BRPI0409999B1

BRPI0409999B1 - sistema de transmissão

Info

Publication number: BRPI0409999B1
Application number: BRPI0409999A
Authority: BR
Inventors: Wesley Martin William
Original assignee: Zeroshift Ltd
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2017-02-07
Also published as: GB0310482D0; WO2004099654A1; CA2524987A1; EP1748231A1; ZA200509832B; CN101280825A; EP1620665B1; US7770480B2; DE602004012619D1; PL1748231T3; AU2004236472A1; US20060207362A1; DE602004028352D1; ATE475825T1; EA007509B1; KR20060023118A; EP1620665A1; EP1748231B1; JP2006525479A; DE602004012619T2

Abstract

"sistema de transmissão". um sistema de transmissão do sistema incluindo primeiro e segundo eixos rotacionáveis, e meios para transferir movimentação de um dos eixos para o outro eixo incluindo primeira e segunda roda de engrenagem, cada uma, montada, de forma rotacionável, no primeiro eixo e tendo formações de acionamento formadas no mesmo, um conjunto seletor para transmitir seletivamente o torque entre o primeiro eixo e a primeira roda de engrenagem e entre o primeiro eixo e a segunda roda de engrenagem, em que o conjunto seletor inclui um conjunto atuador e primeiro e segundo conjunto de membros de acoplamento que são movíveis para dentro e fora do acoplamento com as primeiras e segundas rodas de engrenagem, independentemente uma da outra, o referido conjunto seletor sendo arranjado tal que, quando uma força de acionamento é transmitida, um dos primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento engrena, de forma acionável, a roda de engrenagem acoplada, e o outro conjunto de membros de acoplamento está, então, em uma condição descarregada, em que o conjunto atuador é arranjado para mover o conjunto de membros de acoplamento descarregado para o acoplamento de acionamento com a roda de engrenagem não engrenada para efetuar uma mudança de engrenagem.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "SISTEMA DE TRANSMISSÃO". A presente invenção se refere a sistemas de transmissão e mecanismos seletores usados em sistemas de transmissão para selecionar uma relação de engrenagens e, em particular, a sistemas de transmissão do tipo grampo.

Um sistema de transmissão do tipo grampo conhecido é descrito em WO 01/29440. O sistema de transmissão divulgado naquele documento é particularmente adequado para uso em veículos de corrida. Quando da mudança de engrenagem usando caixas de engrenagens manuais convencionais, há uma interrupção de torque quando uma primeira engrenagem é desengatada e uma segunda engrenagem é selecionada. Em veículos de corrida, é necessário reduzir o tempo de interrupção de torque em um mínimo, assim, maximizando a quantidade de tempo em que um motor aciona o veículo. Interrupções de torque durando décimos de segundo entre mudanças de engrenagem podem ter um impacto significativo sobre o desempenho de um veículo e, portanto, sobre a sua colocação em uma corrida. O sistema de transmissão de WO 01/29440 direciona esse problema através do uso de anéis de grampos ençaixáveis com anéis de rebaixos presos às primeira e segunda engrenagens montadas em um eixo de admissão e um atuador para mover os anéis de grampos para dentro e para fora de engate com os anéis de rebaixos, de modo que a primeira engrenagem ainda é engatada quando a segunda engrenagem é selecionada, assim, reduzindo o tempo de interrupção de torque para quase zero.

Caixas de engrenagem convencionais usam cones de sincronização para reduzir a quantidade experimentada de jogo entre as engrenagens; contudo, essas têm a desvantagem de que as interrupções de torque são relativamente longas, quando da mudança de engrenagem. Grandes interrupções de torque afetam a eficiência do veículo e, em particular, levam a consumo de combustível aumentado e a maiores emissões.

Um problema com a invenção divulgada em WO 01/29440 ê que jogo entre as engrenagens significativo ocorre quando da aceleração ou da desaceleração em uma engrenagem particular. 0 jogo entre as engrenagens é aceitável para motoristas de carros de corrida uma vez que motoristas de carros de corrida são, em geral, mais habilitados do que os usuários de estradas e estão mais interessados no desempenho do veículo do que na obtenção de uma viagem tranqüila. Portanto, a vantagem de reduzir a duração de interrupções de torque proporcionadas pela invenção de WO 01/29440 para pilotos de carros de corrida compensa o jogo experimentado entre as engrenagens. Contudo, com relação aos veículos de estrada convencionais, tais como carros e motocicletas, uma viagem trangüila é um critério mais importante e, portanto, sistemas de transmissão com grandes quantidades de jogo entre as engrenagens são inadequados para a grande maioria dos veículos.

Além disso, a invenção de WO 01/29440 usa uma configuração de canelura que leva à fraqueza e que requer que os anéis de grampos sejam muito fortes para impedi-los de se separarem sob condições de operação. Uma outra fraqueza estrutural é a configuração em cantilever dos anéis de rebaixos. Também, a disposição dos rebaixos arqueados formados no anel causa problemas para os anéis de grampos encaixarem adequadamente com as rodas de engrenagem, 0 conjunto atuador também ê volumoso, levando a grandes caixas de engrenagens.

Outros sistemas de transmissão têm usado embreagens de roletes ou sistemas de encaixe de lingüeta. No último caso, o mecanismo de lingüeta é montado em uma cavidade em um eixo. Mecanismos de engate montados internamente em eixos são muito complexos e difíceis de montar e, como tal, têm demonstrado ser inviáveis comercialmente.

