MX2012005823A - Embrague unidireccional y acoplamiento fuera del eje para un sistema de arranque para motor. - Google Patents

Abstract

Un sistema de arranque para un vehículo híbrido incluye un engranaje con piñón accionado por un motor arrancador y una placa de accionamiento que tiene un conjunto de dientes en acoplamiento de engranado constante con el engranaje con piñón. Una unidad de embrague unidireccional interconecta propulsoramente la placa de accionamiento y un cigüeñal de motor e incluye una pista de rodadura interior fija para rotación con el cigüeñal, una pista de rodadura exterior acoplada para rotación con la placa de accionamiento y una pluralidad de rodillos colocados radialmente entre las mismas. La pista de rodadura exterior incluye un primer conjunto de dientes que acopla propulsoramente un segundo conjunto de dientes en la placa de accionamiento y dispuesta para permitir que la pista de rodadura exterior gire alrededor de un eje descentrado con un eje de rotación de la placa de accionamiento. Un muelle acopla la placa de accionamiento y la pista de rodadura exterior para empujar el primero y segundo conjuntos de dientes en alineación entre sí.

Description

EMBRAGUE UNIDIRECCIONAL Y ACOPLAMIENTO FUERA DEL EJE PARA UN SISTEMA DE ARRANQUE PARA MOTOR REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 61/262,729, presentada el 19 de noviembre de 2009. La descripción completa de la solicitud anterior se incorpora en la presente como referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona en general con un mecanismo para transferencia de par motor que incluye un embrague con rodillo de rotación libre para transferir selectivamente el par motor entre dos componentes giratorios. Más particularmente, se describe un sistema de arranque para un motor de combustión interna que incluye un embrague con rodillo de rotación libre.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las declaraciones en esta sección simplemente proporcionan la información antecedente relacionada con la presente descripción y pueden no constituir la técnica anterior.

Los vehículos híbridos que tienen un motor de combustión interna como una primera fuente de potencia motriz y un motor eléctrico como una segunda fuente de potencia motriz se han hecho cada vez más populares con base en los costos de combustible y preocupaciones medioambientales. En al menos un vehículo híbrido, el motor de combustión interna con frecuencia se arranca y se detiene para operar más eficientemente el vehículo. Para reducir al mínimo y/o eliminar el ruido, la vibración y la estridencia asociados con los sistemas típicos de arranque para motores de combustión interna, se puede colocar un engranaje de motor arrancador en acoplamiento de engranado constante con un miembro giratorio del motor de combustión interna. Se coloca un embrague a lo largo de esta trayectoria de potencia para permitir una interconexión motriz temporal entre el motor arrancador y el motor de combustión interna. Mientras que se pueden incorporar varios diseños de embrague, existen preocupaciones de costo, tamaño, peso, requerimientos de lubricación y capacidad de transmisión del par motor.

Al menos un embrague conocido asociado con un vehículo automotor se coloca inmediatamente adyacente al bloque del motor, o parcialmente dentro del mismo del motor de combustión interna. Es necesaria esta colocación debido a que el lubricante dentro del bloque de motor también se proporciona al embrague. Mientras que esta disposición puede resultar beneficiosa, la colocación del embrague en este sistema es limitada y no necesariamente es conveniente. Además, puede ser necesario un trabajo mecánico especial adicional para el bloque de motor u otros componentes del motor de combustión interna con el fin de proporcionar pasadizos adecuados para que el lubricante llegue y regrese desde el embrague.

Otras características conocidas de embrague tales como la generación de calor y una pérdida de eficiencia cuando se opera en un modo de rotación libre pueden no prestarse por sí mismas para utilizarse en un vehículo que pretende aumentar al máximo el rendimiento energético. Por consiguiente, puede ser conveniente proporcionar un sistema mejorado de arranque para motores de combustión interna que tenga un mecanismo para transferencia de par motor que incluya un embrague unidireccional mejorado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta sección proporciona un resumen general de la descripción, y no es una descripción completa de su alcance total o de todas sus características.

Un sistema de arranque para un vehículo híbrido incluye un engranaje con piñón accionado por un motor arrancador y una placa de accionamiento que tiene un conjunto de dientes en acoplamiento de engranado constante con el engranaje con piñón. Una unidad de embrague unidireccional interconecta propulsoramente la placa de accionamiento y un cigüeñal de motor e incluye una pista de rodadura interior fija para rotación con el cigüeñal, una pista de rodadura exterior acoplada para rotación con la placa de accionamiento y una pluralidad de rodillos colocados radialmente entre las mismas. La pista de rodadura exterior incluye un primer conjunto de dientes que acopla propulsoramente un segundo conjunto de dientes en la placa de accionamiento y dispuesta para permitir que la pista de rodadura exterior gire alrededor de un eje descentrado con un eje de rotación de la placa de accionamiento. Un muelle acopla la placa de accionamiento y la pista de rodadura exterior para empujar el primero y segundo conjuntos de dientes en alineación entre sí .

A partir de la descripción proporcionada en la presente se harán evidentes áreas de aplicación adicionales. La descripción y los ejemplos específicos en este resumen se destinan para fines de ilustración únicamente y no pretenden limitar el alcance de la presente descripción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos descritos en la presente son para fines ilustrativos únicamente de las modalidades seleccionadas y no todas las posibles implementaciones, y no se pretende limitar el alcance de la presente descripción.

