BR112018070314B1

BR112018070314B1 - Variador planetário, e transmissão variável reversível ou variável

Info

Publication number: BR112018070314B1
Application number: BR112018070314-1A
Authority: BR
Inventors: Filip De Mazière; Lucas PRESENT
Original assignee: Mazaro Nv
Priority date: 2016-04-04
Filing date: 2016-04-04
Publication date: 2023-03-28
Also published as: CA3017241C; KR102560906B1; KR20190015197A; CA3017241A1; WO2017174106A1; EP3440383B1; RU2018134323A; US11060591B2; JP6779360B2; JP2019510950A; ES2883603T3; EP3440383A1; BR112018070314A2; RU2018134323A3; WO2017174313A1; CN108884917B; RU2739507C2; MX2018011962A; US20200408284A1; CN108884917A

Abstract

A invenção se refere a um variador planetário aplicável em uma transmissão variável para realizar uma razão entre velocidade variável e torque, em que o variador que compreende uma roda de anel (16), pelo menos duas rodas planetárias (19) e uma roda de sol (17), em que a interação entre as rodas acontece através de um movimento de rolamento essencialmente livre de perfuração de uma superfície de rolamento fornecido em cada uma das porções de roda (12) de rodas planetárias, em superfícies de rolamento (20, 21) fornecidas na roda de anel (16) e a roda de sol (17), e em que cada roda planetária (19) é livremente giratória ao redor de um eixo geométrico de articulação (24), em que o dito eixo geométrico de articulação (24) é orientado de modo perpendicular em relação ao plano formado pelo eixo geométrico de rotação (25) de roda planetária e o eixo geométrico central comum (18), enquanto é externo ao eixo geométrico central comum (18).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção refere-se a transmissões variáveis para acionar veículos de estrada, veículos off-road, máquinas agrícolas, auxiliares de condução em veículos, assim como componentes industriais, como geradores e compressores em equipamento estacionário ou móvel.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O documento no WO2009/146748A1 descreve diversos sistemas de transmissão variável, com base em um Variador Planetário livre de perfuração. Esse variador compreende rodas de tração que transmitem potência rolando-se uma sobre a outra e que são pressionadas juntamente com força suficiente para transferir o torque necessário. As superfícies de rolamento são projetadas de modo a obter um chamado movimento de rolamento livre de perfuração, isto é, um movimento de rolamento se deslizamento das superfícies de rolamento na área de contato.

[003] O Variador Planetário do documento no WO2009/146748A1 é mostrado na Figura 1. O sistema, como tal, funciona como um subsistema de uma transmissão variável mais complexa. O variador compreende um eixo principal 1, uma roda de anel 2, um conjunto de rodas planetárias 3 e uma roda de sol 4. Apenas uma roda planetária 3 é mostrada no desenho. A roda de anel, o eixo principal e a roda de sol são montadas de modo coaxial, isto é, em relação a um eixo geométrico central comum 5. A roda de anel e a roda de sol são pressionadas juntas, por exemplo, por uma força hidráulica. O componente mecânico, compreendido na roda planetária e que realiza a ligação geométrica com o eixo principal, é chamado garfo planetário 7, que é conectado ao eixo principal por meio de uma articulação 8. O eixo geométrico de articulação 9 faz interseção com o eixo geométrico 5 do eixo principal e é perpendicular ao mesmo. As superfícies de rolamento da roda de anel e da roda de sol são projetadas para que o movimento de rolamento livre de perfuração seja garantido independentemente da posição giratória das rodas planetárias. Na modalidade da Figura 1, isso é alcançado realizando-se as superfícies de rolamento com base na curva tractriz. Mudando-se a posição angular das rodas planetárias em relação à roda de anel e à roda de sol eixo geométrico, a razão de transmissão é mudada. Isso pode ser alcançado movendo-se o eixo principal axialmente em relação à roda de anel e à roda de sol, enquanto também se permite um movimento axial da roda de anel e/ou da roda de sol. A distância L indicada na Figura 1 é constante no variador da Figura 1. É a distância entre 2 pontos: um ponto é o ponto de contato entre a roda planetária e a roda de anel ou roda de sol; o outro ponto é a interseção entre o eixo geométrico principal 5 e o eixo geométrico de articulação 9.

[004] Devido ao fato de que o eixo geométrico de articulação 9 faz interseção com o eixo geométrico central comum 5 e devido ao fato de que há uma pluralidade de garfos planetários, todos com seu eixo geométrico de articulação que faz interseção com o eixo geométrico central comum 5 através do mesmo ponto, a construção dos garfos planetários deve ser feita de modo a evitar interferência entre si em todos os ângulos de inclinação das rodas planetárias. Além disso, durante a mudança da razão para valores extremos, a roda de anel 2 ou a roda de sol 4 se aproxima do garfo planetário. O contato entre o garfo planetário e a roda de anel ou roda de sol, que gira em velocidades diferentes, deve ser evitado. Embora mais necessidades estringentes em termos de evitar o contato entre esses componentes possam ser satisfeitas por um projeto de garfo mais leve, o tamanho dos garfos deve ser grande o suficiente para resistir às forças que atuam no mesmo.

