BRPI0812937A2 - transmissão continuamente variável compacta - Google Patents

Abstract

TRANSMISSãO CONTINUAMENTE VARIáVEL COMPACTA. Um eixo interno (3) se comunica mecanicamente com um componente externo (6) através de pistões hidráulicos (8, 9 e 10); todos esses pistões compartilham suas câmaras de empuxo (8) através de tubos de ligação (7), constituindo um circuito hidráulico fechado; o fluxo hidráulico comum dos pistões é controlado, possibilitando desde o seu bloqueio até a sua vazão completa, através de uma haste (17); quando o fluxo hidráulico entre os pistões é totalmente bloqueado o rendimento da transmissão é o máximo possível, pois os pistões ficam travados fazendo com que o eixo interno (3) e o componente externo (6) girem como se fossem um só eixo; quando o fluxo hidráulico entre os pistões é gradativamente liberado, o eixo interno gira mais rápido que o componente externo; parte da força de torque entre o eixo interno e o componente externo é absorvida pelo fluxo hidráulico liberado; assim, o controle do fluxo hidráulico entre os pistões controla precisamente o rendimento da transmissão; quando o fluxo hidráulico entre os pistões é totalmente liberado, o rendimento da transmissão é o menor possível, e nenhum torque é transmitido entre o eixo interno e o componente externo.

Description

TRANMISSÃO CONTINUAMENTE VARIÁVEL COMPACTARefere-se a presente invenção a um mecanismo que realiza atransmissão continuamente variável entre uma fonte de força e sua aplicação,de modo simples e compacto.

Sistemas de transmissão continuamente variável disponíveis, de modogeral apresentam diversas deficiências e limitações do tipo: mecanismos dealta complexidade, alto custo, com desgaste elevado (principalmente sistemasbaseados em atrito), funcionamento restrito a determinados níveis deeficiência, entre outras.

A presente invenção vem resolver grande parte dessas deficiências porcaracterizar-se de um sistema simples, compacto, de pouco atrito, de baixocusto, com poucas partes mecânicas, versatilidade de materiais que podem serempregados em seu desenvolvimento, versatilidade de formatos e deempregos possíveis (como transmissão, embreagem e freio), fácil emprego eutilização, rendimento mínimo e máximo possíveis (desde 0% até 100% desaída do torque de entrada aplicado), entre outras características.

O princípio básico empregado na presente invenção é o de desviocontrolado do torque de entrada para um circuito hidráulico fechado, que entãoalivia o torque de saída. Esse desvio pode variar de 0% até 100% do torqueempregado na entrada, ou seja, da maior eficiência de transmissão, em quetodo o esforço empregado na entrada passa para a saída (0% de desvio), até amenor eficiência de transmissão, em que nenhum esforço de entrada épassado para a saída (100% de desvio).

Assim temos: torque de entrada = desvio + torque de saída, sendo odesvio controlado assumindo valores desde 0% até 100% do valor do torque deentrada.

A presente invenção consiste num circuito hidráulico fechado paraintermediar e não aliviar, aliviar em parte ou aliviar completamente atransmissão do torque empregado na entrada para a saída do mecanismo, demodo simples e compacto.

São exigidas as seguintes características para o funcionamento dapresente invenção: a) eixo inserido em um cilindro, disco ou aro, com giroconcentrico; b) liberdade e independencia de giro o eixo interno e ocomponente externo; c) a distância entre o eixo interno e o componenteexterno com variação senoidal; d) o descompasso de giro entre o eixo interno eo componente externo gera um fluxo hidráulico de ciclo fechado com volumeconstante ou variação desprezível; e) mecanismo de controle linear do fluxohidráulico gerado, variando desde fluxo nulo até fluxo máximo.

São exigidas as seguintes características para o funcionamento dapresente invenção: a) eixo inserido em um cilindro, disco ou aro, com giroconcêntrico; b) liberdade e independência de giro entre o eixo interno e ocomponente externo; c) a distância entre o eixo interno e o componenteexterno com variação senoidal; d) o descompasso de giro entre o eixo interno eo componente externo gera um fluxo hidráulico de ciclo fechado com volumeconstante ou variação desprezível; e) mecanismo de controle linear do fluxohidráulico gerado, variando desde fluxo nulo até fluxo máximo.

Para satisfazer as características descritas acima empregam-se pistõespara fazer a conexão mecânica entre o eixo interno e o componente externo;esses pistões são dispostos equidistantemente e possuem suas câmarasinternas unificadas.

As figuras 1 a 6 exibem esquemas simplificados de exemplos de trêsmecanismos que podem atender as características exigidas para ofuncionamento da presente invenção. Sendo as figuras 1, 3 e 5 cortestransversais e as figuras 2, 4 e 6 as visões laterais correspondentes.

As figuras 1 e 2 exibem um mecanismo com as seguintescaracterísticas: eixo interno (3) com uma parte descentralizada (4), tipo mancai,que comporta e onde gira livremente um rolamento (5); oito pistões (8, 9 e 10)fixam a parte externa do rolamento (5) ao componente externo (6). Quando omancai (4) gira em relação ao componente externo (6), faz com que orolamento (5) bambeie dentro do mecanismo, acionando os oito pistões,comprimindo uns e aliviando outros. Em especial, notar que os pistões estãofixados entre o eixo interno (3) e o componente externo (6).

As figuras 3 e 4 exibem um mecanismo com variações do mecanismoanterior, com as seguintes características: eixo interno (3) com uma partedescentralizada (4), tipo mancai, que comporta e onde gira livremente umrolamento (5); oito pistões (8, 9 e 10) dispostos diretamente no componenteexterno (6), estão livres em relação ao rolamento (5). Quando o mancai (4) giraem relação ao componente externo (6), faz com que o rolamento (5) role naparede interna do componente externo (6), acionando os oitopistões, comprimindo uns e aliviando outros. Em especial, notar que os pistõesestão fixados no componente externo (6).

