novidade: um sistema de amortecimento torcional com elemento elastômero. Em conjunto, os dois sistemas atendem as exigências mais severas de durabilidade, possuindo uma maior eficiência na conservação da inércia rotativa do altemador, devido a sua roda-livre mais eficiente, e também, um amortecimento mais efetivo, devido à absorção de energia pelo elemento elastômero.

Uma vez que o sistema de roda-livre utiliza roletes associados a um carne para transmitir o torque unidirecionalmente, consegue-se obter um baixo torque de roda-livre. Desta forma, a inércia rotativa do alternador é conservada com maior eficiência nas desacelerações do motor. Isto garante uma maior durabilidade da correia dos acessórios, assim como diminui as solicitações nesses componentes. Evita também os possíveis ruídos gerados pelo escorregamento desta correia nas mudanças abruptas de velocidade, comumente associadas às trocas de marcha do veículo ou no desligamento do mesmo. O menor torque de roda-livre faz com que a polia fique mais eficiente na eliminação de ruídos, pois ela fica mais sensível para absorver as vibrações de alta frequência e baixa amplitude.

Devido à novidade do sistema de amortecimento por elemento elastômero, as vibrações torcionais geradas pelo forte aciclismo inerente aos motores de combustão em baixas rotações e/ou devido ao sistema de desativação de cilindros, são efetivamente absorvidas e a energia é dissipada pelo efeito de histerese. Este princípio não ocasiona desgaste excessivo e tem um excelente resultado no isolamento das vibrações para todos os acessórios ligados a correia que passa pelo altemador, sendo este isolamento muito superior a aquele gerado por dissipação de energia por atrito.

Pelos motivos acima citados, o modelo aqui exposto apresenta grande evolução aos componentes hoje existentes no mercado.

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Descrição do modelo

O presente modelo consiste em uma polia para ser acoplada aos altemadores automotivos, sendo ela formada por uma arruela defletora; dois rolamentos alinhados paralelamente; uma arruela; um corpo central monobloco contendo o perfil externo confeccionado em peça única, com o anel anel externo e o carne, que compõe o conjunto de roda-livre com os roletes, as molas oblongas e a gaiola plástica; compreendendo um sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero, formado por: um anel retentor; um eixo externo formado por um tubo cilíndrico e um copo cilíndrico frontal com canaletas dispostas na parede central; um elemento elastômero em formato de anel contendo canaletas internas e ressaltos externos que se encaixam no copo cilíndrico; duas buchas cilíndricas; e um eixo interno formado por um tubo cilíndrico e uma cabeça em anel, com um encaixe estriado para ferramenta de montagem e ressaltos externos, que se encaixam no elemento elastômero.

Os elementos que compõe o sistema de amortecimento poderão ser confeccionados com dimensões, disposições e configurações diferenciadas, para se adequar a qualquer modelo de polia e/ou necessidades mecânicas, de forma a exercer o isolamento adequado das vibrações torcionais no sistema dinâmico que será aplicado.

Descrição do funcionamento

O modelo tem seu funcionamento a partir do acionamento do motor de combustão interna do veículo. Quando o motor começa seu funcionamento, a polia ligada ao virabrequim transmite o torque do mesmo através de uma correia para todos os acessórios. Sendo o alternador, o que possui maior inércia e o que mais influência o comportamento dinâmico de todo o sistema.

Através do sistema de roda-livre por roletes e cunha, durante as desacelerações, o sistema permite o giro livre do rotor do alternador, conservando assim a sua inércia rotativa.

No momento em que ocorre uma redução da rotação do motor, a parte externa da polia acompanha tal comportamento. O eixo do alternador tende a manter

6/9 sua rotação devido à inércia do rotor, fazendo com que sua rotação seja maior do que a da parte externa da polia, empurrando assim os roletes do sistema de rodalivre para a posição de não transmissão de torque. Desta forma a polia opera em roda-livre, permitindo a conservação da inércia rotativa' do alternador, trazendo todos os benefícios supracitados neste pedido patente.

Já durante as acelerações, a parte externa da polia tende a adquirir uma rotação maior do que a do eixo do alternador, empurrando assim os roletes para a posição de travamento e consequente transmissão de torque. Estes roletes são empurrados contra a parte externa do eixo externo, que por sua vez está conectado ao eixo interno somente pelo elemento elastômero.

Como o eixo interno é quem efetivamente está acoplado ao alternador, toda a transmissão de torque, seja nas acelerações ou desacelerações, é amortecida pelo elemento elastômero. Fazendo assim com que a o isolamento das vibrações torcionais seja efetivo tanto no sentido de proteger o alternador, como o de reduzir a transmissão de tais vibrações para a correia e consequentemente para todos os acessórios a ela acoplados.

O elemento elastômero absorve a energia decorrente da excitação do sistema pela vibração torcional e dissipa a mesma através do efeito de histerese, transmitindo assim com grande grau de amortecimento tal excitação. Tal elemento poderá ser utilizado em diferentes dimensões e características mecânicas, de forma a assegurar a melhor faixa de isolamento de vibrações em cada sistema dinâmico aplicado.

Devido às características de funcionamento acima citadas, a polia de roda-Livre com sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero constitui em um modelo que traz grandes benefícios aos sistemas dos acessórios dos veículos com motores de combustão interna, oferecendo um desempenho superior no que tange tanto os benefícios trazidos pelo sistema de roda-livre, como os advindos do amortecimento das vibrações torcionais, com uma durabilidade superior.

