BR112014032232B1

BR112014032232B1 - Estrutura de roldana

Info

Publication number: BR112014032232B1
Application number: BR112014032232-5A
Authority: BR
Inventors: Hayato Shimamura; Ryosuke Dan; Makoto Haraguchi; Katsuya Imai
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2022-01-25
Also published as: US20150184703A1; EP2865925A1; CN104428563B; KR20150021948A; BR112014032232A2; JP5914416B2; KR101954892B1; EP2865925B1; WO2013191240A1; CN104428563A; CA2877099C; CA2877099A1; US9611903B2; IN2014DN10887A; JP2014114947A; EP2865925A4

Abstract

ESTRUTURA DE ROLDANA. Trata-se de uma estrutura de roldana que contém um primeiro corpo giratório que tem um formato cilíndrico, sobre o qual uma correia é estirada, um segundo corpo giratório que é fornecido para dentro do primeiro corpo giratório de forma a ser rotatório em relação ao primeiro corpo giratório e uma mola em espiral torcional que é acomodada em um espaço entre o primeiro corpo giratório e o segundo corpo giratório, em que a mola em espiral torcional tem uma região de extremidade em um lado de extremidade da mesma, sendo que a superfície circunferencial externa da mesma está em contato com um corpo giratório do primeiro corpo giratório e o segundo corpo giratório devido à força de restauração autoelástica da mola em espiral torcional em uma direção de aumento de diâmetro quando a estrutura de roldana está em um estado de repouso, a outra região de extremidade no outro lado de extremidade da mesma, sendo que a superfície circunferencial interna de mesma está em contato com o outro corpo giratório quando a estrutura de roldana está no estado de repouso, e uma região de meio, e em que quando a mola em espiral torcional é retorcida (...).

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a uma estrutura de roldana com uma mola em espiral.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[002] Em um sistema de acionamento de unidade auxiliar que aciona, pela potência de um motor para um veículo, uma unidade auxiliar tal como um alternador, uma correia é estirada em uma roldana conectada a um eixo de acionamento da unidade auxiliar tal como o alternador e uma roldana conectada a um eixo de manivela do motor, e o torque do motor é transmitido à unidade auxiliar por meio da correia. Tipicamente, a velocidade giratória do eixo de manivela do motor muda devido a um curso de potência do motor ou similar, e a velocidade de deslocamento da correia também muda. Por essa razão, um deslizamento pode ocorrer entre a roldana conectada ao eixo de acionamento da unidade auxiliar e a correia, ou a tensão da correia pode mudar consideravelmente. O deslizamento da correia ou uma mudança excessiva na tensão da correia é uma das causas da ocorrência de um som anormal ou depressão de tempo de vida da correia.

[003] Em particular, visto que um eixo de geração de potência do alternador tem um grande momento de inercia, um deslizamento da correia ou uma mudança na tensão da correia é propensa a ocorrer. Esses são os problemas no fato de que a transmissão de uma mudança de rotação do eixo de manivela ao eixo de geração de potência diminui a durabilidade do alternador e afeta de forma adversa uma eficiência de geração de potência.

[004] Na técnica relacionada, várias propostas para uma roldana são feitos a fim de absorver uma mudança na rotação do eixo de manivela. Por exemplo, uma estrutura de roldana revelada no Documento de Patente 1 contém um primeiro corpo giratório sobre o qual uma correia é estirada; um segundo corpo giratório que é fornecido para dentro do primeiro corpo giratório e pode girar em relação ao primeiro corpo giratório; e uma mola em espiral que é disposta entre os dois corpos giratórios. Outras superfícies circunferenciais (ou superfícies circunferenciais internas) de porções de extremidade opostas da mola em espiral estão em contato por pressão com os primeiro e segundo corpos giratórios, respectivamente devido a uma força de autorrecuperação em uma direção de aumento de diâmetro (ou direção de diminuição de diâmetro).

[005] Quando uma mudança na rotação do eixo de manivela é transmitida ao primeiro corpo giratório por meio da correia e os dois corpos giratórios giram um em relação ao outro, torque é transmitido entre os dois corpos giratórios por meio da mola em espiral interposta entre os mesmos, a mola em espiral é retorcida em uma direção circunferencial, de modo que a mudança de rotação seja absorvida. Por essa razão, é possível evitar a ocorrência de um deslizamento da correia ou uma mudança de tensão.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR Documento de patente

[006] Documento de patente 1: JP-A-2008-57763

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Problemas que a invenção deve resolver

[007] No entanto, na estrutura de roldana revelada no Documento de Patente 1, há um problema em relação a, visto que um torque de torção aumenta mais à medida que o ângulo de torção da mola em espiral aumenta na direção de aumento de diâmetro, a mola em espiral é facilmente submetido à fadiga sob condições de uso nas quais um ângulo de torção se torna relativamente grande.

[008] Na técnica relacionada, de modo a lidar com esse problema, o número de voltas da mola em espiral é aumentado para diminuir uma constante da mola, na qual uma carga exercida na mola em espiral é reduzida. Quando a constante da mola é diminuída, um torque de torção diminui inclusive no mesmo ângulo de torção, de modo que seja possível aprimorar a resistência à fadiga da mola em espiral. No entanto, há um problema no fato de que, visto que um aumento no número de voltas da mola em espiral aumenta o comprimento axial da mola em espiral, o tamanho da estrutura de roldana aumenta.

[009] Um objetivo da presente invenção é fornecer uma estrutura de roldana que possa aprimorar a resistência à fadiga de uma mola em espiral sem causar um aumento no tamanho da estrutura de roldana.

Meios para resolver os problemas

[010] A estrutura de roldana de acordo com um primeiro aspecto da presente invenção contém: um primeiro corpo giratório que tem um formato cilíndrico, sobre o qual uma correia é estirada; um segundo corpo giratório que é fornecido para dentro do primeiro corpo giratório a fim de ser rotatório em relação ao primeiro corpo giratório; e uma mola em espiral torcional que é acomodada em um espaço entre o primeiro corpo giratório e o segundo corpo giratório; em que a mola em espiral torcional tem uma região de extremidade em um lado de extremidade da mesma, cuja superfície circunferencial externa está em contato com um corpo giratório do primeiro corpo giratório e o segundo corpo giratório devido à força de recuperação autoelástica da mola em espiral torcional em uma direção de aumento de diâmetro quando a estrutura de roldana está em um estado de repouso; a outra região de extremidade no outro lado de extremidade da mesma, cuja superfície circunferencial interna está em contato com o outro corpo giratório quando a estrutura de roldana está no estado de repouso; e uma região intermediária; e em que, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios, a superfície circunferencial interna de pelo menos uma porção circunferencial da outra região de extremidade da mola em espiral torcional se separa do outro corpo giratório.

[011] Com essa configuração, quando a estrutura de roldana está no estado de repouso, a mola em espiral torcional é fixada aos dois corpos giratórios pela estrutura que a superfície circunferencial externa em uma extremidade do mesmo é impulsionada em um corpo giratório, devido à força de recuperação autoelástica na direção de aumento de diâmetro, e uma superfície circunferencial interna da outra região de extremidade está em contato com o outro corpo giratório.

[012] Quando os dois corpos giratórios giram um em relação ao outro, a mola em espiral torcional é retorcida para absorver assim uma mudança de rotação.

[013] Quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro, devido a uma deformação da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro, pelo menos uma porção circunferencial da superfície circunferencial interna da outra região de extremidade da mola em espiral torcional se separa do outro corpo giratório. Portanto, o número de voltas ativas da mola em espiral torcional aumenta em comparação a quando a estrutura de roldana está no estado de repouso. O número de voltas ativas de uma mola em espiral torcional é o número de voltas para uma faixa obtida excluindo-se uma porção para a fixação da mola do comprimento inteiro da mola, e um constante da mola diminui mais à medida que o número de voltas ativas aumenta. Consequentemente, visto que na estrutura de roldana do aspecto, uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios pode aumentar o número de voltas ativas da mola em espiral torcional para diminuir a constante da mola, é possível aprimorar a resistência à fadiga da mola em espiral torcional sem aumentar o número de voltas da mola em espiral (sem aumentar o tamanho da estrutura de roldana) em comparação a uma estrutura de roldana convencional na qual uma superfície circunferencial interna ou uma superfície circunferencial externa de cada uma das porções de extremidade opostas de uma mola em espiral é fixada aos corpos giratórios inclusive ao girar um em relação ao outro.

[014] Na presente invenção, o termo "quando a estrutura de roldana está em um estado de repouso" significa um estado no qual uma força externa não é aplicada à estrutura de roldana (um estado em que o ângulo de torção da mola em espiral torcional é zero).

[015] A estrutura de roldana de acordo com um segundo aspecto da presente invenção é que: no primeiro aspecto, o outro corpo giratório tem uma superfície de contato que se volta em uma superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional em uma direção circunferencial; e quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios, a superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional é colocado em contato com a superfície de contato.

[016] Com essa configuração, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional é colocada em contato com a superfície de contato do outro corpo giratório, de modo que a mola em espiral torcional seja fixada ao outro corpo giratório.

[017] A estrutura de roldana, de acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, no segundo aspecto, contém adicionalmente:um primeiro vão que é formado entre a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional e o primeiro corpo giratório ou o segundo corpo giratório, quando a estrutura de roldana está no estado de repouso; em que, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios, a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional não está em contato com qualquer um dos dois corpos giratórios quando a superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional está em contato com a superfície de contato.

[018] Com essa configuração, visto que o vão está presente entre a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional e o corpo giratório quando a estrutura de roldana está no estado de repouso, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a outra região de extremidade da mola em espiral torcional é facilmente deformada na direção de aumento de diâmetro para separar a superfície circunferencial interna da outra região de extremidade do outro corpo giratório.

[019] Quando a superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional está em contato com a superfície de contato, a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional não está em contato com nenhum dos dois corpos giratórios. Portanto, é possível fixar a outra região de extremidade da mola em espiral torcional à superfície de contato por si só, e aumentar o número de voltas ativas.

[020] A estrutura de roldana de acordo com um quarto aspecto da presente invenção, no terceiro aspecto, contém adicionalmente: um segundo vão que é formado entre uma superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional e o primeiro corpo giratório ou o segundo corpo giratório, quando a estrutura de roldana está no estado de repouso.

[021] Com essa configuração, visto que o vão está presente entre a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional e o corpo giratório quando a estrutura de roldana está no estado de repouso, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro, é possível deformar facilmente a mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro. Quando o ângulo de torção na direção de aumento de diâmetro aumenta e a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional é colocada em contato com o corpo giratório, é possível limitar uma deformação maior na direção de aumento de diâmetro do que esse point e para evitar danos da mola em espiral torcional.

[022] A estrutura de roldana de acordo com um quinto aspecto da presente invenção é que: no quarto aspecto, o tamanho do primeiro vão é menor ou igual ao tamanho do segundo vão.

[023] Com essa configuração, se o ângulo de torção da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro aumentar e a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional colocada em contato com o corpo giratório, quase ao mesmo tempo ou quando o ângulo de torção aumenta mais do que isso, a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional é colocada em contato com o corpo giratório, de modo que seja possível limitar uma deformação maior na direção de aumento de diâmetro do que esse ponto e para evitar danos da mola em espiral torcional. Visto que a superfície circunferencial externa da mola em espiral torcional é colocada em contato com os corpos giratórios, o número de voltas ativas da mola em espiral torcional muda. Consequentemente, é possível fazer com que a estrutura de roldana tenha três ou mais constantes da mola.

[024] A estrutura de roldana de acordo com um sexto aspecto da presente invenção, no segundo aspecto, contém, adicionalmente: um meio de limitação para limitar uma deformação da outra região de extremidade da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro antes que a superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional esteja em contato com a superfície de contato quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios.

[025] Em um caso no qual o meio de limitação não é fornecido, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro, estresse de torção aplicado a cada volta não é constante, o estresse de torção é concentrado em uma volta do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional, e essa volta é a mais amplamente deformada na direção de aumento de diâmetro. No entanto, nesse aspecto, visto que uma deformação da outra região de extremidade da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro pode ser limitada pelo meio de limitação, é possível evitar que o estresse de torção seja concentrado na outra região de extremidade e reduzir uma diferença de estresse de torção aplicada a cada volta da mola em espiral torcional. Como resultado, é possível evitar uma falha por fadiga da mola em espiral torcional.

[026] A estrutura de roldana de acordo com um sétimo aspecto da presente invenção é que: no sexto aspecto, o outro corpo giratório tem o meio de limitação.

[027] A estrutura de roldana de acordo com um oitavo aspecto da presente invenção é que: no sétimo aspecto, o meio de limitação é pelo menos uma protrusão de suporte que se projeta para dentro em uma direção radial e que se volta uma superfície circunferencial externa de uma porção circunferencial da outra região de extremidade da mola em espiral torcional; em que, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios, pelo menos a uma protrusão de suporte está em contato com a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional e uma deformação da outra região de extremidade da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro é limitada.

[028] Com essa configuração, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a protrusão de suporte é colocada em contato com a superfície circunferencial externa da porção circunferencial da outra região de extremidade da mola em espiral torcional. Portanto, é possível evitar que o estresse de torção seja concentrado na outra região de extremidade e separar a superfície circunferencial interna da porção circunferencial da outra região de extremidade da mola em espiral torcional do outro corpo giratório. Ou seja, a protrusão de suporte não é um obstáculo ao aumento do número de voltas ativas da mola em espiral torcional.

[029] A estrutura de roldana de acordo com um nono aspecto da presente invenção é que: no oitavo aspecto, uma região na qual a protrusão de suporte é formada contém uma posição distante da superfície de contato em 90° em torno de um eixo geométrico de rotação.

[030] Em um caso no qual o meio de limitação não é fornecido, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro, o estresse de torção é o mais amplamente concentrado nos arredores da posição distante da superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional em 90° em torno do eixo geométrico de rotação. Nesse aspecto, visto que a protrusão de suporte é disposta para conter a posição distante da superfície de contato em 90° em torno do eixo geométrico de rotação, é possível evitar que o estresse de torção seja concentrado nos arredores da posição distante da superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional em 90° em torno do eixo geométrico de rotação.

[031] A estrutura de roldana de acordo com um décimo aspecto da presente invenção é tal que: no nono aspecto, um ângulo em torno do eixo geométrico de rotação formado pela superfície de contato e uma porção de extremidade mais distante da região na qual a protrusão de suporte é formada a partir da superfície de contato é menor ou igual a 315°.

[032] Quando o ângulo em torno do eixo geométrico de rotação que é formado pela porção de extremidade mais distante da protrusão de suporte da superfície de contato e a superfície de contato é excessivamente grande, uma área de contato entre a outra região de extremidade da mola em espiral torcional e a protrusão de suporte aumenta e a outra região de extremidade da mola em espiral torcional se torna difícil de deslizar na protrusão de suporte. Por essa razão, o ângulo de torção no tempo quando a outra região de extremidade da mola em espiral torcional desliza sobre a protrusão de suporte e a superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional é colocada em contato com a superfície de contato aumenta, de modo que a mola em espiral torcional seja facilmente submetida à fadiga em uma faixa de torção de até esse ângulo de torção.

