BRPI0707172A2

BRPI0707172A2 - conjunto de engrenagem de rosca sem fim, e, método de operação do mesmo

Info

Publication number: BRPI0707172A2
Application number: BRPI0707172-8A
Authority: BR
Inventors: Eric D Carrier; David O Carrier
Original assignee: Spincontrol Gearing Llc
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2011-04-26
Also published as: ZA200806261B; ATE532991T1; CN102102737A; EG24990A; US20100229667A1; EP1977137B1; US8601894B2; ES2376269T3; PL1977137T3; US20070169580A1; JP5548788B2; US20140090502A1; EP2312182A1; MY147527A; WO2007089479A2; KR101385626B1; EP1977137A2; RU2008134723A; JP5253180B2; RU2418213C2

Abstract

CONJUNTO DE ENGRENAGEM DE ROSCA SEM FIM, E, MéTODO DE OPERAçãO DO MESMO. Um conjunto de engrenagem de rosca sem fim incluindo uma rosca sem fim ()280 tendo pelo menos uma ranhura ()280a e uma roda (275) tendo uma pluralidade de pinos rotativos (75 a) ao longo de sua periferia para engatar a rosca sem fim. Os pinos são capazes de girar em uma direção outra que não uma direção de rotação da roda. Pelo menos uma pista de corrida (265) é provida para contactar pinos que não estão engatados com a rosca sem fim durante operação do conjunto.

Description

"CONJUNTO DE ENGRENAGEM DE ROSCA SEM FIM, E, MÉTODODE OPERAÇÃO DO MESMO"

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido reivindica o beneficio da data de depósito dopedido de patente US de número 11/340.920, depositado em 26 de Janeiro de2006, a descrição da mesma é incorporada aqui por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a conjuntos de rosca sem fim, emais particularmente, A conjuntos de rosca sem fim em que uma rosca semfim é engatado por meio de pinos sobre a periferia de uma roda.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Uma importante consideração no projeto de sistemas deengrenagem é a minimização de fricção entre componentes de engrenagem.Por meio da minimização de fricção entre componentes de engrenagem, aeficiência de um sistema de engrenagem é aumentada. Por exemplo, em umsistema de engrenagem que é usado para a transmissão de potência, a perda detransmissão devida à fricção dentro do sistema é reduzida quando fricçãodentro do sistema é reduzida. Ademais, por meio da minimização de fricçãoentre componentes de engrenagem, a longevidade de um sistema deengrenagem é aumentada. Isto é, por meio da redução da fricção entre oscomponentes, no sistema de engrenagem, a taxa de desgaste friccional noscomponentes é reduzida, aumentando assim a magnitude de tempo em que osistema pode ser operado antes dele apresentar falha.

Um sistema de engrenagem comum da técnica anterior incluiduas ou mais engrenagens tendo um corpo circular. Cada engrenagem incluiuma pluralidade de "dentes" ao longo da periferia de seu corpo circular. Osdentes das duas engrenagens se engatam de modo que força pode sertransmitida de uma das engrenagens para a outra através dos dentes que seengatam. Assim, se um torque for aplicado em uma das engrenagens,causando com que a engrenagem gire os dentes da engrenagem exercerãouma força sobre os dentes da outra engrenagem, causando com que a outraengrenagem gire. O deslizamento dos respectivos conjuntos de dentes unscontra os outros é uma fonte de fricção do sistema de engrenagem.

Uma maneira na qual os projetistas reduziram a fricção entrecomponentes de um sistema de engrenagem é por meio da substituição dospinos rotativos para os dentes de engrenagem. A figura 1 é uma vistaisométrica de um sistema de engrenagem anterior em que pinos rotativosforam usados em lugar de dentes. Como pode ser visto da figura, umamultiplicidade de pinos rotativos 5 é posicionada ao longo da periferia de umaroda IOe engatam em uma rosca sem fim 15. Os pinos são arranjados em umaúnica "fileira" ao longo da circunferência da roda. A rosca sem fim tem umformato de ampulheta e tem uma ranhura helicoidal 20, cortada em suasuperfície. Os pinos engatam com a rosca sem fim por meio do movimentoatravés de a ranhura helicoidal.

O sistema de engrenagem da figura 1 é tipicamente usado paratransmitir potência de um eixo de acionamento 25 para um eixo acionado 30.Mais especificamente, quando um torque é aplicado ao eixo 25 na direçãomostrada por meio da seta 35, a ranhura exerce uma força sobre os pinos quenela engatam, causando com que a roda gire na direção mostrada por meio daseta 40. Mancais 45a e 45b suportam a roda enquanto permitem que ela gire.

Quando os pinos 5 giram através da ranhura, eles estão livrespara girar em torno de seus eixos geométricos longitudinais em virtude dosmancais 50. Por exemplo, quando o 7 se move através da ranhura, ele gira nadireção mostrada por meio da seta 55. Uma vez que os pinos estão livres paragirar em torno de seus eixos geométricos longitudinais, a fricção entre ospinos e as paredes da ranhura é reduzida. Isto é, uma vez que os pinos podemgirar em torno de seus eixos geométricos longitudinais, eles podem girar emtorno das paredes da ranhura. Ao passo que, se os pinos não pudessem girarem torno de seus eixos geométricos longitudinais, eles teriam que deslizarcontra as redes da ranhura.

