BR112012028053B1

BR112012028053B1 - conjunto desacoplador

Info

Publication number: BR112012028053B1
Application number: BR112012028053-8A
Authority: BR
Inventors: Patrick Marion; Lucas Wilson
Original assignee: Litens Automotive Partnership
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2021-03-02
Also published as: CN102906441B; KR101842293B1; JP2013527401A; BR112012028053A2; WO2011147024A1; CN102906441A; EP2577083B1; EP2577083A1; CA2798096A1; US20130037370A1; EP2577083A4; JP5856607B2; US8985293B2; KR20130080439A

Abstract

CONJUNTO DESACOPLADOR. Em um aspecto, a invenção é dirigida a um conjunto desacoplador entre um elemento de acionamento sem fim e um eixo. O elemento de acionamento sem fim pode ser, por exemplo, uma correia de acionamento de acessório proveniente de um motor veicular. O eixo pode ser, por exemplo, o eixo de entrada de um acessório acionado por correia, tal como um alternador ou um compressor. O conjunto desacoplador inclui um cubo que é montado no eixo, uma polia que é rotativa com relação ao cubo, uma mola de amortecimento e um membro de embreagem. Uma parte da polia é suportada em uma superfície de suporte de polia no cubo. Existe uma folga entre a polia e a superfície de suporte de polia. A folga possui lubrificante nela para facilitar deslizamento entre a polia e a superfície de suporte de polia. Pela eliminação do uso de uma bucha polimérica entre a polia e o cubo, existem diversas vantagens que são providas.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[1] A presente invenção refere-se a mecanismos de desacoplamento para permitir acessórios acionados por correia operarem temporariamente a uma velocidade diferente da velocidade da correia, e mais particularmente, a mecanismos de desacoplamento que incorporam embreagem de mola de envoltório.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

[2] É conhecido prover um mecanismo de desacoplamento em um acessório, tal como um alternador, que é acionado por uma correia a partir de um motor em um veículo. Este tipo de mecanismo de desacoplamento, que pode ser referido como um desacoplador, permite ao acessório associado operar temporariamente a uma velocidade diferente da velocidade da correia. Por exemplo, quando existe uma paralisação repentina da correia quando a correia estava executando e acionando rotação do eixo de alternador, o desacoplador permite ao eixo de alternador continuar a rotacionar temporariamente como resultado de inércia, até que ele desacelere para uma paralisação como resultado de arrasto, desse modo reduzindo o esforço sobre o eixo de alternador. Como outro exemplo, o desacoplador permite ao eixo de alternador rotacionar a uma velocidade relativamente constante, mesmo quando o eixo de manivelas do motor passa por um ciclo de desacelerações e acelerações associado com o movimento dos pistões.

[3] Estes desacopladores são adições valiosas ao sistema propulsor do veículo. Porém, existe uma necessidade contínua de se reduzir seus custos, aumentar seu tempo de vida útil, reduzir sua complexidade e simplificar sua fabricação. Seria, portanto, benéfico prover um desacoplador que trate uma ou mais destas necessidades contínuas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[4] Em um aspecto, a invenção é dirigida a um Conjunto desacoplador entre um elemento de acionamento sem fim e um eixo. O elemento de acionamento sem fim pode ser, por exemplo, correia de acionamento de acessório a partir de um motor veicular. O eixo pode ser, por exemplo, o eixo de entrada de um acessório acionado por correia, tal como um alternador ou um compressor. O eixo poderia ser alternativamente o eixo de manivelas do motor. O Conjunto desacoplador inclui um cubo que está montado ao eixo, uma polia que é rotativa com relação ao cubo, uma mola amortecedora e um membro de embreagem. Uma parte da polia é suportada em uma superfície de suporte de polia sobre o cubo. Existe uma folga entre a polia e a superfície de suporte de polia. A folga recebe lubrificante na mesma para facilitar deslizamento entre a polia e a superfície de suporte de polia. Eliminando o uso de uma bucha polimérica entre polia e o cubo, existem diversas vantagens que são providas. Uma vantagem é que o processo de montagem pode ser mais facilmente automatizado que com os conjuntos da técnica anterior, que requerem tipicamente que a bucha polimérica seja manualmente fixada no cubo. Outra vantagem é que a faixa de tolerância pode ser menor e pode ser mais facilmente controlada para assegurar que não haja, em hipótese alguma, um encaixe por interferência (ou seja, espaço livre negativo) entre o cubo e a polia. Outra vantagem é que, em pelo menos algumas modalidades, a área de superfície de engate entre a superfície de suporte de polia e a polia pode ser maior que é entre a bucha e a polia, sem requerer um comprimento axial mais longo para o Conjunto desacoplador em relação à técnica anterior. Esta maior área de superfície reduz a pressão na interface entre a polia e o cubo, o que reduz a quantidade de desgaste entre os dois componentes. O menor desgaste aumenta o tempo de vida útil do Conjunto desacoplador, pode reduzir atrito e, desse modo, aumentar a economia de combustível do veículo, e pode reduzir qualquer inclinação conferida à polia pela correia. Outras vantagens também podem ser providas.

