PT92068A - Mecanismo de controlo para accionamento rotativo - Google Patents

Description

-2- 70 053 PA 154-9-12 /*Γ MEMGRIA descritiva

CAMPO DO INVENTO

Este invento refere-se a um mecanismo para controlar um accionamento rotativo e refere-se mais especificamente a um que inclui dois componentes de rotação equipados com dentes que passam através de uma zona comum de engrenamento com a rotação dos componentes.

ESTADO DA ARTE

Mecanismo de controlo usando dentes de engrenamento capazes de transmitirem cargas elevadas com folgas muito pequenas e com grande grau de precisão. A patente U.S, N3. 3 666 063 de Schoeman et al descreve um mecanismo de controlo construído como um conversor de binário e convertendo uma entrada multidireccional numa salda unidireccio nal. Isto é obtido por duas embraiagens unidireccionais uma das quais é invertida em relação ã outra e meios de inversão para pojs sibilitar uma rotação de entrada em ambas as direcçães para ser convertida numa salda unidireccional. As embraiagens são de tipo convencional usando pratos de embraiagem de fricção. A patente U.S. NB. 4 671 129 explica a construção de uma transmissão de engrenagens com possibilidades de mudanças,tendo veios de entrada e salda acoplados através de um trem de engrenagens. A transmissão ê desenhada para não ter folgas por ser pre-carregada com uma mola, a qual mantém engrenadas as superfícies dos dentes de engrenagem em contacto uns com os outros. A Patente U.S. NQ. 3 405 580 refere-se a um accionamento rotativo para uma máquina de tosquiar e, como a patente mencionada imediatamente acima, evita folgas. Isto é obtido pela utiliza ção de uma engrenagem especial de correcção de folga. * E visível a partir destas e outras invençães da arte ante, rior, que mereceram a atenção do requerente que as folgas que é o mesmo que dizer uma folga entre dois conjuntos de dentes de engre namento, é visto como o principal problema, por introduzir irreou -3- 70 053 PA 154-9-12 laridades na transmissão do accionamento entre dois componentes dentados, devendo sempre ser dados passos para evitar folgas se a transmissão de irregularidades não puder ser tolerada.

QB3ECTH/Q DO INVENTO

Um objectivo do invento é o de proporcionar um mecanismo melhorado para controlar um accionamento rotativo.

SUMARIO DO INVENTO

De acordo com um aspecto do invento, um mecanismo e meios para controlar um accionamento rotativo, tem modos diferentes de funcionamento e inclui dois componentes rotativos equipados com dentes, que passam através de uma zona comum de engrenamento com rotação dos componentes, sendo os dentes conformados e posicionados nos componentes para permanecerem em engrenamento apesar de se. rem incapazes de transmitir accionamento em, pelo menos, uma direç. ção entre os dois componentes» mecanismo no qual ambos os componentes são ligados para serem accionados em sincronismo e são pro porcionados meios para mudarem o modo de funcionamento do mecanis mo por alteração do accionamento para um dos componentes relativjí mente ao outro componente. Na realização do invento os dentes dos componentes podem ser engrenados apertadamente ou folgadamente na zona de engrenamento. Como os dentes de um dos componentes são desenhados para serem incapazes de accionarem os dentes do ojj tro componente em, pelo menos, uma direcção de movimento entre eles e os dentes dos dois componentes engrenados entre si a única condição na qual os componentes rodarão livremente é quando são accionados com velocidade sincronizada. Uma mudança no accionameri to rotativo aplicado ao dito outro componente representa apenas um ponto de partida da condição de sincronismo. Como os dentes do dito primeiro componente são projectados para serem incapazes de transmitirem accionamento rotativo ao dito outro componente, quando o sincronismo é perdido, a rotação adicional do dito primeiro componente é evitada pela incapacidade do dito outro componente a ser rodado pelo mesmo. -4- 70 053 PA 154-9-12 e sb obser\/ar a condição de movimento sincronizadamente dos dois componentes como representando um primeiro modo de funcionamento a condição emperrada ou "bloqueada" quando um dos componentes evita a rotação do outro componente pode ser vista como representando o segundo modo de funcionamento. E possível ter eji tre estes dois modos de operação um modo intermédio ou terceiro modo de funcionamento. Neste terceiro modo de funcionamento, os dentes dos componentes friccionam-se uns nos outros enquanto são accionados. E gerado calor nas superfícies de atrito. A quantidade de calor gerado pode ser variado alterando a pressão defric-ção e projectando apropriadamente os dentes. Este terceiro modo de funcionamento representa um modo de travamento controlado. No terceiro modo de funcionamento um accionamento rotativo de entrada aplicado a ambos os componentes não é evitado rodando-os, mas encontra uma resistência controlada mas selectivamente variável produzindo um efeito de travamento. Segue-se que o mecanismo pode ser disposto para ser operado em qualquer dos dois modos acima ou em todos os três, se desejado.

Numa disposição teoricamente possível, mas não preferida, para realizar o invento, o espaço entre os eixos de rotação dos componentes é mudado e os seus dentes são conformados, de modo que a distância entre as suas superfícies dos flancos alteram-se, sem os dentes cessarem de engrenar na zona de engrenamento, apesar de um aumento no espaço entre os eixos dos componentes.

Nesta especificação os termos "engrenar" e "engrenamento" são para ser entendidos como significando apenas que os dentes dos componentes sobrepãem-se ou interdigitam-se uns com os outros na zona de engrenamento e não é para ser restringido em significado, para a situação, na qual os dentes efectivamenta tocam uns nos ou. tros na zona de engrenamento. Se o componente que recebe o accijg namento é o que á incapaz de transmitir o accionamento através da zona de engrenamento ao outro componente devido à forma e posicio namento dos dentes, o mecanismo "bloqueia" e a rotação adicional dos dois componentes é evitada até eles serem outra vez accionados em sincronismo. -5- 70 053 PA 154-9-12 í

CONFIGURAÇÕES PREFERIDAS DO INVENTO

Numa forma, o invento dos dois componentes, proporciona um conjunto de parafuso sem-fim e roda que rodam em volta dos res-pectivos eixos que se situam em planos perpendiculares, usualmente transversais. 0 conjunto de parafuso sem-fim e roda é incapaz, numa configuração, de transmitir accionamento do componente de ro da para o componente parafuso sem-fim. Ele transmitirá, contudo, movimento com resistência desprezível a partir do componente para fuso sem-fim para o componente de roda.

Na forma preferida do invento, os componentes são construí dos como cilindros paralelos adequadamente do mesmo diâmetro. Um componente pode ter dentes de parafuso sem-fim desenvolvendo-se em espiral em volta do seu eixo de rotação e o outro pode ter uma gola definida entre duas superfícies de flancos de dentes opo.s tas entre as quais o dente do parafuso sem-fim é acomodado ao pa.s sar através da zona comum de engrenamento. A vantagem desta forma preferida do invento é que os dois componentes, se do mesmo passo, rodam à mesma velocidade. Com um conjunto de parafuso sern -fim e roda, o parafuso sem-fim roda muito mais depressa que a ro da e isto pode ser uma desvantagem em relação ao trem de engrenagens. Uma vantagem adicional da forma preferida é que os dois com ponentes cilíndricos podem ter os seus dentes conformados, de modo que o movimento não pode ser transmitido através da zona de e£i grenamento entre eles, independentemente da direcção de rotação da transmissão.

De acordo com um segundo aspecto do invento é providencia do um mecanismo de engrenagens que inclui dois conjuntos de engre nagens, tendo a mesma relação de transmissão, possuindo cada uma delas um lado de entrada e um lado de saída, sendo um lado de cada conjunto ligado para ser rodado por um accionamento rotativo aplicado ao mecanismo a partir de uma fonte exterior e sendo os restantes dois lados interligados de modo que rodam em conjunto; o primeiro conjunto de engrenagens tem características de transmissão unidireccionais (como abaixo definido), sendo providenciados meios que são selectivamente operáveis para ontroduzirem um -6- 9 70 053 PA 154-9-12 movimento perdido entre os dois conjuntos pelo que, num modo de operação do mecanismo, ambos os conjuntos de engrenagens são acci onados pela fonte exterior e rodam em conjunta e num segundo modo de operação do mecanismo o movimento perdido evita que um conjunto de engrenagens de funcionar, de modo que o mecanismo bloqueia e o accionamento aplicado externamente é obstruído.

Preferivelmente o movimento perdido resulta de uma folga no segundo conjunto.

Contudo, o movimento perdido pode também ser obtido de ou. tras formas, por exemplo, proporcionando um deslocamento de fase entre os dois conjuntos. 0 princípio subjacente ao invento permite ser prevista uma nova família de mecanismos de controlo tendo vantagens sobre os me canismos de controlo convencionais. 0 invento é aplicável a tra-vães, embraiagens, limitadores de binário, sistemas de transmissão de accionamento operando variavelmente ou escalonadamente e a comutadores mecânicos. A configuração que distingue o mecanismo do invento quando usado numa embraiagem, de outras embraiagens ari tariores, é que em todas as circunstâncias os dois componentes permanecem em engrenamento um com o outro. As vantagens do mecanismo variam de uma disposição de utilização para outra, mas é ca paz de, em diferentes aplicaçães, proporcionar uma ou mais das se. guintes vantagens: maior compacidade; melhor segurança; melhor capacidade para manter uma carga estacionária quando há uma falha no accionamento de entrada? custo reduzido; poucas partes que trabalham; e melhor capacidade de arrefecimento. Q mecanismo pode também ser disposto para accionamento ou travamento de um binário particular. Este binário pode ser pred_e terminado por meio de um controlo conveniente. Isto devia ser posto em contraste com as técnicas de estabelecimento de um valor de fricção, como é habitual com mecanismos convencionais projecta dos para accionamento ou travagem de um binário particular.