Embora o sistema de engrenagem da figura 1 tenha avantagem de substituir pinos rotativos para dentes fixos, ele tem váriosinconvenientes. Três dos problemas associados com o sistema da figura 1 sãoreferidos como "deslizamento de pino", "começo de patinagem" e"desalinhamento de roda".

O problema de "deslizamento de pino" é causado por meio daforça centrífuga atuando sobre os pinos 5 quando a roda 10 gira. A figura 2 éuma vista plana em perfil de alguns dos elementos do sistema de engrenagemda figura 1. Em particular, a figura 2 mostra pinos 5, mancais 50 e rosca semfim 15. Também mostrados são ranhura helicoidal 20, eixo de acionamento25 e uma pluralidade de mancais internos 60. Os mancais internos sãointernos à roda IOe ajudam a suportar os pinos.

Como pode ser visto da figura 2, a rotação da rosca sem fim nadireção mostrada por meio da seta 65 causa movimento dos pinos 5 nadireção de rotação mostrada por meio das setas 70. Tal movimento originauma força centrífuga sobre os pinos, a qual é ilustrada por meio das setas 75.A força centrífuga impulsiona os pinos radialmente para fora a partir docentro da roda, e se os pinos não forem protegidos contra movimento radialpara fora, a força move os pinos radialmente para fora. É o movimentoradialmente para fora dos pinos devido à força centrífuga que é referido como"deslizamento de pino".

A figura 3A ilustra os efeitos de deslizamento de pino. Afigura mostra um pino deslizado entrando na ranhura helicoidal da rosca semfim. Como pode ser visto da figura 3 A, o pino não entra na ranhura helicoidal20 suavemente. Na verdade, quando o pino se move para a posição para entrarna ranhura, ele poderia chocar-se contra a base da ranhura. A ríspida entradado pino na ranhura, e qualquer aspereza presente no remanescente dodeslocamento do pino através da ranhura, reduz a eficiência do sistema deengrenagem e aumenta a taxa de desgaste e tear.

A figura 3B é provida como um contraste com respeito àfigura 3A. A figura 3B mostra como um pino que não apresentoudeslizamento entra na ranhura helicoidal da rosca sem fim.

O problema de "começo de patinagem" é explicado com referência à figura 1. O começo de patinagem é relacionado com o início darotação mostrada por meio da seta 55. Mais especificamente, quando o pino 7sai da ranhura helicoidal 20 não existe força sobre o pino para manter suarotação em torno de seu eixo geométrico longitudinal, assim a rotação do pinodiminuirá ou será parada durante o tempo em que ele não está dentro daranhura helicoidal. Assim, quando o pino se desloca em torno do centro daroda 10 e uma vez entra novamente na ranhura 20, a ranhura exerce umtorque em torno do eixo geométrico longitudinal do pino. O torque é exercidosobre o pino por meio da parede da ranhura (ver, por exemplo, a figura 3B). Oinício do torque entre a parede de ranhura e o pino causa com que o pinopatine ao invés de rolar para dentro da ranhura, resultando em uma asperezana operação do sistema, a qual diminui a eficiência e longevidade.

O problema de "desalinhamento de roda" é explicado comreferência à figura 1. Com referência à figura 1, a rotação da rosca sem fim nadireção da seta 35 aplica uma força sobre os pinos 5 na direção mostrada pormeio da seta 80. Mais especificamente, durante a rotação da rosca sem fim nadireção 35, a força exercida sobre pinos 5 por meio de ranhura 20 pode serdescrita como incluindo dois componentes, um primeiro componente queimpulsiona os pinos para se moverem na direção mostrada por meio da seta40 e um segundo componente que impulsiona os pinos para se moverem nadireção da seta 80. Ambas das forças de componente são transmitidas para aroda 10, o primeiro componente impulsionando a roda para girar na direção40 e o segundo componente impulsionando o topo da roda para se mover nadireção 80. Qualquer movimento da roda na direção 80 é uma fonte dedesalinhamento de roda. Isto é, qualquer movimento da roda na direção 80altera o percurso dos pinos em relação à rosca sem fim. A alteração nopercurso remove os pinos de seu percurso pretendido e origina a aspereza e/ouineficiência da operação.

E importante notar que, na figura 1, é típico que as forçasassociadas com as setas 80 exerçam força sobre o topo da roda, de modo aimpulsionar o topo da roda a ser mover na direção da seta 80. Todavia, para oeixo geométrico central fixo da roda, esta força causaria com que o fundo daroda se movesse na direção oposta, como mostrado por meio da seta 85. Naoperação atual do sistema de engrenagem sobre períodos prolongados a altasvelocidades, a força no topo da roda tende a exercer imobilização do eixo deroda; causando assim com que o eixo geométrico da roda seja defletido, queresulta em desalinhamento de roda. Por exemplo, se, na operação normal, oeixo geométrico da roda for alinhado com a direção horizontal na figura 1, odesalinhamento de roda poderia defletir o eixo geométrico de forma queexista algum ângulo entre o eixo geométrico e a horizontal direção.

