BR0307162B1 - engrenagem continuamente variável - Google Patents

Description

“ENGRENAGEM CONTINUAMENTE VARIÁVEL” Campo da Invenção [001] A invenção refere-se a uma engrenagem continuamente variável incluindo duas partes de engrenagem continuamente variável que estáo dispostas paralelamente em um trem de engrenagem.

Antecedentes da Invenção [002] Tal engrenagem é conhecida através da patente norte-americana US 1.709,346, por exemplo, uma engrenagem cônica central sendo conduzida nestas disposições, a dita engrenagem cônica central interagindo através de um respectivo anel de atrito com uma ou uma pluralidade de engrenagens cônicas de saída diretamente opostas orientadas para ser axialmente paralelas com a engrenagem cônica de entrada e tendo sua superfície externa com um espaçamento constante a partir da referida engrenagem cônica de entrada. Os anéis de atrito sào deslocáveis ao longo de um dos espaços, através de uma estrutura comum, de modo que uma relação de transmissão possa ser continuamente variada entre a engrenagem cônica de entrada e as engrenagens cônicas de saída. Os respectivos membros de acionamento das engrenagens cônicas de acionamento estão conectados às engrenagens satélites de uma engrenagem planetária, de modo que um torque aplicado pela engrenagem cônica de entrada seja distribuído para as respectivas engrenagens cônicas de acionamento e adicionadas novamente através da engrenagem planetária, uma rpm (rotação por minuto) constante das engrenagens satélites e das engrenagens cônicas de acionamento sendo forçadas pelo acoplamento das engrenagens satélite. Embora esta disposição resolva o problema que surge com os tais tipos de engrenagens cônicas de anel de atrito, bem como com outras transmissões continuamente variáveis (CVT), que é a que está em alto torque, a variabilidade contínua faz com que o deslizamento que só pode ser impedido de ocorrer com elevadas forças de compressão e as perdas resultantes em termos de eficiência. Isto, no entanto, envolve o maior problema que as menores tolerâncias de fabricação ou imprecisões resultarão em perdas ulteriores por atrito.

[003] Por conseguinte, é o objeto da presente invenção proporcionar uma engrenagem continuamente variável que seja capaz de transmitir maiores torques com pequenas perdas enquanto fornece segurança operacional.

[004] A solução proposta pela invenção é uma engrenagem continuamente variável tendo pelo menos duas partes de engrenagem continuamente variável que estejam dispostas paralelamente em um trem de engrenagem, dita transmissão sendo caracterizada pelo fato das duas partes de engrenagem continuamente variável estarem conectadas através de um pinhão intercambiável aos respectivos membro de entrada e membro de saída.

[005] A utilização de um pinhão intercambiável, o qual também é referido como uma engrenagem de supressão oferece a vantagem de que a rpm idêntica ou a rpm exatamente determinada não é forçada por um dos membros de engrenagem das partes de transmissão, como é no caso do estado da técnica. Em vez disso, as duas partes da engrenagem fornecem a sua própria quota dependente de rpm na rpm resultante do pinhão intercambiável. Por conseguinte, a disposição da invenção permite atuar separadamente e regular as duas partes da engrenagem, explorando, assim, as vantagens resultantes da decomposição de uma engrenagem continuamente variável em duas partes da engrenagem continuamente variável bem como a divisão do torque entre as duas partes da engrenagem sem o “perde e ganha” de perdas por atrito ou aumento do gasto de regulação resultante de uma rpm forçada, por exemplo.

[006] A atual assimetria e, como resultado disso, a livre conexão das duas partes da engrenagem através do pinhão intercambiável oferece vantagens inesperadas com relação ao desenho e uso da transmissão, mais especificamente em relação à eficiência, bem como no que diz respeito às exigências de controle que não é possível se a conexão apresentar a simetria imposta pelo acoplamento das engrenagens satélites de uma engrenagem planetária.