[033] Nesse aspecto, visto que o ângulo em torno do eixo geométrico de rotação, que é formado pela superfície de contato e a porção de extremidade mais distante da protrusão de suporte da superfície de contato, é ajustado a 315° ou menos, é possível evitar que o ângulo de torção no tempo quando a outra região de extremidade da mola em espiral torcional desliza sobre a protrusão de suporte aumente excessivamente.

[034] A estrutura de roldana de acordo com um décimo primeiro aspecto da presente invenção, em qualquer um dos oitavo ao décimo aspecto, contém adicionalmente: um quarto vão que é formado entre a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional e uma porção diferente da protrusão de suporte do outro corpo giratório quando a estrutura de roldana está no estado de repouso; em que a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional está em contato com a protrusão de suporte, ou a estrutura de roldana compreende adicionalmente um terceiro vão que é formado entre a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional e a protrusão de suporte e é menor do que o quarto vão.

[035] Com essa configuração, visto que o vão (o quarto vão) está presente entre a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional e as porções diferentes da protrusão de suporte do outro corpo giratório quando a estrutura de roldana está no estado de repouso, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a outra região de extremidade da mola em espiral torcional pode ser deformada na direção de aumento de diâmetro para separar a superfície circunferencial interna da outra região de extremidade do outro corpo giratório.

[036] A estrutura de roldana de acordo com um décimo segundo aspecto da presente invenção é que: no sexto aspecto, a mola em espiral torcional tem o meio de limitação.

[037] A estrutura de roldana de acordo com um décimo terceiro aspecto da presente invenção é que:no décimo segundo aspecto, o meio de limitação é pelo menos uma protrusão de suporte que se projeta para fora na direção radial e que está presente na superfície circunferencial externa de uma porção circunferencial da outra região de extremidade da mola em espiral torcional; e em que, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios, pelo menos a uma protrusão de suporte está em contato com uma superfície circunferencial interna do outro corpo giratório e uma deformação da outra região de extremidade da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro é limitada.

[038] Com essa configuração, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a protrusão de suporte fornecida na outra região de extremidade da mola em espiral torcional é colocada em contato com a superfície circunferencial interna do outro corpo giratório. Portanto, é possível evitar que o estresse de torção seja concentrado na outra região de extremidade, e para separar a superfície circunferencial interna de uma porção circunferencial da outra região de extremidade da mola em espiral torcional do outro corpo giratório. Ou seja, a protrusão de suporte não é um obstáculo ao aumento do número de voltas ativas da mola em espiral torcional.

[039] A estrutura de roldana de acordo com um décimo quarto aspecto da presente invenção, em qualquer um do sexto ao décimo terceiro aspecto contém, adicionalmente: um segundo vão que é formado entre a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional e o primeiro corpo giratório ou o segundo corpo giratório quando a estrutura de roldana está no estado de repouso. Com essa configuração, os mesmos efeitos que no quarto aspecto são obtidos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[040] A Figura 1 é uma vista em corte transversal de uma estrutura de roldana da primeira modalidade da presente invenção.

[041] A Figura 2 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha A-A na Figura 1.

[042] A Figura 3 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha B-B na Figura 1.

[043] A Figura 4 é um gráfico que ilustra uma relação entre o ângulo de torção e o torque de torção de uma mola em espiral torcional da estrutura de roldana da primeira e da quinta modalidades.

[044] A Figura 5 é uma vista em corte transversal de uma estrutura de roldana da segunda modalidade da presente invenção.

[045] A Figura 6 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha C-C na Figura 5.

[046] A Figura 7 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha D-D na Figura 5.

[047] A Figura 8 é uma vista em corte transversal de uma estrutura de roldana da terceira modalidade da presente invenção.

[048] A Figura 9 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha E-E na Figura 8.

[049] A Figura 10 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha F-F na Figura 8.

[050] A Figura 11 é uma vista em corte transversal de uma estrutura de roldana da quarta modalidade da presente invenção.

[051] A Figura 12 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha G-G na Figura 11.

[052] A Figura 13 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha H-H na Figura 11.

[053] A Figura 14 é uma vista em corte transversal de uma estrutura de roldana da quinta modalidade da presente invenção.

[054] A Figura 15 é uma vista em corte transversal de uma estrutura de roldana da sexta modalidade da presente invenção.

[055] A Figura 16 é uma vista em corte transversal de uma estrutura de roldana da sétima modalidade da presente invenção.

MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO Primeira modalidade

[056] Doravante, uma estrutura de roldana 1 de uma primeira modalidade da presente invenção será descrita.

[057] A estrutura de roldana 1 dessa modalidade é instalada em um eixo de acionamento de um alternador em um sistema de acionamento de unidade auxiliar (não ilustrado) de um veículo. O sistema de acionamento de unidade auxiliar tem uma configuração na qual uma correia é estirada sobre uma roldana de acionamento conectada a um eixo de manivela de um motor e uma roldana acionada que aciona uma unidade auxiliar tal como um alternador. A rotação do eixo de manivela é transmitida à roldana acionada por meio da correia, de modo que a unidade auxiliar tal como um alternador seja acionada. A velocidade giratória do eixo de manivela muda devido a um evento de combustão do motor, e a velocidade da correia também muda em associação a essa mudança.

[058] Conforme ilustrado na Figura 1 à Figura 3, a estrutura de roldana 1 dessa modalidade inclui um primeiro corpo giratório 2 que tem um formato substancialmente cilíndrico, sobre o qual uma correia B é estirada; um segundo corpo giratório 3 que tem um formato substancialmente cilíndrico e disposto para dentro do primeiro corpo giratório 2 com o mesmo eixo geométrico de rotação; uma mola em espiral torcional 4 que é acomodada em um espaço de acomodação da mola 8 entre o primeiro corpo giratório 2 e o segundo corpo giratório 3; e uma tampa de extremidade 5 que é disposta em uma extremidade axial de cada um dentre o primeiro corpo giratório 2 e o segundo corpo giratório 3. Na descrição seguinte, uma direção esquerda e uma direção direita na folha da Figura 1 são denominadas como uma direção de avanço e uma direção de recuo, respectivamente. O mesmo é também aplicado a segunda a sétima modalidades que serão descritas posteriormente.

[059] O segundo corpo giratório 3 tem um corpo principal de cilindro 3a que é fixado a uma circunferência externa de um eixo de acionamento (não ilustrado) do alternador de maneira encaixada, e uma porção de cilindro externa 3b que é disposto para fora de uma porção de extremidade frontal do corpo principal de cilindro 3a.

[060] Um mancal de rolamento 6 é fornecido entre uma superfície circunferencial interna de uma porção de extremidade traseira do primeiro corpo giratório 2 e uma superfície circunferencial externa do corpo principal de cilindro 3a do segundo corpo giratório 3. Um mancal de deslizamento 7 é fornecido entre uma superfície circunferencial interna de uma porção de extremidade frontal do primeiro corpo giratório 2 e uma superfície circunferencial externa da porção de cilindro externa 3b do segundo corpo giratório 3. O primeiro corpo giratório 2 e o segundo corpo giratório 3 são conectados um ao outro por meio dos dois mancais 6 e 7 em um estado de ser rotatório um em relação ao outro. O primeiro corpo giratório 2 e o segundo corpo giratório 3 giram em uma direção da seta na Figura 2 e A Figura 3.

[061] O espaço de acomodação da mola 8 é formado entre o primeiro corpo giratório 2 e o segundo corpo giratório 3, e avançado do mancal de rolamento 6. O espaço de acomodação da mola 8 acomoda a mola em espiral torcional 4. O espaço de acomodação da mola 8 é um espaço que é formado entre a superfície circunferencial interna do primeiro corpo giratório 2 e uma superfície circunferencial interna da porção de cilindro externa 3b do segundo corpo giratório 3, e uma superfície circunferencial externa do corpo principal de cilindro 3a do segundo corpo giratório 3.

[062] O diâmetro interno do primeiro corpo giratório 2 no espaço de acomodação da mola 8 diminui em dois estágios na direção de recuo. Uma superfície circunferencial interna de uma porção que tem o menor diâmetro interno é denominada como uma superfície de contato por pressão 2a, e uma superfície circunferencial interna de uma porção que tem o segundo menor diâmetro interno é denominada como uma superfície anular 2b. O diâmetro da superfície de contato por pressão 2a é menor do que o diâmetro interno da porção de cilindro externa 3b do segundo corpo giratório 3. O diâmetro da superfície anular 2b é igual ou maior do que o diâmetro interno da porção de cilindro externa 3b do segundo corpo giratório 3.

[063] O corpo principal de cilindro 3a do segundo corpo giratório 3 tem um diâmetro externo que é maior na porção de extremidade frontal do que o de outras porções no espaço de acomodação da mola 8. A superfície circunferencial externa dessa porção é denominada como uma superfície de contato 3c.

[064] A mola em espiral torcional 4 é esquerda (enrolada em sentido anti-horário em direção à ponta da direção axial), e o diâmetro da mesma sem uma força externa aplicada à mesma é constante sobre o comprimento inteiro da mesma. A mola em espiral torcional 4 tem uma região de extremidade traseira (uma região de extremidade); uma região intermediária; e uma região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b. O diâmetro externo da mola em espiral torcional 4 sem uma força externa aplicada à mesma é maior do que o diâmetro interno da superfície de contato por pressão 2a do primeiro corpo giratório 2. A mola em espiral torcional 4 é acomodada no espaço de acomodação da mola 8 com o diâmetro de uma extremidade traseira da mesma reduzida, e uma superfície circunferencial externa da região de extremidade traseira (uma região de extremidade) da mola em espiral torcional 4 é impulsionada contra a superfície de contato por pressão 2a do primeiro corpo giratório 2 devido à força de recuperação autoelástica da mola em espiral torcional 4 em uma direção de aumento de diâmetro.

[065] Em um estado em que a estrutura de roldana 1 está no estado de repouso e a superfície circunferencial externa da região de extremidade traseira (uma região de extremidade) da mola em espiral torcional 4 é impulsionada contra a superfície de contato por pressão 2a devido à força de recuperação autoelástica, a região de extremidade frontal (a outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 está em contato com a superfície de contato 3c do segundo corpo giratório 3 com o diâmetro da mesma ligeiramente aumentado. Ou seja, quando a estrutura de roldana 1 está no estado de repouso, uma superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 é impulsionada contra a superfície de contato 3c do segundo corpo giratório 3. A região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b é uma região que se estende na metade do caminho ou mais (maior ou igual a 180° em torno do eixo geométrico de rotação) de uma ponta frontal (outra extremidade) da mola em espiral torcional 4.

[066] Em um estado em que a superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 está em contato com a superfície de contato 3c, um vão (primeiro vão) L1 é formado entre uma superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 e a superfície circunferencial interna da porção de cilindro externa 3b do segundo corpo giratório 3.

[067] Um vão (segundo vão) M1 é formado entre a superfície anular 2b do primeiro corpo giratório 2 e uma superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 4. Em um estado em que a superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 está em contato com a superfície de contato 3c, o vão M1 é igual ou maior do que o vão L1 que é formado entre a superfície circunferencial interna da porção de cilindro externa 3b do segundo corpo giratório 3 e a superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 (L1 M1).

[068] Conforme ilustrado na Figura 2, uma superfície de contato 3d é formada na porção de extremidade frontal do segundo corpo giratório 3, que se volta a uma superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4 em uma direção circunferencial. A superfície de contato 3d tem um formato de arco circular quando visto em uma direção axial.

[069] Subsequentemente, a operação da estrutura de roldana 1 será descrita.

[070] Primeiramente, um caso será descrito no qual a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 2 é maior do que a velocidade de rotação do segundo corpo giratório 3, ou seja, o primeiro corpo giratório 2 é acelerada. Nesse caso, o primeiro corpo giratório 2 gira em relação ao segundo corpo giratório 3 na mesma direção que a direção de rotação (direção da seta na Figura 2 e na Figura 3).

[071] Em associação à rotação relativa do primeiro corpo giratório 2, a região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 4 junto com a superfície de contato por pressão 2a do primeiro corpo giratório 2 gira em relação ao segundo corpo giratório 3. Consequentemente, a mola em espiral de torsão 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro.

[072] A força de contato por pressão da região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 4 contra a superfície de contato por pressão 2a aumenta mais à medida que o ângulo de torção da mola em espiral torcional 4 aumenta.

[073] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro é menor do que um ângulo predeterminado θ1 (por exemplo, 5°), a força de contato por pressão da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 contra a superfície de contato 3c diminui ligeiramente em comparação a quando o ângulo de torção é zero, mas a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 está em contato por pressão com a superfície de contato 3c.

[074] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro é θ1, a força de contato por pressão da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 contra a superfície de contato 3c se torna quase zero, a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 desliza sobre a superfície de contato 3c na direção circunferencial, e a superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral de torsão 4 é pressionada contra a superfície de contato 3d do segundo corpo giratório 3 na direção circunferencial. Visto que a superfície de extremidade frontal 4a é pressionada contra a superfície de contato 3d, o torque pode ser transmitido de forma segura entre os dois corpos giratórios 2 e 3.

[075] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro excede θ1, a superfície circunferencial interna de pelo menos uma porção circunferencial da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 se separa da superfície de contato 3c devido a uma deformação da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro. Visto que a superfície de contato 3d tem um formato de arco circular, quando a superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4 é pressionada contra a superfície de contato 3d na direção circunferencial, a superfície de extremidade frontal 4a se move para fora em uma direção radial ao longo da superfície de contato 3d, de modo que a superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal 4b se separe facilmente da superfície de contato 3c.

[076] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro é maior ou igual a θ1 (menor do que ângulo θ2), a mola em espiral torcional 4 é fixada ao segundo corpo giratório 3 somente pela superfície de extremidade frontal 4a, de modo que o número de voltas ativas da mola em espiral torcional 4 aumente em comparação a quando o ângulo de torção é menor do que θ1. O número de voltas ativas de uma mola em espiral é o número de voltas para uma faixa obtida excluindo-se uma porção para a fixação da mola do comprimento inteiro da mola, e o mesmo é inversamente proporcional a um constante da mola (torque de torção / ângulo de torção). Aqui, a Figura 4 é um gráfico que ilustra uma relação entre o ângulo de torção e o torque de torção da mola em espiral torcional 4. Quando o ângulo de torção na direção de aumento de diâmetro é maior ou igual ao ângulo θ1, conforme ilustrado na Figura 4, a constante da mola (a inclinação da linha reta ilustrada na Figura 4) diminui à medida que o número de voltas ativas aumenta.

[077] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro se torna um ângulo predeterminado θ2 (por exemplo, 45°), a superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 é colocada em contato com a superfície circunferencial interna da porção de cilindro externa 3b do segundo corpo giratório 3. Quase ao mesmo tempo ou quando o ângulo de torção aumenta mais do que esse, a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 4 é colocada em contato com a superfície anular 2b do primeiro corpo giratório 2 ou o ângulo de torção alcança um ângulo de limite, de modo que uma deformação maior da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro é limitada e o primeiro corpo giratório 2 gira integralmente com o segundo corpo giratório 3. Consequentemente, os danos da mola em espiral torcional devido a uma deformação na direção de aumento de diâmetro podem ser evitados. O tamanho cada um dos vãos L1 e M1 no estado em que a estrutura de roldana está no estado de repouso é ajustado, levando em consideração as características da mola em espiral torcional 4, tal como constante da mola, ângulo de limite do ângulo de torção, e similares. A Figura 4 é um gráfico que ilustra um caso no qual quando o ângulo de torção é o ângulo θ2, a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b e a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 4 são colocadas em contato com a superfície circunferencial interna da porção de cilindro externa 3b do segundo corpo giratório 3 e a superfície anular 2b do primeiro corpo giratório 2 quase, respectivamente, ao mesmo tempo.

