BR102012022803A2

BR102012022803A2 - Desacoplador com sistema de roda livre e amortecimento de vibrações

Info

Publication number: BR102012022803A2
Application number: BR102012022803-3A
Authority: BR
Inventors: Alvaro Canto Michelotti
Original assignee: Zen S A Ind Metalurgica
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-10-14
Also published as: WO2014036625A8; CN105008747B; HK1216769A1; CN105008747A; IN2015DN02320A; WO2014036625A2; US20150285365A1; WO2014036625A3; JP2015534008A; MX357297B; EP2894364A2; JP6511393B2; US9605743B2; ES2643569T3; US20170227108A1; HUE034944T2; CA2884682A1; BR102012022803B1; PL2894364T4; PL2894364T3

Abstract

DESACOPLADOR COM SISTEMA DE RODA LIVRE E AMORTECIMENTO DE VIBRAÇÕES. A presente invenção refere-se a um desacoplador com sistema de roda livre e amortecimento de vibrações compreendendo uma polia (2), um eixo (7) acionável pela polia (2), um cubo de eixo (4,6) que possui uma primeira peça de cubo (4) e uma segunda peça de cubo (6), o clubo de eixo (4,6) sendo acoplado entre a pista interna da polia (2) e a superfície externa do eixo (7), pelo menos um elemento de mancalização entre o eixo (7) e a polia (2), uma mola de torção (3), e uma mola embreagem (5), sendo que a primeira peça de cubo (4) do eixo é montada sobre o eixo (7), e a segunda peça de cubo (6) é montada ao redor do eixo (7) podendo girar em relação a ele, a mola de torção (3) está disposta entre a pista externa do cubo de eixo (4,6) e a pista interna da polia (2), com uma primeira extremidade operativamente acoplável á polia (2), e uma segunda extremidade operativamente acoplável ao cubo do eixo (6), e a mola embreagem (5) está disposta internamente em relação pa mola de torção e é acoplável por fricção ao cubo de eixo (4,6) para transmissão de toque ao eixo (7).

Description

Relatório Descritivo da Patente de invenção para "DESACOPLADOR COM SISTEMA DE RODA LIVRE E AMORTECIMENTO DE VIBRAÇÕES".

A presente invenção refere-se a um desacoplador com sistema 5 de roda livre e com mecanismo de amortecimento de vibrações que pode ser aplicado a conexões mecânicas, tais como alternadores de veículos. O desacoplador de acordo com a invenção possui um sistema de falha-segura e pode ser configurado para operar também como embreagem unidirecional.

Descrição do estado da técnica Os desacopladores do tipo OAD (overrunning alternator decou

pler) com sistema de roda livre são utilizados em alguns tipos de conexão, tais como alternadores de motores de veículos entre outros, para permitir a transmissão de energia de um eixo de acionamento para um eixo acionado, de tal forma que o eixo acionado possa girar em uma velocidade superior à 15 do eixo de acionamento, ou ainda em um sentido diferente de rotação. Nessas situações, o desacoplador realiza o desacoplamento entre o eixo de acionamento e o eixo acionado, fornecendo um sistema de roda livre que permite que os dois eixos girem de forma independente um do outro. Além disso, o desacoplar permite que se modifique a frequência natural de resso20 nância do sistema da correia de acessórios do motor de combustão interna, reduzindo o nível de ruído e vibração do sistema como um todo e aumentando a vida útil de alguns componentes críticos, tais como o tensionador.

Nos acoplamentos para transmissão de torque que utilizam uma polia acionada por uma correia para transmitir torque para um eixo, uma mo25 Ia embreagem ou envoltório é disposta internamente à polia, em contato direto com sua pista interna. O cubo do eixo ou o próprio eixo a ser acionado ficam dispostos internamente à mola embreagem, para que está realize a função de transmissão de torque. Em todo caso, para que ocorra o acoplamento entre o eixo de acionamento e o eixo acionado, é necessário um con30 tato de fricção da mola embreagem com a pista interna na polia. Esse contato de fricção envolve valores altos de tensão, e pode provocar grande desgaste nos componentes do desacoplador, e particularmente na polia. Para suportar essas altas tensões e proporcionar uma durabilidade aceitável ao equipamento, a polia, e em especial sua pista interna, deve ser constituída de um material bastante resistente, como aço, e ou ser submetido a algum tipo de tratamento térmico para aumentar sua resistência. Isso acaba au5 mentando o peso do acoplador, seu custo e tornando mais complexo seu processo de produção.

Além disso, os desacopladores também devem possuir uma mola de torção ou outro meio equivalente que possa essencialmente alterar a frequência natural de ressonância (conforme já citado anteriormente) e ga10 rantir um melhor desempenho de transmissão de energia. Normalmente, essa mola é disposta internamente à mola embreagem, entre ela e o eixo ou o cubo do eixo. Para proporcionar o efeito de amortecimento de vibrações, a mola de torção não precisa exercer um contato de fricção com os demais componentes do desacoplador. Porém, quanto maior a mola, maior é a sua 15 resistência mecânica para um mesmo nível de torque da aplicação Entretanto, as dimensões que a mola de torção pode assumir são limitadas pelo diâmetro reduzido do espaço interno da mola de embreagem.

O documento W02012061936, por exemplo, descreve um desacoplador que é posicionável entre um eixo (por exemplo, para um alterna20 dor) e um elemento para transmissão de potência (por exemplo, uma correia) em um motor. O desacoplador inclui um cubo que é montado no eixo, uma polia que engata no elemento de transmissão de energia e uma mola de isolamento entre o cubo e o eixo. O desacoplador fornece pelo menos um torque de amortecimento em um valor selecionado entre o cubo e a poli25 a. Esse documento mostra a mola embreagem em contato com a pista interna da polia para engate por fricção, e a mola de torção disposta internamente à mola embreagem, efetuando amortecimento de vibração.