Conseqüentemente, a presente invenção procura proporcionar um sistema de transmissão aperfeiçoado que alivia pelo menos alguns dos problemas antes mencionados.

De acordo com um aspecto da presente invenção, é proporcionado um sistema de transmissão que inclui primeiro e segundo eixos mecânicos girãveis e meios para transferir o acionamento de um dos eixos mecânicos para o outro eixo mecânico, incluindo primeira e segunda rodas de engrenagens, cada uma montada giravelmente no primeiro eixo mecânico e tendo formações de acionamento formadas sobre ela, um conjunto seletor para transmitir, seletivamente, torque entre o primeiro eixo mecânico e a primeira roda de engrenagem e entre o primeiro eixo mecânico e a segunda roda de engrenagem, em que o conjunto seletor inclui um conjunto atuador e primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate, que são móveis para dentro e para fora de engate com as primeira e segunda rodas de engrenagens, independentemente uma da outra, o referido conjunto seletor sendo disposto de modo que, quando uma força de acionamento é transmitida, um dos primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate encaixa, acionavelmente, a roda de engrenagem engatada e o outro conjunto de elementos de engate está, então, em uma condição descarregada, em que o conjunto atuador é disposto para mover o conjunto descarregado de elementos de engate para engate de acionamento com a roda dentada desengatada, para efetuar uma mudança de engrenagem. 0 sistema de transmissão, assim, realiza, acelerando, passagem para alta velocidade e, freando, passagem para baixa velocidade, substancialmente, sem interrupções de torque interrupção de torque.

De preferência, o primeiro eixo mecânico é um eixo de admissão e o segundo eixo mecânico é um eixo mecânico de saída e o acionamento é transferido do eixo mecânico de admissão para o eixo mecânico de saída. Alternativamente, o primeiro eixo mecânico pode ser o eixo mecânico de saída e o segundo eixo mecânico é o eixo mecânico de admissão.

De preferência, o conjunto seletor é disposto de modo que, quando uma força de frenagem é transmitida, o primeiro conjunto de elementos de engate engata acionavelmente a roda de engrenagem e o segundo conjunto de elementos de engate está em uma condição descarregada e, quando uma força de acionamento é transmitida, o segundo conjunto de elementos de engate engata acionavelmente a roda de engrenagem engatada e o segundo conjunto de elementos de engate está, então, em uma condição descarregada.

Vantajosamente, o conjunto atuador é disposto para impulsionar o conjunto carregado de elementos de engate em direção à roda de engrenagem desengatada, sem desengatar o conjunto carregado de elementos de engate da roda de engrenagem engatada.

De preferência, os primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate são dispostos para girar, em uso, com o primeiro eixo mecânico. 0 conjunto seletor é disposto de modo que os primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate podem se mover axialmente em relação um ao outro, ao longo do primeiro eixo mecânico. Os primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate estão alinhados, axialmente, quando ambos os conjuntos engatam a primeira ou segunda roda de engrenagem e, de preferência, quando em uma condição neutra. Os primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate são deslocados axialmente durante operações de mudança de engrenagens.

De preferência, o conjunto seletor é disposto de modo que, quando os primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate engatem uma das primeira e segunda rodas de engrenagens, o jogo entre as engrenagens, quando se movendo entre aceleração e desaceleração, é menor do que ou igual a quatro graus.

Vantajosamente, as formações de acionamento das primeira e segunda rodas de engrenagens compreendem primeiro e segundo grupos de garras, respectivamente. Os primeiro e segundo grupos de garras compreendem, cada um deles, entre duas e oito garras, distribuídas uniformemente nas primeira e segunda engrenagens, respectivamente. De preferência, os primeiro e segundo grupos de garras compreendem, cada um deles, entre duas e quatro garras e, de preferência, três garras.

De preferência, as formações de acionamento nas primeira e segunda rodas de engrenagens não se estendem além do diâmetro externo das rodas de engrenagens.

Vantajosamente, os primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate compreendem entre dois e oito elementos. De preferência, os primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate compreendem entre dois e quatro elementos e, de preferência, três elementos.

Vantajosamente, o primeiro eixo mecânico inclui rasgos de chavetas formados em sua superfície curva disposta de modo que os primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate podem deslizar axialmente ao longo dos rasgos de chavetas e restringir radialmente as posições dos conjuntos de elementos de engate. De preferência, o corte transversal dos rasgos de chavetas é um dentre uma forma de T, fendido e em cauda de andorinha.

Vantajosamente, o conjunto atuador inclui pelo menos um meio elasticamente deformãvel disposto para mover pelo menos um dos primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate em engate com as primeira e segunda rodas de engrenagens, quando os elementos de engate estão em condições descarregadas. 0 pelo menos um meio elasticamente deformãvel é disposto para impulsionar pelo menos um dos primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate em direção à primeira ou segunda roda de engrenagem, quando os elementos de engate são engatados acionavelmente com uma roda de engrenagem.

De preferência, o conjunto atuador inclui primeiro e segundo meios elasticamente deformáveis conectados aos primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate, respectivamente, de modo que o primeiro meio elasticamente deformãvel atua sobre o primeiro conjunto de elementos de engate e o segundo meio elasticamente deformãvel atua sobre o segundo conjunto de elementos de engate.