Os objetivos, vantagens e demais características importantes do

7/9 modelo em apreço poderão ser facilmente compreendidas quando lidas em conjunto com as figuras em anexo, nas quais:

A figura 01 representa uma vista explodida / frontal da polia de rodalivre com sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero.

A figura 02 representa uma vista explodida / posterior da polia de roda-livre com sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero.

A figura 03 representa uma vista em perspectiva da polia de roda-livre com sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero.

A figura 04 representa uma vista em corte lateral da polia de roda-livre com sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero.

A figura 05 representa uma vista em corte de topo da polia de rodalivre com sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero.

Como se infere nas figuras em anexo que ilustram e integram o presente modelo de Polia de Roda-Livre com Sistema de Amortecimento Torcional por Elemento Elastômero, consiste em uma polia (1) para ser acoplada preferencialmente aos altemadores automotivos, sendo ela formada por uma arruela defletora (A); dois rolamentos (B) alinhados paralelamente; uma arruela (C); um corpo central monobloco (2) contendo o perfil externo poly-v (2A) confeccionado em peça única, com o anel externo (2B) e o came (2C), que compõe o conjunto de roda-livre (3) com os roletes (3A), as molas oblongas (3B) e a gaiola plástica (3C); compreendendo um sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero (4), formado por: um anel retentor (4A); um eixo externo (4B); um elemento elastômero (4C); duas buchas cilíndricas (4D); e um eixo interno (4E) com um encaixe estriado para ferramenta de montagem (4F).

As figuras 01 e 02 demonstram a polia (1) evidenciando a arruela defletora (A); os dois rolamentos (B); a arruela (C); o corpo central monobloco (2), com o perfil externo poly-v (2A) confeccionado em peça única, com o anel externo (2B) e o came (2C); o conjunto de roda-livre (3), com os roletes (3A), as molas oblongas (3B) e a gaiola plástica (3C); o sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero (4), com o anel retentor (4A); o eixo externo (4B); o elemento

8/9 elastômero (4C); as duas buchas cilíndricas (4D); e o eixo interno (4E) com um encaixe estriado para ferramenta de montagem (4F).

A figura 03 demonstra a polia (1) evidenciando o corpo central monobloco (2); o sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero (4), com o eixo externo (4B); o elemento elastômero (4C); e o eixo interno (4E), com um encaixe estriado para ferramenta de montagem (4F).

A figura 04 demonstra uma vista em corte da polia (1), onde evidencia o conjunto montado, formado pela arruela defletora (A); os dois rolamentos (B); a arruela (C); o corpo central monobloco (2), com o perfil externo poly-v (2A) confeccionado em peça única, com o anel externo (2B) e o came (2C); o conjunto de roda-livre (3), com os roletes (3A), as molas oblongas (3B) e a gaiola plástica (3C); o sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero (4), com o anel retentor (4A); o eixo externo (4B); o elemento elastômero (4C); as duas buchas cilíndricas (4D); e o eixo interno (4E) com um encaixe estriado para ferramenta de montagem (4F).

A figura 05 demonstra uma vista em corte de topo da polia (1) evidenciando o sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero (4), com o eixo externo (4B); o elemento elastômero (4C); e o eixo interno (4E), com um encaixe estriado para ferramenta de montagem (4F).

O presente modelo consiste em uma polia para ser acoplada aos altemadores automotivos, que sofrem com o forte aciclismo inerente aos motores a combustão, assim como possuem a maior inércia de todo o sistema dos acessórios, possuindo grande influência no comportamento dinâmico em todos os acessórios que são acoplados a correia; possui um baixo torque de roda-livre, que resulta na conservação da inércia rotativa do altemador, trazendo benefícios para a durabilidade da correia; evita os ruídos ocasionados pelo escorregamento da mesma sobre a polia; e principalmente absorve as vibrações torcionais de baixa frequência, geradas pelo aciclismo dos motores de combustão interna. Tal aciclismo se mostra cada vez maior devido à tendência crescente da diminuição da marcha lenta dos motores e/ou da inserção dos sistemas de desativação dos cilindros, que visam à

9/9 redução do consumo de combustível, assim como a diminuição das emissões de gases poluentes.

As peças deste conjunto podem variar em tamanhos, formatos e materiais de forma a se adaptar a qualquer tipo de sistema de alternador automotivo, mas sempre mantendo as mesmas características do presente modelo.

Pelo conjunto de argumentos que foi exposto trata-se de um produto que será bem recebido pelas montadoras e consumidores finais, pois se trata de um produto extremamente eficiente e econômico, que apresenta diversas melhorias em relação aos sistemas atuais.

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Claims (2)

1. REIVINDICAÇÃO

   1) “POLIA DE RODA-LIVRE COM SISTEMA DE AMORTECIMENTO TORCIONAL POR ELEMENTO ELASTÔMERO, que consiste em uma polia (1) para ser acoplada preferencialmente aos alternadores automotivos, sendo ela formada por uma arruela defletora (A), dois rolamentos (B) alinhados paralelamente, uma arruela (C), um corpo central monobloco (2) contendo o perfil externo poly-v (2A) confeccionado em peça única, com anel externo (2B) e came (2C), que compõe o conjunto de roda-livre (3) com os roletes (3A), as molas oblongas (3B) e a gaiola plástica (3C), caracterizado por um sistema de amortecimento torcional por elemento elastômero (4), formado por um anel retentor (4A), um eixo externo (4B), um elemento elastômero (4C), duas buchas cilíndricas (4D) e um eixo interno (4E) com um encaixe estriado para ferramenta de montagem (4F).

   Petição 870180033729, de 25/04/2018, pág. 12/12

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