Convenientemente, os meios tomam a forma de um dispositivo posicionado numa ligação de accionamento mecânica, tal como um veio de accionamento prolongando-se para um dos componentes. A -7- 70 053 PA 154-9-12 ligação de accionamento mecânico pode alternativamente ser de fo,r ma flexível, tal como seria proporcionada por uma carreia de acci onamento ou corrente trabalhando sobre carretos. Os meios podem então funcionar variando a tensão relativa dos movimentos para a frente e retorno da ligação de accionamento flexível. Numa disp_o sição adicional, um dos componentes pode ser accionado por um veio de accionamento resiliente que produz em resposta a uma tensão aplicada torsionalmente entre as suas extremidades, para vencer as folgas de engrenagem entre os accionamentos sincronizados.

Ds acordo com um terceiro aspecto do inventa, ê proporcio nado um mecanismo de engrenagem com dois conjuntos de engrenagens, tendo a mesma relação de transmissão e tendo cada um lado de entrada e um lado de saída, sendo um lado de cada conjunto ligado para ser rodado por um accionamento rotativo aplicado ao mecanismo a partir de uma fonte exterior, e sendo os restantes dois lados dos conjuntos interligados de modo que rodam em uníssono; tendo o primeiro conjunto de engrenagens características de accionamento unidireccional (como abaixo definido); tendo o segundo conjun to de engrenagens pelo menos, algumas folgas; sendo proporcionados meios para vencerem as folgas quando o modo de funcionamento do mecanismo é para ser mudado. A expressão "accionamento unidireccional" quando aplicada a um conjunto de componentes dentados tal como engrenagens, é para ser entendida no contexto da sua especificação como significaji do que se o accionamento rotativo é aplicado a um lado do conjunto tendo a caracteristica de accionamento unidireccional quando não é aplicado accionamento de sincronismo para o outro lado do conjunto, o conjunto "bloqueará" e não transmitirá accionamento entre os seus lados. Se contudo for aplicado accionamento de sin cronismo a ambos os lados do conjunto, os componentes do conjunto podem rodar, l/árias formas de conjuntos de engrenagens exibindo um accionamento unidireccional, são bem conhecidas. Entre estas a mais comum é provavelmente o conjunto parafuso sem-fim e roda.

Na realização do segundo e teiceiros aspectos do invento, as relaçSes de velocidade dos dois conjuntos são preferivelmente da ordem de 1:1. Uma maneira de atingir, isto á, utilizar um pri 70 053 PA 154-9-12

meiro conjunto dentado tendo dois componentes de engrenamento cilíndrico que têm dentes helicoidais de engrenamento, sendo os pas^ sos das hélices dos dois conjuntos de dentes ligeiramente difereji te. 0S eixos de rotação dos dois componentes podem ser ligeira-mente deslocados de modo que não sejam exactamente paralelos um ao outro. Numa alternativa a esta disposição, os eixos dos dois componentes são actualmente paralelos e os dentes são idênticos. 0 passo dos seus hélices é o mesmo.

Quando são usados componentes cilíndricos não é essencial que eles rodem na mesma direcção. Tudo que é importante é que os seus dentes propagam à mesma v/elocidade através da zona de engrenamento e na mesma direcção quando o mecanismo é para não oferecer resistência ao movimento aplicado externamente. Este resulta do pode ser atingido accionando os componentes em direcçães opostas e tendo os componentes munidos com dentes que são dispostos respectivamente no sentido dos ponteiros do relógio e sentido con trário aos ponteiros de relógio no perímetro dos componentes. AJL ternativamente os componentes podem ser projectados para serem accionados na mesma direcção.

Na disposição preferida do terceiro aspecto do invento, o primeiro conjunto compreende um parafuso sem-fim e roda simples e o segundo conjunto de engrenagens compreende um par de carretos de engrenamento com a mesma relação de transmissão do que o conjunto roda e parafuso sem-fim. Contudo, o segundo conjunto de ejn grenagem pode também compreender um parafuso sem-fim e roda, mas ele deve então ter caracterlsticas de transmissão bidiraccional, isto é, ser capaz de transmitir accionamento através dela em ambas as direcçães de rotação. Um ou cada um dos conjuntos pode compreender mais que duas engrenagens de engrenamento, se requeri, do.

Os meios usados para realizarem o invento podem ser pro-jectados para possibilitar ao mecanismo ter dois ou mais ' modos de funcionamento,até quatro modos de funcionamento diferentes.

Nos dois dos modos, os meios permitem a rotação do mecanismo, res. pectivamente, numa ou duas direcçães de rotação, enquanto evita a -9- 70 053 PA 154-9-12 rotação na direcção inversa. 0 mecanismo acciona então apenas nu ma ou outra direcção. No terceiro estado de funcionamento dos meios de deslocamento de fase, ele permite a ambos componentes s_e rem accionadas a uma velocidade de sincronismo, de modo que os seus dentes não se bloqueiam um contra o outro. D mecanismo pode então ser accionado em ambas as direcções sem oferecer qualquer resistência ao accionamento rotativo de entrada. No quarto estado de funcionamento dos meios de deslocamento de fase, ele pode mu dar o ângulo de fase entre os accionamentos de sincronismo para os componentes suficientemente para vencer as folgas ou jogo (que pode ser resilientemente introduzido), apenas depois de ser atingido um binário pré-estabelecido. 0 mecanismo comporta-se então como um limitador de binário e, embora os compoentes rodem em siri cronismo, os seus dentes escorregam uns contra os outros em alguma extensão na zona de engrenamento para gerarem calor que é convenientemente dissipado, por exemplo, imergindo os componentes num líquido de arrefecimento.

INTRODUÇÃO AOS DESENHOS 0 invento será agora descrito em maior detalhe, por meio de exemplos com referência aos desenhos acompanhantes largamente diagramáticos e esquemáticos, nos quais.

NOS DESENHOS a FIGURA 1 mostra um mecanismo que se comporta como uma embraiagem de travagem ou um roquete infinito e é uma vista em perspectiva; a FIGURA 2 mostra um mecanismo capaz de ser selectivamen-te comutado entre três modos de funcionamento num dos quais apresenta caracteristicas bidireccionais e em outros dois nos quais apresenta, respectivamente, as mesmas caracteristicas mas em di-recçães opostas de rotação; a FIGURA 2A mostra uma vista de extremidade da figura 2 como vista quando observada na direcção da seta "A" na figura 2; -10- 70 053 PA 154-9-12 a FIGURA 3 mostra um mecanismo t8ndo os seus modos de fun cionamento controlados por uma alavanca fazendo parte dos meios de mudança de modo e que, numa posição limite, permite o mecanismo girar apenas numa direcção e que, na outra posição extrema per. mite ao mecanismo girar apenas na direcção inversa; a FIGURA 4 mostra o invento incluído num mecanismo de em-braiagem,que permite comunicar o binário máximo ao seu lado de saída,para ser dependente de um binário limite predeterminado e ajustável,que é aplicado ao mecanismo; a FIGURA 5 mostra um mecanismo no qual dois componentes helicoidais cilíndricos engrenam um com o outro, sendo os componentes mostrados com as suas mútuas inclinaçBes entre si, grande-mente exageradas para facilitar a compreensão da descrição anexa; a FIGURA 6 é um plano detalhado de parte de figura 5 como visto na direcção da seta "B" nessa figura, mas com uma inclinação mútua menos exagerada dos eixos dos componentes; a FIGURA 7 corresponde à figura 2, mas mostra um dispositivo de deslocamento de fase usado para mudar o modo de funcionamento do mecanismo, mudando o deslocamento angular de uma extremi dade de um veio de uma ligação prolongando-se para um dos compo- % nentes, em relação a sua outra extremidade que é eficazmente liga da ao outro componente através de um conjunto de engrenagens; a FIGURA 8 mostra um mecanismo de embraiagem usando dois componentes semelhantes axialmente paralelos, tendo dentes de en-grenamento prolongando-se circunferencialmente que se desenvolvem espiral na mesma direcção em volta dos componentes; a FIGURA 9 é uma secção através da figura 8, pela linha e na direcção das setas IX-IX nessa figura; a FIGURA 10 mostra numa vista em perspectiva, dois componentes de travamento de engrenamento cilíndricos, cortados para mostrarem a secção entre eles ao longo da qual é tomada a figura 10A; a FIGURA 1QA é um diagrama desenvolvido da secção de engre namento dos dentes engrenando na figura 10 e é usada para explicar -11- 70 053 PA 154-9-12 um princípio subjacente ao invento; a FIGURA 11 mostra um mecanismo semelhante ao descrito com referência à figura B mas tendo meios de deslocamento de fase alternativos; a FIGURA 12 mostra em dois croquis, os parâmetros de engrenagem referidos na descrição anexa e que deve ser observada no sentido de os dentes da engrenagem engrenarem segundo uma linha, em vez de segundo um ponto de contacto; a FIGURA 13 é uma vista em perspectiva de um mecanismo tendo uma ligação por correia ou corrente entre dois componentes de engrenagem e meios resilientes para controlarem a tensão na correia ou corrente para alterarem o modo de funcionamento do mecanismo ; a FIGURA 14 mostra um mecanismo usando um dispositivo de movimento perdido para mudar o modo do seu funcionamento; e a FIGURA 15 mostra um mecanismo do invento incluído num sis tema de controlo de accionamento de um transportador de correia.