É sugerido que as instabilidades dinâmicas de deslizamento depino, começo de patinagem, e desalinhamento de roda frustaram tentativasanteriores de comercializar com sucesso conjuntos de rosca sem fim do tipoque apresenta pinos rotativos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção foi concebida para solucionar osproblemas precedentes.

Um conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma presente invenção inclui uma rosca sem fim tendo pelo menos uma ranhurae uma roda tendo uma pluralidade de pinos rotativos ao longo de sua periferiapara engatar a rosca sem fim. Os pinos são capazes de girar em uma direçãooutra que não uma direção de rotação da roda. Pelo menos uma pista decorrida é provida para contactar pinos que não estão engatados com a roscasem fim durante operação do conjunto.

Por meio da inclusão da pista de corrida para contactar pinosrotativos que não se engatam com a rosca sem fim, a invenção apresentamuitas vantagens sobre os conjuntos de rosca sem fim da técnica anterior. Pormeio da eliminação ou substancial redução dos problemas associados comdeslizamento de pino, começo de patinagem e desalinhamento de roda, ainvenção torna possível um conjunto de engrenagem de rosca sem fim do tipocom pinos rotativos, capaz de operação suave sobre uma faixa de desempenhocompleto, com desgaste substancialmente pequeno e tear, maior eficiência, emaior vida útil.

BREVES DESCRIÇÕES DOS DESENHOS

A seguinte descrição detalhada, dada a título de exemplo, masnão destinada a limitar a invenção somente às formas de concretizaçãoespecíficas descritas, pode ser melhor entendida em conjunção com osdesenhos acompanhantes nos quais os mesmos números de referênciadenotam os mesmos elementos e partes, nos quais:

a figura 1 é uma vista isométrica de um sistema deengrenagem anterior em que pinos rotativos foram usados em lugar de dentes.

A figura 2 é uma vista plana em perfil de alguns dos elementosdo sistema de engrenagem da figura 1.

A figura 3A ilustra os efeitos de deslizamento de pino.

A figura 3 B mostra como um pino que não deslizou entra naranhura helicoidal da rosca sem fim.

A figura 4 é uma vista explodida de um sistema deengrenagem de acordo com uma primeira forma de concretização da presenteinvenção.

A figura 5 é uma vista isométrica do sistema de engrenagemda figura 4 na forma montada.A figura 6 é uma vista em perfil do sistema de engrenagemmontado, ilustrado na figura 5, com uma das pistas de corrida removida parafinalidades de ilustração.

A figura 7 é uma vista explodida de um sistema deengrenagem de acordo com uma segunda forma de concretização da presenteinvenção.

A figura 8 é uma vista de detalhe de uma porção de pinorotativo da primeira e segunda formas de concretização.

A figura 9 é uma vista detalhada de como um pino rotativotem interface com a pista de corrida de acordo com a invenção.

A figura 10 é uma vista isométrica de um sistema deengrenagem de acordo com uma terceira forma de concretização da invenção.

A figura 11 é uma vista em seção transversal do sistema deengrenagem da figura 10.

A figura 12 é uma vista isométrica em seção transversal dosistema de engrenagem da figura 10.

A figura 12A mostra uma pista de corrida fazendo interfacecom um mecanismo de deslocamento mecânico.

A figura 12B mostra a pista de corrida da figura 12A à partedo mecanismo de deslocamento.

As figuras 12C-12F ilustram como o mecanismo dedeslocamento da figura 12A funciona.

A figura 13 é uma vista explodida de um sistema deengrenagem de acordo com uma quarta forma de concretização da presenteinvenção.

A figura 14 é uma vista isométrica em seção transversal dosistema de engrenagem ilustrado figura 13.

A figura 15A é uma vista recortada do sistema de engrenagemda figura 13 com uma porção removida para finalidades de ilustração.A figura 15B é uma vista recortada de uma porção doselementos da figura 15 A.

A figura 15C é uma vista recortada de uma porção doselementos da figura 15B.

A figura 16 mostra uma quinta forma de concretização de umsistema de engrenagem de acordo com a invenção.

A figura 17 mostra uma primeira forma de concretizaçãoalternativa de um pino de acordo com a invenção.

A figura 18 mostra uma segunda forma de concretizaçãoalternativa de um pino de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A figura 4 é uma vista explodida de um sistema deengrenagem de acordo com uma primeira forma de concretização da presenteinvenção. O sistema de engrenagem inclui uma rosca sem fim 100, uma rodade rosca sem fim 105 e duas pistas de corrida 1 IOa e 110b. A rosca sem fimtem um formato de ampulheta e tem uma multiplicidade de ranhurashelicoidais 115, cortada em sua superfície. A roda inclui uma multiplicidadede pinos rotativos 120 posicionados ao longo de sua circunferência. Os pinossão arranjados em uma única "fileira" ao longo da circunferência da roda eengatam com a rosca sem fim por meio do movimento através das ranhurashelicoidais.