[007] Normalmente, um pinhão intercambiável da invenção inclui, por exemplo, engrenagens planetárias em que dois dos três componentes da transmissão (engrenagens satélites, engrenagem central e engrenagem coroa externa) estão conectados às duas partes da engrenagem e o terceiro membro da engrenagem é usado como condutor ou engrenagem principal, com as engrenagens satélites sendo utilizadas em conjunto como um membro de engrenagem ou um diferencial na qual as duas partes da engrenagem estão conectadas a um dos membros de diferenciação do diferencial.

[008] As duas partes da engrenagem continuamente variável podem compreender um membro de engrenagem comum em seu lado afastado do pinhão intercambiável. O referido membro de engrenagem comum pode ser um eixo de entrada comum ou um eixo de saída comum. Mais especificamente, ele pode ser um membro de engrenagem direta das duas engrenagens continuamente variáveis utilizadas conjuntamente por ambas as partes de transmissão. No caso das engrenagens de atrito cônicas, por exemplo, uma das engrenagens cônicas é adequada para ser utilizada como o membro de engrenagem comum. Graças a tal concepção, uma transmissão deste tipo é bastante compacta e de baixo custo de fabricação, uma vez que o número total de elementos da transmissão correspondente pode ser minimizado pela dupla utilização da mesma.

[009] Tal como aqui utilizado, o termo “o lado afastado do pinhão intercambiável” designa uma direção no trem de engrenagem que é definida pelo fluxo de forças através da transmissão e não deve necessariamente coincidir com as condições geométricas ou espaciais.

[0010] Um grande número de engrenagens continuamente variáveis compreende um plano de transmissão principal em que os mais importantes componentes estruturais, como o eixo de entrada e saída, engrenagens cônicas de entrada e saída ou elementos semelhantes exibindo simetria rotacional são dispostos definindo, assim, um plano de transmissão. A engrenagem da presente invenção é de uma construção particularmente compacta, se os dois planos principais de transmissão das duas partes da engrenagem forem paralelos uns aos outros. Se os dois planos de transmissão forem idênticos, uma construção particularmente plana pode ser conseguida. A transmissão da invenção concebida desta maneira é extremamente plana e é, além disso, capaz de atender aos altos torques. Entre outras coisas, tal transmissão é particularmente adequada para pequenos veículos com motores à diesel, porque é concebido para ter um tamanho geral particularmente adequado para fixação abaixo de uma caixa de carga e é ainda capaz de facilmente cumprir com os altos torques de motores à diesel modernos.

[0011] Além disso, outra peça de transmissão variável, tal como mais especificamente uma embreagem ou uma marcha à ré, pode ser proporcionada entre pelo menos uma das partes de engrenagem continuamente variável e o pinhão intercambiável. Essa disposição permite realizar transmissões com comportamentos bruscos de motoristas, mais especificamente, com a possibilidade de fornecer uma marcha contínua para frente e para trás. É, mais especificamente, possível realimentar essa transmissão em si mesmo, de tal maneira, que quando a engrenagem de transmissão estiver em execução a engrenagem pare sem qualquer forque sendo aplicado.

[0012] Embora o presente invento aumente consideravelmente a eficiência da transmissão geral em relação ãs transmissões do estado da técnica, as engrenagens continuamente variáveis ainda exibem perdas muito elevadas, mais particularmente, sob condições de operação relativamente constantes ã medida que ocorrem, por exemplo, após o arranque ou em uma estrada secundária ou uma estrada principal. De modo a evitar estas perdas, mais especificamente, sob condições de operação em que uma engrenagem continuamente variável não seja absolutamente necessária, é vantajoso se, pelo menos uma das partes da engrenagem continuamente variável possa ser ignorada. Sob as condições de funcionamento acima mencionadas, a parte da engrenagem continuamente variável com as suas perdas elevadas podem, assim, ser ignoradas, de modo que a eficiência seja aumentada nestas condições de funcionamento.

