BR102018013474A2

BR102018013474A2 - Conjunto limitador de torque.

Info

Publication number: BR102018013474A2
Application number: BR102018013474-4A
Authority: BR
Inventors: Daniel Trybula; Maciej Sobieszek
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corporation
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2019-06-11
Also published as: EP3428469A1; EP3428469B1; BR102018013474B1; US10738837B2; CA3006250A1; US20190017553A1

Abstract

um conjunto de limitador de torque compreendendo: uma haste de entrada 4; uma haste de saída 6; uma bucha de acionamento 10; um mecanismo conversor de movimento 25; um revestimento 48; e pelo menos um membro de engate 46 para engatar o revestimento 48. em um modo de baixo torque, a rotação da haste de entrada 4 aciona a rotação da bucha de acionamento 10, do mecanismo do conversor de movimento 25 e da haste de saída 6. em um modo de alto torque, a rotação do mecanismo conversor de movimento 25 em relação à haste de saída 6 impele o mecanismo conversor de movimento 25 a acionar axialmente a rotação da bucha de acionamento 10 em relação à haste de entrada 4. o membro de engate 46 está acoplado tanto a bucha de acionamento 10 quanto a haste de entrada 4 de modo que quando a bucha de acionamento 10 roda em relação a haste de entrada 4, o membro de engate 46 é impelido a engate com o revestimento 48, de modo a prevenir ou inibir a rotação da haste de entrada 4 em relação ao revestimento 48.

Description

“CONJUNTO LIMITADOR DE TORQUE”

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente divulgação refere-se geralmente a conjuntos para limitar a quantidade de torque em um sistema onde uma haste de entrada aciona uma haste de saída.

FUNDAMENTOS [002] Os aparelhos limitadores de torque são conhecidos, nos quais a haste de entrada é impedida de girar se o torque no sistema se tomar excessivo devido à sobrecarga mecânica. Estes aparelhos são utilizados para proteger equipamentos mecânicos de danos causados por torque excessivo.

[003] Um tipo conhecido de aparelho de limitação de torque compreende uma barra de torção que transmite a força de rotação (torque) da haste de entrada para a haste de saída, de modo que a rotação da haste de entrada aciona uma rotação correspondente da haste de saída. Se houver resistência excessiva à rotação da haste de saída devido à sobrecarga mecânica, então a haste de entrada força a torção da barra de torção, permitindo que a haste de entrada rode em relação à haste de saída. O aparelho limitador de torque é configurado de modo que esta rotação relativa impele os rolos, que são acoplados a haste de entrada, em contato com um revestimento circundante, impedindo assim a rotação da haste de entrada em relação ao revestimento e, portanto, impedindo que outro torque seja aplicado à haste de saída.

SUMÁRIO [004] A presente divulgação fornece um conjunto de limitador de torque compreendendo: uma haste de entrada; uma haste de saída; uma bucha de acionamento; um mecanismo conversor de movimento; um revestimento; e pelo menos um membro de engate para engatar o revestimento; em que a haste de entrada é acoplada bucha de acionamento e a bucha de acionamento é acoplada a haste de saída pelo mecanismo conversor de movimento, de

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2/20 modo que, em um modo de baixo torque, a rotação da haste de entrada aciona a rotação da bucha de acionamento, do mecanismo do conversor de movimento e da haste de saída, e em que a haste de saída e o mecanismo conversor de movimento são acoplados de modo que, em um modo alto torque, a rotação do mecanismo conversor de movimento em relação à haste de saída em tomo de um eixo de rotação impele o mecanismo conversor de movimento em uma direção ao longo do eixo de rotação, em que o mecanismo do conversor de movimento e a haste de acionamento são acoplados de modo que quando o mecanismo conversor de movimento é impelido ao longo do referido eixo de rotação, o mecanismo do conversor de movimento roda a bucha de acionamento em relação à haste de entrada; e em que o membro de engate é acoplado a bucha de acionamento e a haste de entrada de forma que quando a bucha de acionamento é girada em relação à haste de entrada, o membro de engate é movido ou impelido a engatar o revestimento de modo a impedir ou inibir a rotação da haste de entrada em relação ao revestimento.

[005] Em uso, a haste de entrada é acionada para rotação, por exemplo, por um motor. Será apreciado que o modo de baixo torque ocorre quando existe uma resistência relativamente baixa à rotação da haste de saída e o modo de baixo torque ocorre quando existe uma resistência relativamente alta à rotação da haste de saída.

[006] O mecanismo conversor de movimento pode compreender um conversor de movimento rotacional para linear e um conversor linear para rotacional.

[007] Um dentre a haste de saída e o mecanismo conversor de movimento pode compreender uma primeira protuberância e o outro dentre a haste de saída e mecanismo conversor de movimento pode compreender um primeiro canal no qual a protuberância está localizada. A primeira protuberância e primeiro canal podem ser dispostos e configurados de modo

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3/20 que, no modo de alto torque, a referida rotação do mecanismo conversor de movimento em relação à haste de saída impele o mecanismo conversor de movimento em uma direção ao longo do eixo de rotação.

[008] O mecanismo conversor de movimento pode ser movido ao longo do eixo de rotação em direção à bucha de acionamento.

[009] A primeira protuberância pode ser disposta em uma superfície externa circunferencial da haste de saída. O primeiro canal pode ser disposto na superfície interna circunferencial do mecanismo conversor de movimento. É altemativamente contemplado que a haste de saída possa compreender o primeiro canal (em uma superfície externa ou interna) e o mecanismo conversor de movimento pode compreender a primeira protuberância (em uma superfície interna ou externa).

