BR102016024483A2

BR102016024483A2 - VARIABLE AND CONTINUOUS GEAR SYSTEM WITH APPLICATION IN TRANSMISSION OF AUTOMOTIVE VEHICLES

Info

Publication number: BR102016024483A2
Application number: BR102016024483-8A
Authority: BR
Inventors: Leôncio Cerqueira Francisco
Original assignee: Francisco Leoncio Cerqueira
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2018-05-02

Abstract

?sistema de engrenagem variável e contínua com aplicação na transmissão de veículos automotores?. trata-se de sistema de engrenagens aplicado em veículos diversos (v), mais precisamente constituído por dois discos rígidos sendo um motor (10)/(10a) e outro movido (20) acoplados entre si por faceamento, cada um vinculado a um eixo (e1)/(e2) no centro da suas faces externas, e contendo ambos nas outras faces de contato, pelo menos um sulco (came) (30)/(70) e (40) respectivamente, com largura e altura adequadas para cada came envolver com exatidão a metade de uma esfera (50), ficando a referida esfera abrangida pelos dois cames (30)/(40) ou (70)/(40) e a eles vinculada, e podendo deslizar suavemente de uma extremidade à outra de cada par de cames a fim de atuar como engrenagem de transmissão para transferir o torque do disco motor (10)/(10a) ao disco movido (20); a posição da esfera (50) é regulada em cada momento pela resultante das forças de ação e reação que as faces laterais dos pares de cames (30)/(40) ou (70)/(40) dos conjuntos de discos (10)/(20) ou (10a)/(20) exercem sobre ela, levando-a a ocupar o ponto adequado para transferir do disco motor (10)/(10a) ao disco movido (20) o torque desejado, que varia em função da distância da esfera (50) em relação ao eixo central, de acordo com a fórmula que define o torque como o produto da força motriz multiplicada pela sua distância em relação ao eixo."Variable and continuous gear system with application in motor vehicle transmission". It is a gear system applied to various vehicles (v), more precisely consisting of two hard disks being a motor (10) / (10a) and another driven (20) coupled together by facades, each linked to an axis (e1) / (e2) at the center of their outer faces, and both containing at the other contact faces at least one cam (30) / (70) and (40) respectively, with appropriate width and height for each accurately surround the half of a ball (50), said ball being covered by and linked to the two cams (30) / (40) or (70) and sliding smoothly from one end to the other each camshaft to act as a transmission gear to transfer the torque of the drive disc (10) / (10a) to the driven disc (20); the position of the ball (50) is regulated at each moment by the resultant forces of action and reaction that the side faces of the camshaft (30) / (40) or (70) / (40) of the disc assemblies (10) / (20) or (10a) / (20) exert on it, causing it to occupy the proper point to transfer from the motor disc (10) / (10a) to the moved disc (20) the desired torque, which varies according to the distance from the ball (50) to the center axis according to the formula defining torque as the product of the driving force multiplied by its distance from the axis.

Description

(54) Título: SISTEMA DE ENGRENAGEM VARIÁVEL E CONTÍNUA COM APLICAÇÃO NA TRANSMISSÃO DE VEÍCULOS(54) Title: VARIABLE AND CONTINUOUS GEAR SYSTEM WITH APPLICATION IN VEHICLE TRANSMISSION

AUTOMOTORES (51) Int. Cl.: F16H 15/14; F16H 15/08; F16H 15/00 (73) Titular(es): FRANCISCO LEONCIO CERQUEIRA (72) Inventor(es): FRANCISCO LEÔNCIO CERQUEIRA (74) Procurador(es): PAULO ROBERTO MARIANO DA SILVA (57) Resumo: 7SISTEMA DE ENGRENAGEM VARIÁVEL E CONTÍNUA COM APLICAÇÃO NA TRANSMISSÃO DE VEÍCULOSAUTOMOTORS (51) Int. Cl .: F16H 15/14; F16H 08/15; F16H 15/00 (73) Holder (s): FRANCISCO LEONCIO CERQUEIRA (72) Inventor (s): FRANCISCO LEÔNCIO CERQUEIRA (74) Attorney (s): PAULO ROBERTO MARIANO DA SILVA (57) Summary: 7 VARIABLE AND CONTINUOUS GEAR SYSTEM WITH APPLICATION IN VEHICLE TRANSMISSION

AUTOMOTORES?. Trata-se de sistema de engrenagens aplicado em veículos diversos (V), mais precisamente constituído por dois discos rígidos sendo um motor (10)/(10A) e outro movido (20) acoplados entre si por faceamento, cada um vinculado a um eixo (E1)/(E2) no centro da suas faces externas, e contendo ambos nas outras faces de contato, pelo menos um sulco (carne) (30)/(70) e (40) respectivamente, com largura e altura adequadas para cada carne envolver com exatidão a metade de uma esfera (50), ficando a referida esfera abrangida pelos dois carnes (30)/(40) ou (70)/(40) e a eles vinculada, e podendo deslizar suavemente de uma extremidade à outra de cada par de carnes a fim de atuar como engrenagem de transmissão para transferir o torque do disco motor (10)/(10A) ao disco movido (20); a posição da esfera (50) é regulada em cada momento pela resultante das forças de ação e reação que as faces laterais dos pares de carnes (30)/(40) ou (70)/(40) dos conjuntos de discos (10)/(20) ou (10A)/(20) exercem sobre ela, levando-a a ocupar o ponto adequado para transferi(...)AUTOMOTORS ?. It is a gear system applied to different vehicles (V), more precisely consisting of two hard drives, one motor (10) / (10A) and the other driven (20) coupled together by facing, each linked to an axis (E1) / (E2) in the center of its external faces, and containing both on the other contact faces, at least one groove (flesh) (30) / (70) and (40) respectively, with adequate width and height for each meat accurately surrounds half a sphere (50), the sphere being covered by the two meats (30) / (40) or (70) / (40) and linked to them, and can slide smoothly from one end to the other each pair of meats in order to act as a transmission gear to transfer the torque from the motor disc (10) / (10A) to the moved disc (20); the position of the ball (50) is regulated at each moment by the result of the action and reaction forces that the side faces of the meat pairs (30) / (40) or (70) / (40) of the disc sets (10) / (20) or (10A) / (20) exert on it, causing it to occupy the appropriate point for transferring (...)

