BRPI0619447A2 - variador - Google Patents

Abstract

VARIADOR. é divulgado um variador (10) que tem dois sulcos (12,12) montados para rotação ao redor de um eixo geométrico comum. Faces modeladas opostas (14, 18) dos sulcos definem um espaço anular que contém pelo menos um rolamento (38, 40) que corre nos sulcos para transferir acionamento entre eles. O rolamento é montado em um suporte (42, 44) de uma maneira tal que sua inclinação em relação ao eixo geométrico comum possa mudar para habilitar mudanças na velocidade do variador. Os rolamentos e seus suportes são controlados por meio de um mecanismo que compreende uma engrenagem solar (46, 48) e um anel (50, 52) nos quais o suporte se encaixa. A rotação relativa da engrenagem solar e do anel ocasiona um movimento de inclinação do suporte (42, 44) para que os próprios rolamentos se direcionem para uma nova inclinação. Para controlar a engrenagem solar e o anel, é fornecida uma engrenagem planetária (100) que encaixa em ambos. A posição rotacional do suporte é controlada independentemente do seu encaixe na engrenagem solar e no anel.

Description

"VARIADOR" DESCRIÇÃO

A presente invenção diz respeito a variadores de tração por rolamento do tipo no qual o acionamento é trans- mitido de um sulco para o outro por um ou mais rolamentos cuja orientação é variável de acordo com as mudanças na ve- locidade de acionamento do variador. Mais particularmente, a invenção diz respeito a um inédito mecanismo para controlar a orientação do rolamento em um variador como este.

O termo "variador" é aqui usado para dizer respei- to a um dispositivo que transmite acionamento rotativo em uma velocidade continuamente variável. Variadores são parti- cularmente, mas de forma alguma exclusivamente, aplicáveis em transmissões de veículos a motor.

A forma mais bem conhecida de variador tipo tração por rolamento usa pelo menos dois sulcos montados coaxial- mente com faces opostas que são modeladas para que, junta- mente, os sulcos definam um espaço aproximadamente toroidal. Pelo menos um rolamento é posicionado no espaço entre os sulcos e corre em suas faces modeladas para transmitir acio- namento de um para o outro. Mudanças na inclinação do rola- mento são associadas com as mudanças nas velocidades relati- vas dos sulcos e, portanto, na velocidade de acionamento fornecida pelo variador.

As mudanças na inclinação do rolamento associadas com as mudanças na velocidade de acionamento serão aqui cha- madas de "precessão" para distinguir de outros movimentos rotativos do rolamento, tal como sua rotação ao redor do seu próprio eixo geométrico.

Algum mecanismo é necessário para controlar a in- clinação do rolamento e a tecnologia anterior contém inúme- ros exemplos. Tipicamente, tais mecanismos não agem pela a- plicação direta de um torque nas montagens do rolamento. Em vez disto, o rolamento é montado de uma maneira tal que este deslocamento faça com que ele se direcione para uma nova in- clinação em função das forças exercidas nele pelos sulcos. 0 efeito de direcionamento surge em virtude de o rolamento buscar uma posição na qual seu próprio eixo geométrico coin- cide com o eixo geométrico comum dos sulcos do variador, já que em qualquer outra condição o movimento do rolamento é não paralelo àquele dos sulcos na área onde eles se encaixam um no outro. O mecanismo de controle serve para regular o deslocamento do rolamento.

Exemplos de tais mecanismos são encontrados em muitos dos exemplos de patente publicados anteriormente pelo requerente, incluindo PCT/GB03/00259 (WO 03/062670). Na mai- or parte, o deslocamento necessário para fazer com que o ro- lamento se direcione é o longo da direção circunferencial (sobre o eixo geométrico comum dos sulcos do variador) e, permitindo que os rolamentos precedam ao redor de um eixo geométrico que é inclinado em relação ao plano radial, é es- tabelecido um relacionamento entre o deslocamento do rola- mento e a inclinação do rolamento. É fornecido um atuador para impelir o rolamento ao longo da direção circunferencial e, então, para influenciar (1) seu deslocamento e (2) a ve- locidade do variador. Tais mecanismos servem "controle de torque" do va- riador. O conceito é conhecido na tecnologia, mas será ex- plicado em resumo. Transmissões com "velocidade controlada" mais convencionais são construídas de maneira tal que elas recebam alguma forma de entrada que indica uma velocidade de acionamento exigida e, então, se ajustem para fornecê-la. Isto é, a velocidade de acionamento é diretamente ajustada. Ao contrário, em uma transmissão com torque controlado, é o torque que é diretamente ajustado. Mudanças na velocidade resultam da aplicação do torque em inércia na entrada e na saída, e o variador acomoda automaticamente tais mudanças. A soma dos torques que agem nos sulcos do variador será aqui chamada como o torque de reação, já que ela é o torque que deve ser reagido nas montagens do variador. 0 torque de rea- ção é referido aos rolamentos e, então, por meio do(s) seu(s) atuador(s) associado(s), ao cárter do variador. Por- tanto, pelo ajuste da força do atuador, o próprio torque de reação é diretamente ajustado, já que (desconsiderando a a- celeração do rolamento) as forças exercidas em cada rolamen- to pelo atuador e pelos sulcos devem ser iguais e opostos. 0 controle sobre a transmissão é exercido pelo controle da força do atuador - e, portanto, do torque de reação - e não da velocidade do variador.