[0010] Uma das buchas de acionamento e o mecanismo conversor de movimento podem compreender uma segunda protuberância e o outro dentre a bucha de acionamento e o mecanismo conversor de movimento podem compreender um segundo canal no qual a segunda protuberância está localizada. A segunda protuberância e o segundo canal podem ser dispostos e configurados de modo que, no modo de alto torque, quando o mecanismo conversor de movimento é impelido em uma direção ao longo do referido eixo de rotação, o mecanismo conversor de movimento gira a bucha de acionamento em relação à haste de entrada.

[0011] O mecanismo conversor de movimento pode ser movido ao longo do eixo de rotação e ao longo da bucha de acionamento, de modo a girar a bucha de acionamento.

[0012] A segunda protuberância pode ser disposta em uma superfície externa circunferencial da bucha de acionamento. O segundo canal pode ser disposto na superfície interna circunferencial do mecanismo conversor de movimento. É altemativamente contemplado que a bucha de acionamento pode compreender o segundo canal (em uma superfície externa ou interna) e o

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4/20 mecanismo conversor de movimento pode compreender a segunda protuberância (em uma superfície interna ou externa).

[0013] O primeiro canal e/ou primeira protuberância podem ser alongados e se estenderem tanto em tomo como ao longo do eixo de rotação; e/ou o segundo canal e/ou segunda protuberância podem ser alongados e se estenderem em tomo e ao longo do eixo de rotação.

[0014] A primeira protuberância pode formar parte de uma hélice em tomo da haste de saída e/ou o primeiro canal pode formar parte de uma hélice em tomo do mecanismo conversor de movimento.

[0015] A segunda protuberância pode formar parte de uma hélice em tomo da bucha de acionamento e/ou o segundo canal pode formar parte de uma hélice em tomo do mecanismo conversor de movimento.

[0016] A primeira e segunda protuberâncias podem formar partes de hélices que são helicoidais em direções opostas em tomo de um eixo; e/ou o primeiro e segundo canais podem formar partes de hélices que são helicoidais em direções opostas em tomo de um eixo.

[0017] O mecanismo conversor de movimento pode compreender uma primeira porção engatada com a haste de saída, uma segunda porção engatada com a bucha de acionamento e um membro de polarização resiliente disposto entre a primeira e segunda porções para resistir ao movimento da primeira e segunda porções ao longo do eixo de rotação, resistindo assim, à rotação do mecanismo conversor de movimento em relação à haste de saída.

[0018] No modo de baixo torque, o engate entre a bucha de acionamento e o mecanismo conversor de movimento é configurado para transformar a força rotacional da bucha de acionamento em uma força axial em direção à haste de saída e o engate entre o mecanismo conversor de movimento e a haste de saída é configurado para transformar a força axial em uma força rotacional para girar a haste de saída.

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5/20 [0019] No modo de alto torque, o engate entre a haste de saída e o mecanismo conversor de movimento é configurado para transformar a rotação relativa entre eles em uma força axial em direção à bucha de acionamento e o engate entre o mecanismo conversor de movimento e a bucha de acionamento é configurado para transformar força axial em uma força rotacional para rodar a bucha de acionamento em relação à haste de entrada.

[0020] O membro de polarização resiliente pode ser configurado de modo que, no modo de baixo torque, é comprimido por uma quantidade relativamente baixa, de modo que há uma quantidade relativamente baixa de rotação do mecanismo conversor de movimento em relação à haste de saída; e o membro de polarização resiliente pode ser configurado de modo que no modo de alto torque ele é comprimido por uma quantidade relativamente alta, de modo que há uma quantidade relativamente de rotação do mecanismo conversor de movimento em relação à haste de saída.

[0021] No modo de baixo torque, pode não haver rotação do mecanismo conversor de movimento em relação à haste de saída e/ou substancialmente nenhuma compressão do membro de polarização resiliente.

[0022] No modo de baixo torque, o membro de engate não é movido ou impelido a engatar a carcaça e não impede ou inibe significativamente a rotação da haste de entrada em relação à carcaça.

[0023] O membro de polarização resiliente pode ser disposto entre a primeira e segunda porções para empurrar a primeira e segunda porções afastadas uma da outra ao longo do eixo de rotação e o conjunto pode ainda compreender um membro limitador de movimento para limitar a quantidade máxima de movimento da primeira e segundas porções afastadas uma da outra.

[0024] Isso permite que o membro de polarização resiliente seja précarregado de modo que tenha uma resistência pré-selecionada à compressão e,

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6/20 portanto, um nível pré-selecionado de torque no qual o conjunto muda do modo de baixo torque para o modo de alto torque.

[0025] O membro limitador de movimento pode ser seletivamente ajustável para ajustar seletivamente a quantidade máxima de movimento da primeira e segunda porções afastadas uma da outra.

[0026] Isso permite o nível de torque no qual o conjunto muda do modo de baixo torque para o modo de alto torque a ser ajustado.

[0027] O membro de polarização resiliente pode ser uma mola.

[0028] No entanto, é contemplado que possam ser usadas outras formas de membro de polarização resiliente, tais como materiais que inerentemente têm propriedades de polarização resilientes (por exemplo, propriedades elásticas), em vez de serem formados em uma estrutura que é de polarização resiliente.