[078] Subsequentemente, um caso será descrito em que a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 2 é menor do que a velocidade giratória do segundo corpo giratório 3, ou seja, o primeiro corpo giratório 2 é desacelerado. Nesse caso, o primeiro corpo giratório 2 gira em relação ao segundo corpo giratório 3 em uma direção oposta da direção de rotação (direção da seta na Figura 2 e A Figura 3).

[079] Em associação à rotação relativa do primeiro corpo giratório 2, visto que a região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 4 junto com a superfície de contato por pressão 2a do primeiro corpo giratório 2 gira em relação ao segundo corpo giratório 3, a mola em espiral torcional 4 é retorcida em uma direção de diminuição de diâmetro.

[080] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 4 na direção de diminuição de diâmetro é menor do que um ângulo predeterminado θ3 (por exemplo, 10°), a força de contato por pressão da região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 4 contra a superfície de contato por pressão 2a diminui ligeiramente em comparação a quando o ângulo de torção é zero, mas a região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 4 está em contato por pressão com a superfície de contato por pressão 2a. Além disso, a força de contato por pressão da região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 4 contra a superfície de contato 3c aumenta ligeiramente em comparação a quando o ângulo de torção é zero.

[081] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 4 na direção de diminuição de diâmetro é maior ou igual a θ3, a força de contato por pressão da região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 4 contra a superfície de contato por pressão 2a se torna quase zero e a região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 4 desliza sobre a superfície de contato por pressão 2a na direção circunferencial. Consequentemente, torque não é transmitido entre os dois corpos giratórios 2 e 3.

[082] Conforme descrito acima, visto que a mola em espiral torcional 4 é retorcida quando os dois corpos giratórios 2 e 3 giram um em relação ao outro, a estrutura de roldana 1 dessa modalidade pode absorver uma mudança de rotação. Visto que a mola em espiral torcional 4 pode ser deformada até o ângulo predeterminado de torção θ2 na direção de aumento de diâmetro, é possível absorver uma mudança de rotação sobre uma ampla faixa de ângulos de torção.

[083] Em um estado em que a estrutura de roldana 1 está no estado de repouso, a superfície circunferencial externa da região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 4 é impulsionada contra o primeiro corpo giratório 2 devido à força de recuperação autoelástica na direção de aumento de diâmetro e a superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b está em contato com o segundo corpo giratório 3, de modo que a mola em espiral torcional 4 seja fixada aos dois corpos giratórios 2 e 3.

[084] Quando os dois corpos giratórios 2 e 3 giram um em relação ao outro e a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 se separa do segundo corpo giratório 3 devido a uma deformação da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro, de modo que o número de voltas ativas da mola em espiral torcional 4 aumente em comparação a quando a estrutura de roldana 1 está no estado de repouso. Consequentemente, visto que na estrutura de roldana 1 dessa modalidade, a constante da mola pode ser reduzida aumentando-se o número de voltas ativas da mola em espiral torcional 4, é possível aprimorar a resistência à fadiga da mola em espiral torcional 4 sem aumentar o número de voltas da mola em espiral (sem aumentar o tamanho da estrutura de roldana) em comparação a uma estrutura de roldana convencional na qual uma superfície circunferencial interna ou uma superfície circunferencial externa de cada uma das porções de extremidade opostas de uma mola em espiral é fixada aos corpos giratórios inclusive ao girar um em relação ao outro.

[085] Nessa modalidade, visto que o segundo corpo giratório 3 tem a superfície de contato 3d que se volta à superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4, quando a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4 é colocada em contato com a superfície de contato 3d do segundo corpo giratório 3. Portanto, é possível fixar a mola em espiral torcional 4 ao segundo corpo giratório 3.

[086] Nessa modalidade, quando a superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4 está em contato com a superfície de contato 3d, a superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 não está em contato com a superfície circunferencial interna da porção externa de cilindro 3b do segundo corpo giratório 3. Portanto, é possível fixar a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 pela superfície de contato 3d somente e é possível aumentar a quantidade de voltas ativas da mola em espiral torcional 4.

[087] Nessa modalidade, visto que o vão LI está presente entre a superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 e a superfície circunferencial interna da porção externa de cilindro 3b do segundo corpo giratório 3 em um estado no qual a estrutura de roldana 1 está no estado parado, quando a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 pode ser facilmente deformada na direção de aumento de diâmetro para separar a superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da superfície de contato 3c.

[088] Nessa modalidade, visto que o vão MI está presente entre a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 4 e da superfície anular 2b do primeiro corpo giratório 2 em um estado no qual a estrutura de roldana 1 está no estado parado, quando a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro, é possível deformar facilmente a mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro.

[089] Satisfazendo-se L1 < M1, quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional aumenta na direção de aumento de diâmetro e a superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional é colocada em contato com a superfície circunferencial interna da porção externa de cilindro 3b do segundo corpo giratório 3, quase ao mesmo tempo ou quando o ângulo de torção aumenta mais, a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 4 é colocada em contato com a superfície anular 2b do primeiro corpo giratório 2. Consequentemente, uma deformação adicional da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro pode ser limitada e pode-se evitar que a mola em espiral torcional 4 seja danificada. Visto que a superfície circunferencial externa da mola em espiral torcional 4 é colocada em contato com os corpos giratórios 2 e 3, a quantidade de voltas ativas da mola em espiral torcional 4 muda de uma maneira gradativa. Consequentemente, é possível produzir a estrutura de roldana tendo três ou mais constantes de mola.

Segunda modalidade

[090] Subsequentemente, uma estrutura de roldana 101 de uma segunda modalidade da presente invenção será descrita. Os mesmos sinais de referência são atribuídos a componentes que têm as mesmas configurações da primeira modalidade e as descrições dos mesmos serão omitidas apropriadamente.

[091] De maneira similar à primeira modalidade, a estrutura de roldana 101 dessa modalidade é instalada no eixo de acionamento de um alternador de um sistema de acionamento de unidade auxiliar. Conforme ilustrado na Figura 5 à Figura 7, a estrutura de roldana 101 inclui um primeiro corpo giratório 102 que tem um formato substancialmente cilíndrico sobre o qual a correia B é estirada; um segundo corpo giratório 103 que tem um formato substancialmente cilíndrico e disposto para dentro do primeiro corpo giratório 102 com o mesmo eixo geométrico de rotação; uma mola em espiral torcional 104; e uma capa de extremidade 5.

[092] O primeiro corpo giratório 102 tem um corpo principal de cilindro 102a sobre o qual a correia B é estirada e uma porção de cilindro interna 102b que está disposta para dentro do corpo principal de cilindro 102a e tem um comprimento axial menor do que o comprimento do corpo principal de cilindro 102a. O segundo corpo giratório 103 tem um corpo principal de cilindro 103a que é fixado à circunferência externa do eixo de acionamento (não ilustrado) do alternador de uma maneira encaixada e uma porção externa de cilindro 103b que está disposta para fora de uma parte de extremidade frontal do corpo principal de cilindro 103a. Semelhante à primeira modalidade, o primeiro corpo giratório 102 e o segundo corpo giratório 103 são conectados entre si através dos dois mancais 6 e 7 em um estado no qual são giratórios um em relação ao outro.

[093] Um espaço que aloja a mola 108 no qual a mola em espiral torcional 104 é alojada é formado entre o primeiro corpo giratório 102 e o segundo corpo giratório 103 e adiante do mancal de rolamento 6. O espaço que aloja mola 108 é um espaço que é formado entre uma superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 102a do primeiro corpo giratório 102 e uma superfície circunferencial interna da porção externa de cilindro 103b do segundo corpo giratório 103 e uma superfície circunferencial externa da porção de cilindro interna 102b do primeiro corpo giratório 102 e uma superfície circunferencial externa do corpo principal de cilindro 103a do segundo corpo giratório 103.

[094] O diâmetro externo da porção de cilindro interna 102b do primeiro corpo giratório 102 é maior que o diâmetro externo de uma porção do corpo principal de cilindro 103a do segundo corpo giratório 103 no espaço que aloja mola 108. Doravante, a superfície circunferencial externa da porção de cilindro interna 102b do primeiro corpo giratório 102 é denominada como uma superfície de contato 102c.

[095] O diâmetro interno do corpo principal de cilindro 102a do primeiro corpo giratório 102 diminui em dois estágios na direção voltada para trás no espaço que aloja mola 108. Uma superfície circunferencial interna de uma porção que tem o menor diâmetro interno é denominada como uma superfície anular 102d e uma superfície circunferencial interna de uma porção que tem o segundo menor diâmetro interno é denominada como uma superfície anular 102e.

[096] O diâmetro interno da porção externa de cilindro 103b do segundo corpo giratório 103 é inferior ao diâmetro da superfície anular 102d do corpo principal de cilindro 102a do primeiro corpo giratório 102. Doravante, uma superfície circunferencial interna da porção externa de cilindro 103b do segundo corpo giratório 103 é chamada de uma superfície de contato por pressão 103c.

[097] Semelhante à primeira modalidade, a mola em espiral torcional 104 é voltada para a esquerda e o diâmetro da mesma sem uma força externa aplicada ao mesmo é constante por todo o comprimento da mesma. A mola em espiral torcional 104 tem uma região de extremidade frontal (uma região de extremidade); uma região intermediária; e uma região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b. O diâmetro externo da mola em espiral torcional 104 sem uma força externa aplicada ao mesmo é maior que o diâmetro interno da superfície de contato por pressão 103c do segundo corpo giratório 103. A mola em espiral torcional 104 é alojada no espaço que aloja mola 108 com o diâmetro da região de extremidade frontal da mesma reduzido, e uma superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (uma região de extremidade) da mola em espiral torcional 104 é empurrada contra a superfície de contato por pressão 103c do segundo corpo giratório 103 devido à força de restauração autoelástica da mola em espiral torcional 104 em uma direção de aumento de diâmetro.

[098] Em um estado no qual a estrutura de roldana 101 está no estado parado e a superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (uma região de extremidade) da mola em espiral torcional 104 é empurrada contra a superfície de contato por pressão 103c devido à força de restauração autoelástica, a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 está em contato com a superfície de contato 102c do primeiro corpo giratório 102 com o diâmetro da mesma ligeiramente aumentado. Isto é, em um estado no qual a estrutura de roldana 101 está no estado parado, uma superfície circunferencial interna da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 é empurrada contra a superfície de contato 102c do primeiro corpo giratório 102. A região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b é uma região que se estende metade do comprimento ou mais (maior ou igual a 180° em relação ao eixo geométrico de rotação) a partir de uma ponta traseira (outra extremidade) da mola em espiral torcional 104.

[099] Em um estado no qual a superfície circunferencial interna da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 está em contato com a superfície de contato 102c, um vão L2 é formado entre uma superfície circunferencial externa da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 e a superfície circunferencial interna (a superfície anular 102d) do corpo principal de cilindro 102a do primeiro corpo giratório 102.

[100] Um vão M2 é formado entre a superfície anular 102e do primeiro corpo giratório 102 e uma superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 104. Em um estado no qual a superfície circunferencial interna da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 está em contato com a superfície de contato 102c, o vão M2 é maior que o vão L2 (L2 < M2).

[101] Conforme ilustrado na Figura 7, uma superfície de contato em formato de arco circular 102f é formada na posição de uma parte de extremidade traseira do espaço que aloja mola 108 no primeiro corpo giratório 102 que está voltado para uma superfície de extremidade traseira 104a da mola em espiral torcional 104 em uma direção circunferencial.

[102] Subsequentemente, a operação da estrutura de roldana 101 será descrita.

[103] Primeiramente, um caso será descrito, no qual a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 102 é maior do que a velocidade giratória do segundo corpo giratório 103. Nesse caso, o primeiro corpo giratório 102 gira em relação ao segundo corpo giratório 103 na direção de rotação (direção da seta na Figura 6 e na Figura 7).

[104] Em associação à rotação relativa do primeiro corpo giratório 102, a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 junto com a superfície de contato 102c do primeiro corpo giratório 102 gira em relação ao segundo corpo giratório 103. Consequentemente, a mola em espiral torcional 104 é retorcida na direção de aumento de diâmetro.

[105] A força de contato por pressão da região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 104 contra a superfície de contato por pressão 103c aumenta mais, à medida que o ângulo de torção da mola em espiral torcional 104 aumenta.

[106] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 104 na direção de aumento de diâmetro é inferior a um ângulo predeterminado 011 (equivalente a 01 na primeira modalidade), a força de contato por pressão da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 contra a superfície de contato 102c diminui ligeiramente comparado a quando o ângulo de torção é zero, mas a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 está em contato por pressão com a superfície de contato 102c.

[107] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 104 na direção de aumento de diâmetro for maior ou igual ao ângulo 011 (inferior a 012), a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 estará em contato com a superfície de contato 102c, sendo que a força de contato por pressão será quase zero ou a superfície circunferencial interna de pelo menos uma porção circunferencial da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b separada da superfície de contato 102c e a superfície de extremidade traseira 104a da mola em espiral torcional 104 será pressionada contra a superfície de contato 102f do primeiro corpo giratório 102 na direção circunferencial. Consequentemente, após isso, visto que a mola em espiral torcional 104 é fixada ao primeiro corpo giratório 102 pela superfície de extremidade traseira 104a apenas, a quantidade de voltas ativas da mola em espiral torcional 104 aumenta e uma constante de mola diminui comparada a quando o ângulo de torção é inferior a 011.

[108] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 104 na direção de aumento de diâmetro torna-se um ângulo predeterminado θ12 (equivalente a θ2 na primeira modalidade), a superfície circunferencial externa da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 é colocada em contato com a superfície anular 102d do corpo principal de cilindro 102a do primeiro corpo giratório 102. Quase ao mesmo tempo ou quando o ângulo de torção aumenta mais, a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 104 é colocada em contato com a superfície anular 102e do corpo principal de cilindro 102a do primeiro corpo giratório 102 ou o ângulo de torção alcança um ângulo limite, de modo que uma deformação adicional da mola em espiral torcional 104 na direção de aumento de diâmetro seja limitada e o primeiro corpo giratório 102 gire integralmente com o segundo corpo giratório 103. Consequentemente, os danos à mola em espiral torcional 104 devido a uma deformação na direção de aumento de diâmetro podem ser evitados. O tamanho de cada um dos vãos L2 e M2 no estado no qual a estrutura de roldana está no estado parado é ajustado, levando em consideração as características da mola em espiral torcional 104, como constante de mola, ângulo limite do ângulo de torção e similares.

[109] Subsequentemente, será descrito um caso em que a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 102 é inferior à velocidade giratória do segundo corpo giratório 103. Nesse caso, o primeiro corpo giratório 102 gira em relação ao segundo corpo giratório 103 em uma direção oposta da direção de rotação (direção da seta na Figura 6 e na Figura 7).

[110] Em associação com a rotação relativa do primeiro corpo giratório 102, visto que a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 junto com a superfície de contato 102c do primeiro corpo giratório 102 gira em relação ao segundo corpo giratório 103, a mola em espiral torcional 104 é retorcida em uma direção de diminuição de diâmetro.