O mecanismo de controle mais amplamente adotado usa um respectivo atuador de pistão hidráulico / tipo cilin- dro para cada rolamento, o pistão sendo acoplado por meio de um amortecedor em um suporte que transporta o rolamento. En- tretanto, é aqui descrito um tipo de mecanismo bastante di- ferente no qual o variador tem uma engrenagem solar e um a- nel, e o suporte do rolamento encaixa ambos. A rotação re- lativa da engrenagem solar e do anel ocasiona um movimento de oscilação do suporte e, portanto, faz com que o rolamento se direcione para uma nova orientação. Neste tipo de arran- jo, o acionamento da engrenagem solar é problemático. Com este propósito, alguns acoplamentos precisam ser feitos na engrenagem solar e, a principio, isto pode ser feito ao lon- go de uma direção axial - por exemplo, por meio de alguma camisa que se estende ao longo do eixo do variador - ou ao longo da direção radial - por exemplo, por meio de um braço que se estende através da cavidade toroidal. A opção anteri- or cria dificuldades de projeto. Este último é problemático em função de o braço obstruir os rolamentos e/ou seus supor- tes à medida que eles se movem pra trás, e assim por diante.

De acordo com um primeiro aspecto da presente in- venção, é descrito um variador que compreende um par de sul- cos montado para rotação ao redor de um eixo geométrico co- mum e com respectivas faces modeladas que, juntas, definem uma cavidade anular que contém pelo menos um rolamento que corre nas faces modeladas dos sulcos para transferir aciona- mento de um sulco para o outro, o rolamento tendo um eixo geométrico de rolamento e sendo montado em um suporte atra- vés de mancais que permitem que o rolamento gire ao redor do seu eixo geométrico e, também, para preceder em relação ao suporte para trocar a inclinação do eixo geométrico do rola- mento para o eixo geométrico comum e, então, para habilitar mudanças na velocidade do variador, o variador compreendendo adicionalmente uma engrenagem solar e um anel que são con- cêntricos e montados para rotação ao redor do eixo geométri- co comum, o suporte encaixando na engrenagem solar e no anel para que a rotação relativa da engrenagem solar e do anel ocasione um movimento de oscilação do suporte e uma conse- qüente mudança na inclinação do eixo geométrico do rolamen- to, o variador compreende adicionalmente um mecanismo para controlar a rotação da engrenagem solar e do anel, o meca- nismo compreendendo uma engrenagem planetária que é montada na cavidade anular e que encaixa operativamente na engrena- gem solar e no anel, um atuador que é operativamente acopla- do na engrenagem planetária, e um arranjo para controlar a rotação da engrenagem planetária independentemente do seu encaixe na engrenagem solar e no anel.

Pelo controle da rotação da engrenagem planetária independentemente do seu encaixe na engrenagem solar e no anel, a engrenagem planetária pode ser usada para controlar o movimento tanto da engrenagem solar quanto do anel. A en- grenagem planetária também pode se mover juntamente com a engrenagem solar e com o anel e, em decorrência disto, os problemas da obstrução dos rolamentos, etc. pela engrenagem planetária podem ser evitados.

Apesar de ser necessário controlar de alguma ma- neira a rotação da engrenagem planetária independentemente do seu encaixe na engrenagem solar e no anel, não deve se considerar que isto implica que o mecanismo deve ser forne- cido para rotacionar a engrenagem planetária. Em uma modali- dade preferida, o arranjo serve simplesmente para impedir que a engrenagem planetária rotacione. Em tais modalidades, o atuador é preferivelmente arranjado para mover a engrena- gem planetária ao longo de uma direção circunferencial de deslocamento ao redor do eixo geométrico comum. É este movi- mento circunferencial da engrenagem planetária que produz a rotação relativa da engrenagem solar e do anel necessária para controlar a oscilação do suporte e, portanto, a veloci- dade do variador.

Tipicamente, a trajetória do movimento da engrena- gem planetária é um arco de um circulo ao redor do eixo geo- métrico comum. Por exemplo, nas modalidades preferidas, o arranjo para controlar a rotação da engrenagem planetária compreende uma lingüeta recebida de forma deslizável em uma fenda. Desta maneira, parte do movimento da engrenagem pla- netária, transversal à sua direção de deslocamento, pode ser acomodada.