La Figura 1 es una representación esquemática de un vehículo híbrido ilustrativo equipado con un embrague con rodillos de rotación libre con alta capacidad de sellado; la Figura 2 es una vista en sección transversal fragmentaria que representa un sistema de arranque para motores de combustión interna que incluye un embrague con rodillos de rotación libre con alta capacidad de sellado; la Figura 3 es una vista en perspectiva en despiece de un embrague con rodillos y una unidad con placa de accionamiento ; la Figura 4 es una vista en planta de un embrague con rodillos y la unidad con placa de accionamiento; la Figura 5 es una vista en sección fragmentaria de una porción del sistema de arranque; la Figura 6 es una vista en sección fragmentaria de la unidad de embrague con rodillos en un modo de funcionamiento con rueda libre; la Figura 7 es una vista en perspectiva fragmentaria de otra porción del embrague con rodillos; la Figura 8 es una vista en perspectiva de una porción de un embrague con rodillos alternativo; la Figura 9 es una vista en perspectiva fragmentaria en despiece de una porción del embrague alternativo de la Figura 8 ; la Figura 10 es una vista en sección fragmentaria de la unidad de embrague con rodillos de la Figura 6 en un modo de funcionamiento con transferencia de par motor; la Figura 11 es una vista en sección transversal fragmentaria que representa una porción de un sistema alternativo de arranque para motores de combustión interna; la Figura 12 es una vista en sección transversal fragmentaria que representa una porción de un sistema alternativo de arranque para motores de combustión interna; la Figura 13 es una vista en sección transversal fragmentaria que representa una porción de un sistema alternativo de arranque para motores de combustión interna; la Figura 14 es una vista en sección transversal fragmentaria que representa una porción de un sistema alternativo de arranque para motores de combustión interna; la Figura 15 es una vista en sección transversal fragmentaria de un embrague alternativo equipado con una tapa y una zapata; la Figura 16 es una vista en perspectiva fragmentaria de una subunidad alternativa de jaula y rodillo; la Figura 17 es una vista en sección fragmentaria de la unidad de jaula y rodillos mostrada en la Figura 16; la Figura 18 es una vista en perspectiva en despiece de una unidad alternativa de la placa de accionamiento ; la Figura 19 es una vista en sección transversal fragmentaria que representa una porción de otro sistema alternativo de arranque para motores de combustión que tiene un embrague con un amortiguador de vibraciones; la Figura 20 es una vista en perspectiva en despiece parcial del embrague representado en la Figura 19; la Figura 21 es una vista en planta de una unidad que incluye una placa de accionamiento y el embrague con rodillos representado en las Figuras 19 y 20; la Figura 22 es una vista en perspectiva en despiece de otro sistema alternativo de arranque para motores; la Figura 23 es una vista en sección transversal fragmentaria que representa una porción de un mecanismo para transferencia de par motor mostrado en la Figura 22, y la Figura 24 es otra vista en perspectiva en despiece del sistema de arranque para motores mostrado en la Figura 22.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción es simplemente ilustrativa por naturaleza y no pretende limitar la presente descripción, aplicación, o usos. Se debe entender que en todos los dibujos, los números de referencia correspondientes indican partes y características iguales o correspondientes.

Las Figuras 1-7 muestran un sistema 8 para transferencia de par motor que incluye un embrague de rotación libre unidireccional 10 hermético dispuesto para transferir selectivamente el par motor entre los componentes giratorios dentro de un vehículo 12 ilustrativo. El vehículo 12 se puede configurar como un vehículo híbrido que tiene un motor de combustión interna 14 como una primera fuente de potencia motriz . Se proporciona una segunda fuente de potencia motriz por un motor eléctrico 16. La representación esquemática de la Figura 1 muestra un par de ruedas motrices 18, 20 para recibir el par motor proporcionado por el motor de combustión interna 14 y transferido a través de una transmisión 22. El motor eléctrico 16 se muestra en comunicación de accionamiento con otro par de ruedas motrices 24, 26. Un experto en la técnica apreciará que el número de ruedas accionadas por el motor de combustión interna 14 o el motor eléctrico 16 es simplemente ilustrativo y que se puede implementar cualquier otro número de disposiciones para transmisión de potencia incluyendo un mecanismo impulsor híbrido en serie, un mecanismo impulsor híbrido paralelo, o un mecanismo impulsor híbrido en serie/paralelo. Alternativamente, no es necesario que el vehículo equipado con el embrague de rotación libre 10 sea un vehículo híbrido, aunque puede estar equipado únicamente con una fuente de alimentación para motores de combustión interna.

Durante el funcionamiento del vehículo 12, se contempla que el motor de combustión interna 14 con frecuencia se detiene y se vuelve a poner en marcha en un intento por mejorar el rendimiento del combustible. Por ejemplo, el motor de combustión interna 14 se puede detener una vez que el controlador 28 determina que la velocidad del vehículo ha estado por debajo de un umbral predeterminado durante una cantidad predeterminada de tiempo tal como cuando el vehículo está en marcha lenta en un semáforo. Dependiendo de un número de ingresos al controlador 28, tal como una posición de acelerador, el vehículo 12 se puede propulsar únicamente a través de la potencia proporcionada por el motor eléctrico 16, la potencia proporcionada tanto por el motor de combustión interna 14 como por el motor eléctrico 16 o la potencia proporcionada únicamente por el motor de combustión interna 14. Sin importar el esquema de control utilizado, el motor 14 puede requerir arrancar con frecuencia.

El mecanismo 8 para transferencia de par motor incluye un motor arrancador 30 que puede funcionar selectivamente para transferir el par motor a un cigüeñal 32 del motor 14 cuando el controlador 28 envía señales para arrancar o volver a poner en marcha un motor de combustión interna 14. El motor arrancador 30 incluye un engranaje con piñón 34 en acoplamiento de engranado constante con una corona 36 fija a una placa de accionamiento 38. La corona 36 puede estar formada como una sola pieza con la placa de accionamiento 38 o puede ser un componente separado fijo para rotación al mismo. La placa de accionamiento 38 incluye una abertura central 40 para recibir una porción del embrague 10. El embrague 10 transfiere selectivamente el par motor entre la placa de accionamiento 38 y el cigüeñal 32. Una placa flexible 42 está fija para rotación con un convertidor 44 del par motor mediante una pluralidad de sujetadores 45. El convertidor 44 del par motor está soportado para rotación dentro de la transmisión 22. La placa flexible 42 también está fija para rotación con el cigüeñal 32 como se describirá más adelante.