Em uma concretização, o pelo menos um meio elasticamente deformãvel é conectado aos primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate de modo que o meio elasticamente deformãvel atua sobre o primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate.

Em concretizações incluindo rasgos de chavetas em cauda de andorinha ou fendidos, os elementos dos primeiro e/ou segundo conjuntos de elementos de engate podem realizar movimento axial limitado em relação um ao outro nos rasgos de chavetas.

Vantajosamente, o meio elasticamente deformãvel é uma mola e, de preferência, uma mola de disco. De preferência, a mola de disco inclui uma pluralidade de braços, cada braço tendo uma primeira parte que se estende circunferencialmente em torno de uma porção da mola de disco e uma segunda parte que se estende substancial e radialmente para dentro.

De preferência, o conjunto atuador inclui uma forquilha, que é disposta para encaixar o meio elasticamente deformável para movê-lo axialmente ao longo do primeiro eixo mecânico. 0 sistema de transmissão ainda pode incluir terceira e quarta engrenagens montadas no primeiro eixo mecânico e um segundo conjunto seletor para proporcionar relações de engrenagens adicionais entre os primeiro e segundo eixos mecânicos.

Uma concretização da presente invenção será agora descrita, à guisa de exemplo apenas, com referência aos desenhos anexos, em que referências semelhantes indicam características semelhantes, em que: A figura 1 ê uma disposição geral de um sistema de transmissão de acordo com a presente invenção; A figura 2 é uma vista em perspectiva de parte de um conjunto seletor; A figura 3 ilustra a disposição de um grupo de garras em um lado de uma engrenagem; A figura 4 é uma vista de plano de uma mola de disco;

As figuras 5a-f ilustrara, diagraraaticamente, a operação do conjunto seletor; A figura 6 é uma vista seccional de um eixo mecânico de admissão; e A figura 7 é uma vista de plano de uma mola de disco para uma segunda concretização da invenção. A figura 1 mostra um sistema de transmissão de acordo com a invenção. 0 sistema de transmissão compreende um eixo mecânico de admissão 1, tendo primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5, montadas sobre o mesmo, um eixo mecânico de saída 7, tendo terceira e quarta rodas de engrenagens 9, 11, montadas sobre o mesmo e um conjunto seletor 13. As primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5 são mostradas, giravelmente, no eixo mecânico de admissão 1 e as terceira e quarta rodas de engrenagens 9, 11 são montadas fixamente no eixo mecânico de saída 7. As primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5 se entrelaçam com as terceira e quarta rodas de engrenagens 9, 11, respectivamente, para formar primeiro e segundo pares de rodas de engrenagens 15, 17. 0 acionamento rotacional pode ser transferido do eixo mecânico de admissão 1 para o eixo mecânico de saída 7 através do primeiro ou segundo pares de rodas de engrenagens 15, 17, com seleção dos pares de rodas de engrenagens sendo determinada pela posição do conjunto seletor 13. 0 conjunto seletor 13 encaixa primeiro e segundo grupos de formações de acionamento 19, 21, localizadas nas primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5, respectivamente. As formações de acionamento compreendem, cada uma delas, grupos de garras. 0 primeiro grupo de garras 19 está localizado em um lado da primeira roda de engrenagem 3. As garras são formadas, de preferência, integralmente com a primeira roda de engrenagem, mas não é essencial. 0 primeiro grupo de garras 19 compreende três garras distribuídas uniforme e circunferencialmente em torno da face de engrenagem, isto é, o ângulo subtendido entre os centros de um par de garras é, aproximadamente, 120° (veja a figura 3). O segundo grupo de garras 21 compreende três garras e é disposto, similarmente, em um lado da segunda roda de engrenagem. Três garras são usadas porque essa disposição proporciona grandes janelas de engate, que são os espaços entre as garras, para receber o conjunto seletor 13. As grandes janelas de engate proporcionam maiores oportunidades para o conjunto seletor encaixar, completamente, as rodas de engrenagens 3, 5, antes de transmitir acionamento para as mesmas. Se o conjunto seletor 13 aciona uma roda de engrenagem, quando engatada apenas parcialmente, pode levar a danos das garras e/ou do conjunto seletor 13.

As primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5 são montadas espaçadas no eixo mecânico de admissão 1 em mancais de rolamento 23, 25 e são dispostas de modo que os lados incluindo os primeiro e segundo grupos de garras fiquem voltados um para o outro. 0 conjunto seletor 13 inclui primeiro e segundo conjuntos de barras de engate 27, 29 e um conjunto atuador 31 na forma de um conjunto de forquilha 33 e uma haste seletora 35.

Os primeiro e segundo conjuntos de barras de engate 27, 29 são montados no eixo mecânico de admissão 1 entre as primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5. Fazendo referência, especificamente, â figura 2, o primeiro conjunto de barras de engate 27 compreendem três barras 28 presas a um primeiro anel conector, por exemplo, usando parafusos sem cabeça. 0 primeiro anel conector 37 mantém as barras em uma disposição fixa. As barras 28 são distribuídas uniformemente em torno da circunferência interna do primeiro anel conector de modo que suas bases ficam voltadas para dentro e as barras 28 são dispostas substancíalmente paralelas. 0 segundo conjunto de barras de engate 29 compreende três barras 30, que são mantidas em uma disposição fixa similar por um segundo anel conector 39.