[0029] O membro de polarização resiliente pode ser um membro anular disposto em tomo da haste de entrada.

[0030] A haste de entrada pode ser acoplada a bucha de acionamento por uma bucha intermediária, em que a haste de entrada compreende os primeiros dentes engatados com segundos dentes na bucha intermediária e a bucha intermediária compreende os terceiros dentes engatados com os quartos dentes na bucha de acionamento.

[0031] Folgas podem ser dispostas entre os primeiros e segundos dentes e/ou entre os terceiros e quartos dentes, permitindo assim que a haste de entrada acione a bucha de acionamento no modo de baixo torque e permitindo a rotação da bucha de acionamento em relação à haste de entrada no modo de alto torque.

[0032] O fornecimento da bucha intermediária permite que as folgas entre cada par de dentes cooperantes sejam reduzidas, permitindo ainda a rotação relativa suficiente dos componentes quando alternando entre os modos de baixo e alto torque. No entanto, é contemplado que a bucha

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7/20 intermediária pode não ser fornecida e que os dentes na haste de entrada podem engatar diretamente nos dentes na bucha de acionamento, as folgas estando entre estes conjuntos de dentes.

[0033] No modo de baixo torque, a haste de entrada pode acionar a bucha intermediária, que pode acionar a bucha de acionamento. No modo de alto torque, a bucha de acionamento pode fazer com que a bucha intermediária gire em relação à haste de entrada.

[0034] A bucha intermediária pode entrar em contato com o membro de engate, de modo que a rotação da bucha intermediária cause uma rotação correspondente do membro de engate.

[0035] A haste de entrada pode compreender uma porção em contato com o membro de engate que é curvado ou inclinado em uma direção circunferencial; o conjunto podendo ser configurado de modo que a rotação da bucha de acionamento em relação à haste de entrada, no modo de alto torque, força o referido membro de engate ao longo da superfície curvada ou inclinada e se move ou impele o membro de engate radialmente para fora para engatar a carcaça, de modo a impedir ou inibir a rotação da haste de entrada em relação à carcaça.

[0036] Em modalidades compreendendo a bucha intermediária, a bucha intermediária pode ser disposta concentricamente com e entre pelo menos uma porção da haste de entrada e pelo menos uma porção da carcaça. A porção de bucha intermediária pode compreender uma abertura na qual o membro de engate é disposto, em que a abertura é dimensionado e configurada para conter o engate, de modo que a rotação da bucha intermediária causa uma rotação correspondente do membro de engate.

[0037] Embora tenha sido descrito um mecanismo de utilização de superfícies inclinadas para mover ou impelir o membro de engate a envolver a carcaça (de modo a impedir ou inibir a rotação da haste de entrada em relação à carcaça), será apreciado que outros mecanismos possam ser utilizados para

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8/20 converter o movimento de rotação relativo em movimento radial do membro de engate.

[0038] O conjunto limitador de torque pode ter uma carcaça externa e o revestimento pode fazer parte da carcaça ou pode ser um membro separado dentro da carcaça.

[0039] O membro de engate pode ser um rolo.

[0040] Modalidades divulgadas neste documento mudam automaticamente do modo de baixo torque para o modo de alto torque quando o torque sobe para um nível predeterminado. Opcionalmente, o conjunto limitador de torque pode alternar automaticamente do modo de alto torque para o modo de baixo torque quando o torque cai para um nível predeterminado.

[0041] O conjunto limitador de torque pode fazer parte de um atuador, como um atuador no controle de voo secundário. O conjunto limitador de torque pode formar parte de um sistema de acionamento de controle de voo para evitar sobrecarga do sistema de acionamento na haste de saída. Por exemplo, o conjunto limitador de torque pode ser usado em atuadores planetários em sistemas de acionamento de controle de voo. O conjunto limitador de torque pode fazer parte de um atuador de sistema high lift.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0042] Diversas modalidades serão agora ainda descritas apenas a título de exemplo e com referência as figuras anexas, em que:

A Fig.l mostra uma vista em perspectiva em corte de um conjunto limitador de torque de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

As Figs.2A-2B mostram vistas expandidas do mecanismo conversor de movimento do conjunto na Fig.l, a FIG.2C mostra uma vista em perspectiva de parte do conjunto da Fig. 1 e a Fig.2D mostra um esquema do

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9/20 conjunto quando visto ao longo da direção da haste de entrada para a haste de saída em um modo de baixo torque;

A Fig. 3A mostra uma vista em corte longitudinal do conjunto da Fig.l, a FIG.3B mostra uma vista ao longo de A-A na Fig.3A durante o modo de operação de baixo torque e a Fig.3C mostra uma vista ao longo de B-B na Fig. 3 A durante o modo de operação de baixo torque;

A Fig.4A mostra uma vista ao longo de A-A na Fig. 3A durante o modo de operação de alto torque e a Fig.4B mostra uma vista ao longo de B-B na Fig.3A durante um modo de operação de alto torque; e

A Fig.5 mostra um esquema do conjunto quando visto ao longo da direção da haste de entrada para a haste de saída em um modo de alto torque.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0043] A Fig.l mostra uma vista em esquemática em corte de um conjunto limitador de torque de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O conjunto compreende uma carcaça 2, a haste de entrada 4, um mancai 5, uma haste de saída 6, uma primeira bucha 8 (uma “bucha intermediária”), uma segunda bucha 10 (uma “bucha de acionamento”) e uma terceira bucha 12. A primeira bucha 8 é disposta concentricamente em tomo da haste de entrada 4, em direção a uma primeira extremidade da haste de entrada e a segunda bucha 10 é disposta concentricamente em volta da primeira bucha 8. A superfície externa da haste de entrada 4 é estriada de modo a proporcionar dentes (não mostrados) na primeira extremidade que estão dispostos circunferencialmente em tomo da haste de entrada 4. A superfície interna da primeira bucha 8 também compreende dentes (não mostrados) que engatam com os dentes na haste de entrada 4. A superfície externa da primeira bucha 8 compreende dentes 14 dispostos circunferencialmente em tomo da mesma. A superfície interna da segunda

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10/20 bucha 10 também compreende dentes 16 que engatam com os dentes 14 na superfície externa da primeira bucha 8.

