BR112016008908B1

BR112016008908B1 - Sistema de tração para veículos híbridos

Info

Publication number: BR112016008908B1
Application number: BR112016008908-1A
Authority: BR
Inventors: Antonio Francisco Cesaroni
Original assignee: Antonio Francisco Cesaroni
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2022-10-18
Also published as: KR102258744B1; CA2927950A1; JP2017500518A; RU2016119352A; RU2018128000A3; RU2666026C2; CA3133539C; MX2016005188A; CN105848949B; KR20160089372A; EP3060421A1; RU2018128000A; ITPD20130292A1; US10308106B2; CN105848949A; JP6571096B2; CA3133539A1; RU2016119352A3; CA2927950C; WO2015059252A1

Abstract

SISTEMA DE TRAÇÃO PARA VEÍCULOS HÍBRIDOS. Um sistema de tração para veículos compreende uma primeira fonte de energia do tipo não reversível, uma segunda fonte de energia do tipo reversível e uma transmissão que está conectada com a fontes de energia e que inclui um primeiro dispositivo diferencial. A transmissão compreende adicionalmente um variador de velocidade que é interposto entre a primeira fonte e o primeiro dispositivo diferencial e que compreende um dispositivo de variação de velocidade contínuo, e um segundo dispositivo diferencial. O dispositivo de variação de velocidade contínuo é do tipo roda de fricção toroidal e compreende um disco de entrada de movimento lateral, um disco de saída de movimento lateral e pelo menos dois membros de rolo de fricção oscilantes ociosos. Os discos de entrada e de saída de movimento lateral possuem uma superfície de fricção da forma toroidal e os membros de rolo de oscilação ociosos possuem uma superfície de fricção conformada na forma de um domo esférico.

Description

[001] A presente invenção se refere a um sistema de tração para veículos híbridos, que inclui pelo menos uma transmissão continuamente variável do tipo de razão toroidal, do tipo descrito no preâmbulo da reivindicação principal e um método para atuar um sistema de tração para veículos híbridos.

[002] No setor automotivo e o setor de maquinário industrial, é conhecida uma pluralidade de sistemas de tração híbridos, compreendendo um motor de combustão interna, um motor elétrico, uma transmissão para conectar os motores com as rodas de um veículo e um dispositivo de controle para controlar os motores e a transmissão.

[003] Dentre os sistemas híbridos conhecidos, alguns usam a transmissão continuamente variável (CVT) do tipo toroidal. Comumente, nestes sistemas, a CVT toroidal é do tipo com um rolo de oscilação, em que a direção de carga na localização de contato oscila de uma maneira integral com o rolo em si. Isto representa uma enorme desvantagem já que o torque que pode ser transmitido a partir daquela CVT toroidal progressivamente diminui de uma maneira assintótica com um aumento na velocidade do veio de acionamento e consequentemente é mal adaptado às tensões que são introduzidas a partir do veículo, a partir do motor endotérmico ou do motor elétrico. De maneira a compensar esta deficiência típica das CVTs toroidal existentes mencionadas acima, alguns construtores foram obrigados a implementar alguns sistemas auxiliares, que são bem caros e não muito confiáveis, para limitar o torque que é introduzido para a CVT toroidal, e outros sistemas para variar a força normal entre os elementos rotativos daquelas CVTs toroidais. Em particular, o sistema para a variação da carga entre os elementos daquelas CVTs toroidais provê o uso de uma bomba de óleo, uma válvula proporcional e uma peça complexa de software de gerenciamento. O uso da bomba hidráulica é bastante desfavorável já que gera um consumo contínuo de energia.

[004] Tipicamente, nestes sistemas de tração híbridos existentes, o motor elétrico está conectado com as rodas por meio de uma razão de transmissão fixa, portanto é impossível que o sistema de controle faça o controle da velocidade do motor elétrico independentemente da velocidade do veículo. Esta é uma desvantagem para a eficiência global do veículo já que a velocidade do motor elétrico depende da velocidade do veículo e portanto não pode ser mantida no valor que corresponde com a saída máxima do motor elétrico.

[005] Adicionalmente, nos mesmos sistemas de tração híbridos conhecidos, o motor endotérmico está conectado com as rodas com uma série de razões de transmissão fixadas, consequentemente é necessário o uso de um sistema complexo para controlar o motor endotérmico que é capaz de controlar tanto a velocidade quanto o torque distribuído. Já que o torque distribuído pelo motor endotérmico pode danificar a CVT toroidal imediatamente a jusante, isto resulta tanto nos sistemas de controle, o sistema do motor e o sistema para limitar o momento que é introduzido para a CVT, tendo que interagir e se comunicar entre si. A complexidade destes sistemas de controle auxiliares é inevitavelmente uma fonte de altos custos e falta de confiabilidade.

[006] Nos sistemas de tração híbridos conhecidos que não usam uma CVT, outra desvantagem é gerada pelo fato de que é aplicada ao motor de combustão interna uma caixa de engrenagem com razões de transmissão discretas que geram uma dissipação significativa de energia durante as etapas de carga. Adicionalmente, o motor de combustão interna precisa variar continuamente a sua velocidade de forma a se adaptar às condições de viagem do veículo, operando desta forma na velocidade que corresponde com o consumo específico mínimo de combustível para períodos limitados. Isto envolve outra redução na eficiência global do veículo.

[007] Adicionalmente, nos sistemas de tração híbridos conhecidos, são providas condições de operação, tipicamente em baixa velocidade, em que o motor de combustão interna está correndo em neutro, ou é desconectado da transmissão. Sob estas condições, as rodas do veículo recebem energia exclusivamente a partir do motor elétrico, o que portanto precisa ser super dimensionado de maneira adequada, com um aumento resultante nas dimensões e nos custos.

[008] De maneira a resolver o problema, alguns sistemas de tração híbridos proveem um dispositivo para frear a saída do motor de combustão interna de maneira a evitar condições de operação de corrida neutra. No entanto, este dispositivo tem a desvantagem de dissipar energia cinética cada vez que é atuado; com uma redução resultante na eficiência global do veículo.

[009] Em outros sistemas de tração híbridos em que o motor de combustão sempre está conectado com a transmissão, sob as condições de operação em baixa velocidade mencionadas acima tanto quanto a parada completa do veículo, o membro da transmissão conectado com o motor de combustão não inclui a condição de operação em que a razão de transmissão do membro mencionado acima é tal para determinar um valor zero da velocidade daquele membro. Nestes sistemas, é aplicada fricção para desconectar o motor endotérmico do restante da transmissão e um freio para parar o membro mencionado acima nas operações de parada mencionadas acima. O uso de fricção e um freio resulta em um aumento significativo nos custos, os requisitos espaciais da transmissão e a energia dissipada sem realizar trabalho útil para a tração do veículo.