O próprio atuador é preferivelmente um atuador li- near, ainda mais preferivelmente um arranjo de pistão hi- dráulico e cilindro. As modalidades mais preferíveis compre- endem um par de pistões em relação aos cilindros.

O acoplamento entre a engrenagem planetária e o atuador pode ser feito através de partes deslizantes comple- mentares que acomodam parte do movimento da engrenagem pla- netária em uma direção transversal à direção de deslocamento do atuador, transmitindo a força do atuador para a engrena- gem planetária e impedindo a engrenagem planetária de rota- cionar.

É particularmente preferível que a engrenagem so- lar, o anel e a engrenagem planetária sejam dentados para formar um conjunto de engrenagem epiciclica.

A presente invenção é bem adaptada para uso em um variador com torque controlado. Isto pode ser alcançado pelo simples controle direto da força aplicada pelo atuador na engrenagem planetária, que, por sua vez, controla diretamen- te o torque de reação do variador.

Preferivelmente, o anel compreende uma parte anu- lar externa e pelo menos um membro que estende-se radialmen- te, levando para uma parte de cubo interno. A parte de cubo pode ser articulada ao redor do eixo geométrico comum para montar o anel.

É particularmente preferível que a engrenagem pla- netária seja operativamente acoplado no anel por meio de um elemento de controle que estende-se radialmente para fora da parte de cubo do anel. Pela transmissão do torque exigido para controlar a rotação do anel em relação a sua parte de cubo, que pode ser suportada por meio de seus mancais, pro- blemas de distorção da parte externa do anel podem ser evi- tados.

Preferivelmente, em uma modalidade como esta, o elemento de controle tem uma parte externa dentada que com- bina com uma parte externa dentada da engrenagem planetária.

De acordo com um segundo aspecto da presente in- venção, é descrito um variador que compreende um par de sul- cos montados para rotação ao redor de um eixo geométrico co- mum e com respectivas faces modeladas que, juntas, definem uma cavidade anular que contém pelo menos um rolamento que corre sobre as faces modeladas dos sulcos para transferir acionamento de um sulco para o outro, o rolamento com um ei- xo geométrico de rolamento e sendo montado sobre um suporte por meio de mancais que permitem que o rolamento gire ao re- dor do seu eixo geométrico e também preceda em relação ao suporte para mudar a inclinação do eixo geométrico do rola- mento em relação ao eixo geométrico comum e, então, para ha- bilitar mudanças na velocidade do variador, o variador com- preendendo adicionalmente uma engrenagem solar e um anel que são concêntricos e montados para rotação ao redor do eixo geométrico comum, o suporte encaixando na engrenagem solar e no anel para que a rotação relativa da engrenagem solar e do anel ocasione um movimento de oscilação do suporte e uma conseqüente mudança na inclinação do eixo geométrico do ro- lamento, o variador compreendendo adicionalmente um mecanis- mo para controlar a rotação da engrenagem solar e do anel, o mecanismo compreendendo uma engrenagem planetária que é mon- tado na cavidade anular e que encaixa operativamente na en- grenagem solar e no anel, e um atuador que é operativamente acoplado na engrenagem planetária para movê-lo ao longo de uma direção circunferencial ao redor do eixo geométrico co- mum, a engrenagem planetária sendo montado de uma maneira que o impede de rotacionar.

De acordo com um terceiro aspecto da presente in- venção, é descrito um variador que compreende dois sulcos montados para rotação ao redor de um eixo geométrico comum e com faces opostas modeladas definindo um espaço anular que contém pelo menos um rolamento que corre sobre os sulcos pa- ra transferir acionamento entre eles, o rolamento sendo mon- tado em um suporte de maneira tal que sua inclinação em re- lação ao eixo geométrico comum seja variável para habilitar mudanças na velocidade de acionamento do variador, o varia- dor compreendendo adicionalmente partes de engrenagem solar e anel montadas de forma rotacionável nas quais o suporte encaixa para que a rotação relativa da engrenagem solar e do anel ocasione um movimento de inclinação do suporte e uma conseqüente mudança na inclinação do rolamento, e uma engre- nagem planetária que encaixa tanto na engrenagem solar quan- to no anel para controlar suas posições, a posição rotacio- nal da engrenagem planetária sendo controlada independente- mente do seu encaixe na engrenagem solar e no anel.

