ES2207237T3 - Tensor con zapata amortiguadora activada por resorte de compresion. - Google Patents
Tensor con zapata amortiguadora activada por resorte de compresion.Info
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Abstract
Un tensor (24) que tiene una base (30), un brazo de pivotado (32) que oscila alrededor de un pivote (34) fijado a la base, una polea (22) fijada al brazo de pivotado (32), un resorte de compresión (36) que tiene dos extremos (38, 50) con el primer extremo (38) conectado operativamente al brazo de pivotado (32), y un mecanismo de amortiguación (43) que inhibe los movimientos oscilatorios del brazo de pivotado (32), en el que el mecanismo de amortiguación (43) incluye una zapata movible (52), estabilizada en la base (30), con una superficie de fricción arqueada convexa (54) substancialmente complementaria a una superficie arqueada cóncava (47) y acoplada a la misma, y una parte receptora del resorte (58); caracterizado porque: el brazo de pivotado (32) incluye una extensión (46) que tiene la mencionada superficie arqueada cóncava (47) que se mueve con el brazo de pivotado (32) y que está orientada para estar enfrentada generalmente al pivote (34) y al segundo extremo (50) del resorte de compresión (36); y porque la parte de recepción del resorte (58) de la zapata (52) queda enfrentada y fijada al segundo extremo (50) del resorte, aplicando el resorte (36) la fuerza del resorte contra la zapata (52), presionando por tanto la superficie de fricción arqueada convexa (54) de la zapata contra la superficie arqueada cóncava (47) del brazo de pivotado (32).
Description
Tensor con zapata amortiguadora activada por
resorte de compresión.
La invención está relacionada con el tensado de
una correa de un sistema de transmisión por correa, pero
particularmente la invención está relacionada con un mecanismo de
amortiguación para un tensor del tipo de resorte, en el que el
resorte presiona la posición de un brazo de pivotado al cual está
fijada una polea. Aunque el tensor de la invención puede ser
utilizado en varias aplicaciones para el tensado de correas, es
particularmente útil para controlar la tensión de la correa de una
correa trapezoidal acanalada al estar asociada con una transmisión
accesoria de cabecera o una correa síncrona según esté asociada con
un sistema de transmisión de la correa de un árbol de levas para
aplicaciones en el automóvil.
El tensor automático de tipo mecánico tiene
diseños para acomodar un tipo en particular de resorte para
presionar una posición del brazo de pivotado del tensor. Se conocen
varios tipos de resortes a utilizar para acomodar un diseño en
particular y para incluir resorte del tipo Belleville, resortes de
voluta, resortes de compresión, resortes de tensión, o resortes
torsionales. Cada tipo de resorte ofrece algunas ventajas,
introduciendo también algunas limitaciones de diseño para el tensor.
Quizás el resorte más utilizado actualmente en los tensores para
automóviles, es un resorte torsional bobinado. Una ventaja de
utilización de un resorte torsional es que se precisan cuatro
fuerzas para definir dos pares para bobinar el resorte y en el que
al menos una de las fuerzas puede ser utilizada ventajosamente o
siendo "derivada", para operar un mecanismo de amortiguación
que inhibe el movimiento del brazo de pivotado.
Aunque los resortes en los tensores de tipo
torsional tienen algunas ventajas de diseño, tales como la opción de
utilizar una de las fuerzas de bobinado del resorte para generar la
amortiguación, tienen también algunas limitaciones. Por ejemplo, la
cantidad de amortiguación disponible está limitada a una función de
un radio para el cual tiene lugar el deslizamiento de la superficie
de fricción para que se lleve a cabo la amortiguación. Así mismo,
los tensores del tipo de resorte torsional tienen que ser montados
con su brazo de pivotado formando un ángulo, de una forma geométrica
con respecto a una correa acoplada, de forma que el acortamiento o
el alargamiento trigonométricos del brazo de pivotado compense las
variaciones introducidas por el resorte torsional bobinado. Un
ejemplo de un tensor con un resorte torsional y un mecanismo de
amortiguación operativo con deslizamiento de la superficie de
fricción para un radio es el que se muestra en la patente de los
EE.UU. número 5632697, y también en la patente de los EE.UU. número
5591094, cuya exposición forma la base del preámbulo de la
reivindicación 1 anexa.