[005] Portanto, é óbvio que os garfos no sistema da Figura 1 precisam cumprir uma pluralidade de necessidades conflitantes. O projeto dos garfos é, portanto, uma matéria complexa.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] A invenção se refere a um variador planetário, conforme descrito nas reivindicações anexas. A invenção se refere, desse modo, a um variador planetário aplicável em uma transmissão variável para realizar uma razão entre velocidade variável e torque, em que o variador compreende uma roda de anel, pelo menos duas rodas planetárias e uma roda de sol, em que:

[007] • a roda de anel e a roda de sol são corpos axissimétricos posicionados em relação a um eixo geométrico de simetria central comum,

[008] • as rodas planetárias compreendem uma porção de eixo e uma porção de roda que é giratória ao redor da porção de eixo, em que a porção de eixo tem um eixo geométrico central longitudinal, em que o dito eixo geométrico também é o eixo geométrico de rotação da porção de roda,

[009] • cada roda planetária é livremente giratória ao redor de um eixo geométrico de articulação que é orientado essencialmente de modo perpendicular em relação ao plano definido pelo eixo geométrico central comum e o eixo geométrico de rotação da porção de roda da roda planetária,

[010] • a interação entre as rodas ocorre através de um movimento de rolamento de uma superfície de rolamento fornecida em cada uma das porções de roda de rodas planetárias, em superfícies de rolamento fornecidas na roda de anel e na roda de sol, em que os dois planos que são tangenciais às superfícies de rolamento da roda de anel e da roda de sol, nos pontos de contato tangencial com uma roda planetária, faz interseção com o eixo geométrico de rotação da porção de roda da dita roda planetária em um ponto do eixo geométrico central comum, independentemente da posição angular da dita roda planetária ao redor do eixo geométrico de articulação,

[011] e em que o eixo geométrico de articulação de cada uma das rodas planetárias é externo ao eixo geométrico central comum.

[012] A condição dos planos tangenciais que fazem interseção com o eixo geométrico de rotação de porção de roda em um ponto do eixo geométrico central, independentemente da posição angular da roda planetária define o formato das superfícies de rolamento da roda de anel e da roda planetária. Esse formato é não circular. Portanto, uma mudança da posição angular das rodas planetárias corresponde a uma mudança na distância relativa entre a roda de anel e a roda de sol na direção do eixo geométrico central. Isso é acomodado pela roda de anel e a roda de sol configuradas para serem móveis na dita direção, relativamente uma em relação à outra. Em operação, a roda de sol e a roda de anel são pressionadas juntas na direção axial, isto é, na direção do eixo geométrico central. Meios para pressionar juntas a roda de sol e anel, como uma inclinação mecânica, ou um pistão hidráulico ou pneumático, ou quaisquer outros meios adequados com esse propósito conhecido como tal na técnica, pode ser parte do variador planetário ou de uma transmissão na qual o variador é integrado.

[013] De acordo com uma modalidade, o eixo geométrico de articulação faz interseção com (isto é, tem um ponto em comum com) o eixo geométrico de rotação da roda planetária.

[014] De acordo com uma modalidade adicional, o eixo geométrico de articulação está localizado entre a porção de roda da roda planetária e o ponto de interseção entre o eixo geométrico de rotação de roda planetária e o eixo geométrico central.

[015] No último caso, o variador pode compreender um eixo central dotado de uma extensão radial, em que a porção de eixo das rodas planetárias é conectado de modo giratório à extensão radial através de uma junta de articulação. A porção de eixo das rodas planetárias pode ser dotada de um garfo giratório ao redor da junta de articulação, em relação à extensão radial.

[016] De acordo com uma modalidade, o garfo tem um corpo principal, uma porção de perna central e duas porções de perna lateral, em que as três porções de perna se estendem para longe do corpo principal e são conectadas à junta de articulação.

[017] De acordo com uma modalidade adicional, o eixo geométrico de articulação está localizado além da porção de roda da roda planetária, conforme visto a partir do ponto de interseção entre o eixo geométrico de rotação de roda planetária e o eixo geométrico central.

[018] No último caso, o variador pode compreender uma roda de sustentação montada de modo coaxial com a roda de anel e a roda de sol, em que a porção de eixo da roda planetária é conectada de modo giratório com a roda de sustentação através de uma junta de articulação. A junta de articulação pode ser incorporada na roda de sustentação.

[019] De acordo com uma modalidade adicional, a superfície de rolamento da porção de roda de pelo menos uma das rodas planetárias tem o formato de um círculo, conforme visto em um corte transversal com um plano através do eixo geométrico de rotação da dita porção de roda. Alternativamente, a superfície de rolamento da porção de roda de pelo menos uma das rodas planetárias pode ter um formato não circular, conforme visto em um corte transversal com um plano através do eixo geométrico de rotação da dita porção de roda.