Os primeiro e segundo conjuntos de barras de engate 27, 29 são montados no eixo mecânico de admissão 1 entre as primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5 .Os conjuntos de barras de engate 27, 29 são dispostos para girar com o eixo mecânico de admissão 1, mas são capazes de deslizar axialmente ao longo do eixo mecânico em resposta a uma ação de comutação do conjunto atuador 31. Para facilitar isso, o eixo mecânico de admissão 1 inclui seis rasgos de chavetas 41 formados em sua superfície curva com cada barra de engate 28, 30 tendo uma formação complementar em sua base. A disposição dos conjuntos de barras 27, 29 é tal que as barras de um conjunto particular estão localizadas em rasgos de chavetas alternados 41 e os conjuntos de barras 27, 29 podem deslizar ao longo do eixo mecânico de admissão 1. Cada conjunto de barra 27, 29 se move como uma unidade e cada conjunto de barra pode ser mover independentemente um do outro. Quando há movimento relativo entre os primeiro e segundo conjuntos de barras 27, 29, o segundo anel conector 39 desliza sobre o primeiro conjunto de barras 27 e o primeiro anel conector 37 desliza sobre o segundo conjunto de barras 29.

Cada barra 28 no primeiro conjunto de barras 27 tem uma primeira extremidade 28a disposta para encaixar o primeiro grupo de garras 19 preso à primeira roda de engrenagem 3 e uma segunda extremidade 28b disposta para encaixar o segundo grupo de garras 21 na segunda roda de engrenagem 5. As primeira e segunda extremidades 28a, 28b, tipicamente, têm a mesma configuração, mas são de lados opostos, de modo que a primeira extremidade 28a é disposta para encaixar o primeiro grupo de garras 19, durante desaceleração da primeira roda de engrenagem 3, e a segunda extremidade 28b é disposta para encaixar o segundo grupo de garras 21, durante a aceleração da segunda roda de engrenagem 5, por exemplo, durante frenagem do motor em aplicações automotivas. Cada barra 30 no segundo conjunto de barras 29 é disposto similarmente, exceto que a primeira extremidade 30a é disposta para encaixar o primeiro grupo de garras 19, durante aceleração da primeira roda de engrenagem 3 e a segunda extremidade 30b é disposta para encaixar o segundo grupo de garras 21, durante desaceleração da segunda roda de engrenagem 5.

Quando os primeiro e segundo conjuntos de barras de engate 27, 29 encaixam uma roda de engrenagem, acionamento é transmitido do eixo mecânico de admissão 1 para o eixo mecânico de saída 7, quer a engrenagem esteja acelerando ou desacelerando.

As primeira e segunda extremidades 28a, 30a, 28b, 30b de cada barra incluem uma face substancialmente vertical 43 para encaixar as garras 19, 21 e uma inclinação 45, que se inclina na direção da face de engate 43 para assegurar que as barras 28, 30 se desencaixarão das garras 19, 21, para impedir que a transmissão bloqueie. Quando as barras dos primeiro e segundo conjuntos 27, 29 são entrelaçadas, como na figura 2, as faces de engate de garras 43 da primeira extremidade 28a do primeiro conjunto de barras 27 são adjacentes às faces de engate de garras 43 da primeira extremidade 30a do segundo conjunto de barras 29; Quando o primeiro' e segundo conjuntos de barras de engate 27, 29 estão completamente encaixados com uma engrenagem, uma garra está localizada entre cada par de faces de engate adjacentes 43. As dimensões das garras 19, 21 e das extremidades das barras, de preferência, são tais que há pouco movimento de uma garra entre a face de engate 43 da barra de aceleração e a face de engate 43 da barra de desaceleração, quando a engrenagem se move da aceleração para a desaceleração, ou vice-versa, para assegurar que há pouco ou nenhuma jogo entre as engrenagens.

De preferência, as barras são configuradas para estarem perto do eixo mecânico de admissão 1, a fim de impedir efeitos de cantilever significativos, devido às grandes distâncias radiais de áreas carregadas, assim, reduzindo o potencial para falha estrutural. 0 conjunto atuador 31 é disposto de modo que o conjunto de forquilha 33 é montado na haste seletora 35 e a haste seletora 35 é proporcionada paralela ao eixo mecânico de admissão 1 adjacente ao mesmo. 0 conjunto de forquilha 33 inclui uma forquilha 46 e primeira e segunda molas de disco anulares 47, 49 montadas em torno do eixo mecânico de admissão 1 (ver a figura 1) . As primeira e segunda molas de disco 47, 49 têm três braços, com cada braço tendo uma primeira parte que se estende circunferencialmente em torno de uma parte da mola e uma segunda parte que se estende radialmente para dentro (veja a figura 4). A forquilha 46 tem um primeiro par de elementos arqueados 51 dispostos para encaixar a primeira mola de disco 47. Os elementos arqueados 51 são dispostos de modo que a primeira mola de disco 47 pode girar com o eixo mecânico de admissão 1 entre os elementos arqueados 51 e de modo que o movimento axial da forquilha 46 paralelo ao eixo mecânico de admissão 1 move os elementos arqueados 51 e, portanto, a primeira mola de disco 47, axialmente, ao longo do eixo mecânico, se a primeira mola de disco 47 estiver livre para se mover, ou impulsiona a primeira mola de disco 47 para se mover na mesma direção que a forquilha 46, se a primeira mola de disco 47 for incapaz de se mover. A forquilha 46 tem um segundo par de elementos arqueados 53 dispostos para encaixar e atuar sobre a segunda mola de disco 49 de maneira similar. A posição da forquilha 46 em relação às primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5 pode ser ajustada pelo movimento da haste seletora 35 na direção axial.

