BRPI0620854A2

BRPI0620854A2 - transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem

Info

Publication number: BRPI0620854A2
Application number: BRPI0620854-1A
Authority: BR
Inventors: Istvan Bogar
Original assignee: Istvan Bogar
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2011-11-22
Also published as: AU2006334173A1; BRPI0620854A8; CN101351659B; KR101286299B1; CA2635008A1; JP2009522512A; DE602006014727D1; KR20080086526A; US20080314179A1; WO2007077470A1; EP1969254A1; CA2635008C; ZA200805060B; EA200870133A1; HU0501213D0; US8567280B2; HUP0501213A2; CN101351659A; DK1969254T3; NO20083327L

Abstract

TRANSMISSãO DE ROLETE E MECANISMO DE ENGRENAGEM. A presente invenção refere-se a uma transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem com um corpo de acionamento, recursos ou meios de rolete e um corpo acionado; o corpo de acionamento é acoplado no corpo acionado por meio dos recursos de rolete, os corpos são guiados com um único grau de liberdade e definem trilhas de guia de rolete respectivas sobre eles, as trilhas contatam os recursos de rolete e determinam o movimento relativo do rolete, que contatam as trilhas do guia de rolete ao longo de curvas de rolamento, as trilhas do guia de rolete começam e terminam em pares respectivos de superfícies limite, e as funções dos corpos de acionamento e acionado podem ser trocadas, além do mais as distâncias entre pontos da curva de rolamento no corpo de acionamento e no corpo acionado são diferentes, os recursos de rolamento se movem com movimento de rolamento puro, e para todos os pares de pontos nas curvas de rolamento, os planos tangenciais respectivos são paralelos entre si, as velocidades dos pares de contato dos pontos são idênticas, mas têm sinais opostos, nos pontos de contato as linhas de ação das forças interceptam os eixos geométricos centrais dos recursos de rolete, e os comprimentos das curvas de rolamento dos corpos de acionamento e acionado são iguais, e antes e depois dos pontos de contato, as curvas de rolamento têm planos tangenciais inclinados angularmente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TRANSMIS- SÃO DE ROLETE E MECANISMO DE ENGRENAGEM".

A presente invenção refere-se a uma transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem que compreende um corpo de acionamento, recursos ou meios de rolete tendo centros respectivos ou eixos geométricos centrais, e um corpo acionado, onde o corpo de acionamento é acoplado no corpo acionado por meio dos recursos de rolete, os corpos de acionamento e acionado são guiados para movimento tendo um único grau de liberdade, ambos os corpos de acionamento e acionado definem trilhas do guia de role- te respectivas sobre eles, as trilhas contatam os recursos de rolete e deter- minam o movimento relativo dos recursos de rolete com relação ao corpo associado, os recursos de rolete contatam as trilhas do guia de rolete ao longo de curvas de rolamento respectivas, as trilhas do guia de rolete come- çam e terminam nos corpos de acionamento e acionado em pares respecti- vos das superfícies limite, os recursos de rolete se movem ao longo de suas trilhas do guia de rolete associadas, onde as funções dos corpos de aciona- mento e acionado podem ser trocadas.

Os sistemas de engrenagem e transmissão de força são funda- mentais para a indústria da engenharia mecânica e existe uma grande varie- dade deles disponíveis. A maior parte deles pode ser caracterizada por, en- tre outras coisas, sua razão de engrenagem, a máxima força transmissível, seu projeto estrutural e dimensões, em particular, a posição relativa e o ta- manho dos corpos de acionamento e acionados, a mutabilidade da direção de rotação do corpo acionado em relação ao corpo de acionamento e por último, mas não menos importante, sua eficiência de transmissão de força.

Engrenagens sem-fim, por exemplo, são notórias por sua efici- ência de transmissão de força particularmente baixa. Elas dissipam quanti- dades significativas de energia devido às grandes perdas de energia por atri- to como um resultado do deslizamento extensivo entre suas superfícies de contato. Já foram feitas várias propostas no passado para reduzir a extensão do deslizamento via a introdução de bolas de rolamento entre as superfícies de contato das ranhuras do sem-fim e dos dentes da roda sem-fim. Assim, o sem-fim e a roda sem-fim não ficavam mais em contato direto, mas o aco- plamento entre eles era estabelecido via um conjunto de bolas de rolamento. As bolas, enquanto na posição de acoplamento, se moviam ao longo de uma trajetória entre o sem-fim e a roda sem-fim. Quando elas alcançavam a ex- tremidade da trajetória, elas saíam da trajetória e desengatavam do acopla- mento. A seguir, elas eram levadas de volta através de um dispositivo exter- no para o começo da trajetória onde elas restabeleciam o acoplamento no- vamente.

Tais propostas podem ser encontradas, por exemplo, nas paten- tes US 3.365.974, 2.664.760, 4.656.884 e 4.283.329. Esses projetos, entre- tanto, não conseguiram acarretar todos os benefícios que poderiam ter sido esperados daC|)licação de bolas de rolamento porque as condições para o movimento de rolamento puro para as bolas não foram satisfeitas. Na au- sência dessas condições, as bolas eram forçadas a deslizar extensivamente ao longo das suas trilhas resultando em eficiência de transmissão abaixo de ótima devido às perdas significativas de energia por atrito.

No caso de parafusos esféricos clássicos que são usados para movimentos lineares, por exemplo, esses usados para movimentos de mesa em ferramentas de máquina, as condições para o movimento de rolamento puro para os roletes são automaticamente satisfeitas. Isso é porque os cor- pos de acionamento e acionados têm eixos geométricos rotacionais colinea- res e as trilhas do guia de rolete são concêntricas. Em termos de movimento de rolamento puro para os roletes, esse é o único exemplo conhecido para um sistema de transmissão de rolete e engrenagem que é usado amplamen- te por suas perdas pequenas de energia por atrito e outras vantagens do movimento de rolamento puro. O fato, entretanto, que parafusos esféricos podem ser aplicados somente para transformar o movimento rotacional em um deslocamento linear ao longo de uma trajetória paralela ao eixo geomé- trico de rotação os torna inaplicáveis no provimento de movimentos de graus maiores de liberdade tal como esses ao longo de trajetórias bi ou tridimensi- onais, e devido a tais limitações, esse sistema de engrenagem particular não se tornou mais geralmente aplicável e difundido. O mecanismo de engrenagem mais difundido é trivialmente a- quele usando rodas dentadas. Ele tem numerosas vantagens e também re- almente umas poucas desvantagens. Uma das desvantagens é que o fator de engate, isto é, o número de dentes em contato simultâneo em qualquer dado momento é relativamente pequeno e não pode ser aumentado signifi- cativamente. Isso significa que a carga mecânica fica concentrada em um número pequeno de dentes de engate e, portanto, a força máxima transmis- sível é relativamente pequena comparada com o tamanho e o espaço usa- dos, e difícil para aumentar significativamente. Além das limitações para a máxima força transmissível, não existe muito espaço para manobras para variar a distância e o ângulo entre os eixos de acionamento e acionado tam- bém. Uma outra restrição para o projeto é que para uma dada configuração estrutural de conexão das rodas, a direção relativa de rotação para as rodas é predeterminada. A fim de mudar a direção relativa de rotação, uma roda extra deve ser inserida entre as rodas. Isso, por um lado, aumenta o tama- nho do arranjo e, por outro lado, introduz perdas extras de energia por atrito. Uma das desvantagens mais importantes das rodas dentadas é as perdas de energia por atrito que surgem do fato que os dentes de conexão das ro- das deslizam um no outro a maior parte do tempo do seu engate. Isso causa uma redução significativa na eficiência da transmissão da força mesmo se lubrificação apropriada é aplicada.

É um objetivo primário da presente invenção prover um novo mecanismo de engrenagem e transmissão, que é livre da maior parte das desvantagens e limitações anteriormente mencionadas dos sistemas exis- tentes de transmissão e engrenagem, tem uma eficiência de transmissão de força maior, exige espaço menor e pode transmitir torque maiores.

Para resolver esse objetivo de acordo com a invenção, foi reco- nhecido que um novo mecanismo de engrenagem e transmissão de rola- mento deve ser provido, onde um movimento de rolamento puro é realizado entre os corpos de acionamento, rolamento e acionado.

Dessa maneira, um mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete foi provido que compreende um corpo de acionamento, recursos de rolete tendo centros respectivos ou eixos geométricos centrais e um corpo acionado, onde o corpo de acionamento é acoplado no corpo acionado por meio dos recursos de rolete, os corpos de acionamento e acionado são gui- ados para movimento tendo um único grau de liberdade, ambos os corpos de acionamento e acionado definem trilhas de guia de rolete respectivas so- bre eles, as trilhas contatam os recursos de rolete e determinam o movimen- to relativo dos recursos de rolete com relação ao corpo associado, os recur- sos de rolete contatam as trilhas do guia de rolete ao longo de curvas de rolamento respectivas, as trilhas do guia de rolete começam e terminam nos corpos de acionamento e acionado em pares respectivos de superfícies limi- te, os recursos de rolete se movem ao longo das suas trilhas do guia de role- te associadas, onde as funções dos corpos de acionamento e acionado po- dem ser trocadas, onde, de acordo com a invenção, as distâncias definidas entre pontos respectivos da curva de rolamento no corpo de acionamento e da curva de rolamento no corpo acionado são diferentes, os recursos de ro- lete são movidos ao longo das trilhas do guia de rolete seguindo suas entra- das até deixar as trilhas substancialmente com o movimento de rolamento puro, e para todos os pares de pontos nas curvas de rolamento quando sen- do contatados pelos recursos de rolete, é verdade que os planos tangenciais respectivos desenhados nesses pares de pontos são substancialmente para- lelos entre si, as velocidades dos pares de contato dos pontos quando defi- nido no sistema de coordenadas dos recursos de rolete são substancialmen- te idênticas, mas têm sinais opostos, nos pontos de contato as linhas de a- ção respectivas das forças que agem nos recursos de rolete passam através ou interceptam os centros ou eixos geométricos centrais dos recursos de rolete, os comprimentos das curvas de rolamento do corpo de acionamento são substancialmente iguais aos comprimentos das curvas de rolamento do corpo acionado e as curvas de rolamento têm planos tangenciais antes e depois dos pontos de contato que são inclinados angularmente com relação um ao outro.

Nessa definição o termo "grau único de liberdade" não é limitado aos movimentos ao longo de uma linha reta, mas qualquer movimento espa- ciai que acontece ao longo de uma linha em geral.

A expressão "substancialmente" usada em vários lugares signifi- ca que as condições definidas não precisam ser satisfeitas com precisão matematicamente perfeita, mas pequenos desvios em torno das condições perfeitas são permitidos contanto que as vantagens do projeto justifiquem tais tolerâncias.

Em várias modalidades preferíveis, os recursos de rolete são bolas de rolamento esféricas ou elas são corpos rotacionalmente simétricos como roletes cilíndricos ou semelhantes a cilindro.

O mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete pode pre- ferivelmente compreender as trajetórias de retorno de rolete respectivas para guiar os recursos de roletes depois de deixar as trilhas do guia de rolete para retornar e entrar novamente nas aberturas de entrada respectivas das trilhas do guia de rolete.

É preferível quando pelo menos um do corpo de acionamento e do corpo acionado é rotacionalmente simétrico e tem eixos geométricos de rotação respectivos.

No caso prévio, é mais preferido quando ambos o corpo de a- cionamento e o corpo acionado são rotacionalmente simétricos e têm eixos geométricos rotacionais não paralelos respectivos.

Para várias aplicações, é preferível quando pelo menos um do corpo de acionamento e do corpo acionado tem uma superfície frontal rota- cionalmente simétrica, e as trilhas do guia de rolete são definidas na superfí- cie frontal, e as superfícies de limitação são anéis.

Em uma modalidade mais preferível, pelo menos um do corpo de acionamento e do corpo acionado são cremalheiras ajustadas para se moverem ao longo de uma dada linha, e as trilhas do guia de rolete são defi- nidas nas superfícies planas das cremalheiras.

Em uma modalidade mais preferível, uma pluralidade de trilhas do guia de rolete é definida em pelo menos um dos corpos de acionamento ou acionado.

Nesse caso, é preferível se as trilhas do guia de rolete no mes- mo corpo são idênticas na forma e curvatura e são angularmente deslocadas com relação uma a outra por espaçamento angular respectivo ao redor do eixo geométrico rotacional do corpo associado.

Uma distribuição angular uniforme é obtida se o ângulo de des- locamento é 360%, onde η é o número de trilhas do guia de rolete igual- mente espaçadas no corpo.

Em uma modalidade mais preferível, as trilhas do guia de rolete são definidas em uma superfície planar do corpo associado e elas são idên- ticas na forma e curvatura e são espaçadas uma da outra ao longo de uma direção predeterminada.

Em uma modalidade mais preferível, qualquer um do corpo de acionamento e do corpo acionado compreende arestas com superfícies late- rais respectivas, e o outro corpo define ranhuras que se conformam na forma com as arestas, de modo que vãos respectivos são providos entre cada uma das superfícies laterais das arestas e superfícies laterais das ranhuras, os recursos de rolete são dispostos em pelo menos um dos vãos, as trilhas do guia de rolete são definidas nas superfícies laterais opostas das arestas e das ranhuras onde os recursos de rolete são dispostos.