[111] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 104 na direção de diminuição de diâmetro é inferior a um ângulo predeterminado θ13 (equivalente a θ3 na primeira modalidade), a força de contato por pressão da região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 104 contra a superfície de contato por pressão 103c diminui ligeiramente comparada a quando o ângulo de torção é zero, mas a região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 104 está em contato por pressão com a superfície de contato por pressão 103c. Adicionalmente, a força de contato por pressão da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 contra a superfície de contato 102c aumenta ligeiramente comparada a quando o ângulo de torção é zero.

[112] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 104 na direção de diminuição de diâmetro é maior ou igual a θ13, a força de contato por pressão da região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 104 contra a superfície de contato por pressão 103c torna-se quase zero, a região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 104 desliza sobre a superfície de contato por pressão 103c na direção circunferencial. Consequentemente, o torque não é transmitido entre os dois corpos giratórios 102 e 103.

[113] De maneira similar à estrutura de roldana 1 da primeira modalidade, visto que a mola em espiral torcional 104 é retorcida quando os dois corpos giratórios 102 e 103 giram um em relação ao outro, a estrutura de roldana 101 dessa modalidade pode absorver uma mudança de rotação. Quando a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 102 é maior do que a do segundo corpo giratório 103, a constante de mola pode ser diminuída aumentando-se a quantidade de voltas ativas da mola em espiral torcional 104. Como um resultado, é possível aperfeiçoar a resistência contra fadiga da mola em espiral torcional 104 sem aumentar a quantidade de voltas da mola em espiral (sem aumentar o tamanho da estrutura de roldana) comparada a uma estrutura de roldana convencional na qual uma superfície circunferencial interna ou uma superfície circunferencial externa de cada uma das partes de extremidade opostas de uma mola em espiral é fixada aos corpos giratórios mesmo quando estão girando um em relação ao outro. É possível obter os mesmos efeitos da primeira modalidade fornecendo- se os vãos L2 e M2.

Terceira modalidade

[114] Subsequentemente, uma estrutura de roldana 201 de uma terceira modalidade da presente invenção será descrita. Os mesmos sinais de referência são atribuídos a componentes que têm as mesmas configurações da primeira modalidade e as descrições dos mesmos serão omitidas apropriadamente.

[115] De maneira similar à primeira modalidade, a estrutura de roldana 201 dessa modalidade é instalada no eixo de acionamento de um alternador de um sistema de acionamento de unidade auxiliar. Conforme ilustrado na Figura 8 à Figura 10, a estrutura de roldana 201 inclui um primeiro corpo giratório 202 que tem um formato substancialmente cilíndrico sobre o qual a correia B é estirada; um segundo corpo giratório 203 que tem um formato substancialmente cilíndrico e disposto para dentro do primeiro corpo giratório 202 com o mesmo eixo geométrico de rotação; uma mola em espiral torcional 204; e uma capa de extremidade 5.

[116] O primeiro corpo giratório 202 tem um corpo principal de cilindro 202a sobre o qual a correia B é estirada e uma porção de cilindro interna 202b que está disposta para dentro de uma parte de extremidade frontal do corpo principal de cilindro 202a. O segundo corpo giratório 203 tem um corpo principal de cilindro 203a que é fixado à circunferência externa do eixo de acionamento (não ilustrada) do alternador de uma maneira encaixada e uma porção externa de cilindro 203b que está disposta para fora do corpo principal de cilindro 203a e tem um comprimento axial menor do que o comprimento do corpo principal de cilindro 203a.

[117] Um mancal de rolamento 206 é fornecido entre uma superfície circunferencial interna de uma parte de extremidade traseira do corpo principal de cilindro 202a do primeiro corpo giratório 202 e uma superfície circunferencial externa do corpo principal de cilindro 203a do segundo corpo giratório 203. Um mancal de deslizamento 207 é fornecido entre uma superfície circunferencial interna da porção de cilindro interna 202b do primeiro corpo giratório 202 e uma superfície circunferencial externa do corpo principal de cilindro 203a do segundo corpo giratório 203. O primeiro corpo giratório 202 e o segundo corpo giratório 203 são conectados entre si através dos dois mancais 206 e 207 em um estado no qual são giratórios um em relação ao outro.

[118] O espaço que aloja mola 208 no qual a mola em espiral torcional 204 é alojada é formado entre o primeiro corpo giratório 202 e o segundo corpo giratório 203 e adiante do mancal de rolamento 206. O espaço que aloja mola 208 é um espaço que é formado entre uma superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 202a do primeiro corpo giratório 202 e uma superfície circunferencial interna da porção externa de cilindro 203b do segundo corpo giratório 203 e uma superfície circunferencial externa da porção de cilindro interna 202b do primeiro corpo giratório 202 e a superfície circunferencial externa do corpo principal de cilindro 203a do segundo corpo giratório 203.

[119] O diâmetro externo da porção de cilindro interna 202b do primeiro corpo giratório 202 é maior que o diâmetro externo de uma porção do corpo principal de cilindro 203a do segundo corpo giratório 203 no espaço que aloja mola 208. Doravante, a superfície circunferencial externa da porção de cilindro interna 202b do primeiro corpo giratório 202 é denominada como uma superfície de contato 202c.

[120] O diâmetro interno da porção externa de cilindro 203b do segundo corpo giratório 203 é inferior ao diâmetro interno de uma porção do corpo principal de cilindro 202a do primeiro corpo giratório 202 no espaço que aloja mola 208. Doravante, a superfície circunferencial interna da porção externa de cilindro 203b do segundo corpo giratório 203 é denominada como uma superfície de contato por pressão 203c.

[121] A mola em espiral torcional 204 é voltada para a direita (enrolada em uma direção no sentido horário voltada para a ponta da direção axial) e o diâmetro da mesma sem uma força externa aplicada ao mesmo é constante por todo o comprimento da mesma. A mola em espiral torcional 204 tem uma região de extremidade traseira (uma região de extremidade); uma região intermediária; e uma região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b. O diâmetro externo da mola em espiral torcional 204 sem uma força externa aplicada ao mesmo é maior que o diâmetro interno da superfície de contato por pressão 203c do segundo corpo giratório 203. A mola em espiral torcional 204 é alojada no espaço que aloja mola 208 com o diâmetro da região de extremidade traseira reduzido e uma superfície circunferencial externa da região de extremidade traseira (uma região de extremidade) da mola em espiral torcional 204 é empurrada contra a superfície de contato por pressão 203c do segundo corpo giratório 203 devido à força de restauração autoelástica da mola em espiral torcional 204 em uma direção de aumento de diâmetro.

[122] Em um estado no qual a estrutura de roldana 201 está no estado parado e a superfície circunferencial externa da região de extremidade traseira (uma região de extremidade) da mola em espiral torcional 204 é empurrada contra a superfície de contato por pressão 203c devido à força de restauração autoelástica, a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 está em contato com a superfície de contato 202c do primeiro corpo giratório 202 com o diâmetro ligeiramente aumentado. Isto é, em um estado no qual a estrutura de roldana 201 está no estado parado, uma superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 é empurrada contra a superfície de contato 202c do primeiro corpo giratório 202. A região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b é uma região que se estende metade do comprimento ou mais (maior ou igual a 180° em relação ao eixo geométrico de rotação) a partir de uma ponta frontal (outra extremidade) da mola em espiral torcional 204.

[123] Em um estado no qual a superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 está em contato com a superfície de contato 202c, um vão L3 é formado entre uma superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 e a superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 202a do primeiro corpo giratório 202.

[124] Um vão M3 é formado entre uma superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 204 e a superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 202a do primeiro corpo giratório 202. O vão M3 tem substancialmente o mesmo tamanho que o vão L3.

[125] Conforme ilustrado na Figura 9, uma superfície de contato em formato de arco circular 202d é formada em uma parte de extremidade frontal do primeiro corpo giratório 202 que está voltada para uma superfície de extremidade frontal 204a da mola em espiral torcional 204 em uma direção circunferencial.

[126] Subsequentemente, a operação da estrutura de roldana 201 será descrita.

[127] Primeiro, um caso será descrito, no qual a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 202 é maior do que a velocidade giratória do segundo corpo giratório 203. Nesse caso, o primeiro corpo giratório 202 gira em relação ao segundo corpo giratório 203 na mesma direção da direção de rotação (direção da seta na Figura 9 e na Figura 10).

[128] Em associação com a rotação relativa do primeiro corpo giratório 202, a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 junto com a superfície de contato 202c do primeiro corpo giratório 202 gira em relação ao segundo corpo giratório 203. Consequentemente, a mola em espiral torcional 204 é retorcida na direção de aumento de diâmetro.

[129] A força de contato por pressão da região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 204 contra a superfície de contato por pressão 203c aumenta mais, à medida que o ângulo de torção da mola em espiral torcional 204 aumenta.

[130] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 204 na direção de aumento de diâmetro é inferior a um ângulo predeterminado θ21 (equivalente a θ1 na primeira modalidade), a força de contato por pressão da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 contra a superfície de contato 202c diminui ligeiramente comparada a quando o ângulo de torção é zero, mas a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 está em contato por pressão com a superfície de contato 202c.

[131] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 204 na direção de aumento de diâmetro é maior ou igual ao ângulo θ21 (inferior ao ângulo θ22), a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 está em contato com a superfície de contato 202c, sendo que a força de contato por pressão é quase zero ou a superfície circunferencial interna de pelo menos uma porção circunferencial da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b é separada da superfície de contato 202c e a superfície de extremidade frontal 204a da mola em espiral torcional 204 é pressionada contra a superfície de contato 202d do primeiro corpo giratório 202 na direção circunferencial. Consequentemente, visto que a mola em espiral torcional 204 é fixada ao primeiro corpo giratório 202 pela superfície de extremidade frontal 204a apenas, a quantidade de voltas ativas da mola em espiral torcional 204 aumenta e uma constante de mola diminui comparada a quando o ângulo de torção é inferior ao ângulo θ21.

[132] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 204 na direção de aumento de diâmetro torna-se um ângulo predeterminado θ22 (equivalente a θ2 na primeira modalidade), a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 é empurrada contra a superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 202a do primeiro corpo giratório 202. Quase ao mesmo tempo ou quando o ângulo de torção aumenta mais, a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 204 é empurrada contra a superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 202a do primeiro corpo giratório 202 ou o ângulo de torção alcança um ângulo limite, de modo que uma deformação adicional da mola em espiral torcional 204 na direção de aumento de diâmetro seja limitada e o primeiro corpo giratório 202 gire integralmente com o segundo corpo giratório 203. Consequentemente, os danos à mola em espiral torcional 204 devido a uma deformação na direção de aumento de diâmetro podem ser evitados. O tamanho de cada um dos vãos L3 e M3 no estado no qual a estrutura de roldana está no estado parado é ajustado, levando em consideração as características da mola em espiral torcional 204, como constante de mola, ângulo limite do ângulo de torção e similares.

[133] Subsequentemente, um caso será descrito, no qual a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 202 é inferior à velocidade giratória do segundo corpo giratório 203. Nesse caso, o primeiro corpo giratório 202 gira em relação ao segundo corpo giratório 203 em uma direção oposta da direção de rotação (direção da seta na Figura 9 e na Figura 10).

[134] Em associação com a rotação relativa do primeiro corpo giratório 202, visto que a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 junto com a superfície de contato 202c do primeiro corpo giratório 202 giram em relação ao segundo corpo giratório 203, a mola em espiral torcional 204 é retorcida em uma direção de diminuição de diâmetro.

[135] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 204 na direção de diminuição de diâmetro é inferior a um ângulo predeterminado θ23 (equivalente a θ3 na primeira modalidade), a força de contato por pressão da região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 204 contra a superfície de contato por pressão 203c diminui ligeiramente comparada a quando o ângulo de torção é zero, mas a região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 204 está em contato por pressão com a superfície de contato por pressão 203c. Adicionalmente, a força de contato por pressão da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 contra a superfície de contato 202c aumenta ligeiramente comparada a quando o ângulo de torção é zero.

[136] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 204 na direção de diminuição de diâmetro é maior ou igual ao ângulo θ23, a força de contato por pressão da região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 204 contra a superfície de contato por pressão 203c torna- se quase zero e a região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 204 desliza sobre a superfície de contato por pressão 203c na direção circunferencial. Consequentemente, o torque não é transmitido entre os dois corpos giratórios 202 e 203.

[137] Semelhante à estrutura de roldana 1 da primeira modalidade, visto que a mola em espiral torcional 204 é retorcida quando os dois corpos giratórios 202 e 203 giram um em relação ao outro, a estrutura de roldana 201 dessa modalidade pode absorver uma mudança de rotação. Quando a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 202 é maior do que a do segundo corpo giratório 203, a constante de mola pode ser diminuída aumentando-se a quantidade de voltas ativas da mola em espiral torcional 204. Como um resultado, é possível aperfeiçoar a resistência contra a fadiga da mola em espiral torcional 204 sem aumentar a quantidade de voltas da mola em espiral (sem aumentar o tamanho da estrutura de roldana) comparada a uma estrutura de roldana convencional na qual uma superfície circunferencial interna ou uma superfície circunferencial externa de cada uma das partes de extremidade de uma mola em espiral é fixada a corpos giratórios mesmo quando giram um em relação ao outro. É possível obter os mesmos efeitos da primeira modalidade fornecendo-se os vãos L3 e M3.

Quarta modalidade

[138] Subsequentemente, uma estrutura de roldana 301 de uma quarta modalidade da presente invenção será descrita. Os mesmos sinais de referência são atribuídos a componentes que têm as mesmas configurações da primeira modalidade ou da terceira modalidade e as descrições dos mesmos serão omitidas apropriadamente.

[139] De maneira similar à primeira modalidade, a estrutura de roldana 301 dessa modalidade é instalada no eixo de acionamento de um alternador de um sistema de acionamento de unidade auxiliar. Conforme ilustrado na Figura 11 à Figura 13, a estrutura de roldana 301 inclui um primeiro corpo giratório 302 que tem um formato substancialmente cilíndrico sobre o qual a correia 13 é estirada; um segundo corpo giratório 303 que tem um formato substancialmente cilíndrico e disposto para dentro do primeiro corpo giratório 302 com o mesmo eixo geométrico de rotação; uma mola em espiral torcional 304 e uma capa de extremidade 5.

[140] Um orifício de eixo geométrico é formado no segundo corpo giratório 303 a fim de ser fixável ao eixo de acionamento (não ilustrado) do alternador. O primeiro corpo giratório 302 tem um corpo principal de cilindro 302a sobre o qual a correia B é estirada e uma porção de cilindro interna 302b que está disposta para dentro de uma parte de extremidade frontal do corpo principal de cilindro 302a. Semelhante à terceira modalidade, o primeiro corpo giratório 302 e o segundo corpo giratório 303 são conectados entre si através dos dois mancais 206 e 207 em um estado no qual são giratórios um em relação ao outro.

[141] Um espaço que aloja mola 308 no qual a mola em espiral torcional 304 é alojada é formado entre o primeiro corpo giratório 302 e o segundo corpo giratório 303 e adiante do mancal de rolamento 206. O espaço que aloja mola 308 é um espaço que é formado entre uma superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 302a do primeiro corpo giratório 30 e uma superfície circunferencial externa da porção de cilindro interna 302b do primeiro corpo giratório 302 e uma superfície circunferencial externa do segundo corpo giratório 303.