As bordas internas da primeira mola de disco 47 são fixadas às barras 28 no primeiro conjunto de barras 27 e as bordas internas da segunda mola de disco 49 são fixadas às barras 30 no segundo conjunto de barras 29. Quando a forquilha 46 se move, assim movendo ou carregando as molas de disco 47, 49, os conjuntos de barras de engate 27, 29 são igualmente movidos ou impulsionados para se mover. A operação do conjunto seletor 13 agora será descrita com referência às figuras 5a-5f, que, para clareza, ilustram, diagramaticamente, o movimento dos primeiro e segundo conjuntos de barras de engate 27, 29 pelas posições relativas de apenas uma barra de cada conjunto. A figura 5a mostra os primeiro e segundo conjuntos de barras de engate 27, 29 em uma posição neutra, isto é, nenhum conjunto de barras é encaixado com uma roda de engrenagem. A figura 5b mostra o primeiro e segundo conjuntos de barras de engate se movendo em engate com a primeira roda de engrenagem 3 sob a ação da forquilha 46. A figura 5c mostra uma condição quando a primeira roda de engrenagem 3 está completamente engatada, isto é, as barras 28, 30 são entrelaçadas com o primeiro grupo de garras 19. A haste seletora 35 está localizada de modo que a forquilha 46 mantém os primeiro e segundo conjuntos de barras de engate 27, 29 em engate com a primeira roda de engrenagem 3. Consequentemente, a energia é transferida do eixo mecânico de admissão 1 para a primeira roda de engrenagem 3 pelo primeiro conjunto de barras 27, quando desacelerando e o segundo conjunto de barras 29, quando acelerando através do primeiro grupo de garras 19. A energia ê transmitida para o eixo mecânico de saída 7 colocada através da terceira roda de engrenagem 9.

Durante a aceleração (primeira roda de engrenagem 3 girando na direção da seta B, na figura 5c) usando o primeiro par de rodas de engrenagem 15, as faces de engate 43 das barras do primeiro conjunto de barras 27 não são carregados, enquanto as faces de engate 43 das barras do segundo conjunto de barras 29 são carregadas. Quando um usuário, ou um sistema de gerenciamento de motor (não mostrado), deseja engatar o segundo par de rodas de engrenagem 17, a haste seletora 35 é movida de modo que a forquilha 46 atua sobre a primeira mola de disco 47, fazendo com que as barras do primeiro conjunto de barras 27 deslizem axialmente ao longo dos rasgos de chavetas 41 no eixo mecânico de admissão 1, assim, desencaixando as barras do primeira roda de engrenagem 3 (veja a figura 5d). A forquilha 46 também atua sobre a segunda mola de disco 49 para impulsionar as barras do segundo conjunto de barras 29 a fim de mover para a segunda roda de engrenagem 5. Contudo, como as barras do segundo conjunto de barras 29 são carregadas, isto é, estão acionando a primeira roda de engrenagem, elas não podem ser desencaixadas da primeira roda de engrenagem 3 e, portanto, as barras do segundo conjunto de barras 29 permanecem estacionarias.

Quando as barras do primeiro conjunto de barras 27 deslizam axialmente ao longo eixo mecânico de admissão 1, as faces de engate 43 engatam o segundo grupo de garras 21 (veja a figura 5e). As barras, então, começam a acionar a segunda roda de engrenagem 5 na direção da seta C na figura 5e e energia é transmitida do eixo mecânico de admissão 1 para o eixo mecânico de saída 7 por meio do segundo par de rodas de engrenagem 17. À medida que isso ocorre, as barras do segundo conjunto de barras 29 deixam de ser carregadas e estão livres para desencaixar do primeiro grupo de garras 19. Uma vez que a segunda mola de disco 49 é impulsionada pela forquilha 46, as barras do segundo conjunto de barras 29 deslizam axialmente ao longo dos rasgos de chavetas 41 no eixo mecânico de admissão 1, assim, completando o desengate da primeira roda de engrenagem 3 do eixo mecânico de admissão 1. As barras do segundo conjunto de barras 29 deslizam ao longo dos rasgos de chavetas 41 no eixo mecânico de admissão até que elas encaixam a segunda roda de engrenagem 5, assim, completando o engate da segunda roda de engrenagem 5 com o eixo mecânico de admissão 1 (veja a figura 5f) . Esse método de seleção de pares de rodas de engrenagens elimina, substancialmente a interrupção de torque, uma vez que o segundo par de rodas de engrenagem 17 é encaixado antes do primeiro par de rodas 15 ser desencaixado, assim, momentaneamente, os primeiro e segundo pares de rodas de engrenagem 15, 17 são encaixados simultaneamente.