[010] Nestes sistemas, se é usado um dispositivo de frenagem adicional que está conectada com as rodas do veículo, quando o veículo é desligado, vantajosamente é possível dar a partida do motor de combustão atuando e girando o motor elétrico. Na verdade, como a razão de transmissão mencionada acima do membro conectado com o motor de combustão nunca assume o valor zero sob quaisquer condições de operação e a velocidade do membro nunca é zero, o movimento do motor elétrico é transmitido diretamente para o motor de combustão de maneira a dar a partida no mesmo. Estes sistemas de tração híbridos, no entanto, possuem a desvantagem de que, durante as etapas de desaceleração do veículo, uma porção da energia cinética do veículo é transmitida de maneira inevitável a partir das rodas para o motor de combustão por meio do membro conectado com o mesmo já que o membro nunca assume um valor de zero para a velocidade rotativa. Como é conhecido, o motor de combustão não é reversível e consequentemente a energia transmitida para o mesmo durante as etapas de desaceleração do veículo é completamente dispersa por meio de dissipação e a eficiência global do veículo não é satisfatória.

[011] Dentre as CVTs toroidais que possuem algumas das desvantagens definidas acima, em particular é destacado, entre estas que a direção de rotação do veio secundário e do veio de acionamento são opostas, aquela descrita na patente EP1061286 Al de Torotrak Dev LTD, intitulada "Drive mechanism for infinitely variable transmission". Em que a CVT toroidal, a direção da carga entre os elementos rotativos oscila junto com a oscilação do rolo. Esta geometria produz um valor do torque no veio secundário que diminui progressivamente de maneira assintótica com o aumento na velocidade de rotação do veio secundário e consequentemente fica mal adaptado às tensões que surgem a partir do veículo, o motor elétrico e o motor endotérmico em si.

[012] Outro exemplo de um motor híbrido provido com uma CVT toroidal também é descrito no pedido de patente internacional WO 2008/095116.

[013] O problema técnico endereçado pela presente invenção é para prover um sistema de tração para veículos híbridos incluindo pelo menos uma CVT nova que não possui uma caixa de engrenagem com razões de transmissão discretas, fricção ou freios e que é configurado de maneira estrutural de maneira a superar todas as desvantagens definidas com referência à técnica anterior conhecida, garantindo um aumento na eficiência global do veículo sob todas as condições de uso.

[014] Outro problema endereçado pela presente invenção é a provisão de um método para atuar um sistema de tração para veículos híbridos que é configurado de maneira funcional de maneira a garantir a eficiência global ótima do veículo sob todas as condições de uso.

[015] Estes problemas e outros problemas que serão destacados mais claramente abaixo são resolvidos pela invenção com um sistema de tração do tipo incluindo pelo menos uma CVT toroidal que é construída de acordo com as reivindicações anexas.

[016] As funcionalidades e as vantagens da invenção serão percebidas de maneira mais clara a partir da descrição detalhada de algumas modalidades que são ilustradas por meio de exemplo não limitante com referência aos desenhos anexos, em que: - A Figura 1 é um diagrama funcional de um sistema de tração para veículos híbridos que inclui pelo menos uma CVT toroidal de acordo com a presente invenção; - A Figura 2 é uma vista esquemática de uma variante de construção de um sistema de tração para veículos híbridos que inclui pelo menos uma CVT toroidal, em que algumas funções foram omitidas com relação à Figura 1; - A Figura 3 é uma vista esquemática de um sistema de tração para veículos híbridos que inclui pelo menos uma CVT toroidal, de acordo com a presente invenção que compreende todas as funções da Figura 1; - A Figura 4 é uma vista frontal esquemática da geometria da CVT toroidal de acordo com a presente invenção; - As Figuras 5A a 5E são vistas esquemáticas de acordo com uma vista lateral da geometria da CVT toroidal da Figura 3 em várias razões de transmissão; - As Figuras 6A e 6B são dois gráficos que ilustram a correlação entre o torque transmitido e a razão de transmissão e entre a energia transmitida e a razão de transmissão na CVT toroidal de acordo com a presente invenção, respectivamente; - As Figuras 7A e 7B são uma vista frontal esquemática e uma vista lateral esquemática, respectivamente, da geometria da CVT toroidal da presente invenção; - As Figuras 8A e 8B são uma vista frontal esquemática e uma vista lateral esquemática, respectivamente, da geometria da CVT toroidal da presente invenção de acordo com uma modalidade adicional; - As Figuras 9A e 9B são duas vistas frontais parciais esquemáticas da CVT toroidal da FIG. 8A mostrando a CVT em uma condição liberada e com torque aplicado, respectivamente; e - A Figura 10 é um gráfico que ilustra a correlação entre o torque aplicado em um primeiro e um segundo disco de fricção e a razão de transmissão de acordo com a presente invenção.

[017] Nas Figuras 1, 2 e 3, em geral é designado 10 um sistema de tração para veículos. O sistema de tração 10 compreende uma primeira fonte de energia 22, uma segunda fonte de energia 18 e uma transmissão 100 que está conectada com a primeira e a segunda fontes de energia 22, 18.

[018] A primeira fonte de energia 22 é do tipo não reversível e, por exemplo, é constituída, nas variantes de construção das Figuras 2 e 3, por um motor de combustão interna que está conectada com um veio de transmissão 81 para o movimento provido na transmissão 100.

[019] Em outras variantes possíveis de construção da invenção, a primeira fonte de energia 22 é constituída por uma turbina de gás, uma turbina de vapor ou outra fonte de energia não reversível.

[020] A segunda fonte de energia 18 é do tipo reversível e, por exemplo, é constituída, nas variantes de construção das Figuras 2 e 3, por um motor elétrico de corrente alternada que está conectado com a transmissão 100 por meio de um veio de saída de movimento 14. Em outras variantes de construção possíveis, a segunda fonte de energia 18 é constituída por um motor elétrico de corrente direta, ou por um compressor de ar ou um conjunto de um motor e bomba dinâmica de fluido ou qualquer outra fonte de energia reversível. Opcionalmente existe interposta entre a segunda fonte de energia 18 e o veio 14 uma série de engrenagens 26 (ilustradas apenas de maneira esquemática na Figura 1).

[021] A segunda fonte 18 pode ser operada tanto para transmitir energia para a transmissão 100 quanto para receber energia a partir da mesma, através do veio 14. Naquele segundo método de operação, a energia transmitida a partir da transmissão 100 para a segunda fonte 18 é usada para recarregar um acumulador 54 com energia.

[022] Nas variantes das Figuras 2 e 3, o acumulador 54 é constituído por uma bateria que é conectada de maneira elétrica com o motor elétrico 18 por meio de um inversor 20 que é interposto entre eles. Na prática, o motor elétrico 18 é fornecido pela bateria 54 através do inversor 20 quando transmite potência para a transmissão 100 e opera como um gerador elétrico quando ele recebe potência a partir da transmissão 100, recarregando a bateria 54.

[023] Em outras variantes possíveis de construção, o acumulador 54 é selecionado de maneira a ser compatível com a segunda fonte de energia 18. Por exemplo, se a segunda fonte de energia 18 é um compressor de ar ou um conjunto de um motor e bomba dinâmica de fluido, um acumulador dinâmico de fluido será usado.

[024] A transmissão 100 inclui um primeiro dispositivo diferencial 34 com um primeiro membro 50 que está conectada com a primeira fonte de energia 22 através de um variador de velocidade 56, um segundo membro 118 que está conectada com a segunda fonte de energia 18 e um terceiro membro 130 que está conectada com um eixo 30 de um veículo de terra (não ilustrado).

[025] Em outras variantes de construção possíveis, o primeiro membro 50 está conectado com a segunda fonte de energia 18 enquanto o segundo membro 118 está conectado com a primeira fonte de energia 22.