[5] Em uma modalidade particular do primeiro aspecto, o Conjunto desacoplador inclui um cubo que é adaptado para ser acoplado ao eixo, de tal modo que o eixo corrotaciona com o cubo sobre um eixo geométrico rotacional, uma polia, uma mola amortecedora posicionada para transmitir torque entre o cubo e um suporte, e uma mola de embreagem helicoidal. A polia tem uma superfície externa e uma superfície interna. A superfície externa é adaptada para engatar-se no elemento de acionamento sem fim. Um rolamento é posicionado entre a superfície interna da polia e o cubo. Uma superfície de suporte de polia sobre o cubo suporta deslizantemente a superfície interna da polia. O rolamento e a superfície de suporte de polia suportam juntos a polia para rotação em relação ao cubo. A mola de embreagem se expande radialmente para conectar operativamente a polia e o suporte quando a polia é rotacionada mais rápido que o cubo em uma primeira direção rotacional, desse modo acionando o cubo com a polia. A mola de embreagem se contrai radialmente para desconectar operativamente a polia e o cubo quando a polia rotaciona mais lentamente que o cubo na primeira direção rotacional. A polia e o cubo cooperam para definir uma câmara na qual a mola de embreagem está disposta, e que inclui uma folga entre a superfície de suporte de polia e a superfície interna da polia. A câmara é enchida com um lubrificante.

[6] Em uma outra modalidade a contração radial da mola de embreagem faz a mola de embreagem estender-se axialmente em direção à folga e impulsionar lubrificante para a folga.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[7] A presente invenção será descrita agora apenas por meio de exemplo, com referência aos desenhos anexos, em que: A figura 1 é uma vista de elevação de um motor com uma pluralidade de acessórios acionados por correia, um dos quais tem um Conjunto desacoplador de acordo com uma modalidade da presente invenção, A figura 2 é uma vista em corte ampliada do Conjunto desacoplador mostrado na figura 1, A figura 3 é uma vista em perspectiva explodida do Conjunto desacoplador mostrado na figura 1, A figura 4 é uma vista em corte altamente ampliada de uma porção do Conjunto desacoplador mostrado na figura 1, A figura 5 é uma vista em corte de um Conjunto desacoplador da técnica anterior; e As figuras 6a e 6b são vistas em corte altamente ampliadas do cubo e da polia respectivamente a partir de um desacoplador de acordo com uma modalidade da presente invenção, depois de serem utilizados.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[8] Faz-se referência à figura 1, que mostra um motor 10 para um veículo. O motor 10 inclui um eixo de manivelas 12 que aciona um elemento de acionamento sem fim, que pode ser, por exemplo, uma correia 14. Por meio da correia 14, o motor 10 aciona uma pluralidade de acessórios 16 (mostrados em linhas tracejadas), tal como um alternador e um compressor. Cada acessório 16 inclui um eixo de acionamento de entrada 15 com uma polia 13 neste, que é acionada pela correia 14. Um conjunto desacoplador 20 é provido em vez de uma polia, entre a correia 14 e o eixo de entrada 15 de qualquer um ou mais dos acessórios acionados por correia 16. O Conjunto desacoplador 20 transfere torque entre a correia 14 e o eixo 15, mas desacopla automaticamente o eixo 15 da correia 14 quando a correia 14 desacelera em relação ao eixo 15. Adicionalmente, o Conjunto desacoplador 20 permite que a velocidade da correia 14 oscile em relação ao eixo 15. Assim, as oscilações na velocidade de correia que são o resultado de oscilações na velocidade do eixo de manivelas (uma propriedade inerente a motores de pistão de combustão interna) são amortecidas pelo Conjunto desacoplador 20, e como resultado, as tensões, que do contrário seriam incorridas pelo eixo 15 e o componente 16, são reduzidas.