O documento W02012061930, por exemplo, se refere a um conjunto de desacoplador para utilização entre um eixo e um elemento de transmissão usado para acionar o eixo. O desacoplador inclui uma polia, um cubo e uma mola de torção enrolada. As duas extremidades da mola são encaixáveis, pelo menos indiretamente, com a polia e o cubo, para a transferência de torque entre os mesmos. Pelo menos uma das extremidades da mola engata uma estrutura de engate (na polia ou no cubo) que inclui um ombro axial helicoidal e uma parede condutora. A mola transfere torque numa direção através da parede condutora (por exemplo, quando a polia gira 5 mais rápido do que o cubo), mas a extremidade da mola não está fixamente ligada à parede do condutor. Esse documento não realiza ao mesmo tempo as funções de roda livre e de amortecimento antivibrações. Também não é conhecido nenhum outro documento do estado da técnica que concilie essas duas funcionalidades, e que utilize uma polia com corpo de material Ie10 ve.

Outro inconveniente encontrado nos desacopladores do estado da técnica, tais como as anterioridades aqui citadas, é a ocorrência de vazamento da graxa usada para lubrificar a mola embreagem, a mola de torção e demais componentes, devido à força de aceleração centrífuga gerada 15 quando o desacoplador está em operação. Como pode ser visto nos desacopladores dos documentos do estado da técnica aqui citados, normalmente o cubo do eixo ou os mancais ficam em contato diretamente com a pista interna da polia, justamente na região para a qual a graxa é direcionada pela força de aceleração centrífuga, próximo às extremidades externas das mo20 Ias. Esse contato entre o cubo do eixo e a polia não é completamente estanque. Podem ser utilizados selos de vedação entre essas peças, para reduzir o vazamento, porém a aplicação de selos de vedação implica na incorporação de uma peça adicional ao desacoplador, o que aumenta a complexidade da sua construção e pode vir a aumentar seu custo. Além disso, as 25 molas não ficam completamente isoladas dentro de alojamentos no interior do desacoplador, o que também contribui para o vazamento de graxa.

Também não são conhecidos do estado da técnica desacopladores do tipo OAD com mecanismos para falha-segura, que permitem que o desacoplador possa continuar a operar por um intervalo de tempo determi30 nado, em caso de falha ou quebra da mola de torção. Nos desacopladores do estado da técnica, quando a mola de torção se quebra, o desacoplador perde sua função, deixando de transmitir torque ao eixo acionado. Caso esse desacoplador seja aplicado a um alternador de um veículo, este último vai conseguir andar até esgotar sua bateria, e em seguida vai parar completamente devido à descarga da bateria, pois o alternador não estará mais gerando energia.

Os mecanismos de falha-segurapodem permitir que o desaco

plador continue operando, como se fosse uma polia rígida, por um período de tempo, até que se possa substituir a polia danificada.

Finalmente, não são conhecidos do estado da técnica desacopladores que podem ser usados tanto como desacopladores do tipo OAD com sistema de roda livre, como embreagens unidirecionais (One-way clutch

- OWC) sem o sistema de absorção de vibração, por meio de uma adaptação simples no sistema.

Objetivos da Invenção

Um primeiro objetivo da invenção é de proporcionar um desacoplador que realize as funções tanto de roda livre como de amortecimento de vibrações, e cuja polia possa ser constituída de materiais com menor resistência, dispensando tratamentos de superfície, com menor custo e boa durabilidade.

Também é objetivo da invenção proporcionar um desacoplador 20 que possa utilizar uma mola de torção de maior diâmetro, aumentando a resistência mecânica da mola de torção para um mesmo espaço disponível para o sistema, minimizando assim a falha potencial por quebra da mola de torção no caso de sobrecarga. Essa vantagem permite que o torque sobre a mola de torção seja obtido sem o uso de componentes adicionais que pos25 sam limitar o torque e diminuir as tensões sobre a mola de torção.

Outro objetivo da invenção é de proporcionar um desacoplador dotado de construção simples que seja estanque ou reduza o vazamento de graxa decorrente da força de aceleração centrífuga.

É também objetivo da invenção fornecer um desacoplador com mecanismos de falha-segura, que permita que o desacoplador possa continuar a operar no sentido de garantir que o torque permaneça sendo transmitido, mesmo em caso de falha ou quebra da mola de torção ou da mola embreagem.

Finalmente, é objetivo da invenção proporcionar um desacoplador que possa operar como desacoplador do tipo OAD e também como embreagem unidirecional, a partir de modificações simples na construção do produto.

Descrição resumida dos desenhos

A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

figura 1 - é uma vista explodida dos componentes do desaco

plador de acordo com uma modalidade da invenção;

figura 2 - é uma vista em seção transversal do desacoplador mostrado na figura 1 em estado montado;

figura 3 - é um diagrama de blocos mostrando esquematicamente a disposição interna do desacoplador de acordo com a invenção;

figuras 4A e 4B - são vistas em seção transversal em detalhe de duas modalidades de acoplamento das primeira e segunda peças de cubo do desacoplador de acordo com a invenção;

figura 5 - é uma vista em seção transversal do mecanismo de falha-segura da mola de torção e do sistema de embreagem do desacoplador, mostrando o acoplamento entre a primeira peça de cubo, a segunda peça de cubo e a arruela de batente em estado de funcionamento normal;

figura 6 - é uma vista em seção transversal do mecanismo de faIha-segura da mola de torção e do sistema de embreagem do desacoplador, mostrado o acoplamento entre a primeira peça de cubo, a segunda peça de cubo e a arruela de batente em funcionamento em modo de falha-segura;

figuras 7A e 7B - são vistas em seção transversal em detalhe do acoplamento entre a segunda peça de cubo e a arruela de batente respectivamente em funcionamento normal e em modo de falha-segura;

figura 8 - mostra a face da parede da segunda peça de cubo

com ressalto para operação em modo de falha-segura;

figura 9 - mostra a face da arruela de batente em contato com a parede da segunda peça de cubo, para operação em modo de falha-segura;

figuras 10A e 10B - são vistas em seção transversal em detalhe da disposição da segunda peça de cubo e da arruela de batente em relação à polia respectivamente em funcionamento normal e em modo de falha5 segura com travamento entre a segunda peça de cubo e a polia; e

figura 11 - é uma vista em seção transversal do desacoplador de acordo com a invenção sem a mola de torção, na configuração de embreagem unidirecional;

Descrição detalhada das figuras A presente invenção se refere a um desacoplador com sistema

de roda livre e também com mecanismo de amortecimento de vibrações, conforme mostrado nas figuras 1 a 11, que pode ser usado para diferentes tipos de dispositivos mecânicos como, por exemplo, o acoplamento entre polias e alternadores em veículos automotores.