FIG.1 / 11 “SISTEMA DE ENGRENAGEM VARIÁVEL E CONTÍNUA COM APLICAÇÃO NA TRANSMISSÃO DEVBCULOSAUTOMOTORES’.FIG.1 / 11 “VARIABLE AND CONTINUOUS GEAR SYSTEM WITH APPLICATION TO DEVBCULOSAUTOMOTOTMOTHER TRANSMISSION”.

CAM PO TÉCNICO DA INVENÇÃO [1] Trata a presente patente de invenção de sistema de engrenagem variável e contínua com aplicação na transmissão de veículos automotores, como também de máquinas e veículos diversos, sistema este que compreende um conjunto de dois discos rígidos, ambos dotados em uma das faces de sulco (came) adequado para envolver cada um, com exatidão, a metade de uma esfera; referidos dois discos são acoplados entre si pelas suas faces sulcadas; a esfera pode deslizar ao longo de ambos os cames de acordo com as forças de ação e reação exercidas sobre ela, a fim de transmitir o torque variável do disco motor ao disco movido, ajustando assim automaticamente e de modo contínuo o torque adequado ao movimento desejado. HISTÓRICO DA INVENÇÃO [2] De uma forma geral, o sistema de transmissão, tanto mecânica como automática, é composto por um conjunto de componentes com características de serem robustas e resistentes, afim de transmitirem toda a força e torque para as outros componentes, como, por exemplo, as rodas motoras de um veículo.TECHNICAL COOPERATION OF THE INVENTION [1] This patent for the invention of a variable and continuous gear system with application in the transmission of motor vehicles, as well as machines and various vehicles, a system that comprises a set of two hard drives, both equipped on one of the groove faces (cam) suitable for each one, exactly, involving half a sphere; said two discs are coupled together by their grooved faces; the ball can slide along both cams according to the action and reaction forces exerted on it, in order to transmit the variable torque of the motor disk to the moved disk, thus automatically and continuously adjusting the torque appropriate to the desired movement . BACKGROUND OF THE INVENTION [2] In general, the transmission system, both mechanical and automatic, is composed of a set of components with characteristics of being robust and resistant, in order to transmit all the force and torque to the other components, such as , for example, the driving wheels of a vehicle.

[3] A transmissão da força gerada por um motor existe desde sua criação. No começo a transmissão era realizada por polias e correias ou por discos de atrito colocados perpendicularmente entre si. Depois, foram criadas e introduzidas as relações de transmissão baseadas nas caixas de relações, conhecidas popularmente por caixa de câmbio.[3] The transmission of the force generated by an engine has existed since its creation. In the beginning the transmission was carried out by pulleys and belts or by friction discs placed perpendicular to each other. Then, gear ratios were created and introduced based on gear ratios, popularly known as gearboxes.

[4] Num veículo, por exemplo, as transmissões de força podem ser efetuadas nas rodas dianteiras, traseiras ou nas quatro rodas, independente da posição do motor, que pode estar atrás, na frente ou no centro do veículo.[4] In a vehicle, for example, power transmissions can be made on the front, rear or four wheels, regardless of the position of the engine, which can be behind, in front or in the center of the vehicle.

[5] Atualmente os sistemas de transmissões se dividem em várias categorias, podendo-se dividir em (i) manuais, (ii) automatizadas ou (iii) semi-automáticas, (iv) automáticas ou (v) transmissões continuamente variáveis (CVT). Seu principal atributo é fazer com que o motor trabalhe sempre próximo ao ponto de maior eficiência. O sistema tradicional dispõe, via de regra, de um conjunto de[5] Currently, transmission systems are divided into several categories, which can be divided into (i) manual, (ii) automated or (iii) semi-automatic, (iv) automatic or (v) continuously variable transmissions (CVT) . Its main attribute is to make the engine always work close to the point of greatest efficiency. The traditional system has, as a rule, a set of

7/33 / 11 acoplamento/desacoplamento do motor para permitir a troca de marchas da transmissão. Este sistema pode consistir em embreagem, acoplamento hidráulico (conversor de torque), ou acionamento direto (sem sistema de acoplamento) e permite a partida do motor com o veículo parado.7/33 / 11 engine coupling / uncoupling to allow gear shifting of the transmission. This system can consist of clutch, hydraulic coupling (torque converter), or direct drive (without coupling system) and allows the engine to start with the vehicle stopped.

[6] Conforme é de conhecimento dos habilitados, o sistema de transmissão automatizado preserva a caixa de marchas, uma vez que não interrompe a propulsão do veículo no momento da troca; o mesmo é dotado de uma embreagem hidráulica ou conversor hidrodinâmico de torque no qual há um óleo específico internamente em contato com a bomba e uma turbina, sendo que a bomba está ligada ao motor, e transmite o torque deste ao óleo, que ao receber determinada energia, passa a girar a turbina. A turbina está ligada a caixa de mudanças, que recebe a rotação da turbina. As mudanças são realizadas por atuadores hidráulicos, e estes comandados por uma unidade de controle.[6] As is known to those qualified, the automated transmission system preserves the gearbox, since it does not interrupt the vehicle's propulsion at the time of exchange; it is equipped with a hydraulic clutch or hydrodynamic torque converter in which there is a specific oil internally in contact with the pump and a turbine, the pump being connected to the engine, and transmits its torque to the oil, which upon receiving it energy, the turbine starts to rotate. The turbine is connected to the gearbox, which receives the rotation of the turbine. The changes are made by hydraulic actuators, and these are controlled by a control unit.