[020] De acordo com uma modalidade, a porção de roda de pelo menos uma das rodas planetárias gira ao redor da porção de eixo por meio de um ou mais mancais, em que o dito mancal ou mancais tem, ou têm, um anel interno e um anel externo, e em que a porção de roda é montada diretamente no anel externo de pelo menos um dos mancais.

[021] De acordo com uma modalidade adicional, a porção de roda da roda planetária gira ao redor da porção de eixo por meio de um ou mais mancais, em que o dito mancal ou mancais tem, ou têm, um anel interno e um anel externo, e em que a porção de roda forma uma peça única com o anel externo de pelo menos um dos mancais.

[022] A invenção é igualmente relacionada a uma transmissão variável reversível ou variável que compreende um ou mais variadores planetários de acordo com a invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[023] A Figura 1 ilustra o variador planetário conforme revelado no documento no WO2009/146748A1.

[024] A Figura 2 ilustra um variador planetário de acordo com uma primeira modalidade da invenção.

[025] A Figura 3 é uma vista 3D de uma modalidade similar àquela mostrada na Figura 2.

[026] As Figuras 4 e 5 ilustram os parâmetros geométricos usados para calcular o formato das superfícies de rolamento da roda de anel e da roda de sol de acordo com uma modalidade preferida da invenção.

[027] A Figura 6 ilustra um variador planetário de acordo com uma segunda modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[028] A invenção se refere a um variador planetário que tem componentes similares como o variador do documento no WO2009/146748, mas em que o eixo geométrico de articulação não faz interseção com o eixo geométrico central. Os inventores constataram que isso é invariavelmente possível para projetar as superfícies de rolamento da roda de anel e a roda de sol de tal maneira que o movimento de rolamento essencialmente livre de perfuração ocorre. A posição excêntrica da articulação supera as limitações nomeadas acima, conforme será explicado com base em várias modalidades preferidas.

[029] A Figura 2 mostra uma primeira modalidade de um variador planetário de acordo com a invenção. Como no projeto de técnica anterior, o variador compreende um eixo principal 15, uma roda de anel 16 e uma roda de sol 17, em que as rodas de anel e sol são corpos axissimétricos dispostas de modo coaxial ao redor de um eixo geométrico central comum 18, e um conjunto de rodas planetárias 19 configurado para rolar essencialmente livre de perfuração sobre as superfícies de rolamento 20 e 21 da roda de anel e da roda de sol. Por um meio adequado (não adequado), como uma inclinação mecânica, ou um pistão hidráulico ou pneumático, a roda de anel 16 e a roda de sol 17 são pressionados um contra o outro. Cada roda planetária 19 é dotada de uma porção de eixo 14 e uma porção de roda 12 que giram ao redor da porção de eixo 14 por meio de um mancal de empuxo 13 e um mancal radial 13'. O eixo geométrico longitudinal 25 de porção de eixo também é o eixo geométrico de rotação da porção de roda 12 da roda planetária 19. A porção de eixo de roda planetária 14 termina em um garfo 22 que é rotatório ao redor de uma junta de articulação 23, de modo que a roda planetária como um inteiro seja livremente giratória ao redor do eixo geométrico de articulação 24. Contrário ao sistema da técnica anterior, o eixo geométrico de articulação 24 é externo ao eixo geométrico central comum 18. Em outras palavras, o eixo geométrico de articulação 24 não faz interseção com o eixo geométrico central comum 18, isto é, é colocado de modo excêntrico ao eixo geométrico central 18. Na modalidade da Figura 2, isso é alcançado montando-se o garfo 22 no aro de uma extensão radial 30 que é fixado a e forma preferencialmente um corpo único com o eixo principal 15. O eixo geométrico de articulação 24 é orientado de modo perpendicular em relação ao plano definido pelo eixo geométrico de rotação 25 de roda planetária de interseção e o eixo geométrico central 18. Invariavelmente, o planejador pode aplicar pequenos desvios a partir dessa orientação perpendicular a fim de compensar por pequenas deformações dos componentes quando o variador planetário é submetido a cargas durante a operação. Em outras palavras, a orientação perpendicular é obtida pelo menos quando o variador está em operação.