El embrague 10 incluye una pista de rodadura exterior 46 fija para rotación con la placa de accionamiento 38, una pista de rodadura interior 48 fija para rotación con el cigüeñal 32, una pluralidad de rodillos 50, una jaula 52, una pluralidad de muelles de rodillo 54, las placas interior y exterior 55, 56, las arandelas de presión interior y exterior 57, 58, una pluralidad de muelles de acordeón 59 y una abrazadera ID-OD 60. El cigüeñal 32 está soportado para rotación dentro de un bloque de motor 62 por una pluralidad de cojinetes (no mostrados). Una junta para bloque 66 está asentada dentro de una perforación 68 formada dentro de una tapa de sellado 70 fija al bloque de motor 62. La tapa de sellado 70 incluye un borde periférico 72 para recibir un caequillo 74. La pista de rodadura exterior 46 está soportada para rotación por el casquillo 74. La abrazadera ID-OD 60 restringe el movimiento axial de la pista de rodadura exterior 46 con relación a la tapa de sellado 70.

Una porción piloto 76 de la pista de rodadura exterior 46 se coloca dentro de la abertura 40 de la placa de accionamiento 38. La porción piloto 76 puede estar acoplada con la placa de accionamiento 38 en una disposición de ajuste a presión donde una superficie interior 78 de la placa de accionamiento 38 se coloca a tope con un asiento escalonado 80 de la pista de rodadura exterior 46. Más particularmente, la placa de accionamiento 38 se puede ajustar a presión y está microacanalada a una pista de rodadura exterior 46. Alternativamente, la placa de accionamiento 38 y la pista de rodadura exterior 46 pueden estar soldadas. Un diámetro interno de la pista de rodadura exterior 46 incluye una ranura anular interna 82, una ranura anular externa 84 y una pluralidad de superficies de leva 86. Cada una de las ranuras 82, 84 tiene una forma prácticamente cilindrica. Las superficies de leva 86 están separadas circunferencialmente de otras con cada superficie de leva 86 que tiene un extremo poco profundo 92 y un extremo profundo 94 más rebajado radialmente en la pista de rodadura exterior 46.

La pista de rodadura interior 48 incluye una brida de montaje 96 prácticamente cilindrica y circular en acoplamiento con una superficie de borde 98 del cigüeñal 32. Como se mencionó anteriormente, la pista de rodadura interior 48 está fija para rotación con el cigüeñal 32. En la disposición representada en la Figura 2, la pista de rodadura interior 48 está fijada al cigüeñal 32 con sujetadores roscados 99. Los sujetadores 99 fijan la pista de rodadura interior 48 y la placa flexible 42 para giro con el cigüeñal 32. La pista de rodadura interior 48 incluye un rebajo escalonado interior 100 y un rebajo escalonado exterior 102 situados a ambos lados de una superficie de contacto 104 de un rodillo prácticamente liso. Cada uno de los aspectos 100, 102, 104 incluye superficies de forma prácticamente cilindrica.

Una subunidad 110 de rodillo y jaula incluye los rodillos 50, la jaula 52 y una pluralidad de muelles de rodillo 54. La subunidad 110 de rodillo y jaula se puede insertar posteriormente entre la pista de rodadura exterior 46 y la pista de rodadura interior 48.

La jaula 52 puede ser un componente de plástico moldeado o puede estar construida de metal y se puede denominar como el esqueleto 52. La jaula 52 incluye un primer aro 120 y un segundo aro 122 separados entre sí e interconectados por una serie de bandas 124 que se extienden axialmente entre el primer aro 120 y el segundo aro 122. Las bandas 124 están separadas circunferencialmente entre sí a una distancia predeterminada correspondiente a una posición deseada de los rodillos 50. Como se describirá, las bandas 124 definen una pluralidad de ventanas 126 dentro de la jaula 52 para recibir los rodillos 50, así como los muelles de rodillo 54. La jaula 52 también incluye cuatro barras 128 que se extienden radialmente hacia fuera que tienen un muelle de acordeón 59 acoplado a las mismas.

Para el montaje de la subunidad 10 de rodillos y jaula, los rodillos 50 están atrapados en su lugar dentro de conjuntos opuestos de muelles de rodillo 54. Cada muelle de rodillos 54 incluye una guía 130 que incluye patas bifurcadas 132 para colocar un lado de cada rodillo 50 en una ubicación deseada. En un extremo opuesto de la guía 130, el muelle de rodillos 54 se acopla a la jaula 52. Se debe apreciar que dos muelles de rodillos 54 cooperan entre sí para colocar un solo rodillo 50.

La subunidad 110 de rodillo y jaula ahora puede estar colocada entre la pista de rodadura interior 48 y la pista de rodadura exterior 46. Como se muestra en las Figuras 4 y 6, la pista de rodadura exterior 46 incluye cuatro rebajos 134 separados circunferencialmente . Los extremos terminales de las barras 128 y los muelles de acordeón 59 están colocados dentro de los rebajos 134. Más particularmente, un extremo del muelle de acordeón 59 acopla una primera pared lateral 136 del rebajo 134. La barra 128 está sesgada hacia una segunda pared lateral 138 opuesta. Cuando la pista de rodadura interior 48 y la pista de rodadura exterior 46 están en reposo, los muelles de acordeón 59 hacen girar la jaula 52 para acoplar las barras 128 con segundas paredes laterales 138. En esta posición de la jaula, el embrague 10 está en un modo de abertura o rotación libre, donde los rodillos 50 están separados de la pista de rodadura interior 48 y están ubicados dentro de extremos profundos 94. Ésta también es la posición de la jaula 52, cuando la pista de rodadura interior 48 gira con relación a la pista de rodadura exterior 46 en una primera dirección, tal como cuando el motor de combustión interna 14 está funcionando y el motor arrancador 30 no está funcionando.