Agora, modalidades especificas da presente inven- ção serão descritas, apenas a titulo de exemplo, em relação aos desenhos anexos, nos quais:

a figura 1 é uma seção em um plano axial através de um primeiro variador que incorpora a presente invenção, mostrando somente metade do variador em relação a um lado do seu eixo geométrico;

a figura 2 é uma vista do mesmo variador ao longo de uma direção axial, um dos sulcos do variador sendo omiti- do para revelar partes interiores. Este desenho também omite o mecanismo usado para acionar a engrenagem solar e o anel;

a figura 3 é uma ilustração em perspectiva do mes- mo variador, novamente, omitindo um dos sulcos, mas incluin- do o mecanismo usado para acionar a engrenagem solar e o a- nel; a figura 4 mostra uma parte do suporte;

a figura 5 mostra um conjunto explodido que com- preende a parte do suporte e um sulco de suporte;

a figura 6 mostra um conjunto explodido que com- preende um rolamento do variador e partes de mancai associa- das;

a figura 7 mostra um conjunto que compreende o su- porte, o rolamento e mancai;

ambas as figuras 8 e 9 mostram um conjunto de ro- lamento e seus engrenagem solar e anel associados visualiza- dos ao longo de uma direção axial;

a figura 10 é uma vista em perspectiva de um se- gundo variador que incorpora a presente invenção, no qual um dos sulcos do variador e um elemento de controle são omiti- dos para revelar partes interiores; e

a figura 11 corresponde à figura 10, mas inclui o elemento de controle.

A construção geral do presente variador 10 pode ser percebida nas figuras 1 a 3. Ele é do tipo de cavidades gêmeas com sulco toroidal, com um sulco interno 12 cujas su- perfícies rebaixadas semitoroidais 14, 16 respectivamente voltadas na direção das superfícies modeladas 18, 20 dos sulcos externos 22, 24 para definir cavidades aproximadamen- te toroidais 26, 28. Os sulcos são montados para rotação ao redor de um eixo geométrico comum 30 definido por um eixo principal 32. Os sulcos externos 22, 24 são estriados em re- lação ao eixo e, então, rotacionam juntamente com ele. O sulco interno é montado sobre um mancai rotativo 34 e, en- tão, é rotacionado em relação ao eixo. Ele porta em sua pe- riferia externa um rotor 36, por meio do qual o acionamento rotativo é transferido para o sulco interno ou a partir de- le.

Cada cavidade 26, 28 contém um conjunto de rola- mentos 38, 40. Na presente modalidade, há três rolamentos por cavidade. Os rolamentos correm sobre as superfícies re- baixadas 14, 16, 18, 20 dos sulcos e, então, servem para transferir acionamento entre eles. A inclinação do rolamento 38 em relação ao eixo geométrico comum 30 é representada na figura 1 pelo ângulo I. A precessão dos rolamentos muda a inclinação I do rolamento e, dessa maneira, já que ela re- sulta em uma mudança dos comprimentos relativos das trajetó- rias circulares traçadas sobre os respectivos sulcos por ca- da um dos rolamentos, muda as velocidades relativas dos sul- cos internos e externos 12, 22, 24. Portanto, o acionamento é transferido entre o eixo principal 32 e o rotor 36 em uma velocidade continuamente variável.

Para fornecer tração entre os rolamentos e os sul- cos, eles devem ser predispostos um na direção do outro. Ti- picamente, isto é alcançado usando um arranjo de "carga fi- nal" hidráulica ou mecânica para impelir um sulco axialmente na direção dos seus pares. O arranjo de carga final não é aqui mostrado, mas exemplos podem ser encontrados no pedido internacional de patente PCT/GB02/01551, Torotrak (Develop- ment) Ltd, publicação W002/079675. Os rolamentos e sulcos não fazem contato um com ou outro, mas, em vez disto, são constantemente separados por um fino filme ou fluido de tra- ção, mantidos pela ejeção de fluido sobre eles. Novamente, o dispositivo usado para fornecer o fluido de tração não é di- retamente relevante com os presentes propósitos e não é aqui mostrado, mas arranjos adequados podem ser encontrados no pedido internacional de patente PCT/GB03/00281 da Torotrak (Development) Ltd, publicado como W003/062675.

Cada rolamento 38, 40 é transportado em um respec- tivo suporte 42, 44. Ambas as cavidades 26, 28 contêm uma respectiva engrenagem solar 46, 48 e um respectivo anel 50, 52. Os sóis e os anéis são coaxiais em relação ao eixo geo- métrico comum 30 e rotacionáveis ao seu redor. A engrenagem solar é radialmente interna em relação ao anel. Entre eles, cada par engrenagem solar / anel define um espaço anular no qual os suportes 42, 44 são montados pelo encaixe na engre- nagem solar e no anel. Na presente modalidade, os sóis, a- néis e suportes são dentados da mesma maneira das rodas da engrenagem para que, juntos, eles formem o que é, na práti- ca, um arranjo de engrenagem epiciclica. Os dentes do anel são internos e eles formam uma roda de engrenagem anular. Os dentes não precisam ser contínuos ao redor de toda a circun- ferência interna do anel, já que a faixa de movimento do a- nel é limitada. Igualmente, os suportes não exigem uma com- pleta periferia circular externa, já que eles se movem so- mente através de uma faixa angular limitada. Portanto, cada um dos suportes 42, 44 é formado com uma parte parcialmente circular interna 54 acoplada em uma parte parcialmente cir- cular externa 56 por meio de um membro 58 (veja figura 4 em particular). Esta formação dos suportes permite que eles se instalem no interior do espaço disponível sem obstruir ou- tras partes, tais como os próprios rolamentos.