Quando os pinos 120 giram através das ranhuras, eles sãolivres para girar em torno de seus eixos geométricos longitudinais em umamaneira similar àquela descrita em conexão com o sistema da figura 1. Emparticular, o uso de mancais 125 permite que os pinos girem em torno de seuseixos geométricos longitudinais. Uma vez que os pinos são livres para girarem torno de seus eixos geométricos longitudinais, a fricção entre os pinos e asparedes da ranhuras é reduzida. Isto é, uma vez que os pinos podem girar emtorno de seus eixos geométricos longitudinais, eles podem girar em torno dasparedes da ranhuras. Ao passo que, se os pinos não pudessem girar em tornode seus eixos geométricos longitudinais, eles teriam que deslizar contra asparedes das ranhuras.

As pistas de corrida IlOa e IlOb da figura 4 incluemsuperfícies portando pista de corrida 130a e 130b. Na figura, a superfície 130aé claramente visível, enquanto a superfície 130b é obscurecida. Quando aroda de rosca sem fim da figura 4 gira, uma das pistas de corrida contactaaqueles dos pinos 120 que não estão engatados com a rosca sem fim. Isto é, aroda de rosca sem fim gira uma das superfícies de pista de corrida 130a ou130b contacta aqueles dos pinos 120 que não estão engatados com ranhuras115. É preferível que a pista de corrida contate todos dos pinos que não estãoengatados com a rosca sem fim. Todavia, a pista de corrida pode contactarmenos que todos os pinos que não estão engatados com a rosca sem fim. Quera roda de rosca sem fim esteja girando, ou seja, estacionária, qualquer pista decorrida pode contactar todos dos pinos que não estão engatados com a roscasem fim, menos que todos dos pinos que não estão engatados com a rosca semfim, ou nenhum dos pinos.

A figura 5 é uma vista isométrica do sistema de engrenagemda figura 4 na forma montada. Como pode ser visto da figura 5, as pistas decorrida são posicionadas em lados opostos da roda de rosca sem fim de modoa prontamente engatar aqueles dos pinos 120 que não são engatados pelasranhuras 115.

A figura 6 é uma vista em perfil do sistema de engrenagemmontado, ilustrado na figura 5 com uma das pistas de corrida removida parafinalidades de ilustração. Em particular, a pista de corrida 110a não émostrada na figura 6 de modo que a pista de corrida 110b e superfície e pistade corrida 130b são claramente visíveis. O posicionamento relativo dos pinos120 e superfície e pista de corrida 130b é também claramente visível.

A figura 7 é uma vista explodida de um sistema deengrenagem de acordo com uma segunda forma de concretização da presenteinvenção. A forma de concretização da figura 7 é similar à forma deconcretização da figura 4, com a exceção que a pista de corrida IlOb esuperfície portadora de pista de corrida 130b não são incluídas na forma deconcretização da figura 7. Assim, a forma de concretização da figura 7 incluiuma rosca sem fim 135, uma roda de rosca sem fim 145 e pista de corrida155. A rosca sem fim tem um formato de ampulheta e tem uma multiplicidadede ranhuras helicoidais 140 formadas em sua superfície. A roda inclui umamultiplicidade de pinos rotativos 150 que são posicionados ao longo dacircunferência da roda. Os pinos são arranjados em uma única "fileira" aolongo da circunferência da roda e engatam com a rosca sem fim por meio domovimento através das ranhuras helicoidais. A pista de corrida inclui umasuperfície portadora de pista de corrida 160. Quando a roda de rosca sem fimgira, a pista de corrida contacta aqueles dos pinos 150 que não estãoengatados com a rosca sem fim. Isto é, quando a roda de rosca sem fim gira, asuperfície portadora de pista de corrida contacta aqueles dos pinos 150 quenão estão engatados com ranhuras 140. Preferivelmente a pista de corridacontacta todos dos pinos que não estão engatados com a rosca sem fim.Todavia, a pista de corrida pode contactar menos que todos dos pinos que nãoestão engatados com a rosca sem fim. Quer a roda de rosca sem fim sejagiratória quer estacionária, a pista de corrida pode contactar todos dos pinosque não estão engatados com a rosca sem fim, menos que todos os pinos quenão estão engatados com a rosca sem fim, ou nenhum dos pinos.

A figura 8 é uma vista de detalhe de uma porção de pinorotativo da primeira e segunda formas de concretização. Os pinos podem sergiratórios exclusivamente na direção anti-horária, giratórios exclusivamentena direção horária, ou giratório tanto na direção horária quanto na anti-horária. Como pode ser visto das figuras 7 e 8, os pinos são rotativamentesuportados na roda 145 por meio de mancais 157.Tendo sido descritas duas formas de concretização preferidasda invenção, o funcionamento das pistas de corrida inventivas naquelas duasformas de concretização serão agora descritas em mais detalhe.

Quando os sistemas de engrenagens das figuras 4-8 estão emoperação, as pistas de corrida funcionam para abrandar os problemas dedeslizamento de pino, começo de patinagem e desalinhamento de roda. Maisespecificamente, quando a rotação da rosca sem fim causa com que a rodagire em torno de seu eixo geométrico, aqueles pinos que não estão engatadoscom a rosca sem fim e em contato com a pista de corrida são atuados pormeio da pista de corrida em uma maneira que mantém os mesmos girando emtorno de seus eixos geométricos longitudinais, em direção oposta à forçacentrífuga da roda em rotação, e em direção oposta à força de rosca sem fimque impulsiona a roda rumo ao desalinhamento (a "força dedesalinhamento").