Una vez que la subunidad 110 de rodillo y jaula está colocada entre la pista de rodadura exterior 46 y la pista de rodadura interior 48, un extremo axial del embrague 10 puede estar encerrado al colocar la placa de junta interior 55 en acoplamiento con un asiento 137 colocado adyacente a la ranura del aro interior 82. El espesor de la placa de junta interior 55, la ranura anular interior 82, y la posición del asiento 137 cooperan entre sí de tal forma que la placa de junta interior 55 está fija para rotación con la pista de rodadura exterior 46. Un borde circunferencial interior de la placa de junta interior 55 está colocado próximo aunque libre de la pista de rodadura interior 48. Se puede colocar un lubricante, tal como grasa, en contacto con los rodillos 50, la jaula 52, los muelles de rodillos 54 y la placa de junta interior 55. La subunidad 110 de rodillo y jaula lubricada puede estar encerrada al instalar la placa de junta exterior 56 y la arandela de presión exterior 58. La placa de junta exterior 56 está fija para rotación con la pista de rodadura exterior 46 de una forma similar a la descrita en relación con la placa de junta interior 55. La placa de junta exterior 56 está colocada en proximidad estrecha aunque separada de la pista de rodadura interior 48 de tal forma que se reduzcan al mínimo y/o se eliminen las pérdidas por fricción durante el f ncionamiento del embrague 10. Se prevé que el embrague 10 no es necesario que se lubrique después del montaje inicial. Por consiguiente, el embrague 10 es un componente sellado hermético. Como se mencionó anteriormente, la abrazadera ID-OD 60 restringe el movimiento axial del embrague 10 con relación al motor de combustión interna 14. Además, se debe apreciar que las placas de junta 55, 56 alternativamente pueden estar fijas para rotación con la pista de rodadura interior 48 y libre de la pista de rodadura exterior 46.

En otra disposición representada en las Figuras 8 y 9, los muelles de rodillos 54 se pueden reemplazar con un muelle múltiple 139 de una sola pieza que incluye un primer reborde 140 y un segundo reborde 142 separados axialmente entre sí. Cada uno del primer reborde 140 y el segundo reborde 142 tienen forma de aros separados que tienen separaciones 144 formadas en los mismos, respectivamente. Una pluralidad de soportes 146 que se extienden axialmente interconecta el primer reborde 140 y el segundo reborde 142. Los soportes 146 están separados circunferencialmente entre sí y cada uno incluye una porción de base 148 y un par de guías 150, que se extienden radialmente hacia fuera, vueltas hacia arriba. De preferencia, el primer reborde 140, el segundo reborde 142 y los soportes 146 están formados integralmente entre sí de una pieza de acero para resortes. Cada porción de base 148 incluye una abertura 152 que se extiende a través de la misma. Las aberturas 152 cooperan con clavijas que se extiende radialmente hacia dentro (no mostradas) formadas en ciertas bandas 124 predeterminadas. Cada guía 150 incluye una porción de pie 154 que se extiende desde la porción de base 148, una porción de pata inferior 156 y una porción de pata superior 158. La porción de pata inferior 156 y la porción de pata superior 158 son segmentos prácticamente planos que se intersecan entre sí a un ángulo mayor de 90° pero menor de 180°. Se forma un canal 160 en la intersección de la porción de pata inferior 156 y la porción de pata superior 158.

Las guías 150 están separadas entre sí de tal forma que los pares de rebordes superiores 162 de las porciones de pata superior 158 están separados a una distancia menor que un diámetro del rodillo 50. Los pares de canales 160 están separados entre sí a una distancia mayor que el diámetro de los rodillos 50. Por consiguiente, cada rodillo 50 está capturado dentro de una cavidad 164 entre las guías 150, el primer reborde 140 y el segundo reborde 142 y libre para girar en las mismas. Cada guía 150 es un miembro elástico que se puede mover desde su posición nominal mostrada en las figuras. Debido a que cada guía 150 se puede mover individualmente, cada rodillo 50 puede estar acoplado simultáneamente con la superficie de contacto 104 y una de las superficies de leva 86 para transferir una cantidad máxima de par motor a través del embrague 10. Las guías 150 móviles elásticamente permiten una tolerancia algo relajada de los componentes del embrague 10 mientras que aseguran que el complemento total de los rodillos 50 transfiera el par motor cuando sea necesario.

Independientemente de cuál disposición de muelle o multi-muelle de rodillos se implemente, puede ser conveniente arrancar y parar con frecuencia el motor de combustión interna 14 durante el funcionamiento del vehículo. Cuando el motor de combustión interna 14 se para, no están girando ni la pista de rodadura exterior 46 ni la pista de rodadura interior 48. Los muelles de acordeón 59 acoplan de manera sesgada las barras 128 para empujar los rodillos 50 hacia los extremos profundos 94 de las superficies de leva 86, como se muestra en la Figura 6. El embrague 10 está en el modo abierto o de rotación libre.

Durante una secuencia de arranque, el embrague 10 funciona en el modo bloqueado o de transferencia de par motor como se muestra en la Figura 10. El motor arrancador 30 se energiza para girar el engranaje con piñón 34. A través de la interconexión de engranado del engranaje con piñón 34 y la corona 36, también se hacen girar la placa de accionamiento 38 y la pista de rodadura exterior 46. En este momento, el cigüeñal 32 y la pista de rodadura interior 48 no están girando. Como tal, se presenta una rotación relativa entre la pista de rodadura exterior 46 y la pista de rodadura interior 48 lo cual empuja a los rodillos 50 hacia extremos 92 poco profundos de las superficies de leva 86. Los rodillos 50 se aprietan entre las superficies de leva 86 y la superficie de contacto 104 de los rodillos para transferir el par motor entre la pista de rodadura exterior 46 y la pista de rodadura interior 48. Los muelles de acordeón 59 se comprimen.

Una vez que se ha arrancado el motor de combustión interna 14, el motor arrancador 30 ya no se energiza. A medida que el motor de combustión interna 14 entra en acción, el cigüeñal 32 y la pista de rodadura interna 48 giran más rápido que la pista de rodadura exterior 46 y la placa de accionamiento 38. Las superficies de leva 86 ya no empujan los rodillos 50 hacia los extremos poco profundos 92. La fuerza se proporciona desde los muelles de acordeón 59 para hacer girar la jaula 52 y mover los rodillos 50 en la posición libre de la pista de rodadura interior 48. La rotación relativa entre los rodillos 50 y la pista de rodadura exterior 46 no se presenta y se evitan las pérdidas de energía debidas a la fricción.

