Desde que, em 1995, a Schaeffler inventou a polia livre do alternador ou a OAP (do inglês Overrunning alternator pulley), o caminho para uma nova geração de motores de combustão interna ficou aberto.  A sua missão é libertar o alternador das irregularidades rotacionais que ocorrem na cambota, característica dos propulsores da geração “downsizing”. Mas, sabemos exatamente como funciona ou quais são as suas principais características e que efeitos tem? Neste post do REPXPERT, o Blog da Oficina Mecânica, contamos-lhe tudo sobre a polia livre do alternador em 5 passos.

Os tempos de ignição e compressão nos motores de combustão provocam uma aceleração e um desaceleração da cambota. Estas irregularidades da cambota são transmitidas a todos os acessórios do motor através do sistema de correia auxiliar, fazendo com que estes acessórios acelerem e travem. Inevitavelmente, estes movimentos provocam reações indesejadas que resultam em, por exemplo, comportamentos de ruídos inaceitáveis, altas forças dos tensores das correias, fortes vibrações da correia e, ainda, um desgaste prematuro da mesma.

1. Função da OAP

A sua principal função é desacoplar o alternador das irregularidades rotacionais da cambota de um motor de combustão. Desta forma, o alternador é acionado pelo movimento de aceleração positivo das irregularidades rotacionais da cambota. Por outro lado, também suaviza as vibrações da correia, reduz o nível de força no sistema de correia auxuliar, melhora o comportamento de ruídos e aumenta as rotações médias do alternador na zona de ralenti.

Além disso, deve-se saber que a polia livre do alternador é fabricada em conjunto com um sistema modular que possui uma unidade padrão de desacoplamento. As polias livres do alternador estão especialmente indicadas em motores diesel e gasolina, com baixas rotações de ralenti, com elevado nível de ruídos no ralenti e em alternadores com elevado momento de inércia.

2. Características

A polia livre do alternador é uma unidade modular constituída por vários componentes:

– Uma grande polia com perfil de correia de nervuras trapezoidais

– Unidade de roda livre tipo casquilho com dois rolamentos de apoio radiais (OAP) ou unidade de roda livre com amortecedores de torção com rolamentos de deslizamento (OAD).

– Anel interior com orifício de centralização para o veio do alternador e estriado para transmitir o binário de aperto para  o veio do alternador durante a montagem.

– Juntas no lado frontal e no lado do alternador.

– Tampa de proteção na parte frontal.

3. Desenho

Tal como já vimos, a OPA está constituída por uma polia, uma unidade de roda livre com rolamentos de apoio radiais integrados e casquilho interior com perfil de rampa, anel interior com estriado, junta de elastómero, placa de pressão com junta labial e tampa de proteção de plástico. O anel interior e a polia estão mecanizados e adaptam-se à geometria pretendida. Graças à folga axial, a pista da correia ajusta-se por si mesma.

Graças a este desenho, há uma melhoria bastante significativa no comportamento dos ruídos da correia produzidos pelo perfil. Desta forma, a correia não está dirigida positivamente na roda de acionamento do alternador. O orifício das polias livres do alternador está desenhado para que não sejam necessárias modificações no   veio do alternador.

4. Efeitos sobre o motor

É interessante saber quais são os efeitos da polia livre do alternador no acionamento  do sistema auxiliar. A utilização de uma polia livre do alternador reduz as vibrações da correia e, desta forma, protege os componentes acessórios e melhora o comportamento dos ruídos do motor.

Isto é necessário porque, dependendo do nível de carga do motor, assim como da carga dos próprios acessórios e da aceleração e atraso das massas dos mesmos, são provocadas reações indesejadas no acionamento dos acessórios. Estas reações manifestam-se, por exemplo, em comportamentos de ruídos inaceitáveis, em altas forças dos tensores das correias, em fortes vibrações da correia e, finalmente, num desgaste prematuro da mesma que é necessário eliminar.

Na figura 1 da imagem inferior está representado o funcionamento do motor sem OAP. Para além de provocar ruídos, as vibrações também reduzem a vida útil da correia e podem causar a rotura do tensor.

Na figura 2 pode-se ver como a OAP reduz estas vibrações, protegendo o sistema auxiliar e melhorando o conforto acústico do motor.

5. Funcionamento

O efeito de desacoplamento é o resultado da energia cinética do rotor do alternador, que adianta a polia atrasada pela correia. Este efeito ocorre principalmente com rotações do motor até aproximadamente 2000 rpm (Figura 1), e depende em grande medida do esquema de acionamento, da amplitude das vibrações rotacionais da cambota, da elasticidade da correia e da carga elétrica do alternador, assim como da sua inércia de massas.

Durante a aplicação das mudanças (caixa de velocidades), o  veio do alternador também se desacopla pela redução das rotações do motor. Desta forma, evitam-se ruídos por deslocações da correia. O alternador  possui resistência ao movimento devido à produção de corrente. Por conseguinte, quando a carga do alternador aumenta, a velocidade entre o  veio do alternador e a polia é ligeiramente reduzida, mas mantém-se o efeito da otimização causado pela roda livre.