[142] O corpo principal de cilindro 302a do primeiro corpo giratório 302 tem um diâmetro interno que é menor na parte de extremidade frontal do que de outras partes no espaço que aloja mola 308. A superfície circunferencial interna dessa porção é denominada como uma superfície de contato por pressão 302c. O segundo corpo giratório 303 tem um diâmetro externo que é maior na posição de uma parte de extremidade traseira do espaço que aloja mola 308 do que de outras partes no espaço que aloja mola 308. A superfície circunferencial externa dessa porção é denominada como uma superfície de contato 303a. O diâmetro da superfície de contato 303a é maior que o diâmetro externo da porção de cilindro interna 302b do primeiro corpo giratório 302.

[143] Semelhante à terceira modalidade, a mola em espiral torcional 304 é voltada para direita e o diâmetro da mesma sem uma força externa aplicada ao mesmo é constante por todo o comprimento da mesma. A mola em espiral torcional 304 tem uma região de extremidade frontal (uma região de extremidade); uma região intermediária; e uma região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b. O diâmetro externo da mola em espiral torcional 304 sem uma força externa aplicada ao mesmo é maior que o diâmetro interno da superfície de contato por pressão 302c do primeiro corpo giratório 302. A mola em espiral torcional 304 é alojada no espaço que aloja mola 308 com o diâmetro da região de extremidade frontal reduzido e uma superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (uma região de extremidade) da mola em espiral torcional 304 é empurrada contra a superfície de contato por pressão 302c do primeiro corpo giratório 302 devido à força de restauração autoelástica da mola em espiral torcional 304 em uma direção de aumento de diâmetro.

[144] Em um estado em que a estrutura de roldana 301 está no estado parado e a superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (uma região de extremidade) da mola em espiral torcional 304 é empurrada contra a superfície de contato por pressão 302c devido à força de restauração autoelástica, a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b da mola em espiral torcional 304 está em contato com a superfície de contato 303a do segundo corpo giratório 303 com o diâmetro do mesmo ligeiramente aumentado. Isto é, uma superfície circunferencial interna da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b da mola em espiral torcional 304 é empurrada contra a superfície de contato 303a do segundo corpo giratório 303. A região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b é uma região que se estende metade ou mais (maior ou igual a 180° em torno do eixo geométrico de rotação) de uma ponta traseira (outra extremidade) da mola em espiral torcional 304.

[145] Em um estado em que a superfície circunferencial interna da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b da mola em espiral torcional 304 está em contato com a superfície de contato 303a, um vão L4 é formado entre uma superfície circunferencial externa da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b da mola em espiral torcional 304 e a superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 302a do primeiro corpo giratório 302.

[146] Um vão M4 é formado entre uma superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 304 e a superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 302a do primeiro corpo giratório 302. O vão M4 tem substancialmente o mesmo tamanho que o vão L4.

[147] Conforme ilustrado na Figura 13, uma superfície de contato em formato de arco circular 303b é formada na posição da porção de extremidade traseira do espaço de acomodação da mola 308 no segundo corpo giratório 303, que está voltado para uma superfície de extremidade traseira 304a da mola em espiral torcional 304 em uma direção circunferencial.

[148] Subsequentemente, a operação da estrutura de roldana 301 será descrita.

[149] Primeiro, um caso será descrito em que a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 302 é maior do que a velocidade giratória do segundo corpo giratório 303. Nesse caso, o primeiro corpo giratório 302 gira em relação ao segundo corpo giratório 303 na mesma direção que a direção de rotação (direção da seta na Figura 12 e na Figura 13).

[150] Em associação com a rotação relativa do primeiro corpo giratório 302, a região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 304 juntamente com a superfície de contato por pressão 302c do primeiro corpo giratório 302 gira em relação ao segundo corpo giratório 303. Consequentemente, a mola em espiral torcional 304 é retorcida na direção de aumento de diâmetro.

[151] A força de contato por pressão da região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 304 contra a superfície de contato por pressão 302c aumenta adicionalmente conforme o ângulo de torção da mola em espiral torcional 304 aumenta.

[152] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 304 na direção de aumento de diâmetro é menor do que um ângulo predeterminado θ31 (equivalente a θ1 na primeira modalidade), a força de contato por pressão da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b da mola em espiral torcional 304 contra a superfície de contato 303a diminui ligeiramente em comparação a quando o ângulo de torção é zero, mas a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b da mola em espiral torcional 304 está em contato por pressão com a superfície de contato 303a.

[153] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 304 na direção de aumento de diâmetro é maior ou igual ao ângulo θ31 (menor do que o ângulo θ32), a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b da mola em espiral torcional 304 está em contato com a superfície de contato 303a com a força de contato por pressão sendo quase zero ou a superfície circunferencial interna de pelo menos uma porção circunferencial da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b separa-se da superfície de contato 303a, de modo que a superfície de extremidade traseira 304a da mola em espiral torcional 304 é pressionada contra a superfície de contato 303b do segundo corpo giratório 303 na direção circunferencial. Consequentemente, já que a mola em espiral torcional 304 é fixada ao segundo corpo giratório 303 somente pela superfície de extremidade traseira 304a, o número de voltas ativas da mola em espiral torcional 304 aumenta e uma constante da mola diminui em comparação a quando o ângulo de torção é menor do que o ângulo predeterminado 031.

[154] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 304 na direção de aumento de diâmetro se torna um ângulo predeterminado 032 (equivalente a 02 na primeira modalidade), a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b da mola em espiral torcional 304 é empurrada contra a superfície circunferencial interna do primeiro corpo giratório 302. Quase ao mesmo tempo ou quando o ângulo de torção aumenta mais do que isso, a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 304 é empurrada contra a superfície circunferencial interna do primeiro corpo giratório 302 ou o ângulo de torção alcança um ângulo limite, de modo que uma deformação adicional da mola em espiral torcional 204 na direção de aumento de diâmetro seja limitada e o primeiro corpo giratório 302 gire integralmente com o segundo corpo giratório 303. Consequentemente, danos da mola em espiral torcional 304 devido a uma deformação na direção de aumento de diâmetro podem ser impedidos. O tamanho de cada um dos vãos L4 e M4 no estado em que a estrutura de roldana está no estado parado é ajustado, levando em consideração as características da mola em espiral torcional 304, tal como a constante da mola, ângulo limite do ângulo de torção e similares.

[155] Subsequentemente, um caso será descrito em que a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 302 é menor do que a velocidade giratória do segundo corpo giratório 303. Nesse caso, o primeiro corpo giratório 302 gira em relação ao segundo corpo giratório 303 em uma direção oposta à direção de rotação (direção da seta na Figura 12 e na Figura 13).

[156] Em associação com a rotação relativa do primeiro corpo giratório 302, já que a região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 304 juntamente com a superfície de contato por pressão 302c do primeiro corpo giratório 302 gira em relação ao segundo corpo giratório 303, a mola em espiral torcional 304 é retorcida na direção de diminuição de diâmetro.

[157] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 304 na direção de diminuição de diâmetro é menor do que um ângulo predeterminado θ33 (equivalente a θ3 na primeira modalidade), a força de contato por pressão da região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 304 contra a superfície de contato por pressão 302c diminui ligeiramente em comparação a quando o ângulo de torção é zero, mas a região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 304 está em contato por pressão com a superfície de contato por pressão 302c. Adicionalmente, a força de contato por pressão da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 304b da mola em espiral torcional 304 contra a superfície de contrato 303a aumenta ligeiramente em comparação a quando o ângulo de torção é zero.

[158] Quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 304 na direção de diminuição de diâmetro é maior ou igual ao ângulo 033, a força de contato por pressão da região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 304 contra a superfície de contato por pressão 302c torna- se quase zero e a região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 304 desliza sobre a superfície de contato por pressão 302c na direção circunferencial. Consequentemente, o torque não é transmitido entre os dois corpos giratórios 302 e 303.

[159] Similar à estrutura de roldana 1 da primeira modalidade, já que essa mola em espiral torcional 304 é retorcida quando os dois corpos giratórios 302 e 303 giram em relação um ao outro, a estrutura de roldana 301 dessa modalidade pode absorver uma alteração da rotação. Quando a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 302 é maior do que esta do segundo corpo giratório 303, é possível diminuir a constante da mola aumentando-se o número de voltas ativas da mola em espiral torcional 304. Como um resultado, é possível melhorar a resistência à fadiga da mola em espiral torcional 304 sem aumentar o número de voltas da mola helicoidal (sem aumentar o tamanho da estrutura de roldana) em comparação a uma estrutura de roldana convencional na qual uma superfície circunferencial interna ou uma superfície circunferencial externa de cada uma das porções de extremidade opostas de uma mola helicoidal é fixada a corpos giratórios mesmo ao girar um em relação ao outro. É possível obter os mesmos efeitos que a primeira modalidade fornecendo-se os vãos L4 e M4.

Quinta modalidade

[160] Subsequentemente, uma estrutura de roldana 401 de uma quinta modalidade da presente invenção será descrita. Conforme ilustrado na Figura 14, na estrutura de roldana 401 dessa modalidade, a configuração de um segundo corpo giratório 403 é diferente desta do segundo corpo giratório 3 da primeira modalidade e as outras configurações são as mesmas que na primeira modalidade. As mesmas referências numéricas são designadas aos componentes que têm as mesmas configurações que na primeira modalidade e as descrições dos mesmos serão apropriadamente omitidas.

[161] O segundo corpo giratório 403 tem um corpo principal de cilindro 403a que tem a mesma configuração que o corpo principal de cilindro 3a da primeira modalidade e uma porção de cilindro externa 403b. O segundo corpo giratório 403 tem uma superfície de contato 403d que tem a mesma configuração que a superfície de contato 3d da primeira modalidade em uma porção de conexão entre o corpo principal de cilindro 403a e a porção de cilindro externa 403b. Nessa modalidade, o formato de uma superfície circunferencial interna da porção de cilindro externa 403b é diferente dessa da porção de cilindro externa 3b da primeira modalidade e as outras configurações são as mesmas que as da porção de cilindro externa 3b da primeira modalidade.

[162] Uma protrusão de suporte 403e que se projeta para dentro em uma direção radial é fornecida na superfície circunferencial interna da porção de cilindro externa 403b. A protrusão de suporte 403e está voltada para a superfície circunferencial externa da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4. A protrusão de suporte 403e é disposta em uma região que contém uma posição distante da superfície de contato 403d por 90° sobre um eixo geométrico de rotação. Na Figura 14, a posição distante da superfície de contato 403d por 90° em torno do eixo geométrico de rotação é localizada em uma porção central substancialmente circunferencial da protrusão de suporte 403e, mas a posição pode não ser localizada na porção central circunferencial.

[163] A protrusão de suporte 403e está distante da superfície de contato 403d em uma direção circunferencial. Um ângulo α1 em torno do eixo geométrico de rotação, que é formado pela superfície de contato 403d e uma porção de extremidade da protrusão de suporte 403e mais afastada da superfície de contato 403d, é preferencialmente menor ou igual a 315°. Na Figura 14, o ângulo α1 é aproximadamente 110° e um ângulo β1 (um ângulo em torno do eixo geométrico de rotação que é formado pela porção de extremidade da protrusão de suporte 403e mais afastada da superfície de contato 403d e uma porção de extremidade da mesma mais próxima à superfície de contato 403d) da protrusão de suporte 403e é aproximadamente 35°.

[164] Similar à primeira modalidade, em um estado em que a estrutura de roldana 401 está no estado parado, a superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 é empurrada contra uma superfície de contato 403c (superfície circunferencial externa de uma porção de extremidade frontal do corpo principal de cilindro 403a) do segundo corpo giratório 403. Na região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4, os arredores da posição distante da superfície de extremidade frontal 4a por 90° em torno do eixo geométrico de rotação são referidos como uma segunda região 4b2, uma região mais próxima à superfície de extremidade frontal 4a do que a segunda região 4b2 é referida como uma primeira região 4b1 e o restante é referido como uma terceira região 4b3. A segunda região 4b2 está voltada para a protrusão de suporte 403e.

[165] Em um estado em que a estrutura de roldana 401 está no estado parado, um vão (terceiro vão) P1 é formado entre uma superfície circunferencial externa da segunda região 4b2 da mola em espiral torcional 4 e a protrusão de suporte 403e. Os vãos (quartos vãos) Q1's são formados entre uma superfície circunferencial externa da primeira região 4b 1 e da terceira região 4b3 da mola em espiral torcional 4 e a superfície circunferencial interna da porção de cilindro externa 403b, respectivamente. O vão P1 é menor do que o vão Q1.

[166] Subsequentemente, a operação da estrutura de roldana 401 será descrita.

[167] Primeiro, um caso será descrito no qual a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 2 é maior do que a velocidade giratória do segundo corpo giratório 403, isto é, o primeiro corpo giratório 2 acelera. Nesse caso, o primeiro corpo giratório 2 gira em relação ao segundo corpo giratório 403 na mesma direção que a direção de rotação (direção da seta na Figura 14).

[168] Em associação com a rotação relativa do primeiro corpo giratório 2, a região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 4 juntamente com a superfície de contato por pressão 2a do primeiro corpo giratório 2 gira em relação ao segundo corpo giratório 403. Consequentemente, a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro.

[169] Similar à primeira modalidade, a força de contato por pressão da região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 4 contra a superfície de contato por pressão 2a aumenta adicionalmente conforme o ângulo de torção da mola em espiral torcional 4 aumenta.

[170] Já que é provável que o estresse de torção máximo seja aplicado aos arredores (a segunda região 4b2) da posição distante da superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4 por 90° em torno do eixo geométrico de rotação, quando o ângulo de torção aumenta, a segunda região 4b2 da mola em espiral torcional 4 separa-se da superfície de contato 403c. Nesse momento, a primeira região 4b1 e a terceira região 4b3 estão em contato por pressão com a superfície de contato 403c. Quase ao mesmo tempo em que a segunda região 4b2 se separa da superfície de contato 403c ou quando o ângulo de torção aumenta mais do que isso, a superfície circunferencial externa da segunda região 4b2 é colocada em contato com a protrusão de suporte 403e.

[171] Já que o contato entre a superfície circunferencial externa da segunda região 4b2 e a protrusão de suporte 403e limita (impede) uma deformação da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro, o estresse de torção é distribuído a voltas diferentes da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b. Particularmente, o estresse de torção aplicado às voltas traseiras da mola em espiral torcional 4 aumenta. Consequentemente, já que uma diferença entre o estresse de torção aplicado a cada volta da mola em espiral torcional 4 pode ser reduzida e a totalidade da mola em espiral torcional 4 pode absorver a energia de alongamento, uma falha por fadiga local pode ser impedida.

[172] A força de contato por pressão da terceira região 4b3 contra a superfície de contato 403c diminui adicionalmente conforme o ângulo de torção aumenta e, ao mesmo tempo em que a segunda região 4b2 é colocada em contato com a protrusão de suporte 403e ou quando o ângulo de torção aumenta mais do que isso, a força de contato por pressão da terceira região 4b3 contra a superfície de contato 403c torna-se quase zero. O ângulo de torção nesse momento é referido como o ângulo Φ1 (por exemplo, 3°).