PRINCIPIO SUBJACENTE AO INVENTO 0 princípio subjacente ao invento será agora explicado com referência à figura 10. Esta mostra um primeiro conjunto de dentes dois dos quais são mostrados em 100, montados num componejn te rotativo e engrenando com Um segundo conjunto de dentes, parte dos quais são mostrados em 102. 0s dentes 100 a 102, nas posiçSes mostradas em perfil cojj pleto, não se tocam» na realidade, uns nos outros embora estejam engrenados. 0 termo "engrenamento" é usado nesta especificação significando que os dentes ficam numa relação de sobreposição na sua zona de engrenamento. Eles podem ou não tocarem-se realmente. Se os componentes que suportam os dentes são rodados a uma veloc_i dade sincronizada, os dentes 100 e 102 reterão as posiçães relatj. vas mostradas nas quais eles nunca se tocam, quando os componentes rodam. Isto aplica-se independentemente da velocidade de sin cronização a que os componentes são accionados, ou as suas direc- 70 053 PA 154-9-12

-12- çães de rotação desde que os dentes se desloquem sempre na mesma direcção atrav/és da zona de sobreposição entre os componentes. Segue-se que não é essencial para os componentes rodarem na mesma direcção. Podem rodar respectivamente em direcções opostas desde que um dos dentes rode de modo a transmitir em oposição para o ojj tro,no outro componente.

Agora assume-se que ô produzida uma mudança controlada de fase (representada pela distância "0" na Figura 10A dos dentes 100 em relação aos dentes 102, obrigando os dentes 100 a moverem--se para as posiçSes mostradas na linha limite a tracejado e na qual as suas superfícies de flanco friccionam nas posiçães 101 nas superfícies de flanco dos dentes 102. E então gerado calor de fricção nas zonas de fricção das dentes e representa uma dissi. pação de alguma energia do accionamento de entrada para o mecanis mo. A quantidade de calor gerada é uma função da pressão entre as superfícies dos flancos dos dentes com fricção e esta, por sua vez, é uma função da força com que os dentes 100 engatam os dentes 102. 0 calor de fricção continuará a ser gerado no mecanismo enquanto os dois componentes rodarem em sincronismo e os dentes 100 se friccionarem nos dentes 102. Esta condição ocorre como um resultado da distância 0, entre os dentes 100 e 102, se reduzir a zero.

Assumindo que o binário de entrada pressiona os dentes 100 contra os dentes 102, Se esta força aumenta progressivamente em grandeza, então o calor de fricção gerado pelos dentes 100 friccionando-se nos dentes 102 pode aumentar. Na prática, o calor p_o de ser dissipado imergindo os componentes num banho de dleo de a_r refecimento. A dissipação do calor de fricção gerado pode ser importa.n te. Quando os dentes engatam com um ponto de contacto, pode resultar desgaste excessivo. Este desgaste pode ser grandemente re duzido dispondo os dentes para se friccionarem uns contra os outros segundo uma linha de contacto, em vez de um ponto de contacto. Para atingir este resultado, é feita referência aos dois cro quis da figura 12. A Figura 12 mostra, no croquis superior, parâ -13- 70 053 PA 154-9-12 metros que devem ter uma certa relação quando dois componentes hje licoidais de engrenamento exterior são engatados um ao outro segundo uma linha de contacto. 0 croquis inferior da figura 12 mo.s tra os parâmetros que devem ter uma certa relação se um componente helicoidal externo é para engrenar com um componente helicoidal interno segundo uma linha de contacto. A linha de contacto é referenciada 220 no croquis superior e 320 no croquis inferior.

Voltando ao primeiro croquis superior da figura 12, os dois componentes helicoidais externos 207, 208 da mesma direcção de hélice e sentido ou de diferentes sentidos, podem ter teoricamente uma linha de contacto se de forma simples ou múltipla de e_n trada com passo idêntico e se os flancos de dentes são compostos de helicóides involutos com diâmetros geradores de base 205 proporcionais aos seus respectivos sentidos e os eixos dos componentes são paralelos e espaçados, de modo que uma linha 200 juntando as intersecções dos diâmetros exteriores do componente de roda 206 passa através de quatro linhas referenciadas 201, 202, 203, 204 que são tangentes a ambos os diâmetros geradores de base 205.

No caso do croquis inferior da figura 12, um componente de roda helicoidal interno 301, engrenando num componente de roda helicoidal externo 300 de hélice de direcção oposta e do mesmo sen tido ou de diferentes sentidos, pode ter uma linha teórica de cori tacto se de uma forma de entrada simples ou múltipla com passo idêntico, se os seus flancos são compostos de helicóides involutos com diâmetros geradores de base 302 proporcionais aos seus respectivos sentidos e os eixos das rodas 303, 304 são paralelos e espaçados, de modo que uma linha 305 juntando as intersecçães do diâmetro exterior 306 do componente de roda externa 300 com o diâmetro interno 307 do componente de roda interna 301 passa atra vés de quatro linhas 308, 309, 310, 311 que são tangentes a ambos os diâmetros geradores de base.

Para uma explicação mais detalhada do projecto da engrena gem, deverá ser feita referência ao livro de texto "Analytical Me chanics of Gears" por E. Buckingham. 70 053 PA 154-9-12

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Voltando à figura 10, os dentes 100 e 102 são conformados e posicionadas de'tal modo pelo seu projecto que, enquanto eles podem engrenar um com o outro, um componente não pode accionar o outro componente por meio dos dentes. Isto, com certeza, ocorre pelo menos numa direcção, com um conjunto parafuso sem-fim e roda. Contudo, algumas rodas de engrenagem podem ser projectadas com esta, caracteristica, aparentemente sem utilização, se assim for desejado, de modo que embora os dentes engrenem entre si, eles são incapazes de transmitirem movimento em ambas as direc-ç5es através da sua zona comum de engrenamento.

Enquanto os dois componentes engrenagem continuarem a ser conduzidos em sincronismo, os seus dentes continuam a progredirem, através da zona de engrenamento na mesma direcção e à mesma velocidade. Contudo, se o accionamento é retirado dB um dos componeri tes, de modo que ele pare de rodar, ele não pode, devido ao desenho dos dentes, ser conduzido pelo outro componente. Como os de.n tes dos dois componentes continuam a engrenar na zona de engrenamento, o componente ao qual o accionamento é ainda aplicado, é im pedido de rotação adicional pelo outro componente cuja rotação p.a rou. 0 mecanismo então "bloqueia", isto é emperra.

Um processo de retirar o accionamento de um dos dois componentes accionados em sincronismo a partir de fonte comum de accionamento rotativo é introduzir folgas de engrenagem no accionamento de sincronismo. 0 accionamento força então os dentes de um componente contra os dentes do outro componente antes do último componente ter tido o accionamento aplicado a ele. 0 último componente impede então o dito primeiro componente de rodar até tantas vezes como as que folga de engrenagem foi de novo suficientemente reduzida para permitir a ambos os componentes serem acciona dos em sincronismo.

Da descrição acima será visto que controlando o ângulo de fase de folgas da engrenagem entre os accionamentos de sincronismo ê uma forma.alterar o modo de funcionamento do mecanismo a pa.r tir de um primeiro modo, no qual o mecanismo não oferece resistêjn cia a um accionamento aplicado, para um segundo modo, no qual é -15- 70 053 PA 154-9-12 aplicado um grau controlável de travagem. 0 grau controlável de travagem é determinado pela quantidade de resiliência que tem de ser vencida para tirar as folgas de engrenagem. 0 terceiro modo ocorre quando o accionamento aplicado é incapaz de rodar, quando as componentes de engrenagem bloqueiam. Se os dentes são projejs tados para dar aos dois componentes caracterlsticas de accionamej} to unidireccional, o mecanismo pode ser projectado para "bloquear" numa direcção apenas de rotação do accionamento de entrada. 0 in vento pode ser realizado usando componentes que funcionam desta maneira, ou que bloqueiam em ambas as direcçães de rotação do accionamento de entrada.