[030] A Figura 3 mostra uma vista 3D dessa modalidade que ilustra três rodas planetárias 19 e a roda de anel 16 e sai da roda de sol a fim de permitir uma vista das rodas planetárias 19. Nessa modalidade, a extensão radial é uma extensão circular 30 que circunda o eixo principal 15. Conforme visto na Figura 3, os garfos 22 para as rodas planetárias diferentes 19 estão localizados agora em pontos diferentes ao redor da circunferência do eixo principal 15. Isso torna a construção e o projeto dos garfos 22 mais fácil, visto que não precisam mais ser colocados juntos como no projeto da técnica anterior. Devido à construção simplificada dos garfos, esses elementos podem ser otimizados em termos do tamanho necessário e características mecânicas para resistir à carga, enquanto permite ao mesmo tempo um tamanho aumentado dos ângulos de inclinação que podem ser cobertos, os quais transladam para uma faixa aumentada da razão entre torque alcançável e velocidade. Por exemplo, como na modalidade mostrada na Figura 3, os garfos podem ser produzidos com um corpo principal 33 e três porções de perna que se estendem para longe do corpo principal e conectadas à junta de articulação 23: uma porção de perna central 31 e duas porções de perna lateral 32. Essa construção é diferente do garfo no projeto da técnica anterior da Figura 1 que é equipado com apenas duas porções de perna, principalmente devido ao espaço limitado no qual múltiplos garfos precisam ser incorporados. A construção de três pernas mostrada na Figura 3 aumenta a capacidade de resistir à força de puxar importante ao longo do eixo geométrico da roda planetária 19 assim como resistir aos momentos de inclinação que resultam a partir das forças de tração nos contatos de rolamento.

[031] Na modalidade da Figura 2, as linhas 26 e 27 são as tangentes às superfícies de rolamento 20 e 21 na roda de anel 16 e na roda de sol 17, respectivamente, nos pontos de contato com a roda planetária 19. Conforme visto no desenho, essas tangentes e o eixo geométrico de rotação 25 da roda planetária fazem interseção em um ponto 28 do eixo geométrico central comum 18, o que é a condição para obter o movimento de rolamento essencialmente livre de perfuração. Mais geralmente, os planos tangenciais 26/27 às superfícies de rolamento 20/21 nos dois pontos de contato tangencial da roda planetária com essas superfícies de rolamento 20/21 fazem interseção com o eixo geométrico de rotação de roda planetária 25 em um ponto 28 do eixo geométrico central 18, independentemente da posição angular da roda planetária 19 ao redor do eixo geométrico de articulação 24. Com “pontos de contato tangencial” entende-se: pontos em que a superfície de rolamento de porção de roda 12 de roda planetária é tangencial às superfícies de rolamento da roda de anel 16 e da roda de sol 17. Novamente, pequenos desvios dessa condição de interseção em um ponto 28 do eixo geométrico central 18 podem ser aplicados para compensar pela deformação de componente sob carga, isto é, a condição de fazer interseção no ponto 28 é alcançada pelo menos durante a operação do variador.

[032] Contrário ao sistema da técnica anterior, a distância L entre o ponto de interseção 28 e os pontos de contato nas duas superfícies de rolamento 20/21 não é mais uma constante no variador planetário de acordo com a invenção. Apesar disso, é possível calcular o formato das superfícies de rolamento 20 e 21 para o movimento de rolamento livre de perfuração, conforme será mostrado doravante.

[033] A Figura 4 mostra uma imagem geométrica dos componentes da modalidade da Figura 2, que mostra várias dimensões necessárias no cálculo. O ponto inicial é a suposição de que o corte transversal da superfície de rolamento de roda planetária, conforme visto no plano do desenho na Figura 2, tem o formato de um círculo com um raio Rpo. A roda planetária é modelada, desse modo, na Figura 4 como um disco com raio Rpi, dotado de uma superfície em formato de tórus de raio Rpo que circunda o disco, e dotado adicionalmente de uma conexão central de comprimento Lp (que modela o eixo de roda planetária 14) ao eixo geométrico de articulação 24. Adicionalmente, na descrição, será evidenciado que formatos de superfície alternativos da superfície de rolamento de roda planetária são possíveis em vez da superfície circular, mas com o propósito do cálculo presentemente apresentado, inicia-se a partir de um corte transversal circular da superfície de rolamento de roda planetária.

[034] Os parâmetros adicionais necessários no cálculo são os seguintes:

[035] • E é a excentricidade da articulação, isto é, a distância entre o eixo geométrico de articulação 24 e o eixo geométrico central comum 18,

[036] • L é o comprimento variável, conforme explicado acima,

[037] • Y é a inclinação do eixo geométrico de rotação 25 de roda planetária, que é tomado como o parâmetro para controlar a razão.

[038] A Figura 4 indica adicionalmente os ângulos e distâncias necessários para calcular o formato da curva 21 da superfície de rolamento de roda de sol, conforme visto no corte transversal com o plano do desenho. Os vários parâmetros são definidos em um plano X-Y ortogonal com X=0 definido pela posição do eixo geométrico de articulação 24.

[039] O conjunto de equações que define o formato da superfície de rolamento 21 de roda de sol expressando-se a necessidade de que a tangente de comprimento L faz interseção com o eixo geométrico central no mesmo ponto 28 que o eixo geométrico de rotação 25 de roda planetária é o seguinte:

[040] yZ = L sen (αZ) (1)

[041] dyZ/dx = + tan(αZ) (2)

[042] Essas equações podem ser escritas como uma função da variável γ aplicando-se as relações a seguir que podem ser derivadas da geometria mostrada na Figura 4:

[043] Li = √(Rpi²+Lp²)

[044] βi = arctan(Rpi/Lp)

[045] xS = -E tan γ

[046] xCZ = Li sen(γ+βi)

[047] yCZ = E+Li cos(γ+βi)

[048] αCZ = arctan(yCZ/(xcz-xs))

[049] L = √(yCZ²+(xS-xCZ)²-Rpo²)

[050] αZ = αCZ-arctan(Rpo/L)

[051] com valores constantes de Lp, E, Rpi e Rpo.