[9] Faz-se referência à figura 2 que mostra uma vista em corte do Conjunto desacoplador 20. O Conjunto desacoplador 20 inclui um cubo 22, uma polia 24, um rolamento 26, uma mola amortecedora 28, um suporte 30, uma mola de embreagem 32 e uma capa de extremidade 34.

[10] O cubo 22 pode ser adaptado para ser montado ao eixo 15 de qualquer forma adequada. Por exemplo, o cubo 22 pode ter um orifício de montagem de eixo 36 através deste que define um eixo geométrico rotacional A para o Conjunto desacoplador 20. O orifício de montagem de eixo 36 pode ser configurado para receber confortavelmente a extremidade do eixo 15. Um prendedor de montagem de eixo (não mostrado) pode ser inserido através de uma extremidade distal 38 do orifício 36 para fixar o cubo 22 ao eixo 1, de modo que os dois corrotacionam juntos sobre o eixo A.

[11] A polia 24 é rotativamente acoplada ao cubo 22. A polia 24 tem uma superfície externa 40 que é configurada para engatar-se na correia 14. A superfície externa 40 é mostrada como tendo ranhuras 42. A correia 14 assim pode ser uma correia de múltiplo V. Ficará compreendido, no entanto, que a superfície externa 40 da polia 24 pode ter qualquer outra configuração adequada, e a correia 14 não precisa ser uma correia de múltiplo V. Por exemplo, a polia 24 poderia ter uma ranhura simples, e a correia 14 poderia ser uma correia em V simples, ou a polia 24 poderia ter uma porção geralmente plana para engatar-se em uma correia plana 14.

[12] A polia 24 inclui ainda uma superfície interna 43. O rolamento 26 engata-se à superfície interna 43 da polia 24 e rotativamente suporta a polia 24 sobre o cubo 22 em uma primeira extremidade axial (proximal) 44 da polia 24. O rolamento 26 pode ser qualquer tipo de rolamento adequado, tal como um rolamento de esfera selado.

[13] Em uma segunda extremidade axial (distal) 46 da polia 24, a superfície interna 43 da polia 24 é deslizantemente suportada em uma superfície de suporte de polia 48 do cubo 22. O rolamento 26 e a superfície de suporte de polia 48 suportam juntos a polia 24 para rotação em relação ao cubo 22. O suporte deslizante provido pela superfície de suporte de polia 48 está descrito mais detalhadamente abaixo.

[14] A mola amortecedora 28 é provida para acomodar oscilações na velocidade da correia 14 em relação ao eixo 15. A mola amortecedora 28 pode ser uma mola de torção que tem uma primeira extremidade 49 (figura 3) que é mantida em uma fenda anular 50 (figura 2) e que entra em contato com uma parede radial (não mostrada) no cubo 22. A mola amortecedora 28 pode ter ainda uma segunda extremidade 52 que é mantida em uma fenda anular 54 e que entra em contato com uma parede radial (não mostrada) no suporte 30. Na modalidade mostrada, a mola amortecedora 28 tem uma pluralidades de espirais 58 entre as primeira e segunda extremidades 49 e 52. Um exemplo de um engate adequado entre a mola amortecedora 28, o cubo 22 e o suporte 30 é mostrado e descrito na Patente US 7,712,592, cujo conteúdo está incorporado neste ato por referência.

[15] Na modalidade mostrada, uma camisa 57 é provida entre a mola amortecedora 28 e a mola de embreagem 32. A camisa 57 é, na modalidade mostrada, por si só um membro helicoidal, embora ela possa ter qualquer outra configuração adequada, tal como um formato cilíndrico oco. A camisa 57 atua como um limitadora de torque, limitando a quantidade de espaço disponível para expansão radial da mola amortecedora 28 (em modalidades em que a mola amortecedora 28 é uma mola de torção). Assim, quando um torque é provido pela polia 24 que excede um limite selecionado, a mola amortecedora 28 expande-se até ela ser limitada pela camisa 57. Um exemplo de uma camisa adequada 57 é mostrado e descrito na Patente US 7,766,774, cujo conteúdo está incorporado neste ato por referência.

[16] A mola amortecedora 28 pode ser comprimida axialmente ligeiramente no Conjunto desacoplador 20, de tal modo que ela impulsiona o suporte 30 axialmente para contato com uma placa de empuxo, mostrada no número de referência 59, que está em encontro com o rolamento 26, que é encaixado por pressão entre o cubo 22 e a polia 24.

