BRPI0414587B1 - Disconnecting assembly for transferring torque of rotation between a drive axle and a worm drive element of an automotive motor - Google Patents

Description

“CONJUNTO DESACOPLADOR PARA TRANSFERIR TORQUE DE ROTAÇÃO ENTRE UM EIXO DE ACIONAMENTO E UM ELEMENTO DE ACIONAMENTO SEM-FIM DE UM MOTOR AUTOMOTIVO” Fundamento da invenção A invenção é relativa a um eixo de manivelas e conjunto de acionamento de um veículo automotivo e, mais particularmente, a um conjunto desacoplador que permite que o conjunto de acionamento supere ou opere de maneira temporária a uma velocidade diferente daquela do eixo de manivelas, e para desacoplar ou isolar mecanicamente o conjunto de acionamento do eixo de manivelas e reduzir vibrações de torção entre eles. Descrição da técnica relacionada r E amplamente conhecido, em um motor de veículo automotivo, transferir uma porção da saída do motor para uma pluralidade de componentes acessórios acionados por correia utilizando uma correia em serpentina sem-fim. Tipicamente cada componente acessório acionado por correia inclui uma polia engatada em acionamento com a correia, e a correia é acionada por uma polia de saída acoplada diretamente ao eixo de manivelas.

Motores de combustão interna operam como um sistema de pulso, acelerando e desacelerando constantemente, e provocando vibrações do motor. Como resultado destas velocidades mutantes, os componentes acessórios acionados por correia, que são acionados pelo eixo de manivelas, estão continuamente tentando acelerar e desacelerar. Isto pode resultar em níveis inaceitáveis de ruído e vibração, juntamente com durabilidade reduzida de componente acessório acionado devido às cargas altamente flutuantes e vibrações. Adicionalmente, acelerações e desacelerações rápidas do motor, tal como durante mudanças de transmissão, partida e parada do motor, provocam chiado da correia devido ao deslizamento entre a correia e a polia, bem como carregamento de alto impacto sobre a correia. É conhecido fornecer um conjunto desacoplador entre o componente acessório acionado por correia e a polia, para permitir ao componente acessório acionado por correia operar temporariamente a uma velocidade mais elevada ou “ultrapassar” a polia quando a polia oscila com a velocidade do motor. Exemplos detalhes desacopladores estão divulgados na Patente U.S. 6.083.130, concedida a Mevissen e outros em 4 de julho de 2000 e a Patente U.S. 5.139.463 concedida a Bytzek e outros em 18 de agosto de 1992.

Também é conhecido fornecer um conjunto desacoplador entre o acessório acionado por correia e a polia, para isolar vibrações entre eles e permitir “ultrapassagem”, reduzir ruído e cargas de impacto.

Um exemplo de um tal desacoplador está divulgado na Patente U.S. 6.044.943 concedida a Bytzek e outros, em 4 de abril de 2000.

Contudo, permanece desejável fornecer um conjunto desacoplador que seja suficientemente durável para resistir a cargas de atrito, permitir que a polia de saída do eixo de manivelas opere temporariamente a uma velocidade mais elevada ou “que ultrapassa” o eixo de manivelas quando a velocidade do motor acelera e desacelera, e desacople ou isole as vibrações de torção na polia de saída quando o eixo de manivelas oscila durante operação normal.

Sumário da invenção De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um conjunto desacoplador para transferir torque de rotação entre um eixo de acionamento e um elemento de acionamento sem-fim de um motor automotivo. O conjunto desacoplador compreende um cubo de acionamento configurado para ser preso de maneira fixa ao eixo de acionamento. Uma polia é montada de maneira rotativa sobre o cubo de acionamento e adaptada para ser engatada em acionamento com o elemento de acionamento sem-fim. Uma carcaça para mola é acoplada operacionalmente entre o cubo de acionamento e a polia, para rotação seletiva com ela. Um elemento de deslocamento acopla de maneira elástica a carcaça para mola e o cubo de acionamento isolando vibrações oscilatórias entre eles. Um elemento de embreagem é assentado entre a carcaça para mola e a polia, transferindo de maneira seletiva torque de rotação a partir do cubo de acionamento para a polia, e possibilitando “ultrapassagem” da polia em relação ao cubo de acionamento. O elemento de embreagem inclui uma pluralidade de espiras helicoidais em engatamento de atrito com a polia e uma extremidade acoplada à carcaça para mola. O elemento de embreagem expande contra a polia quando da rotação de acionamento do cubo de acionamento em relação à carcaça para mola, acoplando de maneira seletiva o cubo de acionamento e a polia.