Os sóis 46, 48 nas duas cavidades 26, 28, são aco- plados entre si por meio de uma camisa 60 que passa através do sulco interno 12 para que eles rotacionem juntamente. No- te que o sulco interno 12 é conseqüentemente articulado so- bre a camisa, em vez de ser diretamente no eixo principal 32. A própria camisa 60 é articulada no eixo principal 32 em virtude dos dois mancais 62, 64 nas respectivas cavidades 26, 28. Cada um dos anéis 50, 52 é acoplado por meio de mem- bros que se estendem radialmente 66, 68 em um respectivo cu- bo 70, 72 e, desta maneira, é montado de forma rotacionável por meio de um respectivo mancai 74, 76 sobre a camisa 60. Os membros 66, 68 são modelados e posicionados para evitar a obstrução dos rolamentos nas cavidades.

Cada rolamento 38, 40 é montado sobre seu suporte 42, 44 por meio de um arranjo de mancai que permite ao rola- mento dois graus de liberdade: (1) o rolamento pode rotacio- nar ao redor de seu próprio eixo geométrico e (2) o rolamen- to pode preceder para mudar sua inclinação e, portanto, a velocidade do variador. Agora, o arranjo de mancai será des- crito em relação às figuras 4 até 7.

A rotação do rolamento 38 ao redor do seu próprio eixo geométrico é fornecida por meio de um mancai de agulhas 78 (figura 6) recebido no orifício central do rolamento. En- tre o rolamento e o mancai há um anel de tolerância 80. Em virtude de uma construção corrugada, o anel de tolerância fornece alguma conformidade entre o rolamento 38 e o mancai

78. Em uso, o rolamento é sujeito a uma grande força ao lon- go do seu diâmetro pelos sulcos do variador e é um tanto quanto deformado em decorrência disto. 0 anel de tolerância deforma resilientemente para acomodar a deformação do rola- mento e, então, garante que a força compressiva seja trans- mitida, principalmente, pelo próprio rolamento, em vez de passar para o mancai. 0 sulco interno do mancai é formado em duas partes 82, 84 montadas ao redor de um cubo 86 (figura 5) . Por exemplo, as duas partes do sulco podem ser engrena- gem solardadas uma na outra, seguido pela usinagem da sua circunferência externa para fornecer a superfície circular regular exigida do sulco interno do mancai. Alternativamen- te, elas podem ser presas por uma faixa circular ao redor de suas circunferências (não mostrada) que fornecerá a superfí- cie do mancai. Torneiras circulares 88 projetam-se a partir de ambos os lados do cubo 86 e são concêntricas em relação ao eixo geométrico de precessão 90 e alinhadas ao longo de- le. As torneiras são recebidas em rebaixos circulares com- plementares 92 nas faces internas das respectivas partes de sulco interno 82, 84. A construção permite que os sulcos in- ternos do mancai 82, 84 e o rolamento transportado neles precedam em relação aos suportes 42, 44 ao redor do eixo ge- ométrico de precessão 90.

É importante notar que o eixo geométrico de pre- cessão não fica em um plano radial (isto é, um plano que é perpendicular ao eixo geométrico comum 30 dos sulcos do va- riador, tal como o plano do papel na figura 2). Em vez dis- to, o eixo geométrico de precessão é inclinado em relação a um plano como este para formar o que é chamado de ângulo de avanço. 0 ponto é mais bem entendido a partir da figura 4, que mostra o suporte 42, 44 ao longo de uma direção perpen- dicular ao eixo geométrico de precessão 90. Os dentes da en- grenagem do suporte são vistos inclinados em relação ao eixo geométrico de precessão em vez de perpendiculares em relação a ele. Este ângulo dos dentes da engrenagem determina o ân- gulo de avanço entre o eixo geométrico de precessão e o pla- no radial. 0 ângulo de avanço tem uma importante influência na função do variador.

Pretende-se que as figuras 8 e 9 esclareçam o mo- vimento do rolamento. Nestes desenhos, o rolamento 38, 40 fica contido em um envoltório 93, que é omitido dos outros desenhos a titulo de objetividade.