[026] O eixo 30 está conectado com uma ou mais rodas de acionamento 38.

[027] Cada um dos membros 50, 118 e 130 do diferencial 34 pode ser usado tanto como uma entrada quanto como uma saída do movimento para receber ou transmitir potência a partir/para o veio em que está conectado, respectivamente.

[028] A transmissão 100 compreende um variador de velocidade 56 que é interposto entre o primeiro membro 50 do diferencial 34 e a primeira fonte de energia 22. Por meio do variador de velocidade 56, é possível variar de uma maneira contínua a razão de transmissão entre o veio 81 e o primeiro membro 50 do diferencial 34. O variador de velocidade 56 na sua configuração mais completa compreende pelo menos duas transmissões 44 e 48 que são conectadas em paralelo entre si, uma transmissão com variação toroidal contínua (indicada abaixo como CVT toroidal para o bem da brevidade) 246 que está conectada em série com a transmissão 44 e consequentemente em paralelo com a transmissão 48 e um segundo diferencial 42.

[029] O segundo membro 118 está diretamente conectado com o veio 14.

[030] O terceiro membro 130 compreende uma endentação externa 32 que engata com uma roda dentada 132 que é unida fixamente com o eixo 30.

[031] No exemplo de construção das Figuras 2 e 3, o diferencial 34 é do tipo elíptico, em que o primeiro membro 50 é constituído por uma engrenagem de anel que é provida com uma endentação interna 122, o segundo membro 118 é constituído por um pinhão solar e o terceiro membro 130 é constituído por uma engrenagem planetária que porta planeta, em que existem suportadas rotativamente uma pluralidade de engrenagens planetárias dentadas 126. As engrenagens planetárias 126 engatam tanto com a endentação interna 122 quanto com o pinhão 118.

[032] O diferencial 34 mencionado é formado adicionalmente pelo primeiro membro de conexão 50 entre o anel elíptico 122 e o motor de combustão 22, pelo segundo membro de conexão 118 entre o pinhão solar e o motor elétrico 18 e pelo terceiro membro de conexão 130 entre a engrenagem planetária que porta planeta do diferencial em si e o eixo 30, como ilustrado nas Figuras 2 e 3.

[033] Em uma possível variante de construção do diferencial 34 (não presente nas Figuras 2 e 3), o primeiro membro 50 está conectado com o pinhão solar, o segundo membro 118 está conectado com o anel elíptico 122 e o terceiro membro 130 está conectado com a engrenagem planetária que porta planeta do diferencial em si.

[034] Em ambas possíveis variantes de construção, o terceiro membro 130 conecta a engrenagem planetária que porta planeta do diferencial 34 com o eixo 30.

[035] Em outras possíveis variantes de construção da invenção, o diferencial 34 é de outro tipo de construção, por exemplo, com engrenagens cônicas ou engrenagens elípticas tendo mais do que um estágio.

[036] Para propriedades conhecidas dos diferenciais elípticos, as magnitudes características do diferencial 34 são conectadas pelas relações A, B, C, D e E, destacadas abaixo: A) Z118N118 + Z122N50 = (Z118 + Z122)N130, onde: Z118 é o número de dentes do pinhão 118, Z122 é o número de dentes da endentação interna 122, N118 é a velocidade de rotação do pinhão solar 118 e o veio 14, N50 é a velocidade de rotação da engrenagem de anel 50, N130 é a velocidade de rotação da engrenagem planetária que porta planeta 130. B) T130 = T118(Z118 + Z122)/Z118, C) T50 = T130 - T118, D) T50 = T118(Z 122/Z118 ), E) P50 + P118 = P130 onde: T130 é o torque da engrenagem planetária que porta planeta 130, T50 é o torque da engrenagem de anel elíptica 50, T118 é o torque do pinhão solar 118, P50 é a energia transmitida pelo membro 50, P118 é a energia transmitida pelo membro 118, P130 é a energia transmitida pelo membro 130.

[037] Nas relações A, B, C e D, a direção da velocidade de rotação e o torque de cada membro é convencionalmente considerado como sendo positivo na direção do sentido horário para um observador posicionado ao longo dos eixos de rotação do membro 50 e o membro 118 que é direcionado para o diferencial 34. A velocidade de rotação e o torque do membro 130 convencionalmente são considerados como sendo positivos na direção do sentido horário para um observador que está posicionado ao longo do eixo de rotação 130 e está olhando para longe do diferencial 34 para o membro 130. A energia é considerado como sendo positivo quando é transmitido a partir do membro 50 e a partir do membro 118 para o diferencial 34 e a partir do mesmo para o membro 130.

[038] O valor da energia transmitida a partir de cada membro é positivo quando a velocidade de rotação e o torque possuem a mesma direção. Por exemplo, quando N130 e T130 estão ambos na direção do sentido horário ou estão ambos na direção de sentido anti-horário, a energia transmitida pelo diferencial 34 para o membro 130 é positiva. Quando, no entanto, N130 está na direção oposta com relação a T130, a energia transmitida pelo membro 130 para o diferencial 34 é negativa, ou é transmitida a partir do veio 30 para o diferencial 34. É conhecido que o primeiro método de operação tipicamente é gerado quando as fontes de energia 18 e 22 todas descarregam potência para o veículo para a aceleração do mesmo, enquanto o segundo método de operação é gerado quando o veículo, durante uma operação de redução de velocidade, descarrega a energia cinética do mesmo, recarregando o acumulador 54.

[039] Considerações similares podem ser aplicadas aos membros 50 e 118 ou quando a velocidade de rotação e o torque possuem o mesmo sinal, a energia transmitida pelo membro único é introduzida para o diferencial 34, e, por outro lado, quando a velocidade de rotação e o torque possuem direções opostas, a energia transmitida por cada membro é descarregada a partir do diferencial e viaja para as fontes de energia 22 e 18.

[040] Como pode ser observado na Figura 2, a CVT toroidal 246 está conectado com o veio 81 que com relação a CVT 24 6 atua como um veio de entrada ou saída para o movimento.

[041] O variador de velocidade 56 compreende adicionalmente uma transmissão 44 que está conectada em série com a CVT toroidal 246. Esta transmissão 44 preferivelmente é do tipo com apenas uma razão de transmissão discreta.

[042] O variador de velocidade 56 compreende uma transmissão 48 que está conectado em paralelo com o membro que é constituído pela conexão em série entre a transmissão 44 e o dispositivo 246. Aquela transmissão 48 é do tipo com apenas uma razão de transmissão discreta.

[043] A CVT toroidal compreende pelo menos um primeiro disco de fricção toroidal 266 que é conectado de maneira mecânica com o veio 81 e que, de maneira apropriada, também será indicado na sequência como o disco de fricção toroidal de entrada, e um segundo disco de fricção toroidal 270 que está conectado com o primeiro disco de fricção toroidal 266 por meio de pelo menos dois membros de rolo 268 tendo uma superfície esférica do tipo com uma posição de oscilação. O segundo disco de fricção toroidal 270 está conectado com um veio 272 para transmitir a energia que é entrada ou emitida, de acordo com os métodos de operação do variador 56. De maneira apropriada, o segundo disco de fricção toroidal também será indicado na sequência como disco de fricção toroidal de saída. Os discos de fricção toroidais 266 e 270 são arranjados de maneira coaxial e possuem uma direção oposta de rotação um com relação ao outro.