[0044] A terceira bucha 12 é disposta concentricamente em tomo da haste de entrada 4 em direção a uma segunda extremidade da haste de entrada 4 e a haste de saída 6 é disposta concentricamente em tomo da terceira bucha

12. A superfície externa da haste de entrada 4 é estriada de modo a proporcionar dentes 18 dispostos circunferencialmente em tomo da haste de entrada 4. A superfície interna da terceira bucha 12 também compreende dentes 20 que engatam com os dentes 18 na haste de entrada 4. A superfície externa da terceira bucha 12 compreende dentes 22 dispostos circunferencialmente em tomo da mesma. A superfície interna da haste de saída 6 também compreende dentes 24 que engatam com os dentes 22 na superfície externa da terceira bucha 12.

[0045] O conjunto também compreende um mecanismo conversor de movimento 25 para impelir a segunda bucha 10 circunferencialmente na direção oposta à haste de saída 6. Este mecanismo 25 compreende uma primeira base de mola 26, uma segunda base de mola 28 e uma mola 30 dispostas entre a primeira e segunda base de mola para resistir ao movimento das bases de mola 26, 28 uma em direção à outra e para pressionar estas bases afastadas uma da outra na direção longitudinal do conjunto (ou seja, em uma direção ao longo do eixo de rotação das hastes de entrada e saída). A primeira base de mola 26 é disposta concentricamente em tomo da segunda bucha 10 e engatada com duas projeções 32 que se estendem radialmente a partir da mesma. A segunda base de mola 28 está disposta concentricamente em tomo da haste de saída 6 e engatada com duas projeções 34 que se estendem radialmente a partir da mesma. A base de mola 28 forma assim uma primeira porção do mecanismo conversor de movimento 25 engatado na haste de saída 6 e a base de mola 26 forma uma segunda porção do mecanismo conversor de movimento 25 engatado na segunda bucha da haste de saída (bucha de

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11/20 acionamento) 10. Embora cada uma dentre a segunda bucha 10 e a haste de saída 6 sejam descritas como tendo duas projeções, é contemplado que apenas uma única projeção ou mais do que duas projeções podem ser fornecidas. A mola 30 pode ser uma mola helicoidal em tomo dos eixos de rotação das hastes de entrada e saída. Altemativamente, é contemplado que uma mola (ou outro tipo de membro de polarização resiliente) pode ser disposta entre as bases de mola 26, 28 apenas em porções circunferenciais selecionadas das bases, em vez de rodear completamente os eixos de rotação. Uma pluralidade de tais molas (ou outros tipos de membros de polarização resilientes) pode ser disposta entre e espaçada circunferencialmente em tomo das bases de mola 26, 28.

[0046] As Figs.2A-2B mostram vistas expandidas do mecanismo conversor de movimento 25 com vários componentes separados para facilitar a visualização. A Fig.2A mostra o mecanismo a partir de um primeiro ângulo e a Fig.2B mostra o mesmo mecanismo de outro ângulo. A partir destas figuras, pode ver-se que cada uma das projeções radiais 34 na haste de saída 6 é alongada, estendendo-se ao longo da superfície externa da haste de saída 6 em um ângulo em relação à direção circunferencial e em um ângulo em relação ao eixo de rotação da haste de saída 6, por exemplo, de forma helicoidal. Pela FIG.2B, pode ser visto que a segunda base de mola 28 tem canais recuados de forma complementar 36, dispostos na sua superfície interna e configurados para receber as protuberâncias 34. As protuberâncias 34 e os canais 36 são configurados de modo que a rotação da segunda base de mola 28 em uma primeira direção em relação à haste de saída 6 faz com que a segunda base de mola 28 se mova em direção à primeira base de mola 26.

[0047] Pode também ser visto que cada uma das projeções radiais 32 na segunda bucha 10 é também alongada, estendendo-se ao longo da superfície externa da segunda bucha 10 em um ângulo em relação à direção circunferencial e em um ângulo em relação ao eixo de rotação da haste de

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12/20 entrada 4 (e haste de saída 6), por exemplo, de maneira helicoidal. As protuberâncias 32 na segunda bucha 10 podem ser simétricas em relação às protuberâncias 34 na haste de saída 6 (em tomo de um plano ortogonal ao eixo de rotação e dispostas entre a haste de saída 6 e a segunda bucha 10). Pela FIG.2A, pode ser visto que a primeira base de mola 26 tem canais recuados de forma complementar 38, dispostos na sua superfície interna e configurados para receber as protuberâncias 32. As protuberâncias 32 e os canais 38 estão configurados de modo que o movimento da primeira base de mola 26 ao longo do eixo de rotação em direção à segunda bucha 10, faz com que a segunda bucha 10 seja impelida na primeira direção de rotação (mostrada pela seta na Fig.2A).