Já foi explicado que o rolamento tem dois graus de liberdade no seu movimento em relação ao seu suporte. Adi- cionalmente, o próprio suporte tem dois graus de liberdade. Ele pode (1) se mover ao longo de uma trajetória circunfe- rencial (linha pontilhada 95 na figura 8) ao redor do eixo geométrico comum 30 e (2) realizar um movimento de oscila- ção. Na figura 9 a linha 96 é uma linha radial - ela passa através do eixo geométrico comum 30 e através do ponto cen- tral do suporte 42, 44. A linha 98 é uma linha de referência fixa em relação ao suporte. 0 ângulo X entre estas duas Ii- nhas é aqui chamado como o ângulo de inclinação do suporte. Note que se a engrenagem solar 46 e o anel 50 devem rotacio- nar em ângulos idênticos, o resultado será que o suporte se moverá de forma circunferencial, mas seu ângulo de oscilação não mudará, já que o raio 95 e a linha de referência 98 gi- rarão em ângulos idênticos. Preferivelmente, não haverá pre- cessão de rolamento e nenhuma mudança na velocidade do vari- ador.

Entretanto, considere o que acontece quando a en- grenagem solar 46 e o anel 50 rotacionam em ângulos diferen- tes. Na figura 8, a posição do rolamento corresponde a uma velocidade de variador 1:1. O ângulo de oscilação X do su- porte é zero. Na figura 9, tanto a engrenagem solar 46 quan- to o anel 50 avançaram no sentido horário, fazendo com que o rolamento se movesse ao longo da sua trajetória 95, mas tam- bém, a engrenagem solar avançou no sentido horário em rela- ção ao anel, fazendo com que o suporte 42 oscilasse - agora, o ângulo de oscilação X é diferente de zero. 0 efeito desta oscilação do suporte é produzir um efeito de direção tempo- rário sobre o rolamento 38, que, assim, precedeu em relação ao suporte, adotando a posição inclinada ilustrada e, então, variando a velocidade do variador. Portanto, percebe-se que o controle pode ser exercido sobre o variador por meio da engrenagem solar e do anel 46, 48, 50, 52.

Acionar a engrenagem solar e o anel apropriadamen- te para controlar o variador apresenta um desafio, no míni- mo, em função da posição da engrenagem solar na cavidade do variador. A figura 3 ilustra um variador fornecido com um arranjo de controle adequado que incorpora a presente inven- ção .

O arranjo usa uma engrenagem planetária 100 que encaixa tanto na engrenagem solar quanto no anel e os con- trola. Aqui, a engrenagem planetária é formada um tanto quanto similarmente aos suportes 42, 44. Ele tem partes den- tadas internas e externas para encaixar na engrenagem solar e no anel, respectivamente, e estes ficam em um local circu- lar, mas a engrenagem planetária não exige - e não tem - uma periferia circular completa, e é modelado de maneira tal que ele possa ser instalado no espaço limitado entre dois supor- tes 42 sem obstrui-los. A posição rotacional dos suportes não é controlada pelo seu encaixe na engrenagem solar ou no anel. Em vez disto, na modalidade ilustrada, eles são impe- didos de rotacionar pelo encaixe de uma lingüeta 102 formada na engrenagem planetária com uma fenda 104 formada em uma barra de controle 106. A barra de controle projeta-se late- ralmente a partir de um pistão hidráulico 108 recebido em um cilindro 110. 0 atuador hidráulico formado pelo pistão e pe- lo cilindro tem ação dupla - isto é, pela pressurização das câmaras de trabalho opostas 112, 114, faz-se com que ele e- xerça uma força em ambas as direções. O encaixe de lingüeta e fenda da engrenagem planetária com a barra de controle permite movimento lateral da engrenagem planetária em rela- ção ao pistão, o que é necessário já que a engrenagem plane- tária segue uma trajetória que é um arco de um circulo.

Quando o pistão 108 se move, tanto a engrenagem solar 46 quanto o anel 50 se movem na mesma direção por meio da engrenagem planetária 100. Entretanto, em virtude de a engrenagem solar ter um diâmetro menor e menos dentes do que o anel, a engrenagem solar se move em um ângulo maior. Por- tanto, os suportes 42, 44 (a) se movem ao longo de suas tra- jetórias circunferenciais e (b) oscilam, para mudar a velo- cidade do variador.

Este arranjo pode ser usado para fornecer controle de torque. Ele fornece o relacionamento necessário entre a posição circunferencial do rolamento e a velocidade do vari- ador. 0 torque liquido exercido nos rolamentos pelos sulcos é reagido por meio dos pistões 108 para que a força exercida pelo pistão seja proporcional ao - e determine o - torque de reação.

O relacionamento entre a posição do pistão e a os- cilação do suporte depende dos tamanhos relativos do anel e da engrenagem solar, e pode ser escolhido para se adequar a outras exigências de projeto.