Como pode ser visto mais claramente nas figuras 1 e 2, o desa

coplador compreende essencialmente um eixo 7 a ser acionado, um cubo de eixo 4, 6 disposto ao redor do eixo 7, uma polia 2 disposta externamente ao cubo de eixo, responsável por acionar o eixo, pelo menos um elemento de mancalização e centralização entre o eixo 7 e a polia 2, uma mola de tor20 ção 3 e uma mola embreagem 5. A mola de torção 3 está disposta entre a pista externa do cubo de eixo 7 e a pista interna da polia 2, com uma primeira extremidade operativamente acoplável à polia 2, e uma segunda extremidade operativamente acoplável ao cubo de eixo.

A mola embreagem 5 está disposta internamente em relação à 25 mola de torção 3 e é acoplável por fricção ao cubo de eixo 4, 6 para transmissão de torque ao eixo 7. Na modalidade da invenção mostrada nas figuras, a mola embreagem 5 está disposta entre a superfície externa do eixo 7 e a pista interna do cubo de eixo 4, 6, de modo que ela é acoplável por fricção à pista interna do cubo de eixo 4, 6. Porém, de acordo com uma moda30 Iidade preferida da invenção não ilustrada, a mola embreagem 5 está disposta entre a pista externa do cubo de eixo 4, 6 e superfície interna da mola de torção 3, de modo que ela é acoplável por fricção à pista externa do cubo de eixo 4, 6.

A figura 3, que se refere a uma representação esquemática da invenção, ilustra os componentes funcionais desse desacoplador em um diagrama de blocos, de tal forma que o componente mais externo é mostrado 5 à esquerda, e os componentes que vão sendo sucessivamente acoplados internamente são mostrados em direção à direita, terminando com o elemento mais interno que é o eixo acionado, o qual pode ser acoplado a um alternador. Essa figura 3 identifica claramente como essa invenção se distingue dos desacopladores do estado da técnica, contém uma polia aciona10 da por uma correia, e internamente à polia é disposta a mola de torção 3. Internamente à mola de torção é disposto o conjunto de embreagem unidirecional (one-way clutch assembly) que é constituído pelo cubo de eixo e pela mola embreagem, cuja pista interna realiza o acoplamento com transmissão de torque com o eixo acionado. O desacoplador também possui o 15 pelo menos um elemento de mancalização entre o eixo 7 e a polia 2. Preferivelmente, são utilizados como elementos de mancalização um rolamento 8 e uma bucha 1 dispostos entre o eixo acionado e a polia. Os detalhes dessas peças, a disposição relativa e a cooperação entre elas serão descritos com mais detalhes a seguir, com referência às figuras 1 a 11.

A polia 2 é o componente sobre o qual é aplicado um torque que

é transmitido ao eixo 7, de modo que o movimento rotativo da polia pode acionar o movimento de rotação do eixo. Em uma modalidade preferida da invenção, o eixo 7 é um eixo de alternador que é acionado pela polia. O acoplamento entre a polia 2 e o eixo 7 é rotativo, entretanto, devido à opera25 ção do desacoplador, o eixo pode girar juntamente com a polia quando estão no estado acoplado, ou ainda pode girar em uma velocidade diferente e maior do que a polia (“overrunning”) ou ainda em um sentido diferente da polia, quando estão em estado desacoplado. A polia 2 possui uma superfície externa dotada de filetes, para acoplamento de uma correia (não ilustrada) 30 acoplada a outros componentes de um motor, tal que a correia aciona o movimento rotativo da polia 2.

Quanto à sua geometria interna, em uma modalidade preferida da invenção que pode ser vista mais claramente na figura 2, a polia 2 possui uma porção 21 com maior espessura e, portanto, com menor diâmetro interno, a qual se estende radialmente em direção à primeira peça de cubo 4. Porém, a polia funcionaria também sem essa parte de menor diâmetro. Uma 5 bucha 1 é acoplada entre a extremidade dessa porção 21 da polia 2 e a extremidade da primeira peça de cubo 4. A bucha 1 é responsável pela mancalização e centralização entre o eixo 7, a primeira peça de cubo 4 e a polia

2, permitindo também que ocorra um movimento rotativo entre a polia 2 e o eixo 7.

A polia 2 apresenta ainda uma porção central 22 com maior di

âmetro interno do que a porção 21, formando, assim, uma cavidade interna, dentro da qual fica disposta a mola de torção 3. Na região de transição entre a porção 21 de menor diâmetro interno e a porção central 22 de maior diâmetro interno, é formada uma parede 23 que fecha uma extremidade da ca15 vidade de alojamento da mola de torção, e realiza a função de contensão de vazamento de graxa para a graxa da mola de torção 3. A função de contensão de vazamento de graxa se deve ao fato de que, quando o desacoplador está em operação e os seus componentes estão realizando movimentos rotativos, essas rotações geram uma força de aceleração centrífuga que tende 20 a impulsionar a graxa para fora do desacoplador. Devido à disposição da parede de contensão de vazamento de graxa 23 formando um ângulo em peça única com a superfície interna da porção central 22 da polia, a graxa impulsionada na direção centrífuga se choca com essas paredes de contensão e fica armazenado dentro do alojamento da mola de torção 3.