[173] Quando o ângulo de torção excede o ângulo Φ1, a superfície circunferencial interna de pelo menos uma porção circunferencial da terceira região 4b3 separa-se da superfície de contato 403c devido a uma deformação da terceira região 4b3 na direção de aumento de diâmetro; entretanto, o formato de arco circular da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b é mantida sem a mola em espiral torcional 4 curvada (arqueada) nos arredores do limite entre a terceira região 4b3 e a segunda região 4b2, isto é, nos arredores da porção de extremidade da protrusão de suporte 403e mais afastada da superfície de contato 403d. Isto é, o formato da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b é mantido de modo a deslizar facilmente sobre a protrusão de suporte 403e. Por essa razão, quando o ângulo de torção aumenta e o estresse de torção aplicado à região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b aumenta, a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 se move (desliza sobre a protrusão de suporte 403e e a superfície de contato 403c) na direção circunferencial enquanto supera a força de contato por pressão da segunda região 4b2 contra a protrusão de suporte 403e e a força de contato por pressão da primeira região 4b1 contra a superfície de contato 403c e a superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4 é pressionada contra a superfície de contato 403d do segundo corpo giratório 403. Já que a superfície de extremidade frontal 4a é pressionada contra a superfície de contato 403d, o torque pode ser confiavelmente transmitido entre os dois corpos giratórios 2 e 403.

[174] Como tal, quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro é maior ou igual ao ângulo Φ1 (menor do que o ângulo Φ2), na região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4, a terceira região 4b3 separa-se da superfície de contato 403c (e não está em contato com a superfície circunferencial interna da porção de cilindro externa 403b) e a segunda região 4b2 está em contato por pressão com a protrusão de suporte 403e. Consequentemente, o número de voltas ativas da mola em espiral torcional 4 aumenta em comparação a quando o ângulo de torção é menor do que Φ1- Consequentemente, conforme ilustrado na Figura 4, quando o ângulo de torção excede Φ1, a constante da mola (a inclinação da linha reta ilustrada na Figura 4) diminui. Já que na primeira modalidade, a região de extremidade frontal 4b é fixada ao segundo corpo giratório 3 somente pela superfície de extremidade frontal 4a no ângulo de torção de θ1 a θ2, a inclinação do gráfico dessa modalidade no ângulo de torção de Φ1 a Φ2 é maior do que a inclinação do gráfico da primeira modalidade no ângulo de torção de θ1 a θ2 (o número de voltas ativas é pequeno).

[175] Quando o ângulo de torção se torna um ângulo predeterminado Φ2 (por exemplo, 45°), a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 4 é colocada em contato com a superfície anular 2b do primeiro corpo giratório 2 ou o ângulo de torção alcança um ângulo limite, de modo que uma deformação adicional da mola em espiral torcional 4 na direção de aumento de diâmetro seja limitada e o primeiro corpo giratório 2 gira integralmente com o segundo corpo giratório 403. Consequentemente, danos da mola em espiral torcional devido a uma deformação na direção de aumento de diâmetro podem ser impedidos. O tamanho de cada um dos vãos P1 e M1 no estado em que a estrutura de roldana está no estado parado é ajustado, levando em consideração as características da mola em espiral torcional 4, tal como a constante da mola, ângulo limite do ângulo de torção e similares.

[176] A operação quando a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 2 é menor do que a velocidade giratória do segundo corpo giratório 403 é a mesma que na primeira modalidade.

[177] Conforme descrito acima, similar à estrutura de roldana 1 da primeira modalidade, já que a mola em espiral torcional 4 é retorcida quando os dois corpos giratórios 2 e 403 giram em relação um ao outro, a estrutura de roldana 401 dessa modalidade pode absorver uma alteração da rotação.

[178] Em um estado em que a estrutura de roldana 401 está no estado parado, a superfície circunferencial externa da região de extremidade traseira é empurrada contra o primeiro corpo giratório 2 devido à força de restauração autoelástica na direção de aumento de diâmetro e a superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b está em contato com o segundo corpo giratório 403, de modo que a mola em espiral torcional 4 seja fixada aos dois corpos giratórios 2 e 403.

[179] Quando os dois corpos giratórios 2 e 403 giram em relação um ao outro e a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro, uma circunferencial interna da terceira região 4b3 na região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b separa-se do segundo corpo giratório 403 devido a uma deformação da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b na direção de aumento de diâmetro, de modo que o número de voltas ativas da mola em espiral torcional 4 aumente em comparação a quando a estrutura de roldana 401 está no estado parado. Consequentemente, já que na estrutura de roldana 401 dessa modalidade uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios 2 e 403 aumenta o número de voltas ativas da mola em espiral torcional 4 para diminuir a constante da mola, é possível melhorar a resistência à fadiga da mola em espiral torcional 4 sem aumentar o número de voltas da mola helicoidal (sem aumentar o tamanho da estrutura de roldana) em comparação à estrutura de roldana convencional na qual uma superfície circunferencial interna ou uma superfície circunferencial externa de cada uma das porções de extremidade opostas de uma mola helicoidal é fixada aos corpos giratórios mesmo ao girar um em relação ao outro.

[180] Em um caso em que a protrusão de suporte 403e não é fornecida, quando a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro, o estresse de torção aplicado a cada volta não é constante, o estresse de torção é concentrado em uma extremidade frontal da mola em espiral torcional 4 e essa volta é mais significativamente deformada na direção de aumento de diâmetro. Entretanto, nessa modalidade, já que uma deformação da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b na direção de aumento de diâmetro da mola em espiral torcional 4 pode ser limitada pela protrusão de suporte 403e, é possível impedir o estresse de torção de ser concentrado na região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b e é também possível reduzir uma diferença entre o estresse de torção aplicado a cada volta da mola em espiral torcional 4. Como um resultado, é possível impedir uma falha por fadiga da mola em espiral torcional 4.

[181] Quando a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a protrusão de suporte 403e é colocada em contato com a superfície circunferencial externa da segunda região 4b2 da mola em espiral torcional 4, de modo que seja possível separar a superfície circunferencial interna da terceira região 4b3 da mola em espiral torcional 4 da superfície de contato 403c do segundo corpo giratório 403. Isto é, a protrusão de suporte 403e não é um obstáculo para o aumento no número de voltas ativas da mola em espiral torcional 4.

[182] Em um caso em que a protrusão de suporte 403e não é fornecida, quando a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro, o estresse de torção é mais significativamente concentrado nos arredores da posição distante da superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4 por 90° em torno do eixo geométrico de rotação. Entretanto, nessa modalidade, já que a protrusão de suporte 403e é disposta para conter a posição distante da superfície de contato 403d por 90° em torno do eixo geométrico de rotação, é possível impedir o estresse de torção de ser concentrado nos arredores (a segunda região 4b2) da posição distante da superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4 por 90° em torno do eixo geométrico de rotação.

[183] Quando o ângulo α1, que é formado pela superfície de contato 403d e pela porção de extremidade da protrusão de suporte 403e mais afastada da superfície de contato 403d, aumenta excessivamente, uma área de contato entre a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 e a protrusão de suporte 403e aumenta e a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 torna-se difícil de deslizar sobre a protrusão de suporte 403e. Por essa razão, o ângulo de torção no momento em que a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 4b da mola em espiral torcional 4 desliza contra a protrusão de suporte 403e e a superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4 é colocada em contato com a superfície de contato 403d do segundo corpo giratório 403 aumenta, de modo que a mola em espiral torcional 4 seja facilmente submetida à fadiga em uma faixa de até esse ângulo de torção.

[184] Nessa modalidade, já que o ângulo α1 é ajustado a 315° ou menos, é possível impedir o aumento excessivo no ângulo de torção quando a região de extremidade frontal 4b da mola em espiral torcional 4 desliza sobre a protrusão de suporte 403e.

[185] Nessa modalidade, já que o segundo corpo giratório 403 tem a superfície de contato 403d que está voltada para a superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4, quando a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a superfície de extremidade frontal 4a da mola em espiral torcional 4 é colocada em contado com a superfície de contato 403d do segundo corpo giratório 403, de modo que seja possível fixar a mola em espiral torcional 4 ao segundo corpo giratório 403.

[186] Nessa modalidade, já que o vão Q1 está presente entre a superfície circunferencial externa da terceira região 4b3 da mola em espiral torcional 4 e a superfície circunferencial interna da porção de cilindro externa 403b do segundo corpo giratório 403 em um estado em que a estrutura de roldana 401 está no estado parado, quando a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a terceira região 4b3 da mola em espiral torcional 4 pode ser deformada na direção de aumento de diâmetro para se separar da superfície de contato 403c do segundo corpo giratório 403.

[187] Nessa modalidade, já que o vão M1 está presente entre a superfície circunferencial externa da região intermediária da mola em espiral torcional 4 e a superfície anular 2b do primeiro corpo giratório 2 em um estado em que a estrutura de roldana 401 está no estado parado, quando a mola em espiral torcional 4 é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a mola em espiral torcional 4 pode ser facilmente deformada na direção de aumento de diâmetro.

Sexta modalidade

[188] Subsequentemente, uma estrutura de roldana 501 de uma sexta modalidade da presente invenção será descrita. Conforme ilustrado na Figura 15, na estrutura de roldana 501 dessa modalidade, a configuração de um primeiro corpo giratório 502 é diferente desta do primeiro corpo giratório 102 da segunda modalidade e as outras configurações são as mesmas que na segunda modalidade. As mesmas referências numéricas são designadas aos componentes que têm as mesmas configurações que na segunda modalidade e as descrições dos mesmos serão apropriadamente omitidas.

[189] O primeiro corpo giratório 502 tem um corpo principal de cilindro 502a e uma porção de cilindro interna 502b que tem a mesma configuração que a porção de cilindro interna 102b da segunda modalidade. O primeiro corpo giratório 502 tem uma superfície de contato 502f que tem a mesma configuração que a superfície de contato 102f da segunda modalidade em uma porção de conexão entre o corpo principal de cilindro 502a e a porção de cilindro interna 502b. Em uma superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 502a dessa modalidade, o formato de uma porção voltada para a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 é diferente deste do corpo principal de cilindro 102a da segunda modalidade e as outras configurações são as mesmas que as do corpo principal de cilindro 102a da segunda modalidade.

[190] Uma protrusão de suporte 502g que se projeta para dentro em uma direção radial é fornecida em uma porção voltada para a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 na superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 502a. A protrusão de suporte 502g é disposta em uma região que contém uma posição distante da superfície de contato 502f por 90° em torno de um eixo geométrico de rotação. Na Figura 15, a posição distante da superfície de contato 502f por 90° em torno do eixo geométrico de rotação é localizada em uma porção central substancialmente circunferencial da protrusão de suporte 502g, mas a posição pode não ser localizada na porção central circunferencial.

[191] A protrusão de suporte 502g está distante da superfície de contato 502f em uma direção circunferencial. Um ângulo α2 sobre um eixo geométrico de rotação, que é formado pela superfície de contato 502f e uma porção de extremidade da protrusão de suporte 502g mais afastada da superfície de contato 502f, é preferencialmente menor ou igual a 315°. Na Figura 15, o ângulo α2 é aproximadamente 110° e o ângulo β2 (um ângulo sobre o eixo geométrico de rotação que é formado pela porção de extremidade da protrusão de suporte 502g mais afastada da superfície de contato 502f e uma porção de extremidade da mesma mais próxima à superfície de contato 502f) da protrusão de suporte 502g é aproximadamente 35°.

[192] Similar à segunda modalidade, em um estado em que a estrutura de roldana 501 está no estado parado, a superfície circunferencial interna da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 é empurrada contra uma superfície de contato 502c (uma superfície circunferencial externa de uma porção de cilindro interna 502b) do primeiro corpo giratório 502. Na região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104, os arredores da posição distante da superfície de extremidade traseira 104a por 90° em torno do eixo geométrico de rotação são referidas como uma segunda região 104b2, uma região mais próxima à superfície de extremidade traseira 104a do que a segunda região 1044b2 é referida como uma primeira região 104b1 e o restante é referido como uma terceira região 104b3. A segunda região 104b2 está voltada para a protrusão de suporte 502g.

[193] Em um estado em que a estrutura de roldana 501 está no estado parado, um vão (terceiro vão) P2 é formado entre uma superfície circunferencial externa da segunda região 104b2 da mola em espiral torcional 104 e a protrusão de suporte 502g. Os vãos (quarto vão) Q2's são formados entre uma superfície circunferencial externa da primeira região 104b1 e a terceira região 104b3 da mola em espiral torcional 104 e a superfície circunferencial interna do corpo principal de cilindro 502a, respectivamente. O vão P2 é menor do que o vão Q2.

[194] Subsequentemente, a operação da estrutura de roldana 501 será descrita.

[195] Primeiro, um caso será descrito no qual a velocidade giratória do primeiro corpo giratório 502 é maior do que a velocidade giratória do segundo corpo giratório 103. Nesse caso, o primeiro corpo giratório 502 gira em relação ao segundo corpo giratório 103 na mesma direção que a direção de rotação (direção da seta na Figura 15).

[196] Em associação com a rotação relativa do primeiro corpo giratório 502, a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 juntamente com a superfície de contato por pressão 502a do primeiro corpo giratório 502 gira em relação ao segundo corpo giratório 103. Consequentemente, a mola em espiral torcional 104 é retorcida na direção de aumento de diâmetro.

[197] Similar à segunda modalidade, a força de contato por pressão da região de extremidade frontal da mola em espiral torcional 104 contra a superfície de contato por pressão 103c aumenta adicionalmente conforme o ângulo de torção da mola em espiral torcional 104 aumenta.

[198] Já que é provável que o estresse de torção máximo seja aplicado aos arredores (a segunda região 104b2) da posição distante da superfície de extremidade frontal 104a da mola em espiral torcional 104 por 90° em torno do eixo geométrico de rotação, quando o ângulo de torção aumenta, a segunda região 104b2 da mola em espiral torcional 104 separa-se da superfície de contato 502c. Nesse momento, a primeira região 104b1 e a terceira região 104b3 estão em contato por pressão com a superfície de contato 502c. Quase ao mesmo tempo em que a segunda região 104b2 se separa da superfície de contato 502c ou quando o ângulo de torção aumenta mais do que isso, a superfície circunferencial externa da segunda região 104b2 é colocada em contato com a protrusão de suporte 502g.

[199] Já que o contato entre a superfície circunferencial externa da segunda região 104b2 e a protrusão de suporte 502g limita (impede) uma deformação da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 na direção de aumento de diâmetro, o estresse de torção é distribuído a voltas diferentes da região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b. Particularmente, o estresse de torção aplicado às voltas traseiras da mola em espiral torcional 104 aumenta. Consequentemente, já que uma diferença entre o estresse de torção aplicado a cada volta da mola em espiral torcional 104 pode ser reduzida e a totalidade da mola em espiral torcional 104 pode absorver a energia de tensão, uma falha por fadiga local pode ser impedida.

[200] A força de contato por pressão da terceira região 104b3 contra a superfície de contato 502c diminui adicionalmente conforme o ângulo de torção aumenta e, quase ao mesmo tempo, quando a segunda região 104b2 é colocada em contato com a protrusão de suporte 502g ou quando o ângulo de torção aumenta além disso, a força de contato por pressão da terceira região 104b3 contra a superfície de contato 502c se torna quase zero. O ângulo de torção nesse momento é chamado de ângulo 011 (equivalente a 01 na quinta modalidade).

