BR112018072225B1 - Estrutura de polia - Google Patents

Abstract

A presente invenção diz respeito a uma estrutura de polia (1) equipada com um corpo rotativo externo (2), um corpo rotativo interno (3) e uma mola helicoidal (4), a dita estrutura de polia 1 caracterizada em que uma seção transversal do arame de mola da mola helicoidal (4) ao longo de uma direção se estendendo ao longo do eixo de rotação e paralela ao eixo de rotação é uma forma trapezoidal, a dimensão Ti [mm] de uma parte de lado de diâmetro interno na direção de eixo de rotação na seção transversal é maior que a dimensão To [mm] de uma parte de lado de diâmetro externo na direção de eixo de rotação na seção transversal, e quando o número de voltas da mola helicoidal (4) é N, a expressão (1) é satisfeita. N x (Ti - To) / 2 1 ... (1).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção diz respeito a uma estrutura de polia com uma mola helicoidal.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Em uma unidade de acionamento de acessório que aciona uma máquina suplementar tal como um alternador por meio da potência de um motor de um veículo ou similar, uma correia é enrolada em volta de uma polia conectada a um eixo de acionamento da máquina suplementar tal como um alternador e de uma polia conectada a um eixo de manivela do motor. E torque do motor é transmitido para a máquina suplementar por meio da correia. Uma estrutura de polia revelada, por exemplo, na PTL 1 à PTL 3, capaz de absorver flutuação rotacional de um eixo de manivela é usada, em particular, como uma polia conectada a um eixo de acionamento de um alternador tendo inércia maior que aquela de outras máquinas suplementares.

[003] As estruturas de polias reveladas na PTL 1 à PTL 3 são estruturas de polias incluindo um corpo rotativo externo, um corpo rotativo interno que é fornecido no interior do corpo rotativo externo e giratório em relação ao corpo rotativo externo, e uma mola helicoidal, e o torque é transmitido ou bloqueado entre o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno por causa de deformação de expansão ou de redução de diâmetro da mola helicoidal. A fim de impedir ruptura por causa de deformação de expansão de diâmetro da mola helicoidal, estas estruturas de polias incluem um mecanismo (referido em seguida como um mecanismo de travamento) em que deformação de expansão de diâmetro adicional da mola helicoidal é restringida e dois corpos rotativos giram integralmente com a mola helicoidal quando a superfície circunferencial externa de uma parte livre da mola helicoidal está em contato com o corpo rotativo externo. Além disso, a fim de impedir que a correia enrolada em volta do corpo rotativo externo deslize, a mola helicoidal destas estruturas de polias funciona como uma embreagem unidirecional (embreagem de mola helicoidal) que transmite ou bloqueia o torque em uma direção entre o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno.

[004] Nas estruturas de polias descritas na PTL 1 à PTL 3, ao focalizar em uma forma seccional transversal de um arame de mola da mola helicoidal (em seguida, uma forma seccional transversal de mola), em cada um dos desenhos, a PTL 1 pode ser vista como uma forma quadrangular e as modalidades da PTL 2 e da PTL 3 podem ser vistas como uma forma trapezoidal. Na PTL 2 e na PTL 3, é feita referência para uma forma retangular (quadrangular) como uma forma seccional transversal da mola helicoidal, mas referência para uma forma trapezoidal (motivo e base para adoção da mesma) não é encontrada.

LISTA DE REFERÊNCIAS Literatura de Patente

[005] PTL 1: JP-A 2014-114947

[006] PTL 2: JP-T 2013-527401

[007] PTL 3: US 2013/0237351

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Problema Técnico

[008] Na estrutura de polia que transmite ou bloqueia o torque entre o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno ao expandir ou reduzir o diâmetro da mola helicoidal, quando a deformação torcional da mola helicoidal em uma direção de expansão de diâmetro (em seguida, deformação de expansão de diâmetro) e a maximização (correspondendo ao ângulo de torção no qual o mecanismo de travamento opera) da mesma são repetidas excessivamente, existe uma preocupação de que fissuras ou rupturas sejam geradas em uma superfície (particularmente, uma superfície circunferencial interna) da mola helicoidal por causa da tensão de flexão gerada na superfície (particularmente, a superfície circunferencial interna) da mola helicoidal na qual age uma força de tração. Portanto, comparado ao caso onde a deformação de expansão de diâmetro da mola helicoidal não é repetida excessivamente, a durabilidade contra torção (deformação torcional na direção de expansão de diâmetro e na direção de redução de diâmetro) da mola helicoidal piora. Em particular, no caso onde a estrutura de polia é uma polia para um alternador, a frequência na qual o torque torcional introduzido na polia se torna o máximo é alta. Portanto, em particular, no caso onde a estrutura de polia é uma polia para um alternador, é muito provável que a durabilidade contra torção da mola helicoidal piore na condição de operação em que a deformação de expansão de diâmetro da mola helicoidal e a maximização da mesma são repetidas excessivamente. Especificamente, é considerado que o torque torcional introduzido na polia para um alternador inclui o torque torcional acompanhando a flutuação de rotação de motor, o torque torcional acompanhando a carga de geração de energia do alternador, assim como o torque torcional instantâneo gerado no tempo de iniciar e acelerar e desacelerar repentinamente o motor e similar. A condição de operação na qual é muito provável que a durabilidade contra torção da mola helicoidal piore é o tempo de iniciar o motor. Em outras palavras, a condição de operação na qual é muito provável que a durabilidade contra torção da mola helicoidal piore é a condição de operação na qual a partida e parada do motor são repetidas.

[009] Ao aumentar o número de voltas e o diâmetro de arame da mola helicoidal, a durabilidade da mola helicoidal aumenta, mas fica difícil dispor a estrutura de polia em um espaço limitado em um sistema de acionamento de acessório de motor uma vez que o tamanho da estrutura de polia aumenta. Portanto, é exigido que a durabilidade contra torção da mola helicoidal possa ser assegurada sem aumentar o tamanho da estrutura de polia, mesmo no caso onde a estrutura de polia é aplicada a uma polia para um alternador tendo uma frequência alta na qual o torque torcional de entrada se torna o máximo, e mesmo quando a deformação de expansão de diâmetro da mola helicoidal e a maximização da mesma são repetidas excessivamente de acordo com a condição de operação na qual a partida e parada do motor são repetidas.

[010] A embreagem unidirecional (mola helicoidal) é encaixada com cada um de o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno e transmite torque entre o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno, quando o corpo rotativo interno gira em relação ao corpo rotativo externo em uma direção para frente. Entretanto, quando o corpo rotativo interno gira em relação ao corpo rotativo externo em uma direção contrária, a embreagem unidirecional está em um estado desencaixado, desliza (escorrega) em relação ao corpo rotativo externo e / ou ao corpo rotativo interno e não transmite torque entre o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno. Por causa do deslizamento, em particular, a parte que desliza sobre a embreagem (mola helicoidal) no corpo rotativo externo e / ou no corpo rotativo interno desgasta. Além do mais, por causa do deslizamento, a parte que desliza sobre o corpo rotativo externo e / ou o corpo rotativo interno na embreagem (mola helicoidal) também pode desgastar. No caso onde a parte que desliza sobre a embreagem (mola helicoidal) no corpo rotativo externo e / ou no corpo rotativo interno está desgastada, quando a embreagem está em um estado encaixado, uma vez que a pressão de contato entre a embreagem e o corpo rotativo externo e / ou o corpo rotativo interno diminui, o valor de torque transmitido diminui.

[011] A presente invenção foi desenvolvida em virtude dos problemas descritos anteriormente, e é para fornecer uma estrutura de polia capaz de assegurar durabilidade contra torção de uma mola helicoidal e impedir desgaste de uma parte que desliza sobre a mola helicoidal no corpo rotativo externo e / ou no corpo rotativo interno sem causar um aumento em tamanho da estrutura de polia pelo menos em uma direção de eixo de rotação, mesmo quando deformação de expansão de diâmetro da mola helicoidal e a maximização do mesmo são repetidas excessivamente.