A superfície ou pista interna da polia 2 possui um batente (não

ilustrado) formado na porção central 22, o qual topa contra a primeira extremidade da mola de torção 3, quando a polia gira, transferindo torque de rotação para a mola de torção 3. Desta forma, uma vez que a segunda extremidade da mola de torção 3 está operativamente acoplada ao cubo de eixo 30 6, a polia 2 transmite o seu torque de rotação para a mola de torção 3, a qual irá, por sua vez, transmitir esse torque para o cubo de eixo 6, e consequentemente, para o eixo 7, conforme será melhor explicado posteriormente.

Como a transmissão de torque entre a polia 2 e a mola de torção 3 ocorre por meio de um batente que aplica o torque à extremidade da mola 3, então não há necessidade de acoplamento por fricção entre a mola 5 de torção e a polia. Dessa forma, a superfície interna da porção central 22 da polia não precisa apresentar elevada dureza e resistência. Consequentemente, a polia não precisa ser constituída de materiais pesados e resistentes, tais como aço e outros metais, e nem ser submetida a tratamentos térmicos de superfície. Assim, a polia pode ser constituída de materiais leves, 10 menos resistentes e mais baratos, tais como alumínio ou materiais poliméricos.

Conforme mencionado anteriormente e como pode ser visto na ilustração esquemática da figura 2, no desacoplador de acordo com a invenção, a mola embreagem 5 fica localizada internamente entre os cubos de 15 eixo 4, 6 e o próprio eixo 7 ou entre o cubo de eixo e a mola de torção 3, ao invés de ser disposta próxima à pista interna da polia 2, como é feito no estado da técnica. Em decorrência da disposição usada na presente invenção, pode-se aplicar ao desacoplador de acordo com a invenção molas de torção

3 mais largas, cujo diâmetro é apenas limitado pela pista interna da porção central 22 da polia. Molas de torção de maior diâmetro realizam com maior eficiência a função de amortecimento das vibrações torcionais do motor por estarem sujeitas a níveis inferiores de tensão para um mesmo carregamento, sendo essa uma das vantagens da invenção frente ao estado da técnica.

A polia 2 apresenta ainda uma porção 24, a qual possui um diâmetro interno compatível com o diâmetro do rolamento 8, de modo a ser montada por interferência, ou por outro meio adequado, sobre ele, permitindo um movimento de rotação relativo entre a polia 2 e o eixo 7.

Os cubos de eixo 4, 6 do desacoplador são montados entre a pista interna da polia 2 e a superfície externa do eixo 7, ficando localizando também internamente à mola de torção 3. O cubo de eixo é dotado de uma primeira peça de cubo 4 e uma segunda peça de cubo 6 separadas, ficando dispostas com uma folga entre elas. A primeira peça de cubo 4 é acoplada à prova de torção ao eixo

7. Essa primeira peça de cubo 4 possui uma primeira porção 41 com menor diâmetro interno, a qual é montada por interferência, ou por outro meio adequado, sobre o eixo 7, e uma porção 42 com maior diâmetro interno, formando uma espécie de cavidade, onde fica alojada uma outra porção da mola embreagem 5, que será melhor descrita posteriormente.

A segunda peça de cubo 6 é montada ao redor do eixo 7, podendo girar em relação a ele e podendo ter um elemento de mancalização sobre o eixo, como por exemplo uma bucha. Essa segunda peça de cubo 6 10 possui uma primeira região 61 de maior diâmetro interno e uma segunda região 62 de menor diâmetro interno, formando igualmente uma espécie de cavidade na região de maior diâmetro interno 61, na qual fica alojada uma porção da mola embreagem 5. As peças de cubo 4, 6 são dispostas de tal forma no desacoplador, que cavidades formadas na segunda peça de cubo 15 6 e na primeira peça de cubo 6 são contíguas uma à outra, formando uma cavidade única de alojamento para a mola de embreagem 5. Portanto, as superfícies internas da primeira peça de cubo 6 e da segunda peça de cubo

4, pelo menos nas suas respectivas regiões de maior diâmetro 41, 61 que alojam a mola embreagem 5, devem ser constituídas de material com elevada dureza para suportar o atrito com a mola embreagem 5. Preferivelmente, essas superfícies são constituídas de aço tratado termicamente.

Além disso, as zonas de transição das regiões de maior diâmetro 41, 61 para as regiões de menor diâmetro 42, 62 das primeira 6 e segunda 4 peças de cubo formam paredes de contensão 43, 63 da cavidade 25 de alojamento da mola embreagem, as quais realizam a contenção do vazamento de graxa da mola causado pela força de aceleração centrífuga, conforme já explicado anteriormente com relação à mola de torção 3. Devido à disposição das paredes de contensão do cubo 43, 63, a graxa impulsionada na direção centrífuga se choca com essas paredes de contensão 43, 30 63 e fica armazenado dentro do alojamento da mola embreagem 5.

Além disso, como pode ser visto nas figuras 2, 4A e 4B, as primeira e segunda peças de cubo 4, 6 são dispostas dentro do desacoplador com uma pequena folga de distância “e” entre elas, de tal forma que, nessa disposição afastada, as duas peças 4, 6 podem girar uma em relação à outra. As primeira e segunda peças de cubo 4, 6 possuem cada uma delas, nos seus respectivos lados que ficam voltados para a folga, uma extremidade de acoplamento 45, 65, para que as duas peças de cubo 4, 6 possam ser acopladas entre si, contribuindo ainda para evitar o vazamento de graxa decorrente da aceleração centrífuga. As figuras 4A e 4B mostram duas modalidades de extremidade de acoplamento 45, 65 das peças de cubo de eixo 4 e 6. Na modalidade mostrada na figura 4A, a extremidade 45 de uma das peças possui uma seção transversal em forma de L, e a extremidade 65 da outra peça possui uma seção transversal em forma de L invertido, de modo que as duas extremidades se encaixam. Essa configuração também proporciona um caminho mais anguloso para a graxa, contribuindo para reduzir seu vazamento. Na figura 4B, a extremidade 45 de uma das peças é inclinada formando um ângulo agudo com a superfície interna, e a extremidade 65 da outra peça é também inclinada, formando um ângulo obtuso com a superfície interna, suplementar ao ângulo da extremidade 45 da primeira peça, de modo que as duas extremidades também se encaixam. Em qualquer uma das modalidades da invenção, um selo de vedação (não ilustrado) pode ser ainda disposto entre as duas peças 4, 6 do cubo de eixo.