Pode-se provar que uma possível dificuldade em re- lação ao arranjo de acionamento ilustrado na figura 3 é que a carga exercida pela engrenagem planetária 100 sobre o anel 50 é excessiva. Note, neste aspecto, que as forças exercidas sobre o anel 50 por todos os seis rolamentos do variador de- vem ser reagidas por meio da única engrenagem planetária 100. A carga assimétrica resultante pode ocasionar indesejá- vel distorção do anel 50. Altas cargas também podem ser im- postas no anel 46, mas são menos problemáticas, já que a en- grenagem solar é um componente mais compacto e rígido.

Em princípio, será possível usar engrenagens pla- netárias adicionais para o controle do variador - talvez um por cavidade do variador -, mas isto aumentará a complexida- de da construção. Em vez disto, na modalidade ilustrada nas figuras 10 e 11, a abordagem é aplicar o torque exigido no anel 50 por meio de sua parte interna - que pode ser relati- vamente rígida e diretamente suportada por um mancai -, em vez de por meio de sua parte externa menos rígida. 0 varia- dor visto nestes desenhos tem muito em comum com o variador da figura 3, e os mesmos números de referência serão usados para componentes comuns a ambos. A figura 10 omite um ele- mento de controle 150, para revelar as partes que estão por baixo, enquanto que a figura 11 inclui este componente.

Na presente modalidade, o anel 50 tem um cubo in- tegral 152, que é acoplado na parte anular externa do anel por meio de raios 154, dos quais há três na presente modali- dade. O cubo 152 contém um mancai (não visto nos desenhos) por meio do qual o anel 50 é montado de forma rotacionável no eixo principal 32. Uma vez mais, o arranjo de controle para acionar a engrenagem solar 46 e o anel 50 compreende um atuador hidráulico do tipo ação dupla, nesta modalidade, com um par de cabeças de pistão 156, 158 acoplado por meio de uma haste de acoplamento 160. As cabeças de pistão 146, 158 correm em respectivos cilindros 162, 164 e os desenhos mos- tram as portas 166, 168 por meio das quais o fluido hidráu- lico - em pressão controlada - é introduzido nas câmaras de trabalho 170, 172 nos respectivos cilindros. A diferença nestas pressões constitui o sinal de controle principal usa- do para regular o comportamento do variador, e é ajustada por meio da hidráulica associada. A diferença de pressão su- pracitada corresponde a uma força líquida sobre a haste de acoplamento 160, e esta força é transmitida até a engrenagem planetária 100. Como na modalidade da figura 3, é exigido um acoplamento entre o atuador hidráulico e a engrenagem plane- tária 100, que fornece transmissão da força do atuador e que acomoda a curvatura da trajetória tomada pela engrenagem planetária 100 à medida que ele se move contra e a favor. Na presente modalidade, este acoplamento é alcançado por meio de uma lingüeta 174 que é rigidamente acoplada na engrenagem planetária 100 (eles são formados como um único componente na modalidade ilustrada) e que estende-se radialmente para ser recebida em uma fenda complementarmente formada na haste de conexão 160. Deslizando ligeiramente ao longo desta fen- da, o torque 174 permite que a engrenagem planetária 100 si- ga sua trajetória curva. Entretanto, a lingüeta 174 está em encaixe justo na sua fenda para que o acoplamento assim for- mado impeça a engrenagem planetária 100 de rotacionar.

Como antes, uma parte dentada radialmente mais in- terna da engrenagem planetária 100, indicada em 176 na figu- ra 10, combina com a engrenagem solar 46. Uma parte dentada radialmente externa 178 da engrenagem planetária 100 é ope- racionalmente acoplada no anel 50, mas, na presente modali- dade (e ao contrário da modalidade ilustrada na figura 3), ela não combina com o anel 50. Em vez disto, ela combina com os dentes interiores da engrenagem 180 do elemento de con- trole 150.

O elemento de controle 150 é acoplado no anel 50 para se mover juntamente com ele. Na presente modalidade, o elemento de controle 150 tem um cubo de controle 182 que fi- ca ao redor do eixo principal 32 e é parafusado no cubo 152 do anel 50. Um braço 184 do elemento de controle 150 esten- de-se radialmente a partir do cubo de controle 182 e termina em um retorno 186 conduzindo os dentes da engrenagem 180, que estão voltados radialmente para dentro para combinar com a engrenagem planetária 100, como exposto. Assim, o movimen- to da engrenagem planetária 100 é transmitido por meio do elemento de controle 150 até o anel 50. Qualquer tendência de distorção assimétrica do anel 50 é reduzida nesta modali- dade, já que as cargas laterais reagem por meio do cubo de controle 152 em relação ao eixo principal 32.