[201] Quando o ângulo de torção excede o ângulo 011, a superfície circunferencial interna de pelo menos uma porção circunferencial da terceira região 104b3 se separa da superfície de contato 502c devido a uma deformação da terceira região 104b3 na direção de aumento de diâmetro, sendo que a região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104 se move (desliza contra a protrusão de suporte 502g e a superfície de contato 502c) na direção circunferencial; enquanto supera a força de contato por pressão da segunda região 104b2 contra a protrusão de suporte 502g e a força de contato por pressão da primeira região 104b1 contra a superfície de contato 502c, e a superfície de extremidade traseira 104a da mola em espiral torcional 104 é pressionada contra a superfície de contato 502f do primeiro corpo giratório 502.

[202] Sendo assim, quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 104 na direção de aumento de diâmetro é superior ou igual ao ângulo 01 (inferior ao ângulo 02), na região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b da mola em espiral torcional 104, a terceira região 104b3 se separa da superfície de contato 502c (e não fica em contato com a superfície circunferencial interna do corpo principal do cilindro 502a) e a segunda região 104b2 fica em contato por pressão com a protrusão de suporte 502g. Em conformidade, a quantidade de voltas ativas da mola em espiral torcional 104 aumenta em comparação com quando o ângulo de torção é inferior a 011.

[203] Quando o ângulo de torção se torna um ângulo predeterminado 012 (equivalente a Φ2 na quinta modalidade), a superfície circunferencial externa da região de meio da mola em espiral torcional 104 é colocada em contato com a superfície circunferencial interna do corpo principal do cilindro 502a do primeiro corpo giratório 502 ou o ângulo de torção alcança um ângulo limite, de forma que uma deformação adicional da mola em espiral torcional 104 na direção de aumento de diâmetro seja limitada e o primeiro corpo giratório 502 gire integralmente com o segundo corpo giratório 103. Em conformidade, podem-se evitar danos à mola em espiral torcional devido a uma deformação na direção de aumento de diâmetro. O tamanho de cada um dos vãos P2 e M2 no estado em que a estrutura de roldana está no estado de repouso é definido, levando em consideração as características da mola em espiral torcional 104, tais como a constante de mola, o ângulo limite do ângulo de torção e similares.

[204] A operação, quando a velocidade de rotação do primeiro corpo giratório 502 é inferior à velocidade de rotação do segundo corpo giratório 103, é igual à da segunda modalidade.

[205] Similar à estrutura de roldana 401 da quinta modalidade, dado que a mola em espiral torcional 104 é retorcida quando os dois corpos giratórios 502 e 103 giram em relação um ao outro, a estrutura de roldana 501 dessa modalidade pode absorver uma mudança de rotação. Quando a velocidade de rotação do primeiro corpo giratório 502 é superior àquela do segundo corpo giratório 103, a constante de mola pode ser diminuída aumentando-se a quantidade de voltas ativas da mola em espiral torcional 104. Como resultado, é possível melhorar a resistência à fadiga da mola em espiral torcional 104 sem aumentar a quantidade de voltas da mola helicoidal (sem aumentar o tamanho da estrutura de roldana), em comparação com uma estrutura de roldana convencional, na qual uma superfície circunferencial interna ou uma superfície circunferencial externa de cada uma das porções de extremidade opostas de uma mola helicoidal é fixada a corpos giratórios mesmo quando os mesmos giram em relação um ao outro. É possível impedir a concentração do estresse de torção na região de extremidade traseira (outra região de extremidade) 104b (particularmente, a segunda região 104b2) da mola em espiral torcional 104 fornecendo-se a protrusão de suporte 502g, de forma que seja possível impedir uma falha de fadiga da mola em espiral torcional 104. Adicionalmente, é possível obter os mesmos efeitos da quinta modalidade.

Sétima modalidade

[206] Subsequentemente, uma estrutura de roldana 601 de uma sétima modalidade da presente invenção será descrita. Conforme ilustrado na Figura 16, na estrutura de roldana 601 dessa modalidade, a configuração de um corpo principal do cilindro 602a de um primeiro corpo giratório 602 é diferente daquela do corpo principal do cilindro 202a do primeiro corpo giratório 202 da terceira modalidade, e outras configurações são iguais às da terceira modalidade. Os mesmos sinais de referência são dados a componentes com as mesmas configurações às da terceira modalidade, e as descrições dos mesmos serão apropriadamente omitidas.

[207] O primeiro corpo giratório 602 tem o corpo principal do cilindro 602a e uma porção cilíndrica interna 602b que tem a mesma configuração da porção cilíndrica interna 202b da terceira modalidade. O primeiro corpo giratório 602 tem uma superfície de contato 602d que tem a mesma configuração da superfície de contato 202d da terceira modalidade em uma porção de conexão entre o corpo principal do cilindro 602a e a porção cilíndrica interna 602b. Em uma superfície circunferencial interna do corpo principal do cilindro 602a dessa modalidade, o formato de uma porção voltada à região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 é diferente daquela do corpo principal do cilindro 202a da terceira modalidade, e outras configurações são iguais às do corpo principal do cilindro 202a da terceira modalidade.

[208] Uma protrusão de suporte 602e que se projeta para dentro em uma direção radial é fornecida em uma porção voltada à região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 na superfície circunferencial interna do corpo principal do cilindro 602a. A protrusão de suporte 602e é disposta em uma região que contém uma posição distante da superfície de contato 602d em 90° ao redor de um eixo geométrico de rotação. Na Figura 16, a posição distante da superfície de contato 602d em 90° ao redor do eixo geométrico de rotação é localizada em uma porção de centro substancialmente circunferencial da protrusão de suporte 602e, mas a posição pode não ser localizada em uma porção de centro circunferencial.

[209] A protrusão de suporte 602e é distante da superfície de contato 602d em uma direção circunferencial. O ângulo α3 ao redor de um eixo geométrico de rotação, que é formado pela superfície de contato 602d e por uma porção de extremidade da protrusão de suporte 602e mais distante da superfície de contato 602d, é preferencialmente inferior a ou igual a 315°. Na Figura 16, o ângulo α3 é de aproximadamente 110°, e o ângulo β3 (um ângulo ao redor do eixo geométrico de rotação, que é formado pela porção de extremidade da protrusão de suporte 602e mais distante da superfície de contato 602d e uma porção de extremidade da mesma mais próxima à superfície de contato 602d) da protrusão de suporte 602e é de aproximadamente 35°.

[210] Similar à terceira modalidade, em um estado no qual a estrutura de roldana 601 está no estado de repouso, a superfície circunferencial interna da região de extremidade frontal (outra região de extremidade)204b da mola em espiral torcional 204 é empurrada contra uma superfície de contato 602c (uma superfície circunferencial externa da porção cilíndrica interna 602b) do primeiro corpo giratório 602. Na região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral superfície de extremidade frontal 204a em 90° ao redor do eixo geométrico de rotação são chamados de segunda região 204b2, uma região mais próxima à superfície de extremidade frontal 204a do que a segunda região 204b2 é chamada de primeira região 204b1, e o restante é chamado de terceira região 204b3. A segunda região 204b2 é voltada para a protrusão de suporte 602e.

[211] Em um estado no qual a estrutura de roldana 601 está no estado de repouso, um vão (terceiro vão)P3 é formado entre uma superfície circunferencial externa da segunda região 204b2 da mola em espiral torcional 204 e a protrusão de suporte 602e. Os vãos (quarto vão) Q3's são formados entre uma superfície circunferencial externa da primeira região 204b 1 e a terceira região 204b3 da mola em espiral torcional 204, e a superfície circunferencial interna do corpo principal do cilindro 602a. O vão P3 é menor que o vão Q3.

[212] Subsequentemente, a operação da estrutura de roldana 601 será descrita.

[213] Primeiro, um caso será descrito no qual a velocidade de rotação do primeiro corpo giratório 602 é superior à velocidade de rotação do segundo corpo giratório 203. Nesse caso, o primeiro corpo giratório 602 gira em relação ao segundo corpo giratório 203 na mesma direção da direção de rotação (direção da seta na Figura. 16).

[214] Em associação com a rotação relativa do primeiro corpo giratório 602, a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 junto com a superfície de contato 602c do primeiro corpo giratório 602 gira em relação ao segundo corpo giratório 203. Em conformidade, a mola em espiral torcional 204 é retorcida na direção de aumento de diâmetro.

[215] Similar à terceira modalidade, a força de contato por pressão da região de extremidade traseira da mola em espiral torcional 204 contra a superfície de contato por pressão 203c aumenta adicionalmente conforme o ângulo de torção da mola em espiral torcional 204 aumenta.

[216] Dado que o estresse de torção máximo provavelmente é aplicado aos arredores (a segunda região 204b2) da posição distante da superfície de extremidade frontal 204a da mola em espiral torcional 204 em 90° ao redor do eixo geométrico de rotação, quando o ângulo de torção aumenta, a segunda região 204b2 da mola em espiral torcional 204 se separa da superfície de contato 602c. Nesse momento, a primeira região 204b1 e a terceira região 204b3 estão em contato por pressão com a superfície de contato 602c. Quase ao mesmo tempo quando a segunda região 204b2 se separa da superfície de contato 602c ou quando o ângulo de torção aumenta adicionalmente a isso, a superfície circunferencial externa da segunda região 204b2 é colocada em contato com a protrusão de suporte 602e.

[217] Dado que o contato entre a segunda região 204b2 e a protrusão de suporte 602e limita (impede) uma deformação da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 na direção de aumento de diâmetro, o estresse de torção é distribuído às voltas diferentes da região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b. Em particular, o estresse de torção aplicado às voltas traseiras da mola em espiral torcional 204 aumenta. Em conformidade, dado que uma diferença entre o estresse de torção aplicado a cada volta da mola em espiral torcional 204 pode ser reduzida e o todo da mola em espiral torcional 204 pode absorver a energia de alongamento, uma falha por fatiga local pode ser evitada.

[218] A força de contato por pressão da terceira região 204b3 contra a superfície de contato 602c diminui adicionalmente conforme o ângulo de torção aumenta e, quase ao mesmo tempo, quando a segunda região 204b2 é colocada em contato com a protrusão de suporte 602e ou quando o ângulo de torção aumenta além disso, a força de contato por pressão da terceira região 204b3 contra a superfície de contato 602c se torna quase zero. O ângulo de torção nesse momento é chamado de ângulo 021 (equivalente a 01 na quinta modalidade).

[219] Quando o ângulo de torção excede o ângulo 021, uma superfície circunferencial interna de pelo menos uma porção circunferencial da terceira região 204b3 se separa da superfície de contato 602c devido a uma deformação da terceira região 204b3 na direção de aumento de diâmetro, a região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204 se move (desliza contra a protrusão de suporte 602e e a superfície de contato 602c) na direção circunferencial; enquanto a força de contato por pressão da segunda região 204b2 contra a protrusão de suporte 602e e a força de contato por pressão da primeira região 204b1 contra a superfície de contato 602c são superadas, e a superfície de extremidade frontal 204a da mola em espiral torcional 204 é pressionada contra a superfície de contato 602d do primeiro corpo giratório 602.

[220] Sendo assim, quando o ângulo de torção da mola em espiral torcional 204 na direção de aumento de diâmetro é superior ou igual ao ângulo 021 (inferior a um ângulo 022), na região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b da mola em espiral torcional 204, a terceira região 204b3 se separa da superfície de contato 602c (e não está em contato com a superfície circunferencial interna do corpo principal do cilindro 602a) e a segunda região 204b2 está em contato por pressão com a protrusão de suporte 602e. Em conformidade, a quantidade de voltas ativas da mola em espiral torcional 204 aumenta em comparação com quando o ângulo de torção é inferior a 021.

[221] Quando o ângulo de torção se torna um ângulo predeterminado Φ22 (equivalente a Φ2 na quinta modalidade), a superfície circunferencial externa da região de meio da mola em espiral torcional 204 é colocada em contato com a superfície circunferencial interna do corpo principal do cilindro 602a do primeiro corpo giratório 602 ou o ângulo de torção alcança um ângulo limite, de forma que uma deformação adicional da mola em espiral torcional 204 na direção de aumento de diâmetro seja limitada e o primeiro corpo giratório 602 gira de maneira integral ao segundo corpo giratório 203. Em conformidade, podem-se evitar danos à mola em espiral torcional devido a uma deformação na direção de aumento de diâmetro. O tamanho de cada um dos vãos P3 e M3 no estado em que a estrutura de roldana está no estado de repouso é definido, levando em consideração as características da mola em espiral torcional 204, tais como a constante de mola, o ângulo limite do ângulo de torção e similares.

[222] A operação quando a velocidade de rotação do primeiro corpo giratório 602 é inferior à velocidade de rotação do segundo corpo giratório 203 é igual à da terceira modalidade.

[223] Similar à estrutura de roldana 401 da quinta modalidade, dado que a mola em espiral torcional 204 é retorcida quando os dois corpos giratórios 602 e 203 giram em relação um ao outro, a estrutura de roldana 601 dessa modalidade pode absorver uma mudança de rotação. Quando a velocidade de rotação do primeiro corpo giratório 602 é superior àquela do segundo corpo giratório 203, a constante de mola pode ser diminuída aumentando-se a quantidade de voltas ativas da mola em espiral torcional 204. Como resultado, é possível melhorar a resistência à fadiga da mola em espiral torcional 204 sem aumentar a quantidade de voltas da mola helicoidal (sem aumentar o tamanho da estrutura de roldana) em comparação com uma estrutura de roldana convencional na qual uma superfície circunferencial interna ou uma superfície circunferencial externa de cada uma das porções de extremidade opostas de uma mola helicoidal é fixada aos corpos giratórios mesmo quando os mesmos giram em relação um ao outro. É possível impedir a concentração do estresse de torção na região de extremidade frontal (outra região de extremidade) 204b (particularmente, a segunda região 204b2) da mola em espiral torcional 204 fornecendo-se a protrusão de suporte 602e, de forma que uma falha por fadiga da mola em espiral torcional 204 possa ser impedida. Adicionalmente, é possível obter os mesmos efeitos da quinta modalidade.

Exemplo de modificação 1 da quinta até a sétima modalidades

[224] Dentre a quinta e a sétima modalidades, uma protrusão de suporte é fornecida em uma posição predeterminada. Quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro, a superfície circunferencial externa da segunda região da mola em espiral torcional é colocada em contato com a protrusão de suporte, de forma que uma deformação da outra região de extremidade da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro é limitada e o estresse de torção também é distribuído às voltas diferentes da outra região de extremidade.

[225] Quando o motor a ser conectado tem uma baixa saída de torque, o ângulo α (o ângulo ao redor do eixo geométrico de rotação, que é formado pela superfície de contato e a porção de extremidade da região mais distante em que a protrusão de suporte é formada a partir da superfície de contato) pode ser de aproximadamente 135° ou menos. Entretanto, dado que há uma entrada grande de torque a uma roldana dependendo do tipo de motor, uma deformação da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro não pode ser suficientemente impedida pela protrusão de suporte que tem uma faixa de limite tal como a do ângulo α = 110° e o ângulo β (ângulo ao redor do eixo geométrico de rotação, que é formado pela porção de extremidade da protrusão de suporte mais distante da superfície de contato e a porção de extremidade mais próxima à mesma, até a superfície de contato) = 35°, conforme ilustrado dentre a quinta até a sétima modalidades. Em conformidade, a partir de vários resultados de teste, tornou-se perceptível que o ângulo α é preferencialmente aumentado a até 315° ou menos, de forma a limitar de maneira confiável a deformação da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro mesmo quando há uma entrada de torque excessivo à roldana, dependendo do tipo de motor.