Em uma outra versão dessa última modalidade, uma pluralidade das trilhas do guia de rolete é definida nos vãos e recursos de rolete respec- tivos são guiados ao longo de cada uma das trilhas do guia de rolete.

Para cargas bidirecionais, é preferível se os recursos de rolete respectivos são dispostos em ambos os vãos.

Além disso, é preferível se uma pluralidade de pares de arestas e ranhuras em conformidade é disposta em cada um dos corpos.

Em uma modalidade mais preferível, os recursos de rolete são bolas minúsculas enchendo substancialmente os vãos. Em uma modalidade alternativa preferida, as bolas minúsculas ficam suspensas em um fluido lu- brificante.

Em certos projetos, os roletes podem se perder em direções la- terais em relação as suas trajetórias guiadas respectivas. Isso pode ser im- pedido se o mecanismo compreende defletores que limitam qualquer deslo- camento dos recursos de rolete em direções diferentes da trajetória definida pelas trilhas do guia de rolete. Os defletores são dispostos em lados respec- tivos das trilhas.

É também preferível se o mecanismo compreende espaçadores entre recursos de rolete adjacentes para manter uma distância predetermi- nada entre eles.

A fim de prover uma circulação suave e silenciosa dos recursos de rolete, a direção do movimento dos recursos de rolete quando deixando as trilhas do guia de rolete e sua direção de movimento quando entrando na trajetória de retorno encerram um ângulo, o cosseno do qual é igual à razão da velocidade dos recursos de rolete na trajetória de retorno em relação à velocidade dos recursos de rolete quando deixando as trilhas do guia de ro- lete, além do mais o mesmo ângulo é aplicado entre a direção da trajetória de retorno na sua outra extremidade e a direção do movimento dos recursos de rolete quando entrando nas trilhas do guia de rolete.

Uma solução alternativa para prover uma trajetória de retorno com bom funcionamento é quando uma distância gradualmente reduzida é provida entre trilhas do guia de rolete adjacentes próximas das superfícies limite de término da trilha do guia de rolete, e uma distância gradualmente aumentada é provida entre trilhas do guia de rolete adjacentes perto das su- perfícies limite de início da trilha do guia de rolete.

Em uma maneira adicional para provimento de uma transição suave para e da trajetória de retorno, as trilhas do guia de rolete são gradu- almente ampliadas nas porções de início e término das trilhas quando se aproximando das superfícies limite, por meio do que as forças que agem nos recursos de rolete são reduzidas e ambas a entrada e a descarga dos recur- sos de rolete são facilitadas.

O mecanismo de engrenagem e transmissão do rolete de acordo com a presente invenção atinge todos os objetivos estabelecidos e provê uma nova solução para as tarefas de transmissão e engrenagem, onde a transmissão direta pode ser provida em um pequeno espaço entre quaisquer localizações relativas dos corpos de acionamento e acionado, a força e o torque que podem ser transmitidos podem ser aumentados aumentando o fator de engate entre os corpos de acionamento e acionado. A eliminação do movimento deslizante reduz as perdas da energia por atrito e aumenta a efi- ciência de transmissão de força. As vantagens listadas estão longe de serem exaustivas.

O mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção será agora descrito em conjunto com um número de modalidades exemplares do mesmo, onde referência será feita aos dese- nhos acompanhantes. Nos desenhos:

A figura 1 é um desenho esquemático de um dos projetos bási- cos para o mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção;

A figura 2 é um desenho esquemático do mesmo projeto como o da figura 1, mas sem a primeira roda 10 mostrada. O par de defletores nos dois lados do canal de acoplamento do rolete é totalmente visível, bem como o ciclo completo dos roletes incluindo esses roletes na posição de acopla- mento dentro do canal de acoplamento do rolete e esses do canal de reci- clagem do rolete;

A figura 3 é um desenho esquemático do mesmo projeto como o da figura 1 sem mostrar a reciclagem dos roletes;

A figura 4 é a vista lateral superior do projeto fornecido na figura 3;

A figura 5 é um desenho esquemático do mesmo projeto como o da figura 1, mas tendo somente uma trilha do guia de rolete em cada corpo e um rolete na posição de acoplamento;

A figura 6 é um desenho esquemático do mesmo projeto como o da figura 1, mas sem a primeira roda 10 mostrada. Somente um rolete é mostrado que está em posição de acoplamento dentro do canal de acopla- mento do rolete;

A figura 7 é um desenho esquemático de um outro exemplo para o projeto básico similar a esse na figura 1 com a primeira roda 10 feita trans- parente. Os roletes na posição de acoplamento ao longo da trajetória de a- coplamento do rolete são mostrados somente, porém nenhuma reciclagem do rolete;

A figura 8 é um desenho esquemático de um projeto onde um dos corpos é um anel com trilhas do guia de rolete desenvolvidas sobre sua superfície interna;

A figura 9 é um desenho esquemático de um projeto similar ao da figura 8;

A figura 10 é um desenho esquemático de um projeto onde os eixos geométricos rotacionais dos corpos são paralelos e as trilhas do guia de rolete são desenvolvidas sobre as superfícies frontais dos corpos;

A figura 11 é um desenho esquemático de um projeto similar ao da figura 10;

A figura 12 é um desenho esquemático de um projeto onde um dos corpos é um corpo rotacionalmente simétrico e o outro é uma cremalhei- ra. Nenhuma reciclagem de rolete é mostrada;

A figura 13 é um desenho esquemático de um projeto onde um dos corpos é uma cremalheira e o outro é um anel com um eixo geométrico rotacional perpendicular ao plano da cremalheira. As trilhas do guia de rolete são desenvolvidas sobre a superfície frontal do anel e sobre o lado da cre- malheira virado um para o outro. Nenhuma reciclagem de rolete é mostrada;

A figura 14 é um desenho esquemático do mesmo projeto como o da figura 13 sem o anel 10 mostrado. Os roletes na posição de acoplamen- to ao longo da trajetória de acoplamento do rolete estão todos totalmente visíveis. Nenhuma reciclagem do rolete é mostrada;

A figura 15 é um desenho esquemático de um projeto onde os dois corpos são seções esféricas configuradas para girar ao redor dos eixos geométricos rotacionais de interseção;

A figura 16 é um desenho esquemático de um projeto similar ao da figura 15;

A figura 17 é um desenho esquemático de um projeto onde uma trilha do guia de rolete uma-uma é desenvolvida sobre ambos os lados das ranhuras e arestas combinadas na roda de acionamento e na roda acionada; A figura 18 é um desenho esquemático correspondendo com o projeto representado na figura 17 mostrando o perfil transversal de uma ra- nhura e uma aresta com a trilha do guia de rolete uma-uma desenvolvida sobre ambos os seus lados. Os roletes são também mostrados;

A figura 19 é um desenho esquemático de um projeto onde dois pares de trilhas do guia de rolete são desenvolvidos sobre ambos os lados das ranhuras e arestas combinadas na roda de acionamento e na roda acio- nada;

A figura 20 é um desenho esquemático correspondendo com o projeto representado na figura 19 mostrando o perfil transversal de uma ra- nhura e uma aresta com trilhas do guia de rolete duas-duas desenvolvidas sobre ambos os seus lados. Os roletes são também mostrados;

A figura 21 é um desenho esquemático de um projeto onde um grande número de roletes microscopicamente pequenos é usado e as curvas de rolamento correspondentes determinam as superfícies de ambos os lados das ranhuras e arestas combinadas na roda de acionamento e na roda acio- nada;

A figura 22 é um desenho esquemático correspondendo com o projeto mostrado na figura 21 e mostrando o perfil transversal das arestas e ranhuras duas-duas. Os roletes são muito pequenos para serem mostrados na figura enquanto as trilhas do guia de rolete fechando nas curvas de rola- mento de linha única determinam os perfis completos das ranhuras e ares- tas;

A figura 23 é um desenho esquemático de um projeto onde role- tes cilíndricos são usados;

A figura 24 é um desenho esquemático correspondendo com o projeto mostrado na figura 23 mostrando o perfil transversal das trilhas do guia de rolete nas duas rodas. Os roletes cilíndricos nas trilhas do guia de rolete são também mostrados;

A figura 25 é o primeiro desenho esquemático para ilustrar o princípio da transmissão do torque no mecanismo de engrenagem e trans- missão de rolete de acordo com a presente invenção. No exemplo represen- tado nessa figura dois corpos rotacionalmente simétricos z1 e z2 são usados com seus eixos geométricos rotacionais ajustados em um ângulo arbitrário;

A figura 26 é o segundo desenho esquemático para ilustrar o exemplo na figura 25;

A figura 27 é o terceiro desenho esquemático para ilustrar o e- xemplo na figura 25;

A figura 28 é o quarto desenho esquemático para ilustrar o e- xemplo na figura 25;

A figura 29 é o quinto desenho esquemático para ilustrar o e- xemplo na figura 25;

Vistas nas três direções principais são mostradas;

A figura 30 é um desenho esquemático da cinemática do meca- nismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção. Um rolete, sua trajetória de acoplamento de rolete correspondente e as duas curvas de rolamento são mostrados, bem como as várias veloci- dades e velocidades angulares características para o sistema;

A figura 31 é um desenho esquemático mostrando espaçadores entre os roletes;

A figura 32 é um desenho esquemático de uma linha de roletes representando o ângulo configurado entre o canal de acoplamento do rolete e o canal de reciclagem do rolete;

A figura 33 é um desenho esquemático de uma roda onde a for- ma e a separação das trilhas do guia de rolete são ajustadas a fim de elimi- nar/ampliar o espaço entre os roletes e eliminar/formar a força entre os role- tes e as trilhas do guia do rolete quando os roletes saem/entram no canal de acoplamento do rolete;

A figura 34 é um desenho esquemático de um projeto mostrando um dos corpos e o ciclo completo dos roletes. O corte A da figura é ampliado na figura 33;

A figura 35 é um desenho esquemático de um exemplo de apli- cação particular: engrenagem e transmissão de rolete para bicicletas;

A figura 36 é um desenho esquemático de um exemplo de apli- cação particular: engrenagem e transmissão de rolete para engrenagens diferenciais e

A figura 37 é um desenho esquemático de um exemplo de apli- cação particular: engrenagem e transmissão de rolete acionando duas en- grenagens diferenciais simultaneamente para veículos com eixos duplos.

A fim de mostrar as partes principais e os aspectos principais do mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete apresentado na presen- te invenção, em primeiro lugar um exemplo para o projeto básico será mos- trado onde os dois corpos são duas rodas rotacionalmente simétricas confi- guradas com seüs eixos geométricos rotacionais formando linhas de inclina- ção com relação uma a outra e incluindo um ângulo. A figura 1 mostra um desenho esquemático desse projeto incluindo primeira roda 10 e segunda roda 20 e seus eixos geométricos rotacionais respectivos 11 e 21. Na pre- sente descrição, "rodas" significam corpos rotacionalmente simétricos que podem girar ao redor dos seus eixos geométricos de simetria, mas são fixa- dos ao longo das suas direções axiais. Cada corpo tem uma superfície rota- cionalmente simétrica interna ou uma externa centralizada no eixo geométri- co rotacional do corpo sobre o qual as trilhas do guia de rolete são desen- volvidas. Essas superfícies serão citadas como superfícies da trilha. As su- perfícies da trilha são limitadas por duas superfícies limite separadas que são tipicamente, mas nem sempre planos normais ao eixo geométrico de rotação. No exemplo mostrado na figura 1, ambas as rodas 10 e 20 têm su- perfícies de trilha externas rotacionalmente simétricas sobre as quais as tri- lhas do guia de rolete 12 e 22 são desenvolvidas e todas as superfícies Iimi- te 14 e 15 para a roda 10 e 24 e 25 para a roda 20 são planos normais ao eixo geométrico de rotação. A superfície da trilha rotacionalmente simétrica da primeira roda 10 é considerada somente entre as duas superfícies limite 14 e 15. As duas superfícies limite 14 e 15 fazem as duas extremidades, isto é, as duas superfícies frontais da primeira roda 10. Similarmente, a segunda roda 20 tem superfícies limite 24 e 25.

No exemplo mostrado na figura 1, a distância entre as duas su- perfícies da trilha rotacionalmente simétricas da primeira roda 10 e da se- gunda roda 20 é tipicamente muito pequena, porém os dois corpos nunca ficam em contato direto entre si. Ao invés disso, a primeira roda 10 e a se- gunda roda 20 são acopladas via um número de roletes 30. No presente e- xemplo, na realidade, os roletes são bolas esféricas. A posição relativa dos dois corpos rotacionalmente simétricos 10 e 20 e também a posição dos ro- letes 30 são visualizadas de maneira melhor no desenho esquemático na figura 5. Para ambos os dois corpos rotacionalmente simétricos, existe uma linha de pontos nas suas superfícies de trilha tal que a distância entre os planos tangenciais às superfícies da trilha nesses pontos é igual à distância mínima entre as superfícies da trilha dos próprios dois corpos. Esses dois planos tangenciais particulares cortam através dos roletes 30. Parte do cor- po de cada rolete 30 fica localizada no lado do plano tangencial da primeira roda 10 que fica para o corpo da primeira roda 10 e ela se estende para e se ajusta dentro da trilha do guia de rolete 12 da primeira roda 10. Uma outra parte do corpo do mesmo rolete 30 fica localizada no lado do plano tangen- cial da segunda roda 20 que está em direção a um corpo da segunda roda 20 e ela se estende para e se ajusta dentro da trilha do guia de rolete 22 da segunda roda 20. Entre os dois planos tangenciais separados por uma dis- tância muito pequena como mencionado acima os roletes 30 têm uma seção muito estreita dos seus corpos que fica fora de ambas as trilhas do guia de rolete 12 e 22 das rodas 10 e 20 respectivas.