[052] Introduzir essas relações nas equações (1) e (2) permite resolver o sistema de equações. Preferencialmente, isso é feito por um método numérico, calculando-se as coordenadas dos pontos da curva para as etapas consecutivas em γ, resultando nas etapas Δyz da coordenada y yZ:

[053] xZ(i+1) = xZi +ΔyZ/tan (αZ)

[054] yZ(i+1) = yZi +ΔyZ

[055] Conforme conhecido pela pessoa versada na técnica, o software adequado está disponível para resolver as equações da maneira indicada acima. Os inventores constataram que o formato de curva 21, conforme mostrado na Figura 2, que resulta a partir desse cálculo, permite de modo eficaz um movimento de rolamento essencialmente livre de perfuração da roda planetária sobre a roda de sol.

[056] A Figura 5 ilustra os ângulos e as dimensões necessárias para o cálculo da superfície de rolamento 20 de roda de anel.

[057] As equações a serem resolvidas aqui são as seguintes

[058] yR = L sen (αR) (3)

[059] dyR/dx = - tan(αR) (4)

[060] em que

[061] xCR = Li sen(Y-βi)

[062] yCR = E+Li cos(Y-βi)

[063] L = V(yCR2+(xS-xCR)2-Rpo2)

[064] αCR = arctan(yCR/(xS-xCR))

[065] αR = αCR-arctan(Rpo/L)

[066] A resolução numérica das equações (3) e (4) é feita da maneira a seguir, análoga às equações (1) e (2):

[067] xR(i+1) = xRi -ΔyR/tan(αR)

[068] yR(i+1) = yRi +ΔyR

[069] rendendo a curva 20, conforme mostrado na Figura 2.

[070] Visto que o ângulo β muda junto com y, a posição do ponto de contato na roda planetária se move quando a razão muda. Essa característica permite que o planejador torne o raio Rpo dependente de β. Em outras palavras, o corte transversal da superfície de rolamento de roda planetária não precisa ser um círculo necessariamente; outra curva também pode ser escolhida, por exemplo, uma elipse. As mesmas fórmulas permanecem válidas; apenas Rpo varia com y. O ângulo β se iguala a 90°-y-αZ. Então, a superfície da roda planetária é definida recalculando-se Rpo como uma função de β devido ao fato de que as Figuras 4 e 5 mostram que β e Rpo definem a superfície de rolamento como coordenadas polares.

[071] O movimento de inclinação das rodas planetárias 19 ao redor do eixo geométrico de articulação 24, isto é, a mudança do ângulo de inclinação y das rodas planetárias 19, causa uma mudança na razão de transmissão. Isso é devido ao fato de que a inclinação muda a distância entre o eixo geométrico central comum 18 e os pontos de contato da roda planetária 19 na roda de anel 16 e a roda de sol 17. Devido ao fato de que as superfícies corrediças 20/21 das rodas de anel e sol não têm corte transversal circular, a distância entre a roda de anel 16 e a roda de sol 17 varia enquanto a razão muda. Isso significa que, em operação, um movimento axial relativo, isto é, na direção do eixo geométrico central 18, da roda de anel 16 e da roda de sol 17 é possível. Isso pode ser alcançado montando-se ambas as rodas 16/17 para serem móveis, ou mantendo-se uma roda fixada e permitindo-se o movimento da outra. A ação de inclinação pode ser atuada de várias maneiras, por exemplo, movendo-se o eixo central 15 axialmente em relação à roda de anel ou à roda de sol. Alternativamente, a razão de transmissão pode ser mudada mantendo-se o eixo principal 15 axialmente fixada e movendo-se a roda de anel 16 e/ou a roda de sol 17 axialmente.

[072] Na modalidade da Figura 2, o parâmetro Lp, isto é, o comprimento da porção de eixo 14 de roda planetária, é um valor positivo. Entretanto, se Lp é negativo ou zero, isso significa que o ângulo βi = arctan (Rpi/Lp) se torna respectivamente negativo ou 90°. Nesse caso, ainda faz sentido resolver as equações e determinar as superfícies de rolamento da roda de anel e da roda de sol. O caso Lp < 0 corresponde com a modalidade mostrada na Figura 6.

[073] Na Figura 6, os componentes a seguir são novamente presentes, e referenciados pelos mesmos números de referência que na Figura 2 : a roda de anel 16, a roda de sol 17, as rodas planetárias 19, o eixo geométrico central comum 18, as superfícies de rolamento 20 e 21 da roda de anel e a roda de sol, respectivamente, o eixo de roda planetária 14, a porção de roda 12 da roda planetária, os mancais de rolo 13 de roda planetária, as tangentes 26/27 que fazem interseção com o eixo geométrico central 18 e o eixo geométrico de rotação 25 da roda planetária 19 em um ponto 28.