Algunos de los inconvenientes de utilizar un
resorte torsional bobinado para un tensor pueden ser solucionados
con un tensor diseñado para utilizar un resorte de compresión. Un
resorte de compresión puede estar conectado operativamente entre un
miembro de base y un brazo de pivotado de forma tal que proporcione
substancialmente una salida de par constante conforme se mida en el
brazo de pivotado. Así mismo, el radio o momento alrededor del cual
tiene lugar el deslizamiento de la superficie de fricción puede ser
incrementado para efectuar un mayor porcentaje de amortiguación.
Ejemplos de tensores con resortes de compresión son los expuestos en
las patentes de los EE.UU. números 5098347; 5045031; y 5591094.
Aunque tales tensores resuelven algunos de los problemas asociados
con los resortes torsionales tal como proporcionar una salida de par
constante y un radio mayor en el cual tiene lugar la amortiguación
con el deslizamiento de la superficie de fricción, introducen
también sus propios inconvenientes. Uno de los inconvenientes es que
se encuentran disponibles solo dos fuerzas para la "derivación"
con un resorte de compresión opuestas a las cuatro fuerzas que están
disponibles para la "derivación" con un resorte torsional. En
consecuencia, y con solo dos fuerzas disponibles, no existe una
fuerza del resorte de compresión que esté "derivada"
fácilmente, para proporcionar una fuerza para el mecanismo de
amortiguación. Más particularmente, existe el problema de definir
una fuerza para la amortiguación que se suma a la carga del cubo
para conseguir una fuerza total disponible para un mecanismo de
amortiguación. En otras palabras, los tensores del arte previo son
incapaces de definir una fuerza de resorte para un mecanismo de
amortiguación en conjunción con un único resorte de compresión que
presione sobre una posición del brazo de pivotado. El arte previo
solucionó el problema de la fuerza del resorte para amortiguar con
la adición de un segundo resorte tal como un resorte de ballesta en
forma de U, o una segundo resorte de compresión en que tales
resortes proporcionan una fuerza constante que da lugar a una
amortiguación constante (opuesta a la de tipo variable) de un brazo
de pivotado.
Esta invención está dirigida a aquellos diseños
de tensores que incorporan un resorte de compresión para presionar
sobre la posición de un brazo de pivotado, y para resolver el
problema del arte previo de la necesidad de utilizar un segundo
resorte para proporcionar una fuerza a un mecanismo de amortiguación
para que se realice la amortiguación mediante el deslizamiento de
fricción.
De acuerdo con la invención, según está definida
en la reivindicación 1, se proporciona un tensor mecánico
automático, que es útil para tensar una correa de un sistema de
transmisión por correa. El tensor puede ser utilizado en conjunción
con un sistema síncrono de transmisión por correa o un sistema de
correa trapezoidal acanalada de cabecera, utilizando ambos sistemas
en las aplicaciones para automóviles.
El tensor es del tipo con un brazo de pivotado de
base que oscila alrededor de un pivote fijado a la base, una polea
fijada al brazo de pivotado y para acoplar una correa, un resorte de
compresión con un primer extremo operativamente conectado al brazo
de pivotado, y un mecanismo de amortiguación que inhibe los
movimientos oscilatorios del brazo de pivotado.
De acuerdo con la invención, se precisa solo un
resorte de compresión. El resorte se "engancha" de forma tal
que la misma fuerza del resorte que se utiliza para presionar en la
posición del brazo de pivotado, se "deriva" también y se emplea
como una fuerza para el mecanismo de amortiguación.
El brazo de pivotado incluye una extensión o
parte con una superficie arqueada cóncava que se mueve con el brazo
de pivotado. Una zapata movible con una superficie de fricción
arqueada convexa se acopla a la superficie arqueada cóncava. El
resorte de compresión se mantiene en una posición entre la zapata de
amortiguación y el brazo de pivotado por medio de un saliente fijado
a la base. Las fuerzas que actúan sobre la zapata la mantienen en
movimiento en relación con la superficie arqueada cóncava. El
deslizamiento de la superficie de fricción tiene lugar entre la
zapata y la superficie cóncava para efectuar el amortiguamiento.
Un objeto de la invención es utilizar solo un
resorte de compresión para proporcionar tanto una fuerza de presión
en un brazo de pivotado como una fuerza de contribución al mecanismo
de amortiguación.
Una ventaja de la invención es que una polea
fijada a un brazo de pivotado recibe una carga de la correa, y
genera una fuerza del resorte que se suma a la fuerza para el
mecanismo de amortiguación cuando la polea se mueva en un sentido
que comprima al resorte.