É evidente na figura 1 que as trilhas do guia de rolete 12 e 22 são desenvolvidas ao longo de uma linha helicoidal sobre as superfícies da trilha rotacionalmente simétricas das rodas 10 e 20 respectivas. As trilhas do guia de rolete 12 e 22 na realidade se assemelham com roscas de parafuso convencionais onde a razão do número de roscas separadas nas superfícies da trilha da primeira roda 10 e da segunda roda 20 corresponde com a razão de engrenagem.

Como será mostrado em detalhes abaixo, o número, forma e tamanho dos roletes bem como o número, forma e curvatura e o perfil trans- versal das trilhas do guia de rolete 12 e 22 nas rodas 10 e 20 respectivas são os resultados de projeto quantitativo e dimensionamento detalhados. Os roletes 30 pelo seu encaixe nas trilhas do guia de rolete cor- respondentes na primeira roda 10 e na segunda roda 20 estabelecem um acoplamento rígido entre as duas rodas. Dessa maneira, os roletes não permitem que as duas rodas girem independentemente uma da outra.

No caso do projeto básico representado na figura 1, as duas ro- das 10 e 20 são corpos rotacionalmente simétricos onde um par de defleto- res 31,32 é colocado no espaço livre entre as superfícies da trilha dos dois corpos nos dois lados de e diretamente próximos ao canal de acoplamento do rolete. Os defletores 31,32 são para proteger os roletes 30 de se perde- rem em direções laterais em relação ao canal de acoplamento do rolete. Ob- serve que a aplicação dos defletores não é sempre necessária para todos os casos dos vários projetos do mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção porque o canal de acoplamento do rolete em muitos casos mantém os roletes nos seus canais naturalmente sem a ajuda de dispositivos externos. Esse é o caso, por exemplo, para a maior parte dos projetos com dois eixos geométricos rotacionais paralelos onde as trilhas do guia do rolete são desenvolvidas sobre as superfícies frontais como nas figuras 10-11 e também para a maior parte dos projetos com ranhuras e arestas nas suas superfícies de trilha tal como essas mos- tradas nas figuras 17-22.

Observando o exemplo na figura 1, quando gira-se (aciona-se), por exemplo, a primeira roda 10 com uma certa velocidade angular, os role- tes 30 rolarão ao longo das trilhas do guia de rolete 12 e 22 e ao mesmo tempo transmitirão o torque da primeira roda 10 de acionamento para a se- gunda roda 20 acionada. O comprimento das trilhas do guia de rolete 12 e 22 é finito e igual. Quando os roletes 30 alcançam o fim das trilhas do guia de rolete nas superfícies limite das rodas, eles saem do canal de acoplamen- to do rolete e desengatam do acoplamento entre as rodas 10 e 20. De modo a manter um acoplamento contínuo entre as rodas 10 e 20 e assegurar-se que o canal do acoplamento do rolete não fique nunca vazio em qualquer momento no tempo, novos roletes 30 precisam entrar nas trilhas do guia de rolete 12 e 22 nas outras superfícies limite das rodas e rolar para a extremi- dade das trilhas em um novo ciclo de acoplamento. Os novos roletes entram nas trilhas do guia do rolete nas superfícies limite das rodas quando as tri- lhas do guia de rolete em uma roda e as trilhas do guia de rolete correspon- dente na outra roda juntas tornam acessível uma entrada para o canal de acoplamento do rolete. A fim de alimentar continuamente o canal de aco- plamento do rolete com roletes, um circuito fechado e contínuo para os role- tes foi configurado que recicla os roletes que saem do canal de acoplamento do rolete de volta para o começo do canal. Para enfatizar a natureza contí- nua da reciclagem dos roletes 30, uma linha contínua de roletes foi mostrada na figura 1. A linha de roletes determina o canal de reciclagem do rolete 33. A posição do canal de reciclagem do rolete 33 deve ser tal de modo a evitar as rodas 10 e 20. Para o canal de reciclagem do rolete 33, a solução mais simples é usar um cano bem posicionado ou um guia tubular semelhante a cesto dentro do qual os roletes formam uma linha contínua se empurrando à medida que eles se movem ao longo da trajetória de reciclagem.

Na figura 2, a primeira roda 10 não está presente e somente a segunda roda 20 é mostrada. Na segunda roda 20 as trilhas do guia de role- te 22 podem ser observadas que são colocadas lado a lado entre si e em um ângulo relativo ao eixo geométrico rotacional da roda 21. Na figura, pode-se ver oito roletes 30 se acomodando um por um em trilhas do guia de rolete adjacentes 22 com seus centros alinhados ao longo da trajetória de acopla- mento do rolete. A distância entre as trilhas do guia de rolete adjacentes 22 (e também 12) é aparentemente maior do que o diâmetro dos roletes. Pode também ser observado na figura 2 que os dois defletores 31 e 32 são colo- cados nos dois lados da trajetória de acoplamento do rolete para ajudar a manter os roletes na sua trajetória de acoplamento do rolete e nas suas tri- lhas do guia de rolete 12 e 22. Os defletores 31,32 são colocados diretamen- te próximos do canal de acoplamento do rolete e suas bordas mais perto do canal de acoplamento do rolete são feitas pontiagudas e seguem em forma a linha do canal de acoplamento do rolete. Pode ser observado na figura que um rolete representado por 30a está logo entrando no canal de acoplamento do rolete e nas duas trilhas do guia de rolete correspondentes 12 e 22 nas superfícies limite das duas rodas 10 e 20. Um outro rolete representado por 30b está logo desengatando do acoplamento e saindo do canal de acopla- mento do rolete e das duas trilhas do guia de rolete correspondentes 12 e 22 nas outras superfícies limite das duas rodas 10 e 20. Depois de percorrer toda a trajetória do canal de reciclagem do rolete 33, o rolete 30b entra de novo no canal de acoplamento do rolete novamente no ponto de entrada do canal onde atualmente o rolete 30a pode ser visto na figura e restabelece o acoplamento entre as duas rodas 10 e 20.

As figuras 3 e 4 mostram as vistas laterais frontal e superior res- pectivas do mesmo projeto como da figura 1. É evidente na vista lateral su- perior na figura 4 que no caso desse projeto, existe um múltiplo de trilhas do guia de rolete 12 e 22 desenvolvidas sobre ambas a primeira roda 10 e a segunda roda 20, isto é, seis trilhas 12 na primeira roda 10 e doze trilhas 22 na segunda roda 20. As superfícies frontais de ambas as rodas 10 e 20 mos- tram um múltiplo de aberturas para as trilhas do guia de rolete igualmente distribuídas ao longo dos perímetros fazendo as áreas frontais parecerem como polígonos. Nas aberturas das trilhas do guia de rolete nas superfícies frontais o que observou-se são as seções transversais dos perfis das trilhas do guia de rolete feitas pelos planos das superfícies frontais das rodas, e entre as aberturas as seções transversais das paredes das trilhas do guia de rolete feitas também pelos mesmos planos. Na figura 4, pode-se ver ambos os defletores 31 e 32 enquanto na figura 3 pode-se somente ver o defletor 31 porque a primeira roda 10 cobre a outra 32. Os roletes 30 não exercem qualquer força ou pressão significativa nos defletores 31 e 32 porque as pla- cas são somente usadas para manter os roletes nas suas trilhas do guia de rolete. Desde que a interação entre os roletes e os defletores é insignifican- te, as perdas de energia por atrito que surgem entre eles serão insignifican- temente pequenas.

Na figura 5, um desenho esquemático simplificado da primeira roda 10 e da segunda roda 20 acopladas pelo único rolete 30 é mostrado para ilustrar a forma e os aspectos característicos das trilhas do guia de role- te 12 e 22 desenvolvidos sobre as duas rodas 10 e 20 respectivas. Esse é o mesmo projeto como o representado na figura 1. Na posição de acoplamen- to as trilhas do guia de rolete 12 e 22 se viram para ficar de frente uma para a outra e juntas criam um canal de acoplamento do rolete que contém o role- te único 30 mostrado na figura 5. A linha central do canal de acoplamento do rolete definida pela trajetória de percurso dos pontos centrais dos roletes (no caso exemplar esse do rolete 30) é chamada como trajetória de acoplamen- to do rolete e ilustrada pelo numerai de referência 34. Duas curvas: uma na primeira roda 10 e a outra na segunda roda 20 ao longo da qual o rolete 30 faz contato com as duas trilhas do guia~de rolete respectivas 12 e 22 são chamadas as curvas de rolamento e são representadas respectivamente por 13 e 23 na figura 5. Obviamente, as curvas de rolamento 13 e 23 são parte das trilhas do guia de rolete respectivas 12 e 22. Em cada roda as trilhas do guia de rolete começam e terminam nas duas superfícies de extremidade opostas das rodas associadas e dessa maneira essas superfícies de extre- midade limitam as superfícies que contêm as trilhas. Os roletes entram nas trilhas do guia de rolete em uma primeira superfície limite onde as trilhas começam, depois rolam ao longo das curvas de rolamento nas trilhas do guia de rolete e finalmente saem das trilhas do guia de rolete na outra super- fície limite onde as trilhas terminam. Um assim chamado fator de engate po- de ser definido que é o número dos roletes 30 que estão em posição de a - coplamento simultâneo sobre e ao longo da trajetória de acoplamento do rolete 34. No caso da figura 2, o fator de engate é oito enquanto no caso de um projeto similar representado na figura 7 ele é dezoito, mas em princípio, esse número pode ser maior e em certas aplicações muito maior.

A figura 6 é similar às figuras 1 e 2, mas para melhor ilustração somente a segunda roda 20 e um único rolete 30 é mostrado. A trajetória de acoplamento do rolete 34 é evidente nessa figura ao longo da qual o centro do rolete 30 percorre enquanto mantendo a sua posição de acoplamento entre as rodas.

Com base nas figuras 1 a 6, a operação e as condições de ope- ração do mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção serão explicadas como segue. Na operação de aciona- mento, uma das duas rodas é a roda de acionamento que provê o torque que entra e a outra é a roda acionada que recebe o torque transmitido. Ou a primeira roda 10 é a roda de acionamento e a segunda roda é a roda acio- nada 20 ou vice-versa. Quando a roda de acionamento gira ao redor do seu próprio eixo geométrico rotacional, como um resultado do torque que entra, as trilhas do guia de rolete na roda de acionamento exercem força nos role- tes 30. Os roletes passam a força adiante para as trilhas do guia de rolete na roda acionada e assim produzem um torque que gira a roda acionada ao redor do seu próprio eixo geométrico de rotação. Quando as rodas de acio- namento e acionada giram, os roletes 30 retêm suas posições de acopla- mento e rolam ao longo das duas trilhas do guia de rolete correspondentes 12 e 22 nas rodas 10 e 20 respectivas. Os roletes 30 fazem contato com as duas trilhas do guia de rolete em pontos únicos e definem dessa maneira as duas curvas de rolamento 13 e 23. Quando os roletes 30 rolam ao longo das curvas de rolamento 13 e 23, os centros dos roletes 30 percorrem ao longo da trajetória de acoplamento do rolete 34. Os roletes 30 rolam para a extre- midade das trilhas do guia de rolete e durante o seu percurso eles transmi- tem força da roda de acionamento para a roda acionada. Quando eles al- cançam o fim das trilhas do guia de rolete na superfície limite, eles desenga- tam do acoplamento e saem das trilhas. Seguindo isso, na maior parte dos casos, eles são tirados de volta para o começo da trajetória de acoplamento do rolete 34 na outra superfície limite das rodas através da trajetória de reci- clagem do rolete 33. Aqui, os roletes 30 entram de novo nas trilhas do guia de rolete novamente e restabelecem o acoplamento entre a roda de aciona- mento e a roda acionada. Eles começam um novo ciclo de acoplamento on- de eles transmitem força da roda de acionamento para a roda acionada. Os ciclos se repetem perpetuamente.

Deve ser observado aqui com base nas figuras 1 a 6 que no ca- so do mecanismo de engrenagem e transmissão do rolete de acordo com a presente invenção, a direção de rotação da roda acionada em relação a es- sa da roda de acionamento é determinada simplesmente pela forma particu- lar e curvatura das trilhas do guia de rolete nas superfícies das rodas. Isto é, dados os mesmos dois eixos geométricos rotacionais para as rodas de acio- namento e acionada, quando aplicando um conjunto diferente de trilhas do guia de rolete nas superfícies das rodas: diferente na forma e curvatura, po- de-se mudar a direção de rotação da roda acionada em relação a essa da roda de acionamento. Essa liberdade de mudar livremente a direção de rota- ção não é o caso em acionamentos de engrenagem de roda dentada con- vencionais porque lá a direção relativa de rotação para as rodas de aciona- mento e acionada para uma dada configuração estrutural das rodas é fixada. Ela pode somente ser alterada pela introdução de uma nova roda intermedi- ária entre as rodas de acionamento e acionada causando problemas poten- ciais tais como o tamanho expandido do sistema e as perdas maiores de energia por atrito.