El embrague 10 de rotación libre hermético lubricado proporciona una solución para rendimiento de energía a costo bajo, para proporcionar una alta capacidad de par motor dentro de un pequeño sobre para empaque . Como se mencionó anteriormente, la pista de rodadura interior 48 está fija al cigüeñal 32 definiendo así un diámetro interior del embrague 10. Se reduce al mínimo un diámetro exterior del embrague 10 al empacar estrechamente tantos rodillos 50 como sea posible dentro de la envoltura circunferencial definida por la pista de rodadura exterior 46 y la pista de rodadura interior 48. En el ejemplo representado en las figuras, se utilizan cuarenta rodillos. Cada rodillo tiene forma prácticamente cilindrica con un diámetro de aproximadamente 4 a 5 mm. La distancia centro a centro entre los rodillos adyacentes es de aproximadamente 7.5 mm. Como tal, la separación entre cada rodillo adyacente es de aproximadamente 2.5 a 3.5 mm o 33 a 50% del diámetro del rodillo. Esta configuración de dimensionamiento y empaque del rodillo proporciona una salida teórica de par motor alto. Para asegurar que la capacidad real de par motor del embrague 10 cumpla prácticamente con la capacidad teórica del par motor, los muelles de rodillo 54 aseguran que todos y cada uno de los rodillos 50 transfieren el par motor entre la pista de rodadura exterior 46 y la pista de rodadura interior 48 cuando el embrague 10 funciona en el modo bloqueado.

La Figura 11 representa otro mecanismo 180 para transferencia de par motor. El mecanismo 180 para transferencia de par motor es prácticamente similar al mecanismo 8 para transferencia de par motor descrito anteriormente. Por consiguiente, los elementos similares conservarán sus números de referencia presentados anteriormente incluyendo un sufijo primo. Para aumentar adicionalmente el rendimiento funcional del mecanismo 180 para transferencia de par motor, el casquillo 74' se ha sustituido con una unidad de cojinete 182. La unidad de cojinete 182 ubica y soporta con precisión la pista de rodadura exterior 46' para que gire con relación al bloque de motor 62'. Una arandela de presión 184 ubica axialmente la unidad de cojinete 182 sobre el bloque de motor 62'. El embrague 10' incluye una jaula 186 que tiene una brida 188 que se extiende radialmente hacia dentro. La jaula 186 incluye una ranura circunferencial 190. Una ranura circunferencial opuesta 192 similar está formada en la pista de rodadura exterior 46' . Uno o más cojinetes de bolas 194 se colocan dentro de las ranuras 190, 192 para guiar la jaula 186 con relación a la pista de rodadura exterior 46' y reducir la fricción entre las mismas durante la rotación relativa. Se debe apreciar que durante el modo de funcionamiento abierto o de rotación libre, no se producen pérdidas por fricción entre los rodillos 50', la pista de rodadura interior 48', la pista de rodadura exterior 46' y la jaula 186.

La Figura 12 muestra otro mecanismo para transferencia de par motor alternativo con el número de referencia 200. El mecanismo 200 para transferencia de par motor ilustra que el embrague 10 hermético se puede colocar en cualquier número de ubicaciones a través de la trayectoria para transferencia de energía debido a que no es necesaria una alimentación de aceite proveniente del motor de combustión interna 14. En particular, el mecanismo 200 para transferencia de par motor representa el embrague 10 conectado a un volante de masa dual o un convertidor de par motor 202. El volante de masa dual o el convertidor de par motor 202 están soportados para rotación dentro de una caja de transmisión 204. El cigüeñal de motor 32 está fijo para rotación con el volante de masa dual o el convertidor de par motor 202. Por consiguiente, el motor arrancador 30 puede dar salida a un par motor para una placa de accionamiento 206 que está fija para rotación con la pista de rodadura exterior 46. La pista de rodadura interior 48 se ajusta a presión y se fija para rotación con el volante de masa dual o el convertidor de par motor 202. Se puede utilizar un casquillo 208 para ubicar la pista de rodadura exterior 46 en la dirección radial. Por lo tanto, el motor arrancador 30 puede accionar un componente de transmisión en lugar de un componente del motor de combustión interna.

La Figura 13 representa otra variación del mecanismo 200 para transferencia de par motor según se identifica como el mecanismo 220 para transferencia de par motor. El mecanismo 220 para transferencia de par motor difiere del mecanismo 200 para transferencia de par motor en que el casquillo 208 se ha sustituido con un cojinete 222.

La Figura 14 muestra otro mecanismo 240 para transferencia de par motor alternativo. El mecanismo 240 para transferencia de par motor es prácticamente similar al mecanismo 180 para transferencia de par motor, excepto que el embrague 10 se ha sustituido con un embrague 10" unidireccional seco. El embrague 10" es prácticamente similar al embrague 10, excepto que no está atrapado un lubricante entre la pista de rodadura interior 48" y la pista de rodadura exterior 46" a través del uso de las placas de junta similares a aquellas descritas anteriormente. Por el contrario, existen separaciones de aire relativamente grandes entre las placas de junta 55", 56" y la pista de rodadura interior 48" . Esta disposición asegura una resistencia muy baja a la rotación relativa entre la pista de rodadura interior 48" y está presente la pista de rodadura exterior 46" durante el modo de funcionamiento de rotación libre.

La Figura 15 representa otro embrague identificado con el número de referencia 600. El embrague 600 incluye una pista de rodadura exterior 602 fija para rotación con una placa de accionamiento 604, una pista de rodadura interior 606, los rodillos 607, una jaula 608, una placa 610 para retención de la jaula, una junta 612 y una abrazadera ID-OD o placa de junta 614. El embrague 600 también incluye una tapa 616 que está acoplada a la pista de rodadura exterior 602 vía un proceso de ajuste por contracción. Por consiguiente, una superficie cilindrica interior 618 de la tapa 616 aplica una fuerza de compresión a una superficie cilindrica exterior 620 de la pista de rodadura exterior 602. La fuerza de compresión desplaza una tensión tangencial que se presenta en la pista de rodadura exterior 602 cuando el embrague 600 está bloqueado .