[17] A mola de embreagem helicoidal 32 tem uma primeira extremidade 60 (figura 3) que é engatável com uma parede radial 62 do suporte 30 e que pode ser fixamente conectada ao suporte 30. A mola de embreagem helicoidal 32 tem uma segunda extremidade 64 que pode estar flutuando livre. A mola de embreagem helicoidal 32 inclui uma pluralidade de espirais 66 entre as primeira e segunda extremidades 60 e 64.

[18] Desse modo, uma via de transmissão de torque é provida da polia 22 através da mola de embreagem 32, através do suporte 30, através da mola amortecedora 29 e para o cubo 22.

[19] Quando um torque é aplicado da correia 14 para a polia 24 para acionar a polia 24 a uma velocidade que é mais rápida que aquela do eixo 15, o atrito entre a superfície interna 43 da polia 24 e as espirais 66 da mola de embreagem 32 aciona pelo menos uma das espirais 66 da mola de embreagem 32 pelo menos algum ângulo em uma primeira direção rotacional sobre o eixo A, em relação à primeira extremidade 60 da mola de embreagem 32. O movimento relativo entre dita uma ou mais espirais 66 acionadas pela polia 24 em relação à primeira extremidade 60 faz a mola de embreagem expandir-se radialmente, o que fortalece mais a preensão entre as espirais 66 da mola de embreagem 32 e a superfície interna 43 da polia 24. Como resultado, a primeira extremidade 60 da mola de embreagem 32 transmite o torque da polia para o suporte 30. O suporte 30 transmite o torque ao cubo 22 através da mola amortecedora 28. Como resultado, o cubo 22 é levado para a velocidade da polia 24. Desse modo, quando a polia 24 rotaciona mais rápido que o cubo 22, a mola de embreagem 32 conecta operativamente a polia 24 ao suporte e, por conseguinte, ao cubo 22.

[20] Enquanto em execução, a correia 14 pode sofrer oscilações de velocidade devido a oscilações de velocidade no eixo de manivelas 12 que ocorrem naturalmente durante operação do motor 10. Estas oscilações de velocidade podem ser rápidas e assim a mola de embreagem 32 pode permanecer pelo menos parte engatada na polia 24 durante estas oscilações. Como resultado, estas oscilações de velocidade podem ser transmitidas ao suporte 30. No entanto, a mola amortecedora 28 flexiona-se para permitir movimento rotativo relativo momentâneo entre o suporte 30 e o cubo 22. O Conjunto desacoplador 20 pode ser configurado opcionalmente de modo que possa existir atrito entre componentes selecionados no Conjunto desacoplador 20, de modo que a flexão na mola amortecedora 28 seja amortecida.

[21] Quando a polia 24 desacelera e rotaciona mais lentamente que o eixo 15, a força da superfície interna 43 da polia 24 sobre a mola de embreagem 32 na primeira direção rotacional é eliminada e assim a mola de embreagem 32 se retrai radialmente para desconectar operativamente a polia 24 do suporte 30 e do cubo 22.

[22] A polia 24 e o cubo 22 cooperam para definir uma câmara 68 na qual a mola de embreagem 32 está disposta. Na modalidade mostrada a mola amortecedora 28 também está disposta na câmara 68. Lubrificante 70 preenche substancialmente a câmara 68 para lubrificar a mola de embreagem 32 e lubrificar o engate entre a mola de embreagem 32 e a superfície interna 43 da polia 24, de modo a controlar a quantidade de atrito entre as mesmas, e impedir dano à superfície interna 43 da polia 24 e à mola de embreagem 32 durante o engate destas. Como observado acima, a superfície interna 43 da polia 24 é suportada deslizantemente na superfície de suporte de polia 48 do cubo 22. Mais especificamente, a superfície de suporte de polia 48 e a superfície interna 43 da polia 24 são separadas por uma folga G, que é mostrada (altamente exagerada) na figura 4. A folga G e a porção de câmara principal 72 (na qual a mola de embreagem 32 assenta-se) juntas constituem- se na câmara 68. Desse modo, a folga G é enchida com lubrificante 70. A presença do lubrificante 70 na folga G permite o movimento deslizante rotacional entre a superfície interna 43 da polia 24 e a superfície de suporte de polia 48 do cubo 22. O lubrificante 70 pode ser qualquer tipo adequado de lubrificante, tal como graxa, por exemplo, graxa da PetroCanada Peerless LLG. O uso do lubrificante 70 na mola de embreagem pode ser conforme descrito na Patente US 7,618,337, cujo conteúdo está incorporado neste ato por referência.