[0048] O mecanismo de conversão de movimento 25 também compreende membros de limitação do movimento 40 (não mostrados na Fig.l) para limitar a distância que as bases da mola 26, 28 são capazes de se afastarem uma da outra na direção longitudinal pela mola 30. Estes membros limitadores de movimento 40 podem ser configurados de modo que quando o conjunto limitador de torque é montado, as bases de mola 26, 28 são mantidas a uma certa distância pelos membros limitadores de movimento 40 de modo que a mola 30 é pré-carregada, ou seja, parcialmente comprimida, uma quantidade pré-selecionada. Os membros limitadores de movimento 40 podem ser configurados de modo que a distância e, portanto, o précarregamento da mola 30, possam ser seletivamente ajustados (por exemplo, após o conjunto limitador de torque ter sido montado). Por exemplo, os membros limitadores de movimento 40 podem ser parafusos (reguladores) que podem ser aparafusados ou movidos seletivamente, em relação às bases de parafuso 26,28 de modo a ajustar o espaçamento máximo entre as bases de mola 26,28 permitidas, mudando portanto o nível de pré-carga da mola 30.

[0049] A Fig.2C mostra o mecanismo conversor de movimento 25 quando disposto no conjunto limitador de torque, embora com a carcaça 2 e

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13/20 mancai 5 removidos apenas para fins ilustrativos e para que os outros componentes possam ser visualizados mais facilmente.

[0050] A Fig.2D mostra um esquema do conjunto quando visto ao longo da direção da haste de entrada 4 para a haste de saída 6. Conforme pode ser visto a partir das Figs.2C e 2D, a haste de entrada 4 compreende uma pluralidade de porções inclinadas 42 (por exemplo, formando um carne), na forma de poços, espaçadas circunferencialmente em tomo da haste de entrada

4. A primeira bucha 8 compreende uma pluralidade correspondente de aberturas 44 através das mesmas que estão dispostas em localizações radialmente para fora das rampas curvas 42 na haste de entrada. Um membro de engate 46, que nesta modalidade está na forma de um membro de rolo cilíndrico, está localizado sentado em cada uma das rampas curvas 42 e também dentro da abertura correspondente 44 na primeira bucha 8. Um revestimento 48 é disposto concentricamente em tomo da primeira bucha 8. Na modalidade ilustrada, o revestimento 48 é um membro independente da carcaça 2 e disposto na mesma. No entanto, é contemplado que em outras modalidades o revestimento 48 pode ser parte da carcaça 2.

[0051] A Fig. 3A mostra uma vista em corte longitudinal do conjunto do conjunto. A Fig.3B mostra uma vista ao longo de A-A na Fig.3A durante um modo de funcionamento normal (baixo torque) e também mostra uma vista ampliada de uma parte dessa vista. Pode ser observado que existem lacunas relativamente grandes 50 (folgas) entre os dentes 52 da haste de entrada 4 e os dentes cooperantes 56 no lado interno da primeira bucha 8 e que existem lacunas relativamente grandes 58 (folgas) entre os dentes 14 do lado externo da primeira bucha 8 e os dentes cooperantes 16 no lado interno da segunda bucha 10. A Fig.3C mostra uma vista ao longo de B-B na Fig.3A durante um modo de funcionamento normal (baixo torque) e também mostra uma vista ampliada de uma parte dessa vista. Pode ver-se que existem lacunas relativamente grandes 60 (folgas) entre os dentes 18 da haste de entrada 4 e os

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14/20 dentes 20 no lado interno da terceira bucha 12 e que existem lacunas relativamente grandes 62 (folgas) entre os dentes 22 do lado externo da terceira bucha 20 e dentes 24 no lado interno da haste de saída 6.

[0052] A Fig.4A mostra uma vista ao longo de A-A na Fig. 3A durante o modo de operação de alto torque e a Fig.4B mostra uma vista ao longo de B-B na Fig. 3 A durante um modo de operação de alto torque.

[0053] A operação do conjunto limitador de torque será agora descrita. A haste de entrada 4 pode ser rodada em tomo do seu eixo longitudinal em uma primeira direção, como mostrado pela seta nas Figs. 1 e 3B-3C. Em um modo normal de operação (um modo de operação de baixo torque) há relativamente pouca resistência à rotação da haste de saída 6 na primeira direção. Conforme mostrado na Fig.3B, os lados frontais dos dentes 52 na superfície externa da haste de entrada 4 empurram contra os lados traseiros dos dentes 56 na superfície interna da primeira bucha 8, deixando lacunas 50 (folgas) entre os lados traseiros dos dentes 52 na haste de entrada 4 e nos lados frontais dos dentes 56 na primeira bucha 8. Por sua vez, os lados frontais dos dentes 14 na superfície externa da primeira bucha 8 empurram contra os lados traseiros dos dentes 16 na superfície interna da segunda bucha 10, deixando lacunas 58 (folgas) entre os lados traseiros dos dentes 14 na primeira bucha 8 e os lados frontais dos dentes 16 na segunda bucha 10. A primeira e segunda buchas 8, 10 são, portanto, giradas na primeira direção pela haste de entrada 4.

