POLEA DE ÓRGANO DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA, ALTERNADOR-MOTOR DE ARRANQUE SEPARADO EQUIPADO CON UNA TAL POLEA Y SISTEMA DE ACCIONAMIENTO POR MOTOR TÉRMICO.

Alternador-motor de arranque separado del cigüeñal de un motor térmico de un vehículo automóvil,

el cual presenta en régimen de arranque una primera zona de deformaciones de base y en régimen de arranque una segunda zona de deformaciones más extendidas que la primera zona de las deformaciones de base y que presentan una polea de órgano de trasmisión de potencia (10, 20) por correa (1), en régimen de arranque y luego en régimen operación, que comprende al menos un elemento elástico de desacoplamiento (202, 302, 402, 502, 602) localizado entre un cubo central (203, 303, 403, 503) y una rueda (201, 301, 401, 501) sobre la cual se tiende la correa de impulsión, y se asocia con un elemento limitador de desplazamiento progresivo (510; 610; 710) caracterizado porque el limitador de desplazamiento comprende dos componentes, a saber un plato central (512, 612, 712, 812, 912) solidario de una cara externa del cubo central, acoplado a dos topes (514, 614, 714, 814, 914) dispuestos regularmente, en periferia, en una cara interna de la rueda, y en la cual los elementos desacopladores y limitadores del desplazamiento forman un ensamble elástico que provee dos valores de rigidez, bien sea en fase motor o receptor, a saber un primer valor de base (K1, K2) de la rigidez aportada por el elemento desacoplador elástico activo en régimen de arranque o operación en una zona central de deformaciones positivas y negativas para cada sentido de par que corresponde con la dicha primera zona de deformación de base y, a la cual se añade, en los intervalos situados más allá de la dicha zona central, una rigidez suplementaria (ΔK1, ΔK2) aportada por el limitador de desplazamiento para suministrar una rigidez resultante (K3, K4) de valor absoluto superior

La invención se relaciona con un alternador–motor de arranque separado del cigüeñal de un vehículo automóvil como se revela en la EP 012669 A y que corresponde al preámbulo de la reivindicación 1.

El campo involucrado es el de la transmisión de potencia y apunta más particularmente, pero no exclusivamente, a los sistemas de arrastre reversible de motor térmico de un vehículo automóvil, particularmente entre un cigüeñal y un alternador-motor de arranque, unidos por una correa. La polea puede igualmente equipar de forma ventajosa otros órganos de la cadena cinemática de arrastre, particularmente órganos no reversibles: compresor, bomba de agua, etc.

La invención puede igualmente aplicarse en todos los campos que requieren de la transmisión de potencia por parte máquinas giratorias o motores, por ejemplo en instalaciones industriales.

Es conocida la integración de la función de arranque de un motor térmico sobre el alternador, llamado también alternador-motor de arranque. Esta integración permite suprimir el arranque, corona dentada pesada acoplada a un volante de fuerte inercia y al arranque eléctrico.

El alternador–arranque sirve a la vez de motor, para realizar el arranque del motor térmico a través de una unión flexible y comportándose la polea de cigüeñal como un freno, y luego como receptor una vez el motor ha arrancado, particularmente con el fin de recargar la batería.

La integración puede hacerse ya sea por acoplamiento directo del alternador montado sobre el árbol del cigüeñal, llamado entonces Alternador-Motor de arranque Integrado (A.D.I.), ya sea por un alternador-motor de arranque en una transmisión por correa (en remplazo del alternador clásico), llamado Alternador-Motor de arranque Separado (A.D.S.).

En la solución separada (A.D.S.), la impulsión por correa entre los dos órganos, cigüeñal y alternador, permite una gran adaptabilidad para montaje y un arranque silencioso. La correa es de tipo poli-V, con muescas o trapezoidal. La presente invención pertenece a esta segunda categoría.

Pero la puesta en marcha de un motor térmico es un fenómeno dinámico brusco que fluctúa rápidamente en función de fricciones internos, variables según el estado del sistema de bielas y de las compresiones sucesivas. Como se ilustra en los diagramas de tiempo de la Figura 13, en esta fase de arranque de fuerte exigencia, la velocidad del cigüeñal VB aumenta bruscamente (con un instante T0 de algunos segundos) y el par cigüeñal cambia de resistencia a motor. En estas condiciones, el par alternador-motor de arranque CAD fluctúa él mismo, respectivamente, entre motor (picos positivos Cm) y resistencia (picos negativos Cr).

Después de la puesta en marcha, en régimen denominado “de arranque”, el cigüeñal se convierte en motor y el alternador-motor de arranque en receptor. En su funcionamiento, la velocidad instantánea del cigüeñal fluctúa entonces sensiblemente de manera sinusoidal: es el fenómeno conocido de aciclismo motor. Estas fluctuaciones de velocidad son transmitidas por la correa a los órganos receptores tales como alternadores, compresores, bombas de agua.