Solução para o Problema

[012] A estrutura de polia de acordo com a presente invenção é uma estrutura de polia incluindo: um corpo rotativo externo cilíndrico em volta do qual uma correia é para ser enrolada; um corpo rotativo interno fornecido no interior do corpo rotativo externo e giratório em relação ao corpo rotativo externo em volta de um eixo de rotação comum com o corpo rotativo externo; e uma mola helicoidal fornecida entre o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno, em que a estrutura de polia inclui adicionalmente um mecanismo de travamento configurado de tal maneira que deformação torcional adicional em uma direção de expansão de diâmetro da mola helicoidal é restringida e o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno giram integralmente com a mola helicoidal quando uma superfície circunferencial externa de uma parte livre da mola helicoidal está em contato com o corpo rotativo externo por causa de expansão de diâmetro da mola helicoidal, em que a mola helicoidal funciona como uma embreagem unidirecional que é encaixada com cada um de o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno por causa de deformação torcional na direção de expansão de diâmetro para transmitir torque entre o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno quando o corpo rotativo interno gira em relação ao corpo rotativo externo em uma direção para frente, e que desliza em relação a pelo menos um de o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno por causa de deformação torcional na direção de redução de diâmetro e não transmite torque entre o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno quando o corpo rotativo interno gira em relação ao corpo rotativo externo em uma direção contrária, em que um arame de mola da mola helicoidal tem uma forma trapezoidal em uma seção transversal ao longo de uma direção passando pelo eixo de rotação e paralela ao eixo de rotação, e tem uma dimensão na direção de eixo de rotação Ti [mm] em uma parte de lado de diâmetro interno na seção transversal maior que uma dimensão na direção de eixo de rotação To [mm] em uma parte de lado de diâmetro externo na seção transversal, e em que, quando o número de voltas da mola helicoidal é N, a expressão (1) seguinte é satisfeita: N x (Ti - To) / 2 < 1 ... (1).

[013] O arame de mola da mola helicoidal é um arame trapezoidal tendo uma forma seccional transversal trapezoidal, e a dimensão na direção de eixo de rotação Ti na parte de lado de diâmetro interno na qual uma força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro (deformação torcional na direção de expansão de diâmetro) é maior que a dimensão na direção de eixo de rotação To na parte de lado de diâmetro externo na qual uma força de compressão age durante a deformação de expansão de diâmetro. Portanto, comparado ao caso onde o arame de mola é um arame redondo (um arame de mola tendo uma forma seccional transversal circular) com a mesma área seccional do arame da presente invenção ou é um arame angular (um arame de mola tendo uma forma seccional transversal quadrada ou retangular) com a mesma área seccional e a mesma dimensão de direção radial desses da presente invenção, o arame de mola pode produzir um eixo neutro que não recebe tensão nem compressão mais perto da superfície circunferencial interna da mola helicoidal na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro, na seção transversal do arame de mola. Uma vez que a tensão de flexão é proporcional à distância a partir do eixo neutro, ao produzir o eixo neutro mais próximo da superfície circunferencial interna da mola helicoidal na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro, é possível reduzir o valor máximo da tensão de flexão gerada na superfície circunferencial interna da mola helicoidal na qual o esforço de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro.

[014] Além disso, como o arame de mola é um arame trapezoidal, comparado a um arame redondo tendo a mesma área seccional ou a um arame angular tendo a mesma área seccional e a mesma dimensão de direção radial, é possível aumentar o módulo de resistência. À medida que o módulo de resistência aumenta, a tensão de flexão diminui. Portanto, comparado ao caso onde o arame de mola é um arame redondo tendo a mesma área seccional ou um arame angular tendo a mesma área seccional e a mesma dimensão de direção radial, também é possível reduzir o valor máximo da tensão de flexão gerada na superfície circunferencial interna da mola helicoidal na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro.

[015] Portanto, mesmo quando a deformação de expansão de diâmetro da mola helicoidal e a maximização da mesma são repetidas excessivamente de acordo com a condição de operação na qual a partida e parada do motor são repetidas, comparado ao caso onde o arame de mola é um arame redondo ou um arame angular tendo a mesma área seccional, é possível diminuir o valor máximo da tensão de flexão gerada na superfície (particularmente, a superfície circunferencial interna) da mola helicoidal na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro. Portanto, a dureza e a resistência de escoamento (rigidez ao dobramento) com relação ao torque torcional instantâneo gerado no tempo de iniciação ou similar podem aumentar, e o valor limite do ângulo de torção da mola helicoidal na direção de expansão de diâmetro também pode aumentar. Além disso, durabilidade contra torção da mola helicoidal pode ser assegurada.

[016] Comparado a um arame angular tendo a mesma área seccional, a mesma dimensão de direção radial e uma dimensão de direção axial diferente, o arame de mola de arame trapezoidal tem uma dimensão na direção de eixo de rotação maior por (Ti - To) / 2. Portanto, comparado ao caso onde o arame de mola é o arame angular tendo a mesma área seccional, a mesma dimensão de direção radial e uma dimensão de direção axial diferente, a mola helicoidal tem um comprimento natural na direção de eixo de rotação sendo maior por ΔL (ΔL = N x (Ti - To) / 2).

[017] Entretanto, na presente invenção, a quantidade de aumento ΔL (ΔL = N x (Ti - To) / 2) do comprimento natural da mola helicoidal na direção de eixo de rotação é tão pequena quanto menor que 1 mm. Portanto, ao incorporar a mola helicoidal à estrutura de polia, ao ajustar uma quantidade de compressão da mola helicoidal na direção axial (isto é, ao ajustar uma folga entre arames de mola adjacentes na direção de eixo de rotação), o tamanho da estrutura de polia pode não aumentar na direção de eixo de rotação quando comparado ao do caso onde o arame de mola é um arame angular tendo a mesma área seccional, a mesma dimensão de direção radial e uma dimensão de direção axial diferente.

[018] Portanto, na estrutura de polia da presente invenção, mesmo quando a deformação de expansão de diâmetro da mola helicoidal e a maximização da mesma são repetidas excessivamente, durabilidade contra torção da mola helicoidal pode ser assegurada sem causar um aumento em tamanho da estrutura de polia pelo menos na direção de eixo de rotação.

[019] A mola helicoidal é formada ao enrolar (bobinar) em forma de espiral o arame de mola. Existe um caso onde ocorre um fenômeno em que a parte de lado de diâmetro externo (uma superfície no lado de diâmetro externo) na seção transversal do arame de mola se torna uma superfície inclinada, isto é, ligeiramente inclinada (por exemplo, 1°) em relação à linha de referência de diâmetro externo paralela à linha axial central da mola helicoidal (referida em seguida como inclinação de arame) após enrolamento. A inclinação de arame da mola helicoidal se torna maior à medida que uma razão de achatamento (dimensão de direção axial T de arame de mola / dimensão de direção radial W de arame de mola) do arame de mola da mola helicoidal se torna menor. Portanto, ao usar um arame trapezoidal como o arame de mola, quando comparado ao caso onde um arame angular tendo a mesma área seccional, a mesma dimensão de direção radial e uma dimensão de direção axial diferente é usado como o arame de mola, o comprimento máximo na direção de eixo de rotação na seção transversal do arame de mola aumenta e a inclinação de arame pode ser suprimida.

[020] Além disso, uma vez que a dimensão na direção de eixo de rotação Ti da parte de lado de diâmetro interno é maior que a dimensão na direção de eixo de rotação To da parte de lado de diâmetro externo, o eixo neutro no qual esforço de tração nem tensão compressiva são gerados se torna próximo à parte de lado de diâmetro interno tendo uma dimensão grande na direção de eixo de rotação a partir do centro na direção radial na seção transversal do arame de mola. Portanto, também é possível suprimir a inclinação de arame.

[021] Supressão da inclinação de arame reduz uma pressão de superfície que age na parte que desliza sobre a mola helicoidal no corpo rotativo externo e / ou no corpo rotativo interno quando a embreagem unidirecional está em um estado desencaixado. Portanto, é possível suprimir desgaste da parte que desliza sobre a mola helicoidal no corpo rotativo externo e / ou no corpo rotativo interno.

[022] Tal como exposto acima, é possível concretizar uma estrutura de polia que é capaz de assegurar durabilidade contra torção da mola helicoidal e impedir desgaste da parte que desliza sobre a mola helicoidal no corpo rotativo externo e / ou no corpo rotativo interno sem causar um aumento em tamanho da estrutura de polia pelo menos na direção de eixo de rotação, mesmo quando deformação de expansão de diâmetro da mola helicoidal e a maximização da mesma são repetidas excessivamente.

[023] Além do mais, na presente invenção, o caso onde a seção transversal do arame de mola tem uma forma trapezoidal inclui o caso onde os quatro cantos da seção transversal do arame de mola têm formas chanfradas (superfície C ou superfície R).

[024] Na estrutura de polia da presente invenção, é preferível que o arame de mola da mola helicoidal tenha uma dimensão de direção radial na seção transversal maior que a dimensão na direção de eixo de rotação Ti da parte de lado de diâmetro interno na seção transversal.

[025] De acordo com a configuração, um módulo de resistência se torna maior quando comparado ao do caso onde a forma seccional transversal do arame de mola material é uma forma trapezoidal com a dimensão de direção radial W igual ou menor que a dimensão na direção de eixo de rotação Ti da parte de lado de diâmetro interno e com a mesma área seccional. Portanto, a partir da relação entre a tensão de flexão e o módulo de resistência (tensão de flexão o = momento de flexão M / módulo de resistência Z), também é possível reduzir o valor máximo de tensão de flexão gerada na superfície circunferencial interna da mola helicoidal na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro. Como um resultado, durabilidade contra torção da mola helicoidal pode ser assegurada mais facilmente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[026] A figura 1 é uma vista seccional transversal de uma estrutura de polia de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[027] A figura 2 é uma vista seccional transversal feita ao longo da linha II-II da figura 1.