Para a finalidade de descrição de como a pista de corrida epinos interagem, referência é feita à figura 9: a figura 9 é uma vista detalhadade como um pino rotativo 165 tem interface com uma seção de pista decorrida 170. A figura é aplicável a pistas de corrida 110a, IlOb e 155, e asuperfícies portando pista de corrida 130a, 130b e 160. Como pode ser vistoda figura 9, quando a roda, sobre a qual o pino 165 é montado, gira em umadireção que leva o pino "para dentro" da página, o contato entre pino 165 e apista de corrida comunica um torque no sentido anti-horário ao pino(representado por meio da seta 175). O torque 175 mantém o pino girando emtorno de seu eixo geométrico longitudinal quando não está em contato com arosca sem fim, de modo que o pino já está girando em torno de seu eixogeométrico longitudinal quando ele contacta a rosca sem fim e o pino nãocomeça a patinar. Ainda, a pista de corrida comunica uma força descendente(representada por meio da seta 180) que age contrariamente à força centrífugadevida à rotação da roda (representada por meio da seta 185). Ainda mais, apista de corrida comunica uma força da esquerda para a direita (representadapor meio da seta 190) que age contrariamente à força de desalinhamento.

O sistema inclui uma rosca sem fim 200 tendo ranhuras helicoidais 205, umaroda de rosca sem fim 210 incluindo pinos rotativos 215, e uma pista decorrida 220. A pista de corrida 220 é um componente de uma só peça tendoduas superfícies portando pista de corrida 220a e 220b, formada em suasuperfície interna.

A figura 11 vista em seção transversal do sistema deengrenagem da figura 10. A seção transversal foi tomada ao longo da linhaAA' da figura IOe vista da figura 11 é aquela observada quando se olha nadireção das setas mostradas na figura 10.

A figura 12 é uma vista isométrica em seção transversal dosistema de engrenagem da figura 10. A seção transversal foi tomada ao longode linha AA' da figura IOea visão é aquela observando oposta à direção dassetas da figura 10.

Com referência à figura 11, quando a rosca sem fim 200 girana direção indicada por meio da seta 230, um pino 215a é impulsionado emuma direção "para dentro" da página quando um pino 215b é impulsionadoem uma direção "para fora" da página. Ainda, o pino 215b está em contatocom superfícies de suporte 220b. O contato entre pino 215b e superfície 220bcausa com que o pino gire em torno de seu eixo geométrico longitudinal(representado por meio da linha 217) quando ele se move para fora da página.Desta maneira, a pista de corrida mantém a rotação do pino em torno do eixogeométrico longitudinal do pino quando o pino sai da ranhura helicoidal darosca sem fim. Assim, no instante em que a rotação da roda causa com que opino reentre na ranhura, o pino está girando em torno de seu eixo geométricolongitudinal em uma maneira complementar à rotação no eixo geométricolongitudinal que o pino experimenta quando está em contato com a ranhura.Assim, quando o pino entra na ranhura, o pino não começa a patinar.

Também, uma vez que a porção do pino que se estende daperiferia da roda e contacta superfície 220b (isto é, a "cabeça de pino") temum formato troncônico, e superfície 220b contacta a superfície lateral dotronco de cone, a superfície 220b aplica uma força no pino em ação contráriaà força centrífuga "(representada por meio da seta 235).

Ainda, quando a rosca gira, a ranhura em que o pino 215a seassenta, uma força é criada (mostrada por meio da seta 240), a qualimpulsiona o pino 215a para a direita da página. A força de rosca sobre o pino215a origina uma força de reação (mostrada por meio da seta 245) queimpulsiona o pino 215b para a esquerda. Todavia, uma vez que o pino 215bestá em contato com superfície portadora de pista de corrida 220b, asuperfície 220b aplica uma força (mostrada por meio da seta 250) em reação àforça 245. Além disto, a força 250 origina uma força de reação (mostrada pormeio da seta 255). Assim, a força de rosca que impulsiona os pinos para forade alinhamento (força 240) é resistida por meio de uma força de reação (força255) causada por meio da pista de corrida.

As dinâmicas ilustradas na figura 11 são reproduzidas emespelho na figura 12.

Deve ser notado que, embora as figuras 11 e 12 tenham sidodescritas no contexto da rosca sem fim girando na direção indicada por meioda seta 230, a invenção é igualmente aplicável à rotação da rosca sem fim nadireção oposta. A este respeito, se a rosca sem fim está girando na direçãooposta à direção 230, o pino 215b é impulsionado contra a superfícieportadora de pista de corrida 220a, por meio ou da "força de desalinhamento"que a rosca comunica à roda, ou por meio de algum mecanismo dedeslocamento. Uma vez quando o pino 215b contacta a superfície 220a, aforça de desalinhamento causada por meio da rotação da rosca sem fim emuma direção oposta à direção 230 é reagida contra por meio de uma forçatransmitida através de superfície 220a.