As figuras 5 e 6 exibem mais uma variação do primeiro mecanismocom as seguintes características: componente externo (6) com sua paredeinterna descentralizada; oito pistões (8, 9 e 10) dispostos diretamente no eixointerno (3), estão livres em relação ao componente externo (6). Quando o eixointerno (3) gira em relação ao componente externo (6) aciona os oito pistões,comprimindo uns e aliviando outros. Em especial, notar que os pistões estãodispostos no eixo interno (3).

Em todos os três mecanismos descritos acima, é possível observar queos pistões tem as suas câmaras internas interligadas e unificadas por umacâmara comum (16), através de dutos conforme mostrado em (7); essa câmaracomum (16) faz o intercâmbio hidráulico entre os oito pistões, mas de modocontrolado pela haste (17) conforme a mesma se desloca para dentro ou parafora da câmara de escape (15), que contêm uma mola.

Em todos os três mecanismos descritos acima, o funcionamento datransmissão de torque entre o eixo interno (3) e o componente externo (6) é omesmo, conforme descrito abaixo:

a) observa-se que o acionamento dos pistões é ao longo de uma curvasenoidal, proporcionada pela descentralização do mancai nos dois primeirosmecanismos, ou pela descentralização da parede interna do componenteexterno (6), no terceiro mecanismo citado; desse modo, enquanto algunspistões se contraem expelindo o fluído hidráulico, outros se expandemrecebendo esse mesmo fluído hidráulico, mantendo o volume total do circuitohidráulico praticamente inalterado, com variações desprezíveis, dependendodas dimensões e necessidades do projeto. Verifica-se que quanto maior onúmero de pistões empregados e menor a relação de raio entre o componenteexterno (6) e o eixo interno (3), essa variação tende a zero, semprepermanecendo em níveis inferiores a 1:10000 do volume total do circuitohidráulico.

b) para uma posição da haste (17) que obstrui completamente o fluxohidráulico entre os pistões na câmara comum (16), o eixo interno (3) seencontra travado em relação ao componente externo (6), ou seja, atransmissão encontra-se em sua máxima eficiência, em que todo o torque deentrada é transmitido para a saída;

c) conforme a haste (17) é deslocada de modo a permitir o intercâmbiohidráulico entre os oito pistões na câmara comum (16), o eixo interno (3)começa a girar mais do que o componente externo (6); uma parte do torque deentrada é perdido na forma do deslocamento dos pistões; desse modo atransmissão encontra-se numa eficiência intermediária, em que apenas umaparte do torque de entrada é transmitido para a saída;

d) conforme a haste (17) é deslocada de modo a permitir o intercâmbiohidráulico máximo entre os oito pistões na câmara comum (16), o eixo interno(3) gira livremente em relação ao componente externo (6); todo o torque deentrada é perdido na forma do deslocamento dos pistões; desse modo atransmissão encontra-se numa eficiência mínima, em que nenhum torque deentrada é transmitido para a saída;

e) o controle do fluxo hidráulico comum aos oito pistões deve ser deprogressão linear, a fim de proporcionar um controle igualmente linear daeficiência no emprega da transmissão, já que essa eficiência é inversamenteproporcional ao fluxo hidráulico entre os oito pistões.

f) o mecanismo de controle do fluxo hidráulico comum aos oito pistões,como proposto aqui, é apenas uma sugestão de vários outros possíveis,podendo ser empregados mecanismos com princípios e característicasmecânicas, magnéticas, elétricas, eletrônicas, controle da viscosidade do fluídoempregado, sistemas mistos, etc.

Há, assim, um grande potencial da presente invenção para um usouniversal em todos os veículos e sistemas que requerem controle detransmissão de tração, gerando inúmeras patentes de modelos de utilidades.

Claims (8)

1. - Transmissão Continuamente Variável Compacta, caracterizada peloemprego de um único mecanismo de ciclo hidráulico fechado que faz aintermediação entre a entrada e a saída de força a ser transmitido;

2. - Transmissão Continuamente Variável Compacta, conforme reivindicação 1,caracterizada pelo emprego de pistões hidráulicos com suas câmaras deempuxo interligadas e comuns;

3. - Transmissão Continuamente Variável Compacta, caracterizada pelocontrole estático ou dinâmico do fluxo hidráulico fechado, conformereivindicações anteriores;

4. - Transmissão Continuamente Variável Compacta, caracterizada pelarelação precisa e inversamente proporcional entre o fluxo hidráulico fechado ea eficiência da transmissão de força, conforme reivindicações anteriores;

5. - Transmissão Continuamente Variável Compacta, caracterizada pelorendimento de maior abrangência possível, desde um rendimento mínimo nulo(relação entrada saída de força 1 para 0), aumentando-se gradativa econtinuamente esse rendimento até atingir o seu máximo (relação entradasaída de força 1 para 1);

6. - Transmissão Continuamente Variável Compacta, conforme reivindicaçõesanteriores, caracterizada pelo potencial de universalidade de emprego emtodos os veículos e sistemas que necessitem de controle de transmissão deforça;

7. - Transmissão Continuamente Variável Compacta, conforme reivindicaçõesanteriores, caracterizada pela função equivalente a um sistema de embreagem,e portanto, podendo ser utilizada também para esse fim;

8. - Transmissão Continuamente Variável Compacta, conforme reivindicaçõesanteriores, caracterizada pela função equivalente a um sistema de freiohidráulico, e portanto, podendo ser utilizada também para esse fim;