Descrição das Figuras [0013] Vantagens adicionais, objetos e propriedades da presente invenção tornar-se-ào evidentes a partir da seguinte descrição das figuras anexas: [0014] A figura 1 ê uma vista esquemãtica de uma primeira engrenagem do invento;

[0015] A figura 2 mostra uma engrenagem da invenção, de acordo com a figura 1 com possibilidades de deslocamentos adicionais;

[0016] A figura 3 mostra uma segunda embreagem do invento ilustrado em uma ilustração similar aos das figuras 1 e 2;

[0017] A figura 4 mostra uma terceira embreagem da invenção;

[0018] A figura 5 mostra uma embreagem, como mostrado na figura 4 com possibilidades de deslocamentos adicionais.

[0019] A figura 6 mostra uma parte de transmissão alternativa, especificamente, para as realizações, como mostradas nas figuras 1 a 4, Descrição da Invenção [0020] A engrenagem continuamente variável ilustrada na figura 1 compreende uma entrada engrenagem cônica de entrada (1) e duas engrenagens cônicas de saída (2, 3), sendo, cada uma, acopladas à engrenagem cônica de entrada [1) através de anéis de atrito (4, 5) girando em torno de cada uma das respectivas engrenagens cônicas de saída (2, 3). Ao deslocar os anéis de atrito (4, 5) ao longo dos espaços deixados entre as engrenagens cônicas (1, 2, 3), as partes de transmissão (6, 7) podem ser variadas continuamente através das engrenagens cônicas (1, 2) e (1, 3), respectivamente.

[0021] No lado de saída, as duas partes de transmissão (6, 7), ou melhor, a duas engrenagens cônicas de saída (2, 3) estão conectadas a um eixo condutor de saída (9) por meio de uma transmissão (8) agindo como um pinhão intercambiãvel. No exemplo da realização ilustrada na figura 1, a transmissão {8) agindo como um pinhão intercambiãvel inclui uma engrenagem planetária com uma engrenagem coroa externa {II), engrenagens satélites (12) e uma engrenagem central (13). A engrenagem coroa externa (11) é firmemente conectada a outra engrenagem coroa (14), que por sua vez engrena com um pinhão (15) disposto no eixo condutor (16) da engrenagem cônica de saída (3). Da mesma forma,, a engrenagem central (13) está firmemente conectada a uma engrenagem (17) e gira em conjunto com esta última, que, por sua vez, engrena com ura pinhão (18) disposto no eixo condutor (19) da engrenagem cônica de saida (2). As engrenagens satélites (12) são, ainda, transportadas em uma estrutura (20) que é conectada ao eixo condutor de saida (9) e gira juntamente com o eixo condutor de saída (9) e as engrenagens satélites (12). Uma transmissão (8) que atua como um pinhão intercambiável é então proporcionada no qual a rpm dos pinhões intercambiáveis (15, 18) e das engrenagens cônicas de saída (2, 3) é adicionada ao total de rpm do eixo condutor de saída (9), dependendo da relação de transmissão e sob a posição dos anéis de atrito (4, 5). As relações de transmissão são, de preferência, escolhidas de modo que as engrenagens satélites (12) parem a rotação de si mesmas na estrutura (20) e apenas rotacionem em conjunto com a engrenagem coroa externa (11) e a engrenagem central (13), quando os anéis de atrito (4, 5) estiverem em posições idênticas, ou seja, quando as duas engrenagens cônicas de saída (2, 3) estiverem a mesma rpm. As perdas que ocorrem, em particular, em operação contínua pode, então, ser minimizadas. Um acoplamento (21) através da qual o eixo condutor de saída (9) possa ser conectado à engrenagem cônica de entrada (1), quer diretamente, quer, de acordo com uma realização concreta, através de uma engrenagem de avanço, serve ainda para minimizar as perdas de modo que as duas partes da transmissão (6, 7) possam ser ignoradas, mais especificamente, em velocidades elevadas ou relativamente uniformes na qual as vantagens de uma engrenagem continuamente variável não possam ser exploradas de qualquer forma e, em que tal tipo de engrenagens continuamente variáveis resultem em perdas desnecessárias.