[044] Deve ser notado que de acordo com uma modalidade preferida, a CVT da presente invenção compreende pelo menos três membros de rolos 268.

[045] Isto é particularmente vantajoso já que aprimora a estabilidade do sistema.

[046] De fato, o uso de três ou mais rolos de contato com o disco de fricção permite criar uma restrição dinâmica de maneira a evitar que o disco de fricção se mova em uma direção perpendicular referida como carga radial de rolo.

[047] Neste caso o disco de fricção será forçado a ficar na sua posição central de rotação e nenhum movimento perpendicular será possível.

[048] De acordo com a modalidade preferida adicional, os três rolos são arranjados em 120 graus entre eles.

[049] Em referência novamente às Figuras 4 e 5, o dispositivo 246 é capaz de variar a razão de transmissão entre os veios 81 e 272 de uma maneira contínua com as oscilações dos membros de rolo 268 tendo uma superfície esférica. O dispositivo 246 é reversível ou capaz de transmitir potência tanto a partir do veio 81 quanto do veio 272 e, vice versa, a partir do veio 272 para o veio 81.

[050] Na variante de construção mais completa da Figura 3, o variador de velocidade 56 compreende uma transmissão 44 com uma razão de transmissão discreta, que é arranjada em série com o dispositivo 246, incluindo pelo menos uma primeira roda dentada 90, um veio 92 e uma segunda roda dentada 94 que são conectadas em série com o veio 272 e que são capazes de transmitir a energia que é entrada ou que é emitida a partir do veio 272 de acordo com os métodos de operação do variador 56.

[051] Como já foi indicado acima, a Figura 1 ilustra de uma maneira esquemática o dispositivo que ilustra de maneira esquemática o sistema de acordo com a presente invenção na variante mais completa, em que a transmissão 48 que sempre é do tipo tendo uma razão de transmissão discreta é arranjada paralela com os dispositivos 246 e 44, está conectada com o veio 81 e é capaz de transmitir a energia que é entrada ou é emitida a partir do veio 81 de acordo com os métodos de operação do variador 56.

[052] As transmissões 44 e 48 podem ser revertidas ou são capazes de transmitir potência a partir tanto do dispositivo 246 quanto do veio 81 para o diferencial 42 e, vice versa, a partir do diferencial 42 para o dispositivo 246 ou veio 81.

[053] Como já foi indicado, a variante da Figura 3 é um caso particular da Figura 1 da presente invenção em que os dispositivos 26 e 48 são omitidos.

[054] No entanto, a variante da Figura 2 é um caso particular da Figura 1 da presente invenção em que os dispositivos 26, 44 e 48 são omitidos.

[055] Similarmente à convenção adotada para o diferencial 34, a transmissão de energia a partir da CVT toroidal 246 para o diferencial 42 é realizada quando as direções da velocidade de rotação e o torque do veio 272 estão em sincronia, e vice versa, a partir do diferencial 42 para a CVT toroidal 246 quando as direções mencionadas acima são opostas.

[056] Com referência às relações B, C e D destacadas acima, o torque no membro 112 do diferencial 42 consequentemente é positivo quando o veículo está acelerando ou está em velocidade constante, e é negativo quando está desacelerando. Da mesma maneira, o torque no veio 272 é positivo nas primeiras duas condições de operação e é negativo na terceira condição de operação do veículo.

[057] Nas variantes de construção das Figuras 2 e 3, a direção de rotação do veio 272 sempre é oposta a aquela do veio 81 e do disco de fricção toroidal 266. Como um resultado, a direção de rotação do membro 98 sempre é oposta a aquela do membro 102.

[058] Nos exemplos de todas as Figuras 1, 2, 3, 4 e 5, a CVT toroidal 246 reverte a direção do movimento do disco de fricção toroidal 270 com relação ao disco de fricção toroidal 266.

[059] Nos exemplos das Figuras 2 e 3, o segundo diferencial 42 é do tipo elíptico e é provido com três membros 98, 102, 112 que estão conectados com a transmissão 44 (ao veio 272 no exemplo da Figura 2), ao veio 81 e ao primeiro membro 50 do diferencial 34, respectivamente. A transmissão 44 compreende duas rodas dentadas 90, 94 que são unidas fixamente com as extremidades axiais opostas de um veio 92 que engatam com uma roda dentada 272 que é unida fixamente ao disco de fricção toroidal 270 e com uma endentação 97 que é provida no membro 98 do diferencial de epiciclo, respectivamente.

[060] Nos exemplos das Figuras 2 e 3, o variador 246 está conectado com a engrenagem de anel elíptica do diferencial 42 e a engrenagem planetária que porta planeta é o elemento de conexão entre o segundo diferencial 42 e o primeiro diferencial 34.

[061] Em outras possíveis variantes de construção (não ilustradas) dos exemplos das Figuras 2 e 3, o membro 98 do diferencial 42 está conectado com o veio 81, enquanto o membro 102 está conectado com a transmissão 44 (com o veio 272 no exemplo da Figura 2).

[062] Nestas outras possíveis variantes de construção (não ilustradas) dos exemplos das Figuras 2 e 3, o variador 246 está conectado com o pinhão solar do diferencial 42 enquanto a engrenagem planetária que porta planeta ainda é o elemento de conexão entre o diferencial 42 e o diferencial 34.

[063] Nos exemplos das Figuras 2 e 3, o membro 98 do segundo diferencial de epiciclo 42 é constituído por uma engrenagem de anel coaxial no veio 272 compreendendo em uma extremidade axial do mesmo uma superfície cilíndrica externa, em que é produzida a endentação externa 97 e uma superfície cilíndrica interna e, no lado oposto de maneira axial para a endentação externa 97, uma endentação interna 106. O membro 102 é constituído por um pinhão solar que é unido fixamente com o veio 81 e o membro 112 é constituído por uma engrenagem planetária que porta planeta, em que existe conectada rotativamente uma pluralidade de engrenagens planetárias 110. As engrenagens planetárias 110 engatam tanto com o pinhão 102 quanto com a endentação interna 106.

[064] Em outras possíveis variantes de construção (não ilustradas), o diferencial de epiciclo 42 pode ser de um tipo de construção diferente tal como, por exemplo, com as engrenagens sendo cônicas, ou do tipo elíptico com uma pluralidade de estágios.

[065] Para propriedades cinemáticas conhecidas dos diferenciais elípticos, as magnitudes características do diferencial 42 são conectadas com a relação F, definida abaixo: F) Z102N102 + Z106N98 = (Z102 + Z106)N112, onde: Z102 é o número de dentes do pinhão solar 102, Z106 é o número de dentes da endentação interna 106, N102 é a velocidade de rotação do pinhão solar 102, N98 é a velocidade de rotação da engrenagem de anel 98, N112 é a velocidade de rotação da engrenagem planetária que porta planeta 112.

[066] O primeiro membro 50 do diferencial 34 compreende uma endentação externa 124 que engata com uma endentação externa 114 que é provida na engrenagem planetária que porta planeta 112 do diferencial 42. Por meio de engrenagem compreendendo as endentações 114, 124, o primeiro membro 50 recebe ou transmite o movimento a partir do/para o variador 56 por meio do diferencial 42, respectivamente.

[067] As Figuras 4 e 5A-E ilustram a CVT toroidal 246 em maior detalhe.