[0054] Referindo-se à Fig.2A, a rotação da segunda bucha 10 na primeira direção faz com que a primeira base de mola 26 também gire na primeira direção, uma vez que as protuberâncias 32 na segunda bucha 10 empurram os canais 38 na primeira base de mola 26. Os membros limitadores de movimento 40 acoplam a primeira e a segunda bases de mola 26, 28 e, por conseguinte, a segunda base de mola 28 é também acionada para rodar na primeira direção. A rotação da segunda base de mola 28 faz com que a haste

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15/20 de saída 6 rode na primeira direção, uma vez que os canais 36 na segunda base de mola 28 empurram as protuberâncias correspondentes 34 na haste de saída 6.

[0055] Referindo-se à Fig.3C, os lados frontais dos dentes 24 na superfície interna da haste de saída 6 empurram contra os lados traseiros dos dentes 22 na superfície externa da terceira bucha 12, deixando lacunas 62 (folgas) entre os lados traseiros dos dentes 24 na haste de saída e nos lados frontais dos dentes 22 na terceira bucha 12. Por sua vez, os lados frontais dos dentes 20 na superfície interna da terceira bucha 12 estão contra os lados traseiros dos dentes 18 na superfície externa da haste de entrada 4, deixando folgas 60 (folgas) entre os lados traseiros dos dentes 20 na terceira bucha e nos lados dianteiros dos dentes 18 na terceira bucha 12.

[0056] A operação descrita até agora tem estado no modo normal de operação, isto é, um modo de baixo torque, quando há relativamente pouca resistência à rotação da haste de saída 6 na primeira direção. No entanto, quando a resistência à rotação na primeira direção da haste de saída 6 aumenta para um nível relativamente alto, o conjunto muda para um modo de operação de alto torque, como será agora descrito.

[0057] Referindo-se à Fig.2A, quando a resistência à rotação da haste de saída 6 na primeira direção aumenta, a segunda base de mola 28 roda em uma taxa maior na primeira direção do que a haste de saída 6. À medida em que a segunda base de mola 28 roda em relação à haste de saída 6, os canais angulares 36 na segunda base de mola 28 atuam nas protuberâncias angulares 34 na haste de saída 6. Isto aciona a segunda base de mola 28 na direção longitudinal, ao longo do eixo de rotação, na direção da primeira base de mola 26. A mola 30 entre as bases de mola 26, 28 é comprimida, empurrando a primeira base de mola 26 na direção longitudinal e de modo que os canais angulares 38 na primeira base de mola 26 se movem ao longo da segunda bucha 10. Os canais angulados 38 na primeira base de mola 26 atuam nas

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16/20 protuberâncias angulares 32 na segunda bucha 10, acionando assim a segunda bucha 10 para rodar na primeira direção.

[0058] Referindo-se à Fig.4A, a segunda bucha 10 roda na primeira direção, fazendo com que os lados frontais dos dentes 16 na superfície interna da segunda bucha 10 empurrem contra os lados traseiros dos dentes 14 na superfície externa da primeira bucha 8, deixando lacunas (folgas) 57 entre os lados traseiros dos dentes 16 na superfície interna da segunda bucha 8 e os lados frontais dos dentes 14 na superfície externa da primeira bucha 8. Por sua vez, isto move os lados frontais dos dentes 56 na superfície interna da primeira bucha 8 para ficarem contra os lados traseiros dos dentes 52 na superfície externa da haste de entrada 4, deixando lacunas 55 (folgas) entre os lados traseiros dos dentes 56 na superfície interna da primeira bucha 8 e os lados frontais dos dentes 52 na haste de entrada 4. A primeira e a segunda buchas 8, 10 são, portanto, giradas à frente da haste de entrada 4 na primeira direção.

[0059] Conforme mostrado na Fig.4B, a resistência à rotação da haste de saída 6 na primeira direção resulta nos lados frontais dos dentes 22 na superfície externa da terceira bucha 12 movendo para posições contra os lados traseiros do dente 24 na haste de saída 6. Além disso, os lados frontais dos dentes 18 na haste de entrada 4 movem-se para posições contra os lados traseiros dos dentes 20 na superfície interna da terceira bucha 12.

[0060] Como descrito em relação à Fig.4A, no modo de alto torque, a primeira e a segunda buchas 8, 10 são giradas à frente da haste de entrada 4 na primeira direção. Conforme pode ser visto na Fig.2C e 2D, como os rolos 46 estão localizados dentro das aberturas 44 da primeira bucha 8, quando a primeira bucha 8 é rodada em relação à haste de entrada 4, as aberturas na primeira bucha 8 forçam os rolos 46 para cima das respectivas rampas 42 na haste de entrada 4 para a posição mostrada na Fig.5. Os rolos 46 são, por conseguinte, impelidos radialmente para fora e em contato com o

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17/20 revestimento 48. O revestimento 48 pode ser uma estrutura estática. O conjunto pode ser configurado de modo que os rolos 46 sejam impelidos ou movidos para engate no revestimento 48 com tal força que o atrito entre os rolos 46 e o revestimento 48 previne ou inibe a rotação dos rolos 46 em relação ao revestimento 48 e portanto evita ou inibe a rotação da haste de entrada 4. Consequentemente, isso reduz o torque no sistema e pode ajudar a prevenir ou reduzir danos.