Quando uma roda de engrenagem é engatada pelos primeiro e segundo conjuntos de barras de engate 27, 29, é possível acelerar ou desacelerar, usando um par de rodas de engrenagens com muito pouco jogo entre as engrenagens ocorrendo quando da mudança entre as duas condições. 0 jogo entre as engrenagens é o movimento perdido experimentado quando a garra se move da face de engate 43 da barra de aceleração para a face de engate 43 da barra de desaceleração, quando movendo da aceleração para a desaceleração, ou vice-versa. Um sistema de transmissão do tipo garra convencional tem, aproximadamente, 30 graus de jogo entre as engrenagens. Um sistema de transmissão típico para um carro de acordo com a presente invenção tem jogo entre as engrenagens de menos do que quatro graus. 0 jogo entre as engrenagens é reduzido através da minimização da folga requerida entre um elemento de engate e uma garra, durante uma mudança de engrenagem; isto é, a folga entre a garra e o elemento de engate seguinte (veja medição Ά' na figura 5b) . A folga entre a garra e o elemento de engate seguinte está na faixa 0,5mm-0,03mm e é, tipicamente, menos do que 0,2mm. O jogo entre as engrenagens também é uma função do ângulo de retenção, isto é, o ângulo da face de engate 43, que é o mesmo que o ângulo do rasgo por baixo da face de engate 43 da garra. O ângulo de retenção influencia, se houver movimento relativo entre a garra e a face de engate 43. Quanto menor o ângulo de retenção, menor o jogo entre as engrenagens que é experimentado. O ângulo de retenção, está, tipicamente, entre 2,5 e 15 graus e, de preferência, é 15 graus. A transição do segundo par de rodas de engrenagem 17 para o primeiro par de rodas de engrenagem 15 durante a desaceleração é obtido por meio de processo similar.

Durante a desaceleração no segundo par de rodas de engrenagens 17, as superfícies de engate 43 das barras do primeiro conjunto de barras 27 não estão carregadas, enquanto que as superfícies de engate 43 das barras do segundo conjunto de barras 29 estão carregadas. Quando um usuário ou um sistema de gerenciamento de motor (não mostrado) deseja encaixar o primeiro par de rodas de engrenagem 15, a haste seletora 35 é movida de modo que a forquilha 46 desliza, axialmente, em relação ao eixo mecânico de admissão 1. A forquilha 46 atua sobre a primeira mola de disco 47 presa ao primeiro conjunto de barras 27, fazendo com que As barras do primeiro conjunto de barras 27 deslizem, axialmente, nos rasgos de chavetas 41, ao longo eixo mecânico de admissão 1, na direção da primeira roda de engrenagem 3, assim, desencaixando o primeiro conjunto de barras 27 da segunda roda de engrenagem 5. A forquilha 5 também atua sobre a segunda mola de disco 49, mas, uma vez que as barras do segundo conjunto de barras 29 estão carregadas, isto é, eles estão encaixadas, acionavelmente, com as garras 21 na segunda roda de engrenagem, o segundo conjunto de barras 29 permanece estacionário, porém a segunda mola de disco 49 é impulsionada pela forquilha 46 para mover o segundo conjunto de barras 29 em direção à primeira roda de engrenagem 3. À medida que as barras do primeiro conjunto de barras 27 deslizam axialmente nos rasgos de chavetas 41, as barras 28 encaixam as garras 19 na primeira roda de engrenagem e começam a acionar a primeira roda de engrenagem 3 de modo que energia é transmitida do eixo mecânico de admissão para o eixo mecânico de saída 7 por meio do primeiro par de rodas de engrenagem 15. k medida que isso ocorre, as barras do segundo conjunto de barras 29 cessam de estar carregadas. A segunda mola de disco 49 atua sobre as barras do segundo conjunto de barras 29, fazendo com que deslize axialmente dentro dos rasgos de chavetas 41 ao longo do eixo mecânico de admissão 1, em direção à primeira roda de engrenagem 3, assim, completando o desengate da segunda roda de engrenagem 5. 0 segundo conjunto de barras 29 continua a deslizar dentro dos rasgos de chavetas 41, ao longo do eixo mecânico de admissão 1 até que ele encaixe a primeira roda de engrenagem 3, assim, completando o engate da primeira roda de engrenagem 3 com o eixo mecânico de admissão 1.

Mudanças para redução de velocidade, isto é, uma mudança de engrenagem de uma relação de engrenagens mais alta para uma relação de engrenagens maior, mas onde a aceleração ocorre, por exemplo, quando um veículo está subindo um morro e o motorista seleciona uma engrenagem mais baixa para acelerar para subir o morro, têm uma breve interrupção de torque para permitir o desengate antes da mudança.

Uma pluralidade de conjuntos seletores pode ser montada no eixo mecânico de admissão com pares correspondentes de rodas de engrenagens a fim de proporcionar um número maior de relações de engrenagens entre o eixo mecânico de saída e o eixo mecânico de admissão. Também é possível ter sistemas de transmissão com mais de dois eixos, a fim de proporcionar relações de engrenagens adicionais. 0 uso de sistema de transmissão leva a desempenho aperfeiçoado, menor consumo de combustível e emissões mais baixas, uma vez que a interrupção de acionamento foi eliminada, substancialmente. Também, o sistema é um desenho mais compacto do que as caixas de engrenagens convencionais, levando a uma redução no peso da caixa de engrenagens.