[7] Dentre dos modelos de sistemas de transmissão automático é previ st o no mercado o sistema de transmissão continuamente variável - CVT - que consiste na adoção de duas polias de diâmetro variável, ligadas entre si por uma correia ou por outro adonamento mecânico, sendo que uma polia prinapal está ligada ao motor pelo conversor de torque e a outra polia secundária está ligada ao sistema diferencial.[7] Among the models of automatic transmission systems, the continuously variable transmission system - CVT - is foreseen on the market, which consists of the adoption of two pulleys of variable diameter, connected together by a belt or other mechanical heeling, being that a primary pulley is connected to the motor by the torque converter and the other secondary pulley is connected to the differential system.

[8] Assim, conforme uma das polias diminui seu diâmetro “abrindo”, a outra “aumenta” o seu diâmetro fechando alterando a velocidade de rotação dos seus eixos.[8] Thus, as one of the pulleys decreases its diameter by "opening", the other "increases" its diameter by closing, changing the rotation speed of its axes.

[9] Desta forma, verifica-se a mudança gradual das veloadades relativas das polias e consequentemente, da relação de transmissão onde a transmissão continua variável permite ajustar a relação de transmissão para condidonar a rotação do motor à carga solicitada e à velocidade do veículo.[9] In this way, there is a gradual change in the relative speeds of the pulleys and, consequently, in the transmission ratio where the transmission remains variable, it is possible to adjust the transmission ratio to match the engine speed to the requested load and the vehicle speed.

[10] Ocorre que dito sistema de transmissão continuamente variável - CVT - é substancialmente maior do que um padrão de transmissão, de forma, a ocupar mais espaço no motor, além de apresentar maior peso afetando na economia de combustível.[10] It turns out that this continuously variable transmission system - CVT - is substantially larger than a transmission pattern, in order to occupy more space in the engine, in addition to presenting greater weight affecting fuel economy.

[11] Outra desvantagem reside no fato das características construtivas inviabilizar a aplicação universal tornando-o menos acessível.[11] Another disadvantage lies in the fact that the constructive characteristics make universal application unfeasible, making it less accessible.

8/33 / 118/33 / 11

ANÁLISE DO ESTADO DA TÉCNICA [12] Em pesquisa realizada em bancos de dados especializados foram encontrados documentos referentes a sistemas de transmissão automotiva, tal como, apresentado no documento de n°. PI 9405092-9 que trata de sistema semiautomático de transmissão que apresenta uma proposta intermediária em que o equipamento é instalado, em qualquer veículo automotivo, entre o câmbio e o diferencial, sem a eliminação do sistema de embreagem original, mas substituindo-o apenas nas situações em que a rotação do eixo transferidor de tração for superior à da rotação do motor, e com isso economizar cerca de 20% de combustível, além de poupar o motor de superaquecimento e de atritos e trancos na operação.ANALYSIS OF THE STATE OF THE TECHNIQUE [12] In research carried out in specialized databases, documents were found referring to automotive transmission systems, as presented in document no. PI 9405092-9, which deals with a semiautomatic transmission system that presents an intermediate proposal in which the equipment is installed, in any automotive vehicle, between the transmission and the differential, without eliminating the original clutch system, but replacing it only in situations in which the rotation of the traction transfer shaft is higher than the rotation of the engine, and thereby save about 20% of fuel, in addition to saving the engine from overheating and friction and leaps in operation.

[13] O documento de n°. P9105344-7 trata de transmissão automotiva compacta compreendendo um sistema de embreagem conectado a um eixo principal provido de engrenagens que, por sua vez, são conectadas às engrenagens de um carretel principal, sendo o eixo principal conectado, seletivamente, às engrenagens por ação de uma luva de engate deslocável entre as engrenagens por meio de um primeiro varão de engate; um eixo secundário provido de engrenagens que, por sua vez, são conectadas às engrenagens de um carretel secundário, sendo o eixo secundário alinhado longitudinalmente ao eixo principal e conectado, seletivamente, às engrenagens por ação de uma luva de engate deslocável entre as engrenagens por meio de um segundo varão de engate; um eixo de saída conectado às engrenagens de marcha à ré com uma engrenagem de reversão de giro fixada e acionada ao longo de um guia longitudinal por um terceiro varão de comando, sendo todo conjunto de eixos e engrenagens envoltos e protegidos por uma carcaça composta que externamente, sustenta um sistema de solenóides para acionamento automático dos varões de comando.[13] Document no. P9105344-7 deals with compact automotive transmission comprising a clutch system connected to a main shaft provided with gears which, in turn, are connected to the gears of a main spool, the main shaft being selectively connected to the gears by action of a coupling sleeve movable between the gears by means of a first coupling rod; a secondary shaft provided with gears which, in turn, are connected to the gears of a secondary spool, the secondary axis being longitudinally aligned to the main shaft and selectively connected to the gears by the action of a hitch sleeve displaceable between the gears by means of a second coupling rod; an output shaft connected to the reverse gears with a reversing swing gear fixed and driven along a longitudinal guide by a third control rod, the whole set of shafts and gears wrapped and protected by a composite housing that externally , supports a solenoid system for automatic activation of the control bars.

[14] Como se observa, apesar dos documentos supracitados pesquisados apresentarem sistemas de transmissões automotivas, as características construtivas do objeto ora requerido é distinta das características apresentadas nos documentos, garantindo, assim, que o mesmo atenda aos requisitos legais de patenteabilidade.[14] As noted, despite the aforementioned documents researched present automotive transmission systems, the constructive characteristics of the object now required are different from the characteristics presented in the documents, thus ensuring that it meets the legal requirements for patentability.