[074] Entretanto, na modalidade da Figura 6, o eixo geométrico de articulação 24 está localizado além da porção de roda 12 da roda planetária, conforme visto a partir do ponto de interseção 28 do eixo geométrico de rotação de roda planetária 25 com o eixo geométrico central 18, enquanto na modalidade da Figura 2, o eixo geométrico de articulação 24 reside entre o ponto de interseção 28 e a porção de roda 12. No sistema particular mostrado na Figura 6, as rodas planetárias 19 são montadas de modo giratório em uma roda de sustentação 40, que é montada em si de modo coaxial com a roda de anel 16 e a roda de sol 17. Isso resume-se de modo eficaz à situação da Figura 2, mas com o eixo da roda planetária 14 que se estende no lado oposto da porção de roda 12. O eixo 14 da roda planetária é montado de modo giratório em relação à roda de sustentação 40, de modo a poder girar ao redor do eixo geométrico de articulação 24 em que é orientado, como na Figura 2, de modo perpendicular em relação ao plano definido pelo eixo geométrico de rotação 25 de roda planetária e o eixo geométrico central 18, enquanto é externo ao eixo geométrico central. Conforme mostrado na modalidade da Figura 6, o eixo 14 de roda planetária é preferencialmente montado diretamente em uma junta de articulação 41 incorporada na roda de sustentação 40. Nessa modalidade, não há eixo central e garfos na porção central do variador. Portanto, nenhuma restrição física existe nessa porção central, a qual pode limitar a faixa angular das rodas planetárias.

[075] Como na modalidade da Figura 2, a inclinação das rodas planetárias 19 efetua uma mudança na razão de transmissão, que envolve um movimento axial relativo da roda de anel e da roda de sol. A roda de sustentação 40 pode ser axialmente móvel em relação à roda de anel ou à roda de sol, ou pode ser mantida fixada com o anel e a roda de sol axialmente móveis. A roda de sustentação 40 pode ser giratória ao redor do eixo geométrico central 18. Nesse caso, a roda de sustentação 40 é montada em mancais, colocada do lado de fora do variador planetário, e não mostrada nos desenhos. Em vez de uma roda de sustentação 40, qualquer suporte alternativo pode ser usado para sustentar as rodas planetárias da maneira mostrada na Figura 6.

[076] Caso Lp = 0 seja igualmente incluído no escopo da invenção e corresponda a uma modalidade em que a porção de eixo 14 da roda planetária se articula ao redor de um eixo geométrico que é coplanar com os pontos de contato entre a roda planetária e as superfícies de rolamento 20/21.

[077] Nas modalidades das Figuras 2 e 6, o eixo geométrico de articulação 24 faz interseção com o eixo geométrico de rotação 25 da porção de roda 12 da roda planetária 19. Entretanto, a invenção não é limitada a essas modalidades. Enquanto permanece essencialmente perpendicular ao plano formado pelo eixo geométrico de rotação 25 e o eixo geométrico central 18, o eixo geométrico de articulação 24 pode cruzar o eixo geométrico de rotação 25 sem fazer interseção, isto é, sem ter um ponto em comum. As estruturas mostradas nas Figuras 2 ou 6 podem ser modificadas, desse modo, em que o eixo geométrico de articulação 24 pode ser, por exemplo, deslocado para esquerda ou direita ou para cima ou para baixo em relação ao eixo geométrico de rotação 25 de roda planetária. Quando o eixo geométrico de articulação 24 não faz interseção com o eixo geométrico de rotação 25, permanece possível calcular o formato das superfícies de rolamento 20/21 da roda de anel e a roda de sol com base na condição para rolamento essencialmente livre de perfuração, isto é, os dois planos 26/27 que são tangenciais às superfícies de rolamento 20/21, nos pontos de contato tangencial com a roda planetária 19 fazem interseção com o eixo geométrico de rotação 25 da porção de roda 12 da dita roda planetária 19 em um ponto 28 do eixo geométrico central comum 18, independentemente da posição angular da dita roda planetária 19 ao redor do eixo geométrico de articulação 24.

[078] Quando o eixo geométrico de articulação 24 não faz interseção com o eixo geométrico de rotação 25 de roda planetária, o dito eixo geométrico de articulação é definido como que reside 'entre a porção de roda 12 da roda planetária 19 e o ponto de interseção 28 do eixo geométrico de rotação de roda planetária 25 e o eixo geométrico central 18', quando a linha perpendicular comum entre o eixo geométrico de articulação 24 e o eixo geométrico de rotação 25 de roda planetária faz interseção com o eixo geométrico de rotação 25 de roda planetária em um ponto entre a porção de roda 12 da roda planetária 19 e o ponto de interseção 28 do eixo geométrico de rotação de roda planetária 25 e o eixo geométrico central 18. Adicionalmente, quando o eixo geométrico de articulação 24 não faz interseção com o eixo geométrico de rotação 25 de roda planetária, o eixo geométrico de articulação é definido como que reside além da porção de roda 12 da roda planetária, conforme visto a partir do ponto de interseção 28 entre o eixo geométrico de rotação de roda planetária 25 e o eixo geométrico central 18, quando a linha perpendicular comum entre o eixo geométrico de articulação 24 e o eixo geométrico de rotação de roda planetária 25 faz interseção com o eixo geométrico de rotação 25 de roda planetária em um ponto localizado além da porção de roda 12 da roda planetária, conforme visto a partir do ponto de interseção 28 entre o eixo geométrico de rotação de roda planetária 25 e o eixo geométrico central 18.

