WO2010057282A1 - Transmissão hidrostática continuamente variável - Google Patents
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- WO2010057282A1 WO2010057282A1 PCT/BR2009/000349 BR2009000349W WO2010057282A1 WO 2010057282 A1 WO2010057282 A1 WO 2010057282A1 BR 2009000349 W BR2009000349 W BR 2009000349W WO 2010057282 A1 WO2010057282 A1 WO 2010057282A1
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
- F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
- F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
- F16H3/721—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with an energy dissipating device, e.g. regulating brake or fluid throttle, in order to vary speed continuously
- F16H3/722—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with an energy dissipating device, e.g. regulating brake or fluid throttle, in order to vary speed continuously with a fluid throttle
Definitions
- the present invention relates to a mechanism that performs continuously variable transmission between a power source and its application in a simple and compact manner.
- the present invention solves most of these deficiencies by being characterized by a simple, compact, low friction, low cost system with few mechanical parts, versatility of materials that can be used in its development, versatility of formats and jobs. possible (such as transmission, clutch, brake, differential, lock / unlock system, etc.), easy use and use, minimum and maximum possible output (from 0% to 100% output of applied input torque) and easy control of this efficiency, easy implementation of additional manual and / or automatic control systems, among other features.
- the basic principle of the present invention is the use of a closed hydraulic circuit that intermediates, continuously and precisely controlled and precisely offsetting the torque transmitted from input to output. This deviation can range from 0% to 100% of the input torque, ie from the highest transmission efficiency, where all input effort goes to the output (0% deviation), to the lowest transmission efficiency. where no input effort is passed to the output (100% deviation).
- the present invention is a controlled closed hydraulic circuit to intermediate and a) not relieve, b) partially relieve or c) completely relieve the transmission of the torque employed at the inlet to the outlet the mechanism in a simple and compact way.
- Figures 1 to 6 show simplified schematics of these three variations of the mechanism that may meet the characteristics required for the operation of the present invention.
- Figures 1, 3 and 5 being cross sections and figures 2, 4 and 6 being the corresponding side views.
- Figures 1 and 2 show a variation of the mechanism having the following characteristics: inner shaft (3) with a decentralized part (4), which holds and freely rotates a bearing or bearing (5); eight identical radially arranged hydraulic devices as indicated by elements (8, 9 and 10) secure the outside of the bearing or bearing (5) to the external component (6).
- the decentralized part (4) causes the bearing or bearing (5) to sway within the mechanism, driving the eight hydraulic devices, compressing one and relieving others.
- the hydraulic devices are fixed between the inner shaft (3) and the outer component (6).
- Figures 3 and 4 show another variation of the same mechanism having the following characteristics: internal shaft (3) with a decentralized part (4), which freely supports and rotates a bearing or bearing (5); eight identical radially arranged hydraulic devices as indicated by the elements (8, 9 and 10) inserted directly into the external component (6) are free with respect to the bearing or bearing (5).
- the decentralized part (4) causes the bearing or bearing (5) to roll on the inner wall of the outer component (6), driving the eight hydraulic devices, compressing some and relieving others.
- the hydraulic devices are inserted in the external component (6).
- Figures 5 and 6 show a further variation of the same mechanism having the following characteristics: external component (6) with its decentralized inner wall; eight identical radially arranged hydraulic devices as indicated by the elements (8, 9 and 10) inserted directly into the inner axis (3) are free with respect to the outer component (6).
- external component (6) with its decentralized inner wall
- eight identical radially arranged hydraulic devices as indicated by the elements (8, 9 and 10) inserted directly into the inner axis (3) are free with respect to the outer component (6).
- the inner shaft (3) rotates relative to the outer component (6) its decentralized part (6) drives the eight hydraulic devices, compressing some and relieving others.
- the hydraulic devices are inserted into the inner shaft (3).
- the hydraulic devices have their inner chambers interconnected and unified by a common chamber (16) through ducts, tubes or hoses as shown in (7). ;
- This common chamber (16) exchanges hydraulicly between the eight hydraulic devices, but in a controlled manner by the rod (17) as it moves into or out of the exhaust chamber (15), which contains a spring.
- the operation of the torque transmission between the inner shaft (3) and the outer member (6) is the same as described below:
- control of the hydraulic flow common to the eight hydraulic devices shall be of linear progression, in order to provide equally linear control of the transmission efficiency, since this efficiency is inversely proportional to the hydraulic flow between the eight hydraulic devices.