OBJETIVOS DA INVENÇÃOOBJECTIVES OF THE INVENTION

9/33 / 11 [15] O principal objetivo desta invenção é disponibilizar um inovador sistema de engrenagem destinado a variar o torque em veículos, máquinas e outros mecanismos, realizando tal variação com baixo custo, de modo contínuo e sem transição brusca de velocidade. Para se entender bem os princípios de funcionamento e o alcance prático da invenção, destaca-se que o termo ‘torque’ refere-se ao esforço de rotação em uma máquina ou motor, e corresponde ao produto da força motriz pela distância do seu ponto de aplicação até o eixo. Pbde assim ser resumido na fórmula T = F x D, onde T é o torque, F é a força aplicada, e D a distância do ponto de aplicação da força em relação ao eixo de rotação. Portanto esta fórmula estabelece que o torque aumenta ou diminui na proporção em que aumenta ou diminui a força aplicada, e também aumenta ou diminui na proporção em que aumenta ou diminui a distância da força ao eixo de rotação. Um desejável aumento de torque pode, portanto, ser obtido aumentando a força aplicada ou a sua distância em relação ao eixo, conforme as disponibilidades.9/33 / 11 [15] The main objective of this invention is to provide an innovative gear system designed to vary the torque in vehicles, machines and other mechanisms, making such variation with low cost, in a continuous manner and without sudden speed transition. In order to fully understand the operating principles and practical scope of the invention, it is highlighted that the term 'torque' refers to the rotation effort in a machine or motor, and corresponds to the product of the driving force by the distance from its point of application to the axis. It can thus be summarized in the formula T = F x D, where T is the torque, F is the applied force, and D the distance from the point of application of the force in relation to the axis of rotation. Therefore, this formula establishes that the torque increases or decreases in proportion as the applied force increases or decreases, and also increases or decreases in the proportion in which the distance from the force to the axis of rotation increases or decreases. A desirable increase in torque can therefore be obtained by increasing the applied force or its distance from the axis, according to availability.

[16] Na engrenagem de um sistema convencional, a distância dos seus dentes ao eixo são estanques, obtendo-se a variação de torque em um conjunto de engrenagens por meio da substituição de uma das componentes do conjunto por outra de diâmetro diferente. A variação de torque fica, portanto, limitada aos diâmetros das engrenagens disponíveis, e a substituição de uma por outra se faz de acordo com os saltos ou degraus existentes entre elas.[16] In the gear of a conventional system, the distance between its teeth and the shaft is watertight, obtaining the torque variation in a set of gears by replacing one of the components of the set with another of a different diameter. The torque variation is therefore limited to the diameters of the available gears, and the replacement of one by another is done according to the jumps or steps existing between them.

[17] Vários sistemas foram propostos para substituição das engrenagens convencionais por sistemas de variação contínua, sem saltos ou degraus, mas alguns são aplicáveis apenas a mecanismos de pequeno porte, outros exigem tecnologia de altíssimo custo, tornando-os inacessíveis a grande número de consumidores.[17] Several systems have been proposed to replace conventional gears with systems of continuous variation, without jumps or steps, but some are applicable only to small mechanisms, others require technology of very high cost, making them inaccessible to a large number of consumers .

[18] Esta invenção procura suprir ambas as lacunas citadas acima, oferecendo um sistema robusto e simples de engrenagem variável e contínua, compatível com máquinas de tamanho pequeno, médio ou grande. O seu custo previsível é muito baixo, acessível a faixas de consumo praticamente ilimitadas.[18] This invention seeks to fill both gaps mentioned above, offering a robust and simple system of variable and continuous gear, compatible with small, medium or large machines. Its predictable cost is very low, accessible to practically unlimited consumption ranges.

[19] Este sistema de engrenagem baseia-se em um conjunto de dois discos rígidos com seus respectivos eixos, discos estes acoplados entre si pelas respectivas faces[19] This gear system is based on a set of two hard drives with their respective axes, which are coupled together by their respective faces

10/33 / 11 opostas aos eixos. A face acoplada de cada disco contém um sulco (came) com largura e profundidade adequadas para conter com exatidão a metade de uma esfera, ficando a esfera abrangida pelos dois cames, e podendo deslizar fadlmente entre as duas extremidades de ambos os cames.10/33 / 11 opposite the axes. The coupled face of each disc contains a groove (cam) with an adequate width and depth to accurately contain half a sphere, the sphere being covered by the two cams, and being able to slide smoothly between the two ends of both cams.

VANTAGENS DA INVENÇÃO [20] As vantagens específicas desta invenção somam-se às vantagens comprovadas dos sistemas CVT sobre outros sistemas de transmissão conhecidos, conferindo-lhe indiscutível superioridade:ADVANTAGES OF THE INVENTION [20] The specific advantages of this invention are added to the proven advantages of CVT systems over other known transmission systems, giving it indisputable superiority:

- Todos os componentes são de baixo custo, tornando altamente competitivo o custo de produção e o preço para o consumidor final;- All components are low cost, making the production cost and the price for the final consumer highly competitive;

- A simplicidade e pequeno número dos componentes reduz o custo de fabricação.- The simplicity and small number of components reduces the cost of manufacture.

- Sendo pequeno o número de componentes, falhas mecânicas ou de qualquer outra natureza têm menor espaço para ocorrerem;- If the number of components is small, mechanical failures or any other nature have less space to occur;

- O desgaste previsível de peças é muito pequeno, reduzindo o custo de reposição;- The predictable wear of parts is very small, reducing the replacement cost;

- O torque necessário ao movimento se define automaticamente, pelo equilíbrio das forças de ação e reação envolvidas no movimento, sem a necessidade de componentes adicionais, tanto mecânicos quanto eletrônicos ou informatizados;- The torque required for the movement is automatically defined by the balance of action and reaction forces involved in the movement, without the need for additional components, either mechanical, electronic or computerized;

- O veículo se mantém na melhor faixa de potência;- The vehicle remains in the best power range;

- A aceleração se faz suavemente, sem degraus ou trancos, desde a arrancada até a velocidade de cruzeiro;- Acceleration is done smoothly, without steps or jumps, from the start to the cruising speed;

- A transição de velocidades sem degraus reduz o consumo de combustível;- The transition of speeds without steps reduces fuel consumption;

- O piloto automático (Cruise control ou similar) pode ser incluído com facilidade e baixo custo;- The autopilot (Cruise control or similar) can be included easily and at low cost;

- As dimensões e configurações dos componentes podem ser definidas em faixas amplas, possibilitando o uso do sistema com versatilidade, em conjuntos destinados a veículos e máquinas para trabalhos desde leves até muito pesados; e- The dimensions and configurations of the components can be defined in wide ranges, allowing the use of the system with versatility, in sets intended for vehicles and machines for work from light to very heavy; and