Breve descrição dos desenhos Vantagens da presente invenção serão facilmente apreciadas quando a mesma se torna melhor entendida por meio de referência à descrição detalhada a seguir, quando considerada em conexão com os desenhos que acompanham, nos quais: A Figura 1 é uma vista frontal de um motor de um veículo automotivo que incorpora um conjunto desacoplador de acordo com um aspecto da invenção; A Figura 2 é uma vista em perspectiva explodida do conjunto desacoplador; ' A Figura 3 é uma vista em perspectiva explodida do cubo de acionamento e conjunto de mancai do conjunto desacoplador; A Figura 4 é uma vista em perspectiva explodida do cubo de acionamento acoplado entre cascas de mola superior e inferior e o elemento de embreagem do conjunto desacoplador; A Figura 5 é uma vista em planta da carcaça para mola inferior, elementos de deslocamento e elemento de embreagem; A Figura 6 é uma vista em planta da carcaça para mola inferior; A Figura 7 é uma vista em seção transversal feita ao longo da linha 7-7 da Figura 6; A Figura 8 é uma vista em planta da carcaça para mola superior, elementos de deslocamento e elemento de embreagem; A Figura 9 é uma vista em perspectiva explodida do conjunto desacoplador com um amortecedor de vibração de torção; A Figura 10 é uma vista em planta do conjunto desacoplador acelerando para engatamento de acionamento da polia de saída; e A Figura 11 é uma vista em planta do conjunto desacoplador desacelerando para permitir à polia de saída “ultrapassar” o cubo de acionamento.

Descrição detalhada da configuração preferencial Fazendo referência à Figura 1, um motor de combustão interna para um veículo automotivo está indicado genericamente em 10. O motor 10 inclui uma pluralidade de componentes acessórios acionados por correia 12, tal como um altemador, compressor, etc. Uma polia 14 é operacionalmente acoplada a cada um dos componentes acessórios acionados por correia 12, para acionar os componentes 12 através de rotação da polia 14. O motor 10 também inclui um eixo de manivelas 16 que, genericamente, fornece a saída de torque mecânico que resulta da operação do motor 10. Uma correia em serpentina sem-fim 18 é assentada ao redor de cada polia 14 dos componentes acessórios acionados por correia 12. A correia 18 é acionada em uma direção tracionada por meio da rotação do eixo de manivelas 16, o que provoca a rotação das polias 14. Um modulador de torque de eixo de manivelas ou conjunto desacoplador 20 é acoplado operacionalmente entre o eixo de manivelas 16 e a correia 18.

Fazendo referência à Figura 2, o conjunto desacoplador 20 está mostrado em uma vista explodida e inclui uma polia de saída 22 que tem uma trilha externa anelar 24 definida entre um par de bordas espaçadas separadas elevadas e paralelas 25, que assenta nelas a correia 18. A polia de saída 22 também inclui uma superfície de embreagem interna anelar 26 oposta e genericamente concêntrica com a trilha externa 24. A polia de saída 22 ainda inclui uma placa de face 28 que se estende entre a trilha externa 24 e a superfície de embreagem interna 26. Um cubo cilíndrico oco 30 se projeta axialmente a partir do centro da placa de face 20 concêntrico com a superfície de embreagem interna 26 para definir uma superfície de apoio do cubo 32.

Fazendo referência às Figuras 2 a 4, o conjunto desacoplador 20 também inclui um cubo de acionamento 40, preferivelmente formado de metal, preso de maneira fixa ao eixo de manivelas 16 por meio de qualquer dispositivo fixador ou de conexão adequado para rotação com ele. O cubo de acionamento 40 inclui um corpo principal cilíndrico, genericamente conformado em taça 42, que define uma superfície interna 44 e que tem uma borda radial circunferencial 45. Um poste de apoio 46 se estende axialmente a partir do centro do corpo principal 42 até uma extremidade distai. Pelo menos uma, e mais preferivelmente uma pluralidade de abas 48, 50 se estendem radialmente para fora da borda radial 45 do corpo principal 42. Cada aba 48, 50 inclui uma aresta dianteira 52 que se estende genericamente perpendicular a partir do corpo principal 42, e uma aresta traseira 54 que se estende de maneira inclinada a partir do corpo principal 42.

Um conjunto de mancai 60 acopla de maneira rotativa a polia de saída 22 e o cubo de acionamento 40. O conjunto de mancai 60 inclui uma pista interna circular 62 circundada por uma pista externa circular 64. Uma pluralidade de apoios de esfera 66 são assentados entre a pista interna 62 e a pista externa 64. A pista interna 62 é assentada ao redor do poste de apoio 46 do cubo de acionamento 40 e a pista externa 64 é ajustada prensada contra a superfície de apoio 32 da polia de saída 22 para fornecer a conexão rotativa entre elas. Na configuração preferencial a pista interna 62 se projeta axialmente além da pista externa 64 para formar um ombro para acomodar uma vedação em forma de disco 68 sobre ela para vedar os apoios de esfera 66 entre a pista interna 62 e a pista externa 64, e para vedar um lubrificante óleo ou graxa dentro do conjunto de mancai 60 e polia de saída 22, como será descrito em mais detalhe aqui abaixo. Contudo, a pista interna 62 pode ser em nível axial com a extremidade da pista externa 64, Em tal caso, a vedação 68 pode ser assentada ao redor de uma porção colar estendido do poste de apoio 46 para vedar contra as extremidades de ambas, a pista interna 62 e a pista externa 64. A vedação 68 pode ser separada ou uma parte integrada do conjunto de mancai 60. Altemativamente, uma bucha pode ser utilizada ao invés do conjunto de mancai 60. Genericamente, a bucha fornecería amortecimento maior sobre o conjunto de mancai 60.