Deve ser ainda notado que um sistema de engrenagem deacordo com a invenção poderia ser empregado em um sistema deacionamento de veículo, de modo que uma direção de rotação da rosca semfim corresponde à direção de veículo "para frente" direção e a outra direçãode rotação da rosca sem fim corresponde à direção de veículo "reversa". Emuma tal aplicação, o sistema de engrenagem é preferivelmente empregadojunto com um mecanismo de deslocamento, o mecanismo de deslocamentosendo usado para impulsionar os pinos contra uma primeira superfícieportadora de pista de corrida quando a rotação da rosca sem fim correspondeà direção de veículo "para frente" e para impulsionar pinos contra umasegunda superfície portadora de pista de corrida quando rotação da rosca semfim corresponde à direção de veículo "reversa".

Um mecanismo de deslocamento ilustrativo é mostrado nafigura 12A. O mecanismo de deslocamento mostrado na figura 12A é ummecanismo de deslocamento mecânico. Todavia, a invenção não é limitada amecanismos de deslocamento mecânicos. Na revisão da figura 12A e suadescrição, uma pessoa versada na técnica da invenção irá facilmente apreciara ampla faixa de mecanismos de deslocamento que pode ser empregada paradeslocar superfície oposta e pistas de corrida para contactar lados opostos dospinos sobre lados opostos da roda no contexto de um sistema de acionamentotendo direções "para frente" e "reversa". Por exemplo, mecanismos dedeslocamento apropriados incluem eixos rosqueados giratórios, acionados pormotor elétrico, atuadores hidráulicos, solenóides elétricos, e mecanismos dedeslocamento e alavancas, operados a mão.

Deve ser também ainda notado que a invenção não é limitadaao caso da rosca sem fim acionando a roda de rosca sem fim. Ao contrário,roda de rosca sem fim poderia acionar a rosca sem fim de modo que umtorque rotacional aplicado à roda de rosca sem fim move os pinos rotativosatravés da(s) ranhura (s) na rosca sem fim, e causa assim com que a rosca semfim gire.

Em adição, é notado que invenção não é limitada às superfíciesportando pista de corrida de qualquer particular geometria. Assim, a invençãonão é limitada a superfícies portando pista de corrida tendo uma seçãotransversal planar como mostrada na figura 9, ou uma seção transversalcôncava como mostrada na figura 14. Na verdade, na observação destaexposição, uma pessoa versada na técnica da invenção irá facilmente apreciara ampla faixa de geometrias de pista de corrida apropriadas.

Além disto, é notado que a rosca sem fim da presente invençãonão é limitado a um formato de ampulheta. Por exemplo, a rosca sem fimpoderia ter um formato cilíndrico. Na observação desta exposição, umapessoa especializada na técnica da invenção irá facilmente apreciar a amplafaixa de geometrias apropriadas de rosca sem fim.

Também, a ranhura ou ranhuras formadas na rosca sem fimnão são limitadas a um formato helicoidal. Embora ranhuras helicoidais sejampreferidas, uma ampla faixa de configurações de ranhura é apropriada parauso com a invenção. Na observação desta exposição, uma pessoaespecializada na técnica da invenção irá facilmente apreciar a ampla faixa deapropriados formatos de ranhura.

Com referência de volta para a figura 12A, formas deconcretização de mecanismo de deslocamento da invenção serão agoradiscutidas em mais detalhe.

A figura 12A mostra uma pista de corrida 265 da invençãofazendo interface com um mecanismo de deslocamento mecânico 270. Omecanismo de deslocamento é usado para posicionar a pista de corrida emrelação aos pinos rotativos de uma roda de rosca sem fim. A figura 12B éprovida para finalidades de comparação, e ela mostra a pista de corrida dafigura 12A à parte do mecanismo de deslocamento. Como pode ser visto dafigura 12A, o mecanismo de deslocamento mecânico inclui uma rosca deajuste 270a, um cilindro 270b e uma porca de travamento 270c. A rosca deajuste está em engate rosqueado com o cilindro, que é fixamente fixado com apista de corrida. Por meio da rotação da rosca de ajuste dentro do cilindro, ocilindro é movido em relação à rosca de ajuste, e assim a pista de corrida émovida em relação à rosca de ajuste. A porca de travamento está também emengate rosqueado com a rosca de ajuste, e quando a pista de corrida écorretamente posicionada através de rotação da rosca de ajuste, a porca detravamento é girada para a posição para segurar a rosca de ajuste.