[068] A CVT toroidal 246 é capaz de variar a razão de transmissão entre os veios 81 e 272 de uma maneira contínua por meio das oscilações dos membros de rolo 268 com uma superfície esférica.

[069] Nas Figuras 5A a 5E, são designados 301 e 303 dois raios de curvatura principais da superfície esférica dos membros de rolo 268 na localização de contato com o disco de fricção toroidal 266 e 270, respectivamente. Já que a superfície de fricção dos membros de rolo 268 é do tipo esférica, os dois raios principais 301 e 303 são de dimensões iguais. Nas mesmas Figuras, são designados 302 e 304 os dois principais raios de curvatura da superfície de contato do disco de fricção toroidal 266 (também correspondendo com aquele do disco 270) na localização de contato com os membros de rolo 268. O raio 302 é do tipo convexo enquanto o raio 304 pode ser côncavo (como indicado nas Figuras) ou convexo, ou pode assumir um valor infinito quando a superfície dos discos de fricção toroidal 266 e/ou 270 é do tipo cônico.

[070] No exemplo das Figuras 4 e 5, os discos de fricção toroidal 266 e 270 possuem superfícies de fricção simétricas, para as quais os raios 302 e 304 possuem dimensões e concavidade iguais para ambos os discos de fricção toroidal 266 e 270. Em outras possíveis variantes da CVT toroidal 246 (não ilustradas nas Figuras), os raios 302 e 304 podem ser de valores diferentes se os discos de fricção toroidal 266 e 270 possuem uma superfície de fricção com diferente geometria.

[071] Na Figura 4, é designado 306 o ângulo si entre a linha que é tangente à superfície de fricção na localização de contato e o eixo de rotação do disco de fricção toroidal 266. É designado 308 o ângulo s2 entre a linha tangente à superfície de fricção na localização de contato e o eixo de rotação do membro de rolo 268.

[072] Para um observador que está posicionado ao longo do eixo de rotação do disco de fricção toroidal 266 e que está olhando na CVT toroidal 246, a rotação do disco mencionado acima 266 convencionalmente é considerada como sendo positiva se o disco 266 gira na direção do sentido horário. Para um segundo observador que está posicionado no vértice do ângulo 308, já que não existe escorregamento entre as superfícies de contato do disco 266 e o membro de rolo 268, uma direção positiva corresponde com uma direção de rotação positiva do disco 266, o que significa dizer, uma direção de rotação no sentido horário do membro de rolo 2 68. Para o mesmo primeiro observador ao longo do eixo de rotação do disco de fricção toroidal 266 que está olhando na CVT toroidal 246, já que não existe escorregamento entre as superfícies de contato do membro de rolo 268 e o disco 270, uma direção negativa corresponde com uma direção de rotação positiva do membro de rolo 268, o que significa dizer, uma direção de contra rotação no sentido horário do disco 270. Já que os discos 266 e 270 são arranjados de maneira coaxial, existe uma característica funcional da presente CVT toroidal 246 que os discos mencionados acima possuem direções de rotação opostas entre si.

[073] Nas Figuras 5A-E, a força aplicada à localização de contato entre o disco 266 e o membro de rolo 268 é designada 310. Na CVT toroidal 246 da presente invenção, a força 310 é assumida como sendo uma entidade constante independentemente da variação na razão de transmissão do dispositivo 246.

[074] Deve ser adicionalmente observado que na CVT toroidal 246 do sistema de acordo com a presente invenção, o ângulo 306 entre a linha tangente à superfície de fricção na localização de contato e o eixo de rotação do disco de fricção toroidal 266 permanece constante para cada razão de transmissão de CVT, enquanto o ângulo 308 entre a linha mencionada acima e o eixo de rotação do membro de rolo 268 varies de acordo com a variação da razão de transmissão de CVT.

[075] Nas Figuras 5A-5E, é designado 312 o diâmetro de contato entre o membro de rolo 2 68 e o disco toroidal 266 ou 270 que está posicionado no disco em si, que não varia de acordo com a variação da razão de transmissão da CVT toroidal.

[076] Já que o raio principal 301, 302, 303 e 304 como para a força de contato na localização de contato das superfícies de fricção 310 permanecem inalterados de acordo com a variação da razão de transmissão da CVT toroidal 246, como descrito acima, é evidente que a tensão Hertziana (pressão específica na localização de contato) na localização de contato vai permanecer constante em qualquer valor da razão de transmissão que a CVT toroidal 246 assume. Como um resultado, vantajosamente, em um valor constante de força de contato 310, vai corresponder com uma tensão Hertziana constante que é de dimensões adequadas acima do limite de fatiga do material do membro de rolo 268 e os discos de fricção toroidal 266 e 270; dispensando, como explicado acima, com o uso de dispositivos auxiliares complexos e caros para a variação da força 310.

[077] Nas CVTs toroidais e também na presente invenção 246, existe um coeficiente de fricção admissível entre as superfícies de contato que permanece fundamentalmente inalterado. O coeficiente de fricção mencionado acima estabelece a carga tangencial máxima e o torque que pode ser transmitido pelos discos de fricção toroidal 266 e 270. Como um resultado do dito acima, este valor de torque máximo que pode ser transmitido pelos discos de fricção toroidal 266 e 270 permanece constante independentemente da razão de transmissão da CVT toroidal 246.

[078] No exemplo das Figuras 5A a 5E, as razões de transmissão indicadas entre R = 0,38693 e R = 1,0 indicam uma redução na velocidade de rotação do disco de fricção toroidal 270 com relação ao disco 266. Como um resultado da lei de conservação de energia, o torque transmitido pelo disco 270, com relação ao torque transmitido pelo disco 266, é inversamente proporcional à razão de transmissão destacada acima, para a qual é maior como um valor absoluto. Como um resultado, o momento máximo que pode ser transmitido por uma CVT toroidal 246, medido no disco 270, corresponde com o torque máximo que pode ser transmitido pelo mesmo disco toroidal 270. No exemplo do gráfico da Figura 6A, onde o torque é indicado em Nm no disco 270 como uma função da razão de transmissão da CVT toroidal 246 da presente invenção, para os valores de razão de transmissão sendo reduzidos (a partir de R = 0,38 até R = 1,0), o valor do torque é constante e igual ao máximo permitido no disco 270 em si.

[079] Considerações similares podem ser aplicadas para as razões de transmissão entre R = 1,0 e R = 2,5844, que portanto indicam uma multiplicidade de velocidades de rotação do disco de fricção toroidal 270 com relação ao disco 266. Como um resultado da lei de conservação de energia, o torque transmitido pelo disco 270, com relação ao torque transmitido pelo disco 266, é inversamente proporcional à razão de transmissão destacada acima, para a qual é menor que um valor absoluto. Como um resultado, o momento máximo que pode ser transmitido por uma CVT toroidal 246, medido no disco 270, corresponde com o torque máximo que pode ser transmitido pelo disco toroidal 266 dividido pela razão de transmissão R acima. No exemplo do gráfico da Figura 6A, para os valore de razão de transmissão sendo reduzidos (a partir de R = 1,0 para R = 2,59), o valor do torque no disco 270 diminui na proporção inversa à razão de transmissão R.

[080] Em outras possíveis variantes da CVT toroidal 246 (não ilustradas), as razões de transmissão R podem assumir diferentes valores numéricos.