Estos y otros objetos o ventajas de la invención
serán evidentes después de revisar los dibujos y la descripción de
la misma, en la que:
la figura 1 es una vista frontal esquemática de
un sistema síncrono (distribución en sincronismo) de transmisión por
correa del tipo para automóvil, el cual incluye un tensor de la
invención;
la figura 2 es una vista en sección tomada a lo
largo de la línea 2-2 de la figura 3 y que muestra
un tensor ampliado de la invención;
la figura 3 es una vista en sección tomada a lo
largo de la línea 3-3 de la figura 2; y
la figura 4 es una vista en perspectiva que
muestra una interrelación de ciertas características de la
invención.
Con referencia a la figura 1 y para el fin de la
ilustración sin limitación a un sistema de transmisión por correa en
particular, el sistema de transmisión de la distribución
sincronizada 10 incluye una correa dentada 12 que está engranada y
tensada alrededor de una polea del cigüeñal, una polea loca 16, y
una polea 18 de la bomba de agua, las poleas de los árboles de
levas 20, 21 y una polea de tensado 22 de un tensor 24 de la
invención.
La polea de tensado 22 se acopla a la correa 12 y
recibe una carga de polea en la forma de una tensión en la correa de
los recorridos adyacentes de la correa 26, 28. La tensión de la
correa de los recorridos mencionados se combina para generar una
componente BF de la fuerza en la correa, a la que a menudo se
denomina como "carga del cubo". La componente BF de la fuerza
de la correa tiene lugar a lo largo de una bisectriz de un ángulo
formado entre los recorridos de la correa 26, 28.
Con referencia más en particular a las figuras
2-4, el tensor incluye: una base 30; un brazo de
pivotado 32 que oscila alrededor de un pivote 34 que puede tener la
forma de un fijador utilizado para asegurar el tensor a un motor (no
mostrado); la polea 22 fijada al brazo de pivotado y para acoplar la
correa 12 y recibir la fuerza de la polea BF; un resorte de
compresión 36 con un primer extremo 38 operativamente conectado al
brazo de pivotado 32, mediante un resalte 40 situado en un radio
operativo 42 en relación con el pivote; y un mecanismo de
amortiguación 43. Los casquillos 44, 44' están interdispuestos
entre el pivote y el brazo de pivotado de una forma conocida, y la
polea está fijada al brazo de pivotado por medio de un rodamiento a
bolas 45, también de una forma conocida.
El brazo de pivotado 32 incluye una extensión o
parte 46 con la forma de una superficie arqueada cóncava 47 que se
mueve con el brazo de pivotado y que está separada a una distancia
radial 48 del pivote 34. La superficie arqueada cóncava 47 está
orientada para enfrentarse generalmente al pivote 34, y a un segundo
extremo 50 del resorte de compresión 36.
La superficie arqueada 47 es substancialmente
concéntrica con el pivote y opcionalmente, tiene una distancia
radial 48 que es igual o superior al radio operativo 42 para obtener
una mayor amortiguación (es decir, cuanto más grande sea el radio,
mayor será el par de amortiguación para una fuerza de amortiguación
dada).
El mecanismo de amortiguación 43 incluye una
zapata movible 52 con una superficie de fricción arqueada convexa 54
que es complementaria y que se acopla a la superficie arqueada
cóncava 47 del brazo de pivotado. La zapata puede tener una forma
con dos partes con una lámina de material de fricción fijada y
respaldada por la zapata. La zapata tiene una superficie en rampa
56, y una parte de recepción del resorte tal como el resalte 58. La
parte de recepción del resorte está enfrentada y se fija al segundo
extremo 50 del resorte de compresión. La superficie de rampa 58 se
acopla a un saliente 60 fijado a la base. El saliente tiene una
superficie de rampa complementaria 62 que se acopla a la superficie
de rampa 56 de la zapata. La superficie de rampa del saliente está
orientada con un ángulo divergente R en relación con un eje
longitudinal 64 del resorte.
El resorte de compresión que está siendo
presionado entre el brazo de pivotado y la zapata opera para
presionar la superficie convexa 54 de la zapata contra la superficie
cóncava 47 del brazo de pivotado 32 para obtener la
amortiguación.