As figuras 12C-12F ilustram como o mecanismo dedeslocamento da figura 12A funciona. As figuras 12C-12F mostram umsistema de engrenagem incluindo a pista de corrida 265, o mecanismo dedeslocamento mecânico 270, uma roda de rosca sem fim 275 e uma rosca semfim 280. A pista de corrida inclui a superfície portadora de pista de corrida265a. Roda de rosca sem fim inclui uma multiplicidade de pinos rotativos275a. A rosca sem fim inclui a ranhura helicoidal 280a. As figuras 12C e 12Dmostram a roda de rosca sem fim posicionada de modo que os pinos rotativosnão estão em contato com a superfície portadora de pista de corrida. Porconseguinte, a figura 12D mostra que a rosca de ajuste do mecanismo dedeslocamento foi girado dentro do cilindro do mecanismo, de modo a mover apista de corrida para longe a partir da roda de rosca sem fim. As figuras 12E e12F mostram a roda de rosca sem fim posicionada de modo que os pinosrotativos estão em contato com a superfície portadora de pista de corrida. Porconseguinte, a figura 12E mostra que a rosca de ajuste do mecanismo dedeslocamento foi girado dentro do cilindro do mecanismo, de modo a mover apista de corrida em direção à roda de rosca sem fim.

No mecanismo de deslocamento ilustrativo das figuras 12A-12F, como uma alternativa para a rotação manual da rosca de ajuste, a roscapode ser girado por meio de um motor hidráulico ou atuador, ou por meio deum motor elétrico. Em uma tal configuração, a porca de travamento poderiaser substituída por um mecanismo hidráulico de frenagem ou um batente fixoque é fixado na pista de corrida ou que é parte da pista de corrida.

A figura 13 é uma vista explodida de um sistema deengrenagem de acordo com uma quarta forma de concretização da presenteinvenção. O sistema inclui uma rosca sem fim 300 tendo uma ranhurahelicoidal 305, uma roda de rosca sem fim 310 incluindo pinos rotativos 315,e um pino pista de corrida 325 tendo uma superfície portadora de pista decorrida 325a. Os componentes são seguros dentro de um alojamento 320. Oalojamento é um alojamento de uma só peça. A pista de corrida 325 éformada dentro da superfície interna do alojamento e é uma parte integral doalojamento.

A figura 15A é uma vista recortada do sistema de engrenagemda figura 13 com uma porção removida para finalidades de ilustração.

A figura 15B é uma vista recortada de uma porção doselementos da figura 15 A.

A figura 15C é uma vista recortada de uma porção doselementos da figura 15B.

Deve ser notado que a forma de concretização da figura 13 nãoé limitada a pista de corrida ou pistas de corrida que são uma parte integral doalojamento. Uma ou mais pistas de corrida podem ser seguras ou fixadas noalojamento, ao contrário de ser uma parte integral do alojamento. Em vistadesta exposição, uma pessoa especializada na técnica da invenção iráfacilmente apreciar uma ampla faixa de processos de fabricação da pista decorrida ou pistas de corrida que são seguras ou fixadas no alojamento.

Deve ser ainda notado que o alojamento do sistema deengrenagem da forma de concretização da figura 13 é preferivelmenteformado a partir de um material relativamente duro, durável, ecomercialmente disponível, tal como aço temperado, aço inoxidável ou umcomposto de metal.

Deve ser também ainda notado que o alojamento da forma deconcretização da figura 13 não é limitada a um alojamento de uma só peça.Por exemplo, o alojamento pode ser feito de duas ou mais peças.

A figura 16 mostra uma quinta forma de concretização de umsistema de engrenagem de acordo com a invenção. A forma de concretizaçãoda figura 16 forma inclui uma roda de rosca sem fim 400, uma rosca sem fim405, e duas pistas de corrida de pinos 410a e 410b. A roda de rosca sem fimtem dois conjuntos de pinos rotativos arranjados em respectivas fileiras 415ae 415b, e a rosca sem fim tem uma ranhura helicoidal 405a cortada em suasuperfície para a finalidade de engatar os pinos. As pistas de corrida sãoformadas sobre a superfície interna de um alojamento 420 e engatam naquelespinos que não estão engatados por meio da rosca sem fim. Somente umaporção do alojamento é mostrada em seção transversal por finalidades declareza de apresentação. O sistema de engrenagem da figura 16 é usado paraacionar um eixo acionado 425. A operação do sistema de engrenagem dafigura 16 é facilmente apreciada em vista da detalhada descrição das figuras1-15.

Deve ser notado que a forma de concretização da figura 16 émeramente ilustrativa de uma forma de concretização de múltiplaspista/múltiplas fileiras de pino da invenção, e que uma roda de rosca sem fimda invenção poderia ter mais que duas pistas de corrida e/ou mais que duasfileiras de pinos.

Além disto, os pinos rotativos da presente invenção não sãolimitados a qualquer uma geometria. Para ilustrar dois exemplos degeometrias de pino alternativas, as figuras 17 e 18 são providas.A figura 17 mostra uma primeira forma de concretizaçãoalternativa de um pino de acordo com a invenção. O desenho mostra um pino500 posicionado em uma roda de rosca sem fim 505 e engatando com umarosca sem fim 510. O pino tem uma cabeça 515 na forma de uma esferatruncada. A cabeça do pino engata com a ranhura 520 na rosca sem fim. Opino é suportado na roda 505 por meio de um primeiro mancai 525, um flange530 e um segundo mancai 535. Os mancais e flange são assentados em umorifício dentro da roda, o orifício incluindo três seções, uma seção inferior540, uma seção central 545, e uma seção superior 550. O eixo geométricolongitudinal do pino é indicado por meio da linha 555.