Antes de descrever as condições para uma operação sem atrito nunca deslizante do mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção, a grande variedade dos projetos estrutu- rais possíveis será ilustrada mostrando uns poucos exemplos.

Na figura 7, uma modalidade para o mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção é mostrada on- de os eixos geométricos das duas rodas formam linhas de inclinação. A pri- meira roda 10 é representada usando o esboço de contorno das trilhas do guia de rolete 12, mas de outra forma mostrada como transparente. A se- gunda roda 20 pode ser vista atrás da primeira roda 10 transparente, bem como todos os roletes 30 que estão na posição de acoplamento. Os centros dos roletes 30 esboçam a trajetória de acoplamento do rolete 34. A trajetória de acoplamento do rolete 34 é definida somente entre as superfícies limite 24 e 25 e 14 e 15. O canal de reciclagem do rolete 33 para os roletes 30 não é mostrado. É evidente a partir da figura 7 que o acoplamento entre a primei- ra roda 10 e a segunda roda 20 é estabelecido via um grande número de roletes 30, isto é, dezoito roletes. O número e o tamanho dos roletes 30 não são determinados diretamente pelo diâmetro ou a razão dos diâmetros das duas rodas 10 e 20 (como é o caso com relação ao número de dentes em acionamentos de roda dentada convencionais), mas podem ser ajustados em uma maneira relativamente flexível. Em outras palavras, para as mes- mas duas rodas 10 e 20, vários números e tamanhos dos roletes 30 podem ser selecionados dentro de uma faixa de valores relativamente ampla, e a trajetória de acoplamento de rolete correspondente e o conjunto de trilhas do guia de rolete podem ser calculados. Observe que quanto maior é o número dos roletes 30, isto é, em fatores de engate maiores, maior será o torque transmissível. A razão dos diâmetros da roda não determina diretamente a razão de engrenagem. Em outras palavras, dois projetos com razões de di- âmetro de roda diferentes podem ainda produzir a mesma razão de engre- nagem. Na realidade, a forma e o tamanho das rodas, e a forma, o tamanho e o número dos roletes, junto com a forma, a curvatura e o número das tri- lhas do guia de rolete especificam coletivamente o sistema. Esses parâme- tros como variáveis podem ser variados de maneira flexível dentro de uma faixa de valores relativamente ampla para compor o arranjo estrutural mais ótimo que satisfaz as especificações de sistema requeridas.

As figuras 8 e 9 mostram dois exemplos adicionais dos meca- nismos de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção onde as trilhas do guia de rolete 22 na segunda roda 20 são de- senvolvidas sobre a superfície interna rotacionalmente simétrica da roda 20, e a roda 20 é de fato um anel nesse caso. A primeira roda 10 tem suas tri- lhas do guia de rolete 12 desenvolvidas sobre sua superfície externa simi- larmente às modalidades prévias, e ela fica posicionada dentro da segunda roda 20 em formato de anel. Nessas duas figuras, a segunda roda 20 (simi- lar à figura 7) é representada usando o esboço do contorno das suas trilhas do guia de rolete 22 e seus contornos externos, mas de outra forma repre- sentada transparente. Os roletes 30 nas posições de acoplamento e a traje- tória de acoplamento do rolete 34 são também representados nas figuras 8 e 9. Nos dois exemplos representados nas figuras 8 e 9, existe um número diferente de roletes 30 usados e os comprimentos das trajetórias de acopla- mento do rolete são diferentes, também. Como um resultado, o torque transmissível, bem como a razão de engrenagem, é diferente para os dois arranjos. As figuras 10 e 11 mostram dois exemplos para os mecanismos de engrenagem é transmissão de rolete de acordo com a presente invenção onde os eixos geométricos rotacionais das duas rodas 10 e 20 são paralelos. A segunda roda 20 é representada usando o esboço do contorno das suas trilhas do guia de rolete 22 e seus contornos externos e de outra maneira feita parecendo transparente. Assim, os roletes 30 e a trajetória de acopla- mento do rolete 34 ficaram visíveis através da segunda roda 20. Nesses dois exemplos, as trilhas do guia de rolete são desenvolvidas sobre as superfí- cies frontais respectivas das rodas 10 e 20. Essas superfícies viradas uma para a outra são planos normais aos eixos geométricos rotacionais respecti- vos das rodas e são limitadas por superfícies limite 14 e 15 e também 24 e 25. As superfícies limite são superfícies concêntricas rotacionalmente simé- tricas com eixos geométricos colineares com os eixos geométricos de rota- ção. Como um resultado das suas curvaturas particulares, as trilhas do guia de rolete correspondentes nas duas rodas 10 e 20 mantêm com segurança os roletes 30 dentro dos canais de acoplamento de rolete associados. Isso significa que os roletes 30 não correm o risco de se perderem nas direções laterais relativas ao seu canal de acoplamento de rolete associado e, portan- to, a aplicação de defletores ou outros dispositivos externos para manter os roletes nos seus canais de acoplamento de rolete não é necessária. A dife- rença principal entre os dois exemplos mostrados nas figuras 10 e 11 é que as rodas acionadas 20 giram em direções relativas diferentes nessas duas modalidades comparadas com as direções rotacionais das rodas de aciona- mento 10. Em outras palavras, em um dos exemplos, a direção de rotação para a roda acionada 20 é a mesma que essa da roda de acionamento 10 enquanto na outra modalidade ela é a oposta. Isso é obtido pela aplicação de um sistema diferente de trilhas do guia de rolete: diferentes na forma e curvatura.

Nas figuras 12 a 14, duas modalidades adicionais são mostra- das, uma na figura 12 e uma outra nas figuras 13 e 14, onde um dado movi- mento rotacional é transformado em movimento ao longo de uma dada linha ou vice-versa. Na figura 12, similarmente com a maior parte dos casos mos- trados acima, a primeira roda 10 tem suas trilhas do guia de rolete 12 de- senvolvidas sobre sua superfície externa rotacionalmente simétrica (não a superfície frontal). A roda 10 gira ao redor do seu eixo geométrico de sime- tria rotacional 11, mas a sua posição longitudinal é fixada ao longo da dire- ção axial do eixo geométrico rotacional. Alinhada com a direção de um plano tangencial da roda 10 existe uma cremalheira 40 posicionada a uma peque- na distância da roda 10. A cremalheira 40 é configurada para ser capaz de se mover ao longo de uma linha dada paralela a um plano tangencial da ro- da 10. Existem trilhas do guia de rolete 42 desenvolvidas sobre a superfície da cremalheira 40 mais próxima da roda 10. Pode ser observado na figura 12 que a roda 10 e a cremalheira 40 são acopladas pelos roletes 30 quando os roletes fazem contato simultâneo com as trilhas do guia de rolete 12 da roda 10 e as trilhas do guia de rolete 42 da cremalheira 40. Considerando que a superfície da roda 10 está se curvando para longe da superfície da cremalheira 40 e assim espaço livre está se abrindo entre as duas superfí- cies, a aplicação de defletores torna-se possível para manter os roletes 30 nas suas trilhas do guia de rolete e na trajetória de acoplamento do rolete. Os defletores não são mostrados na figura 12, mas eles seriam muito simila- res a esses discutidos acima. A trilha de reciclagem do rolete que leva os roletes 30 de volta da extremidade da trajetória de acoplamento do rolete para o seu começo não é mostrada na figura 12 também. Girando a roda 10, as trilhas do guia de rolete 12 na roda exercem força nos roletes 30 que subseqüentemente exercem força nas trilhas do guia de rolete 42 na crema- lheira 40. Isso finalmente faz com que a cremalheira 40 se mova ao longo de uma dada linha especificada pelo arranjo da cremalheira. A direção do mo- vimento da cremalheira 40 acionada depende, por um lado, obviamente da direção da rotação da roda de acionamento 10 e, por outro lado, também da forma e curvatura particulares das trilhas do guia de rolete 12 na roda 10 e das trilhas do guia de rolete 42 na cremalheira 40. Naturalmente, as funções da roda 10 e da cremalheira 40 como o corpo de acionamento e o corpo a- cionado são permutáveis.

As figuras 13 e 14 mostram um outro exemplo para o mecanis- mo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente in- venção onde um dado movimento rotacional é transformado em um movi- mento ao longo de uma dada linha. Aqui, entretanto, o eixo geométrico rota- cional da roda 10 é normal à superfície do plano da cremalheira 40 e as tri- lhas do guia de rolete na roda ficam localizadas na superfície frontal da roda.

A figura 14 é a mesma que a figura 13, exceto que a roda 10 foi retirada a fim de mostrar os roletes 30 diretamente quando eles se alinham ao longo da trajetória de acoplamento do rolete 34. A roda de acionamento 10 nesse arranjo é similar a essas nas figuras 10 e 11: ela é um anel com superfícies limite concêntricas rotacionalmente simétricas 14 e 15, e as trilhas do guia de rolete (não visíveis) são desenvolvidas sobre sua superfície frontal similar a essas nas figuras 10 e 11. As trilhas do guia de rolete no anel 10 e as tri- lhas do guia de rolete na cremalheira 40 são acopladas, similarmente com os casos acima, por um conjunto de roletes 30. Os roletes 30 são mostrados diretamente na figura 14. Girando o anel 10 ao redor do seu eixo geométrico vertical, os roletes 30 fazem com que a cremalheira 40 se mova ao longo de uma dada linha especificada pelo arranjo particular da cremalheira 40. A di- reção do movimento da cremalheira 40 acionada depende, por um lado, ob- viamente da direção de rotação da roda de acionamento 10 e, por outro Ia- do, também da forma e curvatura particulares das trilhas do guia de rolete na roda 10 e na cremalheira 40.

Nas figuras 15 e 16, um outro tipo de projeto estrutural foi mos- trado, onde o eixo geométrico rotacional da roda de acionamento 10 e esse da roda acionada 20 se interceptam. As formas resultantes das superfícies da trilha para a roda de acionamento 10 e a roda acionada 20 são ambas seções esféricas onde os centros das esferas para ambas as rodas ficam localizados no ponto de interseção dos eixos geométricos rotacionais da ro- da de acionamento 10 e da roda acionada 20. Nas duas modalidades mos- tradas nas figuras 15 e 16, respectivamente, as duas transmissões exibem os mesmos aspectos operacionais tais como a razão de engrenagem, a má- xima força transmissível e as direções relativas de rotação mesmo embora seus projetos estruturais difiram em termos da posição relativa das rodas de acionamento 10 com relação às rodas acionadas 20. Esse exemplo eviden- cia a flexibilidade do mecanismo de transmissão de acordo com a invenção, desde que uma variedade de projetos estruturais pode ser usada para reali- zar os mesmos aspectos operacionais.

Nas figuras 17 e 18, um exemplo para um novo tipo de projeto estrutural para o mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de a- cordo com a presente invenção foi mostrado, onde ambos o corpo de acio- namento 10 e o corpo acionado 20 compreendem ranhuras helicoidais e a- restas nas suas superfícies de trilha similares às roscas de parafuso con- vencionais, e as arestas em um corpo se estendem livremente para dentro dos recessos ranhurados no outro corpo e vice-versa. As trilhas do guia de rolete são formadas nos dois lados das ranhuras e arestas em ambas as rodas como ilustrado na vista transversal na figura 18. Nas figuras 17 e 18, as duas rodas são representadas respectivamente pelos numerais de refe- rência 10 e 20, onde a ranhura 16 é definida na primeira roda 10, e duas tri- lhas do guia de rolete 17 e 18 são feitas nos dois lados da ranhura 16. Simi- larmente, a aresta 26 se estende para fora da segunda roda 20 tendo um perfil complementar ao da ranhura 16. Trilhas do guia de rolete respectivas 27 e 28 são definidas nos dois lados da aresta 26 na segunda roda 20. Um par de roletes 30a e 30b é disposto para correr ao longo das duas trilhas do guia de rolete 17,18 nos dois lados opostamente posicionados da ranhura 16 e da aresta 26. A trilha do guia de rolete 17 na ranhura 16 na primeira roda 10 e a trilha do guia de rolete 27 na aresta complementar correspondente 26 na segunda roda 20 são para o rolete 30a em um lado das ranhuras e ares- tas, e similarmente a trilha do guia de rolete 18 na ranhura 16 e a trilha do guia de rolete 28 na aresta 26 são para o rolete 30b no outro lado das ranhu- ras e arestas. Observe que para qualquer dada direção da carga de traba- lho, os roletes em somente um lado das ranhuras e arestas, por exemplo, esses representados por 30a, mas não 30b, ficam em ação para transmitir a força da roda de acionamento 10 para a roda acionada 20 enquanto os role- tes no outro lado das ranhuras e arestas, isto é, 30b nesse exemplo, ficam inativos sem força agindo neles. Por outro lado, quando a direção da carga de trabalho muda, as funções dos roletes também serão alteradas e os role- tes previamente inativos, isto é, rolete 30b ficará ativo para transmitir a força da roda de acionamento 10 para a roda acionada 20, e os roletes previa- mente ativos 30a ficarão inativos sem força agindo neles. Assim, se a dire- ção da carga de trabalho é sempre a mesma tal como no caso de elevado- res ou guindastes, é suficiente usar um conjunto dos roletes somente que ficam ativos no acoplamento, por exemplo, roletes 30a e os outros que estão inativos, isto é, os roletes 30b podem, em princípio, ser omitidos. Por outro lado, quando projetando um sistema com direção variável da carga de traba- lho, ambos os conjuntos de roletes, isto é, 30a e 30b devem ser usados mesmo se um dos conjuntos é sempre redundante em qualquer dado tempo. A mesma troca dos roletes acontece quando as funções das rodas 10 e 20 são trocadas, isto é, a roda previamente de acionamento 10 será a roda a- cionada e vice-versa.