Fazendo referência às Figuras 2 e 4-7, o conjunto desacoplador 20 ainda inclui uma carcaça para mola inferior 70, uma carcaça para mola superior 100, acopladas operacionalmente ao cubo de acionamento 40. Cada uma das cascas 70, 100 é preferivelmente moldada de um material plástico orgânico. A carcaça para mola inferior 70 é genericamente em forma de disco, e se estende entre superfícies interna e externa cilíndricas e genericamente concêntricas 72, 74. Um elemento de borda radial 75 se projeta radialmente a partir de pelo menos porções da superfície externa 74 formando uma prateleira ou ombro e superfície de apoio periférica externa 77, para engatar em atrito e suportar a superfície de embreagem interna 26 da polia de saída 22. O elemento de borda radial 75, como mostrado na configuração preferencial, se estende apenas ao longo de porções da periferia da superfície externa para reduzir o peso da carcaça para mola inferior 70. Contudo, deveria ser apreciado que o elemento de borda 75 pode ser uma borda circunferencial contígua, que se estende ao redor de toda a periferia da superfície externa 74. Além disto, o elemento de borda radial 75 aumenta em sua espessura axial de maneira incrementai e de forma contínua ao redor da circunferência da superfície externa 74, para formar uma superfície suporte de contorno helicoidal ou em rampa 79. Pelo menos uma, mais preferivelmente uma pluralidade de brechas 76 são formadas e recuadas na carcaça para mola inferior 70 entre as superfícies interna e externa 72, 74. Cada brecha 76 se estende de maneira arqueada entre uma primeira extremidade 78 e uma segunda extremidade 80. As brechas 76 são alinhadas extremidade com extremidade e arranjadas em uma maneira genericamente circular ao longo do perímetro da carcaça para mola inferior 70. Uma fenda de retenção 82 se estende diagonalmente entre as extremidades adjacentes das brechas 76 a partir da superfície externa 74 até uma cavidade genericamente retangular 84. Uma barra de bloqueio conformada em L ou conformada em U, ou batente de embreagem 85, preferivelmente formada de metal estampado, é assentada na cavidade 84. Uma pluralidade de recortes 86 são formados na superfície externa 74 para reduzir o peso da carcaça para mola inferior 70 e para formar uma série de ondulações alternadas 88, 90 na superfície externa 74. Adicionalmente, um lubrificante pode ser suportado nos recortes 86 para lubrificar a superfície de embreagem interna 26 da polia de saída 22. As ondulações 88 incluem, cada uma, um furo 92 através delas para acomodar o fixador 94, tal como um rebite e/ou parafuso, para prender de maneira fixa a carcaça para mola inferior 70 à carcaça para mola superior 100. As ondulações 90 incluem, cada uma, uma fenda alongada 96 para alinhar com desengatar com a carcaça para mola superior 100, como será descrito mais ainda abaixo. Além disto, a carcaça para mola inferior 70 inclui um bloco de equilíbrio aumentado 98 formado entre a superfície interna 72 e a superfície externa 74, posicionado radialmente oposto à fenda de retenção 82 e cavidade 84 para equilibrar em rotação a carcaça para mola inferior 70.