DESCRIÇÃO DA PRIMEIRA CONCRETIZAÇÃO A Figura 1 mostra um componente engrenagem formado por uma roda 1, tendo uma face interna dentada anular 2 e uma orla exteri or dentada 3. Uma engrenagem cónica 4 engrena na engrenagem de face 2 e acciona um veio 5 que suporta uma engrenagem 6 proporcio nando os meios de deslocamento de fase. Uma engrenagem de dentes rectos 7 tem os seus dentes engrenando com os da engrenagem 6 e faz rodar um veio 8, tendo na sua extremidade um segundo compone_n te formado por um parafuso sem-fim 9 que engrena na orla dentada 3 da engrenagem 1. E projectado um predeterminado nível de folga no engrenamento dos dentes da engrenagem 6 com os dentes da engre nagem 7. As engrenagens 1,9 e 2,4 formam um primeiro conjunto, tendo uma relação de velocidade predeterminada e as engrenagens 6,7 formam um segundo conjunto de engrenagens, tendo a mesma relação de velocidades que o primeiro conjunto de engrenagens mas tendo uma característica de transmissão bidireccional. 0 primeiro conjunto de engrenagens tem uma característica de transmissão unidireccional e não transmitirá movimento a partir da roda para o parafuso sem-fim. 0 mecanismo acima comporta-se como uma embraiagem de ro-quete infinito ou da travagem e pode ser utilizada para apertar uma porca (não mostrada)na qual um prolongamento 10A de uma armação 10, disposto coaxialmente ao veia 5, está encaixado. Os veios 5 e 8 são montados para rotação na armação 10 e um manipulo excêntrico 6A do roquete é ligado a engrenagem 6. -16- 70 053 PA 154-9-12

FUNCIONAMENTQ Dfl PRIMEIRA CONCRETIZAÇÃO 0 mecanismo funciona como segue. E assumido que a direcção permitida de rotação da engrenagem 6 é a direcção da seta "A". Os dentes da engrenagem 6 enga tam, por sua vez, num conjunto de flancos de dentes da engrenagem 7. Se o manipulo 6A é movido na direcção da seta A, o accionamejn to rotativo é transmitido através da engrenagem 7 e o veio Θ para o parafuso sem-fim 9 para rodá-lo de modo que ele move a orla deri tada 3 em sincronismo com o movimento de rotação do manipulo do roquete.

Se agora o manipulo do roquete 6A é rodado na direcção oposta, os dentes da engrenagem 6 também rodam em direcção aposta. Antes de poderem transmitir o seu accionamento aos dentes da engre nagem 7, eles têm de se movimentar através de um ângulo determina do pelas suas folgas com os dentes da engrenagem 7. Enquanto tejg ta mover-se através deste ângulo de folga, obviamente não é trans mitido movimento de rotação por meio do veio 8 para o parafuso sem-fim 9. 0 parafuso sem-fim 9 pára de rodar e prende em conse quência a engrenagem 2 contra a rotação. A força da alavanca aplicada ao manipulo 6A do roquete é agora aplicada por meio da armação 10 para rodar a extensão 10A e assim a porca encaixada nu ma peça de encaixe terminal (não mostrada) na sua extremidade.

DESCRIÇÃO DA SEGUNDA CONCRETIZAÇÃO

Nesta concretização, as partes correspondentes às partes iguais da Figura 1 são referenciadas semelhantemente para facilidade de compreensão. A Figura 2 mostra uma armação 10 suportando dois veios ro tativos 11 e 12. 0 veio 12 suporta numa das suas extremidades um componente formado por uma engrenagem de parafuso sem-fim 13e na outra extremidade uma engrenagem de dentes rectos 100. 0 veio 11 suporta numa extremidade uma engrenagem cónica 14 e na outra extremidade uma engrenagem de transmissão de entrada 15. A engrena gem cónica 14 engrena na engrenagem de face 16 formada num lado -17- 70 053 PA 154-9-12 de um componente formado como uma engrenagem de roda 17, tendo o parafuso sem-fim 13 engrenando com a sua extremidade dentada. A engrenagem de dentes rectos 100 engrena com a engrenagem seguidora 18 proporcionando meios de deslocamento de fase e que é capaz de ser livremente rodado no veio 11. Uma mola 19 prolonga-se entre a engrenagem 18 e a engrenagem 15 e é disposta num plano cardai em relação a ambas como é claramente ilustrado na figura 2A.

As engrenagens 13, 14 e 16, 17 formam um primeiro conjunto de engrenagens tendo uma predeterminada relação de transmissão e as engrenagens 100 e 18 formam um segundo conjunto deengrena-gens tendo a mesma relação de transmissão como o primeiro conjunto mas tendo caracterlsticas de accionamento bidireccional. 0 primeiro conjunto de engrenagens tem caracterlsticas de accionamento unidireccional e não transmitirá accionamento da roda para o parafuso sem-fim.

FUNCIONAMENTO DA SEGUNDA CONCRETIZAÇÃO 0 mecanismo das figuras 2 e 2A funciona como segue.

Um accionamento exterior (não mostrado) é aplicado à engrenagem 15 para fazê-la rodar na direcção mostrada pelas setas, roda o veio 11 e assim a engrenagem 17. 0 accionamento é também aplicado através da mola 19 à engrenagem 18 obrigando-a a rodar em sincronismo com a engrenagem 17 e a rodar a engrenagem de dentes rectos 10G. Como os dois conjuntos de engrenagens têm a mesma relação de transmissão, os dentes helicoidais de engrenagem de parafuso sem-fim 13 transmitem axialmente em sincronismo com o ma vimento circunferencial dos dentes da engrenagem 17 e na mesma di. recção através da zona de engrenamento entre elas. Por conseguir} te o primeiro conjunto de engrenagens não oferece resistência ao accionamento aplicado à entrada do mecanismo.

Se o accionamento de entrada é agora invertida em direcção, a mola 19 permite ao veio 11 girar segundo um ângulo em rela ção a posição da engrenagem 18. Durante este período não é comunicado accionamento à engrenagem de dentes rectos 100 e a engrena -18- 70 053 PA 154-9-12 gem de parafuso sem-fim 13 deixa de rodar. Isto faz parar a rota ção da engrenagem 17 antes da mola 19 ter esticado suficientemente para transmitir o movimento da engrenagem 15 à engrenagem 18. Como a engrenagem 17 não pode rodar, o accionamento aplicado à engrenagem de entrada 15 é bloqueado e o mecanismo "bloqueia" ou emperra.

Se a engrenagem 18 é agora rodada numa direcção que reduz as "folgas" proporcionada pela mola 19, provocará eventualmente o contacto dos dentes da engrenagem 18 com os da engrenagem 100 e permite ao accionamento ser transmitido ao parafuso sem-fim 13 através do veio 12 e engrenagem de dentes direitos 100. 0 parafu so sem-fim rodará agora e liberta o primeiro conjunto de engrenagens para rodar com o accionamento de entrada, enquanto os dois lados do parafuso sem-fim e roda são outra vez accionados em sincronismo.

Numa modificação não ilustrada da disposição acima descri ta, as engrenagens 15 e 18 são ligadas por duas molas que são ligadas a um par de extremidades, a uma extremidade de uma alavanca de articulação articulada excentricamente à engrenagem 18 de modo que a sua extremidade livre proporciona uma alavanca uma alavanca de funcionamento prolongando-se para além da coroa da engrenagem 18. A alavanca de articulação tem trôs posições estáveis. Numa das posições estáveis uma das molas é relaxada e a outra mola é esticada para permitir o mecanismo girar apenas numa direcção. Na outra posição extrema da alavanca de articulação, os estados das molas são invertidos de modo que o mecanismo fica livre para girar apenas na outra direcção. Na terceira, ou posição estável ijn termédia da alavanca de articulação, ambas as molas são igualmente esticadas e a engrenagem 18 segue fielmente o movimento da engrenagem 15 em ambas as direcções sem recuo. 0 mecanismo exibe então caracteristicas de transmissão bi direccional.

DESCRIÇÃO DA TERCEITA CONCRETIZAÇÃO 0 mecanismo mostrado na figura 3 tem um primeiro conjunto de engrenagens 20 formadas por dois componentes proporcionando um -19- 70 053 PA 154-9-12 - // parafuso sem-fim e roda e um segundo conjunto de engrenagens 21 formado por um par de coroas dentadas 29, 30 tendo a mesma relação de transmissão como o parafuso sem-fim e roda e tendo por construção uma desenhada quantidade de recuo. Os dois conjuntos 20, 21 são interligados por um par de veios 23 e 24 como com os mecanismos das figuras anteriores. Os veios 23, 24 passam através da armação 22. 0 veio 23 suporta numa extremidade uma coroa dentada 25 engrenando com uma engrenagem de dentes laterais numa extremidade de uma engrenagem de parafuso sem-fim 26 do conjunto 20. l\lo intej? médio das suas extremidades, o veio 23 tem uma ranhura em espiral prolongando-se circunferencialmente 27 na qual se desloca uma cavilha deslizante 28 da engrenagem 29 do conjunto 21. A outra engrenagem 30 do conjunto 21 está ligada ao veio 24. A engrenagem 29 pode deslizar para diferentes posiçães ao longo do veio 23. Este percurso é controlado por uma ponta 31 nu ma extremidade da alavanca 32 articulada em 33 que intermeia as suas extremidades para a armação 22 e proporciona meios de deslocamento de fase. Uma mala (não mostrada) segura a engrenagem 29 contra a ponta 31 em todas as situaçães.