Claims (16)

1. Variador, CARACTERIZADO pelo fato de que com- preende um par de sulcos montado para rotação ao redor de um eixo geométrico comum e com as respectivas faces modeladas que, juntas, definem uma cavidade anular que contém pelo me- nos um rolamento que corre nas faces modeladas dos sulcos para transferir acionamento de um sulco para o outro, o ro- lamento com um eixo geométrico de rolamento e sendo montado sobre um suporte por meio dos mancais que permitem que o ro- lamento gire ao redor do seu eixo geométrico e também reaja a forças externas em relação ao suporte para mudar a incli- nação do eixo geométrico do rolamento para o eixo geométrico comum e, então, para habilitar mudanças na velocidade do va- riador, o variador compreendendo adicionalmente uma engrena- gem solar e um anel que são concêntricos em relação ao eixo geométrico comum e montados para rotação ao redor dele, o suporte encaixando na engrenagem solar e no anel para que a rotação relativa da engrenagem solar e do anel ocasione um movimento de inclinação do suporte e uma conseqüente mudança na inclinação do eixo geométrico do rolamento, o variador compreendendo adicionalmente um mecanismo para controlar a rotação da engrenagem solar e do anel, o mecanismo compreen- dendo um engrenagem planetária que é montado na cavidade a- nular e que encaixa operativamente na engrenagem solar e no anel, um atuador que é operativamente acoplado na engrenagem planetária, e um arranjo para controlar a rotação da engre- nagem planetária independentemente do seu encaixe na engre- nagem solar e no anel.

2. Variador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o arranjo para controlar a rotação da engrenagem planetária serve para impedir a engre- nagem planetária de rotacionar.

3. Variador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o atuador é arranjado para mover a engrenagem planetária ao longo de uma direção cir- cunferencial de deslocamento ao redor do eixo geométrico co- mum.

4. Variador, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o arranjo para controlar a rotação da engrenagem planetária é adaptado para impedir que a engrenagem planetária rotacione e para acomodar parte do movimento da engrenagem planetária ao longo de uma direção transversal da sua direção de deslocamento.

5. Variador, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o arranjo para controlar a rotação da engrenagem planetária compreende uma lingüeta re- cebida de forma deslizante em uma fenda.

6. Variador, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o a- tuador é um atuador linear.

7. Variador, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o atuador compreende um pis- tão hidráulico e um arranjo de cilindro.

8. Variador, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o atuador compreende um par de pistões nos respectivos cilindros.

9. Variador, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 6 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o atuador é acoplado na engrenagem planetária por meio de partes des- lizantes complementares que acomodam parte do movimento da engrenagem planetária em uma direção transversal à direção de deslocamento do atuador, ao mesmo tempo transmitindo a força do atuador para a engrenagem planetária e impedindo que a engrenagem planetária rotacione.

10. Variador, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a en- grenagem solar, o anel e a engrenagem planetária são denta- dos e formam um conjunto de engrenagem epiciclica.

11. Variador, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que tem o torque controlado.

12. Variador, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o a- nel compreende uma parte anular externa e pelo menos um mem- bro que se estende radialmente até uma parte de cubo inter- no.

13. Variador, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a parte de cubo é articulada ao redor de um eixo geométrico comum para montar o anel.

14. Variador, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a engrenagem planetária é o- perativamente acoplada no anel por meio de um elemento de controle que se estende radialmente para fora da parte de cubo do anel.

15. Variador, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de controle tem uma parte externa dentada que casa com uma parte externa dentada da engrenagem planetária.

16. Variador, CARACTERIZADO pelo fato de que com- preende um par de sulcos montado para rotação ao redor de um eixo geométrico comum e com respectivas faces modeladas que, juntas, definem uma cavidade anular que contém pelo menos um rolamento que corre nas faces modeladas dos sulcos para transferir acionamento de um sulco para o outro, o rolamento com um eixo geométrico de rolamento e sendo montado sobre um suporte por meio dos mancais que permitem que o rolamento gire ao redor do seu eixo geométrico e também reaja a forças externas em relação ao suporte para mudar a inclinação do eixo geométrico do rolamento para o eixo geométrico comum e, então, para habilitar mudanças na velocidade do variador, o variador compreendendo adicionalmente uma engrenagem solar e um anel que são concêntricos em relação ao eixo geométrico comum e montados para rotação ao redor dele, o suporte en- caixando na engrenagem solar e no anel para que a rotação relativa da engrenagem solar e do anel ocasione um movimento de inclinação do suporte e uma conseqüente mudança na incli- nação do eixo geométrico do rolamento, o variador compreen- dendo adicionalmente um mecanismo para controlar a rotação da engrenagem solar e do anel, o mecanismo compreendendo um engrenagem planetária que é montado na cavidade anular e que encaixa operativamente na engrenagem solar e no anel, e um atuador que é operativamente acoplado na engrenagem planetá- ria para movê-lo ao longo de uma direção circunferencial ao redor do eixo geométrico comum, a engrenagem planetária sen- do montado de uma maneira que o impede de rotacionar.