[081] Como ilustrado na Figura 6A, o torque que pode ser transmitido pela CVT toroidal da presente invenção possui uma primeira porção de valor constante, referida como uma razão de redução, e uma segunda porção de potência constante, o que significa dizer, com um torque decrescente, referido como uma razão de engrenagem.

[082] Uma vantagem significativa da presente invenção é constituída pelo fato de que a forma do gráfico de torque da CVT toroidal 246 permitido indicado na Figura 6 é vantajosamente do mesmo tipo que as forças típicas que são introduzidas a partir do torque que é distribuído pelo motor elétrico de AC 18 e a partir do mesmo método típico de uso de um veículo híbrido, o que significa dizer, com uma primeira porção com torque constante e uma segunda porção com potência constante. Como um resultado, a CVT toroidal 246 da presente invenção possui uma linha de torque permitido com um coeficiente de segurança constante com relação às forças que são introduzidas.

[083] Uma vantagem adicional conectada com o uso da CTV de acordo com a presente invenção é que o uso de discos de fricção com a superfície de fricção conformada de maneira toroidal, que é uma superfície convexa, aprimora a estabilidade do sistema.

[084] Com relação a isto, deve ser notado que o disco de fricção na seção transversal do ponto de contato entre o disco e rolo pode ser de dois tipos diferentes: côncavo ou convexo.

[085] Como para a tensão de contato de acordo com a teria de Hertz, a superfície côncava é favorável para alcançar padrão de contato mais largo. No entanto, quanto mais largo é o padrão de contato maior é a distância que o ponto central de contato pode se mover em uma direção e na direção oposta. Consequentemente, se a superfície de rolagem de disco de fricção é uma forma côncava, a posição do ponto central de contato é mais instável. Contrariamente à presente invenção, tipos conhecidos de CVTs toroidais possuem disco de fricção com superfície côncava. Devido a esta geometria particular, a instabilidade de operação ocorre até o engate de vibração grande e a ruptura completa da CVT toroidal em si. Em vez disso, a CVT toroidal de acordo com a presente invenção possui apenas a superfície convexa do disco de fricção na seção transversal do ponto de contato. A superfície de disco vai se manter convexa em qualquer condição de operação e a razão de transmissão da presente CVT toroidal, assim alcança a vantagem mencionada acima.

[086] Com referência às Figuras 7A e 7B de acordo com uma concretização da presente invenção, os membros de rolo 268 que estão flutuando e são auto-alinhado entre eles.

[087] As CVTs toroidais de acordo com a técnica anterior possuem os elementos de rolagem em uma posição fixa. Tanto no membro de rolo quanto no disco de fricção são suportadas de tal modo a não ser capaz de satisfazer a melhor posição relativa entre eles. a maioria deles são suportados por alguns mancais precisos e caros.

[088] Nestas CVTs toroidais existentes, algum maquinário extremamente preciso e caro é necessário de maneira a limitar tanto quanto for possível das tolerâncias de elementos de rolagem da sua posição geométrica.

[089] Adicionalmente, qualquer deslocamento geométrico destes elementos vai procurar uma carga de contato diferente entre os elementos de rolagem e uma diferente velocidade do ponto de contato (devido a um diferente raio de rolagem). Desgaste e alta tensão de contato vão ocorrer.

[090] Pelo contrário na CVT toroidal de acordo com a modalidade da Figura 7A e 7B, pelo menos um do membro de rolo está flutuando de maneira radial e está auto-alinhado referido ao outro.

[091] Isto é alcançado usando um par de discos intermediários 266' e 266" e, opcionalmente, um par adicional de discos intermediários 270' e 270". Cada um dos discos intermediários 266' e 266" (e analogamente os discos 270' e 270" para os quais conceitos similares se aplicam) são capazes de movimento ao longo de uma direção radial. Preferivelmente, o disco 266' é capaz de movimento ao longo de uma direção que é perpendicular a aquela do outro disco intermediário 266". Desta maneira o disco de fricção 266, que é suportado pelos discos intermediários 266' e 266" é capaz de movimento ao longo de um plano perpendicular ao seu eixo.

[092] De acordo com uma modalidade preferida, a capacidade de movimento pode ser alcançada provendo uma conexão com jogo entre os discos intermediários e entre o disco intermediário mais externo 266' e o disco de fricção 2 66 e também provendo uma projeção 2 6 6A alojada em um assento respectivo 266B de maneira a transmitir o torque entre sucessivos discos. Em qualquer caso, está evidente que solução adicional pode ser usada de maneira a alcançar este resultado.

[093] O disco de fricção 266, que é provido de maneira apropriada com capacidade de flutuação, vai satisfazer imediatamente a posição ótima referida para os outros elementos.

[094] Como uma consequência desta modalidade, a CVT toroidal de acordo com a presente invenção não necessita de qualquer suporte caro.

[095] Com referência agora às Figuras 8A e 8B, de acordo com uma modalidade adicional, que pode ser usada em conjunto com a presente modalidade, um came axial mecânico é aplicado em pelo menos um dos discos de fricção.

[096] Para este propósito, o disco de fricção 266 é acoplado com um disco complementar 269 que na verdade está em contato com os membros de rolo 268. Similarmente, de acordo com uma modalidade preferida, também o disco de fricção 270 está acoplado com um respectivo disco complementar 271.

[097] O torque entre o disco de fricção e o disco complementar é alcançado por meio de um membro esférico ou cilíndrico 280, que está alojado entre dois assentos 281, 282 formados em superfícies opostas do disco de fricção e do disco complementar, respectivamente. De acordo com a presente invenção, o membro esférico ou cilíndrico junto com os assentos forma o came axial.

[098] Quando torque é transmitido a forma do assento é tal que o disco complementar é deslocado em uma direção tal que uma pré-carga é provida nos membros de rolo.

[099] A Figura 9A e 9B representa um exemplo (mas não exclusivo) do came axial mecânico aplicado no disco de fricção do CVT toroidal da presente invenção.

[0100] Deve ser notado que tal came axial mecânico aplica uma pré-carga axial a um sistema de CVT como uma função linear do torque transmitido como mostrado na Figura 9B. Também deve ser notado no entanto que tal came axial mecânico é adequado para ser usado apenas nestes CVTs toroidais onde o torque transmitido no disco lateral não está variando com uma razão de engrenagem de CVT em si como na CVT de acordo com a presente invenção.

[0101] Também é apropriado que o disco lateral mantenha o torque transmitido constante por toda a razão de engrenagem de CVT longa, de maneira a alcançar o desempenho ótimo de tal dispositivo de governo.

[0102] Em uma modalidade preferida da CVT toroidal da presente invenção, ambos os discos de fricção (de entrada e de saída) são atuados por um came axial mecânico.

[0103] Portanto, é uma vantagem significativa da CVT toroidal, o fato de que a sua geometria é de forma que o torque transmitido possui um torque plano e constante por toda a razão de engrenagem de CVT, como mostrado na Figura 10.

[0104] As vantagens da presente modalidade podem ser entendidas considerando que toda a CVT toroidal está transmitindo torque através da pressão de contato entre as superfície de rolagem. No entanto, alta pressão de contato causa altas perdas de potência (perdas de rolagem) e baixa pressão de contato não é capaz de evitar o escorregamento no ponto de contato se torque de pico inesperado ocorre.