É relativamente fácil para esse projeto com ranhuras e arestas desenvolver uma pluralidade de trilhas do guia de rolete dispostas quase paralelas nas superfícies do corpo de acionamento e do corpo acionado, isto é, ao longo das superfícies das ranhuras e arestas. As trilhas do guia de ro- lete nesse caso levam os roletes ao longo de uma pluralidade de trajetórias diferentes de acoplamento do rolete e canais de acoplamento do rolete. Um exemplo para esse caso é mostrado nas figuras 19 e 20 onde pares respec- tivos das trilhas do guia de rolete 18a e 17c, bem como 18b e 18d são de- senvolvidos ao longo de cada lado das ranhuras 16 no corpo de acionamen- to 10 e nas trilhas do guia de rolete correspondentes 27a e 27c, bem como 28b e 28d são desenvolvidas ao longo de cada lado das arestas 26 no corpo acionado 20. Essas trilhas do guia de rolete conduzem quatro conjuntos de roletes. As trilhas do guia de rolete 17a e 27a acionam o rolete 30a, as tri- lhas 17c e 27c acionam o rolete 30c, as trilhas 18b e 28b acionam o rolete 30c e as trilhas 18d e 28d acionam o rolete 30d como mostrado na vista transversal da figura 20. É também evidente a partir das figuras 19 e 20 que as trilhas do guia de rolete em cada ranhura e aresta nesse caso não são exatamente cópias deslocadas giradas ou paralelas uma da outra, mas elas são soluções independente separadas de equações cinemáticas respectivas por si próprias.

Esse tipo de projeto para o mecanismo de engrenagem e trans- missão de rolete com ranhuras e arestas nas superfícies da trilha do corpo de acionamento e do corpo acionado tem uns poucos aspectos especiais e vantagens quando comparado com outros projetos na presente invenção. Por exemplo, a força que age perpendicular aos eixos geométricos das ro- das e que tenta separá-las é relativamente pequena nesse caso. Também, desde que a curvatura das trilhas do guia de rolete na roda de acionamento e na roda acionada são tipicamente de sinais opostos, os roletes não correm o risco de se perderem nas direções laterais e, portanto, não existe necessi- dade de defletores ou outros dispositivos externos para manter os roletes nos seus canais de acoplamento de rolete respectivos. É relativamente fácil nesse projeto reduzir a largura das trilhas do guia de rolete em um dos cor- pos até que ela fique tão estreita quanto uma única linha de modo a constitu- ir a curva de rolamento correspondente. Isso é tipicamente muito difícil ou impossível de fazer na maior parte dos casos dos outros projetos que não têm ranhuras e arestas nas suas superfícies de trilha. É também relativa- mente fácil usar roletes de tamanho pequeno aqui tal como um único milíme- tro de diâmetro ou até mesmo menores e desenvolver um número relativa- mente grande de trilhas do guia de rolete tal como 5-10 delas ou até mesmo mais nas superfícies das ranhuras e arestas. Levando esse caso de roletes de tamanho pequeno ao extremo, esse projeto ao contrário dos outros pode também ser configurado para usar roletes microscopicamente pequenos e trilhas do guia de rolete microscopicamente estreitas como é discutido em detalhes abaixo. Também, esse projeto representa fatores de engate relati- vamente altos.

Um caso especial para os projetos acima com ranhuras e ares- tas é representado nas figuras 21 e 22 onde um número muito grande de roletes microscopicamente pequeno é usado com cada rolete tendo um diâ- metro de uns poucos micrômetros somente. Na realidade, um "reservatório" de roletes é usado que tem um volume macroscopicamente grande tal como um litro de roletes significando que o número de roletes no reservatório é da ordem de milhares de bilhões ou até mesmo mais. Os roletes individuais não ficam obviamente visíveis nas figuras porque eles são muito pequenos para ver, mas o volume dos roletes pode ser imaginado como um certo tipo de "líquido lubrificante" no qual a área de acoplamento das rodas, isto é, o vo- lume dos canais de acolchoamento do rolete fica imerso. As trilhas do guia de rolete correspondendo com os roletes são microscopicamente estreitas e praticamente fecham nas linhas únicas das curvas de rolamento. Elas tam- bém são muito grandes em número, firmemente espaçadas e cobrem toda a superfície de ambos os lados das ranhuras e arestas em detalhes finos. Em outras palavras, o perfil completo como fornecido na vista transversal na fi- gura 22, bem como a forma e a curvatura das ranhuras e arestas no corpo de acionamento 10 e no corpo acionado 20 como mostrado na figura 21 são determinados pelo conjunto das trilhas do guia de rolete microscopicamente estreitas. Pode ser possível usar uma mistura compósita de objetos esféri- cos suspensos em um líquido lubrificante como descrito, por exemplo, na patente US 5.549.743. Na figura 22 em particular, as superfícies 17 e 18 da ranhura 16 na roda de acionamento 10, bem como as superfícies correspon- dentes 27 e 28 da aresta 26 na roda acionada 20 definem um número muito grande de trilhas do guia de rolete firmemente espaçadas microscopicamen- te estreitas, e os perfis transversais dessas trilhas são tão extremamente estreitos que eles, na realidade, quase fecham nos pontos únicos das curvas de rolamento. As curvas determinadas pelas linhas dos pontos únicos das curvas de rolamento na vista transversal na figura 22 somam e assim consti- tuem os perfis das ranhuras e arestas. Observe que em oposição ao que a figura 22 aparentemente sugere, as ranhuras e arestas não ficam nunca em contato direto entre si, mas são separadas por uma película muito fina dos roletes, novamente, não visível na figura 22 devido a seu tamanho fino. Também observe que as condições características para o mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção (que será descrito e definido em detalhes em uma parte posterior do presen- te relatório descritivo, por meio do que o deslizamento entre as superfícies opostas não pode acontecer) ainda estão presentes e garantem que os role- tes executem movimento de rolamento puro quando estando em posição de acoplamento entre o corpo de acionamento 10 e o corpo acionado 10 resul- tando em perdas de energia por atrito extremamente pequenas. Nesse caso particular, não existe necessidade de um dispositivo de reciclagem de rolete como descrito anteriormente porque o corpo de acionamento e o corpo acio- nado estão fazendo contato um com o outro somente enquanto imersos em um reservatório dos roletes. Tudo o que precisa ser feito é garantir que uma quantidade suficiente de "líquido" do rolete fique constantemente disponível para "lubrificar" ó sistema.

De volta novamente aos roletes com tamanho normal, deve ser observado que nas modalidades precedentes do mecanismo de engrena- gem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção, os roletes eram bolas esféricas. Na realidade, entretanto, outros corpos rotacionalmen- te simétricos tais como roletes cilíndricos e roletes de barril podem também ser usados como os roletes. Os roletes cilíndricos e de barril são tipicamente úteis no caso de cargas de trabalho excepcionalmente grandes. Uma tal modalidade é mostrada nas figuras 23 e 24 onde os roletes 30 acoplando as trilhas do guia de rolete 12 e 22 são roletes cilíndricos com partes frontais esfericamente formadas. A figura 24 ilustra que os roletes 30 podem ser di- vididos em dois grupos, isto é, roletes 30a e 30b, tendo os eixos geométricos 31a e 31b, respectivamente. Suas superfícies cilíndricas 32a e 32b são limi- tadas por tampas esféricas 33a e 33b. A primeira roda de acionamento 10 e a segunda roda acionada 20 têm eixos geométricos rotacionais paralelos como mostrado na figura 23. A figura 24 mostra que os perfis transversais das duas trilhas do guia de rolete 12 e 22 em ambas as rodas 10 e 20 inclu- em, cada um, duas linhas retas 12a e 12b para a trilha do guia de rolete 12, bem como 22a e 22b para a trilha do guia de rolete 22. Uma metade dos roletes tal como os roletes 30a nas suas superfícies cilíndricas 32a faz con- tato com um dos lados retos 12a da trilha do guia de rolete 12 na roda 10 e 22a da trilha do guia de rolete 22 na roda 20. O ângulo entre os eixos geo- métricos 31a dos roletes 30a e o eixo geométrico rotacional da roda é o mesmo para todos esses roletes 30a. A outra metade dos roletes 30b nas suas superfícies cilíndricas 32b faz contato com o outro lado reto 12b das trilhas do guia de rolete 12 na roda 10 e 22b da trilha do guia de rolete 22 na roda 20. O ângulo entre os eixos geométricos 31b desses roletes 30b e o eixo geométrico de rotação da roda é o mesmo para todos esses roletes 30b, porém diferente do que esse para a primeira metade dos roletes 30a. Para uma dada direção da carga de trabalho, somente metade dos roletes tal como, por exemplo, 30a fica ativa no acoplamento e transmitindo força entre as duas rodas e a outra metade 30b dos mesmos fica inativa sem força agindo sobre ela. Para a direção oposta da carga de trabalho, a segunda metade dos roletes 30b fica ativa e a sua primeira metade 30a fica inativa. No caso de um projeto onde a direção da carga de trabalho nunca muda, é suficiente usar somente um conjunto de roletes somente que fica ativo no acoplamento tal como, por exemplo, roletes 30a e somente uma linha reta correspondente no perfil das trilhas do guia de rolete tal como, por exemplo, 12a na roda 10 e 22a na roda 20 então entrará em contato com os roletes 30a. Nesse caso, todos os roletes contatam as rodas no dado lado reto úni- co do perfil e todos contribuem para o acoplamento da mesma maneira du- rante todo o tempo. As superfícies frontais dos roletes tal como 33a para os roletes 30a e 33b para os roletes 30b tipicamente nunca ficam em contato direto com as rodas e até mesmo se elas ocasional e temporariamente en- tram em contato nos pontos do ápice axial dos roletes, ambas a força trans- mitida e a resistência de um tal acoplamento permanecerão desprezivelmen- te pequenas. As linhas 12a e 22a ou 12b e 22b dos perfis das trilhas do guia de rolete onde os contatos principais com os roletes ocorrem não precisam necessariamente ser retas em cada modalidade, e em algumas aplicações especiais, elas podem ter uma leve curvatura dependendo da carga de tra- balho aplicada e das exigências de resistência real do projeto. O mecanismo é configurado similarmente para os casos de roletes de barril também.

Em conjunto com as figuras 25 a 29, certas propriedades carac- terísticas básicas da invenção serão explicadas mostrando um esboço es- quemático das forças características agindo entre as trilhas do guia de rolete e os roletes quando o torque é transmitido do corpo de acionamento para o corpo acionado. Na figura 25, um corpo de acionamento z1 é mostrado gira- do com uma velocidade angular de ω1. Parte do corpo de acionamento z1 é uma trilha do guia de rolete que fica em contato com o rolete G. O rolete é representado por uma bola esférica. A trilha do guia de rolete e o rolete G ficam em contato um com o outro em um ponto único que forma parte da curva de rolamento definida no corpo de acionamento z1. Nesse ponto, o plano tangencial à superfície da trilha do guia de rolete e o plano tangencial à superfície do rolete G coincidem. Esse plano tangencial é indicado pelo símbolo de referência E1 e representado por um pequeno quadrângulo no desenho.

Similarmente, na figura 25, o corpo acionado z2 é girado com uma velocidade angular de ω2. No caso mais geral, o eixo geométrico rota- cional do corpo acionado z2 é uma linha de inclinação relativa ao eixo geo- métrico rotacional do corpo de acionamento z1. A trilha do guia de rolete no corpo acionado z2 fica em contato com o rolete G em um único ponto. Esse é um ponto na curva de rolamento no corpo acionado z2 e nesse ponto o plano tangencial à superfície da trilha do guia de rolete e o plano tangencial à superfície do rolete G coincidem. O plano tangencial comum para o rolete e a trilha do guia de rolete é representado na figura 25 por um pequeno qua- drângulo e é indicado pelo símbolo de referência E2. A figura 26 correspon- de com a figura 25, mas com a finalidade de maior facilidade de ilustração, os planos tangenciais E1 e E2 são afastados paralelos aos pontos de conta- to. No caso do movimento de rolamento puro sem deslizamento e sem per- das de energia por atrito, as forças que agem no rolete G devem apontar exatamente para o centro do rolete G. Em um tal caso, o corpo de aciona- mento z1 pode ser representado por um único vetor de força F que age no rolete G no ponto de contato do rolete G e da trilha do guia de rolete, e apon- tando para o centro do rolete G como é mostrado na figura 27. Segue que o vetor de força F é normal ao plano tangencial E1. Seguindo o mesmo argu- mento sobre nenhum deslizamento e nenhuma perda de energia por atrito, é evidente que a força agindo no corpo acionado z2 deve também ser o mes- mo vetor de força F como é mostrado na figura 28. O vetor de força F está agindo no corpo acionado z2 no ponto de contato do rolete G e na trilha do guia de rolete no corpo acionado z2. Também segue que o vetor de força F deve ser normal ao plano tangencial E2, também.