- A substituição do sistema de câmbio em veículos já em uso pode ser facilitada- Replacing the gearbox in vehicles already in use can be made easier

11/33 / 11 pela fabricação de suportes adequados, principalmente para veículos de duas rodas11/33 / 11 for the manufacture of suitable supports, mainly for two-wheel vehicles

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [21] A complementar a presente descrição de modo a obter uma melhor compreensão das características do presente invento e de acordo com uma preferencial realização prática do mesmo, acompanha a descrição, em anexo, um conjunto de desenhos, onde, de maneira exemplificada, embora não limitativa, se representou seu funcionamento:DESCRIPTION OF THE FIGURES [21] To complement the present description in order to obtain a better understanding of the characteristics of the present invention and according to a preferred practical realization thereof, the description, attached, is a set of drawings, where, in a exemplified, although not limiting, its functioning was represented:

A Fgura 1 mostra, em vista lateral do conjunto montado, ilustrando o disco motor (10) e o disco movido (20) acoplados, cada qual ligado respectivamente ao seu eixo (E1) e (E2), e cada um abrangendo uma das metades da esfera (50); o detalhe a parte ilustra o pino e respectivo alojamento para orientar a montagem entre os discos;Figure 1 shows, in side view of the assembled set, illustrating the motor disk (10) and the driven disk (20) coupled, each connected respectively to its axis (E1) and (E2), and each covering one of the halves the sphere (50); the detail part illustrates the pin and its housing to guide the assembly between the discs;

A Fgura 2 mostra o disco motor (10) e respectivo sulco (came) (30) suave curvatura e onde se aloja a metade de uma esfera (50);Figure 2 shows the motor disk (10) and its groove (cam) (30) with a smooth curvature and where half a sphere (50) is housed;

A Fgura 3 mostra o disco movido (20) e respectivo sulco (came) (40) também desenvolvendo suave curvatura, porém, em sentido contrário em relação ao sulco (came ) 30 do disco motor (10); no referido sulco (40) aloja-se a outra metade da esfera (50);Figure 3 shows the moved disk (20) and its groove (cam) (40) also developing smooth curvature, however, in the opposite direction in relation to the groove (cam) 30 of the motor disk (10); in said groove (40) the other half of the sphere (50) is housed;

A figura 4 representa o disco motor (10) e o disco movido (20) acoplados; ambos os sulcos (30) e (40) são ilustrados de maneira tracejada;Figure 4 represents the motor disk (10) and the driven disk (20) coupled; both grooves (30) and (40) are shown in broken lines;

A Figura 4A ilustra um corte em vista lateral, indicado na figura anterior;Figure 4A shows a section in side view, shown in the previous figure;

A Figura 5 representa uma perspectiva explodida dos discos motor (10) e movido (20) ilustrando respectivos sulcos (30) e (40) e esfera (50); em detalhe isolado, observa-se o disco motor girado em 180^o permitindo-se observar melhor o sulco (30) em perspectiva;Figure 5 represents an exploded view of the motor (10) and moved (20) discs showing respective grooves (30) and (40) and sphere (50); in isolated detail, the motor disk rotated 180 ^o is observed, allowing a better view of the groove (30) in perspective;

A Fgura 6 ilustra uma forma alternativa de modelo especial de came (70), ordinariamente em forma espiralada, praticado no disco motor (10A), o qual foi especialmente calculado para exercer também a função de embreagem nos veículos automotores;Figure 6 illustrates an alternative form of a special cam model (70), ordinarily in a spiral form, practiced on the motor disc (10A), which was specially calculated to also exercise the clutch function in motor vehicles;

A Figura 7 representa o disco motor (10A), com o came especial (70) indicado naFigure 7 represents the motor disk (10A), with the special cam (70) indicated on the

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Figura 6 montado acoplado ao disco movido (20) com respectivo came (40); ambos os cames (70) e (40) são mostrados em tracejado, juntamente com a esfera (50); esta configuração possibilita ao disco motor girar aproximadamente meia volta sem exercer pressão sobre a esfera, resultando em um retardamento (delay) entre o início de atuação da força motriz e a sua transmissão para o disco movido (20), conjugando assim o aumento da potênda gerada pela aceleração do motor com o aumento gradual da distância da esfera em relação ao eixo, até que seja atingido o torque necessário para romper a inércia do veículo.Figure 6 assembled coupled to the moved disk (20) with the respective cam (40); both cams (70) and (40) are shown in dashed lines, together with the ball (50); this configuration allows the motor disk to rotate approximately half a turn without exerting pressure on the ball, resulting in a delay (delay) between the start of the driving force and its transmission to the moved disk (20), thus combining the increase in potency generated by the acceleration of the engine with the gradual increase of the distance of the sphere in relation to the axis, until the necessary torque is reached to break the inertia of the vehicle.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [22] Com referência aos desenhos ilustrados, a presente patente de invenção se refere a “SSTEMA DE ENGRENAGEM VARIÁVEL E CONTÍNUA COM APLICAÇÃO NA TRANSMISSÃO DE VEÍCULOS AUTOMOTORES’, mais preasamente dito sistema de engrenagem inovado é destinado a variar o torque em veículos, máquinas e outros mecanismos (V).DESCRIPTION OF THE INVENTION [22] With reference to the illustrated drawings, the present invention patent refers to “VARIABLE AND CONTINUOUS GEAR SYSTEM WITH APPLICATION IN MOTOR VEHICLE TRANSMISSION”, more precisely said innovative gear system is intended to vary the torque in vehicles, machines and other mechanisms (V).