En el alternador-motor de arranque, siendo las inercias elevadas, los pares dinámicos generados son entonces de amplitudes fuertes, en alternancia positivos y negativos a pesar de la rotación en un solo sentido: estos pares generan variaciones de tensión importantes, con niveles de tensiones máximas de exigencias fuertes para los componentes (correas, tensores de rodamiento de órganos o enrroladores) y de tensiones mínimas débiles que pueden provocar un mal arrastre (deslizamiento) y ruido. En régimen de arranque del motor, el par que resiste sobre el cigüeñal puede alcanzar valores del orden de 90 Nm pero igualmente valores netamente superiores, hasta 150 a 180 N.m. Ahora bien, una polea desacoplada clásica montada en el alternador no es capaz de entregar típicamente más que un par motor del orden de 30 N.m como máximo, lo que permite entregar un par sobre el cigüeñal de 90 N.m con una relación de reducción típicamente de 3 entre los dos órganos.

En particular cuando los pares netamente superiores deben ser dispuestos en el cigüeñal, las variaciones de par son importantes y los golpeteos provocan entonces deslizamientos y vibraciones en la transmisión por intermedio de la correa.

Conviene igualmente observar que los valores positivos y negativos de los pares no son necesariamente simétricos, debido a las asimetrías de los efectos de amortiguación (por fricción) y a disimetrías mecánicas en los movimientos, tanto en régimen de puesta en marcha como de operación.

Para absorber las variaciones dinámicas en modo de operación, es conocida la utilización de ruedas libres, como se describe en los documentos de la patente US 5,676,225, US 6,093,991 o US 6,237,736, o ruedas libres elásticas, tales como las de los documentos US 6,038,130 o EP 0 517 184. Los sistemas con rueda libre o rueda libre elástica son por principio totalmente incompatibles con una utilización reversible, por ejemplo en una polea de alternador-motor de arranque para impulsar un cigüeñal, a causa del cambio de sentido del par.

**(Ver fórmula)**

Existen igualmente poleas desacopladas equipadas con un anillo elastomérico, cuya rigidez condiciona una deformación angular. Permiten absorber las irregularidades de velocidad o de par y están por lo tanto dedicadas esencialmente a la atenuación en régimen de funcionamiento en bajos regímenes del cigüeñal .

La invención busca resolver los problemas citados, y en particular realizar un sistema que pueda, en fase de arranque, atenuar los golpeteos de los pares y limitar las variaciones de tensión, así como el riesgo de generar tensiones demasiado bajas que provocan deslizamientos y ruido, asegurando un desacoplamiento eficaz en régimen de arranque.

Con este propósito, la invención aprovecha en particular la elasticidad de los desacoples para satisfacer este doble objetivo.

Más precisamente, la invención tiene por objeto un alternador-motor de arranque según las características de la reivindicación 1.

Típicamente, la zona de rigidez de un tal ensamble de desacoplamiento se extiende entre 0,2 y 4 N.m/grado.

Según modos de realización particulares, el elemento de desacoplamiento es una corona en elastómero adherida directamente o por intermedio de un inserto, un resorte de torsión o un resorte helicoidal o uno al menos de estos elementos asociados con dos ruedas libres montadas en oposición.

La corona elástica es en material de tipo goma, preferiblemente: silicona, un HNBR (hidrógeno-nitril- butadieno), cloropreno, un EPDM (etileno-propileno-dieno), un BR (caucho de butadieno), un NR (caucho de nitrilo) o una combinación de dos al menos de estos compuestos. El elemento de desacoplamiento puede ser igualmente un resorte en torsión en lámina de acero o un resorte de acero helicoidal. Esta diversidad de materiales permite adaptar la rigidez a cualquier sistema de transmisión.

El ensamble elástico proporciona dos valores de elasticidad, sea en fase motor o en fase receptor, es decir que el órgano genera o recibe un par motor, un primer valor de base aportado por el elemento desacoplador elástico activo, al cual se añade, más allá de un ángulo de desplazamiento prerreglado, una rigidez suplementaria aportada por al menos un limitador de desplazamiento de dos compuestos: un plato central, solidario de una cara externa del cubo central, acoplado con topes elásticos dispuestos regularmente, en periferia, sobre una cara interna de la rueda, estando los topes y los limitadores conformados para ponerse en contacto deformante.

Según modos de realización particulares:

- el plato central es en forma de polígono regular preferiblemente con cuatro lados, y los topes angulares son

prismáticos en material elástico que presentan dos caras principales de contacto y una cara de adhesión a la

rueda; -el plato central es anular y presenta una capa periférica de un material elástico que presenta salientes que entran

en contacto con los topes periféricos; -los topes se forman a partir de un resorte con lámina periférica integrada con la rueda y presentan salientes

centrípetos repartidos regularmente, o bien estos topes son resortes de lámina.