A figura 29 mostra as vistas frontal, superior e lateral do corpo acionado z2 com base na figura 28 para ilustrar o torque que surge no corpo acionado z2 como um resultado do vetor de força F que age no corpo acio- nado z2. No caso mais geral, o vetor de força F está agindo ao longo de uma linha que é uma linha de inclinação com relação ao eixo geométrico rotacio- nal do corpo acionado z2. O componente de vetor do vetor de força F que fica no plano perpendicular ao eixo geométrico rotacional do corpo acionado z2 multiplicado pela distância entre esse componente do vetor do vetor de força Feo eixo geométrico rotacional do corpo acionado z2 proporciona o torque que surge no corpo acionado z2. No caso mais geral, o vetor de força F pode também ter um componente de vetor que age em paralelo ao eixo geométrico rotacional do corpo acionado z2. Esse componente de vetor do vetor de força, entretanto, não tem significado em termos da operação bási- ca do mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção porque ele não produz torque. Esse componente do vetor de força somente provê carga extra e estresse agindo no corpo acionado z2 que é neutralizada por uma força agindo nos mancais do corpo acionado z2.

Acima mostrou-se as forças e o torque que agem no corpo acio- nado z2 considerando um único rolete G em uma dada posição de acopla- mento ao longo da trajetória de acoplamento do rolete. Na figura 30, a cine- mática do mecanismo considerando o mesmo rolete G na mesma posição foi ilustrada. O corpo de acionamento z1 tem um vetor de velocidade angular de ω1. O ponto de contato P1 do rolete G e da trilha do guia de rolete no corpo de acionamento z1 tem um vetor de velocidade de v1. O ponto de contato P1 é parte da curva de rolamento na trilha do guia de rolete do corpo de a- cionamento z1 e seu vetor de velocidade v1 é, portanto, tangencial à curva de rolamento. Similarmente, o corpo acionado z2 tem um vetor de velocida- de angular de ω2. O ponto de contato P2 do rolete G e da trilha do guia de rolete no corpo acionado z2 tem um vetor de velocidade de v2. O ponto de contato P2 é parte da curva de rolamento na trilha do guia de rolete do corpo acionado z2 e seu vetor de velocidade v2 é, portanto, tangencial à curva de rolamento. O centro do rolete G tem um vetor de velocidade de ν que no ca- so do movimento de rolamento puro sem perdas de energia por atrito iguala a média aritmética dos vetores de velocidade v1 e v2 que é ν = Vz * (v1 + v2). Observou-se a cinemática do ponto de vista do sistema de coordenadas a- nexo ao centro do rolete G. Nesse caso o vetor de velocidade u1 é o vetor de velocidade dõ ponto de contato P1 e o vetor de velocidade u2 é o vetor de velocidade dó ponto de contato P2. Desde que o rolete G no seu próprio sistema de coordenadas executa um movimento circular simples, os vetores de velocidade uí e u2 são de magnitude igual e perpendiculares aos vetores do raio apontando respectivamente para os pontos de contato P1 e P2. Também, desde que os pontos de contato P1 e P2 ficam localizados diago- nalmente opostos um ao outro na superfície do rolete G, os vetores de velo- cidade u1 e u2 ficam paralelos e apontando nas direções opostas, isto é, u1 = -u2.

A figura 30 também mostra uma das curvas de rolamento g1 cri- ada a partir do conjunto contínuo dos pontos de contato P1 entre o rolete G e uma das trilhas do guia de rolete do corpo de acionamento z1. A curva de rolamento g1 obviamente segue a trilha do guia de rolete correspondente no corpo de acionamento z1 e o rolete G rola ao longo dessa curva de rolamen- to enquanto em contato com o corpo de acionamento z1. Similarmente, a figura 30 também mostra a curva de rolamento g2 criada a partir do conjunto contínuo dos pontos de contato P2 entre o rolete G e uma das trilhas do guia de rolete do corpo acionado z2. A curva de rolamento g2 obviamente segue a trilha do guia de rolete correspondente no corpo acionado z2 e o rolete G rola ao longo dessa curva enquanto em contato com o corpo acionado z2. Observe que o rolete G rola simultaneamente ao longo das duas curvas de rolamento g1 e g2 localizadas no corpo de acionamento z1 e corpo acionado z2 respectivos. Enquanto os pontos de contato P1 e P2 se movem ao longo das curvas de rolamento g1 e g2 respectivas, o ponto central do rolete G percorre ao longo de uma curva diferente chamada a trajetória de acopla- mento do rolete indicada como gp na figura 30. A trajetória de acoplamento do rolete gp bem como as curvas de rolamento g1 e g2 localizadas nas tri- lhas do guia de rolete correspondentes no corpo de acionamento z1 e no corpo acionado z2 são de comprimento finito. Os pontos de partida e de tér- mino das curvas e das trilhas ficam localizados nas duas superfícies limite dos corpos de acionamento e acionado, e esses pontos determinam as loca- lizações respectivas de entrada e saída para os roletes G nas trilhas do guia de rolete dos corpos de acionamento e acionado z1 e z2. Esses são os pon- tos de partida e término para os roletes G onde eles respectivamente esta- belecem e terminam o acoplamento entre os corpos de acionamento e acio- nado z1 e z2. Deve ser observado que os pontos de contato P1 e P2 se mo- vem em sincronia ao longo das curvas de rolamento g1 e g2 respectivas e, em particular, eles se movem sem qualquer deslizamento.

Na figura 30 é evidente a diferença na forma e posição das duas curvas de rolamento g1 e g2. Ao mesmo tempo segue a partir da análise acima que as mesmas condições cinemáticas para movimento sem atrito não deslizante se aplicam a ambas as curvas e, portanto, os planos tangen- ciais (isto é, E1 e E2) às duas curvas nos pontos de contato P1 e P2 simul- tâneos são sempre paralelos. Os vetores de velocidade u1 e u2 apontam na direção dos dois planos tangenciais E1 e E2 e são, portanto, eles próprios paralelos; além do mais, eles têm a mesma magnitude e opostos em dire- ção. Além do que, desde que o rolete G entra nas duas trilhas do guia de rolete nos corpos de acionamento e acionado z1 e z2 ao mesmo tempo e também saem deles ao mesmo tempo, o rolete G gasta exatamente o mes- mo tempo nas duas curvas de rolamento g1 e g2. Com base na mesma magnitude para as velocidades u1 e u2 na qual os dois pontos de contato para o rolete G estão percorrendo ao longo das curvas de rolamento e tam- bém com base no mesmo tempo que o rolete G gasta nas curvas de rola- mento, segue que mesmo embora as duas curvas de rolamento g1 e g2 se- jam aparentemente de forma e posição muito diferentes, elas devem ter exa- tamente os mesmos comprimentos. Usando as condições cinemáticas para movimento sem atrito e também com base nas exigências específicas para o projeto estrutural inclu- indo em particular a direção dos eixos geométricos rotacionais dos corpos de acionamento e acionado z1 e z2, e também o número e o tamanho dos role- tes G, a forma e o tamanho dos corpos de acionamento e acionado z1 e z2, a trajetória de acoplamento do rolete gp e as curvas de rolamento g1 e g2 e as trilhas do guia de rolete correspondentes nos corpos de acionamento e acionado z1 e z2 podem ser calculados. Isso significa que o mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção pode ser projetado e dimensionado em detalhes completos.

Agora será feito referência às figuras 31 e 32 e à maneira como os roletes são retornados depois de terem desengatado do acoplamento. Como é evidente nas figuras 1, 2 e 6, depois que os roletes 30 alcançaram o fim da trajetória de acoplamento do rolete 34 no canal de acoplamento do rolete e desengataram do acoplamento saindo do canal, eles são guiados de volta para o começo do canal de acoplamento do rolete através do canal de reciclagem de rolete 33. Os roletes 30 no canal de acoplamento do rolete são conduzidos pelas trilhas do guia de rolete 12 e 22 e seguem um ao outro em uma distância diferente de zero finita. A razão principal para o vão dife- rente de zero entre os roletes 30 é que a direção das trilhas do guia de rolete 12 e 22 e a direção da trajetória de acoplamento do rolete 34 nos pontos dos roletes envolvem um ângulo que não é um ângulo reto. A velocidade de ca- da rolete 30 dentro do canal de acoplamento do rolete é determinada pelas trilhas do guia de rolete 12 e 22 girando com as rodas 10 e 20, respectiva- mente. Obviamente, quando as velocidades angulares das duas rodas 10 e 20 mudam, as velocidades dos roletes 30 mudam também. Por outro lado, para dadas velocidades angulares constantes para as rodas, as velocidades dos roletes 30 na posição de acoplamento dentro do canal de acoplamento do rolete ficam próximas da constante por todos os canais de acoplamento do rolete e também são muito similares para cada rolete. Dentro do canal de reciclagem do rolete 33, entretanto, como é ilustrado nas figuras 1 e 2, o movimento dos roletes 30 não é controlado por qualquer dispositivo externo e os roletes se movem porque eles se empurram ao longo do canal de reci- clagem do rolete 33. Como um resultado, a distância entre os roletes 30 de- saparece e os roletes formam uma linha contínua no canal de reciclagem do rolete 33. Também, depois que a linha contínua é formada, os roletes 30 são obrigados a se moverem na mesma velocidade exata no canal de recicla- gem do rolete 33 quando eles ficam em contato direto um com o outro. Con- tudo, desde que o movimento dos roletes não é controlado externamente, pode existir abertura temporária dos vãos e colisões ocorrendo entre os role- tes que podem introduzir movimentos descontrolados potencialmente agita- dos para os roletes e ruído no sistema. Isso pode ser particularmente o caso na área onde os roletes fazem sua transição do canal de acoplamento do rolete para o canal de reciclagem do rolete (ou vice-versa do canal de reci- clagem do rolete para o canal de acoplamento do rolete) onde o controle externo e os vãos entre os roletes repentinamente desaparecem (ou apare- cem). Nos exemplos abaixo, proporcionou-se poucas soluções para esse problema onde é garantido que os movimentos dos roletes permanecem su- aves e controlados em ambos o canal de acoplamento do rolete e o canal de reciclagem do rolete, e por meio disso uma alimentação contínua de roletes para dentro do canal de acoplamento do rolete é provida.

Uma idéia é, como mostrado na figura 31, introduzir espaçado- res 35 entre roletes adjacentes 30c e 30d para manter uma distância cons- tante entre eles. O comprimento dos espaçadores 35 é igual à distância en- tre os roletes medida enquanto estando em posição de acoplamento dentro do canal de acoplamento do rolete. Os espaçadores 35 são colocados entre os roletes 30d e 30c e os segue inteiramente ao longo de toda sua jornada no sistema.

Uma idéia alternativa é mostrada na figura 32. Aqui, a distância entre os centros dos roletes consecutivos 30c e 30d no canal de reciclagem do rolete é igual ao diâmetro dos roletes 30c e 30d contanto que os roletes se toquem e no canal de acoplamento do rolete a distância h entre os roletes iguala o diâmetro dos roletes D mais os vãos entre os roletes no canal de acoplamento do rolete. Assim, a velocidade dos roletes dentro do canal de acoplamento do rolete deve ser mais alta do que a velocidade dos roletes no canal de reciclagem do rolete. De modo a baixar a velocidade mais alta para o nível da mais baixa, nós introduzimos um ângulo entre a seção de começo do canal de reciclagem do rolete e a seção de término do canal de acopla- mento do rolete como mostrado esquematicamente na figura 32 tal que o cosseno desse ângulo é igual à razão das velocidades dos roletes nas se- ções respectivas dos canais. Dessa maneira, uma transição suave para os roletes do canal de acoplamento do rolete para o canal de reciclagem do rolete é garantida. Similarmente, um ângulo deve ser provido entre a seção de término do canal de reciclagem do rolete e a seção de começo do canal de acoplamento do rolete, onde o cosseno desse ângulo é igual à razão das velocidades dos roletes dentro das seções respectivas dos canais.

As figuras 33 e 34 mostram uma outra maneira de otimizar a transição para os roletes do canal de acoplamento do rolete para o canal de reciclagem do rolete onde, na seção de término do canal de acoplamento do rolete, gradualmente eliminou-se o espaço entre os roletes reduzindo gradu- almente a distância entre as trilhas do guia de rolete adjacentes. Uma tal seção de término A da roda 10 é mostrada na figura 34 e é também ilustrada na figura 33 em uma vista ampliada. Como pode ser observado na figura 33, no momento em que os roletes alcançam o fim do canal de acoplamento do rolete, o vão entre os roletes desaparece e os roletes entram no canal de reciclagem do rolete formando uma linha contínua. Assim, as chances dos roletes colidirem entre si e se moverem em uma maneira descontrolada são reduzidas significativamente. Em uma maneira similar, na seção de começo do canal de acoplamento do rolete na outra extremidade da roda 10 onde os roletes abrem o seu caminho do canal de reciclagem do rolete para o canal de acoplamento do rolete, um vão entre os roletes é introduzido ampliando gradualmente a distância entre as trilhas do guia de rolete 12. Enquanto os roletes formam uma linha contínua sem vãos entre eles quando eles saem do canal de reciclagem do rolete, eles são separados gradualmente na se- ção de começo do canal de acoplamento do rolete, de modo que sua sepa- ração alcança o nível ideal de vãos requerido pelas condições de operação para o mecanismo. Nas figuras 33 e 34, uma roda é mostrada somente, mas obviamente ajustes similares são feitos nas trilhas do guia de rolete na outra roda também que correspondem diretamente com os ajustes feitos na roda nas figuras. Com a mudança da direção de rotação para as rodas, o meca- nismo opera exatamente da mesma maneira como acima, exceto que o mo- vimento dos roletes muda a direção e as seções de começo e de término das rodas trocam. O ajuste da distância entre as trilhas do guia de rolete po- deria resultar em leve desvio para o sistema das condições de operação i- deais tal como essas para movimento de rolamento puro. O desvio é tipica- mente muito pequeno, entretanto e não deve alterar os aspectos caracterís- ticos do mecanismo significativamente. Além disso, a idéia abaixo pode tam- bém ser usada, entre outras coisas, para eliminar o efeito do desvio comple- tamente.