FUNCIONAMENTO DA TERCEIRA CONCRETIZAÇÃO 0 mecanismo da figura 3 funciona como segue.

Se a engrenagem 29 está numa posição extrema de movimento, ao longo do veio 23, determinada pela ponta 31, os dentes da engrenagem 29 e 30 estão em contacto de accionamento e o accionameri to de entrada de uma fonte de transmissão externa aplicada ao veio 24 obrigará ambos os conjuntos de engrenagens a rodarem livremente, sendo a engrenagem de parafuso sem-fim 26 conduzida pela engrenagem 29 do segundo conjunto. Se a direcção de rotação do accionamento aplicado é agora invertida, as folgas no segundo conjunto de engrenagens interrompe a transmissão do accionamento para o parafuso sem-fim 26 e o veio 24 é impedido de se movimentar na direcção do accionamento invertido aplicado.

Se agora a ponta 31 empurra a engrenagem 29 contra a for- -20- 70 053 PA 154-9-12 'ΐ ça da mola e numa direcção que reduz ao valor zero as folgas,o accionamento será outra vez transmitido à engrenagem de parafuso sem-fim 26 por meio do segundo conjunto de engrenagens. 0 mecanismo rodará então livremente e segue o accionamento inverso apl_i cado.

DESCRIÇÃO DA QUARTA CONCRETIZAÇÃO A Figura 4 mostra o mecanismo, usado como uma embraiagem que transmite potência de uma forma controlada ajustável. 0 meca nismo tem uma armação fixa 50 suportando dois veios axialmente alinhados 51 e 52. 0 veio 51 proporciona um veio de accionamento de entrada e o veio 52 proporciona um veio de accionamento de saí. da. 0 veio 52 suporta um invólucro rotativo 53 dentro da arma ção 50 e através do qual se prolongam dois veios paralelos 54 e 55. 0 caixilho pode ser imerso em óleo e ter óleo a fluir atra vés dele para dissipar o calor gerado internamente.

Um primeiro conjunto de engrenagem 56 tendo característi-cas de transmissão de accionamento unidireccional é montado dentro do invólucro 53 e é formado por um conjunto parafuso sem-fim e roda de que um componente, proporcionando um parafuso sem-fim, é referenciado por 57 e o outro componente, proporcionando a roda dentada, é referenciado 58. A roda dentada 58 tem uma engrenagem de dentes laterais 59 engrenando com um pinhão cónico 60 ligado a uma extremidade do veio 55. A outra extremidade do veio é ligada a um conjunto de torção ajustável mostrado diagramaticamente em 170, operável para alterar a sua resiliência ao binário aplicado entre os veios 51 e 55. Algumas folgas existentes entre as duas engrenagens 60 e 61 de um segundo,mas bidireccional,conjunto de engrenagens 62. 0 veio de entrada 51 é ligado ao segundo conjunto de engrenagens 62 que tem a mesma relação de transmissão como o prime.i ro conjunto de engrenagens 56. 0 conjunto de torção proporciona meios de controlo de deslocamento de fase. 70 053 PA 154-9-12

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FUNCIDNAMENTQ DA QUARTA CONCRETIZAÇÃO 0 mecanismo da figura 4 funciona como segue.

Quando os dois veios 51 e 52 são para funcionar independejn temente um do outro, o conjunto de torção 170 é ajustado de modo que não é transmitida virtualmente carga torsional entre os veios 51 e 55. 0 accionamento de entrada aplicado ao veio 51, além dis so, divide-se no segundo conjunto 62 e parte dele é usado para fa zer rodar a roda dentada 58 e parte para fazer rodar o parafuso sem-fim 57, a uma velocidade sincronizada em relação à roda denta da 58, por meio de um segundo conjunto de engrenagens 62. Não é agora oferecida oposição ao movimento de rotação de entrada por parte do mecanismo, porque o parafuso sem-fim 57 e engrenagem 58 rodam com velocidades sincronizadas e o veio de saída 52, por isso, permanece estacionário, enquanto os conjuntos de engrenagens 56 e 62 rodam livremente.

Se agora o conjunto de torção 170 é ajustado para introdu, zir uma predeterminada rigidez entre os veios 51 e 55, veio 52 e o invólucro 53 rodará e transmitirá o binário predeterminado.

Com a carga no veio 52 como reacção, a engrenagem 61 não transmitirá accionamento à engrenagem 60 a menos que as folgas en tre eles sejam negadas pela mudança na fase do veio 51 em relação ao veio 55. Esta mudança na fase é causada pela ultrapassagem da resiliência ou rigidez no conjunto de torção 170.

Os conjuntos de engrenagens 56 e 62 rodarão se qualquer tentativa for feita para transmitir mais que este binário predeterminado.

No funcionamento do mecanismo, quanto maior a rigidez introduzida no conjunto de torção, maior é a rigidez com que os vei, os de entrada e saída 51 e 52 são travados um com o outro na di-recção do accionamento.

Na prática, o conjunto de torção 170 da figura 4 será mojn tado numa posição na qual não impede a rotação do veio 54 em volta do veio 55, quando o mecanismo está a transmitir accionamento entre os dois veios. 70 053 PA 154-9-12

Na realização do invento, ambos os conjuntos de engrena- p gens podem ser construídos como parafusos sem-fim e rodas. E naturalmente importante que os dois conjuntos tenham a mesma relação de transmissão. Como previamente mencionado, isto pode ser substancialmente 1:1 se a sua configuração for disposta como mostrado nasfiguras5 e 6 as quais serão agora descritas.

DESCRIÇÃO DA QUINTA CONCRETIZAÇÃO 0 mecanismo mostrado na figura 5 compreende um primeiro conjunto de engrenagens 40 tendo uma relação de transmissão de substancialmente 1:1 e um segundo conjunto de engrenagens 41 tendo a mesma relação. Um veio de accionamento de entrada 42 é roda do por um pinhão de transmissão 43 e tem uma roda dentada 44 rodá vel nele e proporcionando meios de deslocamento de fase. A roda dentada 44 forma o lado de entrada do segundo conjunto de engrena gens 41, tendo uma folga de construção e engrena com uma roda deri tada louca 44A a qual engrena com uma terceira roda dentada 45. A roda dentada louca 44A assegura que os componentes, construídos como duas engrenagens de trawamento cilíndricas 49 e 70 rodem na mesma direcção. Uma mola 46 prolongando-se segundo uma corda entre o pinhão 43 e a roda dentada 44 executa exactamente a mesma função que a mola 19 mostrada na figura 2. A extremidade esquerda do veio 42 suporta uma coroa denta da 47 a qual engrena com uma engrenagem de dentes laterais 48 inteiramente formada com o componente provendo uma engrenagem cillji drica helicoidal 49. Um segundo componente provendo uma engrenagem cilíndrica helicoidal 70 engrena com a engrenagem 49 para fo.r mar o primeiro conjunto de engrenagem 40 e suporta uma engrenagem de dentes laterais 71. Uma coroa dentada 72 engrena com a engrenagem com dentas laterais 71 e é ligada ao veio 73 prolongando-se paralelamente ao veio 42. A extremidade direita do veio 73 é ligada ao centro da roda dentada 45 e ambos os veios 42 e 73 passam através de um bloco de montagem 74.

Como é visível a partir das figuras 5 e 6 os eixos das duas engrenagens cilíndricas 49 e 70 estão deslocados ligeiramente em relação um ao outro, na prática de alguns graus, indicados f

-r*·· /U 70 053 PA 154-9-12 -23- pelo ângulo "P" da Figura 6. Este deslocamento está mais exagera do nas figuras 5 e 6 para compreensão mais fácil do mecanismo. Co mo um resultado deste deslocamento o passo dos dentes helicoidais da engrenagem cilíndrica 70 é ligeiramente mais largo que o passo dos dentes helicoidais da engrenagem cilíndrica 49 de modo que os dentes permanecem em engrenamento, não obstante os seus eixos de rotação não serem exactamente paralelos. A relação de transmissão do conjunto de engrenagem 40 não é por isso exactamente 1:1, mas está muito próxima da mesma, isto é, é substancialmente 1:1.

Se desejado, pode ser exactamente 1:1 alterando ligeiramente os diâmetros relativ/os das rodas dentadas. 0 passo das hélices e o deslocamento angular dos eixos das rodas permite que a rotação complementar sincronizada das rodas dentadas 49 e 70 ocorra em ambas as direcções, isto é, rodam ambas no sentido dos ponteiros do relógio e no inverso.

FUNCIONAMENTO ΌΑ QUINTA CONCRETIZAÇÃO 0 mecanismo das figuras 5 e 6 funciona como segue. 1É assumido que o modo de funcionamento é um, quando o meca nismo não impõe uma restrição na rotação do accionamento de entra da obtida a partir do pinhão 43. 0 accionamento de entrada divi de-se no segundo conjunto de engrenagens 41 e parte dele acciona o veio 42 e o restante acciona o veio 73. Estes veios transmitem o accionamento a ambas as engrenagens cilíndricas 49 e 70, de modo que rodam em volta dos seus eixos. A ligeira diferença de velocidades de rotação das engrenagens 49 e 70 assegura que o espaçamento axial dos seus dentes de engrenamento permaneça constante. As engrenagens 49 e 70 rodam ambas em sincronismo por causa dos accionamentos aplicados obtidos a partir dos veios 42 e 73.