Os rasgos de chavetas 41 podem ser formados em um componente separado do eixo mecânico de admissão, que é, então, preso, fixamente, ao eixo mecânico de admissão, por exemplo, pelo uso de uma disposição ranhurada. Os rasgos de chavetas 41, de preferência, têm perfis em cauda de andorinha, de modo que as barras são restringidas, radialmente, dentro dos rasgos de chavetas (veja a figura 5) . Alternativamente, os rasgos de chavetas podem ter um perfil fendido ou em forma de T, para restringir, radialmente, as barras. Isso proporciona uma vantagem significativa, uma vez que evita a necessidade dos primeiro e segundo anéis conectores 37, 39, para conectar as barras juntas nos primeiro e segundo conjuntos de barras. Essa disposição é preferida, uma vez que ela proporciona ura meio aperfeiçoado de restringir a posição radial das barras 28, 30 em relação ao eixo mecânico de admissão 1, levando a maior integridade estrutural do sistema de transmissão. Uma vez que os anéis conectores 37, 39 não são mais requeridos, é possível reduzir o comprimento das barras de engate 28, 30, assim, produzindo sistemas de transmissão mais compactos.

Além disso, permite que concretizações da invenção sejam usadas tendo apenas uma mola de disco 147 (veja a figura 7), conectando todas as seis barras juntas, isto é, barras dos primeiro e segundo conjuntos, com a disposição de atuador sendo adaptada, conseqüentemente. Em uso, três das barras serão carregadas quando a primeira engrenagem está acelerando e três não carregadas e o movimento da forquilha para impulsionar a mola de disco em direção à segunda engrenagem moverá as três barras descarregadas para fora de engate com a primeira roda de engrenagem, deixando três barras ainda em engate. Uma vez que as barras tenham engatado com a segunda roda de engrenagem, as três barras restantes desengatarão da primeira roda de engrenagem e, sob o carregamento da mola de disco, se moverão para engate com a segunda roda de engrenagem. Essa configuração proporciona uma disposição altamente compacta, levando a caixas de engrenagens menores, mais leves. 0 espaço axial entre as primeira e segunda engrenagens, para acomodar o mecanismo seletor, pode ser reduzido para em torno de 20mm, para aplicações em carros típicos de estrada. A figura 5a mostra uns rebaixos 28c no topo de cada barra do primeiro conjunto de barras e um rebaixo 30c no topo de uma barra do segundo conjunto de barras. Os rebaixos 28c, 30c permitem que conexões sejam feitas entre as barras dos primeiro e segundo conjuntos de barras de engate 27, 29, com os braços das primeira e segunda molas de disco anulares 47, 49, respectivamente. A forma dos rebaixos 28c, 30c é tal que os rebaixos permitem que cada braço de mola se mova para um ângulo não perpendicular em relação às barras 28, 30, durante uma mudança de engrenagem.

Os rebaixos 28c, 30c, mostrados na figura 5a, são para uma configuração de duas molas de disco. Para concretizações tendo apenas uma mola de disco 147, os rebaixos 28c, 30c estão localizados mais centralmente ao longo do comprimento das barras 28, 30.

Quando um anel não é usado para fixar as posições das barras em um conjunto, as barras em um conjunto podem se mover por uma pequena quantidade em relação uma à outra, na direção axial. Isso é porque a única conexão entre as barras em um conjunto é proporcionada por uma mola de disco deformável. Uma única barra é presa a cada braço de mola de disco e cada braço pode se deformar independentemente dos outros, assim, permitindo o movimento relativo entre as barras. As barras em um conjunto, não obstante, se moverão essencialmente em uníssono.

Será apreciado por alguém habilitado que várias modificações podem ser feitas na concretização acima que estão dentro do escopo da presente invenção, por exemplo, o número de garras em cada uma das rodas de engrenagens não está limitado a três, por exemplo, qualquer número praticável de garras pode ser usado, Foi verificado que duas a oito garras são adequadas para a maioria das aplicações. Similarmente, o número de barras em um conjunto de barras pode ser qualquer número praticável, porém, mais preferivelmente, o número de barras em um conjunto iguala o número de garras em um grupo. 0 sistema de transmissão pode ser usado em qualquer veículo, por exemplo, carros de estrada, carros de corrida, caminhões de carga, motocicletas, bicicletas, veículos para remoção de terra, tais como máquinas de terraplenagem e veículos militares. 0 sistema também pode ser usado em qualquer máquina que tenha primeiro e segundo chassis girãveis, em que o acionamento deve ser transmitido de um dos chassis giráveis para o outro, por exemplo, em tornos mecânicos e máquinas de fresar.

Também será apreciado pela pessoa habilitada que o sistema de transmissão pode ser adaptado de modo que o conjunto seletor e as primeira e segunda rodas de engrenagens sejam montados no eixo mecânico de saída e as rodas de engrenagens fixas sejam montadas no eixo mecânico de admissão.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Sistema de transmissão caracterizado por incluir primeiro e segundo eixos rotacionáveis, e meios para transferir a movimentação de um dos eixos para o outro eixo, incluindo primeira e segunda rodas de engrenagem, cada uma montada, de forma rotacionável, no primeiro eixo e tendo as formações de acionamento formadas no mesmo, um conjunto seletor para transmitir seletivamente torque entre o primeiro eixo e a primeira roda de engrenagem e entre o primeiro eixo e a segunda roda de engrenagem, em que o conjunto seletor inclui um conjunto atuador e primeiro e segundo conjunto de membros de acoplamento que são movíveis para dentro e fora do acoplamento com as primeiras e segundas rodas de engrenagem, independentemente uma da outra, o referido conjunto seletor sendo arranjado tal que, quando uma força de acionamento é transmitida, um dos primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento engrenam, de forma acionável, a roda de engrenagem acoplada, e o outro conjunto de membros de acoplamento está, então, em uma condição descarregada, em que o conjunto atuador é arranjado para mover o conjunto de membros de acoplamento descarregado para o acoplamento de acionamento com a roda de engrenagem não engrenada para efetuar uma mudança de engrenagem.