Además, la tapa 616 incluye una brida 622 que se extiende radialmente hacia dentro que tiene una superficie interna 624 prácticamente plana. La superficie plana 624 se acopla con una superficie 626 de la abrazadera ID-OD 614. La abrazadera ID-OD 614 está atrapada entre la brida 622 y una superficie 628 formada en la pista de rodadura exterior 602. La tapa 616 funciona para bloquear la abrazadera ID-OD 614 a la pista de rodadura exterior 602. La abrazadera ID-OD 614 está restringida de la rotación con relación a la pista de rodadura exterior 602 durante el funcionamiento del embrague.

El embrague 600 también incluye una zapata 632 fija a una porción de diámetro interior 634 de la abrazadera ID-OD 614. La zapata 632 incluye una sección transversal en forma de "C" que tiene una primera pata 636 y una segunda pata 638 interconectadas por una pared extrema 640. La zapata 632 puede estar formada de bronce, un polímero o algún otro material guía reductor de la fricción. La zapata 632 puede esta fija a la abrazadera ID-OD 614 por diversos métodos que incluyen sujetadores mecánicos tales como remaches o por medio de un adhesivo. Alternativamente, la zapata 632 puede estar moldeada a la abrazadera ID-OD 614. Todavía en otra versión, la zapata 632 puede estar formada de dos piezas donde la zapata está fija con una cerradura mecánica que se puede separar bajo condiciones de carga. La primera pata 636 incluye una superficie de guía 644 separada de una pared lateral 646 de una ranura 648 formada en la pista de rodadura interior 606. Similarmente, la segunda pata 638 incluye una superficie de guía 650 separada de una pared lateral 652 opuesta de la ranura 648.

Las Figuras 16 y 17 representan una subunidad 660 de rodillo y jaula alternativa que incluye los rodillos 662, una jaula 664 y un muelle múltiple 666. Cada rodillo 662 está atrapado entre una superficie cóncava 668 formada en la jaula 664 y un extremo distal 670 configurado de forma convexa del muelle múltiple 666. Una porción de árbol 672 del muelle múltiple 666 incluye una forma de serpentina permitiendo así que el extremo distal 670 se desvíe durante el funcionamiento del embrague. El extremo distal 670 sesga el rodillo 662 hacia la superficie cóncava 668. El rodillo 662 está colocado en una ranura 676 formada en una pista de rodadura exterior 678.

La Figura 18 representa una placa de accionamiento 700 alternativa que incluye un engranaje 702, un cubo 704 y una pista de rodadura exterior 706. El engranaje 702 de preferencia se construye de un metal tal como acero templable e incluye una pluralidad de dientes externos 708, así como una superficie interior 710 prácticamente cilindrica. El cubo 704 incluye una arandela interior 712, una arandela exterior 714 y una pluralidad de radios 716 que se extienden radialmente que interconectan la arandela 714 y la arandela interior 712. El cubo 704 de preferencia se construye de un material ligero tal como un polímero. La pista de rodadura exterior 706 de preferencia se construye de un metal tal como un acero templable y es prácticamente similar a las pistas de rodadura exterior descritas anteriormente . La placa de accionamiento 700 se puede construir utilizando un proceso de sobremoldeo donde la pista de rodadura exterior 706 y el engranaje 702 se colocan dentro de una cavidad para moldeo por inyección. Se inyecta resina fundida en la cavidad para moldeo para definir el cubo 704 mientras que simultáneamente se fija la arandela exterior 714 al engranaje 702, así como fijar la arandela interior 712 a la pista de rodadura exterior 706. La placa de accionamiento 700 de peso relativamente bajo y bajo costo se puede utilizar junto con cualquiera de los embragues descritos anteriormente .

Las Figuras 19-21 muestran otro mecanismo para transferencia de par motor alternativo identificado con el número de referencia 800. El mecanismo 800 para transferencia de par motor incluye un embrague prácticamente similar al embrague 600 descrito anteriormente. Por consiguiente, los elementos similares se identificarán con números de referencia similares, incluyendo un sufijo "a" inferior. El mecanismo 800 para transferencia de par motor difiere de los mecanismos para transferencia de par motor descritos anteriormente ya que la placa de accionamiento 604a no está acoplada rígidamente a la pista de rodadura exterior 602a como se han descrito las interconexiones de la placa de accionamiento anterior a la pista de rodadura exterior.

La vibración y la carga dinámica debidas al movimiento del cigüeñal durante el funcionamiento del motor puede dar por resultado en un par motor alto o espigas de par motor que se transfieren a los diversos componentes del mecanismo 800 para transferencia de par motor. En particular, se contempla que la abrazadera ID-OD o la placa de junta 614a se puede unir en su ranura o ranuras asociadas debido a una avería de una película de aceite hidrodinámica entre las mismas. Una fuerza oscilatoria se puede transferir a la pista de rodadura exterior 602a y la placa de accionamiento 604a mientras que estos componentes están en una posición estacionaria mientras que el motor está funcionando. Esta transferencia de carga dinámica puede afectar negativamente a la vida del mecanismo para transferencia de par motor 800.

Para abordar estas cuestiones, el mecanismo 800 para transferencia de par motor incluye un amortiguador de vibraciones 802 asociado con la placa de accionamiento 604a y la pista de rodadura exterior 602a y para aislar y amortiguar el cigüeñal axial y la oscilación de inflexión que se pueden presentar entre la placa de accionamiento 602a y la pista de rodadura externa 604a. Se presenta una aceptación dentro de la junta entre la placa de accionamiento 602a y la pista de rodadura exterior 604a, como se describirá.

La placa de accionamiento 604a incluye una abertura central 804 que tiene un diámetro interior de tamaño mayor que un diámetro exterior 806 de la pista de rodadura exterior 602a. Durante el funcionamiento del mecanismo 800 para transferencia de par motor, la placa de accionamiento 604a no está en contacto directo con la pista de rodadura exterior 602a.

Una pluralidad de sujetadores 808 están separados circunferencialmente entre sí y funcionan para conectar propulsoramente la pista de rodadura exterior 602a con la placa de accionamiento 604a. La placa de accionamiento 604a incluye una pluralidad de aberturas 810 separadas circunferencialmente para recibir una porción de árbol 812 prácticamente cilindrica del sujetador 808. La pista de rodadura exterior 602a también incluye un conjunto similar de aberturas 814 separadas circunferencialmente para recibir una porción 816 de diámetro reducido del sujetador 808.