[226] Os exemplos de um método para aumentar o ângulo α da protrusão de suporte a até 315° ou menos incluem um método para estender a protrusão de suporte ao redor do eixo geométrico de rotação mais distante da superfície de contato do que dentre a quinta até a sétima modalidades; e um método para fornecer uma pluralidade das protrusões de suporte com um vão interposto entre as mesmas.

[227] Quando a protrusão de suporte está estendida ao redor do eixo geométrico de rotação mais distante da superfície de contato do que dentre a quinta até a sétima modalidades, o ângulo β da protrusão de suporte aumenta excessivamente e a área de contato entre a outra região de extremidade da mola em espiral torcional e a protrusão de suporte aumenta. Como resultado, a resistência contra deslizamento (o atrito) aumenta e o ângulo de torção da mola em espiral torcional aumenta, de forma que as características de torque (a curva torque) ou a durabilidade do mesmo sejam afetadas diversamente. Em conformidade, nessa configuração, a faixa do ângulo α é preferencialmente de aproximadamente 180° ou menos e, com maior preferência, aproximadamente 45° ou maior e aproximadamente 180° ou menos de forma a não afetar adversamente as características de torque (a curva de torque) e a durabilidade. Quando o ângulo α é inferior a 45°, somente uma pequena área de contato entre a outra região de extremidade da mola em espiral torcional e a protrusão de suporte é obtida, de forma que o efeito de limitação, de uma deformação da mola em espiral torcional, na direção de aumento de diâmetro, pode ser pobre.

[228] Quando o ângulo α da protrusão de suporte aumenta excessivamente até exceder 180°, é preferencial adotar tal configuração em que a protrusão de suporte é dividida em porções plurais (pelo menos duas) ao redor do eixo geométrico de rotação de forma a impedir que um aumento na resistência de deslizamento (atrito) afete adversamente as características (a curva de torque) ou a durabilidade de torque. Dessa maneira, é possível limitar um aumento na resistência a deslizamento (atrito) ao nível mínimo e realizar uma estrutura de roldana com boas características de torque (curva de torque) ou boa durabilidade. Como um exemplo específico, duas protrusões de suporte podem ser fornecidas nas quais uma pode ser fornecida em uma região que contém uma posição distante da superfície de contato em 90° ao redor do eixo geométrico de rotação e a outra pode ser fornecida em uma região que contém uma posição distante da superfície de contato em 270° ao redor do eixo geométrico de rotação. A respeito do tamanho (o ângulo β) da protrusão de suporte, por exemplo, é de β = 90°, mas é definido até o ponto apropriado no qual a magnitude de uma entrada de torque de torção à roldana não causa uma resistência a deslizamento (atrito) excessiva.

Exemplo de modificação 2 da quinta até a sétima modalidades

[229] Dentre a quinta até a sétima modalidades, os meios de limitação (as protrusões de suporte 403e, 502g, 602e) são formados em um dentre os dois corpos giratórios, mas os meios de limitação (pelo menos uma protrusão de suporte, etc.) podem ser fornecidos na mola em espiral torcional. Especificamente, é possível formar pelo menos uma protrusão de suporte que se projeta para fora na direção radial na circunferência externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional. Por exemplo, o mesmo pode ser realizado calafetando-se, particularmente, brasando-se um encaixe de metal em formato de C na superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional para que aconteça a projeção na direção da circunferência externa. Nesse caso, similar ao caso no qual a protrusão de suporte é fornecida no corpo giratório de forma a se projetar para dentro na direção radial, os efeitos da limitação de uma deformação da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro podem ser obtidos.

[230] As modalidades preferenciais da presente invenção foram descritas; entretanto, a presente invenção não é limitada às modalidades um a sete, e várias modificações podem ser feitas às mesmas a respeito da descrição no escopo das reivindicações.

[231] Nas modalidades de um a sete, a superfície de contato 3d, 102f, 202d, 303b, 403d, 502f, e 602d tem um formato de arco circular, mas as mesmas podem não ter um formato de arco circular. Por exemplo, a superfície de contato pode ser formada ao longo da direção radial. Por exemplo, a superfície de contato pode ter uma porção circunferencial interna formada em um formato reto que é inclinado com relação à direção radial ou um formato de arco circular, e ter uma porção circunferencial externa formada ao longo da direção radial.

[232] Nas modalidades de um a sete, é configurado que a porção de extremidade da mola em espiral torcional esteja em contato por pressão com a superfície de contato por pressão, ou que a superfície de contato se estende até a metade ou mais em um estado em que a estrutura de roldana está no estado de repouso (referir-se às Figuras 1, 5, 8, 11, etc.), mas o comprimento de uma faixa de contato por pressão (contato) pode ser inferior a ou superior a isso.

[233] Nas modalidades de um a sete, o material de fio da mola em espiral torcional tem um corte transversal quadrado (referir-se às Figuras 1, 5, 8 e 11); entretanto, o mesmo não é limitado a isso, e pode ser de um formato retangular ou um formato circular.

[234] Nas modalidades de um a sete, a quantidade de voltas da mola em espiral torcional é de quatro (referir-se às Figuras 1, 5, 8, e 11), mas pode ser superior a ou inferior a isso.

[235] Nas modalidades de um a sete, o diâmetro da mola em espiral torcional sem uma força externa aplicada a isso é constante por todo o comprimento na mesma, mas pode não ser constante. Isto é, a mola pode ter uma aparência exterior que mantém a seguinte relação: o diâmetro externo da superfície de contato 3c, 102c, 202c, e 303a > o diâmetro interno da mola em espiral torcional 4, 104, 204, e 304; e o diâmetro interno da superfície de contato por pressão 2a, 103c, 203c, e 302c < o diâmetro externo da mola em espiral torcional 4, 104, 204, e 304.

[236] Na quinta até a sétima modalidades, as protrusões de suporte 403e, 502g, e 602e são distantes das superfícies de contato 403d, 502f, e 602d, respectivamente na direção circunferencial, mas a protrusão de suporte pode se estender até a superfície de contato. Isto é, o ângulo β1, β2, e β3 podem ser iguais aos ângulo α1, α2 e α3, respectivamente.

[237] Na quinta até a sétima modalidades, os vãos P1, P2 e P3 são formados entre as protrusões de suporte 403e, 502g, e 602e, respectivamente, e a superfície circunferencial externa da mola em espiral torcional, em um estado no qual a estrutura de roldana está no estado de repouso; entretanto, a protrusão de suporte pode ser em contato com a superfície circunferencial externa da mola em espiral torcional no estado em que a estrutura de roldana está no estado de repouso. Além disso, nesse caso, os mesmos efeitos da quinta até a sétima modalidades podem ser obtidos. Nos exemplos de modificação, é possível impedir de maneira mais segura a concentração do estresse de torção na segunda região da mola em espiral torcional.

[238] Na quinta até a sétima modalidades, quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro, as superfícies circunferenciais externas respectivas da primeira região e a terceira região da mola em espiral torcional não estão em contato com o corpo giratório. Entretanto, a mesma pode ser configurada para que o vão Q1, Q2 e Q3 seja menor do que aquele nas modalidades e, após a superfície de extremidade da mola em espiral torcional ser colocada em contato com a superfície de contato 403d, 502f, e 602d, as respectivas superfícies circunferenciais externas da primeira região e a terceira região da mola em espiral torcional são colocadas em contato com o corpo giratório. Nesse caso, a quantidade de mudança nas voltas ativas é maior, em uma, do que aquela da quinta até a sétima modalidades.

[239] Nas modalidades de um a sete, a estrutura de roldana da presente invenção é aplicada a uma roldana que é instalada no eixo de acionamento de um alternador, mas a presente invenção pode ser aplicada a uma roldana que é instalada no eixo de acionamento de outra unidade auxiliar em adição ao alternador.

[240] Esse pedido é com base no Pedido de Patente n° JP 2012-138978, depositado em 20 de junho de 2012, no Pedido de Patente n° JP 2012-252550 depositado em 16 de novembro de 2012 e no Pedido de Patente n° JP 2013-125839 depositado em 14 de junho de 2013, cujos conteúdos estão incorporados no presente documento a título de referência. DESCRIÇÃO DE SINAIS E NUMERAIS DE REFERÊNCIA 1, 101, 201, 301, 401, 501, 601: Estrutura de roldana; 2, 102, 202, 302, 402, 502, 602: Primeiro corpo giratório; 2a, 302c: Superfície de contato por pressão (primeiro corpo giratório); 2b, 102d, 102e: Superfície Anelar; 3, 103, 203, 303, 403: Segundo corpo giratório; 3a, 103a, 203a, 403a: Corpo principal do cilindro (segundo corpo giratório); 3b, 103b, 203b, 403b: Porção cilíndrica externa (segundo corpo giratório); 3c, 303a, 403c: Superfície de contato (segundo corpo giratório); 3d, 303b, 403d: Superfície de contato (segundo corpo giratório); 4, 104, 204, 304: Mola helicoidal de torção; 4a, 204a: Superfície de extremidade frontal; 4b, 204b: Região de extremidade frontal (outra região de extremidade); 4b1, 204b1: Primeira região; 4b2, 204b2: Segunda região; 4b3, 204b3: Terceira região; 5, Tampa de extremidade; 6, 206: Mancal de rolos; 7, 207: Mancal de deslizamento; 8, 108, 208, 308: Espaço de acomodação de mola; 102a, 202a, 302a, 502a, 602a: Corpo principal do cilindro (primeiro corpo giratório); 102b 202b, 302b, 502b, 602b: Porção cilíndrica interna (primeiro corpo giratório); 102c, 202c, 502c, 602c: Superfície de contato (primeiro corpo giratório); 102f, 202d, 502f, 602d: Superfície de contato (primeiro corpo giratório); 103c, 203c: Superfície de contato por pressão (segundo corpo giratório); 104a, 304a: Superfície de extremidade traseira; 104b, 304b: Região de extremidade traseira (outra região de extremidade); 104b1: Primeira região; 104b2: Segunda região; 104b3: Terceira região; 403e, 502g, 602e: Protrusão de suporte; B: Correia; L1, L2, L3, L4: vão (primeiro vão); M1, M2, M3, M4: vão (segundo vão); P1, P2, P3: vão (terceiro vão); Q1, Q2, Q3: vão (quarto vão).

Claims

1. Estrutura de roldana compreendendo: um primeiro corpo giratório (2) que tem um formato cilíndrico, sobre o qual uma correia (B) é estirada; um segundo corpo giratório (3) que é fornecido para dentro do primeiro corpo giratório de forma a ser rotatório em relação ao primeiro corpo giratório; e uma mola em espiral torcional (4) que é acomodada em um espaço entre o primeiro corpo giratório e o segundo corpo giratório; e a referida mola em espiral torcional tendo um diâmetro do mesmo sem uma força externa aplicada ao mesmo, constante ao longo de todo o comprimento do mesmo, caracterizada pelo fato de que a mola em espiral torcional tem uma região de extremidade (4a) em um lado de extremidade da mesma, sendo que a superfície circunferencial externa da mesma está em contato com um corpo giratório do primeiro corpo giratório e o segundo corpo giratório devido à força de restauração autoelástica da mola em espiral torcional em uma direção de aumento de diâmetro quando a estrutura de roldana está em um estado de repouso; a outra região de extremidade (4b) no outro lado de extremidade da mesma, sendo que a superfície circunferencial interna da mesma está em contato com o outro corpo giratório quando a estrutura de roldana está no estado de repouso; e uma região de meio; e em que a estrutura de roldana é configurada de forma que quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios, a superfície circunferencial interna de pelo menos uma porção circunferencial da outra região de extremidade da mola em espiral torcional se separa do outro corpo giratório.

2. Estrutura de roldana, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o outro corpo giratório tem uma superfície de contato (3b) que é voltada para uma superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional em uma direção circunferencial; e em que a estrutura de roldana é configurada de forma que quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios, a superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional é colocada em contato com a superfície de contato.

3. Estrutura de roldana, de acordo com a reivindicação 2, compreendendo adicionalmente: um primeiro vão (L1) que é formado entre a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional e o primeiro corpo giratório ou o segundo corpo giratório, quando a estrutura de roldana está no estado de repouso; caracterizada pelo fato de que a estrutura de roldana é configurada de forma que quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios, a superfície circunferencial externa de a outra região de extremidade da mola em espiral torcional não está em contato com nenhum dos dois corpos giratórios quando a superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional está em contato com a superfície de contato.

4. Estrutura de roldana, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente: um segundo vão (M1) que é formado entre uma superfície circunferencial externa da região de meio da mola em espiral torcional e o primeiro corpo giratório ou o segundo corpo giratório, quando a estrutura de roldana está no estado de repouso.

5. Estrutura de roldana, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o tamanho do primeiro vão (L1) é inferior ou igual ao tamanho do segundo vão (M1).

6. Estrutura de roldana, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente meios de limitação para limitar uma deformação da outra região de extremidade da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro antes de a superfície de extremidade do outro lado de extremidade da mola em espiral torcional estar em contato com a superfície de contato quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios.

7. Estrutura de roldana, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o outro corpo giratório tem os meios de limitação.

8. Estrutura de roldana, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os meios de limitação são pelo menos uma protrusão de suporte (403E) que se projeta para dentro em uma direção radial e que é voltada para uma superfície circunferencial externa de uma porção circunferencial da outra região de extremidade da mola em espiral torcional; e em que a estrutura de roldana é configurada de forma que quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios, pelo menos a uma protrusão de suporte está em contato com a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional e uma deformação de a outra região de extremidade da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro é limitada.

9. Estrutura de roldana, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que uma região em que a protrusão de suporte é formada contém uma posição distante da superfície de contato em 90° ao redor de um eixo geométrico de rotação.

10. Estrutura de roldana, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que um ângulo ao redor do eixo geométrico de rotação formado pela superfície de contato e uma porção de extremidade mais distante da região em que a protrusão de suporte é formada a partir da superfície de contato são inferiores ou iguais a 315°.

11. Estrutura de roldana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente: um quarto vão (Q1) que é formado entre a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional e uma porção diferente da protrusão de suporte do outro corpo giratório quando a estrutura de roldana está no estado de repouso; em que a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional está em contato com a protrusão de suporte, ou a estrutura de roldana compreende adicionalmente um terceiro vão que é formado entre a superfície circunferencial externa da outra região de extremidade da mola em espiral torcional e a protrusão de suporte e é menor do que o quarto vão.

12. Estrutura de roldana, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a mola em espiral torcional tem os meios de limitação.

13. Estrutura de roldana, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que os meios de limitação são pelo menos uma protrusão de suporte (403e) que se projeta para fora na direção radial e que é presente na superfície circunferencial externa de uma porção circunferencial da outra região de extremidade da mola em espiral torcional; e em que a estrutura de roldana é configurada de forma que quando a mola em espiral torcional é retorcida na direção de aumento de diâmetro devido a uma rotação relativa entre os dois corpos giratórios, pelo menos a uma protrusão de suporte está em contato com uma superfície circunferencial interna do outro corpo giratório e uma deformação da outra região de extremidade da mola em espiral torcional na direção de aumento de diâmetro é limitada.

14. Estrutura de roldana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 13, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente: um segundo vão (M2) que é formado entre a superfície circunferencial externa da região de meio da mola em espiral torcional e o primeiro corpo giratório ou o segundo corpo giratório quando a estrutura de roldana está no estado de repouso.