[23] Segundo a presente invenção, o sistema de engrenagem variável e contínua (100) é constituído de um disco motor (10) e um disco movido (20) acoplados entre si; o disco motor (10) recebe a fixação de um eixo (E1), fixação esta realizada na face externa (11) e no centro do referido disco e é realizada por meio de chaveta ou outro meio, enquanto a face externa (21) do disco movido (20) recebe, também em seu centro, a fixação de um eixo (E2). As faces de contato (12) e (22) entre os discos (10) e (20) possuem, cada qual, um sulco (came) (30) e (40), respectivamente. Ambos os sulcos (cames) (30) e (40) são contínuos entre o centro até a periferia de cada disco e cada um deles possui largura e profundidade adequadas para alojar, com exatidão, a metade de uma esfera (50), permitindo seu fácil deslizamento em ambos os sentidos ao longo de todo o comprimento dos cames. Os sulcos (30) e (40) podem adotar contornos diferentes conforme as necessidades e conveniências.[23] According to the present invention, the variable and continuous gear system (100) consists of a motor disc (10) and a driven disc (20) coupled together; the motor disk (10) receives the fixation of an axis (E1), this fixation is performed on the external face (11) and in the center of the said disk and it is performed by means of a key or other means, while the external face (21) moved disk (20) receives, also in its center, the fixation of an axis (E2). The contact faces (12) and (22) between the disks (10) and (20) each have a groove (cam) (30) and (40), respectively. Both grooves (cams) (30) and (40) are continuous between the center to the periphery of each disc and each one has an adequate width and depth to accommodate, exactly, the half of a sphere (50), allowing its easy sliding in both directions along the entire length of the cams. The grooves (30) and (40) can adopt different contours according to needs and conveniences.

[24] Numa opção construtiva preferendal (Figuras 2 e 3), o disco motor (10) e o disco movido (20) possuem sulcos (30) e (40) que apresentam perfil curvo e que, quando montados de forma faceada, cada qual é voltado para lados opostos. Uma esfera (50) se aloja nos sulcos (30) e (40) de ambos os discos (10) e (20), quando eles[24] In a preferred constructive option (Figures 2 and 3), the motor disc (10) and the moved disc (20) have grooves (30) and (40) that have a curved profile and that, when assembled in a faceted manner, each which is facing opposite sides. A sphere (50) lodges in the grooves (30) and (40) of both discs (10) and (20) when they

13/33 / 11 estão acoplados, ficando uma metade da referida esfera abrangida por um disco, e a outra metade abrangida pelo outro disco, de tal modo que o movimento da esfera (50) pode fazer-se nos dois discos simultaneamente. Quando se aplica uma força (F1) ao eixo (E1) do disco motor (10), esta força (F1) produz o movimento de rotação do citado disco motor (10) e age sobre a esfera (50), a qual transmite a força ao disco movido (20), podendo gerar no citado disco movido (20) um movimento rotadonal equivalente, passando ambos a girar conjuntamente. A esfera (50) funciona, portanto, como um elemento de transferência de torque de um disco para o outro, sendo esse torque proporcional à força (F1) que move o disco motor (10), e também propordonal à distância da esfera (50) em relação ao eixo (E1).13/33 / 11 are coupled, with one half of said sphere covered by one disk, and the other half covered by the other disk, such that the movement of the sphere (50) can take place on the two disks simultaneously. When a force (F1) is applied to the axis (E1) of the motor disk (10), this force (F1) produces the rotation movement of the mentioned motor disk (10) and acts on the sphere (50), which transmits the forces the moved disc (20), being able to generate in the aforementioned moved disc (20) an equivalent rotational movement, both of which rotate together. The ball (50) therefore functions as a torque transfer element from one disc to the other, this torque being proportional to the force (F1) that moves the motor disc (10), and also propordonal to the distance of the ball (50 ) in relation to the axis (E1).

[25] Nessas condições, podem ocorrer três situações: (i) a força (F1) do disco motor (10) gera sobre o disco movido (20), por meio da esfera (50), o torque sufiaente para girar o disco movido (20) na veloddade desejada; (ii) o torque gerado é insuficiente para girar o disco movido (20), sendo a força (F1) anulada pela força inercial (F2) do disco movido (20), igual e de sentido contrário; e (iii) o torque gerado é maior que o necessário para girar o disco movido (20) na velocidade desejada. Pára que a esfera (50) ocupe sempre a melhor posição para gerar o torque desejado em cada situação nova, é necessário que os cames (30) e (40) dos dois discos (10) e (20) sejam configurados de modo a possibilitar que a esfera (50) se desloque automaticamente de acordo com o torque necessário ao movimento desejado para o veículo ou máquina.[25] Under these conditions, three situations can occur: (i) the force (F1) of the motor disk (10) generates on the driven disk (20), through the ball (50), sufficient torque to rotate the driven disk (20) at the desired speed; (ii) the torque generated is insufficient to rotate the moved disk (20), the force (F1) being canceled by the inertial force (F2) of the moved disk (20), the same and in the opposite direction; and (iii) the torque generated is greater than necessary to rotate the moved disk (20) at the desired speed. So that the ball (50) always occupies the best position to generate the desired torque in each new situation, it is necessary that the cams (30) and (40) of the two discs (10) and (20) are configured in order to allow that the ball (50) moves automatically according to the torque necessary for the desired movement for the vehicle or machine.

[26] É experiênda corrente que, quando duas superfídes sólidas e lisas formam um ângulo entre si, uma esfera colocada entre essas duas superfícies pode ser por elas pressionada, gerando uma força secundária que tende a deslocar a esfera no sentido de distanciá-la do vértice formado pelas duas superfícies. Assim sendo, as bordas dos dois cames (30) e (40) devem ser configuradas de modo a formarem entre si um ângulo adequado para gerar na esfera (50), por meio de ação (F1) e reação (F2), a força secundária (F3) conveniente ao deslocamento desejado. Isto pode ser obtido com o mencionado perfil curvo dos cames, sendo a curvatura de um (30) invertida em relação à curvatura do outro (40), e o raio da curvatura calculado de acordo com o tamanho da força necessária ao deslocamento conveniente da esfera (50).[26] It is current experience that when two solid and smooth surfaces form an angle to each other, a sphere placed between these two surfaces can be pressed by them, generating a secondary force that tends to displace the sphere in order to distance it from the vertex formed by the two surfaces. Therefore, the edges of the two cams (30) and (40) must be configured in such a way as to form an adequate angle between themselves to generate in the sphere (50), through action (F1) and reaction (F2), the force secondary (F3) convenient to the desired displacement. This can be achieved with the aforementioned curved profile of the cams, the curvature of one (30) being inverted in relation to the curvature of the other (40), and the radius of the curvature calculated according to the size of the force necessary for the convenient displacement of the ball (50).