Con referencia particularmente a la figura 4, las
fuerzas sobre la zapata 52 están equilibradas de forma tal que se
mantenga la zapata presionada contra la superficie de rampa 62
cuando la superficie arqueada oscile en su movimiento entre un
sentido horario A y un sentido antihorario B. La superficie de rampa
opera también para retener el segundo extremo del resorte en una
posición substancialmente fija con respecto a la base por medio del
resalte 58.
El resorte de compresión ejerce una fuerza del
resorte SF sobre la zapata que presiona sobre la superficie arqueada
convexa 54 contra la superficie arqueada cóncava 47, acuñando la
superficie de rampa 56 de la zapata contra la superficie de rampa 62
del saliente 60. La superficie cóncava 47 ejerce una fuerza de
reacción CF contra la zapata y la superficie de rampa 62 ejerce una
fuerza de reacción RF contra la zapata. La suma de estas dos
fuerzas controla la posición de la zapata contra la superficie de
rampa 62, que está fijada a la base y formada con la misma por medio
del saliente 60.
En la utilización, el tensor 24 está situado en
forma adyacente en su posición de instalación al motor del
automóvil, y los fijadores tales como el perno de pivotado 34 y
otro pasador o perno 66, fijan y sitúan el tensor en una posición
fija en un motor (no mostrado). La correa dentada 12 está engranada
alrededor de la polea del cigüeñal 14, polea loca 16, polea 18 de
la bomba de agua, y poleas de los árboles de levas 20, 32. La
superficie para llave 68 está provista opcionalmente como medios
para hacer girar el tensor con una llave (en este caso en sentido
antihorario B) hasta una posición alejada de la correa para una
mejor instalación de la correa. Con la correa en la posición
correcta, el brazo de pivotado se permite que gire (en sentido
horario A) hasta el punto en que la polea presione contra la correa
hasta su posición de acoplo de la correa, tal como se muestra en la
figura 1. La correa dentada 12 se tensa conforme la polea se coloca
en acoplamiento a presión contra la correa. La base 30, que puede
tener la forma de un segundo brazo de pivotado que se mueve
alrededor del pivote 34, se mantiene en una posición fija con
respecto al motor mediante las fijaciones 34, 66.
La polea es presionada hasta su acoplamiento con
la correa, por los medios del resorte de compresión que empuja sobre
el brazo de pivotado en su radio operativo 42, de forma que haga
girar el brazo de pivotado, que en este caso es en el sentido
horario A. El resorte de compresión presiona también contra la
zapata movible 52, la cual se mantiene en posición con respecto a
la base 30 por los medios de las superficies de rampa acopladas 56,
62. El resorte presiona la superficie arqueada convexa 54 de la
zapata contra la superficie arqueada cóncava 47 del brazo de
pivotado. La superficie arqueada cóncava 47 oscila angularmente
A-B en respuesta a los movimientos angulares del
brazo de pivotado. La zapata 52 opera para amortiguar los
movimientos angulares del brazo de pivotado mediante el
deslizamiento de la superficie de fricción entre la superficie
arqueada cóncava 47 del brazo de pivotado y la superficie arqueada
convexa 54 de la zapata. El equilibrado de fuerzas de las
superficies de rampa acopladas 56, 62, superficie arqueada acoplada
y el resorte operan para mantener el segundo extremo 50 del resorte
en substancialmente una posición fija en relación con la base 30, de
forma que el resorte pueda operar para presionar el brazo de
pivotado y presionar la polea contra la correa.
Si la tensión en los recorridos de la correa 26,
28 aumenta momentáneamente a partir de estado operativo del motor,
la correa presionará contra la polea con una fuerza incrementada BF
que opera para hacer girar el brazo de pivotado en sentido
antihorario B, y comprimiendo entonces el resorte de compresión 36,
lo que da lugar a una fuerza del resorte SF incrementada. El
incremento en la fuerza del resorte opera para presionar contra la
zapata de amortiguación con una fuerza incrementada contra la
zapata, e incrementando por tanto el deslizamiento de la superficie
de fricción entre la superficie arqueada cóncava y convexa 47, 54,
lo cual opera para inhibir el movimiento del brazo de pivotado en
el sentido antihorario B. Una vez que la tensión en el recorrido
disminuye y en que la fuerza de la correa BF disminuye, la polea es
presionada rápidamente contra el recorrido de la correa por los
medios del resorte de compresión 36 a fin de mantener la tensión de
la correa.