[0022] Como é evidente, a transmissão (8) agindo como um pinhão intercambiável acrescenta a rpm das duas engrenagens cônicas de saída (2, 3) e para o restante serve como um equilíbrio de torque para os torques aplicados nestas engrenagens cônicas de saída (2, 3).

[0023] O exemplo da forma de realização ilustrada na figura 2 corresponde essencialmente ao exemplo de realização da figura 1, de modo que os componentes estruturais que operam de forma idêntica são identificados com o mesmo número de referência e as funcionalidades idênticas não serão repetidas. Em comparação com o exemplo da realização da figura 1, o exemplo da forma de realização da figura 2 compreende ainda, de um lado, uma embreagem de travamento (22) através da qual uma estrutura giratória (20) das engrenagens satélites (12) pode ser fixa a engrenagem coroa externa (11) e, no outro lado, um acoplamento (23), por meio do qual a estrutura giratória (20) e o eixo condutor de saída (9) podem ser fixados a um invólucro estacionário de acoplamento (não mostrado). A embreagem de travamento (22) serve para forçar as engrenagens satélites (12) a pararem de girar sobre seu próprio eixo sob determinadas condições de operação, de modo que as perdas através das engrenagens satélites (12) sejam evitadas e o invólucro ou a estrutura (20) e eixo condutor de saída (9) girem em conjunto com a engrenagem coroa externa (11) e a engrenagem central (13). O acoplamento (23) serve para manter as engrenagens satélites (12) estacionadas, mas pode rotacionando em tomo do seu próprio eixo. Este arranjo é mais especificamente fornecido para cooperar com uma transmissão que é concebida de tal maneira que a engrenagem coroa externa (11) e a engrenagem central (13) sejam capazes de rotacionar em direções opostas ou que girem em direções opostas. Isto pode, por exemplo, ser realizado por meio de uma engrenagem dentada interposta adicional ou através de uma marcha à ré separada no trem de engrenagem entre pelo menos uma das partes de transmissão (6, 7) e a transmissão (8) atuando como um pinhão intercambiável. Com tal disposição, a transmissão (8) atuando como um pinhão intercambiável pode ser acionado através das duas partes de transmissão (6, 7) de transmissão, de modo a se obter uma rpm de 0 sobre o eixo condutor de saída (9), mesmo que a engrenagem cônica de entrada (1) rotacione. Nesta condição, o acoplamento (23) pode ser utilizado para corrigir a transmissão. Com tal disposição, o eixo condutor de saída (9) pode ser iniciado pelo mero deslocamento dos anéis de atrito (4, 5) ou pelo deslocando das partes de transmissão (6, 7).

[0024] A disposição ilustrada na figura 3 também corresponde substancialmente à disposição mostrada na figura 1. Na medida em que, as partes de transmissão (6, 7) são idênticas nas duas modalidades. Em comparação com a disposição mostrada na figura 1, a transmissão (8) atua como um pinhão intercambiável da disposição da figura 3, entretanto, apresenta um desenho diferente. Por esta razão, as partes dos componentes coincidem e seus funcionamentos também não serão aqui descritos em detalhe.

[0025] Na engrenagem continuamente variável ilustrada na figura 3, o eixo condutor de saída (9) é diretamente conectado a uma engrenagem coroa externa (24) de uma engrenagem planetária e gira em conjunto com a mesma. As engrenagens satélites (12) são, além disso, transportadas em uma estrutura (25) capaz de rotacionar juntamente com as engrenagens satélites (12) e uma engrenagem (26), a referida engrenagem (26) que engrena com o pinhão (15) sobre o eixo condutor (16) da engrenagem cônica de saída (3). Pelo contrário, a engrenagem central (13) é conectada a uma engrenagem (17) que engrena com o pinhão (18) sobre o eixo condutor (19) da engrenagem cônica de saída (2), como nos exemplos das formas de realização mostradas nas figuras 1 e 2.

[0026] A transmissão (8) mostrada na figura 3 também funciona como um pinhão intercambiável e adiciona ou subtrai a rpm das duas partes da engrenagem (6, 7).