[0061] Quando a resistência à rotação da haste de saída 6 na primeira direção reduz de volta a um nível normal ou aceitável (ou seja, quando o torque é reduzido a um nível normal ou aceitável), a força na mola 30 é aliviada e a mola 30 é capaz de expandir, forçando a segunda base de mola 26 na direção longitudinal em direção à haste de saída 6. A mola 30, portanto, exerce uma força menor sobre a primeira base de mola 26 em direção à segunda bucha 10. A segunda bucha 10, portanto, não é mais inclinada à frente da haste de entrada 4 na primeira direção e, portanto, a haste de entrada 4, a primeira bucha 8 e a segunda bucha 10 são capazes de girar de volta para as posições relativas mostradas na Fig.3B. A primeira bucha 8 roda assim em relação à haste de entrada 4 de volta para a posição mostrada na Fig.2D, forçando os rolos 46 a recuarem pela rampa 42, de modo que não sejam mais impelidos para dentro do revestimento 48. Os rolos 46 são portanto capazes de rodar em tomo dos seus eixos e não criam atrito significativo com o revestimento 48. A haste de entrada 4 volta então a rodar normalmente e a haste de entrada 4, a terceira bucha 12 e a haste de saída 6 podem rodar de volta para as posições relativas mostradas na Fig.3C.

[0062] Como descrito acima, o conjunto é configurado para alternar do modo de baixo torque para o modo de alto torque quando uma resistência relativamente alta à rotação da haste de saída 6 faz com que a mola 30 seja comprimida (além do seu nível inicial pré-carregado). De modo semelhante, o conjunto pode ser configurado para alterar do modo de alto torque para o

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18/20 modo de baixo torque quando uma resistência relativamente baixa à rotação da haste de saída 6 permite que a mola 30 relaxe. Como tal, as propriedades da mola 30 podem definir o nível de torque no sistema em que o conjunto muda entre os dois modos. O nível de torque a que esta mudança ocorre é, portanto, relativamente fácil de controlar nas modalidades divulgadas neste documento. Por exemplo, os membros limitadores de movimento 40 podem ser configurados para permitir seletivamente o ajuste da distância entre as bases da mola 26, 28 (antes do uso do conjunto) e, portanto, seletivamente ajustar o nível de compressão (pré-carregamento) da mola 30. Isto define o nível de resistência à compressão da mola 30 e, consequentemente, o nível de torque no qual o conjunto se move do modo de baixo torque para o modo de alto torque. A distância entre as bases da mola 28, 30 pode ser seletivamente ajustada por meios conhecidos, tais como um parafuso roscado 40 que pode ser aparafusado em relação às bases da mola 26, 28 de modo a estender ou contrair a distância entre as mesmas.

[0063] De acordo com modalidades da presente divulgação, conforme a transmissão de torque entre uma haste de entrada e uma haste de saída aumenta, uma bucha de acionamento é movida rotacionalmente em relação à haste de entrada em uma direção contrária a uma força de um membro de polarização (por exemplo, que pode compreender uma mola) por um engate helicoidal entre a bucha de acionamento e o membro de polarização, a bucha de acionamento sendo acoplada a pelo menos um membro de engate (por exemplo, através aberturas de bucha intermediárias 44) de modo que o movimento de rotação da bucha de acionamento em relação à haste de entrada faz com que pelo menos um membro de engate se mova em relação à haste de entrada movendo assim o pelo menos um membro de engate para engate com um revestimento.

[0064] Embora a presente divulgação tenha sido descrita com referência a diversas modalidades, será compreendido por aqueles versados na

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19/20 técnica que várias alterações na forma e detalhes podem ser feitas sem se afastarem do escopo da invenção conforme definido nas reivindicações anexas.

[0065] Por exemplo, embora os membros de engate 46 tenham sido descritos como rolos, eles podem, altemativamente, ser membros de engate não rolantes para engate no revestimento 48. Altemativamente ou adicionalmente, em vez de os membros de engate 46 engatarem friccionalmente a superfície interna do revestimento 48, a superfície interna do revestimento 48 pode ser configurada com barreiras que impedem o movimento circunferencial dos membros de engate 46 uma vez que tenham sido impelidos radialmente para fora.

[0066] Embora as protuberâncias 32, 34 tenham sido descritas como estando na segunda bucha 10 e a haste de saída 6 e os canais cooperantes 36, 38 terem sido descritos como estando nas bases de mola 26, 28, é contemplado que as protuberâncias 32, 34 podem estar sobre as bases de mola 26, 28 e os canais de cooperação podem estar na segunda bucha 10 e na haste de saída 6.

[0067] É contemplado que as protuberâncias 32, 34 possam estar em uma superfície interna do componente do qual se sobressai e o canal de cooperação 36, 38 pode estar em uma superfície externa do componente em que se encontra.

[0068] O conjunto foi descrito como compreendendo as primeira e terceira buchas 8, 12. Estas buchas permitem que as folgas sejam facilmente adaptadas e que a folga entre dois conjuntos de dentes seja relativamente pequena. No entanto, é contemplado que a primeira e/ou terceira bucha 8, 12 podem ser eliminadas. Em tais modalidades, os dentes 56 na primeira extremidade da haste de entrada 4 podem engatar diretamente nos dentes 16 na terceira bucha 12. Em alternativa ou adicionalmente, os dentes 18 na

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20/20 segunda extremidade da haste de entrada 4 podem engatar diretamente nos dentes 22 na haste de saída 6.