Opcionalmente, pueden proporcionarse topes entre
el brazo de pivotado 32 y la base 30, para limitar el movimiento
angular del brazo de pivotado. Los topes pueden tener la forma de
aletas 70, 72, que sobresalen de la base, y dentro del recorrido
arqueado del brazo de pivotado, a fin de acoplar el brazo de
pivotado y restringir su movimiento.
Opcionalmente, una de las aletas 70 puede ser
ajustable con respecto a la base para permitir que el brazo de
pivotado gire una magnitud angular predeterminada en el sentido
antihorario. La aleta 70 se extiende desde una placa 74 con una
ranura arqueada 76. La placa se mantiene en una posición fija con
respecto a la base mediante un pasador desmontable 78. El fijador 66
se extiende a través de la ranura arqueada y se encuentra en un
estado aflojado cuando el tensor está siendo instalado, a fin de
permitir que la placa se mueva con respecto a la base cuando el
tensor está siendo instalado. Cuando el tensor se encuentra en su
posición de instalación con la polea acoplada a presión contra la
correa, el fijador 66 es apretado asegurando la placa a la base, y
extrayéndose el pasador 78. La aleta 70 se ajusta entonces a una
distancia predeterminada del brazo de pivotado.
La descripción anterior se ha realizado solo con
el fin de ilustración, y no tiene por objeto el limitar el alcance
de la invención, que está limitado por las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (6)
1. Un tensor (24) que tiene una base (30), un
brazo de pivotado (32) que oscila alrededor de un pivote (34) fijado
a la base, una polea (22) fijada al brazo de pivotado (32), un
resorte de compresión (36) que tiene dos extremos (38, 50) con el
primer extremo (38) conectado operativamente al brazo de pivotado
(32), y un mecanismo de amortiguación (43) que inhibe los
movimientos oscilatorios del brazo de pivotado (32), en el que el
mecanismo de amortiguación (43) incluye una zapata movible (52),
estabilizada en la base (30), con una superficie de fricción
arqueada convexa (54) substancialmente complementaria a una
superficie arqueada cóncava (47) y acoplada a la misma, y una parte
receptora del resorte (58); caracterizado porque:
el brazo de pivotado (32) incluye una extensión
(46) que tiene la mencionada superficie arqueada cóncava (47) que se
mueve con el brazo de pivotado (32) y que está orientada para estar
enfrentada generalmente al pivote (34) y al segundo extremo (50) del
resorte de compresión (36);
y porque la parte de recepción del resorte (58)
de la zapata (52) queda enfrentada y fijada al segundo extremo (50)
del resorte, aplicando el resorte (36) la fuerza del resorte contra
la zapata (52), presionando por tanto la superficie de fricción
arqueada convexa (54) de la zapata contra la superficie arqueada
cóncava (47) del brazo de pivotado (32).
2. El tensor (24) según la reivindicación 1, en
el que la zapata (52) está estabilizada en la base (30) por un
saliente (60) asegurado a la base (30), y que tiene una superficie
de rampa (62) que se acopla a una superficie de rampa complementaria
(56) de la zapata (52).
3. El tensor (24) de la reivindicación 1 ó 2,
para tensar una correa (12), siendo la polea (22) para acoplar una
correa (12), en el que el primer extremo del resorte (36) está
operativamente conectado al brazo de pivotado (32) con un radio
operativo (42) en relación con el pivote (34);
estando el brazo de pivotado (32) separado una
distancia del pivote (34);
teniendo la zapata movible (52) una parte de
superficie (56) que se acopla a un saliente (60) fijado a la base
(30), en el que la presión de la superficie arqueada convexa (54)
contra la superficie cóncava (47) genera una fuerza de reacción (CF)
en la zapata (52), combinándose la fuerza del resorte (47) y la
fuerza de reacción (CF) para presionar la zapata (52) contra el
saliente (60).
4. El tensor (24) según la reivindicación 3, en
el que la parte superficial (36) de la zapata (52) y el saliente
(60) son de la forma de superficies de rampa complementarias (56,
62) orientadas en la dirección de un ángulo divergente (R) en
relación con un eje longitudinal (64) del resorte (36).
5. El tensor (24) según la reivindicación 4, en
el que las superficies de rampa complementarias (56, 62) forman un
ángulo divergente (R) en relación con un eje longitudinal (64) del
resorte de compresión (36).
6. El tensor (24) según la reivindicación 3, 4 ó
5, en el que la superficie arqueada cóncava (47) del brazo de
pivotado (32) es substancialmente concéntrica con el pivote
(34).
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