As figuras 33 e 34 mostram que, nesse exemplo, ajustou-se não somente a distância entre as trilhas do guia de rolete 12 nas seções de co- meço e término do canal de acoplamento do rolete, mas também o perfil transversal das trilhas do guia de rolete ao mesmo tempo. Em particular, na seção de término do canal de acoplamento do rolete, o perfil transversal das trilhas do guia de rolete é gradualmente ampliado em uma tal maneira que os pontos correspondentes das duas curvas de rolamento nas duas trilhas do guia de rolete onde os roletes fazem contato simultâneo com as duas ro- das gradualmente se movem para mais longe e finalmente ficam separados por uma distância maior do que o diâmetro dos roletes. Como um resultado, os roletes gradualmente perdem contato com as rodas e as forças que agem entre os roletes e as rodas gradualmente desaparecem. Dessa maneira, os roletes gradualmente desengatam do acoplamento enquanto ainda dentro da seção de término do canal de acoplamento do rolete. Isso tem pelo menos dois benefícios principais. Por um lado, os roletes desengatam do acopla- mento suavemente sem impactos principais durante o processo. Por outro lado, esse procedimento reduz e finalmente elimina os efeitos negativos que surgem do ajuste do espaçamento entre as trilhas do guia de rolete como fornecido acima. O ajuste do espaçamento e o ajuste do perfil transversal das trilhas do guia de rolete devem ser feitos simultaneamente (e gradual- mente) para obter o maior efeito: por um lado, gradualmente moveu-se os roletes para mais perto um do outro e finalmente eliminamos a distância en- tre eles encurtando gradualmente a distância entre as trilhas do guia de role- te e, simultaneamente com isso, gradualmente desengatou-se os roletes do acoplamento e finalmente os separamos das rodas pela expansão gradual do perfil transversal das trilhas do guia de rolete. Dessa maneira, os roletes fazem sua transição do canal de guia do rolete para o canal de reciclagem do rolete em um modo suave e regular causando colisões muito menos fre- qüentes entre eles próprios e como uma conseqüência muito menos ruído no sistema. Ao mesmo tempo, as condições ideais de operação para o me- canismo tal como essas para o movimento de rolamento puro são mantidas. Esse procedimento funciona exatamente da mesma maneira, embora na ordem oposta na outra extremidade da roda onde os roletes saem do canal de reciclagem do rolete e entram no canal de acoplamento do rolete. Gradu- almente introduziu-se um vão entre os roletes ná seção de começo do canal de acoplamento do rolete ampliando gradualmente a distância entre as tri- lhas do guia de rolete e, simultaneamente com isso, gradualmente introdu- ziu-se um acoplamento entre os roletes e as rodas apertando gradualmente o perfil transversal das trilhas do guia de rolete ao redor dos roletes e for- mando o contato e força entre os roletes e as rodas. Dessa maneira, os role- tes gradualmente engatam novamente em acoplamento dentro do canal de acoplamento do rolete em um modo suave e regular causando muito menos colisões entre os roletes e muito menos ruído no sistema. Os mesmos ajus- tes são aplicados em ambas as extremidades de ambas as rodas no meca- nismo. Com a mudança da direção de rotação para as rodas, o mecanismo opera exatamente da mesma maneira, exceto que o movimento dos roletes muda a direção e as seções de começo e término das rodas trocam.

Como é ilustrado nos exemplos acima, o mecanismo de engre- nagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção pode prover uma ou mais soluções alternativas para a maior parte das tarefas de engrenagem e transmissão e problemas que são aparentemente superiores às soluções existentes com numerosas vantagens comparativas e benefí- cios. É característico do mecanismo que qualquer um ou ambos os corpos de acionamento e acionado entre os quais o acoplamento é estabelecido pelos roletes sejam configurados para girar ao redor de um eixo geométrico rotacional dado ou se mover ao longo de uma linha dada ou uma combina- ção desses. Os eixos geométricos característicos, isto é, os eixos geométri- cos rotacionais e/ou as linhas dadas de movimento podem ser configuradas em praticamente qualquer ângulo relativo incluindo perpendicular, paralelo e outros ângulos. Os eixos geométricos característicos podem estar se inter- ceptando em um plano ou podem também ser evasivos. Em casos típicos de aplicações na prática os corpos de acionamento e acionado são corpos rota- cionalmente simétricos ou rodas e os roletes são bolas de rolamento. Em alguns casos, entretanto, um ou ambos os corpos podem ser cremalheiras e também os roletes podem ser algumas vezes roletes não esféricos tais como roletes cilíndricos ou roletes de barril. O torque transmissível pode ser au- mentado se o fator de engate, isto é, o número de roletes em acoplamento simultâneo é aumentado. Um aspecto típico do mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção é que a direção relativa de rotação entre os corpos de acionamento e acionado pode ser al- terada arbitrariamente simplesmente aplicando um par diferente de corpos com um conjunto diferente de trilhas do guia de rolete. Não existe necessi- dade de introduzir uma roda adicional (terceira intermediária) no sistema como no caso de acionamentos a engrenagem com roda dentada. Uma das vantagens principais do mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção é que ele caracteriza perdas de energia por atrito extremamente pequenas e alta eficiência de transmissão de força como um resultado do movimento de rolamento puro executado pelos role- tes acoplando os corpos de acionamento e acionado. Isso permanece como sendo verdadeiro mesmo no caso de sistemas de alto torque transmissível e altas razões de engrenagem. No caso do movimento de rolamento puro, a dissipação da energia devido às perdas de energia por atrito é extremamen- te pequena, na realidade ela é muito menor do que no caso quando corpos em movimento deslizam ao longo das superfícies de contato um do outro típico para a grande maioria dos sistemas de transmissão e engrenagem atualmente existentes.

O mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção provê soluções para praticamente todas as tarefas e problemas de engrenagem e transmissão atualmente existentes. Com o intuito de ilustrar as aplicações possíveis da invenção, três exemplos para aplicações típicas respectivas serão mostrados nas figuras 35 a 37. A figura 35 mostra uma bicicleta onde o novo mecanismo de engrenagem e trans- missão de roletè de acordo com a presente invenção é aplicado em dois pontos H1 e H2. A razão de engrenagem de H1 é 2,625:1 e essa de H2 é 1:1. O fator de engate para ambos os acionamentos é aproximadamente 9. A aplicação do novo mecanismo em H1 e H2 torna o acionamento da bicicle- ta simples, compacto e robusto. Nenhuma coroa dentada, nenhuma corren- te, ao contrário do caso de praticamente todos os acionamentos de bicicleta atuais. Como um resultado, a operação é suave e confiável. O tamanho de cada acionamento H1 e H2 é menor do que o tamanho das coroas dentadas convencionais porque devido ao alto fator de engate, o torque é aplicado nas 9 bolas de rolamento simultaneamente em oposição às coroas dentadas on- de ele é aplicado em somente um dente de roda de cada vez. Desde que não existe corrente, o tamanho do sistema total é menor também, e ele pode ser convenientemente coberto de modo a torná-lo mais compacto, protegido e confiável. Para torná-lo até mesmo mais compacto, o eixo de rodas 43 co- nectando os acionamentos H1 e H2 pode ser colocado dentro da armação da bicicleta. O novo mecanismo de acionamento pode também ser vantajoso para bicicletas com armações dobráveis porque devido à simplicidade e compacidade do sistema, a bicicleta pode ser dobrada de maneira fácil e rápida sempre que necessário. Esse não é o caso para os projetos conven- cionais porque a corrente torna o procedimento complicado e confuso.

A figura 36 ilustra como o novo mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção pode ser aplicado no caso de engrenagens diferenciais. Semi-eixos kt1 e kt2 na figura são os eixos de roda para o veículo. O eixo de acionamento ht gira ao redor do seu eixo geométrico e entrega o torque que vem do motor para a roda de acio- namento hk. A roda de acionamento hk aciona uma roda acionada tk de a- cordo com uma modalidade apropriada do novo mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção. A roda de acio- namento hk corresponde com as rodas 10 e a roda acionada tk com as ro- das 20 mostradas em várias modalidades prévias. O diâmetro da roda hk é relativamente pequeno e as trilhas do guia de rolete são desenvolvidas so- bre sua superfície externa enquanto o diâmetro da roda tk é relativamente grande e as trilhas do guia de rolete são desenvolvidas sobre sua superfície frontal. O eixo geométrico da roda acionada tk é perpendicular a esse da roda de acionamento hk e os dois eixos geométricos formam linhas de incli- nação com relação um ao outro. Essa nova solução para engrenagens dife- renciais de redução de velocidade compara contra engrenagens cônicas convencionais com rodas dentadas típicas para engrenagens diferenciais atualmente. Os dentes de conexão das rodas na engrenagem cônica ficam sob grande estresse no projeto convencional mesmo se rodas dentadas em arco são aplicadas. Além disso, o problema com engrenagens cônicas den- tadas em arco é que elas tendem a exibir eficiência de transmissão de força que é muito menor do que até mesmo essa das engrenagens de roda den- tada normais com dentes retos. Isso é porque seus dentes além do desliza- mento radial "normal" ao longo do perfil dos dentes também deslizam ao longo dos arcos dos dentes introduzindo perdas significativas de energia por atrito extra. Pela aplicação do novo mecanismo de engrenagem e transmis- são de rolete de acordo com a presente invenção, esses problemas podem ser resolvidos naturalmente. Por um lado, o torque transmissível pode ser grandemente aumentado aumentando o fator de engate no sistema sem co- locar estresse excessivo na estrutura, nas rodas ou nos próprios roletes indi- viduais. Por outro lado, a eficiência da transmissão de força permanece co- mo sendo extremamente alta desde que as condições para movimento de rolamento puro permanecem como estando em vigor exatamente da mesma maneira como para as aplicações de torque menor. O projeto de engrenagens diferenciais é particularmente difícil no caso de veículos com dois eixos traseiros acionados. A fim de acionar am- bos os eixos simultaneamente, engrenagens com eixos geométricos for- mando linhas de inclinação devem ser aplicadas. Usando engrenagens con- vencionais de roda dentada, esses projetos exibem eficiência de transmis- são de força particularmente pequena. O novo mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção provê uma solu- ção muito vantajosa como mostrado no desenho esquemático da figura 37. O primeiro eixo consistindo nos dois semi-eixos kt1 e kt2 é acionado pela engrenagem diferencial dm1 e o segundo eixo consistindo nos dois semi- eixos kt3 e kt4 é acionado pela engrenagem diferencial dm2. Ambas as en- grenagens diferenciais dm1 e dm2 são acionadas pelo mesmo eixo de acio- namento ht simultaneamente. Os eixos geométricos rotacionais de ambas as engrenagens diferenciais, isto é, os eixos geométricos rotacionais dos dois semi-eixos kt1 e kt2 e também de kt3 e kt4 são ambas as linhas de inclina- ção com relação ao eixo geométrico rotacional do eixo de acionamento ht. O eixo de acionamento ht primeiro conecta na primeira roda de acionamento hk1 e a seguir na segunda roda de acionamento hk2. Entre as duas rodas de acionamento hk1 e hk2, o eixo de acionamento ht passa através de uma jun- ta cardan kcs. As duas rodas de acionamento hk1 e hk2 são as primeiras rodas de acionamento nas duas engrenagens projetadas de acordo com o mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a pre- sente invenção onde elas respectivamente acionam as rodas tk1 e tk2. As primeiras rodas de acionamento hk1 e hk2 correspondem com as primeiras rodas 10 dos exemplos prévios e as segundas rodas acionadas tk1 e tk2 correspondem com as segundas rodas acionadas 20. A roda de acionamen- to hk1 e a roda acionada tk1, bem como as rodas hk2 e tk2 são acopladas por uma das várias modalidades do mecanismo de engrenagem e transmis- são de rolete de acordo com a presente invenção. Todas as rodas incluindo hk1 e hk2, bem como tk1 e tk2 exibem trilhas do guia de rolete nas suas su- perfícies. As rodas acionadas tk1 e tk2 são conectadas diretamente nas en- grenagens diferenciais respectivas dm1 e dm2. Aplicando esse projeto, am- bas as engrenagens diferenciais e os semi-eixos conectados podem ser a- cionados por um único eixo de acionamento contínuo ht simultaneamente enquanto ao mesmo tempo o sistema pode se beneficiar das vantagens do mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a pre- sente invenção incluindo alta eficiência de transmissão de força extrema de- vido ao movimento de rolamento puro para os roletes de acoplamento e a razão de engrenagens potencialmente muito alta. Na realidade, esse projeto pode ser estendido para um número arbitrário de engrenagens diferenciais seqüencialmente colocadas onde um único eixo de acionamento aciona uma série de engrenagens com os eixos geométricos formando linhas de inclina- ção com relação um ao outro. A alta eficiência de transmissão de força ex- trema e outros benefícios providos pelo mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção podem ainda ser mantidos mesmo nos casos extremos como esse.