2. Sistema de transmissão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conjunto seletor ser arranjado tal que quando uma força de frenagem é transmitida, o primeiro conjunto de membros de acoplamento engrena, de forma acionável, a roda de engrenagem acoplada, e o segundo conjunto de membros de acoplamento está em uma condição descarregada, e quando uma força de acionamento é transmitida, o segundo conjunto de membros de acoplamento engrena, de forma acionável, a roda de engrenagem acoplada, e o segundo conjunto de membros de acoplamento está, então, em uma condição descarregada.

3. Sistema da transmissão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o conjunto atuador ser arranjado para inclinar o conjunto de membros de acoplamento carregado em direção à roda de engrenagem não engrenada, sem desacoplar o conjunto de membros de acoplamento carregado da roda de engrenagem acoplada.

4. Sistema de transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de os primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento serem arranjados para girar, em uso, com o primeiro eixo.

5. Sistema da transmissão, de acordo com qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o primeiro eixo ser um eixo da entrada e o segundo eixo ser um eixo de uma saída e movimentação ser transferida do eixo da entrada para o eixo de saída.

6. Sistema de transmissão, de acordo com qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o conjunto seletor ser arranjado tal que, quando os primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento engrenam uma das primeiras e segundas rodas de engrenagem, a folga, quando da movimentação entre aceleração e desaceleração, é menor ou igual a quatro graus.

7. Sistema de transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de as formações de acionamento nas primeiras e segundas rodas de engrenagem compreendem primeiros e segundos grupos de dentes, respectivamente.

8. Sistema de transmissão, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de os primeiros e segundos grupos de dentes compreendem, cada um, entre dois e oito dentes, distribuídos uniformente nas primeiras e segundas engrenagens, respectivamente.

9. Sistema de transmissão, de acordo com cães da reivindicação 8, caracterizado pelo fato os primeiros e segundos grupos de dentes compreendem, cada um, entre dois e quatro dentes, e, de preferência, três.

10. Sistema de transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de os primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento compreendem entre dois e oito membros.

11. Sistema de transmissão, de acordo a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de os primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento compreendem entre dois e quatro membros, e, preferivelmente, três.

12. Sistema de transmissão, de acordo com qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o primeiro eixo incluir fendas arranjadas tal que os primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento podem deslizar axialmente ao longo das fendas e restringir radialmente as posições dos conjuntos de membros de acoplamento.

13. Sistema de transmissão, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a seção transversal das fendas ser em formato de T, fendida e entalhada.

14. Sistema de transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o conjunto atuador incluir ao menos um meio resilientemente deformável arranjados para mover pelo menos um dos primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento para o acoplamento com as primeiras e segundas rodas de engrenagem, quando os membros de acoplamento estiverem sob condições descarregadas.

15. Sistema de transmissão, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de pelo menos um meio resilientemente deformãvel esta arranjado para inclinar ao menos um dos primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento em direção à primeira ou segunda roda de engrenagem, quando os membros de acoplamento são acoplados, de forma acionável, com uma roda de engrenagem.

16. Sistema de transmissão, de acordo com as reivindicações 14 ou 15, caracterizado pelo fato de o conjunto atuador incluir primeiro e segundo meios resilientemente deformáveis conectados aos primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento respectivamente tal que os primeiros meios resilientemente deformáveis agem nos primeiros membros de acoplamento do conjunto e os segundos meios resilientemente deformáveis agem nos segundos membros de acoplamento do conjunto.

17. Sistema de transmissão, de acordo com as reivindicações 14 ou 15, caracterizado pelo fato de pelo menos um meios resilientemente deformável ser conectado aos primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento tal que os meios resilientemente deformáveis agem nos primeiros e segundos conjuntos de membros de acoplamento.

18. Sistema de transmissão, de acordo com a reivindicação 12 a 17, caracterizado pelo fato de os membros dos primeiros ejou segundos conjuntos de membros de acoplamento poderem executar movimento axial limitado, um em relação ao outro nas fendas.

19. Sistema de transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 18, caracterizado pelo fato de o meio resilientemente deformãvel ser uma mola, e, de preferência uma mola de disco.

20. Sistema de transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações até a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de a mola de disco incluir uma pluralidade de braços, cada braço tendo uma primeira parte que se estende circunferencialmente em torno de uma porção da mola de disco e uma segunda parte que se estende substancial e radialmente para dentro.

21. Sistema de transmissão, de acordo com alguma das reivindicações de 13 a 20, caracterizado pelo fato de o conjunto atuador incluir uma forquilha que ê arranjada para acoplar o pelo menos um meio resilientemente deformável a fim de mover o pelo menos um meio radialmente deformável axialmente ao longo do primeiro eixo.

22. Sistema de transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de as formações de movimentação serem arranjadas tal que elas não se estendem além do diâmetro exterior das rodas de engrenagem.