Se a roda dentada 44 for momentaneamente mantida em opos_i ção à rotação, o accionamento continua a ser aplicado à engrenagem cilíndrica 49, mas é agora impedido de alcançar o veio 73. A moía 46 prolonga-se simplesmente. As duas engrenagens cilíndricas 49 e 70 são impedidas de deslocamento axial, de modo que a transmissão axial do dente helicoidal da engrenagem de rotação 49 na -24- 70 053 PA 154-9-12 zona de engrenamento dos dois dentas helicoidais, não é mais igua lada por transmissão do dente helicoidal da engrenagem 70 que não é mais accionada. 0 dente helicoidal da engrenagem 49 confina agora a superfície do flanco do dente helicoidal da engrenagem 70 e é prevenido por ele de propagação axial adicional. 0 primeiro conjunto de engrenagem 40 por isso "bloqueia" no sentido que os seus componentes são incapazes de rodar em relação um ao outro. 0 veio de accionamento 42 é assim impedido de rotação adicional até que a tensão na mola 46 seja relaxada. 0 mecanismo mostrado na figura 5 tem a vantagem de que as relações de transmissão de ambos os conjuntos são quase 1:1, de modo que os componentes de engrenamento rodam aproximadamente à mesma velocidade. Assim é evitado o uso de componentes requeridos para rodar a altas velocidades de rotação.

MODIFICAÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES ACIMA DESCRITAS

Nas primeiras concretizações o' deslocamento angular neces sário para comutar o mecanismo entre os seus modos de funcionameji to é obtida usando meios de deslocamento de fase associados com o segundo conjunto de engrenagens. Isto não é contudo essencial co mo será visível a partir da Figura 7. 0 deslocamento de fase ne cessário para alterar o primeiro conjunto de engrenagens entre o seu modo de funcionamento livre e o seu modo de funcionamento "bloqueio" pode ser obtido colocando um dispositivo de alteração 80 num dos veios, preferivelmente o veio 81 que corresponde ao veio 73 da figura 5. 0 dispositivo introduz um avanço de fase ou movimento demorado ou perdido, entre as duas secções terminais do veio 81. As partes da Figura 7 correspondentes às partes das pri meiras figuras servindo o mesmo propósito e já descritas, levam os mesmos números de referência e não serão descritas outra vez.

DESCRIÇÃO DA SEXTA CONCRETIZAÇÃO A figura 8 mostra um mecanismo do invento projectado como uma embraiagem apropriada para pôr em funcionamento um sistema transportador sem-fim como mostrado na Figura 13. Fste sistema compreende um transportador do tipo carreia sem-fim 140 conduzido -25- 70 053 PA 154-9-12 atrav/és de uma corrente de transmissão 139 e uma embraiagem de arranque 141 a partir de um motor de arranque 142. Uma caracte-rística de uma correia transportadora é que ela necessita frequentemente de ser posta em funcionamento gradualmente e suaveme_n te em oposição a uma carga forte. Uma embraiagem convencional tem a desvantagem que tem de dissipar uma considerável quantidade de energia calofifica durante o período de arranque e as faces dos pratos de embraiagem nunca estão expostos directamente a um meio de arrefecimento de óleo ou ar. Consequentemente uma embraia gem normal tem um problema de dissipação de grandes quantidades de calor. A embraiagem 141 usada para arranque do transportador como mostrado na figura 8 tem um veio de accionamento de entrada 110 prolongando-se para um lado do cárter cheio de óleo 111 e um veio de transmissão de saída 112 salientando-se coaxialmente a partir de um lado oposto do cárter 111. 0 cárter é cheio com óleo de arrefecimento.

Um suporte 113 projecta-se a partir de um lado do cárter sob o veio 110 e suporta uma primeira alavanca de comando 114 capaz de ser rodada como indicado pela seta Y. E igualmente seguro rigidamente em qualquer posição para a qual seja movido por meios (não mostrados). A alavanca 114 suporta uma meia-lua 115 numa extremidade a qual se agarra a uma falange radial 116 proporcionada numa extremidade de um colar deslizante 117 montado no veio de entrada 110. A porção intermédia do colar 117 é um encaixe de vedação deslizante numa abertura 118 no cárter 111 e o veio 110 passa atra vés de um vedante no colar 117, de modo que é livre de rodar no mesmo durante o movimento axial do colar 117 produzido pela alavari ca 114. 0 colar 117 é proporcionado dentro do cárter com uma pega anular 120. Uma falange anular 121, formada numa extremidade de um casquilho dentado 122, é segura pela pega 120, de modo que, ejn quanto a falange 121 está livre para rodar, o seu deslocamento -26- 70 053 PA 154-9-12 axial é constrangido pela pega 120. 0 colar 117 e o casquilho 122 movem-se assim axialmente em conjunto ao longo do veio 110 co mo uma única unidade. A manga 122 é internamente estriada para assim ser móvel ao longo do canelado no veio 110. 0 canelado 123 prolonga-se pa ralelamente ao eixo do veio 110. A manga 122 suporta uma engrena gem 124 a qual engrena folgadalente num pinhão louco 125 de comprimento prolongado. Há assim uma folga projactada de construção no mecanismo. 0 pinhão 125 roda num pinhão 126 ligado a uma arma ção de rotação 127 e o seu comprimento ê tal que engrena a engrenagem 124 em todas as posições axiais do casquilho 122 no veio 110. 0 pinhão 125 engrena uma segunda engrenagem 128 ligada a uma extremidade de um veio 129 passando através de uma chumaceira 130 na armação 127. A outra extremidade do veio 129 suporta um componente cilindrica 131 tendo um dente helicoidal 132 o qual se conforma com o mostrado e descrito com referência à figura 12, de modo que ele engrena segundo uma linha, mais do que segundo um ponto de engrenamento. 0s parâmetros de desenho que devem ser observados no sentido de obter uma linha de engrenamento entre os dentes 132 e 138, são explicados na especificação com referência ao croquis da Figura 12. 0 veio 110 tem uma porção de extremidade alargada 135 numa chumaceira dentro da armação 127 e suporta um segundo componejn te de travamento de rotação 137 o qual á idêntico ao componente 131 e tem um dente helicoidal 138, o qual engrena com o dente 132. 0s dois componentes 131 e 137 são axialmente paralelos, como iluis trado e proporcionam um primeiro conjunto de engrenagens tendo ca racterlstica de accionamento unidireccional, A engrenagem 124, 125 e 128 proporciona um segundo conjunto de engrenagem tendo a mesma relação de velocidade como o primeiro conjunto de engrenagem. A Figura 9 mostra de uma forma exagerada, o engrenamento das engrenagens 124 e 128 com o pinhão 125. Este engrenamento inclui um predeterminado grau de folga. -27- 70 053 PA 154-9-12

FUNCIONAMENTO DA EMBRAIAGEM DA SEXTA CONCRETIZAÇÃO A alavanca 114 determina o comprimento efectivo do veio 110, o qual está situado entre o componente de travamento 137 e a engrenagem 124. Quanto maior for este comprimento, maior é a fie xibilidade torsional proporcionada pela porção de veio situada e_n tre o componente 137 e a engrenagem 124. Reciprocamente, quanto menor for a porção de veio situada entre o componente 137 e a engrenagem 124, mais rígida é a ligação entre eles. A posição da alavanca 114 predetermina assim a quantidade de binário necessária a partir da entrada 110 para vencer a folga no segundo conjun to de engrenagens.

Desde que a folga de engrenagem presente no segundo conjunto de engrenagem excede a do primeiro conjunto, o componente de travamento 131 não é accionado e impede a rotação do componente de travamento 137. Neste modo de funcionamento, a armação 127 é impelida em volta do eixo do veio 110 pelo accionamento de entrada aplicado ao veio.

Quando a engrenagem 124 está na posição ilustrada, que co.r responde à do mínimo binário, a quantidade de binário que tem que ser aplicado ao veio 110 para o rodar no sentido de vencer a folga do segundo conjunto de engrenagens é menor do que é necessário quando a engrenagem 124 está na extremidade esquerda do canelado 123. 0 movimento progressivo da alavanca obriga a engrenagem 124 a mover-se para posiçães diferentes no canelado 123, representando cada uma de tais posições um único valor que deve ser obtido pela entrada no sentido de vencer a folga do segundo conjunto de engrenagens.

Quando a folga do segundo conjunto de engrenagens foi vejo cida, o movimento é transmitido atravás do mesmo para o componente de travamento 131. Nesta condição, o binário de saída do veio 112 está limitado a um máximo determinado pela posição da engrenei gem 124 no canelado 123. Para cada posição, um binário menor do que determinado pela posição da engrenagem 124, é transmitido ao veio de saída 112. Contudo, nenhum binário maior do que é determinado pela posição da engrenagem 124, pode ser comunicado ao veio -28- 7D 053 PA 154-9-12 de saída 112. A partir da descrição acima será entendido que o mecanismo das figuras 8 e 9 comporta-se como um dispositivo limitador de binário ajustável.