Fazendo referência às Figuras 2, 4, e 8, a carcaça para mola superior 100 é também genericamente em forma de disco e se estende entre superfícies interna e externa cilíndricas e genericamente concêntricas 102, 104. Pelo menos uma, porém preferivelmente uma pluralidade de brechas 106, são formadas recuadas na carcaça para mola superior 100 entre as superfícies interna e externa 102,104. Cada brecha 106 se estende de maneira arqueada entre uma primeira extremidade 108 e uma segunda extremidade 110. As brechas 106 são alinhadas extremidade com extremidade e arranjadas em uma maneira genericamente circular ao longo do perímetro da carcaça para mola superior 100. Uma parede de bloqueio elevada 112, 114 se estende diagonalmente entre cada uma do par de extremidades adjacentes das brechas 106 a partir da superfície externa 102 até a segunda extremidade 110 de cada brecha 106 para encontrar com a aresta traseira 54 de cada aba respectiva 48, 50 do cubo de acionamento 40. Ainda mais, uma das paredes de bloqueio 112, 114 é arranjada para se superpor ao batente de embreagem 80, para reter o batente 85 dentro da cavidade 84 da carcaça para mola inferior 70. A carcaça para mola superior 100 ainda inclui uma aba de alinhamento que se estende axialmente 115, a qual se estende diagonalmente entre a superfície interna 102 e a superfície externa 104. A aba de alinhamento 115 é dimensionada para ser acomodada dentro da fenda de retenção 82, para assegurar a orientação correta entre as cascas de mola inferior e superior 70, 100. Uma pluralidade de recortes 116 são formados na superfície externa 104 para reduzir o peso da carcaça para mola superior 100 e para formar uma série de ondulações alternadas 118,120 na superfície externa 104. Adicionalmente, o lubrificante pode ser suportado nos recortes 116 para lubrificar a superfície de embreagem interna 26 da polia de saída 22. As ondulações 118 incluem, cada uma, um furo 122 através delas, alinhado axialmente com um furo correspondente 92 na carcaça para mola inferior 70 para acomodar o fixador 94, para prender de maneira fixa a carcaça para mola inferior 70 à carcaça para mola superior 100. As ondulações 120 incluem, cada uma, uma barra conificada ou uma aba que se projeta axialmente e ligeiramente conificada 124 para alinhar axialmente com uma fenda correspondente alongada 96 na carcaça para mola inferior 70, e para fornecer uma conexão rígida para transmitir torque entre a carcaça para mola inferior 70 e a carcaça para mola superior 100. Além disto, a carcaça para mola superior 100 inclui um bloco de equilíbrio aumentado 126 formado entre a superfície interna 102 e a superfície externa 104, posicionado radialmente oposto à fenda de retenção 82 e cavidade 84 na carcaça para mola inferior 70, para equilibrar em rotação as cascas de mola inferior e superior 70,100. O conjunto desacoplador 20 também inclui uma pluralidade de elementos de deslocamento 130 na forma de molas de espiras helicoidais. 1 Um elemento de deslocamento 130 é suportado em cada uma das brechas radialmente e axialmente alinhadas 76,78 entre a carcaça para mola inferior 70 e a carcaça para mola superior 100. Cada elemento de deslocamento 130 se estende de maneira arqueada entre primeira e segunda extremidades de mola 132,134. Aproximadamente metade das primeira e segunda extremidades de mola 132, 134 encontra a primeira e segunda extremidade 78, 80 das brecha 76 na carcaça para mola inferior 70 e a outra metade encontra as primeira e segunda extremidades 108, 110 das brechas 106 na carcaça para mola superior 100. Quando as cascas de mola inferior e superior 70, 100 são alinhadas axialmente e radialmente comprimidas juntas, os elementos de deslocamento 130 são assentados nas brechas correspondentes 76, 106 entre as cascas de mola inferior e superior 70, 100. Os elementos de deslocamento 130 podem ser pré-formados em uma forma arqueada que corresponde à forma arqueada das brechas 76,78, ou podem ser retos e então dobrados para a forma quando assentados dentro das brecha 76, 106. Também deveria ser apreciado que os elementos de deslocamento 130 podem incluir qualquer elemento compressível ou resiliente assentado dentro das brechas 76,106 tais como um elemento do tipo pino de borracha ou fluido compressível. Preferivelmente um lubrificante, tal como graxa ou óleo, é colocado nas brechas 76,106 para reduzir atrito entre os elementos de deslocamento 130 e as cascas de mola 70, 100. Genericamente o lubrificante também aprimora características de amortecimento do conjunto desacoplador 20. As características de amortecimento podem ser sintonizadas para uma aplicação específica. Isto é, as características de amortecimento podem ser diminuídas ou aumentadas dependendo do tipo de lubrificante colocado nas brechas 76, 106 e conjunto desacoplador 20.