A segunda peça de cubo 6 possui ainda uma parede radial 64 que se estende radialmente para fora, em direção à pista interna da polia 2, no espaço formado entre a mola de torção 3 e o rolamento 8. A segunda peça de cubo 6 também apresenta um batente (não ilustrado) na sua pista 25 externa, o qual topa contra a segunda extremidade da mola de torção 3, quando a polia 2 gira. Por meio do acoplamento entre a mola de torção 3 e o batente, ocorre a transmissão do torque da mola de torção 3 para o cubo de eixo 6, que integra o sistema de roda livre do desacoplador, e o qual transmite o torque até o eixo 7, causando, assim, o movimento rotativo desse ei30 xo 7. Conforme já explicado anteriormente, o torque aplicado à mola de torção 3 é proveniente do movimento rotativo da polia 2 e do seu acoplamento com a primeira extremidade da mola de torção 3. O movimento rotativo das peças de cubo de eixo 6, 4 causa o acoplamento por fricção da mola embreagem 5 com a pista interna dos cubos de eixo 6, 4 ou com o eixo 7, fazendo assim a transmissão de torque para o eixo 7 no mesmo sentido de rotação do cubo de eixo e da polia, ou 5 ainda fazendo o desacoplamento entre o eixo e a polia. Na situação de desacoplamento entre o eixo e a polia, o desacoplador opera com o sistema de roda livre, permitindo que o eixo 7 gire em uma direção diferente do cubo de eixo e da polia 2, ou permitindo que esse eixo gire na mesma direção, porém em uma velocidade diferente e maior do que a polia (overrunning).

O eixo 7 acionável pela polia 2 já aqui descrita possui uma pri

meira região de maior diâmetro externo 71, a qual é montada por interferência, ou por outro meio adequado, com a porção de menor diâmetro interno 41 da primeira peça de cubo 4. O eixo 7 possui também uma segunda região de maior diâmetro externo 73, sobre a qual um dos elementos de manca15 lização, preferivelmente o rolamento 8, é montado. A região central 72 do eixo possui um diâmetro externo menor do que as porções de extremidade e corresponde à localização da mola embreagem 5. Assim, essa região central delimita, juntamente com as cavidades formadas na primeira peça de cubo 4 e segunda peça de cubo 6, um alojamento para a mola embreagem 20 5. Na modalidade da invenção em que o desacoplador é usado para acionar um alternador, o eixo 7 possui uma rosca interna em uma de suas extremidades para fixação ao eixo do alternador, e um perfil estriado na sua superfície interna oposta à rosca para uso de uma ferramenta especial de fixação da polia no alternador.

Em uma modalidade preferida da invenção, o desacoplador

compreende ainda uma capa 11 que é acoplada em uma de suas extremidades, cujas funções são melhorar a vedação contra fuga de graxa, prevenir contaminação externa e proporcionar um melhor acabamento para o objeto.

O desacoplador de acordo com a invenção possui um sistema de falha-segura, ilustrado nas figuras 5 a 10, que permite que o desacoplador possa continuar a operar por um intervalo de tempo determinado, em caso de falha ou quebra da mola de torção ou da mola embreagem. Esse sistema entra em operação, quando a mola de torção, ou a mola embreagem, é submetida a um excesso de tensão que cause a quebra da mola.

De acordo com essa modalidade da invenção, o desacoplador possui uma arruela de batente 9 disposta entre a parede radial 64 da se5 gunda peça de cubo 6 e o rolamento 8, e a qual se estende na direção radial, até a polia 2. A arruela é montada por interferência sobre o eixo 7, preferivelmente na sua região central 72 de menor diâmetro externo, como pode ser visto nas figuras 5 e 6.

A arruela 9 apresenta um formato circular com faces planas, e uma espessura “e”. A arruela possui ainda um ressalto 91 em uma porção da sua face que fica em contato com a parede radial 64 da segunda peça de cubo 6. A figura 9 mostra a geometria da face da arruela 9 em contato com a parede radial 64, e da disposição do ressalto 91 de acordo com uma modalidade preferida da invenção. Nessa modalidade, a arruela possui uma porção elevada correspondente a % da sua superfície, constituindo o ressalto 91. A elevação tem uma espessura “e” em relação ao restante da sua superfície, e corresponde a uma região angular de 90°. Essa espessura “e” da elevação possui o mesmo valor da folga entre a primeira e a segunda peças de cubo 4, 6. Assim, na região do ressalto 91, a arruela 9 apresenta uma espessura de “2e”, que pode ser melhor identificada nas figuras 7 A e 7B.

A parede 64 da segunda peça de cubo 6 também apresenta um formato circular com faces planas, e uma espessura “e”, e possui um ressalto 101 na sua face que fica em contato com a arruela 9. A figura 8 mostra a geometria da face da parede radial 64 da segunda peça de cubo 6 que faz 25 contato com a arruela, e da disposição do ressalto 101 de acordo com uma modalidade preferida da invenção. A figura 8 mostra que essa parede 64 é formada com uma porção elevada correspondente a % da sua superfície, formando o ressalto 101. A elevação possui uma espessura “e” em relação ao restante da sua superfície, e corresponde a uma região angular de 90°. 30 Logo, na região do ressalto 101, a parede 64 apresenta uma espessura de “2e”, que também pode ser melhor identificada nas figuras 7A e 7B.

Nessa modalidade da invenção, os ressaltos 91 e 101 da arrueIa 9 e da parede 64 do cubo representam % das respectivas superfícies circulares, entretanto, em outras modalidades da invenção, esses ressaltos podem assumir outros tamanhos, desde que permitam que as duas peças possam ser acopladas sem sobreposição dos ressaltos.