[0105] Por outro lado, em algumas aplicações, isto é nos tratores agrícolas, algumas vezes o veículo pode distribuir potência apenas para o P.T.O. e nenhuma potência para a tração. Neste caso, pode ser desejável não pré- carregar e não aplicar qualquer pressão nas superfície de rolagem da CVT de tração.

[0106] Consequentemente, um especial que é capaz de governar a pressão entre as superfície de rolagem como uma função linear do torque transmitido necessário, pode ser adequada para ajustar a pré-carga apropriada do sistema de CVT completo.

[0107] Muitas hipóteses de tal dispositivo foram feitas na técnica anterior. Certamente, um dispositivo eletrônico, um dispositivo pneumático ou um dispositivo hidráulico podem satisfazer todos os requisitos das aplicações acima. É conhecido que todos estes dispositivos possuem algum atraso para governar a pré-carga apropriada do sistema de CVT. No caso de vibração de torção (e pico de torque) do eixo de virabrequim do motor, a atuação do dispositivo eletrônico, pneumático ou hidráulico pode ocorrer muito tarde. Adicionalmente, eles são muito caros.

[0108] O came axial de acordo com a presente modalidade em vez disso garante a atuação solícita e instantânea já que pressiona o sistema como uma função imediata do torque transmitido necessário.

[0109] Portanto, as vantagens principais de tal aplicabilidade de dispositivo de came axial mecânico em nossa CVT toroidal são: atuação instantânea, atuação automática, barata e de fácil fabricação, nenhuma perda de potência devido à pré-carga excessiva quando nenhum torque para a tração é necessário, nenhum risco de escorregamento no ponto de contato e nenhum desgaste das superfície de rolagem.

[0110] Com referência novamente à Figura 1, o sistema de tração 10 compreende um dispositivo de controle 62 para a transmissão 100 e as fontes de energia 18, 22.

[0111] O dispositivo de controle 62 atua nos parâmetros de operação da segunda fonte de energia 18 por meio do inversor 20 e a primeira fonte de energia 22, estabelecendo apenas a velocidade de rotação do mesmo. O dispositivo de controle 62 atua nos parâmetros da segunda fonte de energia reversível 18, estabelecendo a velocidade de rotação, o torque e ainda a direção da velocidade de rotação da mesma.

[0112] Para as propriedades conhecidas dos diferenciais 34 e 42 usadas na transmissão 100, uma vez que o valor do torque da segunda fonte de energia reversível 18 é estabelecida pelo dispositivo de controle 62, o valor do torque que atua na CVT toroidal 246 e no motor endotérmico 22 é automaticamente definido. Similarmente, a mesma forma da característica de gráfico do motor elétrico de AC 18, o que significa dizer, uma primeira porção com um torque constante e uma segunda porção com energia constante, é reproduzido de maneira proporcional como um gráfico de força na CVT toroidal 246 e no motor endotérmico 22. O que é descrito resulta em outras duas vantagens da presente transmissão 100 para veículos híbridos: não é necessário controlar o torque distribuído pelo motor endotérmico 22 e o uso de qualquer dispositivo problemático e não confiável para limitar o torque que é introduzido para a CVT toroidal 246 é completamente dispensado.

[0113] O dispositivo de controle 62 adicionalmente está ativo no variador 56 para definir a razão de transmissão entre a primeira fonte de energia 22 e o primeiro membro 50 do primeiro diferencial de epiciclo 34.

[0114] No exemplo das Figuras 2 e 3, o dispositivo de controle 62 atua no par de membros de rolo 2 68 de maneira a variar a posição e a localização de contato do mesmo com os discos de fricção toroidal 266 e 270. A velocidade do veio 272 conectada com o mesmo varia como um resultado.

[0115] Portanto é possível, por meio do dispositivo de controle 62, para atuar no variador 56 de maneira a definir um valor da velocidade do veio 272 independentemente do valor da velocidade do veio 81 conectado com a primeira fonte de energia 22.

[0116] O dispositivo de controle 62 recebe como sinais de entrada: - a posição de um pedal de acelerador 138 que pode ser operado pelo usuário; - a posição de um freio pedal 58 que pode ser operado pelo usuário; - a posição ou a razão de transmissão do variador de velocidade 246; - a energia charge do acumulador 54; - os parâmetros de operação do inversor 20; - a velocidade de rotação da fonte de energia não reversível 22.

[0117] O pedal de acelerador 138, por meio do qual o acionador comunica a intenção de acelerar, desacelerar ou manter o veículo em um estado de velocidade constante, está conectado com o dispositivo de controle 62 por meio de uma conexão que é elétrica, mecânica, hidráulica ou de algum outro tipo.

[0118] O pedal de freio 58, através do qual o motorista comunica a intenção de frear ou manter o veículo em um estado de velocidade constante, está conectado com o dispositivo de controle 62 por meio de uma conexão que é elétrica, mecânica, hidráulica ou de algum outro tipo.

[0119] Em outras possíveis variantes de construção, o controle 62 também recebe como um sinal de entrada complementar a velocidade de rotação dos veios e membros.

[0120] De acordo com um método de controle para o sistema de tração 10, é possível atuar o variador 56 por meio do dispositivo de controle 62 de maneira a definir um valor da velocidade da engrenagem solar 102 igual a: G) N102 = - (Z106 / Z102)N98

[0121] Este valor que depende apenas da velocidade da engrenagem de anel N98 estabelece um valor da velocidade N112 da engrenagem planetária que porta planeta 112 de zero, como é evidente a partir da substituição da relação G na relação F.

[0122] Quando a engrenagem planetária que porta planeta 112 é estacionária, o primeiro membro 50 do diferencial 34 que engata diretamente com o mesmo também possui uma velocidade de zero e consequentemente não transmite energia.

[0123] A relação H destacada abaixo é evidente a partir da substituição do valor de zero da energia transmitida pelo membro 50 na relação E:

[0124] H) P118 = P130

[0125] Nesta situação no diferencial 34, a energia é transmitido pelo segundo membro 118 para o terceiro membro 130, ou vice versa. Em particular, no caso em que o veículo está desacelerando, a energia de frenagem transmitida pelas rodas 38 para o eixo 30 é transmitido completamente, rede de perdas mecânicas, para o veio 14 e a partir do mesmo para a segunda fonte reversível 18 e para o acumulador 54. Na etapa de desaceleração do veículo, portanto, é possível usar toda a energia de frenagem para recarregar o acumulador 54.

[0126] De forma que a engrenagem planetária que porta planeta 112 pode permanecer estacionária independentemente da velocidade de rotação da fonte não reversível 22, é necessário que o pinhão solar 102 posicionado no mesmo membro 102 seja capaz de assumir uma direção de rotação oposta a aquela da engrenagem de anel elíptica 106 posicionada no membro 98, como claramente destacado pela relação G.