El amortiguador 802 es un miembro con forma de arandela que incluye una pluralidad de aberturas 818 separadas circunferencialmente que se extienden a su través. El amortiguador 802 está construido de un material elastomérico tal como caucho natural, espuma, un polímero u otro material elastomérico. El amortiguador 802 tiene un espesor en un estado libre que es mayor que su espesor cuando está ensamblado. Por lo tanto, el amortiguador 802 se acopla de manera sesgada con una superficie 820 de la pista de rodadura exterior 602a y una superficie 822 de la placa de accionamiento 604a.

Antes de sujetar la placa de accionamiento 604a a la pista de rodadura exterior 602a, el sujetador 808 se configura para incluir una porción de cabezal 824, una porción de árbol 812, y una porción 816 de diámetro reducido. Aún no existe una porción 826 deformada. Se debe apreciar que la porción de árbol 812 termina en un resalto 828 que se extiende prácticamente paralelo a una superficie 830 de la porción de cabezal 824. Una distancia predeterminada está definida entre el resalto 828 y la superficie 830 que es menor que la suma del espesor de la placa de accionamiento 604a y el espesor no deformado del amortiguador 802. De esta forma, la longitud de la porción de árbol 812 define la magnitud de compresión impartida al amortiguador 802 en el montaj e .

Para acoplar la placa de accionamiento 604a a la pista de rodadura exterior 602a, los sujetadores 808 están colocados para extenderse a través de las aberturas 810, 818 y 814 como se muestra en la Figura 19. Se aplica una carga para acoplar el resalto 828 con la pista de rodadura exterior 602a. En este momento, la porción 816 de diámetro reducido del sujetador 808 se manipula mecánicamente de tal forma que se defina la porción deformada 826. Más particularmente, se coloca una superficie 832 en acoplamiento con una superficie 834 de la pista de rodadura exterior 602a. Los sujetadores 808 mantienen el amortiguador 802 en un estado comprimido. Después de que se ha completado la operación de fijación y el amortiguador 802 se ha comprimido, permanece una espacio libre diametral entre las aberturas 810 y el árbol 812. Durante el proceso de remachado o deformación del remache mecánico, la porción 816 de diámetro reducido se agranda para llenar la abertura 814 y acoplar la pista de rodadura exterior 602a mientras que se está formando la porción 826 deformada.

En las Figuras, el sujetador 808 se representa como un remache sólido que se puede deformar mecánicamente. Se debe apreciar que también se puede utilizar un número de otros sujetadores. Por ejemplo, pernos con resaltos roscados, remaches huecos, sujetadores soldados o lo semejante también pueden realizar las funciones deseadas para los sujetadores 808 y quedan dentro del alcance de la presente descripción.

Se ha descrito la interconexión de la placa de accionamiento 602a y la pista de rodadura exterior 604a vía el amortiguador 802 junto con una disposición de embrague particular. Se debe apreciar que la disposición de acoplamiento del amortiguador de vibraciones también se puede utilizar con cualquiera de los mecanismos para transferencia de par motor descritos anteriormente y sus permutaciones sin apartarse del alcance de la presente descripción.

Las Figuras 22-24 representan un mecanismo para transferencia de par motor alternativo identificado con el número de referencia 900. El mecanismo 900 para transferencia de par motor es similar al embrague 600 mostrado en la Figura 15. El mecanismo 900 para transferencia de par motor difiere de los mecanismos para transferencia de par motor descritos anteriormente ya que se forma una junta compatible 902 en la interconexión de una placa de accionamiento 903 y un pista de rodadura exterior 906 para permitir el descentrado entre un eje de rotación del cigüeñal del motor y un eje de rotación de la placa de accionamiento. La vibración y la carga dinámica debidas al movimiento del cigüeñal del motor durante el funcionamiento del motor puede dar por resultado en un par motor inconvenientemente alto o condiciones para adición del par motor dentro del mecanismo para transferencia de par motor y provocar la unión de una abrazadera ID -OD 904 con la pista de rodadura exterior 906 y/o una pista de rodadura interior 908. Si se produce la unión, una fuerza oscilatoria se puede transferir a la pista de rodadura exterior 906 y la placa de accionamiento 903. Sin la junta compatible 902, se puede presentar una unión intermitente debida a una falta de alineación entre una pista de rodadura interior o un eje de rotación del cigüeñal y un eje de rotación de la placa de accionamiento.

La junta compatible 902 se define como una interconexión estriada de un primer conjunto de dientes 910 formados en la placa de accionamiento 903 con un conjunto correspondiente de dientes 912 separados circunferencialmente formados sobre una circunferencia exterior de la pista de rodadura exterior 906. Los dientes 910, 912 son de tamaño y forma para permitir que la placa de accionamiento 903 gire alrededor de un eje que está descentrado con un eje de rotación de la pista de rodadura exterior 906. Los dientes 910, 912 mantienen el acoplamiento de accionamiento entre sí para proporcionar una ruta sin interrupciones de transferencia de par motor.

Primero y segundo muelles 916, 918 de compresión circular están colocados en lados opuestos de la placa de accionamiento 903. Los muelles de compresión 916, 918 tienen una extensión radial para superponer al menos parcialmente tanto la placa de accionamiento 903 como una brida 920 que se extiende radialmente de la pista de rodadura exterior 906.

Una tapa 924 limita la pista de rodadura exterior 906 e incluye una brida 926 que se extiende radialmente. El primer muelle de compresión 916 está emparedado entre la placa de accionamiento 903 y la brida 926. En segundo muelle de compresión 918 está colocado dentro de una ranura 928 formada en la pista de rodadura exterior 906. Una arandela de presión 932 también está colocada dentro de la ranura 928 de tal forma que el segundo muelle de compresión 918 acople de manera sesgada la arandela de presión 932 y la placa de accionamiento. Muelles de compresión 916, 918 opuestos funcionan para alinear los dientes 910 con los dientes 912. Además, los muelles de compresión actúan como elementos para amortiguamiento de vibraciones para reducir al mínimo la transmisión de vibraciones de la pista de rodadura exterior 906 a la placa de accionamiento 903. Se contempla que uno o más de los muelles de compresión 916, 918 se pueden sustituir con una arandela elastomérica circular que se carga en compresión.