[0027] Com relação as suas partes de transmissão (6, 7), o arranjo ilustrado na figura 4 corresponde às configurações ilustradas nas figuras 1 a 3. Essencialmente, apenas a transmissão (8) apresenta um desenho diferente. A transmissão (8) que atua como um pinhão intercambiável é conduzido através das respectivas engrenagens cônicas (27, 28), que são dispostas nos respectivos eixos condutores (16, 19) das engrenagens cônicas de saída (3, 2), respectivamente. Para este fim, as engrenagens cônicas (27, 28) engrenam com uma das respectivas engrenagens cônicas (29, 30), que por sua vez estão conectadas às engrenagens cônicas estacionárias (31, 32) de um diferencial que está em rotação sobre o seu próprio eixo. A transmissão da figura 4 é conduzida por uma engrenagem dentada (10) que está conectada a mancais das respectivas engrenagens cônicas rotativas (33, 34) que, por sua vez engrenam com as respectivas engrenagens cônicas estacionárias (31, 32) do diferencial. Como é evidente, este arranjo também provê um pinhão intercambiável.

[0028] O exemplo da forma de realização da figura 5 corresponde na sua estrutura básica ao exemplo da realização da figura 4, de modo que, outra vez, a transmissão (8) atuando como um pinhão intercambiável é substancialmente formada por um diferencial (35) que conduz o eixo condutor de saída (9) com uma engrenagem condutora (36) através de uma engrenagem cônica (37). Além disso, a engrenagem condutora (36) engrena com uma engrenagem cônica (38), que por sua vez, é conectável à engrenagem cônica de entrada (1) através de uma embreagem sincronizada (39), de modo que as duas partes da engrenagem (6, 7) possam ser ignoradas quando for necessário. Além disso, nesta disposição, os eixos condutores (16, 19) das engrenagens cônicas de saída (2, 3) são seletivamente deslocavéis, através das embreagens sincronizadas (40, 41), para as engrenagens cônicas (42, 43, 44, 45), respectivamente, que, por sua vez engrena com engrenagens cônicas (46, 47) que estão conectadas às engrenagens cônicas do diferencial, cada uma das quais giram em tomo de um eixo estacionário. As embreagens sincronizadas (40, 41), permitem então a facilmente mudar a direção eficiente de rotação das partes de transmissão (6, 7), de modo que a transmissão mostrada na figura 5 compreenda um comportamento muito versátil.

[0029] Entende-se que, em vez das partes de transmissão (6, 7), outras transmissões continuamente variáveis poderíam ser vantajosamente utilizadas como partes de transmissão para tal tipo de transmissões continuamente variáveis da invenção. Como é evidente a partir das figuras 1 a 5, as partes de transmissão (6, 7), os quais são definidos pelos respectivos eixos da engrenagem cônica (48, 49, 50) que são orientados para ser paralelos uns aos outros, compreendem planos de partes de transmissão que estão mostrados no plano das figuras. Desta forma, estas transmissões são todas planas e são particularmente adequadas para utilização em caminhões ou veículos menores, pois podem, por exemplo, ser providos debaixo de uma plataforma de carga. Esta adequação, ainda mais se aplica, quando utilizando duas partes da engrenagem, onde as transmissões da invenção operam com alta eficiência, mesmo em elevados torques como aqueles aplicados por motores à diesel modernos pois forças de compressão extremamente altas podem ser impedidas de ocorrer quando se utiliza duas partes da engrenagem.