Abstract
Um eixo interno (3) se comunica mecanicamente com um componente externo (6) através de dispositivos hidráulicos (8, 9 e 10); todos esses dispositivos hidráulicos compartilham suas câmaras de empuxo (8) através de tubos de ligação (7), constituindo um circuito hidráulico fechado; o fluxo hidráulico comum dos dispositivos hidráulicos é precisamente controlado, possibilitando desde o seu bloqueio até a sua vazão total; quando o fluxo hidráulico entre os dispostivos hidráulicos é totalmente bloqueado o rendimento da transmissão é o máximo possível, pois os dispositivos hidráulicos ficam travados fazendo com que o eixo interno e o componente externo girem como se fossem um só eixo; quando o fluxo hidráulico entre os dispositivos hidráulicos é gradativamente liberado, o eixo interno gira mais rápido que o componente externo; parte da força de torque entro o eixo interno e o componente externo é absorvida pelo fluxo hidráulico liberado; assim, o controle do fluxo hidráulico entre os dispositivos hidráulicos controla precisamente o rendimento da transmissão; quando o fluxo hidráulico entro os dispositivos hidráulicos é totalmente liberado, o rendimento da transmissão é o menor possível, e nenhum torque é transmitido entro o eixo interno e o componente externo.
Description
TRANSMISSÃO HIDROSTÁTICA CONTINUAMENTE VARIÁVEL
Refere-se a presente invenção a um mecanismo que realiza a transmissão continuamente variável entre uma fonte de força e sua aplicação, de modo simples e compacto.
Sistemas de transmissão continuamente variável disponíveis, de modo geral apresentam diversas deficiências e limitações do tipo: mecanismos de alta complexidade, alto custo, com desgaste elevado (principalmente sistemas baseados em atrito), funcionamento restrito a determinados níveis de eficiência, entre outras.
A presente invenção vem resolver grande parte dessas deficiências por caracterizar-se de um sistema simples, compacto, de pouco atrito, de baixo custo, com poucas partes mecânicas, versatilidade de materiais que podem ser empregados em seu desenvolvimento, versatilidade de formatos e de empregos possíveis (como transmissão, embreagem, freio, diferencial, sistema bloqueador/desbloqueador, etc), fácil emprego e utilização, rendimento mínimo e máximo possíveis (desde 0% até 100% de saída do torque de entrada aplicado) e fácil controle dessa eficiência, fácil implementação de sistemas adicionais de controles manuais e/ou automáticos, entre outras características.
O princípio básico da presente invenção é o emprego de um circuito hidráulico fechado que faz a intermediação, desviando e aliviando controlada, contínua e precisamente o torque transmitido da entrada para a saída. Esse desvio pode variar de 0% até 100% do torque empregado na entrada, ou seja, da maior eficiência de transmissão, em que todo o esforço empregado na entrada passa para a saída (0% de desvio), até a menor eficiência de transmissão, em que nenhum esforço de entrada é passado para a saída (100% de desvio).
Assim temos: torque de entrada = desvio + torque de saída, sendo o desvio controlado assumindo valores contínuos desde 0% até 100% do valor do torque de entrada.
A presente invenção consiste num circuito hidráulico fechado controlado para intermediar e a) não aliviar, b) aliviar em parte ou c) aliviar completamente, a transmissão do torque empregado na entrada para a saída
do mecanismo, de modo simples e compacto.
São exigidas as seguintes características para o funcionamento da presente invenção: a) eixo cilíndrico (eixo interno) inserido em um tubo cilíndrico, disco ou aro (componente externo), com giro concêntrico; b) liberdade e independência de giro entre o eixo interno e o componente externo; c) a distância entre o eixo interno e o componente externo devem ter variação senoidal; d) emprego de algum tipo de dispositivo hidráulico como células, câmaras, pistões de êmbolo, diafragma ou outro tipo, para fazerem a ligação e intermediação física entre o eixo interno e o componente externo, dispostos radialmente; e) a conexão de todas as câmaras internas de acionamento desses dispositivos hidráulicos, através de dutos, tubos ou mangueiras, numa única câmara comum, permitindo um ciclo de intercâmbio hidráulico fechado entre todos esses dispositivos hidráulicos; f) o descompasso de giro entre o eixo interno e o componente externo gera necessariamente um fluxo/intercâmbio hidráulico de ciclo fechado com volume total constante ou com variação desprezível entre os dispositivos hidráulicos; g) mecanismo de controle linear desse fluxo/intercâmbio hidráulico gerado, variando desde fluxo/intercâmbio nulo até fluxo/intercâmbio máximo, necessariamente feito na câmara comum de intercâmbio hidráulico entre os dispositivos hidráulicos.
Há três propostas aqui de variações do mesmo mecanismo básico da presente invenção, que exemplificam e satisfazem as características descritas acima, conforme a disposição em que se empregam os dispositivos hidráulicos.
As figuras 1 a 6 exibem esquemas simplificados dessas três variações do mecanismo que podem atender as características exigidas para o funcionamento da presente invenção. Sendo as figuras 1 , 3 e 5 cortes transversais e as figuras 2, 4 e 6 as visões laterais correspondentes.