Según otros modos de realización... [Seguir leyendo]

1. Alternador-motor de arranque separado del cigüeñal de un motor térmico de un vehículo automóvil, el cual presenta en régimen de arranque una primera zona de deformaciones de base y en régimen de arranque una segunda zona de deformaciones más extendidas que la primera zona de las deformaciones de base y que presentan una polea de órgano de trasmisión de potencia (10, 20) por correa (1), en régimen de arranque y luego en régimen operación, que comprende al menos un elemento elástico de desacoplamiento (202, 302, 402, 502, 602) localizado entre un cubo central (203, 303, 403, 503) y una rueda (201, 301, 401, 501) sobre la cual se tiende la correa de impulsión, y se asocia con un elemento limitador de desplazamiento progresivo (510; 610; 710) caracterizado porque el limitador de desplazamiento comprende dos componentes, a saber un plato central (512, 612, 712, 812, 912) solidario de una cara externa del cubo central, acoplado a dos topes (514, 614, 714, 814, 914) dispuestos regularmente, en periferia, en una cara interna de la rueda, y en la cual los elementos desacopladores y limitadores del desplazamiento forman un ensamble elástico que provee dos valores de rigidez, bien sea en fase motor o receptor, a saber un primer valor de base (K1, K2) de la rigidez aportada por el elemento desacoplador elástico activo en régimen de arranque o operación en una zona central de deformaciones positivas y negativas para cada sentido de par que corresponde con la dicha primera zona de deformación de base y, a la cual se añade, en los intervalos situados más allá de la dicha zona central, una rigidez suplementaria (∆K1, ∆K2) aportada por el limitador de desplazamiento para suministrar una rigidez resultante (K3, K4) de valor absoluto superior.

2. Alternador-motor de arranque según la reivindicación 1, en el cual el elemento desacoplador es una corona en elastómero (202) que se adhiere directamente o por intermedio de un inserto, un resorte de torsión (302), un resorte helicoidal (402), o uno al menos de estos elementos asociados a dos ruedas libres (3a, 3b) montadas en oposición.

3. Alternador-motor de arranque según la reivindicación precedente, en el cual el material elástico de la corona es un material de tipo caucho, escogido entre la silicona, un HNBR, cloropreno, un EPDM, un BR, un NR, y una combinación de al menos dos de estos compuestos.

4. Alternador-motor de arranque según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el plato central es en forma de polígono regular (712), preferiblemente con 4 lados, y los topes angulares (714) son en material elástico que presentan dos caras principales de contacto (FP).

5. Alternador-motor de arranque según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual el plato central es anular (922) y presenta una capa periférica en material elástico que forma salientes (933, 934) que ponen en contacto los topes periféricos (714, 924).

6. Alternador-motor de arranque según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la cual los topes se forman a partir de un resorte con lámina periférica (R) montado en la rueda y que presentan salientes centrípetos (814) repartidos regularmente.

7. Alternador-motor de arranque según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual los limitadores de desplazamiento se tornan disimétricos por la presencia de topes angulares (714, 814) y/o de salientes (933, 934) del plato angular que presentan una diferencia de densidad, módulo o de forma según la cara de contacto de manera que los contactos deformantes obtenidos según la cara (FP y FP*) que definen las rigideces adaptadas en el sentido del par correspondiente hacen intervenir una combinación adaptada de dos rigideces específicas para cada sentido de par, obtenido por la asociación del elemento elástico específico de base y del limitador de desplazamiento disimétrico.

8. Alternador-motor de arranque según la reivindicación 7 en el cual un ensamble elástico de desacoplamiento de repartición optimizado de los estados de rigidez correspondiente a los regímenes de puesta en marcha y operación de cada sentido de par se realiza por la determinación de la posición en estado libre de las salientes del plato que forma, con cada tope de retención correspondiente en modo motor o receptor de estas avanzadas, un ángulo (θ1, θ2) prerreglado de umbral de cambio de régimen de puesta en marcha/operación.

9. Alternador-motor de arranque según la reivindicación 7 u 8, en el cual cada tope está constituido de dos semitopes de materiales que tienen densidades diferentes.

10. Alternador-motor de arranque según la reivindicación 8 o 9, en el cual cada tope posee un cable trenzado (715) de material rígido o de más alta densidad que el material elástico del resto del tope, estando el cable trenzado dispuesto más cerca de una cara de contacto que de la otra.

11. Alternador-motor de arranque según la reivindicación 7 u 8, en el cual se inserta una lengüeta en material elástico (815) entre la rueda y una parte de un tope en forma de avanzada de un resorte anular con lámina.

12. Alternador-motor de arranque según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual, con el fin de diferenciar igualmente las rigideces de los regímenes de operación en modo motor y receptor, el desacoplamiento se realiza mediante dos elementos desacopladores elásticos de base de rigidez diferente

(602a, 602b), uno al menos de estos elementos asociado con un limitador de desplazamiento (612a, 614a; 612b, 614b) adaptado en rigidez según el modo y cada asociación se monta en una rueda libre (3a, 3b), estando las dos ruedas libres en oposición de manera que definen un valor de rigidez adaptado a cada sentido.

13. Alternador-motor de arranque según las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la dicha zona de las deformaciones de base corresponden a los pares comprendidos entre -20 N.m y +20 N.m.