[0030] Como já foi indicado na descrição e nos exemplos das formas de realização mostradas nas figuras 1 a 4 e explanado pelo exemplo, com referência à realização mostrada na figura 5, as características da transmissão geral podem ser significativamente influenciadas pela seleção das direções de rotação, em que as partes de transmissão (5, 7) agem na transmissão (8) atuando como um pinhão intercambiável. A este respeito, engrenagens reversas ou partes de transmissão que alteram a direção de rotação introduzem um determinado efeito benéfico. Uma alternativa a isso é explanada, a título de exemplo, na figura 6 para uma parte de transmissão, incluindo duas engrenagens cônicas (51, 52), que interagem entre si através de um anel de atrito (53). A engrenagem cônica (52) compreende ao lado de uma região de engrenagem cônica normal (D), uma região (R), que gira em sentido contrário, o que, neste exemplo de realização é implementado por um anel cônico (54) girando sobre engrenagens satélites (55) que por sua vez estão firmemente transportados na caixa de engrenagens (56) e as faces internas dos que se deslocam sobre um eixo de engrenagem cônica (57) da engrenagem cônica (52). Desta forma, o anel cônico (54) rotaciona em sentido contrário em relação à direção em que a parte restante da engrenagem cônica (52) gira. Além disso, a engrenagem cônica (52) compreende uma região neutra (N) que compreende um anel cônico (58) que por sua vez é transportado pelo eixo da engrenagem cônica (57), de modo a estar livre para rodar.

[0031] Com esta disposição, o anel de atrito (53) pode ser deslocado primeiro a partir da região principal (D) da engrenagem cônica (52) na região neutra (N), o anel cônico (58) combina a rotação com a engrenagem cônica principal (52) e o anel de atrito (53). Se o anel de atrito (53) for deslocado adicionalmente na direção da região (R) funcionando no sentido inverso, ele deixa a região principal (D), por outro lado, de modo que o sentido de rotação da região neutra (N) possa ser combinado com o sentido de rotação do anel cônico (54) que funciona no sentido inverso. A marcha à ré muito compacta é assim realizada.

[0032] Entende-se que nas transmissões ilustradas nas figuras 1 a 6, o fluxo de forças pode também ser escolhido para fluir na direção oposta, de modo que o eixo condutor de saída (9) ou a engrenagem dentada (10) possa servir como membros de entrada e engrenagem cônica de entrada (1) como a engrenagem cônica de saída.

Claims (8)

1. ENGRENAGEM CONTINUAMENTE VARIÁVEL tendo pelo menos duas partes de engrenagem continuamente variável (6, 7) que estão dispostas paralelamente em um trem de engrenagens, caracterizada pelo fato de as duas partes de engrenagem continuamente variável (6, 7) estarem conectadas através de uma transmissão (8) atuando como um pinhão intercambiável para um membro de entrada e um membro de saída, tais como, engrenagem dentada (10) ou eixo condutor de saída (9), respectívamente.

2. ENGRENAGEM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as duas partes de engrenagem continuamente variável (6, 7) compreenderem um membro de engrenagem comum, tais como, uma engrenagem cônica de entrada (1) no lado afastado da transmissão (8).

3. ENGRENAGEM, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as duas partes de engrenagem continuamente variável (6, 7) compreendem, cada uma, um eixo de entrada, por exemplo, eixo de engrenagem cônica (49) e um eixo de engrenagem de saída, como eixos de engrenagens cônicas (48, 50) dispostos substancialmente paralelos num mesmo plano das partes de transmissão (6, 7), os planos das partes de transmissão (ó, 7) estando dispostos paralelamente uns aos outros.

4. ENGRENAGEM, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que os dois planos das partes de transmissão (6, 7) são idênticos.

5. ENGRENAGEM, de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que as duas partes da transmissão (6, 7) compreendem um eixo de entrada comum, tal como, uma engrenagem cônica de entrada (1), um eixo de engrenagem cônica (49) ou um eixo condutor de saída (9).

6. ENGRENAGEM, de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que entre pelo menos uma das duas partes da transmissão (6, 7) e a transmissão (8) é provida uma parte de transmissão variável adicional, como um acoplamento (21), embreagens sincronizadas (39, 40, 41), mais especificamente, uma embreagem ou uma marcha à ré.

7. ENGRENAGEM, de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das partes de engrenagem continuamente variável (6, 7) é ignorada via acoplamento (21) ou embreagem sincronizada (39).

8. ENGRENAGEM, de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato da transmissão (8) compreender pelo menos um membro de engrenagem fixo, como a engrenagem satélite (12) ou estrutura (20).