As figuras 1 e 2 exibem uma variação do mecanismo com as seguintes características: eixo interno (3) com uma parte descentralizada (4), que comporta e onde gira livremente um rolamento ou mancai (5); oito dispositivos hidráulicos idênticos dispostos radialmente como o indicado pelos elementos (8, 9 e 10) fixam a parte externa do rolamento ou mancai (5) ao componente externo (6). Quando o eixo interno (3) gira em relação ao componente externo
(6), a parte descentralizada (4) faz com que o rolamento ou mancai (5) bambeie dentro do mecanismo, acionando os oito dispositivos hidráulicos, comprimindo uns e aliviando outros. Em especial, notar que os dispositivos hidráulicos estão fixados entre o eixo interno (3) e o componente externo (6).
As figuras 3 e 4 exibem outra variação do mesmo mecanismo com as seguintes características: eixo interno (3) com uma parte descentralizada (4), que comporta e onde gira livremente um rolamento ou mancai (5); oito dispositivos hidráulicos idênticos dispostos radialmente como o indicado pelos elementos (8, 9 e 10), inseridos diretamente no componente externo (6), estão livres em relação ao rolamento ou mancai (5). Quando o eixo interno (3) gira em relação ao componente externo (6), a parte descentralizada (4) faz com que o rolamento ou mancai (5) role na parede interna do componente externo (6), acionando os oito dispositivos hidráulicos, comprimindo uns e aliviando outros. Em especial, notar que os dispositivos hidráulicos estão inseridos no componente externo (6).
As figuras 5 e 6 exibem mais uma variação do mesmo mecanismo com as seguintes características: componente externo (6) com sua parede interna descentralizada; oito dispositivos hidráulicos idênticos dispostos radialmente como o indicado pelos elementos (8, 9 e 10) inseridos diretamente no eixo interno (3), estão livres em relação ao componente externo (6). Quando o eixo interno (3) gira em relação ao componente externo (6) a sua parte descentralizada (6) aciona os oito dispositivos hidráulicos, comprimindo uns e aliviando outros. Em especial, notar que os dispositivos hidráulicos estão inseridos no eixo interno (3).
Em todos as três variações do mecanismo da presente invenção, descritas acima, é possível observar que os dispositivos hidráulicos tem as suas câmaras internas interligadas e unificadas por uma câmara comum (16), através de dutos, tubos ou mangueiras conforme mostrado em (7); essa câmara comum (16) faz o intercâmbio hidráulico entre os oito dispositivos hidráulicos, mas de modo controlado pela haste (17), conforme a mesma se desloca para dentro ou para fora da câmara de escape (15), que contêm uma mola.
Em todos as três variações do mecanismo da presente invenção, descritas acima, o funcionamento da transmissão de torque entre o eixo interno (3) e o componente externo (6) é o mesmo, conforme descrito abaixo:
a) observa-se que o acionamento dos dispositivos hidráulicos como indicados pelos elementos (8, 9 e 10) é ao longo de uma curva senoidal, proporcionada pela descentralização (4) no eixo interno (3) nas duas primeiras variações do mecanismo, ou pela descentralização da parede interna do componente externo (6), na terceira variação do mecanismo citada; desse modo, enquanto alguns dispositivos hidráulicos se contraem expelindo o fluído hidráulico, outros se expandem recebendo esse mesmo fluído hidráulico, mantendo o volume total do circuito hidráulico praticamente inalterado, com variações desprezíveis, dependendo das dimensões e necessidades do projeto. Verifica-se que quanto maior o número de dispositivos hidráulicos empregados e menor a relação de raio entre o componente externo (6) e o eixo interno (3), essa variação tende a zero, sempre permanecendo em níveis inferiores a 1 :10000 do volume total do circuito hidráulico.
b) para uma posição da haste (17) que obstrui completamente o fluxo hidráulico entre os dispositivos hidráulicos na câmara comum (16), o eixo interno (3) se encontra travado em relação ao componente externo (6), ou seja, a transmissão encontra-se em sua máxima eficiência, em que todo o torque de entrada é transmitido para a saída;
c) conforme a haste (17) é deslocada de modo a permitir o intercâmbio hidráulico entre os oito dispositivos hidráulicos na câmara comum (16), o eixo interno (3) começa a girar mais do que o componente externo (6); uma parte do torque de entrada é perdido na forma do deslocamento dos dispositivos hidráulicos; desse modo a transmissão encontra-se numa eficiência intermediária, em que apenas uma parte do torque de entrada é transmitido para a saída;
d) conforme a haste (17) é deslocada de modo a permitir o intercâmbio hidráulico máximo entre os oito dispositivos hidráulicos na câmara comum (16), o eixo interno (3) gira livremente em relação ao componente externo (6); todo o torque de entrada é perdido na forma do deslocamento dos dispositivos
hidráulicos; desse modo a transmissão encontra-se numa eficiência mínima, em que nenhum torque de entrada é transmitido para a saída;
e) o controle do fluxo hidráulico comum aos oito dispositivos hidráulicos deve ser de progressão linear, a fim de proporcionar um controle igualmente linear da eficiência no emprego da transmissão, já que essa eficiência é inversamente proporcional ao fluxo hidráulico entre os oito dispositivos hidráulicos.