14/33 / 11 [27] Quando a esfera se encontra na posição exata para obter o torque desejado, ocorre um equilíbrio entre ação (F1) e reação (F2) das forças (F1 e F2) que atuam sobre a esfera (50), e ela permanece estacionária até que nova variação do torque se torne necessária. A partir do momento em que ambos os discos (10) e (20) estão em movimento conjunto, a veloadade de rotação de ambos torna-se igual, com imperceptíveis diferenças durante o percurso. O torque conveniente para a velocidade desejada pode aumentar ou diminuir, durante o movimento do veículo, sendo a posição adequada da esfera (50) definida pelo equilíbrio entre as forças de ação e reação (F1) e (F2) que agem sobre ela.14/33 / 11 [27] When the ball is in the exact position to obtain the desired torque, there is a balance between action (F1) and reaction (F2) of the forces (F1 and F2) acting on the ball (50) , and it remains stationary until a new torque variation becomes necessary. From the moment when both disks (10) and (20) are in motion together, the speed of rotation of both becomes equal, with imperceptible differences during the course. The torque suitable for the desired speed can increase or decrease during the movement of the vehicle, the proper position of the ball (50) being defined by the balance between the forces of action and reaction (F1) and (F2) acting on it.

[28] Quando é necessário cessar o movimento do veículo ou máquina, os mecanismos de frenagem produzirão sobre a esfera (50) a composição de forças em sentido contrário ao do prosseguimento do movimento, reduzindo progressivamente o torque transmitido. A transição entre os torques necessários ao movimento do veículo ou máquina se faz, assim, automaticamente, de modo simples, rápido e suave, pelo próprio deslizamento da esfera (50) ao longo dos cames (30) e (40), sem necessidade de controles externos elétricos, eletrônicos, mecânicos ou informáticos. Nestas condições, esta invenção pode ser considerada uma engrenagem variável e contínua, de amplo espectro e de uso universal.[28] When it is necessary to stop the movement of the vehicle or machine, the braking mechanisms will produce on the ball (50) the composition of forces in the opposite direction to the continuation of the movement, progressively reducing the transmitted torque. The transition between the torques necessary for the movement of the vehicle or machine is thus made automatically, simply, quickly and smoothly, by sliding the ball (50) along the cams (30) and (40), without the need for external electrical, electronic, mechanical or computer controls. In these conditions, this invention can be considered a variable and continuous gear, of broad spectrum and of universal use.

[29] Nos veículos automotores com câmbio manual, quando se vai iniciar o seu movimento a partir de uma situação de inércia, o sistema de tração do veículo está parado (rotação zero). A rotação do motor nessa situação é baixa (ponto morto), podendo gerar torque insuficiente para iniciar o deslocamento. Tornam-se necessárias, portanto, duas ações simultâneas do motorista: a primeira, conectar a força do motor ao sistema de tração do veículo, por meio de uma engrenagem de torque elevado, geralmente equivalente à primeira marcha; a segunda, acelerar o motor para que ele gere potência (força) maior. No entanto estas duas ações são insufidentes, devido ao choque entre a grande força do motor e a grande força de inércia do veículo, resultando na parada brusca do motor. Énecessário portanto interpor um mecanismo de sincronização, capaz de equilibrar as duas forças de modo conveniente para gerar o torque adequado ao movimento inicial. Nos sistemas de transmissão atuais, esta[29] In motor vehicles with manual transmission, when starting to move from an inertial situation, the vehicle's traction system is stopped (zero rotation). The engine speed in this situation is low (neutral), which can generate insufficient torque to start the displacement. Therefore, two simultaneous actions by the driver are necessary: the first, connecting the engine power to the vehicle's traction system, using a high torque gear, generally equivalent to the first gear; the second, accelerate the engine so that it generates greater power (strength). However, these two actions are insufficient, due to the shock between the great engine force and the great inertia force of the vehicle, resulting in the sudden stop of the engine. It is therefore necessary to incorporate a synchronization mechanism, capable of balancing the two forces in a convenient way to generate the proper torque for the initial movement. In current transmission systems, this

15/33 / 11 sincronização se obtém por meio da embreagem, que permite acelerar rapidamente a rotação do motor, a fim de propordonar grande potênda; e ao mesmo tempo transferir gradualmente à engrenagem da primeira marcha a potência do motor, sem provocar o choque que interrompería o fundonamento do motor. Assim esta sincronização se faz de modo progressivo e rápido.15/33 / 11 synchronization is achieved by means of the clutch, which allows the engine speed to be accelerated quickly, in order to proponate great power; and at the same time gradually transfer the power of the engine to the gear of the first gear, without causing the shock that would interrupt the foundation of the engine. So this synchronization is done in a progressive and fast way.

[30] Nesta invenção, este conjunto de efeitos pode ser obtido por meio de um modelo espedal de came (70), ordinariamente em forma espiralada, praticado no disco motor (10A) (ver figura 6), dispensando um dispositivo adidonal como a embreagem. Esse modelo especial de came (70) possibilita que, acionando o acelerador do veículo que encontra-se em ponto morto, ocorram dois efeitos imediatos e consecutivos: no primeiro, o eixo motor do veículo é liberado para se conectar com o eixo (E1) do disco motor (10A); no segundo, o disco motor (10A) passa a receber a ação da força motriz (F1) e inicia seu movimento de rotação. O modelo espedal do came (70) do disco motor (10A) possibilita que aproximadamente a metade da primeira volta do disco motor (10A) se faça sem pressão sobre a esfera (50), constituindo um conveniente retardamento (delay) da ação da força motriz (F1) sobre a esfera (50), e consequentemente sobre o disco movido (20).[30] In this invention, this set of effects can be obtained by means of a spherical cam model (70), ordinarily in a spiral shape, practiced on the motor disc (10A) (see figure 6), dispensing with an adidonal device such as the clutch . This special cam model (70) makes it possible that, by activating the accelerator of the vehicle that is in neutral, two immediate and consecutive effects occur: in the first, the driving axle of the vehicle is released to connect with the axle (E1) the motor disk (10A); in the second, the motor disc (10A) starts to receive the action of the driving force (F1) and starts its rotation movement. The espedal model of the cam (70) of the motor disk (10A) allows that approximately half of the first revolution of the motor disk (10A) is done without pressure on the ball (50), constituting a convenient delay (delay) of the action of the force driving (F1) on the sphere (50), and consequently on the moved disk (20).