[0069] Modalidades da presente descrição permitem que o conjunto limitador de torque seja relativamente pequeno. Por exemplo, os conjuntos conhecidos compreendendo barras de torção são necessários como sendo serem relativamente grandes, uma vez que a barra de torção deve ser relativamente longa para se obter um ângulo de torção adequado. A barra de torção também deve ser projetada com precisão, pois o torque depende da quarta potência do diâmetro da barra de torção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto limitador de torque, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma haste de entrada; uma haste de saída; uma bucha de acionamento; um mecanismo conversor de movimento; um revestimento; e pelo menos um membro de engate para engatar o revestimento;

em que a haste de entrada é acoplada a bucha de acionamento, a bucha de acionamento sendo acoplada a haste de saída pelo mecanismo conversor de movimento de modo que, em um modo de baixo torque, a rotação da haste de entrada aciona a rotação da bucha de acionamento, do conversor de movimento e da haste de saída; e em que a haste de saída e o mecanismo conversor de movimento são acoplados, de modo que, em um modo de alto torque, a rotação do mecanismo conversor de movimento relativa à haste de saída em tomo de m eixo da rotação impele o mecanismo conversor de movimento em uma direção ao longo do eixo de rotação, em que o mecanismo conversor de movimento e a bucha de acionamento são acoplados de modo que quando o mecanismo conversor de movimento é impelido ao longo do referido eixo de rotação, o mecanismo conversor de movimento roda a bucha de acionamento em relação à haste de entrada; e em que o membro de engate é acoplado a bucha de acionamento e a haste de entrada de forma que quando a bucha de acionamento é girada em relação à haste de entrada, o membro de engate é movido ou impelido a engatar a carcaça, de modo a impedir ou inibir a rotação da haste de entrada em relação à carcaça.
2. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um dentre a haste de saída e o mecanismo conversor de movimento compreende uma primeira protuberância e o outro dentre a haste de saída e o mecanismo conversor de movimento compreende um primeiro canal no qual a protuberância está localizada e em que a primeira

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2/4 protuberância e o primeiro canal estão dispostos e configurados de modo que, no modo de alto torque, a referida rotação do mecanismo conversor de movimento em relação à haste de saída impele o mecanismo conversor de movimento em uma direção ao longo do eixo de rotação.
3. Conjunto de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um dentre a bucha de acionamento e o mecanismo de conversão de movimento compreende uma segunda protuberância e o outro dentre a bucha de acionamento e o mecanismo de conversão de movimento compreende um segundo canal no qual a segunda protuberância está localizada e em que a segunda protuberância e o segundo canal podem ser dispostos e configurados de modo que, no modo de alto torque, quando o mecanismo conversor de movimento é impelido em uma direção ao longo do referido eixo de rotação, o mecanismo conversor de movimento gira a bucha de acionamento em relação à haste de entrada.
4. Conjunto de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro canal e/ou a primeira protuberância é alongada e se estende tanto em tomo como ao longo do eixo de rotação; e/ou em que o segundo canal e/ou segunda protuberância são alongados e se estendem ao redor e ao longo do eixo de rotação.
5. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o mecanismo conversor de movimento compreende uma primeira porção engatada com a haste de saída, uma segunda porção engatada com a bucha de acionamento e um membro de polarização resiliente disposto entre a primeira e segunda porções para resistir ao movimento da primeira e segunda porções ao longo do eixo de rotação, resistindo assim, à rotação do mecanismo conversor de movimento em relação à haste de saída.

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6. Conjunto de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o membro de polarização resiliente pode ser configurado de modo que, no modo de baixo torque, seja comprimido por uma quantidade relativamente baixa, de modo que há uma quantidade relativamente baixa de rotação do mecanismo conversor de movimento em relação à haste de saída; e o membro de polarização resiliente é configurado de modo que no modo de alto torque é comprimido por uma quantidade relativamente alta, de modo que há uma quantidade relativamente de rotação do mecanismo conversor de movimento em relação à haste de saída.
7. Conjunto de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o membro de polarização resiliente é disposto entre a primeira e segunda porções para empurrar a primeira e segunda porções afastadas uma da outra ao longo do eixo de rotação e em que o conjunto compreende ainda um membro limitador de movimento para limitar a quantidade máxima de movimento da primeira e segundas porções afastadas uma da outra.
8. Conjunto de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o membro limitador de movimento é seletivamente ajustável para ajustar seletivamente a quantidade máxima de movimento da primeira e segunda porções afastadas uma da outra.
9. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato de que o membro de polarização resiliente é uma mola.
10. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que haste de entrada pode ser acoplada a bucha de acionamento por uma bucha intermediária, em que a haste de entrada compreende os primeiros dentes engatados com segundos dentes na bucha intermediária e a bucha intermediária compreende os terceiros dentes engatados com os quartos dentes na bucha de acionamento.

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11. Conjunto de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as folgas são dispostas entre os primeiros e segundos dentes e/ou entre os terceiros e quartos dentes, permitindo assim que a haste de entrada acione a bucha de acionamento no modo de baixo torque e permitindo a rotação da bucha de acionamento em relação à haste de entrada no modo de alto torque.
12. Conjunto de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que bucha intermediária entra em contato com o membro de engate, de modo que a rotação da bucha intermediária cause uma rotação correspondente do membro de engate.
13. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a haste de entrada compreende uma porção em contato com o membro de engate que é curvado ou inclinado em uma direção circunferencial; o conjunto sendo configurado de modo que a rotação da bucha de acionamento em relação à haste de entrada, no modo de alto torque, força o referido membro de engate ao longo da superfície curvada ou inclinada e se move ou impele o membro de engate radialmente para fora para engatar a carcaça, de modo a impedir ou inibir a rotação da haste de entrada em relação à carcaça.
14. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o membro de engate é um rolo.