[23] O cubo 22 pode ser fabricado a partir de qualquer material adequado, tal como aço carbono, e mais especificamente, um aço carbono com 20% de carbono. A polia 24 também pode ser confeccionada de um aço carbono tendo um teor de carbono de aproximadamente 20%. A superfície interna 43 da polia 24 pode ser nitreto endurecido a uma profundidade que pode ser na faixa de cerca de 0.02 mm (mas que pode ser menor que isso), e a uma dureza de cerca de 1000 HV (ou seja, o número de pirâmide Vickers que resulta do Teste de Dureza Vickers). O nível de dureza da superfície de suporte de polia 32 pode ser de cerca de 75 HV.

[24] A capa de extremidade 34 (figura 3) é provida para atuar como um membro de vedação para lacrar a segunda extremidade (distal) da folga G. Desse modo, a câmara 68 é selada pela capa de extremidade 34 em uma extremidade e pelo rolamento 26 na outra extremidade. A capa de extremidade 34 pode ser montada à segunda extremidade 46 da polia 24.

[25] Em alguns conjuntos de desacoplador da técnica anterior, como mostrado no número de referência 100 da figura 5, o cubo, mostrado com número de referência 101, inclui uma ranhura 102 em que uma bucha polimérica 104 está disposta. A ranhura 102 é circundada por abas laterais 103, que auxiliam na captura da bucha 104. A bucha 104 engata-se na superfície interna mostrada no número de referência 106 da polia 108 de modo a suportar rotativamente a polia 108 sobre o cubo 101. A bucha 104 é, em alguns casos, de náilon.

[26] A fim de instalar a bucha 104 no cubo 101, a bucha 104 precisa ser esticada sobre as abas laterais 103, uma etapa que é geralmente realizada manualmente. Antes da montagem, no entanto, a bucha 104 pode dilatar-se se ela se encontrar em um ambiente com alta umidade. Como resultado, pode ser difícil para um trabalhador de montagem instalar a bucha 104 no cubo 101.

[27] O conjunto desacoplador da técnica anterior 100 desempenha bem durante uso e tem bom tempo de vida útil. Eventualmente durante uso, quando ocorre desgaste excessivo sobre a bucha de náilon 104, podem resultar problemas de alinhamento entre a polia 108 e a correia (não mostrada), bem como problemas com passo e guinada da correia em relação ao Conjunto desacoplador 100. Isto pode levar a forças dirigidas não radialmente pela polia 108 sobre o rolamento (não mostrado), o que pode reduzir a vida útil do rolamento. Ademais, estes problemas podem gerar maior atrito entre a polia 108 e o cubo 101, o que pode resultar em menor economia de combustível para o motor e ruído durante operação.

[28] Além disso, o espaço livre provido entre a bucha 104 e a superfície interna 106 da polia 108 em alguns conjuntos da técnica anterior pode ser de aproximadamente 0.040mm. No entanto, pode existir uma tolerância relativamente grande de +/- 0.043mm no espaço livre devido a muitos fatores, incluindo, por exemplo, tolerâncias nas dimensões da bucha 104. No entanto, pode ser visto que esta tolerância poderia resultar em um espaço livre negativo (ou seja, um encaixe por interferência) entre a bucha 104 e a superfície interna 106 da polia 108. Um encaixe por interferência pode tornar o processo de instalar a polia 108 e o cubo 101 juntos difícil. Durante instalação da polia 108 e o cubo 101 juntos, particularmente onde existe um encaixe por interferência, a polia 108 pode prender-se na bucha 104. Isto pode lascar ou de outro modo danificar a bucha 104, em cujo caso, a bucha 104 e possivelmente o cubo 101 e a polia 108 poderiam ser rejeitados como elementos de refugo.

[29] Além disso, a maciez relativa da bucha 104 em algumas aplicações pode torná-la relativamente suscetível a deformação quando certas forças são exercidas sobre ela a partir da correia através da polia 108. Um exemplo seria forças suficientemente grandes provenientes da correia impulsionando inclinação da polia 08. Esta deformação pode também levar a problemas de passo e guinada com a polia 108.