Um elemento de embreagem 140 é colocado adjacente à superfície de embreagem interna 26 da polia de saída 22. Mais especificamente, o elemento de embreagem 140 é uma mola espiral que tem uma pluralidade de espiras 142 que se estendem helicoidalmente entre uma extremidade proximal 144 e uma extremidade distai 146. A extremidade proximal 144 do elemento de embreagem 140 é mantida de maneira fixa na fenda de retenção 82 na carcaça para mola inferior 70. A ponta da extremidade proximal 144 do elemento de embreagem 140 se estende para o interior da cavidade 84 e encontra o batente de embreagem 85.0 elemento de embreagem 140 é suportado pelo elemento de borda radial 75 de tal modo que a superfície suporte em rampa 79 do elemento de borda 75 corresponde de maneira correspondente ao contorno das espiras helicoidais 142. As espiras 142 são engatadas em atrito para fora com a superfície de embreagem interna 26, de tal modo que a aceleração de rotação do cubo de acionamento 40 em relação à polia de saída 22 na direção acionada do eixo de manivelas 16 faz com que as espiras 142 expandam radialmente para fora, para acoplar o cubo de acionamento 40 e polia de saída 22. As espiras 142 pegam a superfície de embreagem interna 26 de modo que a polia de saída 22 gira com o cubo de acionamento 40. Inversamente, a desaceleração do cubo de acionamento 40 em relação a polia de saída 22 faz com que as espiras 142 contraiam radialmente para dentro. As espiras 142 liberam a pega da superfície de embreagem interna 26 para permitir à polia de saída 22 “ultrapassar” o cubo de acionamento 40. Preferivelmente as espiras 72 têm uma seção transversal retangular, Fazendo referência novamente à Figura 2, o conjunto desacoplador 20 é montado assentando os elementos de deslocamento 130 nas brechas 76 da carcaça para mola inferior 70. O batente de embreagem 85 é colocada na cavidade 84. O elemento de embreagem 140 é posicionado ao redor da carcaça para mola inferior 70 e a extremidade proximal 144 é recuada dentro da fenda de retenção 82, com a sua extremidade encontrando o batente de embreagem 85. O elemento de embreagem 140 é suportado pelo elemento de borda radial 75, de tal modo que as espiras helicoidais 142 correspondem com o contorno helicoidal da superfície suporte em rampa 79 formada pelo elemento de borda 75. O cubo de acionamento 40 é então posicionado no centro da carcaça para mola inferior 70, de tal modo que a borda radial 45 é assentada contra a periferia ao redor da superfície interna 72 e as abas 48, 50 são posicionadas entre extremidades adjacentes das brechas 76. Em seguida, a carcaça para mola superior 100 é alinhada axialmente e radialmente com a carcaça para mola inferior 70, de tal modo que os elementos de deslocamento 130 são assentados nas brechas 106 e as abas 48, 50 são posicionadas de maneira similar entre as extremidades adjacentes das brechas 106. A aba de alinhamento 115 é arranjada para ser acomodada dentro da fenda de retenção 82, para assegurar uma orientação adequada entre as cascas 70,100 e para posicionar os blocos de equilíbrio 98,126 opostos à extremidade proximal 144 do elemento de embreagem 140. O bloco de equilíbrio 126 deveria ser arranjado genericamente a 180 0 em oposição à extremidade proximal 144 do elemento de embreagem 140. A aba de alinhamento 115 também engata e comprime sobre a extremidade proximal 144 do elemento de embreagem 140, para reter a extremidade 144 dentro da fenda de retenção 82. A carcaça para mola superior 100 é assentada de maneira similar dentro da circunferência do elemento de embreagem 140. As abas conificadas que se projetam axialmente 124 são acomodadas dentro de fendas correspondentes 96 na carcaça para mola inferior 70, para fornecer uma conexão rígida e transmitir torque entre as cascas 70,100. As cascas de mola superior e inferior 70,100 são conectadas de maneira fixa passando os fixadores 94 através de cada um dos furos alinhados axialmente 92,122. O conjunto de mancai 60 é ajustado prensado contra a superfície de apoio do cubo 32 da polia de saída 22 e a vedação 68 é comprimida ao redor da pista interna 62 contra o ombro formado com a pista externa 64, para vedar o conjunto de mancai 60 e polia de saída 22. O cubo de acionamento 40, as cascas de mola inferior e superior 70, 100 e elemento de embreagem 140, são então posicionados dentro da superfície embreagem interna anelar 26 com o poste de apoio 46 do cubo de acionamento 40 se estendendo através da pista interna 62 do conjunto de mancai 60, para acoplar de maneira rotativa o cubo de acionamento 40 e a polia de saída 22. O elemento de embreagem 140 estará em engatamento de atrito ligeiro com a superfície de embreagem interna 26 e a superfície de apoio externa 77 do elemento de borda radial 75 engata e suporta em atrito a superfície de embreagem interna 26 da polia de saída 22. A cavidade interna da polia de saída 22 é cheia com lubrificante tal como graxa ou óleo, como desejado, para reduzir atrito entre os componentes e fornecer amortecimento. Uma placa de cobertura em forma de disco 150 fecha a polia de saída 22 e cobre a carcaça para mola superior 100. Preferivelmente a placa de cobertura 150 inclui uma vedação interna 152 para engatamento de vedação contra o corpo principal 42 do cubo de acionamento 40 e uma gaxeta periférica externa 154 para vedar contra a polia de saída 22 fornecendo conjuntamente um conjunto desacoplador vedado estanque a fluido 20. A placa de cobertura 150 pode ser presa de maneira fixa à polia de saída 22 por conformação laminada da periferia de uma borda 156 sobre a polia de saída 22 contra a superfície externa circunferencial da placa de cobertura 150.