Em operação normal, a arruela 9 e a segunda peça de cubo 6

ficam montados de tal forma que o ressalto 91 da arruela fique angularmente defasado em relação ao ressalto 101 da parede 64 da segunda peça de cubo. Ou seja, o ressalto 91 da arruela 9 fica alojado na região rebaixada da parede 64 segunda peça de cubo 6, enquanto o ressalto 101 parede 64 se10 gunda peça de cubo fica em contato com a região rebaixada da arruela 9, como pode ser visto nas figuras 5 e 7A. Assim, a espessura total do conjunto arruela e parede 64 da segunda peça de cubo possui uma espessura total de “3e”, conforme mostrado na figura 5. Nessa disposição e durante a operação normal do desacoplador, a segunda peça de cubo 6 e a primeira peça 15 de cubo 4 ficam dispostas com a folga de espaçamento “e” entre elas, e podendo girar livremente uma em relação à outra, conforme também pode ser visto na figura 5.

Porém, em caso de uma sobrecarga aplicada à mola de torção e consequentemente à segunda peça de cubo 6, ele é induzido a girar mais do que a mola de torção 3 seria capaz de girar, ou seja, mais do que 270°, causando uma sobreposição do ressalto 101 da segunda peça de cubo 64 com o ressalto 91 da arruela, conforme mostrado nas figuras 6 e 7B. Nesse caso, o desacoplador passa a operar em modo de falha-segura e a espessura total do conjunto arruela 9 e parede 64 da segunda peça de cubo passa a apresentar uma espessura total de “4e”. Nessa disposição do desacoplador, a segunda peça de cubo 6 é empurrada para trás de uma distância “e”, eliminando, assim, a folga existente entre a segunda peça de cubo 6 e a primeira peça de cubo 4, como ilustrado na figura 6. Consequentemente, a segunda peça de cubo 6 e a primeira peça de cubo 4 ficam travadas entre si, causando assim o travamento entre o conjunto que constitui o cubo de eixo 6, 4 e o próprio eixo 7 que é acoplado à primeira peça de cubo 4. Nesse caso, o desacoplador fica provisoriamente operando como uma polia rígida transferindo todo o seu movimento de rotação para o eixo, até que a mesma seja substituída. Nos casos em que o desacoplador é usado para conexão com um acoplador de um veículo automotor, enquanto o desacoplador funciona como polia rígida, o alternador continua sendo carregado, 5 impedindo que o veículo pare subitamente, em virtude de descarga da bateria.

O sistema de falha-segura do desacoplador da presente invenção deve ainda proporcionar um travamento entre a segunda peça de cubo

6 e a polia 2, para que o desacoplador possa operar como uma polia rígida em caso de falha ou quebra da mola de torção 3. Para essa finalidade, a pista interna da polia 2 possui um recesso 26 na região entre a cavidade da mola de torção e o acoplamento com o rolamento 8, dentro do qual fica alojado o conjunto arruela 9 e parede 64 da segunda peça de cubo, como pode ser visto na figura 10A. Quando o conjunto arruela 9 e parede 64 da segunda peça de cubo está encaixado em modo normal de operação, com uma espessura total de “3e”, a segunda peça de cubo 6 pode girar livremente dentro do recesso 26. Porém, quando o desacoplador opera em modo de falha-segura, e o conjunto arruela 9 e parede 64 da segunda peça de cubo está encaixada com sobreposição entre os ressaltos 91 e 101, com uma espessura total de “4e”, ocorre o travamento da segunda peça de cubo 6 dentro do recesso 26 como mostrado na figura 10B, de modo que a segunda peça de cubo não pode mais girar em relação à polia 2. Considerando que nessa configuração em modo de falha-segura, o eixo 7 é travado em relação ao cubo 4, 6, e a segunda peça de cubo 6 é travada em relação à polia 2, então o eixo 7 também fica travado em relação à polia 2 na forma de uma polia rígida .

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, para permitir esse travamento entre a segunda peça de cubo 6 e a polia 2, o recesso 26 possui um batente interno (não ilustrado), o qual interfere ou topa 30 com a parede 64 da segunda peça de cubo 6, travando-o contra rotação, somente quando o ressalto da arruela 91 se sobrepõe ao ressalto da segunda peça de cubo 101, e o conjunto arruela 9 e parede 64 da segunda peça de cubo assume uma espessura total de “4e”.

O sistema de falha-segura aqui descrito pode ser usado em qualquer tipo de desacoplador com sistema de roda livre, bastando que ele possua uma polia 2, acionando um eixo 7, um cubo de eixo acoplado entre a 5 pista interna da polia 2 e a superfície externa do eixo 7, possuindo uma primeira peça de cubo 4 é acoplada à prova de torção sobre o eixo 7, e uma segunda peça de cubo 6 montada ao redor do eixo 7 podendo girar em relação a ele, e tendo uma parede radial 64 que se estende radialmente até a pista interna da polia 2. As primeira e segunda peças de cubo devem ficar 10 dispostas com uma folga entre elas. O desacoplador deve possuir também pelo menos um elemento de mancalização entre o eixo 7 e a polia 2, e uma mola embreagem 5 acoplável por fricção ao cubo de eixo 4, 6 para transmissão de torque ao eixo 7.

Além dessas características essenciais, um desacoplador com o sistema de falha-segura de acordo com a invenção deve compreender a referida arruela de batente 9 montada por interferência com o eixo 7 e se estendendo radialmente até a polia 2, ficando em contato com uma face da parede radial 64 da segunda peça de cubo 6. A arruela 9 deve possuir o ressalto 91 na sua face em contato com a parede 64, e a parede (64) deve possuir o ressalto 101 na sua face em contato com a arruela 9. A parede 64 e a arruela 9 devem ser montadas com o ressalto 91 da arruela 9 angularmente defasado em relação ao ressalto 101 da parede 64. Assim, quando uma sobrecarga é aplicada à segunda peça de cubo 6, o ressalto 91 da arruela 9 se sobrepõe ao ressalto 101 da parede 64, a segunda peça de cubo 6 é deslocada em direção à primeira peça de cubo 4, e as primeira e segunda peças de cubo 4, 6 são travadas por interferência entre si.