[028] A figura 3 é uma vista seccional transversal feita ao longo da linha III-III da figura 1.

[029] A figura 4 é um gráfico mostrando uma relação entre ângulo de torção e torque torcional de uma mola helicoidal de torção da estrutura de polia ilustrada na figura 1.

[030] A figura 5 é um gráfico mostrando uma relação entre o torque torcional e a tensão principal máxima.

[031] A figura 6 é uma vista de configuração esquemática de uma máquina de teste de bancada de motor usada em um teste nos Exemplos.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[032] Em seguida, uma estrutura de polia 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção será descrita.

[033] A estrutura de polia 1 da presente modalidade é instalada em um eixo de acionamento de um alternador em um sistema de acionamento de acessório (não ilustrado) de um veículo. Além do mais, a estrutura de polia da presente invenção pode ser instalada em um eixo de acionamento de uma máquina suplementar a não ser o alternador.

[034] Tal como ilustrado nas figuras 1 a 3, a estrutura de polia 1 inclui um corpo rotativo externo 2, um corpo rotativo interno 3, uma mola helicoidal 4 (referida em seguida simplesmente como “mola 4”) e uma tampa de extremidade 5. Em seguida, será dada uma descrição com a suposição de que o lado esquerdo na figura 1 é o lado dianteiro e o lado direito é o lado traseiro. A tampa de extremidade 5 é disposta em uma extremidade dianteira do corpo rotativo externo 2 e do corpo rotativo interno 3.

[035] Tanto o corpo rotativo externo 2 quanto o corpo rotativo interno 3 são substancialmente cilíndricos e têm um eixo de rotação comum. O eixo de rotação do corpo rotativo externo 2 e do corpo rotativo interno 3 é um eixo de rotação da estrutura de polia 1, e referido em seguida simplesmente como “eixo de rotação”. Além do mais, a direção de eixo de rotação é referida simplesmente como “direção axial”. O corpo rotativo interno 3 é fornecido no interior do corpo rotativo externo 2 e é giratório em relação ao corpo rotativo externo 2. Uma correia B é enrolada em volta de uma superfície circunferencial externa do corpo rotativo externo 2.

[036] O corpo rotativo interno 3 tem um corpo principal cilíndrico 3a e uma parte cilíndrica externa 3b disposta no lado de fora da extremidade dianteira do corpo principal cilíndrico 3a. Um eixo de acionamento S de um alternador ou similar é encaixado ao corpo principal cilíndrico 3a. Uma parte de ranhura de suporte 3c é formada entre a parte cilíndrica externa 3b e o corpo principal cilíndrico 3a. A superfície circunferencial interna da parte cilíndrica externa 3b e a superfície circunferencial externa do corpo principal cilíndrico 3a são conectadas uma à outra por meio de uma superfície de fundo de ranhura 3d da parte de ranhura de suporte 3c.

[037] Um rolamento de esferas 6 é colocado entre a superfície circunferencial interna na extremidade traseira do corpo rotativo externo 2 e a superfície circunferencial externa do corpo principal cilíndrico 3a. Um mancal de deslizamento 7 é colocado entre a superfície circunferencial interna na extremidade dianteira do corpo rotativo externo 2 e a superfície circunferencial externa da parte cilíndrica externa 3b. O corpo rotativo externo 2 e o corpo rotativo interno 3 são conectados um ao outro a fim de serem giratórios relativamente por meio dos mancais 6 e 7.

[038] Uma placa de impulso anular 8 é disposta entre o corpo rotativo externo 2 e o corpo rotativo interno 3 e na frente do rolamento de esferas 6. A placa de impulso 8 é fixada ao corpo rotativo interno 3 e gira integralmente com o corpo rotativo interno 3. Ao montar a estrutura de polia 1, a placa de impulso 8 e o rolamento de esferas 6 são encaixados externamente ao corpo principal cilíndrico 3a nesta ordem.

[039] Um espaço 9 é formado entre o corpo rotativo externo 2 e o corpo rotativo interno 3 e na frente da placa de impulso 8. A mola 4 é acomodada no espaço 9. O espaço 9 é formado entre a superfície circunferencial interna do corpo rotativo externo 2 e a superfície circunferencial interna da parte cilíndrica externa 3b e a superfície circunferencial externa do corpo principal cilíndrico 3a.

[040] O diâmetro interno do corpo rotativo externo 2 diminui para trás em dois estágios. A superfície circunferencial interna do corpo rotativo externo 2 na parte de diâmetro interno menor é referida como uma superfície de contato de pressão 2a, e a superfície circunferencial interna do corpo rotativo externo 2 na segunda parte de diâmetro interno menor é referida como uma superfície anular 2b. O diâmetro interno do corpo rotativo externo 2 na superfície de contato de pressão 2a é menor que o diâmetro interno da parte cilíndrica externa 3b. O diâmetro interno do corpo rotativo externo 2 na superfície anular 2b é igual ou maior que o diâmetro interno da parte cilíndrica externa 3b.

[041] O diâmetro externo do corpo principal cilíndrico 3a se torna maior na extremidade dianteira. A superfície circunferencial externa do corpo rotativo interno 3 nesta parte é referida como uma superfície de contato 3e.

[042] A mola 4 é uma mola helicoidal de torção formada a enrolar (bobinar) em forma de espiral um arame de mola (material de arame de mola). A mola 4 é enrolada para a esquerda (sentido anti-horário a partir da extremidade dianteira para a extremidade traseira). O número de voltas N da mola 4, por exemplo, é de 5 a 9. Na descrição a seguir, a seção transversal ou a forma seccional transversal do arame de mola significa uma seção transversal ou uma forma seccional transversal ao longo da direção passando pelo eixo de rotação e paralela ao eixo de rotação. O arame de mola da mola 4 é um arame trapezoidal tendo uma seção transversal trapezoidal. Os quatro cantos na seção transversal do arame de mola têm formas chanfradas (por exemplo, superfície R com um raio de curvatura de aproximadamente 0,3 mm, ou superfície C). A dimensão de direção axial do arame de mola na parte de lado de diâmetro interno na seção transversal é referida como uma dimensão de direção axial de lado de diâmetro interno Ti [mm]. A dimensão de direção axial do arame de mola na parte de lado de diâmetro externo na seção transversal é referida como uma dimensão de direção axial de lado de diâmetro externo To [mm]. A dimensão de direção axial de lado de diâmetro interno Ti [mm] é maior que a dimensão de direção axial de lado de diâmetro externo To [mm]. O número de voltas N da mola 4, a dimensão de direção axial de lado de diâmetro interno Ti [mm] e a dimensão de direção axial de lado de diâmetro externo To [mm] satisfazem a expressão (1) seguinte. N x (Ti - To) / 2 < 1 ... (1)

[043] Em um estado onde força externa não é aplicada, a mola 4 tem um diâmetro constante ao longo do comprimento total. O diâmetro externo da mola 4 no estado onde força externa não é aplicada é maior que o diâmetro interno do corpo rotativo externo 2 na superfície de contato de pressão 2a. A mola 4 é acomodada no espaço 9 em um estado onde o diâmetro de uma região de lado de extremidade traseira 4c é reduzido. A superfície circunferencial externa da região de lado de extremidade traseira 4c da mola 4 é pressionada contra a superfície de contato de pressão 2a pela força de restauração autoelástica da mola 4 na direção de expansão de diâmetro. A região de lado de extremidade traseira 4c é uma região que é uma volta ou mais (360° ou mais em volta do eixo de rotação) a partir da extremidade traseira da mola 4.

[044] Além do mais, em um estado onde a estrutura de polia 1 está em repouso e a superfície circunferencial externa da região de lado de extremidade traseira 4c da mola 4 está pressionada contra a superfície de contato de pressão 2a pela força de restauração autoelástica na direção de expansão de diâmetro da mola 4, uma região de lado de extremidade dianteira 4b da mola 4 está em contato com a superfície de contato 3e em um estado onde o diâmetro da mesma expande ligeiramente. Em outras palavras, no estado onde a estrutura de polia 1 está em repouso, a superfície circunferencial interna da região de lado de extremidade dianteira 4b da mola 4 fica pressionada contra a superfície de contato 3e. A região de lado de extremidade dianteira 4b é uma região que é uma volta ou mais (360° ou mais em volta do eixo de rotação) a partir da extremidade dianteira da mola 4. No estado onde força externa não é aplicada à estrutura de polia 1, a mola 4 tem um diâmetro substancialmente constante ao longo do comprimento total.