SÉTIMA CONCRETIZAÇÃO 0 mecanismo da figura 11 providencia um comutador mecânico tendo um modo ligado e um modo desligado. 0 mecanismo compreende uma base 411 a qual suporta dois veios axialmente paralelos 429 e 435. Num par de extremidades, os veios suportam componentes de travamento e engrenamento 432, 437 os quais em conjunto providenciam um primeiro conjunto. Estes componentes de travameri to são construídos semelhantemente aos ref erenciados/^PJs e 132 na Figura 8. 0 outro par de extremidades dos veios 435 e 429 suportam respectivamente as engrenagens 451 e 450 do mesmo diâmetro. Estas engrenagens têm dentes helicoidais e um carreto louco 452 engrena em ambos. 0 carreto louco é suportado por um veio 426 suportado numa chumaceira 457. A engrenagem 451 tem cavilha 453 que á deslizável ao longo de uma ranhura 455 no veio 435. Uma mola (não mostrada) pressiona a engrenagem 451 para a direita na figura e contra uma ponta 456 de uma alavanca controlável manualmente 454 articulada para a base 411. A posição da engrenagem 451 é as. sim controlada pela alavanca 454.

Um accionamento rotativo de entrada a ser controlado é aplicado ao veio 410. As engrenagens 451, 452 e 450 proporcionam um segundo conjunto de engrenagens, tendo as mesmas folgas de engrenagem. 0 tamanho da folga de engrenagem entre as faces dos dentes de engrenagem é assim controlado pela posição da engrenagem 451.

Quando o segundo conjunto de engrenagens apresenta folgas numa direcção, o accionamento de entrada para o veio 410 é impedi do de rodar pelos dois componentes de travamento 437 e 432. As folgas no segundo conjunto de engrenagens impede o accionamento rotativo do veio 410 de ser transmitido ao veio 428, de modo que -29- 70 053 PA 154-9-12 o componente de travamento 432 não pode rodar. Por esta razão im pede o componente de trav/amento 437 de rodar também.

Se a alavanca 454 é agora movida numa direcção que, como um resultado dos dentes helicoidais das engrenagens 451, 452, reduz a folga no segundo conjunto de engrenagens para zero, o accio namento rotativo de entrada para o veio 410 pode agora ser transmitido através do segundo conjunto de engrenagens para o componen te de travamento 432. Este roda então em sincronismo, quando as relaçães de velocidade do primeiro e segundo conjuntos de engrena gens são dispostas para serem as mesmas e a resistência ao accio-namento rotativo é reduzida virtualmente a zero.

OITAVA CONCRETIZAÇÃO

Uma armação 600 suporta dois veios paralelos 601, 602, os quais suportam num lado da armação 600, um par de componentes de travamento 603, 604 construídos como já descrito, com as referências 432 e 437 na Figura 11. 0s componentes de travamento rodam livremente na mesma direcção quando accionados por accionamentos síncronos, mas travam conjuntamente se os accionamentos deixarem de ser síncronos. 0 veio 602 suporta na sua outra extremidade uma roda dentada 606 disposta no mesmo plano como uma segunda roda dentada 605 mas espaçada dela. Uma correia de transmissão de movimento, inextenslvel e não derrapante 607, prolonga-se em volta das duas rodas dentadas 605, 606 de modo que são accionadas em conjunto por um accionamento de entrada rotativo aplicado a um veio de entrada 608, o qual está disposto coaxialmente em relação ao veio 601. * E proporcionada uma junta "frouxa" entre os veios 601 e 608 por um perno 610, o qual se prolonga radialmente a partir de uma porção terminal 611 do veio 601 rodeado por uma porção oca 612 da extremidade adjacente do veio 608. A porção oca 612 tem uma porção arqueada cortada 613 que é mais comprida que o diâmetro do perno 610 de modo que o movimento de rotação do veio 608 não é transmitido ao veio 601 até que o perno 610 engata uma ou faces -30- 70 053 PA 154-9-12 terminais 614 da porção cortada 613.

Um rolete de tensão 615 é resilientemente pressionado por uma mala 616 contra um dos dois lados da correia 607 entre as duas rodas dentadas 605, 606, sendo ajustado para colocar a correia ou corrente 607 com a tensão desejada.

Antes do accianamento ser aplicado ao v/eio 608, o perno 610 ê forçado pela tensão da correia produzida pela mola 616, contra uma ou outra face terminal 614. Nesta condição do mecanismo, o aç. cionamento não é transmitido a partir do veio 608 para o veio 601 e assim o componente de travamento 604 impede o componente de tra vamento 603 de rodar.

Se o binário de um accionamento aplicado ao veio é graduajL mente aumentado numa direcção (mostrada pela seta) a tensão na correia entre a roda accionadora 605 e a roda não accionada 606 aumenta progressivamente e a mola 616 cede para permitir a engrenagem 605 de rodar. Isto faz girar a porção cortada 613 em relação ao perno 610 até estar engatada pela face terminal 614 da qual o perno 610 foi previamente espaçado. Quando isto ocorre, o mov_i mento de rotação do veio 608 é aplicado através da junta "frouxa" para o veio 601, de modo que os dois componentes de travamento 604 e 603 são agora conduzidos com velocidades sincronizadas e na mesma direcção para permitir o accionamento rotacional de entrada girar livremente. 0 binário de accionamento de entrada necessário para permitir o accianamenbo de entrada girar é ajustável por alteração da compre^ são da mola 616.

NONA CONCRETIZAÇÃO A Figura 14, mostra uma concretização do invento utilizar» do um dispositivo de movimento perdido para controlá-lo. 0 mecanismo compreende um cárter 500 tendo um veio de entrada 501 num lado, o qual está disposto coaxialmente em relação a um veio de saída 502 no outro lado. 0 veio 502 prolonga-se para um cárter 503 montado dentro do invólucro e contendo um par de componentes de travamento e engrenamento 504, 505, tendo eixos paralelos e da 70 053 PA 154-9-12

-31- forma acima descrita, com referência às Figuras 10 e 11.

Os componentes de travamento 504, 505 são montados nos respectivos veios 506, 507, os quais se prolongam rotativamente através da parede do cárter 503 e suportam nas suas extremidades salientes, as respectivas engrenagens 508, 509. Estas engrenagens são do mesmo diâmetro. A engrenagem 508 engrena com a engrenagem 510 do mesmo diâmetro e suportada por um veio 511 montado numa chumaceira no cárter 503. A extremidade do veio 511 é ligada por um dispositivo de torção mostrado geralmente em 512, à extremidade interior do veio de entrada 501. 0 dispositivo de torção 512 tem duas faces opostas de fricção 514, 520 entre as quais se prolonga uma mola arqueada 513 como mostrado na Figura 14A. Uma das faces de encosto 514 é montada no veio 511 e a outra face de fricção 520 é montada no veio 501.

Uma engrenagem 515 do mesmo diâmetro como as engrenagens 508 e 510 é rotativamente montada no veio 501 e tem um serreado 517 prolongando-se a partir de um lado. 0 veio 501 suporta um perno radial 518, o qual é movivel para diferentes posiçães ao longo de uma calha 519, de modo que engrena uma parte diferente da superfície de rampa do dente 517 de acordo com a sua posição axial na ranhura 519. 0 mecanismo da Figura 14 funciona como se segue: assume--se que uma dada carga está ligada ao veio de saída 502 e um biná rio progressivamente aumentado é aplicado ao veio de entrada 501. Este binário tende a comprimir a mola 513. Não pode fazer girar o veio 511, devido às duas engrenagens 508, 510 estarem em engre-namento uma com a outra e a engrenagem 508 está ligada pelo veio 506 ao componente de travamento 504. Este está em engrenamento com o componente de travamento 505, o qual, nesta altura, não tem movimento aplicado, porque não há ligação de transmissão de movimento entre o veio 501 e a engrenagem 515.

Conforme aumenta o binário de entrada no veio 501, a mola -32- 70 053 PA 154-9-12 513 é progressivamente comprimida e o perno 518 move-se na direc-ção da superfície de rampa do dente 517. A quantidade de movimeri to que ocorre antes de engatar a superfície da rampa, é determina da pela posição axial do perno 518 na sua ranhura 519.

Em devido curso» o binário de entrada no veio 501 aumenta até um valor no qual a mola 513 é suficientemente comprimida para o perno 518 engatar a rampa da superfície do dente 517. Quando isto ocorre» a rotação do veio 501 é transmitida a engrenagem 515 e assim à engrenagem 509 e o componente de travamento 505. Isto obriga o componente de travamento 505 a rodar em sincronismo com o componente de travamento 504» de modo que não pode ser transmitido aumento adicional de binário para além do determinado pela compressão da mola 513 ao veio de saída 502. A compressão da mola é determinada por o movimento perdido ajustado que ocorre antes do perno 518 engatar o serreado 517 e assim o binário transmi tido pelo mecanismo é uma função da posição do perno 518 na calha 519, atá o perno engatar a rampa da superfície do dente 517, o accionamento de entrada a partir do veio 501 é transmitido através de duas engrenagens 508 e 510 e o veio 506 para o cárter 503 e assim para o veio de saída 502.