f) o mecanismo de controle do fluxo hidráulico comum aos oito dispositivos hidráulicos, como proposto aqui, é apenas uma sugestão de vários outros possíveis, podendo ser empregados mecanismos com princípios e características mecânicas, magnéticas, elétricas, eletrônicas, controle da viscosidade do fluído empregado, sistemas mistos, etc.
Há, assim, um grande potencial da presente invenção para um uso universal em todos os veículos e sistemas que requerem controle de transmissão de tração, gerando inúmeras outras patentes de modelos de utilidades.
Claims
REIVINDICAÇÕES
1 - Transmissão Continuamente Variável Compacta, consistindo em um único mecanismo de ciclo hidráulico fechado que faz a intermediação entre a entrada e a saída de força a ser transmitida, caracterizada por: a) eixo cilíndrico (eixo interno) (3) inserido em um tubo cilíndrico, disco ou aro (componente externo) (6), com giro concêntrico; b) liberdade e independência de giro entre o eixo interno e o componente externo; c) a distância entre o eixo interno e o componente externo devem ter variação senoidal, através do emprego de descentralização de parte do eixo interno (4) ou descentralização da parte interna do componente externo (6); d) emprego de algum tipo de dispositivo hidráulico como células, câmaras, pistões de êmbolo, diafragma ou outro tipo, para fazerem a ligação e intermediação física entre o eixo interno e o componente externo, dispostos radialmente, conforme indicados pelos elementos (8, 9 e 10); e) a conexão de todas as câmaras internas de acionamento desses dispositivos hidráulicos, através de dutos, tubos ou mangueiras (7), numa única câmara comum (16), permitindo um ciclo de intercâmbio hidráulico fechado entre todos esses dispositivos hidráulicos; f) o descompasso de giro entre o eixo interno e o componente externo gera necessariamente um fluxo/intercâmbio hidráulico de ciclo fechado entre os dispositivos hidráulicos, com volume total constante ou com variação desprezível; g) mecanismo de controle linear contínuo desse fluxo/intercâmbio hidráulico gerado, variando desde fluxo/intercâmbio nulo até fluxo/intercâmbio máximo, feito na câmara comum (16) de intercâmbio hidráulico entre os dispositivos hidráulicos, ou simultaneamente feito em cada duto, tubo ou mangueira que conecta todos os dispositivos hidráulicos na câmara comum (16); h) a transmissão de força da entrada para a saída do mecanismo é inversamente proporcional ao fluxo/intercâmbio compartilhado na câmara comum (16) entre todos os dispositivos hidráulicos empregados, ou seja, para fluxo/intercâmbio nulo na câmara comum (16) obtêm-se a transmissão máxima; para fluxo/intercâmbio parcial na câmara comum (16) obtêm-se a transmissão parcial proporcional correspondente a esse fluxo/intercâmbio; e para fluxo/intercâmbio máximo na câmara comum (16) obtêm-se transmissão nula.
2 - Transmissão Continuamente Variável Compacta, caracterizada pela versatilidade e universalidade de aplicação geral em veículos, máquinas e outros mecanismos independente das formas e denominações usualmente empregadas tais como transmissão, embreagem, freio, diferencial, sistema bloqueador/desbloqueador entre outras, que empreguem o mesmo ou variações do mecanismo da presente invenção, conforme reivindicação anterior;
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/BR2009/000349 WO2010057282A1 (pt) | 2008-11-18 | 2009-10-20 | Transmissão hidrostática continuamente variável |
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|---|---|---|---|
| BR018080071399 | 2008-11-18 | ||
| PCT/BR2009/000349 WO2010057282A1 (pt) | 2008-11-18 | 2009-10-20 | Transmissão hidrostática continuamente variável |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2010057282A1 true WO2010057282A1 (pt) | 2010-05-27 |
Family
ID=42197774
Family Applications (1)
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| PCT/BR2009/000349 WO2010057282A1 (pt) | 2008-11-18 | 2009-10-20 | Transmissão hidrostática continuamente variável |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2010057282A1 (pt) |
Citations (4)
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-
2009
- 2009-10-20 WO PCT/BR2009/000349 patent/WO2010057282A1/pt active Application Filing
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