[0127] Vantajosamente, o sistema de acordo com a presente invenção permite a produção daquela característica já que as características da CVT toroidal 246 descrita acima tornam a mesma capaz de reverter a direção de rotação do disco 270 com relação ao disco 266. A direção de rotação oposta dos membros de entrada 102 e 98 do diferencial 42, que estabelece uma velocidade de zero da engrenagem planetária que porta planeta 112, é gerada para um valor discreto predeterminado de uma razão de transmissão do variador contínuo 246. Os membros 102 e 98 portanto também tomam direções de rotação opostas para os valores de uma razão de transmissão do variador contínuo 246 que são diferentes daquele para o qual a engrenagem planetária que porta planeta 112 permanece estacionária. Nesta última condição de operação, está evidente a partir das análises das relações de A até F aplicadas ao diferencial 42, já que os torques nos membros 102 e 98 estão em sincronia, que os valores das potências daqueles membros também possuem direções opostas. Segue a partir da relação E aplicada ao diferencial 42 que pelo menos um dos dois membros de entrada 102 e 98 transmite um valor de potência maior do que aquele transmitido pelo membro de saída 112. A potência de saída do membro 112 portanto permanece na mesma entidade que a energia distribuída pela fonte não reversível 22, para a qual pelo menos um dos dois membros 102 e 98 consequentemente transmite um valor de potência maior do que aquele distribuído pela fonte 22. No caso das Figuras 2 e 3, independentemente das várias variantes de construção das mesmas, o variador contínuo 246 posicionado em conjunto com o membro 98 transmite um valor de potência maior do que aquele distribuído pela fonte 22.

[0128] Consequentemente, de forma que o membro de saída 112 do diferencial 42 pode permanecer estacionário em uma condição de operação predeterminada que corresponde com uma razão de transmissão do variador contínuo 246, é uma condição necessária que a geometria do variador 56 permita a direção de rotação oposta dos membros 102 e 98 e que o variador contínuo 246 transmita um valor de potência maior do que aquele distribuído pela fonte 22.

[0129] No estado em que o primeiro membro 50 é estacionário, a primeira fonte de energia 22, conectada com o mesmo através do variador 56, pode ser desligada sem o veículo ser sujeitado a qualquer variação das condições de movimento do mesmo.

[0130] De acordo com outro método de controle do sistema de tração 10, a velocidade do eixo 14 e o primeiro membro 50 são definidos de forma que o motor elétrico 18 opera próxima da velocidade de saída máxima do motor elétrico 18, o inversor 20 e a bateria 54 até o maior grau possível, com benefícios óbvios para a eficiência global do sistema 10.

[0131] De acordo com outro método de controle do sistema de tração 10, quando o acumulador 54 possui um alto nível de carregamento, o dispositivo de controle 62 atua de maneira a aumentar a energia distribuída pela segunda fonte de energia 18. Vice versa, quando o acumulador 54 possui um baixo nível de carregamento, o dispositivo de controle 62 atua de maneira a aumentar a energia distribuída pela primeira fonte de energia 22 e diminui a energia distribuída pela segunda fonte 18. Em particular, a primeira fonte de energia 22 pode ser desligada quando o acumulador 54 possui um alto nível de carga. Este método de controle promove a minimização das oscilações de carga do acumulador 54 com um consequente aumento na vida de serviço do mesmo.

[0132] O sistema de tração 10 tem sucesso em garantir a desaceleração do veículo sem ter que usar mecanismos de dissipação, tais como, por exemplo, freios.

[0133] O sistema de tração da presente invenção portanto resolve os problemas destacados com referência à técnica anterior conhecida, tendo um grande número de vantagens ao mesmo tempo.

[0134] Estas incluem a possibilidade de controlar a velocidade do primeiro membro 50 do diferencial 34 de uma maneira independente do motor endotérmico, o que é comumente usado como a primeira fonte de energia não reversível 22, de forma que opera próximo do nível de eficiência máximo e do nível de consumo mais baixo até o maior grau possível. Esta característica, combinada com o uso da CVT toroidal capaz de reverter o movimento, permite o controle da tração do veículo de uma maneira ótima.

Claims

1. Sistema de tração (10) para veículos, compreendendo: - uma primeira fonte de energia (22) do tipo não reversível; - uma segunda fonte de energia (18) do tipo reversível; - uma transmissão (100) que está conectada com a primeira fonte (22) e a segunda fonte (18) e que inclui um primeiro dispositivo diferencial (34) conectado ou conectável com a primeira fonte de energia (22) e a segunda fonte de energia (18) e com um eixo (30) de um veículo; em que a transmissão (100) compreende um variador de velocidade (56), interposto entre a primeira fonte de energia (22) e o primeiro dispositivo diferencial (34), que compreende: - um dispositivo de variação de velocidade contínuo (246); - um segundo dispositivo diferencial (42) conectado com o dispositivo de variação de velocidade contínuo (246), com a primeira fonte (18), e com o primeiro dispositivo diferencial (34); em que o dispositivo de variação de velocidade contínuo (246) é do tipo roda de fricção toroidal e compreende: - um disco de fricção de entrada (266) conectado com a primeira fonte (18), - um disco de fricção de saída (270) conectado com o segundo dispositivo diferencial (42), e - pelo menos dois membros de rolo de fricção oscilantes ociosos (268); os discos de fricção de entrada e de saída (266, 270) tendo uma superfície de fricção da forma toroidal e os membros de rolo de oscilação ociosos (268) tendo uma superfície de fricção conformada na forma de um domo esférico; caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos discos de fricção (266, 270) é capaz de deslocamento ao longo de uma direção radial do disco de fricção, e em que compreende ainda um par de discos intermediários (266', 266"), cada um dos discos intermediários (266', 266") sendo capaz de se mover ao longo de uma direção radial do disco intermediário, um disco intermediário (266') sendo capaz de se mover ao longo de uma direção que é perpendicular à do outro disco intermediário (266").

2. Sistema de tração (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o disco de fricção de entrada (266) e o disco de saída de movimento lateral (270) possuem uma superfície de fricção da forma toroidal.

3. Sistema de tração (10), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os membros de rolo ociosos (268) estão em contato com o disco de fricção de entrada (266) e o disco de fricção de saída (270) em localizações de contato localizadas em posições opostas entre si com relação ao eixo de rotação do membro de rolo ocioso (268).

4. Sistema de tração (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o eixo de rotação dos membros de rolo ociosos (268) é perpendicular ao eixo de rotação dos discos de fricção de entrada e de saída (266, 270) quando o dispositivo de variação de velocidade contínuo (246) possui uma razão de transmissão de 1.

5. Sistema de tração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os discos de fricção de entrada e de saída (266, 270) estão conectados com um respectivo membro (102, 110) do segundo dispositivo diferencial (42).

6. Sistema de tração (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro dispositivo diferencial (34) possui um primeiro membro (50) conectado com o segundo dispositivo diferencial (42), um segundo membro (118) conectado com a segunda fonte (18), e um terceiro membro (130) conectado com o eixo (30) do veículo.

7. Sistema de tração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de controle (62), associado para a operação com o dispositivo de variação de velocidade contínuo (246), de tal maneira que a razão de transmissão entre os discos de fricção de entrada e de saída (266, 270) é variada como uma função das condições de movimento do veículo.

8. Sistema de tração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos três membros de rolo (268).

9. Sistema de tração (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os três rolos (268) são arranjados em 120 graus entre eles.

10. Sistema de tração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um disco complementar (269, 271), interposto entre o disco de fricção (266, 270) e os membros de rolo (268) e um came axial (280) que transmite torque entre o disco de fricção (266, 270) e o disco complementar (269, 271) e conformado tal que uma pré-carga é provida para os membros de rolo (268) quando torque é transmitido.