Fazendo referência à Figura 9, um amortecedor de vibração de torção 160 como conhecido daqueles versados na técnica, pode ser preso de maneira fixa ao cubo 40 para amortecer vibrações experimentadas no eixo de manivelas 16 durante a operação do motor 10. O amortecedor de vibração de torção 160 da configuração preferencial da Figura 9 inclui um cubo de montagem amortecedor 162 montado no cubo de acionamento 40. Um anel elastomérico 164 é preso ao cubo de montagem amortecedor 162 por um anel de inércia 166 para completar o conjunto.

Fazendo referência às Figura 2 e 10, em operação o motor 10 acelera ou desacelera de maneira rotativa o eixo de manivelas 16 e o cubo de acionamento 40 na direção acionada V em relação à polia de saída 22. Primeiro, durante aceleração normal, as abas 48, 50 engatam as primeiras extremidades de mola 132 dos elementos de deslocamento 130. Inicialmente as primeiras extremidades de mola 132 são colocadas de maneira rotativa em relação às segundas extremidades de mola respectivas 134, quando os elementos de deslocamento 130 são comprimidos contra as segundas extremidades 80,110 das brechas 76,106. A quantidade de deslocamento das segundas extremidades de mola 134 durante a aceleração é diretamente proporcional à velocidade de aceleração do cubo de acionamento 40 e à rigidez dos elementos de deslocamento 130. Eventualmente, as cascas de mola superior e inferior 70, 100 forçadas pelos elementos de deslocamento comprimidos 130, aceleram com o cubo de acionamento 40. Isto é, a transferência de torque ou aceleração a partir do cubo de acionamento 40 para as cascas de mola superior e inferior 70,100 é ligeiramente atrasada durante compressão dos elementos de deslocamento 130. A aceleração das cascas de mola superior e inferior 70,100 em relação à polia de saída 22 faz com que as espiras 142 expandam radialmente para fora no sentido da superfície de embreagem interna 26. Mais especificamente, a rotação da carcaça para mola inferior 70 força a aba de bloqueio 85 contra a extremidade proximal 144 do elemento de embreagem 140 para expandir radialmente as espiras 142 contra a superfície de embreagem interna 26. O contorno da fenda de retenção 82 na carcaça para mola inferior 70 suporta a extremidade proximal 144 do elemento de embreagem 140 para impedir dobramento localizado das espiras 142, e força expansão radial uniforme ao longo de todo o comprimento das espiras helicoidais 142 contra a superfície de embreagem interna 26. As espiras 142 pegam a superfície de embreagem 26 com atrito suficiente, de modo que a polia de saída 22 gira com o cubo de acionamento 40 acionando a correia 18.

Fazendo referência às Figuras 2 e 11, durante a desaceleração rápida do eixo de manivelas 16 e cubo de acionamento 40, o que pode ser provocado por mudança de transmissão, partida do motor ou parada do motor, etc., é desejável permitir, de forma seletiva, que a polia de saída 22 gire a uma velocidade maior do que o cubo de acionamento 40 ou “ultrapasse” o cubo de acionamento 40 e eixo de manivelas 16 para impedir deslizamento de correia sobre a polia de saída 22 provocando o chiado de correia ou ruído. Durante tal desaceleração, as abas 48, 50 desaceleram para reduzir a carga ou torque exercido sobre as primeiras extremidade 132 dos elementos de deslocamento 130. Os elementos de deslocamento 130 são deixados estender ou rebater contra as abas 48, 50 para assim também reduzir o torque sobre as cascas de mola superior e' inferior 70, 100. As arestas traseiras 54 das abas 48, 50 engatam as paredes de bloqueio correspondente 112, 114 na carcaça para mola superior 100 para manter a aceleração das cascas de mola 70,100 com a aceleração do cubo 40. Desaceleração das cascas de mola 70,100 em relação à polia de saída 22 faz com que as espiras 142 contraiam radialmente para dentro com relação à superfície de embreagem interna 26. A contração das espiras 142 permite que a superfície de embreagem interna 26 deslize em relação ao mecanismo embreagem 140, com isso permitindo à polia de saída 22 operar a uma velocidade mais elevada (V) do que o cubo de acionamento 40 e eixo de manivelas 16 (V-δ) ou “ultrapassar” o eixo de manivelas 16 e impede deslizamento da correia sobre a polia de saída 22 e ruído no conjunto.