[31] A partir do momento em que o came (70) do disco motor (10A) começa a exercer pressão sobre a esfera (50), a força secundária (F3), resultante da oposição entre as forças (F1) e (F2), desloca a esfera (50) no sentido da periferia, aumentando o torque sobre o disco movido (20), ao mesmo tempo que o motor do veículo é acelerado, aumentando concomitantemente a força motriz O aumento da força motriz gerada pela aceleração do motor, assodado com o aumento de torque proporcionado pelo aumento da distânaa da esfera (50) em relação ao eixo (E1) contribuem ambos (de acordo com a fórmula T = F x D) para aumentar rapidamente o torque, até atingir o necessário para romper a inércia do veículo, em nível próximo ao do equivalente à primeira marcha. Em seguida as forças de ação e reação, reguladas pelo acelerador, movimentam a esfera (50) para a posição em que se obtém o torque mais adequado às condições do momento. Quando o mecanismo de frenagem é acionado, o eixo do motor é desconectado do eixo (E1) do disco motor (10A), em um[31] From the moment the cam (70) of the motor disc (10A) begins to exert pressure on the ball (50), the secondary force (F3), resulting from the opposition between the forces (F1) and (F2 ), moves the sphere (50) towards the periphery, increasing the torque on the moved disk (20), at the same time that the vehicle's engine is accelerated, concomitantly increasing the driving force Increasing the driving force generated by the acceleration of the motor , satisfied with the increase in torque provided by the increase in the distance of the sphere (50) in relation to the axis (E1) both contribute (according to the formula T = F x D) to quickly increase the torque, until reaching the necessary to break the vehicle's inertia, at a level close to that of the first gear equivalent. Then the action and reaction forces, regulated by the accelerator, move the ball (50) to the position where the torque most appropriate to the current conditions is obtained. When the braking mechanism is activated, the motor shaft is disconnected from the motor disk shaft (E1) (10A), in a

16/33 / 11 momento próximo ao fim do movimento do veículo.16/33 / 11 moment close to the end of the vehicle's movement.

[32] Em torno da projeção interna dos eixos (E1) e (E2) dos dois discos (10)/(10A) e (20) é provida uma mola espiral, com suas extremidades presas cada uma a um dos discos (10)/(10A) e (20). Estando desconectados entre si o eixo motor do veículo e o eixo (E1) do disco motor (10)/(10A), a mola espiral (que se havia tensionado durante o movimento dos discos) promove o retorno do disco motor (10)/(10A) à sua posição inicial, deixando o conjunto disponível para o reinício do movimento do veículo.[32] Around the internal projection of the axes (E1) and (E2) of the two discs (10) / (10A) and (20) a spiral spring is provided, with their ends each attached to one of the discs (10) / (10A) and (20). Being disconnected between the vehicle's drive shaft and the drive disk's shaft (E1) (10) / (10A), the spiral spring (which had tensioned during the movement of the disks) promotes the return of the motor disk (10) / (10A) to its initial position, leaving the assembly available to restart the movement of the vehicle.

[33] É certo que quando o presente invento for colocado em prática, poderão ser introduzidas modificações no que se refere a certos detalhes de construção e forma, sem que isso implique afastar-se dos princípios fundamentais que estão claramente substanciados no quadro reivindicatório, ficando assim entendido que a terminologia empregada não teve a finalidade de limitação.[33] It is true that when the present invention is put into practice, modifications may be made with regard to certain details of construction and shape, without this implying departing from the fundamental principles that are clearly substantiated in the claim framework, leaving it thus understood that the terminology used was not intended to be limiting.

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Claims

1) “VARIABLE AND CONTINUOUS GEAR SYSTEM WITH APPLICATION IN THE TRANSMISSION OF MOTOR VEHICLES”, more precisely it is a gear system applied in different vehicles (V); characterized by two hard drives, one motor (10) / (10A) and the other driven (20) coupled together by facing, each linked to an axis (E1) / (E2) in the center of its external faces, and containing both on the other contact faces, at least one groove (cam) (30) / (70) and (40) respectively, with adequate width and height for each cam to accurately surround half a sphere (50), the said sphere remaining covered by the two cams (30) / (40) or (70) / (40) and linked to them, and can slide smoothly from one end to the other of both pairs of cams in order to act as transmission gear to transfer the torque of the motor disk (10) / (10A) to the moved disk (20); the position of the ball (50) is regulated at each moment by the result of the action and reaction forces that the lateral faces of the pairs of cams (30) / (40) or (70) / (40) of the disc sets (10) / (20) or (10A) / (20) exert on it, causing it to occupy the appropriate point to transfer the desired torque from the motor disk (10) / (10A) to the driven disk (20), which varies according to the distance of the sphere (50) in relation to the central axis (E3), according to the formula that defines torque as the product of the driving force multiplied by its distance from the axis.

2) “VARIABLE AND CONTINUOUS GEAR SYSTEM WITH APPLICATION IN THE TRANSMISSION OF AUTOMOTIVE VHCULOS ', according to claim 1, characterized in that the cam (70) of the motor disc (10A) also performs functions equivalent to those of a clutch, synchronizing the increase the speed (power) of the engine with the gradual displacement of the ball (50) until it reaches the point where the generated torque becomes sufficient to break the inertia of the vehicle.

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