[045] No estado onde força externa não age na estrutura de polia 1 (isto é, no estado onde a estrutura de polia 1 está em repouso), a mola 4 é comprimida na direção axial, uma parte na direção circunferencial (uma metade de volta ou mais a partir da extremidade dianteira) da superfície de extremidade de direção axial da região de lado de extremidade dianteira 4b da mola 4 entra em contato com a superfície de fundo de ranhura 3d do corpo rotativo interno 3, e uma parte na direção circunferencial (uma metade de volta ou mais a partir da extremidade traseira) da superfície de extremidade de direção axial da região de lado de extremidade traseira 4c da mola 4 entra em contato com a superfície dianteira da placa de impulso 8. Uma razão de compressão da mola helicoidal 4 na direção axial pode ser, por exemplo, de aproximadamente 20%. Além do mais, a razão de compressão da mola helicoidal 4 na direção axial é uma razão da dimensão de direção axial da mola 4 no estado onde força externa não age na estrutura de polia 1 para o comprimento natural da mola 4.

[046] A superfície de fundo de ranhura 3d é construída com uma forma de espiral a fim de ser capaz de entrar em contato com a parte (uma metade de volta ou mais a partir da extremidade dianteira) da superfície de extremidade de direção axial da região de lado de extremidade dianteira 4b. Além do mais, a superfície dianteira da placa de impulso 8 é construída com uma forma de espiral a fim de ser capaz de entrar em contato com a parte (uma metade de volta ou mais a partir da extremidade traseira) da superfície de extremidade de direção axial da região de lado de extremidade traseira 4c.

[047] Embora a superfície de fundo de ranhura 3d da parte de ranhura de suporte 3c e a parte na direção circunferencial da superfície de extremidade de direção axial da região de lado de extremidade dianteira 4b da mola helicoidal 4 estejam aparentemente em contato uma com a outra na região total na direção circunferencial, existe um caso na prática onde uma folga é formada em uma parte na direção circunferencial por causa de uma tolerância de processamento de partes. A folga tem uma dimensão (dimensão nominal) que leva em consideração a tolerância de processamento das partes (por exemplo, um valor alvo da folga de direção axial é de 0,35 mm) com o propósito de que a folga se torne zero dependendo da combinação de tamanho real acabado dentro da tolerância de parte. Ao levar a folga para tão próxima quanto possível de zero, a mola 4 pode ser submetida de modo estável a uma deformação torcional.

[048] Tal como ilustrado na figura 2, na região de lado de extremidade dianteira 4b, a proximidade de uma posição ao lado da extremidade dianteira da mola 4 por 90° em volta do eixo de rotação é referida como uma segunda região 4b2, uma parte adicional no lado de extremidade dianteira a partir da segunda região 4b2 é referida como uma primeira região 4b1, e a parte remanescente é referida como uma terceira região 4b3. Além do mais, uma região entre a região de lado de extremidade dianteira 4b e a região de lado de extremidade traseira 4c da mola 4, isto é, uma região que não está em contato com a superfície de contato de pressão 2a ou com a superfície de contato 3e é definida como uma parte livre 4d.

[049] Tal como ilustrado na figura 2, na parte de extremidade dianteira do corpo rotativo interno 3, uma superfície de apoio 3f que confronta uma superfície de extremidade dianteira 4a da mola 4 é formada. Além do mais, a superfície circunferencial interna da parte cilíndrica externa 3b é provida com uma projeção 3g que se projeta radialmente para dentro na parte cilíndrica externa 3b e confronta a superfície circunferencial externa da região de lado de extremidade dianteira 4b. A projeção 3g confronta a segunda região 4b2.

[050] A seguir, o comportamento da estrutura de polia 1 será descrito.

[051] Primeiro, o caso onde a velocidade rotacional do corpo rotativo externo 2 se torna maior que a velocidade rotacional do corpo rotativo interno 3 (isto é, o caso onde o corpo rotativo externo 2 acelera) será descrito.

[052] Neste caso, o corpo rotativo externo 2 gira em relação ao corpo rotativo interno 3 na direção para frente (direção das setas na figura 2 e na figura 3). Com a rotação relativa do corpo rotativo externo 2, a região de lado de extremidade traseira 4c da mola 4 desloca juntamente com a superfície de contato de pressão 2a e gira em relação ao corpo rotativo interno 3. Portanto, a mola 4 é submetida a uma deformação torcional na direção de expansão de diâmetro (referida em seguida simplesmente como deformação de expansão de diâmetro). A força de contato de pressão da região de lado de extremidade traseira 4c da mola 4 contra a superfície de contato de pressão 2a aumenta à medida que o ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro aumenta. A segunda região 4b2 é mais provável de receber o esforço de torção, e é separada da superfície de contato 3e quando o ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro aumenta. Neste tempo, a primeira região 4b1 e a terceira região 4b3 estão em contato de pressão com a superfície de contato 3e. A superfície circunferencial externa da segunda região 4b2 fica em contato com a projeção 3g substancialmente ao mesmo tempo que a segunda região 4b2 se torna separada da superfície de contato 3e ou no tempo em que o ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro aumenta adicionalmente. À medida que a superfície circunferencial externa da segunda região 4b2 fica em contato com a projeção 3g, a deformação de expansão de diâmetro da região de lado de extremidade dianteira 4b é restringida, o esforço de torção é dispersado para uma parte a não ser a região de lado de extremidade dianteira 4b da mola 4, e em particular o esforço de torção agindo na região de lado de extremidade traseira 4c da mola 4 aumenta. Portanto, uma vez que a diferença em esforço de torção agindo em cada parte da mola 4 é reduzida e a energia de deformação pode ser absorvida pela mola total 4, é possível impedir a fratura por fadiga local da mola 4.

[053] Além disso, a força de contato de pressão da terceira região 4b3 contra a superfície de contato 3e diminui à medida que o ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro aumenta. A força de contato de pressão da terceira região 4b3 contra a superfície de contato 3e se torna substancialmente zero ao mesmo tempo que a segunda região 4b2 fica em contato com a projeção 3g ou no tempo em que o ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro aumenta adicionalmente. O ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro neste tempo é denotado por θ1 (por exemplo, θ1 = 3°). Quando o ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro excede θ1, a terceira região 4b3 se torna separada da superfície de contato 3e por causa da deformação de expansão de diâmetro. Entretanto, nas proximidades do limite entre a terceira região 4b3 e a segunda região 4b2, a mola 4 não é curvada (dobrada), e a região de lado de extremidade dianteira 4b é mantida em uma forma de arco. Em outras palavras, a região de lado de extremidade dianteira 4b é mantida em uma forma que é fácil de deslizar em relação à projeção 3g. Portanto, quando o ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro aumenta e o esforço de torção agindo na região de lado de extremidade dianteira 4b aumenta, a região de lado de extremidade dianteira 4b desliza na direção circunferencial do corpo rotativo externo 2 em relação à projeção 3g e à superfície de contato 3e contra a força de contato de pressão da segunda região 4b2 contra a projeção 3g e a força de contato de pressão da primeira região 4b1 contra a superfície de contato 3e. Além do mais, à medida que a superfície de extremidade dianteira 4a pressiona a superfície de apoio 3f, torque pode ser transmitido com segurança entre o corpo rotativo externo 2 e o corpo rotativo interno 3.

[054] Além do mais, no caso onde o ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro é θ1 ou maior e menor que θ2 (por exemplo, θ2 = 45°), a terceira região 4b3 é separada da superfície de contato 3e e não fica em contato com a superfície circunferencial interna da parte cilíndrica externa 3b, e a segunda região 4b2 fica em contato de pressão com a projeção 3g. Portanto, neste caso, quando comparado ao caso onde o ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro é menor que θ1, o número efetivo de voltas da mola 4 é grande, e assim a constante de mola (inclinação da linha reta mostrada na figura 4) é pequena. Além do mais, quando o ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro se torna θ2, já que a superfície circunferencial externa da parte livre 4d da mola 4 está em contato com a superfície anular 2b, deformação de expansão de diâmetro adicional da mola 4 é restringida, para ativar um mecanismo de travamento em que o corpo rotativo externo 2 e o corpo rotativo interno 3 giram integralmente. Portanto, ruptura da mola 4 por causa da deformação de expansão de diâmetro pode ser impedida.

[055] A seguir, o caso onde a velocidade rotacional do corpo rotativo externo 2 se torna menor que a velocidade rotacional do corpo rotativo interno 3 (isto é, o caso onde o corpo rotativo externo 2 desacelera) será descrito.