[30] Referindo-se à figura 4, a folga G entre as superfícies 43 e 48 pode ter uma largura W que é suficientemente estrita para impedir inclinação da polia 24 em relação ao eixo A, mas larga o suficiente para permitir a entrada de lubrificante na folga G. A largura W da folga G, por exemplo, pode ser de aproximadamente 0.0875mm. Pelo menos em parte devido a materiais de construção do cubo 22 e da polia 24, as tolerâncias na largura W da folga G podem ser relativamente menores que aquelas associadas com o espaço livre do conjunto da técnica anterior 100. Por exemplo, a tolerância na largura W pode ser de aproximadamente +/- 0.0175mm. Notar-se-á que o espaço livre entre a superfície de suporte de cubo 48 e a superfície interna 43 (ou seja, a largura W da folga G) é sempre positivo. Portanto, nunca existe um encaixe por interferência entre os dois componentes, facilitando desse modo montagem do cubo 22 e da polia 24 juntos, se comparado com o cubo 101 e a polia 108 da técnica anterior. Ademais, eliminar a necessidade de instalar um item separado (ou seja, a bucha 104) facilita mais a montagem do cubo 22 e da polia 24 juntos. Igualmente, eliminar a bucha 104 facilita o uso de um processo automatizado para montar o cubo 22 e a polia 24, desse modo reduzindo mais o custo do conjunto. Embora uma faixa de tolerância de 0.035mm (ou seja, de +0.0175mm a -0.0175mm) seja preferida, outras faixas de tolerância são aceitáveis. Por exemplo, a faixa de tolerância pode ser de 0.1mm, (por exemplo, +0.05mm a - 0.05mm), enquanto garante que o espaço livre nominal entre o cubo 22 e a polia 24 não seja nunca negativo, de modo que um encaixe por interferência nunca ocorra.

[31] Alguma forma de área de entrada mostrada no número de referência 74 (mais bem observado na figura 4) pode ser provida em uma primeira extremidade da folga G, que está voltada para a porção de câmara principal 72. Esta área de entrada 74 facilita a entrada de lubrificante 70 na folga G. Esta área de entrada 74 pode ser na forma de um chanfro, na forma de um raio ou em qualquer outra forma adequada.

[32] Na modalidade mostrada, a área de entrada 74 especificamente está voltada para uma fenda de espaço livre de mola de embreagem 76, que é formada entre o cubo 22 e a superfície interna 43 da polia 24, e que faz parte da porção de câmara principal 72. Durante expansão radial e contração da mola de embreagem 32, a mola de embreagem 32 estende-se e retrai-se axialmente. Como notado acima, no entanto, a primeira extremidade 60 da mola de embreagem 32 pode ser fixamente conectada ao suporte 30, e o suporte 30 é impulsionado para encontro com a placa de empuxo 59 pela mola amortecedora 28 e é assim efetivamente fixada em posição axialmente. Como resultado, a primeira extremidade 60 da mola de embreagem 32 é fixada em posição axialmente e assim a segunda extremidade 64 da mola de embreagem 32 estende-se e retrai-se axialmente durante expansão radial e contração da mola de embreagem 32. Especificamente, à medida que a mola de embreagem 32 expande-se radialmente ela se contrai axialmente, desse modo tracionando pelo menos parcialmente para fora da fenda 76, desse modo permitindo (e impulsionando) a fenda 76 para encher-se de lubrificante 70. À medida que a mola de embreagem 32 se contrai radialmente, ela se estende axialmente para a fenda 76 desse modo impulsionando o lubrificante 70 que está na fenda 76 na folga G. A área de entrada 74 facilita a entrada do lubrificante 70 na folga G sob impulsão da mola de embreagem 32. Deste modo, a folga G é regularmente 'bombeada' com lubrificante 70 durante operação do Conjunto desacoplador 20. Em particular, o lubrificante 70 é impulsionado na folga G quando existe desengate da polia 24 do cubo 22 e, por conseguinte, quando existe rotação relativa entre cubo 22 e polia 24.