Além dos três exemplos mostrados acima, o mecanismo de en- grenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção tem várias outras aplicações potenciais praticamente em toda a área da indústria de maquinaria, especialmente veículos e maquinaria de transporte e manipu- lação, ferramentas de máquina e maquinaria de precisão e também em vá- rios outros campos da indústria de engenharia mecânica. Aplicações poten- ciais incluem uma grande variedade de projetos estruturais e arranjos mos- trando grande flexibilidade para várias posições e ângulos diferentes, for- mas, configurações e dimensões para os corpos de acionamento e aciona- do, também tipos diferentes de roletes, uma grande variedade de razões de engrenagens, direções de rotação, força transmissível, etc.. Acredita-se que o novo mecanismo pode prover soluções superiores para provavelmente todas as tarefas e problemas de engrenagem e transmissão atualmente e- xistentes mostrando benefícios principais e vantagens comparadas com os mecanismos e projetos atualmente existentes. Benefícios e vantagens inclu- em alta eficiência de transmissão de força e razão de engrenagens, tamanho compacto e confiabilidade, movimentos precisos e direção variável de rota- ção. Além disso, também acredita-se que esse é um tal mecanismo funda- mentalmente novo que ele pode também prover soluções em tais áreas de aplicações onde os sistemas atualmente existentes não são praticamente aplicáveis. Como um resultado de seus benefícios e vantagens aparente- mente maiores, acredita-se que o novo mecanismo de engrenagem e trans- missão de rolete de acordo com a presente invenção tem um grande poten- cial para difundir através de uma ampla área de aplicações em vários cam- pos das indústrias diferentes.

Devido às imprecisões de produção que não se pode escapar na prática, as condições que determinam o mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção incluindo, em par- ticular, essas para movimento de rolamento puro para os roletes de acopla- mento podem somente ser satisfeitas até um certo grau de precisão, mas nunca perfeitamente. Além das imprecisões "naturais" indesejadas, porém que não se pode escapar, uma pessoa pode imaginar aplicações possíveis para o mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção onde por várias razões as condições de operação são feitas para se desviar das perfeitas deliberadamente, isto é, as imprecisões são "desejadas". Em ambos os casos desejados e indesejados, entretanto, para uma faixa relativamente ampla de imprecisões, os aspectos operacio- nais característicos para o mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção podem ser mantidos mesmo se parcial e moderadamente. A presente invenção não é, portanto, restrita ao mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete que satisfaz as condi- ções de operação de maneira matematicamente perfeita, mas também cobre essas com um certo grau de imperfeição. Pode-se medir o grau de imperfei- ção no mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção, por exemplo, observando os dois planos tangenciais às duas curvas de rolamento nos dois pontos onde os roletes simultaneamente fazem contato com as trilhas do guia de rolete nos corpos de acionamento e acionado e medir a proximidade do ângulo ao paralelo entre esses dois pla- nos. Em condições perfeitas, eles devem ser exatamente paralelos. Uma outra medida equivalente de imperfeição pode ser a medida de quanto os comprimentos das duas curvas de rolamento diferem. Em condições perfei- tas, eles devem ser exatamente os mesmos, sem diferença. Uma quantida- de moderada de imperfeição tal como um desvio de 5-10° do paralelo para os planos tangenciais acima mencionados ou uma diferença de 5-10% entre os comprimentos das curvas de rolamento acima mencionadas não afeta significativamente as características principais do mecanismo de engrena- gem e transmissão de rolete de acordo com a presente invenção. Em parti- cular, as condições para o movimento de rolamento puro para os roletes de acoplamento não deterioram significativamente e os benefícios e vantagens principais do sistema são mantidos. Assim, a presente invenção não é restri- ta ao mecanismo de engrenagem e transmissão de rolete que funciona em condições de operação perfeitas com precisão matematicamente exata, mas também cobre esses projetos, condições e situações onde embora as condi- ções de operação se desviem até um certo grau das perfeitas determinadas pelas equações matemáticas, as características principais do sistema perfei- to incluindo os benefícios que surgem do movimento de rolamento puro para os roletes de acoplamento podem ser pelo menos parcial e moderadamente mantidas.

Claims

1. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem, com- preendendo um corpo de acionamento, recursos ou meios de rolete tendo centros respectivos ou eixos geométricos centrais e um corpo acionado, em que o dito corpo de acionamento é acoplado ao dito corpo acionado por meio dos ditos recursos ou meios de rolete, os ditos corpos de acionamento e acionado sendo guiados para movimento tendo um único grau de liberda- de, ambos os ditos corpos de acionamento e acionado definindo pelo menos uma trilha de guia de rolete respectiva associada sobre eles, as ditas trilhas de guia de rolete associadas contatando pelo menos um dos ditos recursos de rolete e determinando o movimento relativo dos ditos recursos de rolete com relação ao corpo associado, cada um dos ditos recursos de rolete con- tatando um par associado das ditas trilhas do guia de rolete nos ditos corpos de acionamento e acionado ao longo de curvas de rolamento respectivas associadas, cada um dos ditos recursos de rolete se movendo ao longo de um par de ditas trilhas de guia de rolete associadas, onde as funções dos ditos corpos de acionamento e acionado podem ser intercambiadas, carac- terizados pelo fato de que as distâncias definidas entre pontos em cada cur- va de rolamento (g1) no dito corpo de acionamento (10, z1) e da dita curva de rolamento (g2) associada no dito corpo acionado (20, z2) são diferentes, todos os ditos pares associados das ditas trilhas de guia de rolete começam e terminam nos corpos de acionamento e acionado em respectivos pares de superfícies limite, sendo que o comprimento de cada uma das ditas curvas de rolamento (g1) de uma trilha guia de rolete no dito corpo de acionamento (10, z1) é substancialmente igual ao comprimento da dita curva de rolamento (g2) associada no dito corpo acionado (20, z2) entre as ditas superfícies limi- te; e para todos os pares de pontos nas ditas curvas de rolamento (g1, g2) quando sendo contatados pelos ditos recursos de rolete (G), os planos tan- genciais respectivos (E1,E2) desenhados nesses pares de pontos são subs- tancialmente paralelos entre si, as velocidades (u1, u2) dos ditos pares de contato dos pontos quando definido no sistema de coordenadas dos ditos recursos de rolete (G) são substancialmente idênticas, mas tendo sinais opostos, nos ditos pontos de contato as linhas de ação respectivas das for- ças (F) agindo nos ditos recursos de rolete (G) interceptam os centros ou eixos geométricos centrais dos ditos recursos de rolete (G)1 por meio do que cada um dos ditos recursos de rolete (G) é movido ao longo do dito par as- sociado de trilhas de guia de rolete (12, 22) seguindo suas entradas até dei- xar as trilhas substancialmente com o movimento de rolamento puro.

2. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem, de a- cordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que os ditos recur- sos de rolete são bolas de rolamento esféricas (30, 30a e 30d).

3. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem, de a- cordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que os ditos recur- sos de rolete são corpos rotacionalmente simétricos.

4. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de acor- do com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que compreende tra- jetórias de retorno de rolete respectivas para guiar os ditos recursos de role- tes depois de deixar as ditas trilhas do guia de rolete para retornar para as ditas trilhas do guia de rolete.

5. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de acor- do com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que pelo menos um do dito corpo de acionamento (10, z1) e do corpo acionado (20, z2) é rota- cionalmente simétrico definindo eixos geométricos de rotação respectivos.

6. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de acor- do com a reivindicação 5, caracterizados pelo fato de que ambos o dito cor- po de acionamento (10, z1) e o corpo acionado (20, z2) são rotacionalmente simétricos e têm eixos geométricos rotacionais não paralelos respectivos (11 e 21).

7. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de acor- do com a reivindicação 5, caracterizados pelo fato de que pelo menos um do corpo de acionamento (10, z1) e do corpo acionado (20, z2) tem uma su- perfície frontal rotacionalmente simétrica, e as ditas trilhas do guia de rolete (12 ou 22) são definidas na dita superfície frontal, e as ditas superfícies de limitação são anéis (14, 15).

8. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de acor- do com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que pelo menos um do corpo de acionamento (10, z1) e do corpo acionado (20, z2) são crema- lheiras ajustadas para se moverem ao longo de uma dada linha e tendo uma superfície plana, e as trilhas do guia de rolete são definidas nas ditas super- fícies planas das cremalheiras.

9. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de acor- do com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que uma pluralidade de trilhas do guia de rolete é definida em pelo menos um dos ditos corpos de acionamento e acionado (10, z1; 20, z2).

10. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 9, caracterizados pelo fato de que a dita plurali- dade de trilhas do guia de rolete no mesmo corpo é idêntica na forma e cur- vatura e é angularmente deslocada com relação uma a outra por espaça- mentos angulares respectivos ao redor do eixo geométrico rotacional do cor- po respectivo.

11. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 10, caracterizados pelo fato de que o dito ângulo de deslocamento é 360%, onde η é o número de trilhas do guia de rolete igualmente espaçadas no dito corpo.

12. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 9, caracterizados pelo fato de que as ditas trilhas do guia de rolete são definidas em uma superfície planar do corpo associado (10, z1; 20, z2) e são idênticas na forma e curvatura e são espaçadas uma da outra.

13. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que qualquer um do corpo de acionamento (10, z1) e do corpo acionado (20, z2) compreende arestas (26) com superfícies laterais respectivas, e o outro corpo define ra- nhuras (16) que se conformam na forma com as ditas arestas (26), de modo que vãos respectivos são providos entre cada uma das ditas superfícies late- rais das ditas arestas (26) e ditas superfícies laterais das ditas ranhuras (16), os ditos recursos de rolete (30a, 30b) são dispostos em pelo menos um dos ditos vãos, as ditas trilhas do guia de rolete (17, 27, 18, 28) são definidas nas ditas superfícies laterais opostas das ditas arestas e das ditas ranhuras onde os ditos recursos de rolete são dispostos.

14. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 13, caracterizados pelo fato de que uma plurali- dade das trilhas do guia de rolete (17a, 27a; 18b, 28b; 17c, 27c; 18d, 28d) é definida nos ditos vãos e recursos de rolete respectivos (30a, 30b, 30c, 30d) são guiados ao longo de cada uma das ditas trilhas do guia de rolete.

15. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 13, caracterizados pelo fato de que para cargas bidirecionais, recursos de rolete respectivos (30a, 30b) são dispostos em ambos os ditos vãos.

16. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 13, caracterizados pelo fato de que uma plurali- dade de pares de arestas e ranhuras em conformidade é disposta em cada um dos ditos corpos.

17. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 13, caracterizados pelo fato de que os ditos re- cursos de rolete são bolas minúsculas enchendo substancialmente os ditos vãos.

18. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 17, caracterizados pelo fato de que as ditas bo- las minúsculas ficam suspensas em um fluido lubrificante.

19. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que compreende defletores (31 e 32) que limitam o deslocamento dos ditos recursos de rolete em direções diferentes da trajetória definida pelas ditas trilhas do guia de rolete, os ditos defletores (31, 32) sendo dispostos em lados respectivos das ditas trilhas.

20. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que compreende espaçadores (35) entre recursos de rolete adjacentes para manter uma dis- tância predeterminada entre eles.

21. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 4, caracterizados pelo fato de que a direção do movimento dos ditos recursos de rolete quando deixando as ditas trilhas do guia de rolete e sua direção de movimento quando entrando na dita trajetória de retorno encerram um ângulo, o cosseno do qual é igual à razão da velo- cidade dos recursos de rolete na trajetória de retorno em relação à velocida- de dos recursos de rolete quando deixando as ditas trilhas do guia de rolete, além do mais o mesmo ângulo é aplicado entre a direção da dita trajetória de retorno na sua outra extremidade e a direção do movimento dos ditos recur- sos de rolete quando entrando nas ditas trilhas do guia de rolete.

22. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 4, caracterizados pelo fato de que uma distância gradualmente reduzida é provida entre trilhas do guia de rolete adjacentes próximas das ditas superfícies limite de término da trilha do guia de rolete, e uma distância gradualmente aumentada é provida entre trilhas do guia de rolete adjacentes perto das ditas superfícies limite de início da trilha do guia de rolete para prover movimento suave dos ditos recursos de rolete tanto ao longo das suas trilhas do guia de rolete associadas quanto das trajetórias de retorno.

23. Transmissão de rolete e mecanismo de engrenagem de a- cordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que as ditas trilhas do guia de rolete são gradualmente ampliadas nas ditas porções de início e término das ditas trilhas quando se aproximando das ditas superfícies limite para reduzir as ditas forças que agem nos ditos recursos de rolete e para facilitar tanto a sua entrada quanto a sua descarga.