[056] Neste caso, o corpo rotativo externo 2 gira em relação ao corpo rotativo interno 3 na direção contrária (uma direção oposta à direção das setas na figura 2 e na figura 3). Com a rotação relativa do corpo rotativo externo 2, a região de lado de extremidade traseira 4c da mola 4 desloca juntamente com a superfície de contato de pressão 2a e gira em relação ao corpo rotativo interno 3. Portanto, a mola 4 é submetida a uma deformação torcional na direção de redução de diâmetro (referida em seguida simplesmente como deformação de redução de diâmetro). No caso onde o ângulo de torção da mola 4 na direção de redução de diâmetro é menor que θ3 (por exemplo, θ3 = 10°), a força de contato de pressão da região de lado de extremidade traseira 4c contra a superfície de contato de pressão 2a diminui ligeiramente quando comparada com aquela do caso onde o ângulo de torção é zero, mas a região de lado de extremidade traseira 4c fica em contato de pressão com a superfície de contato de pressão 2a. Além do mais, a força de contato de pressão da região de lado de extremidade dianteira 4b contra a superfície de contato 3e aumenta ligeiramente quando comparada com aquela do caso onde o ângulo de torção é zero. No caso onde o ângulo de torção da mola 4 na direção de redução de diâmetro é θ3 ou maior, a força de contato de pressão da região de lado de extremidade traseira 4c contra a superfície de contato de pressão 2a se torna substancialmente zero, e a região de lado de extremidade traseira 4c desliza sobre a superfície de contato de pressão 2a na direção circunferencial do corpo rotativo externo 2. Portanto, torque não é transmitido entre o corpo rotativo externo 2 e o corpo rotativo interno 3 (se referir à figura 4).

[057] Neste modo, a mola 4 é uma embreagem de mola helicoidal e funciona como uma embreagem unidirecional para transmitir ou bloquear torque em uma direção. Quando o corpo rotativo interno 3 gira relativamente em relação ao corpo rotativo externo 2 em uma direção para frente, a mola 4 é encaixada com cada um de o corpo rotativo externo 2 e o corpo rotativo interno 3 e transmite torque entre o corpo rotativo externo 2 e o corpo rotativo interno 3. Entretanto, quando o corpo rotativo interno 3 gira relativamente em relação ao corpo rotativo externo 2 em uma direção contrária, a mola 4 desliza em relação a pelo menos um de o corpo rotativo externo 2 e o corpo rotativo interno 3 (na presente modalidade, a superfície de contato de pressão 2a), e não transmite torque entre o corpo rotativo externo 2 e o corpo rotativo interno 3.

[058] A placa de impulso 8 gira integralmente com o corpo rotativo interno 3. Portanto, quando a embreagem está em um estado desencaixado, o objeto sobre o qual a mola 4 desliza é somente a superfície de contato de pressão 2a, e a superfície de extremidade de direção axial da mola 4 não desliza sobre a placa de impulso 8. Na PTL 1 descrita anteriormente, quando a embreagem está em um estado desencaixado, não somente a mola helicoidal desliza sobre a superfície de contato de pressão (superfície circunferencial interna) do corpo rotativo externo, mas também a superfície de extremidade de direção axial da mola helicoidal desliza sobre uma superfície de suporte de mola do corpo rotativo externo. Neste caso, como a mola helicoidal é comprimida na direção axial, desgaste da superfície de suporte de mola progride mais que a extensão de desgaste da superfície de contato de pressão, e existe uma preocupação de que uma falha tal como ruptura da superfície de suporte de mola pode ser causada. Por outro lado, na presente modalidade, quando a embreagem está em um estado desencaixado, uma vez que a superfície de extremidade de direção axial da mola 4 não desliza sobre a placa de impulso 8, quando comparado ao da superfície de suporte de mola de PTL 1, desgaste da placa de impulso 8 pode ser suprimido significativamente e uma falha causada por desgaste pode ser impedida.

[059] Além do mais, a placa de impulso 8 não desliza sobre a mola 4 quando a embreagem está em um estado desencaixado, e é uma parte separada diferente de qualquer um de o corpo rotativo interno 3 e o corpo rotativo externo 2. Portanto, tratamento de endurecimento de superfície pode não ser executado em relação à placa de impulso 8. Além do mais, no caso onde o tratamento de endurecimento de superfície é executado na placa de impulso 8, é fácil executar o tratamento de endurecimento de superfície por causa de a placa ser uma parte separada, e a dureza de superfície da placa de impulso 8 pode ser aumentada com segurança para transmitir resistência ao desgaste contra o contato com a mola 4.

[060] Aqui, as características seccionais transversais do arame de mola da mola helicoidal serão descritas. Na seção transversal do arame de mola, a posição que não recebe esforço de tração nem tensão compressiva quando a mola helicoidal é submetida à deformação torcional é chamada de eixo neutro. O eixo neutro do arame trapezoidal fica próximo a um lado maior a partir do centro na direção de altura. Distâncias e a partir do eixo neutro de um arame redondo (um arame de mola tendo uma forma seccional transversal circular), um arame angular (um arame de mola tendo uma forma seccional transversal quadrada ou retangular) e um arame trapezoidal para a superfície são expressadas pelas equações seguintes, respectivamente. Arame redondo: e = d / 2 (aqui, d: diâmetro) Arame angular: e = h / 2 (aqui, h: altura) Arame trapezoidal: e1 = (3b1 + 2b2) H / 3 (2b1 + b2), e2 = H - e1 (aqui, b1: comprimento de lado menor, b2: diferença entre lado maior e lado menor, H: altura, e1 > e2).

[061] Quando a distância a partir do eixo neutro é denotada por y, o momento de flexão é denotado por M e o segundo momento de área é denotado por I, a tensão de flexão o gerada na mola helicoidal é expressada pela equação seguinte e é proporcional à distância y a partir do eixo neutro. σ= M • y / I

[062] Portanto, a tensão principal máxima (valor máximo de tensão de flexão), a qual é um indicador da durabilidade contra torção da mola helicoidal, é gerada na superfície de mola na qual y se torna máximo e na qual a força de tração age.

[063] As distâncias e do eixo neutro para a superfície de mola no arame redondo, no arame angular e no arame trapezoidal tendo a mesma área seccional A são comparadas umas às outras. Assumir que a área seccional é A = 100. No caso do arame redondo, uma vez que d = 11,284, e = d / 2 = 5,642. No caso do arame angular, quando h = 10, e = h / 2 = 5,0. No caso do arame trapezoidal, quando H = 10 (mesma altura que aquela do arame angular) e b1 + b2 = 12, uma vez que b1 = 8 e b2 = 4, e1 = (3b1 + 2b2) H / 3 (2b1 + b2) = 5,33 e e2 = H - e1 = 4,67. Portanto, com relação à distância e a partir do eixo neutro para a superfície de mola, a distância e2 a partir do eixo neutro para a superfície de lado maior no arame trapezoidal é a menor dentre o arame redondo, o arame angular e o arame trapezoidal tendo a mesma área seccional A.

[064] Portanto, no caso de um arame trapezoidal no qual a dimensão de direção axial da parte de lado de diâmetro interno é maior que a dimensão de direção axial do lado de diâmetro externo, o eixo neutro no qual esforço de tração nem tensão de compressão são gerados pode ser levado para mais próximo da superfície circunferencial interna da mola helicoidal na qual uma força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro, quando comparado ao caso de um arame redondo ou um arame angular. Tal como descrito anteriormente, uma vez que a tensão de flexão é proporcional à distância a partir do eixo neutro, ao levar o eixo neutro para mais próximo da superfície circunferencial interna da mola helicoidal na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro, é possível reduzir o valor máximo da tensão de flexão gerada na superfície circunferencial interna da mola helicoidal na qual o esforço de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro.

[065] Além do mais, a tensão de flexão o gerada na mola helicoidal é expressada pela equação seguinte usando o momento de flexão M e o módulo de resistência Z. o = M / Z

[066] Portanto, à medida que o módulo de resistência Z aumenta, a tensão de flexão o diminui. Além do mais, o módulo de resistência é um valor representando facilidade de dobramento de um componente e resistência ao dobramento (rigidez), por exemplo, no tempo em que uma força externa de dobramento é aplicada ao componente, e é determinado somente pela forma da seção transversal. O módulo de resistência Z é expressado pela equação seguinte de acordo com o segundo momento I de área e a distância y a partir do eixo neutro. Z = I / y

[067] Além do mais, o segundo momento I de área do arame trapezoidal é expressado pela equação seguinte. I = (6b12 + 6b1b2 + b22) H3 / 36 (2b1 + b2)

[068] Tal como descrito anteriormente, a tensão principal máxima (valor máximo de tensão de flexão), a qual é um indicador da durabilidade contra torção da mola helicoidal, é gerada na superfície de mola na qual a distância y a partir do eixo neutro se torna máxima e na qual a força de tração age. Em outras palavras, no caso da mola helicoidal do arame trapezoidal, a distância y a partir do eixo neutro para a superfície de mola na qual a força de tração age e a tensão principal máxima é gerada é a distância e2 a partir do eixo neutro para a superfície de lado maior. Quando, no arame trapezoidal, a área seccional A = 100, H = 10, e b1 + b2 = 12, já que b1 = 8, b2 = 4, e e2 = 4,67, I = 822,2 e Z = 176.