[079] As rodas planetárias 19 mostradas nas Figuras 2 e 6 têm um recurso de construção que é diferente das rodas planetárias aplicadas em sistemas presentemente conhecidos desse tipo. Com referência à Figura 2, é visto que a porção de roda 12 da roda planetária 19 é montada diretamente nos anéis externos do mancal de empuxo 13 e o mancal radial 13'. De modo semelhante na Figura 6, a porção de roda planetária 12 é montada diretamente no anel externo do mancal de rolo 13. Esse recurso de montar diretamente a porção de roda nos mancais permite um projeto de roda planetária simplificado. Entretanto, é aplicável apenas quando o tamanho de roda planetária pode ser reduzido em comparação com projetos existentes. Devido ao fato de que o variador com articulações excêntricas, de acordo com a invenção, precisa de menos espaço entre a roda de anel e a roda de sol, a porção de roda planetária pode ser feita relativamente menor em diâmetro. Por essa razão, o projeto de roda planetária com a porção de roda montada diretamente no anel de mancal é particularmente adequado para um variador de acordo com a invenção. De acordo com modalidades particulares, a porção de roda 12 da roda planetária e o anel externo do mancal ou mancais 13 ou 13' é produzida como uma peça única. Outras modalidades são possíveis, em que a porção de roda 12 é montada diretamente no anel externo do mancal enquanto forma uma peça com o anel externo de um segundo mancal.

[080] Qualquer configuração conhecida pelo sistema do documento no WO2009/146748 também pode ser realizado com o variador da presente invenção. A invenção é, portanto, igualmente relacionada a uma transmissão variável ou a uma transmissão variável reversível que compreende um ou mais variadores planetários de acordo com a invenção. Qualquer tal transmissão pode ser realizada integrando-se o variador planetário da invenção nas transmissões variáveis reversíveis ou variáveis descritas no documento no WO2009/146748.

[081] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e descrição supracitada, tal ilustração e descrição devem ser consideradas ilustrativas ou exemplificativas e não restritivas. Outras variações às modalidades reveladas podem ser entendidas e efetuadas por aqueles versados na técnica na prática da invenção reivindicada, a partir de um estudo dos desenhos, da revelação e das reivindicações anexas. Nas reivindicações, a palavra “compreende” não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido “um” ou “uma” não exclui uma pluralidade. O mero fato de que certas medidas são recitadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas medidas não pode ser usada para vantagem. Quaisquer referências numéricas nas reivindicações não devem ser interpretadas como limitantes do escopo.

[082] LISTA DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA

[083] Variador da técnica anterior (Figura 1)

[084] 1: eixo principal

[085] 2: roda de anel

[086] 3: roda planetária

[087] 4: roda de sol

[088] 5: eixo geométrico central

[089] 7: garfo planetário

[090] 8: articulação

[091] 9: eixo geométrico de articulação

[092] Variador de acordo com a invenção (Figuras 2 a 6)

[093] 12: porção de roda de roda planetária

[094] 13: mancal

[095] 13' : mancal radial

[096] 14: porção de eixo de roda planetária

[097] 15: eixo principal

[098] 16: roda de anel

[099] 17: roda de sol

[0100] 18: eixo geométrico central

[0101] 19: roda planetária

[0102] 20: superfície de rolamento em roda de anel

[0103] 21: superfície de rolamento em roda de sol

[0104] 22: garfo

[0105] 23: junta de articulação

[0106] 24: eixo geométrico de articulação

[0107] 25: eixo geométrico de rotação de porção de roda de roda planetária, também chamado em alguns casos nessa descrição de “ eixo geométrico de rotação de roda planetária”

[0108] 26: tangente para a superfície de rolamento de roda de anel em ponto de contato com roda planetária

[0109] 27: tangente para a superfície de rolamento de roda de sol em ponto de contato com roda de sol