Se proporciona lubricación del mecanismo 900 para transferencia de par motor a partir del aceite ubicado en los cojinetes del cigüeñal en giro del motor. Para asegurar la lubricación del mecanismo 900 para transferencia de par motor, particularmente en la región de la abrazadera ID-OD 904 y una ranura 936 formada en la pista de rodadura interior 908, una pluralidad de perforaciones o muescas 938 separadas circunferencialmente se extienden radialmente a través de la pista de rodadura interior 908 de la ranura 936 a una superficie interior 940 que define un diámetro interior de la pista de rodadura interior 908.

Una ranura 942 para recepción de aceite está colocada en la superficie interior 940 de la pista de rodadura interior 908. Durante el funcionamiento del motor, el aceite escurre a través de un espacio libre de cojinete y el aceite fluye entre el bloque del motor y el mecanismo 900 para transferencia de par motor. Debido a que el cigüeñal del motor está girando, el aceite es expulsado radialmente hacia fuera a una velocidad relativamente alta. El aceite se recolecta en la ranura 942 para recepción de aceite y se impulsa de manera forzada en la ranura 936 a través de perforaciones o muescas 938.

El mecanismo 900 para transferencia de par motor incluye también una pluralidad de rodillos 943 separados circunferencialmente entre sí y mantenidos en contacto con una pluralidad de superficies de leva 944 formadas en la pista de rodadura exterior 906 a través de una jaula 946 y muelles múltiples 948. Una placa 950 para retención de jaula acopla una superficie 952 de la pista de rodadura exterior 906 para mantener la ubicación axial de la jaula, los muelles múltiples y la unidad de rodillos. Una abrazadera de sujeción 953 de junta se coloca dentro de una ranura 954 formada en la pista de rodadura exterior 906. La abrazadera de sujeción 953 mantiene la posición axial de la placa 950 para sujeción de jaula y una junta 956. La junta 956 acopla tanto la pista de rodadura exterior 906 como la pista de rodadura interior 908. Los bloques de alineación 960 cooperan con la jaula 946 para mantener una disposición concéntrica entre la pista de rodadura interior 908 y la pista de rodadura exterior 906 cuando el mecanismo 900 para transferencia de par motor funciona en un modo de rotación libre. Una pluralidad de muelles 962 que se extienden circunferencialmente impulsan la jaula 946 para que gire con relación a la pista de rodadura exterior 906 desviando así los rodillos 943 en acoplamiento con las superficies de leva 944.

Además, el análisis anterior expone y describe modalidades simplemente ilustrativas de la presente descripción. Un experto en la técnica reconocerá fácilmente a partir de este análisis, y de los dibujos anexos y las reivindicaciones, que se pueden realizar diversos cambios, modificaciones y variaciones en la misma sin apartarse del espíritu y alcance de la descripción como se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de arranque para un vehículo híbrido que incluye un motor de combustión interna que tiene un cigüeñal soportado giratoriamente dentro de un bloque de motor, el sistema de arranque comprende: un motor arrancador; un engranaje con piñón accionado selectivamente por el motor arrancador; una placa de accionamiento que tiene un conjunto de dientes en acoplamiento de engranado constante con el engranaje con piñón; una unidad de embrague unidireccional para interconectar propulsoramente la placa de accionamiento y el cigüeñal, la unidad del embrague incluye una pista de rodadura interior adaptada para ser fija para rotación con el cigüeñal, una pista de rodadura exterior acoplada para rotación con la placa de accionamiento y una pluralidad de rodillos colocados radialmente entre las mismas, en donde la pista de rodadura exterior incluye un primer conjunto de dientes que acopla propulsoramente un segundo conjunto de dientes en la placa de accionamiento y dispuesto para permitir que la pista de rodadura exterior gire alrededor de un eje descentrado con un eje de rotación de la placa de accionamiento; y un muelle que acopla la placa de accionamiento y la pista de rodadura exterior para empujar el primero y segundo conjuntos de dientes en alineamiento entre sí.

2. El sistema de arranque según la reivindicación 1, en donde la pista de rodadura exterior incluye una ranura para recibir el muelle.

3. El sistema de arranque según la reivindicación 2 en donde el muelle se configura como una arandela que rodea la pista de rodadura exterior.

4. El sistema de arranque según la reivindicación 3 que incluye además una arandela de presión colocada dentro de la ranura en la pista de rodadura exterior para retener el muelle en un estado comprimido.

5. El sistema de arranque según la reivindicación 1, en donde el muelle amortigua las vibraciones entre la pista de rodadura exterior y la placa de accionamiento.

6. El sistema de arranque según la reivindicación 1, que incluye además otro muelle colocado entre la pista de rodadura exterior y la placa de accionamiento que actúa en oposición al muelle, en donde los muelles empujan la placa de accionamiento hacia una posición centrada.

7. El sistema de arranque según la reivindicación 6, en donde los muelles se configuran como aros circulares que tienen superficies con aletas.

8. El sistema de arranque según la reivindicación 1, que incluye además un aro cortado colocado dentro de una ranura de la pista de rodadura interior y una ranura de la pista de rodadura exterior.

9. El sistema de arranque según la reivindicación 8, que incluye además una junta que acopla una superficie interior de la pista de rodadura exterior y una superficie exterior de la pista de rodadura interior, la junta está colocada axialmente hacia el exterior de los rodillos.

10. El sistema de arranque según la reivindicación 9, que incluye además una jaula para colocar los rodillos en una relación separada, en donde los rodillos, la jaula, el aro cortado y la junta se colocan prácticamente a lo largo del mismo radio.

11. El sistema de arranque según la reivindicación 8, que incluye además una pluralidad de aberturas que se extienden a través de la pista de rodadura interior para permitir que la lubricación entre en contacto con el aro cortado .

12. El sistema de arranque según la reivindicación 1, en donde el muelle incluye un aro elastomérico cargado en compresión.

13. El sistema de arranque según la reivindicación 1, en donde el primer conjunto de dientes incluye una acanaladura .