[069] Além do mais, cada módulo de resistência Z do arame redondo e do arame angular é expressado pela equação seguinte. Arame redondo: Z = πd3 / 32 (aqui, d: diâmetro) Arame angular: Z = bh2 / 6 (aqui, b: largura, h: altura)

[070] No caso do arame redondo, quando a área seccional A = 100, d = 11,284 e Z = 141. No caso do arame angular, quando a área seccional A = 100, h = 10 e b = 10, Z = 167.

[071] Portanto, no caso onde um arame redondo, um arame angular e um arame trapezoidal têm a mesma área seccional e o arame angular e o arame trapezoidal têm a mesma dimensão de direção radial, o módulo de resistência Z aumenta na ordem de o arame redondo, o arame angular e o arame trapezoidal. Tal como descrito anteriormente, à medida que o módulo de resistência Z aumenta, a tensão de flexão o diminui. Portanto, no caso onde um arame redondo, um arame angular e um arame trapezoidal têm a mesma área seccional e o arame angular e o arame trapezoidal têm a mesma dimensão de direção radial, na ordem de o arame redondo, o arame angular e o arame trapezoidal, é possível reduzir mais o valor máximo da tensão de flexão gerada na superfície circunferencial interna da mola helicoidal na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro.

[072] A estrutura de polia 1 da presente modalidade descrita anteriormente tem as características indicadas a seguir.

[073] O arame de mola da mola helicoidal 4 da presente modalidade é um arame trapezoidal tendo uma forma seccional transversal trapezoidal, e a dimensão de direção axial Ti do lado de diâmetro interno no qual uma força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro é maior que a dimensão de direção axial To do lado de diâmetro externo no qual uma força de compressão age durante a deformação de expansão de diâmetro. Portanto, comparado ao caso onde o arame de mola é um arame redondo tendo a mesma área seccional ou um arame angular tendo a mesma área seccional e a mesma dimensão de direção radial, o eixo neutro que não recebe tensão ou compressão na seção transversal do arame de mola pode ser levado para ficar mais próximo da superfície circunferencial interna da mola helicoidal 4 na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro. Uma vez que a tensão de flexão é proporcional à distância a partir do eixo neutro, ao levar o eixo neutro para mais próximo da superfície circunferencial interna da mola 4 na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro, é possível reduzir o valor máximo da tensão de flexão gerada na superfície circunferencial interna da mola 4 na qual o esforço de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro.

[074] Além disso, como o arame de mola da mola 4 é um arame trapezoidal, comparado a um arame redondo tendo a mesma área seccional ou a um arame angular tendo a mesma área seccional e a mesma dimensão de direção radial, é possível aumentar o módulo de resistência. À medida que o módulo de resistência aumenta, a tensão de flexão diminui. Portanto, comparado ao caso onde o arame de mola é o arame redondo tendo a mesma área seccional ou o arame angular tendo a mesma área seccional e a mesma dimensão de direção radial, também é possível reduzir o valor máximo da tensão de flexão gerada na superfície circunferencial interna da mola 4 na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro.

[075] Portanto, mesmo quando a deformação de expansão de diâmetro da mola 4 e a maximização da mesma são repetidas excessivamente de acordo com a condição de operação na qual a partida e parada do motor são repetidas, comparado ao caso onde o arame de mola é um arame redondo ou arame angular tendo a mesma área seccional, é possível reduzir o valor máximo da tensão de flexão gerada na superfície circunferencial interna da mola 4 na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro. Como um resultado, a dureza ou a resistência de escoamento (rigidez ao dobramento) contra torque torcional instantâneo gerado no tempo de iniciação ou similar pode aumentar, e o valor limite do ângulo de torção da mola 4 na direção de expansão de diâmetro pode aumentar. Além disso, durabilidade contra torção da mola 4 pode ser assegurada.

[076] Comparado a um arame angular tendo a mesma área seccional, a mesma dimensão de direção radial e uma dimensão de direção axial diferente, o arame de mola do arame trapezoidal tem uma dimensão na direção axial maior somente por (Ti - To) / 2. Portanto, comparado ao caso onde o arame de mola é o arame angular tendo a mesma área seccional, a mesma dimensão de direção radial e uma dimensão de direção axial diferente, o comprimento natural da mola 4 na direção axial é maior por ΔL (ΔL = N x (Ti - To) / 2).

[077] Entretanto, na presente modalidade, a quantidade de aumento ΔL (ΔL = N x (Ti - To) / 2) do comprimento natural da mola 4 na direção axial é tão pequeno quanto menor que 1 mm. Portanto, ao incorporar a mola 4 à estrutura de polia 1, ao ajustar uma quantidade de compressão da mola 4 na direção axial (isto é, ao ajustar uma folga entre arames de mola adjacentes na direção axial), o tamanho da estrutura de polia 1 pode não aumentar na direção axial quando comparado ao do caso onde o arame de mola é o arame angular tendo a mesma área seccional, a mesma dimensão de direção radial e uma dimensão de direção axial diferente.

[078] Portanto, na estrutura de polia 1 da presente modalidade, mesmo quando a deformação de expansão de diâmetro da mola 4 e a maximização da mesma são repetidas excessivamente, durabilidade contra torção da mola 4 pode ser assegurada sem causar um aumento em tamanho da estrutura de polia 1 pelo menos na direção axial.

[079] A mola 4 é formada ao enrolar (bobinar) em forma de espiral um arame de mola. Existe um caso onde ocorre um fenômeno em que a parte de lado de diâmetro externo (uma superfície no lado de diâmetro externo) na seção transversal do arame de mola se torna uma superfície inclinada, isto é, ligeiramente inclinada (por exemplo, 1°) em relação à linha de referência de diâmetro externo paralela à linha axial central da mola 4 (referida em seguida como inclinação de arame) após enrolamento. A inclinação de arame da mola 4 se torna maior à medida que uma razão de achatamento (dimensão de direção axial T de arame de mola / dimensão de direção radial W de arame de mola) do arame de mola da mola 4 se torna menor. Portanto, ao usar um arame trapezoidal como o arame de mola, comparado ao caso onde um arame angular tendo a mesma área seccional, a mesma dimensão de direção radial e uma dimensão de direção axial diferente é usado como o arame de mola, a dimensão máxima na direção axial na seção transversal do arame de mola aumenta, e a inclinação de arame pode ser restringida.

[080] Além disso, uma vez que a dimensão de direção axial de lado de diâmetro interno Ti é maior que a dimensão de direção axial de lado de diâmetro externo To, o eixo neutro no qual esforço de tração nem tensão compressiva são gerados fica próximo à parte de lado de diâmetro interno tendo uma dimensão de direção axial grande a partir do centro na direção radial na seção transversal do arame de mola. Portanto, também é possível suprimir a inclinação de arame.

[081] Supressão da inclinação de arame reduz uma pressão de superfície que age na parte (na presente modalidade, na superfície de contato de pressão 2a) que desliza sobre a mola 4 no corpo rotativo externo 2 e / ou no corpo rotativo interno 3 quando a embreagem unidirecional está em um estado desencaixado. Portanto, é possível suprimir desgaste da parte que desliza sobre a mola 4 no corpo rotativo externo 2 e / ou no corpo rotativo interno 3.

[082] Tal como exposto acima, é possível concretizar a estrutura de polia 1 que é capaz de assegurar durabilidade contra torção da mola 4 e impedir desgaste da parte que desliza sobre a mola 4 no corpo rotativo externo 2 e / ou no corpo rotativo interno 3 sem causar um aumento em tamanho da estrutura de polia 1 pelo menos na direção axial, mesmo quando deformação de expansão de diâmetro da mola 4 e a maximização da mesma são repetidas excessivamente.

[083] Ao comparar a mola 4 da presente modalidade com uma mola helicoidal de um arame angular tendo a mesma área seccional e a mesma dimensão de direção radial no grau de inclinação de arame, no caso onde a inclinação de arame da mola helicoidal do arame retangular excede 1° (por exemplo, 1,2°), a mola 4 da presente modalidade pode suprimir a inclinação de arame para ser de 1° ou menor (por exemplo, 0,7°).

[084] O arame de mola da mola 4 tem uma dimensão de direção radial W maior que a dimensão de direção axial de lado de diâmetro interno Ti. Portanto, o módulo de resistência se torna maior quando comparado ao caso onde a forma seccional transversal do material de arame de mola é uma forma trapezoidal com a dimensão de direção radial W sendo igual ou menor que a dimensão de direção axial de lado de diâmetro interno Ti e com a mesma área seccional. Portanto, a partir da relação entre a tensão de flexão e o módulo de resistência (tensão de flexão o = momento de flexão M / módulo de resistência Z), também é possível reduzir o valor máximo de tensão de flexão gerada na superfície circunferencial interna da mola 4 na qual a força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro. Como um resultado, durabilidade contra torção da mola 4 pode ser assegurada mais facilmente.