[0110] 28: ponto de interseção de tangentes com eixo geométrico central

[0111] 30: extensão radial

[0112] 31: perna central de garfo

[0113] 32: pernas laterais de garfo

[0114] 40: roda de sustentação

[0115] 41: junta de articulação em roda de sustentação

Claims

1. VARIADOR PLANETÁRIO, aplicável em uma transmissão variável para realizar uma razão entre velocidade variável e torque, sendo que o variador compreende uma roda de anel (16), pelo menos duas rodas planetárias (19) e uma roda de sol (17), em que: • a roda de anel e a roda de sol são corpos axissimétricos posicionados em relação a um eixo geométrico de simetria central comum (18), • as rodas planetárias (19) compreendem uma porção de eixo (14) e uma porção de roda (12) que é giratória ao redor da porção de eixo, em que a porção de eixo tem um eixo geométrico central longitudinal (25), em que o dito eixo geométrico também é o eixo geométrico de rotação da porção de roda (12), • cada roda planetária (19) é livremente giratória ao redor de um eixo geométrico de articulação (24) que é orientado essencialmente de modo perpendicular em relação ao plano definido pelo eixo geométrico central comum (18) e o eixo geométrico de rotação (25) da porção de roda (12) da roda planetária (19), • a interação entre as rodas ocorre através de um movimento de rolamento de uma superfície de rolamento fornecida em cada uma das porções de roda (12) de rodas planetárias, em superfícies de rolamento (20, 21) fornecidas na roda de anel (16) e na roda de sol (17), em que os dois planos (26, 27) que são tangenciais às superfícies de rolamento (20, 21) da roda de anel e da roda de sol, nos pontos de contato tangencial com uma roda planetária (19), fazem interseção com o eixo geométrico de rotação (25) da porção de roda (12) da dita roda planetária (19) em um ponto (28) do eixo geométrico central comum (18), independentemente da posição angular da dita roda planetária (19) ao redor do eixo geométrico de articulação (24), e em que: o eixo geométrico de articulação (24) de cada uma das rodas planetárias (19) é excêntrico ao eixo geométrico central comum (18) com excentricidade constante, e uma distância entre a porção de roda (12) e o eixo da articulação (24) é constante, caracterizado pelo variador planetário ser configurado para acionar uma mudança da posição angular (y) das rodas planetárias (19) e com isso uma mudança de uma razão de transmissão por um movimento axial relativo entre o eixo de articulação (24) e a roda de anel (16) e/ou um movimento axial relativo entre o eixo de articulação (24) e a roda de sol (17).

2. VARIADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo eixo geométrico de articulação (24) fazer interseção com o eixo geométrico de rotação (25) da roda planetária (19).

3. VARIADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo eixo geométrico de articulação (24) estar localizado entre a porção de roda (12) da roda planetária (19) e o ponto de interseção (28) do eixo geométrico de rotação de roda planetária (25) e o eixo geométrico central (18).

4. VARIADOR, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender um eixo central (15) dotado de uma extensão radial (30) e em que a porção de eixo (14) das rodas planetárias (19) é conectada de modo giratório à extensão radial através de uma junta de articulação (23).

5. VARIADOR, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela porção de eixo (14) das rodas planetárias (19) ser dotada de um garfo (22) giratório ao redor da junta de articulação (23), em relação à extensão radial (30).

6. VARIADOR, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo garfo (22) ter um corpo principal (33), uma porção de perna central (31) e duas porções de perna lateral (32), em que as três porções de perna se estendem para longe do corpo principal (33) e são conectadas à junta de articulação (23).

7. VARIADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo eixo geométrico de articulação (24) estar localizado além da porção de roda (12) da roda planetária, conforme visto a partir do ponto de interseção (28) entre o eixo geométrico de rotação de roda planetária (25) e o eixo geométrico central (18).

8. VARIADOR, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender uma roda de sustentação (40) montada de modo coaxial com a roda de anel (16) e a roda de sol (17) e em que a porção de eixo (14) da roda planetária é conectada de modo giratório à roda de sustentação através de uma junta de articulação (41).

9. VARIADOR, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela junta de articulação ser incorporada na roda de sustentação (40).

10. VARIADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela superfície de rolamento da porção de roda (12) de pelo menos uma das rodas planetárias (19) ter o formato de um círculo, conforme visto em um corte transversal com um plano através do eixo geométrico de rotação (25) da dita porção de roda.

11. VARIADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela superfície de rolamento da porção de roda (12) de pelo menos uma das rodas planetárias (19) ter um formato não circular, conforme visto em um corte transversal com um plano através do eixo geométrico de rotação (25) da dita porção de roda.

12. VARIADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pela porção de roda (12) de pelo menos uma das rodas planetárias (19) girar ao redor da porção de eixo (14) por meio de pelo menos um mancal (13, 13'), em que o dito pelo menos um mancal tem um anel interno e um anel externo, e em que a porção de roda (12) é montada diretamente no anel externo.

13. VARIADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pela porção de roda (12) da roda planetária (19) girar ao redor da porção de eixo (14) por meio de pelo menos um mancal (13, 13'), em que o dito pelo menos um mancal tem um anel interno e um anel externo, e em que a porção de roda (12) forma uma peça única com o anel externo de pelo menos um dos mancais.

14. TRANSMISSÃO VARIÁVEL REVERSÍVEL OU VARIÁVEL, caracterizada por compreender pelo menos um variador planetário, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.