Claims (23)

1. -33- 70 053 PA 154-9-12 Γ-. REIVINDICAÇÕES 1 - Mecanismo para controlar um accionamento rotativo te_n do modos de funcionamento diferentes, incluindo dois componentes rotativos equipados com dentes os quais passam através de uma zona de engrenamento comum com rotação dos componentes, sendo os dentes formados e posicionados nos componentes para permanecerem em engrenamento, sendo ao mesmo tempo incapazes de transmitir movimento, pelo menos, numa direcção entre os dois componentes; ca-racterizado por ambos os componentes (3,9; 13, 17; 20, 26; 57, 58; 49, 70; 432, 437; 132, 137; 603, 604; 504, 505) estarem ligados para serem accionados em sincronismo e meios (15, 19; 27, 28, 32; 170; 43, 465 456, 453, 455; 114, 117; 615, 616; 517, 518) serem proporcionadas para mudar o modo de funcionamento do mecanismo, alterando o accionamento para um dos componentes em re lação ao outro componente.
2. 2 - Mecanismo de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado por os meios (517, 518; 615, 616) funcionarem por alteração do ângulo de fase relativo entre os accionamentos de sincronização dos componentes.
3. 3 - Mecanismo de acordo com a reivindicação 2, caracteri- zado por os dois componentes rotativos proporcionarem um primeiro conjunto, os accionamentos de sincronização serem obtidos a partir de duas entradas de um segundo conjunto de carretos (6, 7; 18, 100; 29, 30; 60, 61; 44, 44A, 45; 451, 452, 450; 124, 125, 128; 605, 606, 607; 509, 515) tendo a mesma relação de velocida^ de que o primeiro conjunto e os ditos meios serem operáveis entre três posições na primeira das quais os dentes de um carreto do s_e gundo conjunto apoiam-se nas superfícies de flanco dos dentes de um segundo carreto do conjunto; na segunda posição dos meios, os dentes dos dois carretos não estarem contíguos na sua zona de engrenamento; e, na terceira posição dos ditos meios, os dentes do dito primeiro carreto estarem apoiados nas superfícies de flanco dos dentes do segundo carreto opostos aqueles nos quais se apoiam quando os ditos meios estiverem na primeira posição. ί/-' 70 053 PA 154-9-12 -34-
4. 4 - Mec anismo de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, ca racterizado por os co mponentes sere m ambos formados com dentes (432 , 438 5 132 , 138; 603, 604; 504, 505) que se dese nvolvem em espi ral e m volt a dos respectivos eixos de ro tação, os q uais estão disp ostos parai elamen te, ou substancialmente paralelos um ao ou- tro.
5. 5 - Mec anismo de acordo com qualquer uma das re ivi ndica- ções ante riores , caracterizado pos os compon entes estar em submer- sos num líquido
6. • 6 - Mac anismo de acordo com qualquer uma das re ivindica- çães ante riores , caracterizado por um accionamento rotativo de eji trad a (6A í 15; 24; 51; 43; 42; 410; 110; 608; 50l) ser divi dido entre dois p ercursos de transmissão , respectiv amente, pja ra accionar os dois componentes com velocidade sincronizada e os ditos meios serem previamente dispostos para variarem o ponto em que ocorre a mudança no modo de funcionamento do mecanismo.
7. 7 - Mecanismo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os dentes dos dois componentes serem configurados para proporcionarem uma linha de engrenamento de contacto entre as suas superfícies quando as mesmas são trazidas ao contacto de encosto uma com a outra na zona de engrenamento.
8. Θ - Mecanismo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os ditos meios (170; 110; 615; 616; 513, 514, 520) responderem ao binário exercido pelo acciona mento rotativo.
9. 9 - Mecanismo de acordo com a reivindicação 8, caracteriza^ do por os ditos meios incluírem um componente (513? 616; 110, 170) que flecte resilientemente em resposta a uma mudança no biná rio exercido por um accionamento aplicado.
10. 10 - Mecanismo de acordo com a reivindicação 9, caracteri zado por o dito componente compreender um elemento premido por mo la (615) engatando um lanço de uma corrente ou correia de transmissão inextensível e não derrapante (607) passando em volta de duas rodas de engrenagem espaçadas (605, 606) através das quais 70 053 PA 154-9-12

    -35-os accionamentos de sincronização são respectivamente aplicados aos ditos elementos rotativos (603, 604).
11. 11 - Mecanismo de acordo com a reivindicação 10, caracte-rizado por a pressão de mola aplicada ao dito elemento ser ajustjS vel para variar a tensão na correia ou corrente de accionamento que o mesmo engata.
12. 12 - Mecanismo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os ditos componentes rotativos (603, 604, 504, 505, 137, 132, 437, 432, 49, 70) rodarem na mesma direcção quando accionados sincronizadamente e terem dentes que se desenvolvem em espiral na mesma direcção que os eixos de rotação dos componentes.
13. 13 - Mecanismo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os componentes rotativos terem uma relação de velocidade de 1:1.
14. 14 - Mecanismo de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, ou qualquer uma das reivindicações 4 e 5 quando dependente delas, caracterizado por os componentes (3, 9) serem proporcionados com um conjunto de engrenagem sem-fim.
15. 15 - Mecanismo de acordo com qualquer uma das reivindica ções 1 a 13, caracterizado por os dentes dos dois componentes (432, 438; 49, 70; 138, 132; 603, 604; 505, 504) serem dese nhados de modo a não serem capazes de transmitir accionamento atra vês da zona de engrenamento entre eles, em ambas as direcções do accionamento de entrada.
16. 16 - Mecanismo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os meios funcionarem para aumentar, de uma forma controlada, a pressão exercida entre os dentes contíguos dos dois componentes, de modo que quando eles rodam é gerada uma quantidade aumentada de calor por fricção entre eles.
17. 17 - Mecanismo de engrenagens, caracterizado por estar mu nido com dois conjuntos de engrenagens tendo a mesma relação de engrenagem e tendo cada, um lado de entrada e um lado de salda, -36- 70 053 PA 154-9-12 sendo um lado da cada conjunto ligado para ser rodado por um ac-cionamento rotativo aplicado ao mecanismo a partir de uma fonte exterior e estando os dois lados restantes interligados de modo a rodarem em conjunto? tendo o primeiro conjunto de engrenagens, caracteristicas de accionamento unidireccional (como acima defini, do), e sendo proporcionados meios que são selectivamente operáveis para introduzirem um movimento perdido entre os dois conjuntos, pelo que num modo de funcionamento do mecanismo ambos os conjuntos de engrenagens são accionados pela fonte exterior e rodam cori juntamente e num segundo modo de funcionamento do mecanismo o movimento perdido evita que um conjunto de engrenagens funcione, de modo que o mecanismo trava solidamente e o accionamento aplicado externamente é impedido.
18. 18 - Mecanismo de acordo com a reivindicação 17, caracte-rizado por os meios de movimento perdido compreenderem meios de deslocamento de fase.
19. 19 - Mecanismo de acordo com a reivindicação 18, caracte-rizado por os meios de deslocamento de fase serem um dispositivo posicionado numa ligação de accionamento prolongando-se entre os ditos dois lados restantes dos conjuntos de engrenagens.
20. 20 - Mecanismo de engrenagem caracterizado por estar muni do com dois conjuntos de engrenagens tendo a mesma relação de engrenagem e tendo cada, um lado de entrada e um lado de saída, acci onamento rotativo aplicado ao mecanismo a partir de uma fonte exterior e estando os restantes dois lados dos conjuntos, interliga dos de modo que rodam em uníssono? tendo o primeiro conjunto de engrenagens caracteristicas de movimento unidireccional (como aci ma definido); tendo o segundo conjunto de engrenagem, pelo menos, alguma folga; e sendo proporcionados meios de mudança, de modo a vencerem a folga quando o modo de funcionamento do mecanismo é p.a ra ser mudado.
21. 21 - Mecanismo, de acordo com qualquer uma das reivindica çães 17 a 20, caracterizado por os conjuntos de engrenagens terem uma relação de velocidade entre os mesmos de 1:1. -37- Μ 70 053 PA 154-9-12
22. 22 - Mecanismo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 17 a 21, caracterizado por, pelo menos, um dos conjuntos de engrenagens ser uma engrenagem sem-fim.
23. 23 - Mecanismo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado por os componentes terem dentes que se desenvolvem em espiral em direcções respectivamente opostas e situadas nas superfícies de dois envdlucros cilíndricos axialmente paralelos, sendo os componentes rodados em uníssono em direcções opostas um em relação ao outro por um accionamento rotativo apli. cado, de modo que quando os componentes são rodados em sincronismo em direcções respectivamente opostas, os seus dentes deslocam--se a mesma velocidade e na mesma direcção através da zona de en-grenamento entre os componentes. Lisboa, Por IVC AUSTRALIA PTY, LIMITED - 0 AGENTE OFICIAL -