[085] Tal como exposto acima, embora modalidades apropriadas da presente invenção tenham sido descritas, a presente invenção não está limitada às modalidades descritas anteriormente, e várias mudanças podem ser feitas no escopo descrito nas reivindicações.

[086] O arame de mola da mola 4 da modalidade descrita anteriormente tem uma dimensão de direção radial W maior que a dimensão de direção axial de lado de diâmetro interno Ti. Entretanto, o arame de mola da mola 4 pode ter a dimensão de direção radial W igual ou menor que a dimensão de direção axial de lado de diâmetro interno Ti.

[087] A região de lado de extremidade dianteira 4b da mola 4 da modalidade descrita anteriormente é uma região que é uma volta ou mais a partir da extremidade dianteira da mola 4. Em outras palavras, a mola 4 entra em contato com a superfície de contato 3e em uma volta a partir da extremidade dianteira da mola 4. Entretanto, a região de lado de extremidade dianteira 4b da mola 4 pode ser uma região que é uma metade ou mais e menos que uma volta a partir da extremidade dianteira da mola 4. Em outras palavras, a mola 4 pode entrar em contato com a superfície de contato 3e em uma metade ou mais e menos que uma volta a partir da extremidade dianteira da mola 4.

[088] A região de lado de extremidade traseira 4c da mola 4 da modalidade descrita anteriormente é uma região que é uma volta ou mais a partir da extremidade traseira da mola 4. Em outras palavras, a mola 4 entra em contato com a superfície de contato de pressão 2a em uma volta a partir da extremidade traseira da mola 4. Entretanto, a região de lado de extremidade traseira 4c da mola 4 pode ser uma região que é uma metade ou mais e menos que um volta a partir da extremidade traseira da mola 4. Em outras palavras, a mola 4 pode entrar em contato com a superfície de contato de pressão 2a em uma metade ou mais e menos que um volta a partir da extremidade traseira da mola 4.

[089] Na estrutura de polia 1 da modalidade descrita anteriormente, o estado onde torque é transmitido entre o corpo rotativo externo 2 e o corpo rotativo interno 3 e o estado onde o torque está bloqueado são comutados um com o outro ao comutar a mola 4 entre o estado de ficar em contato de pressão (encaixada) e o estado de deslizar sobre o corpo rotativo externo 2 (superfície de contato de pressão 2a). Entretanto, a estrutura de polia pode ser configurada de tal maneira que o estado onde torque é transmitido entre o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno e o estado onde o torque está bloqueado são comutados um com o outro ao comutar a mola helicoidal entre o estado de ficar encaixada e o estado de deslizar sobre o corpo rotativo interno. Além do mais, a estrutura de polia pode ser configurada de tal maneira que o estado onde torque é transmitido entre o corpo rotativo externo e o corpo rotativo interno e o estado onde o torque está bloqueado são comutados um com o outro ao comutar a mola helicoidal entre o estado ficar encaixada e o estado de deslizar tanto sobre o corpo rotativo interno quanto sobre o corpo rotativo externo.

EXEMPLOS

[090] A seguir, exemplos específicos da presente invenção serão descritos.

Exemplo 1

[091] A estrutura de polia do Exemplo 1 tinha a mesma configuração que aquela da estrutura de polia 1 da modalidade descrita anteriormente, e o arame de mola da mola helicoidal (4) era arame temperado com óleo para uma mola (em conformidade com a JIS G 3560: 1994). O arame de mola era um arame trapezoidal, a dimensão de direção axial de lado de diâmetro interno Ti era de 3,8 mm, a dimensão de direção axial de lado de diâmetro externo To era de 3,6 mm, e a dimensão de direção radial W era de 5,0 mm. O número de voltas N da mola helicoidal (4) era 7, e a direção de enrolamento era uma direção para a esquerda. A razão de compressão da mola helicoidal (4) na direção axial foi estabelecida para aproximadamente 20%. A folga entre os arames de mola adjacentes na direção axial era de 0,3 mm. ΔL (ΔL = N x (Ti - To) / 2) era de 0,7 mm. Além do mais, quando o arame de mola tendo uma forma seccional transversal como esta é usado, por exemplo, mesmo no caso onde o número de voltas da mola helicoidal é 9 (máximo em geral), o valor do ΔL descrito anteriormente é de 0,9 mm, o qual é menor que 1 mm. Além do mais, a inclinação de arame da mola helicoidal era de 0,7°. Em outras palavras, a parte de lado de diâmetro externo (a superfície no lado de diâmetro externo) na seção transversal do arame de mola era inclinada por 0,7° em relação à linha de referência de diâmetro externo paralela à linha axial central da mola helicoidal seccional transversal do arame de mola.

[092] O material da placa de impulso (8) era de uma placa de aço laminada a frio (SPCC) e um tratamento de endurecimento de superfície foi executado na mesma por meio de um tratamento de nitruração macia. Enquanto que a dureza de superfície (dureza Vickers) da placa de impulso (8) antes do tratamento de superfície era HV 180, a dureza de superfície após o tratamento de superfície era de aproximadamente HV 600. O material do corpo rotativo externo (2) era aço carbono (S45C) e o tratamento de endurecimento de superfície foi executado por meio de tratamento de nitruração macia. Enquanto que a dureza de superfície do corpo rotativo externo antes do tratamento de superfície era HV 200, a dureza de superfície após o tratamento de superfície era HV 600.

Exemplo Comparativo 1

[093] A estrutura de polia do Exemplo Comparativo 1 tinha a mesma configuração que aquela da estrutura de polia do Exemplo 1 exceto para a mola helicoidal. O arame de mola da mola helicoidal do Exemplo Comparativo 1 tinha a mesma configuração que aquela da mola helicoidal do Exemplo 1 exceto que o arame de mola era um arame angular tendo a mesma dimensão de direção radial W e a mesma área seccional que aquelas do arame de mola do arame trapezoidal do Exemplo 1 descrito anteriormente. A dimensão de direção axial T na seção transversal do arame de mola era de 3,7 mm. Além do mais, a inclinação de arame da mola helicoidal era de 1,2°.

Simulação de Distribuição de Tensões

[094] Com relação às molas helicoidais do Exemplo 1 e do Exemplo Comparativo 1, a relação entre o torque torcional introduzido quando deformação torcional ocorre na direção de expansão de diâmetro (referida em seguida simplesmente como “deformação de expansão de diâmetro”) e a tensão principal máxima (valor máximo de tensão de flexão) gerada na superfície (superfície circunferencial interna) da mola helicoidal foi estudada via simulação por meio de uma análise FEM (método de elementos finitos) usando um software de análise estrutural de uso geral. As condições seguintes foram estabelecidas como condições limites de simulação.

[095] A mola helicoidal é comprimida por 20% na direção axial.

[096] O torque torcional é aplicado tanto à extremidade dianteira quanto à extremidade traseira da mola helicoidal na direção da deformação de expansão de diâmetro da mola helicoidal.

[097] Como um resultado da simulação, em ambos de o Exemplo 1 e o Exemplo Comparativo 1, foi descoberto que, quando o torque torcional de 20 N • m foi aplicado, a superfície circunferencial externa da parte livre da mola helicoidal ficou em contato com a superfície anular (2b) do corpo rotativo externo (2), e deformação torcional adicional da mola helicoidal na direção de expansão de diâmetro foi restringida. Em outras palavras, foi descoberto que a deformação torcional da mola helicoidal na direção de expansão de diâmetro foi maximizada quando o torque torcional de 20 N • m foi aplicado à mola helicoidal. O ângulo de torção da mola helicoidal na direção de expansão de diâmetro quando a deformação torcional da mola helicoidal na direção de expansão de diâmetro foi máxima foi de aproximadamente 70°. Além do mais, este resultado foi idêntico ao resultado de teste de medição de torque torcional (se referir à figura 4).

[098] Como um resultado da simulação, foi descoberto que a tensão principal máxima (o valor máximo de tensão de flexão) gerada na superfície da mola helicoidal durante a deformação de expansão de diâmetro é a mais alta na superfície circunferencial interna da mola helicoidal na qual força de tração age durante a deformação de expansão de diâmetro, por parte.