A figura 18 mostra uma segunda forma de concretizaçãoalternativa de um pino de acordo com a invenção. A figura mostra um pino600 posicionado em uma roda 605 e engatando com uma rosca sem fim 610.O pino tem uma cabeça 615 na forma de uma esfera duplamente truncada. Acabeça do pino engata com a ranhura 620 na rosca sem fim. O eixogeométrico longitudinal do pino é indicado por meio da linha 655.

Para cada tipo de pino que pode ser empregado, a(s)correspondente ranhura(s) de rosca sem fim e superfície(s) portadora(s) depista de corrida tem uma forma conjugada. Por exemplo, o pino da figura 17se "conjugaria com" e "rolaria ao longo de" uma ranhura de rosca sem fimcôncava e se "conjugaria com" e "rolaria ao longo de" uma superfície côncavade superfície portadora de pista de corrida.

Como estas e outras variações e combinações dascaracterísticas acima discutidas podem ser utilizadas sem fugir da presenteinvenção como definida pelas reivindicações, a descrição precedente dasformas de concretização preferidas deve ser entendida a título de ilustração,ao contrário de a título de limitação da invenção como definida pelasreivindicações.

Claims

1. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim, caracterizadopelo fato de que compreende:uma rosca sem fim tendo pelo menos uma ranhura;uma roda tendo uma pluralidade de pinos rotativos ao longo desua periferia para engatar com a rosca sem fim, os pinos sendo capazes degirar em uma direção outra que não uma direção de rotação da roda; epelo menos uma pista de corrida para contactar pinos que nãoestão engatados com a rosca sem fim durante operação do conjunto.

2. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rosca sem fim tem umformato de ampulheta.

3. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rosca sem fim tem umformato cilíndrico.

4. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os pinos são capazes de girarem torno de seus eixos geométricos longitudinais.

5. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma pista decorrida contacta todos dos pinos que não estão engatados com a rosca semfim.

6. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma pista decorrida contacta uma porção dos pinos que não estão engatados com a roscasem fim.

7. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rosca sem fim tem umaranhura configurada helicoidalmente.

8. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rosca sem fim tem umamultiplicidade de ranhuras configuradas helicoidalmente.

9. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada dos pinos tem umacabeça em formato de tronco.

10. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada dos pinos tem umacabeça na forma de uma esfera truncada.

11. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada dos pinos tem umacabeça na forma de uma esfera duplamente truncada.

12. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto inclui umaprimeira pista de corrida e uma segunda pista de corrida, a primeira pista decorrida contactando pinos que não estão engatados com a rosca sem fimquando a rosca sem fim gira em uma primeira direção, e a segunda pista decorrida contactando pinos que não estão engatados com a rosca sem fimquando a rosca sem fim gira em uma segunda direção.

13. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que para pelo menos uma pistade corrida a superfície que contacta pinos tem uma seção transversal planar.

14. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que para pelo menos uma pistade corrida a superfície que contacta pinos tem uma seção transversal côncava.

15. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda umalojamento.

16. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o alojamento é umalojamento de uma só peça.

17. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o alojamento é feito de duasou mais peças.

18. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma pista decorrida é formada como uma parte integral do alojamento.

19. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma pista decorrida é formada como um componente separado que é fixado com oalojamento.

20. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende mancaispara suportar os pinos para rotação em uma direção outra que não umadireção de rotação da roda.

21. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os pinos são arranjados emuma única fileira.

22. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os pinos são arranjados emuma multiplicidade de fileiras.

23. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os pinos são capazes de girarem torno de seus eixos geométricos longitudinais em qualquer uma direçãohorária ou uma direção anti-horária.

24. Conjunto de engrenagem de rosca sem fim de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende amecanismo de deslocamento, e em que a pelo menos uma pista de corridainclui uma primeira superfície de pista de corrida e uma segunda superfície depista de corrida, o mecanismo de deslocamento sendo operável paraimpulsionar pinos que não estão engatados com a rosca sem fim contra aprimeira superfície de pista de corrida quando a rosca sem fim gira em umaprimeira direção e para impulsionar pinos que não estão engatados com arosca sem fim contra a segunda superfície de pista de corrida quando a roscasem fim gira em uma segunda direção.

25. Método de operação de um conjunto de engrenagem derosca sem fim, caracterizado pelo fato de que inclui uma rosca sem fim tendopelo menos uma ranhura e uma roda tendo uma pluralidade de pinos ao longode sua periferia para engatar a rosca sem fim, os pinos sendo capazes de girarem uma direção outra que não uma direção de rotação da roda,compreendendo a etapa de prover pelo menos uma pista de corrida paracontactar pinos que não estão engatados com a rosca sem fim duranteoperação do conjunto.

26. Método de operação de um conjunto de engrenagem derosca sem fim, caracterizado pelo fato de que inclui uma rosca sem fim tendopelo menos uma ranhura e uma roda tendo uma pluralidade de pinosmontados rotativamente ao longo de sua periferia para engatar a rosca semfim, compreendendo a etapa de prover pelo menos uma pista de corrida paracontactar pelo menos alguns dos pinos que não estão engatados com a roscasem fim durante operação do conjunto.