Adicionalmente, durante a aceleração e desaceleração normais do eixo de manivelas 16 como resultado do processo de combustão do motor, vibrações oscilatórias de torção de freqüência mais elevada, e cargas de alto impacto são geradas dentro do eixo de manivelas 16.0 conjunto desacoplador 20 também desacopla, amortece e isola mecanicamente estas vibrações de torção entre o eixo de manivelas 16 e a polia de saída 20. Especificamente, vibrações oscilatórias de torção a partir do eixo de manivelas 16 são amortecidas ou isoladas a partir da polia de saída 22 por meio dos elementos de deslocamento 130. Oscilações do eixo de manivelas 16, e assim cubo de acionamento 30, atuam sobre as primeiras extremidade 132 dos elementos de deslocamento 130 para comprimir os elementos de deslocamento 130 contra as segundas extremidades 80, 110 das brechas 76, 106. Os elementos de deslocamento 130, ou molas de espiras arqueadas, comprimem e expandem continuamente com as oscilações de torção do cubo de acionamento 40 para amortecer, isolar e absorver a vibração provocada pelas oscilações de torção. Os elementos de deslocamento 130 reduzem assim as cargas de impacto geradas dentro do motor, as quais poderíam normalmente ser transferidas através do eixo de manivelas 16 e para a polia de saída 22 e, conseqüentemente, diretamente para os componentes acessórios acionados por correia. Em outras palavras, os elementos de deslocamento 130 reduzem as velocidades de aceleração e desaceleração oscilatórias e produzem um deslocamento de fase entre a força introduzida pelo cubo de acionamento 40 e a resposta de saída na polia de saída 22. Este deslocamento de fase se manifesta por si mesmo com uma redução da ressonância do sistema. Reduzindo a ressonância do conjunto de acionamento, vibrações não desejadas são atenuadas e deslocamentos de torção induzidos por uma ressonância do sistema são eliminadas ou evitados.

Assim, o conjunto desacoplador 20 permite que os componentes acessórios acionados por correia 12 operem temporariamente em uma velocidade mais elevada ou “ultrapassem” o eixo de manivelas 16 quando a velocidade de rotação do eixo de manivelas 16 muda com a velocidade do motor 10, o que resulta em operação mais suave do motor, menos ruído e vida de correia aumentada. O conjunto desacoplador 20 também amortece ou isola vibrações de torção experimentadas entre o eixo de manivelas 16 e a correia 18 durante operação do motor 10.

Embora o conjunto desacoplador 20 seja descrito acima como parte de um motor de combustão interna, deveria ser apreciado que o conjunto desacoplador 20 pode ser implementado em qualquer sistema de acionamento rotativo por correia ou do tipo polia, tal como um gerador ou um sistema de correia transportadora, ou em qualquer sistema de eixos rígidos com polia ou acoplamentos de desalinhamento quando uma carga de cubo não é necessariamente aplicada.

Também deveria ser apreciado que a polia de saída 22 pode ser adaptada para acomodar qualquer tipo de elemento de acionamento, tal como uma cinta ou correia plástica de diversas bordas, uma correia V ou uma correia síncrona. A polia de saída 22 também pode ser adaptada para acomodar outros elementos de acionamento tal como uma correia plana de aço, como utilizado em uma transmissão continuamente variável, por exemplo, uma corrente de diversos elos feita de plástico ou aço. A invenção foi descrita em uma maneira ilustrativa e deve ser entendido que a terminologia que foi utilizada tem intenção de estar na natureza das palavras da descrição ao invés de limitação. Diversas modificações e variações da presente invenção são possíveis à luz dos ensinamentos acima. Portanto, deve ser entendido que dentro do escopo das reivindicações anexas a invenção pode ser tomada prática diferentemente do que especificamente descrito.

REIVINDICAÇÕES

Claims (22)

1. Conjunto desacoplador para transferir torque de rotação entre um eixo de acionamento e um elemento de acionamento sem-fim de um motor automotivo, dito o conjunto desacoplador caracterizado pelo fato de que compreende: um cubo de acionamento configurado para ser preso de maneira fixa ao eixo de acionamento; uma polia montada de maneira rotativa sobre dito cubo de acionamento e adaptada para ser engatada em acionamento com o elemento de acionamento sem-fim; uma carcaça para mola acoplada operacionalmente entre dito cubo de acionamento e dita polia, para rotação seletiva com ela; um elemento de deslocamento que acopla de maneira elástica dita carcaça para mola e dito cubo de acionamento isolando vibrações oscilatórias entre eles; e um elemento de embreagem assentado entre dita carcaça para mola e dita polia, que transfere de forma seletiva torque de rotação de dito cubo de acionamento para dita polia, e que possibilita “ultrapassagem” da polia em relação a dito cubo de acionamento, no qual dito elemento de embreagem inclui uma pluralidade de espiras helicoidais em engatamento de atrito com dita polia e uma extremidade acoplada à dita carcaça para mola, dito elemento de embreagem expandindo contra dita polia quando de rotação de acionamento de dito cubo de acionamento em relação à dita carcaça para mola, acoplando de maneira seletiva dito cubo de acionamento e dita polia.

2. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita carcaça para mola tem um elemento de borda radial, dito elemento de borda radial engatando em atrito e suportando dita polia, e dito elemento de borda radial tendo um contorno helicoidal que corresponde a ditas espiras helicoidais.

3. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita carcaça para mola é moldada a partir de um material plástico orgânico.

4. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda lubrificante contido dentro de dita carcaça para mola.

5. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita polia inclui uma superfície de embreagem interna para engatamento em atrito com ditas espiras quando da rotação de dita carcaça para mola com dito corpo de acionamento, para transferir de maneira seletiva torque entre dito cubo de acionamento e dita polia.

6. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita carcaça para mola inclui uma carcaça para mola inferior presa de maneira fixa a uma carcaça para mola superior para suportar entre elas dito elemento de deslocamento.

7. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada uma de ditas cascas de mola inferior e superior inclui um par de ditas brechas para suportar nela um de ditos elementos de deslocamento entre ditas cascas de mola superior e inferior.

8. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada uma de ditas cascas de mola inferior e superior inclui uma superfície interna cilíndrica para suportar de maneira rotativa dito cubo de acionamento e uma superfície externa cilíndrica assentada de maneira concêntrica dentro de dito elemento de embreagem.

9. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que dito elemento de deslocamento se estende de maneira arqueada entre uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, e ditas brechas se estenderem de maneira arqueada entre uma primeira extremidade e uma segunda extremidade para encontrar de maneira correspondente ditas primeira e segunda extremidades de ditos elementos de deslocamento entre elas.

10. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que dito cubo de acionamento inclui um corpo principal configurado para ser preso de maneira fixa ao eixo de acionamento e borda cilíndrica que se estende radialmente a partir de dito corpo principal e suportado de maneira rotativa por ditas superfícies internas entre ditas cascas de mola inferior e superior.

11. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que dito cubo de acionamento inclui um par de abas diametralmente opostas que se projetam radialmente a partir de dita borda e assentadas entre extremidades adjacentes de ditas brechas.

12. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma de ditas abas de dito cubo de acionamento inclui uma aresta dianteira para engatar dita primeira extremidade de ditos elementos de deslocamento, para comprimir dito elemento de deslocamento em dita brecha e isolar vibrações oscilatórias entre dito cubo de acionamento e dita polia a partir de rotação do eixo de acionamento.

13. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada uma de ditas abas de dito cubo de acionamento inclui uma aresta traseira oposta à dita aresta dianteira para engatar uma porção de pelo menos uma de ditas cascas de mola inferior e superior para controlar rotação de ditas cascas de mola com dito cubo de acionamento.

14. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que uma de ditas cascas de mola inferior e superior inclui uma fenda de retenção para acomodar e reter dita extremidade de dito elemento de embreagem.

15. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que dita polia inclui uma trilha externa anelar concêntrica com dita superfície de embreagem interna anelar, e adaptada para suportar a correia, uma placa de face que suporta dita trilha externa e dita superfície de embreagem interna, e um cubo cilíndrico que se projeta axialmente a partir do centro de dita placa de face e que define uma superfície de apoio de cubo.

16. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que dito cubo de acionamento inclui um poste de apoio cilíndrico que se estende axialmente a partir do centro de dito corpo principal e assentado dentro de dito cubo cilíndrico de dita polia.

17. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que inclui ainda um conjunto de mancai comprimido entre dito poste de apoio e dita superfície de apoio de cubo de dita polia, para acoplar de maneira rotativa dito cubo de acionamento e dita polia.

18. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que dita carcaça para mola inferior inclui uma cavidade formada adjacente à dita fenda de retenção para suportar um batente de embreagem, dito batente de embreagem engatando dita extremidades de dito elemento de'embreagem para expandir elasticamente ditas espiras contra dita superfície de embreagem interna de dita polia quando dito torque de rotação é transferido de dito cubo de acionamento para dita polia.

19. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dita pelo menos uma de ditas carcaça para mola superior e inferior incluir um bloco de equilíbrio formado entre ditas superfícies interna e externa radialmente oposto à dita fenda de retenção para equilibrar a rotação de dita carcaça para mola.

20. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que dita carcaça para mola inferior inclui uma pluralidade de fendas alongadas formadas nela entre dita superfícies interna e externa e dita carcaça para mola superior inclui uma pluralidade de abas conificadas que se projetam axialmente a partir dela entre ditas superfícies interna e externa para engatamento com ditas fendas em dita carcaça para mola inferior para alinhar e transferir torque de rotação entre ditas cascas de mola inferior e superior.

21. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma vedação em forma de disco assentada dentro de dita superfície de apoio de cubo de dita polia, para vedar dita polia e dito conjunto de mancai.

22. Conjunto desacoplador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma placa de cobertura que tem uma vedação interna para engatar e vedar contra dito cubo de acionamento, e uma gaxeta externa para vedar contra dita polia oposta à dita vedação em forma de disco e manter o lubrificante dentro de dito conjunto.