[099] A figura 5 é um gráfico mostrando a relação entre o torque torcional introduzido na mola helicoidal e a tensão principal máxima (valor máximo de tensão de flexão) da mola helicoidal, a qual foi obtida por meio de simulação. Tal como está aparente a partir da figura 5, a mola helicoidal do Exemplo 1 em que o arame de mola é um arame trapezoidal, comparada com a do Exemplo Comparativo 1 em que o arame de mola é um arame angular, foi descoberto que é possível reduzir a tensão principal máxima (valor máximo de tensão de flexão) gerada na superfície circunferencial interna da mola helicoidal, a qual é um indicador da durabilidade contra torção da mola helicoidal, em uma região tendo qualquer ângulo de torção no tempo da deformação de expansão de diâmetro. Além do mais, o efeito em que o Exemplo 1 pode reduzir a tensão principal máxima (valor máximo de tensão de flexão) gerada na superfície circunferencial interna da mola helicoidal, quando comparado ao do Exemplo Comparativo 1, se tornou o máximo quando o torque torcional aplicado à mola helicoidal foi o máximo (20 N • m foram aplicados) . Com relação à tensão principal máxima (valor máximo de tensão de flexão) gerada na superfície circunferencial interna da mola helicoidal quando o torque torcional foi o máximo, o caso do Exemplo 1 (799 MPa) indicou um valor menor que aquele do caso do Exemplo Comparativo 1 (867 MPa) por aproximadamente 8%.

Teste de Resistência ao Desgaste

[0100] Com relação às estruturas de polias do Exemplo 1 e do Exemplo Comparativo 1, um teste de resistência ao desgaste foi conduzido ao usar uma máquina de teste de bancada de motor 200 ilustrada na figura 6. A máquina de teste de bancada de motor 200 é um aparelho de teste incluindo um sistema de acionamento de acessório e inclui uma polia de manivela 201 fixada a um eixo de manivela 211 de um motor 210, uma polia AC 202 conectada a um condicionador / compressor de ar (AC) e um polia WP 203 conectada a uma bomba de água (WP). A estrutura de polia 100 do Exemplo 1 e do Exemplo Comparativo 1 é conectada a um eixo 221 de um alternador (ALT) 220. Além do mais, um autotensionador (A/T) 204 é fornecido na correia situado entre a polia de manivela 201 e a estrutura de polia 100. A saída do motor é transmitida no sentido horário pela polia de manivela 201 para cada uma de a estrutura de polia 100, a polia WP 203 e a polia AC 202 por meio de uma correia (correia nervurada em V) 250, e cada máquina suplementar (alternador, bomba de água, condicionador / compressor de ar) é acionada.

[0101] Em uma temperatura ambiente de 90 °C e uma tensão de correia de 1.500 N, a partida e parada do motor foram repetidas alternadamente, e o teste foi completado quando o número de vezes de iniciar o motor alcançou 500.000 vezes, o que corresponde à vida de veículo real. Um tempo de operação do motor (tempo do início para a parada) foi estabelecido para 10 segundos. Além do mais, a temperatura ambiente é uma temperatura estabelecida ao assumir uma temperatura em uma câmara de temperatura constante circundando o alternador, a estrutura de polia e a polia de manivela em um veículo real. Além do mais, a velocidade rotacional do eixo de manivela ao iniciar o motor a cada vez oscilou entre 0 e 1.800 rpm (0 a 30 Hz). Ao repetir a partida e parada do motor, a mola helicoidal é encaixada alternadamente e desliza sobre a superfície de contato de pressão (2a) (referida em seguida como uma parte de encaixe de embreagem) do corpo rotativo externo (2).

[0102] Após conclusão do teste, a estrutura de polia 100 foi desmontada e a profundidade de desgaste máximo da parte de encaixe de embreagem (superfície de contato de pressão) foi medida. Os resultados estão ilustrados na Tabela 1 a seguir. Além do mais, na Tabela 1, o valor máximo da pressão de superfície de contato que age entre a parte de encaixe de embreagem (superfície de contato de pressão) e a mola helicoidal obtido por meio de cálculo também está mostrado.

[0103] O caso onde a profundidade de desgaste máximo da parte de encaixe de embreagem (superfície de contato de pressão) excede 0,15 mm foi considerado como avaliação C (falhou). O caso onde a profundidade de desgaste máximo da parte de encaixe de embreagem (superfície de contato de pressão) é de 0,15 mm ou menor foi considerado como avaliação B (passou), como um nível capaz de suportar um uso prático sem um problema. O caso onde a profundidade de desgaste máximo da parte de encaixe de embreagem (superfície de contato de pressão) é de 0,075 mm ou menor (igual ou menor que metade do nível de determinação de passar e falhar de 0,15 mm) foi considerado como A (passou), como um nível capaz de suportar um uso prático com uma margem suficiente sem um problema. Tabela 1

[0104] Tal como mostrado na Tabela 1, o Exemplo 1 teve o efeito de impedir desgaste em relação à parte de encaixe de embreagem (superfície de contato de pressão) maior que aquele do Exemplo Comparativo 1. A partir do resultado, pode ser descoberto que, à medida que a inclinação de arame da mola helicoidal se torna menor, a pressão de superfície que age na parte de encaixe de embreagem (superfície de contato de pressão) pela mola helicoidal diminui e o desgaste da parte de encaixe de embreagem (superfície de contato de pressão) pode ser suprimido. Além do mais, a razão pela qual a avaliação do Exemplo Comparativo 1 em que a inclinação de arame da mola helicoidal é a maior não foi C (falha) é porque o tratamento de endurecimento de superfície é executado em relação à polia incluindo a parte de encaixe de embreagem (superfície de contato de pressão). Além do mais, o desgaste das superfícies de suporte de molas das placas de impulsos fornecidas no Exemplo 1 e no Exemplo Comparativo 1 foi menor, e uma falha causada pelo progresso de desgaste não foi observada.

[0105] A presente invenção é baseada no pedido de patente japonês 2016-090836 depositado em 28 de abril de 2016 e no pedido de patente japonês 2017-081321 depositado em 17 de abril de 2017, cujos conteúdos totais estão incorporados a este documento pela referência. LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA 1 ESTRUTURA DE POLIA 2 CORPO ROTATIVO EXTERNO 2a SUPERFÍCIE DE CONTATO DE PRESSÃO 3 CORPO ROTATIVO INTERNO 4 MOLA HELICOIDAL 4d PARTE LIVRE

Claims (2)

1. Estrutura de polia (1) consistindo em: um corpo rotativo externo cilíndrico (2) em volta do qual uma correia é para ser enrolada; um corpo rotativo interno (3) fornecido no interior do corpo rotativo externo (2) e giratório em relação ao corpo rotativo externo (2) em volta de um eixo de rotação comum com o corpo rotativo externo (2); uma mola helicoidal (4) fornecida entre o corpo rotativo externo (2) e o corpo rotativo interno (3), e um mecanismo de travamento, em que o mecanismo de travamento é configurado de tal maneira que deformação torcional adicional em uma direção de expansão de diâmetro da mola helicoidal (4) é restringida e o corpo rotativo externo (2) e o corpo rotativo interno (3) giram integralmente com a mola helicoidal (4) quando uma superfície circunferencial externa de uma parte livre da mola helicoidal (4) está em contato com o corpo rotativo externo por causa de expansão de diâmetro da mola helicoidal (4), em que a mola helicoidal (4) funciona como uma embreagem unidirecional que é encaixada com cada um de o corpo rotativo externo (2) e o corpo rotativo interno (3) por causa de deformação torcional na direção de expansão de diâmetro para transmitir torque entre o corpo rotativo externo (2) e o corpo rotativo interno (3) quando o corpo rotativo interno (3) gira em relação ao corpo rotativo externo (2) em uma direção para frente, e que desliza em relação a pelo menos um de o corpo rotativo externo (2) e o corpo rotativo interno (3) por causa de deformação torcional em uma direção de redução de diâmetro e não transmite torque entre o corpo rotativo externo (2) e o corpo rotativo interno (3) quando o corpo rotativo interno (3) gira em relação ao corpo rotativo externo (2) em uma direção contrária, em que um arame de mola da mola helicoidal (4) tem uma forma trapezoidal em uma seção transversal ao longo de uma direção passando pelo eixo de rotação e paralela ao eixo de rotação, e tem uma dimensão na direção de eixo de rotação Ti [mm] em uma parte de lado de diâmetro interno na seção transversal maior que uma dimensão na direção de eixo de rotação To [mm] em uma parte de lado de diâmetro externo na seção transversal, e caracterizada pelo fato de que, quando o número de voltas da mola helicoidal é N, a expressão (1) seguinte é satisfeita: N x (Ti - To) / 2 < 1 ... (1), em que a mola helicoidal (4) possui uma folga entre os arames de mola adjacentes na direção do eixo de rotação, e em que a mola helicoidal (4) possui uma inclinação do arame de 1° ou menos

2. Estrutura de polia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o arame de mola da mola helicoidal (4) possui uma dimensão de direção radial na seção transversal maior que a dimensão na direção de eixo de rotação Ti da parte de lado de diâmetro interno na seção transversal.