[33] Não obstante as questões descritas acima, constatou-se surpreendentemente que o contato metal-metal lubrificado entre a superfície de suporte de polia 48 e a superfície interna 43 da polia 24 resultava em melhor desempenho e maior longevidade no Conjunto desacoplador 20, se comparado a conjuntos de desacoplador da técnica anterior. O desgaste que sofrem os componentes que compõem uma conexão deslizante é pelo menos em parte relacionado a um valor PV, que é a pressão exercida entre os componentes multiplicada pela velocidade entre eles. A pressão exercida entre os componentes é igual à força exercida entre eles dividida pela área de engate. A área de engate é igual à circunferência multiplicada pelo comprimento axial. Ao comparar o conjunto 20 mostrado na figura 2 com o conjunto da técnica anterior 100 mostrado na figura 5, os fatores de velocidade, distância circunferencial na interface, e força podem ser os mesmos entre eles. No entanto, pode ser visto que o comprimento axial, mostrado em LB na interface da bucha 104 e a superfície interna 106 da polia 108 é limitado, entre outras coisas, pela presença das abas laterais 103. No entanto, o comprimento axial, mostrado em LH, na interface da superfície de suporte de polia 48 e a superfície interna 43 da polia 24, é maior que o comprimento axial LB, devido, pelo menos em parte, a falta de necessidade de abas laterais. Como resultado direto, a área de engate entre o cubo 22 e a polia 24 é maior que a área de engate entre a bucha 104 e a polia 108. Como resultado disso, a pressão entre o cubo 22 e a polia 24 é menor que a pressão entre a bucha 104 e a polia 108. Como resultado disso, o valor PV para o conjunto 20 é menor que o valor PV para o conjunto 100. A redução no valor PV correlaciona-se a menor desgaste na área de engate entre o cubo 22 e a polia 24.

[34] Testes de longevidade foram realizados em exemplos do Conjunto desacoplador 20 para determinar como eles desempenham-se em uso. Um teste em particular opera um motor por um número selecionado de horas, expondo o Conjunto desacoplador 20 a uma variedade de condições de motor, tais como desaceleração do motor, aceleração, direção na cidade, direção em rodovia, e outras condições. Em um ciclo de operação do teste, o Conjunto desacoplador 20 passou por 2000 horas de teste (o que corresponde a um número selecionado de anos de direção no mundo real), após o que o Conjunto desacoplador 20 foi desmontado para inspeção. Logo após inspeção, constatou-se que o Conjunto desacoplador 20 estava em boas condições. Em particular, a superfície de suporte de rolamento 48 e a superfície interna 43 da polia 24 não mostrava essencialmente quaisquer sinais de desgaste. O lubrificante que foi usado no conjunto de teste 20 também foi verificado e constatou-se estar em excelentes condições. Em outro teste, um exemplo de um conceito de desenho inicial do conjunto 20 passou por 4000 horas de teste (correspondendo a duas vezes o número de anos de direção em tempo real) e foi subsequentemente desmontado e inspecionado. Descobriu-se que existia pouco desgaste (0.006mm) sobre a superfície interna 43 da polia 24 e nenhum desgaste sobre a superfície de suporte de polia 48. A condição do lubrificante foi considerada boa. Notar-se-á que exemplos de conjuntos da técnica anterior similares ao conjunto 100 mostraram quantidades significativamente maiores de desgaste sobre os componentes de acoplamento (ou seja, a bucha e a superfície interna da polia).

[35] O desgaste sobre o cubo 22 e a polia 24 pode ser medido por qualquer meio adequado, tal como usando uma máquina de perfilagem (não mostrada) que é capaz de medições precisas para mostrar quaisquer mudanças nas medições. Ademais, o cubo 22 e a polia 24 podem ser seccionadas e a seção pode ser inspecionada como mostrado na figura 6a (que mostra o cubo 22) e a figura 6b (que mostra a polia 24 juntamente com a camada de nitreto endurecido mostrada no número de referência 80).

[36] Embora uma mola de embreagem helicoidal seja mostrada nas figures, e embora este tipo de mola de embreagem seja preferida por razões que estão descritas acima, ficará compreendido que outros tipos de membro de embreagem podem ser usados em vez do Conjunto desacoplador 20.

[37] Na descrição acima, o Conjunto desacoplador é descrito como sendo provido entre o eixo e um acessório acionado por correia e uma correia, que é acionada pelo eixo de manivelas de um motor. Notar-se-á, no entanto, que em alguns veículos um Conjunto desacoplador pode ser provido no eixo de manivelas 12 do motor 10. Este tipo de desacoplador permitiria ao eixo de manivelas 12 acionar a correia 14 quando o eixo de manivelas 12 tem uma velocidade angular maior que a velocidade angular da correia sobre o eixo de saída do eixo de manivelas 12, mas permitiria à velocidade angular do eixo de manivelas 12 oscilar em relação à velocidade angular da correia 14, desse modo permitindo à correia 14 exceder momentaneamente a velocidade do eixo de manivelas 12.

[38] Embora a descrição acima se constitua em uma pluralidade de modalidades da presente invenção, apreciar-se-á que a presente invenção é suscetível a demais modificação e mudança sem se afastar do justo significado das reivindicações anexas.