Em uma modalidade preferida desse desacoplador com sistema de falha-segura, o ressalto 91 da arruela e o ressalto 101 da parede 64 possuem uma espessura de tamanho “e” igual ao da folga entre a segunda pe30 ça de cubo 6 e a primeira peça de cubo 4. Também nessa modalidade preferida, a pista interna da polia 2 possui um recesso 26 na região de contato com a parede radial 64 da segunda peça de cubo 6 e a arruela 9, o recesso possuindo um batente interno, o qual topa com a parede radial 64, travando a segunda peça de cubo 6 à prova de rotação em relação à polia 2, somente quando o ressalto da arruela 91 se sobrepõe ao ressalto do cubo 101.

A construção e as peças do desacoplador de acordo com a invenção permitem também que o mesmo desacoplador seja usado de forma independente tanto como desacoplador com sistema de roda livre, como na forma de embreagem unidirecional OWC. Quando o desacoplador é usado em sua configuração completa com a mola de torção 3 e a mola de embreagem 5, ele opera como um desacoplador do tipo OAD aqui descrito. Porém, para adaptá-lo ao modo de funcionamento de embreagem unidirecional OWC ilustrado na figura 11, basta remover a mola de torção 3, e adicionar o meio de travamento entre a segunda peça de cubo 6 e a polia 2, que realizem um acoplamento com transmissão de torque entre a polia 2 e a segunda peça de cubo 6 quando a polia realiza um movimento de rotação em uma direção.

Em uma modalidade preferida da invenção, para efetuar o acoplamento entre a polia 2 e a segunda peça de cubo 6, um batente interno é formado na pista interna da polia 2, o qual topa com a parede radial 64 da segunda peça de cubo 6, fazendo a transmissão de torque da polia para a 20 segunda peça de cubo 6, quando a polia realiza um movimento de rotação em uma direção.

Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

1. Desacoplador com sistema de roda livre e amortecimento de vibrações compreendendo: uma polia (2), um eixo (7) acionável pela polia (2), um cubo de eixo (4, 6) que possui uma primeira peça de cubo (4) e uma segunda peça de cubo (6), o cubo de eixo (4, 6) sendo acoplado entre a pista interna da polia (2) e a superfície externa do eixo (7), pelo menos um elemento de mancalização entre o eixo (7) e a polia (2), uma mola de torção (3), e uma mola embreagem (5), caracterizado pelo fato de que a primeira peça de cubo (4) do eixo é acoplada à prova de torção sobre o eixo (7), e a segunda peça de cubo (6) é montada ao redor do eixo (7) podendo girar em relação a ele, a mola de torção (3) está disposta entre a pista externa do cubo de eixo (4, 6) e a pista interna da polia (2), com uma primeira extremidade operativamente acoplável à polia (2), e uma segunda extremidade operativãmente acoplável ao cubo de eixo (6), e a mola embreagem (5) está disposta internamente em relação à mola de torção e é acoplável por fricção ao cubo de eixo (4, 6) para transmissão de torque ao eixo (7).

2. Desacoplador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda peça de cubo (6) possui uma parede radial (64) que se estende radialmente até a pista interna da polia (2), sendo que a primeira e a segunda peças de cubo ficam dispostas com uma folga entre elas.

3. Desacoplador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a mola embreagem (5) está disposta entre a superfície externa do eixo (7) e a pista interna do cubo de eixo (4, 6), sendo acoplável por fricção à pista interna do cubo de eixo (4, 6).

4. Desacoplador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a mola embreagem (5) está disposta entre a pista externa do cubo de eixo (4, 6) e superfície interna da mola de torção (3), sendo acoplável por fricção à pista externa do cubo de eixo (4, 6).

5. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de mancalização entre o eixo (7) e a polia (2) compreende pelo menos um dentre um rolamento (8) e uma bucha (1).

6. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o eixo (7) possui uma primeira região de maior diâmetro externo (71), a qual é montada , com uma porção de menor diâmetro interno (41) da primeira peça de cubo (4), uma segunda região de maior diâmetro externo (73), a qual é montada por interferência com um eIemento de mancalização, e uma região central de menor diâmetro externo (72).

7. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que um elemento de mancalização é acoplado entre a polia (2) e a primeira peça do cubo de eixo (4).

8. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que um elemento de mancalização é acoplado entre a polia (2) e o eixo (7), permitindo movimento de rotação relativo entre a polia (2) e eixo (7)

9. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a pista interna da polia (2) compreende um batente, o qual se acopla à primeira extremidade da mola de torção (3), quando de um movimento rotativo da polia (2).

10. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a pista externa do cubo de eixo (4, 6) compreende um batente, o qual se acopla a uma extremidade da mola de torção (3), quando de um movimento rotativo da polia (2).

11. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a polia (2) compreende uma primeira porção (21) com menor diâmetro interno, que se estende radialmente em direção ao cubo de eixo (4, 6), e uma porção central (22) com maior diâmetro interno, formando uma cavidade dentro da qual fica disposta a mola de torção (3), sendo que uma extremidade da cavidade é fechada por uma parede de contensão de vazamento de graxa (23) formada pela transição entre a porção de menor diâmetro (21) e a porção de maior diâmetro (22) da polia.

12. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que - a segunda peça de cubo (6) possui uma porção de maior diâmetro interno (61) e uma porção de menor diâmetro interno (62), formando uma cavidade entre a porção de maior diâmetro interno (61) e a porção de menor diâmetro interno (62), e - a primeira peça de cubo (4) possui uma porção com menor diâmetro interno (41), a qual é montada por interferência sobre o eixo (7), e uma porção com maior diâmetro interno (42), formando uma cavidade entre a porção com menor diâmetro interno (41) e a porção com maior diâmetro interno (42), - a cavidade formada na segunda peça de cubo (6) é disposta contiguamente com a cavidade formada na primeira de cubo (4), e - a mola embreagem (5) fica alojada dentro das cavidades do segundo cubo (6) e do primeiro cubo (4).

13. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a primeira peça de cubo (4) e a segunda peça de cubo (6) possuem, cada uma delas, respectivamente uma extremidade interna (45, 65) com meios de acoplamento através dos quais as duas peças de cubo (4, 6) são acopladas.

14. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um selo de vedação disposto no acoplamento entre a primeira peça de cubo (4) e a segunda peça de cubo (6).

15. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 2 a 14, caracterizado pelo fato de compreender uma arruela de batente (9) montada por interferência com o eixo (7) e se estendendo radialmente até a polia (2), a arruela sendo disposta em contato com uma face da parede radial (64) da segunda peça de cubo (6), a arruela (9) possui um ressalto (91) na sua face em contato com a parede (64), e a parede (64) possui um ressalto (101) na sua face em contato com a arruela (9), a parede (64) e a arruela (9) são montadas com o ressalto (91) da arruela (9) angularmente defasado em relação ao ressalto (101) da parede (64), sendo que quando uma sobrecarga é aplicada à segunda peça de cubo (6), o ressalto (91) da arruela (9) se sobrepõe ao ressalto (101) da parede (64), a segunda peça de cubo (6) é deslocada em direção à primeira peça de cubo (4), e as primeira e segunda peças de cubo (4, 6) são travadas por interferência entre si.

16. Desacoplador, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o ressalto (91) da arruela e o ressalto (101) da parede (64) possuem uma espessura de tamanho (e) igual ao da folga entre a segunda peça de cubo (6) e a primeira peça de cubo (4).

17. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 15 ou16, caracterizado pelo fato de que a pista interna da polia (2) possui um recesso (26) na região de contato com a parede radial (64) da segunda peça de cubo (6) e a arruela (9), o recesso possuindo um batente interno, o qual topa com a parede radial (64), travando a segunda peça de cubo (6) à prova de rotação em relação à polia (2), somente quando o ressalto da arruela (91) se sobrepõe ao ressalto do cubo (101).

18. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 1 a17, caracterizado pelo fato de que a polia é constituída de um material dentre aço, alumínio e material polimérico.

19. Embreagem unidirecional com sistema de roda livre compreendendo: uma polia (2), um eixo (7) acionável pela polia (2), um cubo de eixo (4, 6) acoplado entre a pista interna da polia (2) e a superfície externa do eixo (7), pelo menos um elemento de mancalização entre o eixo (7) e a polia (2), e uma mola embreagem (5) acoplável por fricção ao cubo de eixo (4, 6) para transmissão de torque ao eixo (7), caracterizado pelo fato de que o cubo de eixo (4, 6) possui uma primeira peça de cubo (4) acoplada à prova de torção sobre o eixo (7), e uma segunda peça de cubo (6) montada ao redor do eixo (7) podendo girar em relação a ele, sendo que a primeira e a segunda peças de cubo ficam dispostas com uma folga entre elas, a embreagem unidirecional compreendendo ainda meios de acoplamento entre a segunda peça de cubo (6) e a polia (2), que realizem um acoplamento com transmissão de torque entre a polia (2) e a segunda peça de cubo (6) quando a polia realiza um movimento de rotação em uma direção.

20. Embreagem unidirecional de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que a segunda peça de cubo (6) possui uma parede radial (64) que se estende radialmente até a pista interna da polia (2), e a pista interna da polia (2) possui um batente interno, o qual topa com a parede radial (64), travando a segunda peça de cubo (6) à prova de rotação em relação à polia (2), quando a polia realiza um movimento de rotação em uma direção.

21. Desacoplador com sistema de roda livre compreendendo: uma polia (2), um eixo (7) acionável pela polia (2), um cubo de eixo (4, 6) que possui uma primeira peça de cubo (4) e uma segunda peça de cubo (6), o cubo de eixo (4, 6) sendo acoplado entre a pista interna da polia (2) e a superfície externa do eixo (7), pelo menos um elemento de mancalização entre o eixo (7) e a polia (2), e uma mola embreagem (5) acoplável por fricção ao cubo de eixo (4, 6) para transmissão de torque ao eixo (7), caracterizado pelo fato de que o cubo de eixo (4, 6) possui uma primeira peça de cubo (4) acoplada à prova de torção sobre o eixo (7), e uma segunda peça de cubo (6) montada ao redor do eixo (7) podendo girar em relação a ele, a segunda peça de cubo (6) possuindo uma parede radial (64) que se estende radialmente até a pista interna da polia (2), a primeira e a segunda peças de cubo ficando dispostas com uma folga entre elas, o desacoplador compreendendo ainda uma arruela de batente (9) montada por interferência com o eixo (7) e se estendendo radialmente até a polia (2), a arruela sendo disposta em contato com uma face da parede radial (64) da segunda peça de cubo (6), a arruela (9) possui um ressalto (91) na sua face em contato com a parede (64), e a parede (64) possui um ressalto (101) na sua face em contato com a arruela (9), a parede (64) e a arruela (9) são montadas com o ressalto (91) da arruela (9) angularmente defasado em relação ao ressalto (101) da parede (64), sendo que quando uma sobrecarga é aplicada à segunda peça de cubo (6), o ressalto (91) da arruela (9) se sobrepõe ao ressalto (101) da parede (64), a segunda peça de cubo (6) é deslocada em direção à primeira peça de cubo (4), e as primeira e segunda peças de cubo (4, 6) são travadas por interferência entre si.

22. Desacoplador, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o ressalto (91) da arruela e o ressalto (101) da parede (64) possuem uma espessura de tamanho (e) igual ao da folga entre a segunda peça de cubo (6) e a primeira peça de cubo (4).

23. Desacoplador, de acordo com uma das reivindicações 15 ou16, caracterizado pelo fato de que a pista interna da polia (2) possui um recesso (26) na região de contato com a parede radial (64) da segunda peça de cubo (6) e a arruela (9), o recesso possuindo um batente interno, o qual topa com a parede radial (64), travando a segunda peça de cubo (6) à prova de rotação em relação à polia (2), somente quando o ressalto da arruela (91) se sobrepõe ao ressalto do cubo (101).