Claims

1. Conjunto desacoplador (20) para transferir torque entre um elemento de acionamento sem fim (14) e um eixo (15) compreendendo: um cubo (22) que é adaptado para ser acoplado ao eixo (15) de tal modo que o eixo corrotaciona com o cubo (22) sobre um eixo geométrico rotacional; uma polia (24) tendo uma superfície externa (40) e uma superfície interna (42), em que a superfície externa (40) é adaptada para engatar-se no elemento de acionamento sem fim (14), em que um rolamento (26) é posicionado entre a superfície interna (42) da polia (24) e o cubo (22), e em que o cubo inclui uma superfície de suporte (48) de polia que suporta deslizantemente a superfície interna (42) da polia, em que o rolamento (26) e a superfície de suporte (48) de polia suportam juntos a polia para rotação em relação ao cubo; uma mola amortecedora (28) posicionada para transmitir torque entre o cubo e um suporte (30); e uma mola de embreagem helicoidal (32), em que a mola de embreagem se expande radialmente para conectar operativamente a polia (24) e o suporte (30) quando a polia é rotacionada mais rápido que o cubo (22) em uma primeira direção rotacional, desse modo acionando o cubo com a polia, e em que a mola de embreagem se contrai radialmente para desconectar operativamente a polia e o cubo quando a polia rotaciona mais lentamente que o cubo na primeira direção rotacional, em que a polia e o cubo cooperam para definir uma câmara na qual a mola de embreagem está disposta, e que inclui uma folga (G) entre a superfície de suporte (48) de polia e a superfície interna (42) da polia, em que a câmara é preenchida com um lubrificante (70), caracterizado pelo fato de que é provido pelo lubrificante (70) dentro da folga (G) contato lubrificado do material da superfície de suporte da polia para o material da superfície interna da polia entre a superfície de suporte (48) da polia e a superfície interna (42) da polia.

2. Conjunto desacoplador (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a folga (G) entre a superfície interna da polia e a superfície de suporte de polia é de aproximadamente 0,0875mm.

3. Conjunto desacoplador (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tolerância na largura da folga entre a superfície interna da polia e a superfície de suporte de polia é de aproximadamente 0,0175mm.

4. Conjunto desacoplador (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mola amortecedora é uma mola de torção.

5. Conjunto desacoplador (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o rolamento veda a câmara na primeira extremidade da polia.

6. Conjunto desacoplador (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um membro de vedação (34) posicionado para vedar a câmara na segunda extremidade da polia, imediatamente adjacente à folga entre a superfície de suporte de polia e a superfície interna da polia.

7. Conjunto desacoplador (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contração da mola de embreagem faz a mola de embreagem estender-se axialmente em direção à folga para impulsionar lubrificante (70) na folga.

8. Conjunto desacoplador (20) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a câmara inclui uma porção de câmara principal e a folga, e em que uma extremidade da folga que está voltada para a porção de câmara principal tem uma área de entrada (74) configurada para facilitar a entrada de lubrificante na folga.

9. Conjunto desacoplador (20) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a mola de embreagem (32) tem uma primeira extremidade (60) e uma segunda extremidade (64), e em que a primeira extremidade da mola de embreagem é fixamente conectada ao suporte (30), em que o suporte é fixado na posição axialmente, e em que a segunda extremidade da mola de embreagem se move axialmente em direção à folga para impulsionar lubrificante na folga durante contração da mola de embreagem.

10. Conjunto desacoplador (20) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a porção de câmara principal inclui uma fenda de espaço livre (76) de mola de embreagem, em que a extremidade da folga que inclui a área de entrada (74) está voltada para a fenda de espaço livre de mola de embreagem, em que a segunda extremidade (64) de mola de embreagem retrai-se axialmente pelo menos parcialmente da fenda de espaço livre de mola de embreagem durante expansão da mola de embreagem que impulsiona a entrada de lubrificante na fenda de espaço livre de mola de embreagem, e em que a segunda extremidade de mola de embreagem estende-se axialmente para a fenda de espaço livre de mola de embreagem durante contração da mola de embreagem para impulsionar lubrificante na fenda de espaço livre de mola de embreagem para a folga.

11. Conjunto desacoplador (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície interna da polia é endurecida a pelo menos uma dureza selecionada e a pelo menos uma profundidade selecionada.

12. Conjunto desacoplador (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a polia tem uma primeira extremidade axial e uma segunda extremidade axial, e em que o rolamento (26) é posicionado na primeira extremidade axial da polia, e em que a superfície de suporte de polia do cubo suporta a polia na segunda extremidade axial da polia.