BRPI0418543B1 - transmissão e acionamento de acessório de velocidade constante - Google Patents

Abstract

transmissão e acionamento de acessório de velocidade constante uma transmissão de bilha planetária de razão de velocidade infinitamente variável compreendendo os membros planetários (15) em contato rolante com os rolamentos movíveis interno (23) e externo (26) e um sistema de acionamento de acessórios de velocidade constante utilizando a transmissão. a transmissão é infinitamente variável entre razões de aproximadamente 0,3 e 1,0. um eixo de entrada de transmissão (eu 1) é conectado a um movedor principal como um eixo de manivela do motor do veículo por uma correia acionadora (b1). a transmissão compreende pelo menos um eixo de sáida (22) que é coaxial com o eixo de entrada (11). um processador analisa a velocidade do eixo de manivela e conseqüentemente ajusta a razão de transmissão usando um motor escalonador (96) conectado a um mecanismo de acionamento do sem-fim (90) para manter uma velocidade de saída constante independente da velocidade do eixo de manivela.

Description

"TRANSMISSÃO E ACIONAMENTO DE ACESSÓRIO DE VELOCIDADE CONSTANTE" CAMPO DA INVENÇÃO A invenção diz respeito a uma transmissão e a um acionamento de acessório de velocidade constante utilizando a mesma, e mais particularmente, a uma transmissão de bilha planetária de razão de velocidade infinitamente variável tendo uma pluralidade de membros planetários em contato rolante com um rolamento interno e externo e um mecanismo de acionamento de acessório de velocidade constante acionado a correia para operar os acessórios do motor a uma velocidade substancialmente constante.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Motores de veículo em geral compreendem certos acessórios que são usados na operação do motor e do veículo. Tais acessórios podem incluir uma bomba de direção mecânica, um compressor de ar condicionado, um alternador, uma bomba de óleo, uma bomba de combustível e assim por diante. Estes acessórios são em geral acionados por uma correia serpentina. A correia serpentina engasta a uma polia em cada acessório como também em a um eixo de manivela do motor. 0 eixo de manivela do motor fornece o torque para acionar os acessórios. A medida que a correia é acionada pelo eixo de manivela ela necessariamente submetida às variações de velocidade do motor durante a aceleração e a desaceleração do veículo. Em outras palavras a velocidade operacional dos acessórios é diretamente proporcional â velocidade do motor. As variações na velocidade do motor resultam em operação ineficiente dos acessórios porque cada acessório deve ser projetado para operar satisfatoriamente na faixa de velocidade do motor inteiro. Isto necessariamente significa que a eficiência é menos que ótima para a maioria da faixa de velocidade. Portanto é desejável desacoplar os acessórios do eixo de manivela assim eles podem ser acionados a uma velocidade constante ótima.

Representativo da técnica é a patente U. S. no. 4.969.857 de Kumra (1990) que revela um mecanismo de acionamento de acessório de velocidade variável tendo uma correia lisa acionando uma polia de diâmetro variável em que uma polia de diâmetro fixo ligada à polia de diâmetro variável é usada para acionar outra correia acoplada aos acessórios.

Também representativo da técnica é a patente U. S. no. 4.305.488 de Mclntosh (1981) que revela um conjunto de acionamento de acessórios de veículo que incorpora um conjunto de engrenagem planetária de aumento de velocidade com uma entrada portadora acionada por motor.

Kumm representa uma resposta particularmente complexa ao problema, requerendo muitas partes de componente na polia de CVT que tem que operar de acordo para desempenhar-se corretamente. Também, Kumm não operará com uma correia mul-ti-raiada que é o acionador predominante em mecanismos de acionamento de acessório.

Uma transmissão continuamente variável de bilha planetária simples é desejável para reduzir possíveis modos de falha para um sistema de acionamento de acessório como também para aumentar a durabilidade.

Representativo da técnica é a patente de U.S no. 6.461.268 Bl de Milner (2002) que revela uma transmissão continuamente variável do tipo tendo os membros planetários em contato rolante com os rolamentos radialmente interno e externo cada um compreendendo duas partes axialmente espaçadas com dispositivo de controle para seletivamente variar a separação axial das duas partes de um rolamento. O que é necessário é um mecanismo de acionamento de acessório de velocidade constante que aciona os acessórios acionados a correia a uma velocidade substancialmente constante ao mesmo tempo usando uma transmissão de bilha planetária de razão de velocidade infinitamente variável tendo um mecanismo de acionamento de auto-trava. A presente invenção satisfaz esta necessidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O aspecto primário da invenção é fornecer um mecanismo de acionamento de acessório de velocidade constante que aciona acessórios acionados a correia a uma velocidade substancialmente constante ao mesmo tempo usando uma transmissão de bilha planetária de razão de velocidade infinitamente variável tendo um mecanismo de acionamento de auto-trava.

Outros aspectos da invenção serão apontados ou serão óbvios pela descrição a seguir da invenção e os desenhos em anexo. A invenção compreende uma transmissão de bilha planetária de razão de velocidade infinitamente variável compreendendo os membros planetários em contato rolante com rolamentos móveis interno e externo e um sistema de acio- namento de acessórios de velocidade constante que utiliza a transmissão. A transmissão é infinitamente variável entre razões de aproximadamente 0,3 e 1,0. Um eixo de entrada de transmissão é conectado a um movedor principal como um eixo de manivela do motor do veículo por uma correia acionadora. A transmissão compreende pelo menos um eixo de saída que é coaxial com o eixo de entrada. Uma polia de saída é ligada ao eixo de saída. Uma correia é engastada entre a polia de saída e vários acessórios do motor. Uma segunda extremidade do eixo de saída de transmissão pode ser acoplada diretamente a um acessório do motor montado na transmissão. Um sistema de controle incluso capta uma velocidade do eixo de manivela. Um processador analisa a velocidade do eixo de manivela e conseqüentemente ajusta a razão de transmissão usando um motor escalonador conectado a um mecanismo de acionamento do sem-fim para manter uma velocidade de saída constante independente da velocidade do eixo de manivela.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os desenhos em anexo, que são incorporados e formam uma parte do relatório descritivo, ilustram as modalidades preferidas da presente invenção, e juntos com uma descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

Fig. 1 é um esquemático de um sistema de acionamento de acessórios de velocidade constante, Fig. 2 é uma vista de corte transversal da transmissão .

Fig. 3 é uma seção transversal parcial dos rolamentos exibindo uma razão de acionamento máximo.

Fig. 4 é uma seção transversal parcial dos rolamentos exibindo uma razão de acionamento mínimo.

Fig. 5 é uma seção transversal parcial dos rolamentos. Fig. 6 é uma seção transversal parcial õa carcaça. Fig. 7 é uma seção transversal de um conjunto de seguidor.

Fig. 8 é um detalhe do cãrter e rolamento externo. Fig. 9 é um detalhe do mecanismo de acionamento de rolamento externo.

Fig. 10 é uma vista de corte transversal da transmissão.

Fig. 11 é uma vista em perspectiva da modalidade em tandem.

Fig. 12 é uma vista em perspectiva parcial da modalidade em tandem.

Fig, 13 é um diagrama de blocos do sistema de controle . Fig. 14 é um gráfico que mostra desempenho do veículo melhorado.

Fig. 15 é um gráfico que mostra velocidades de acessório comparadas uma velocidade do eixo de manivela.

Fig. 15 é um gráfico que mostra a velocidade de acessório comparada às velocidades do eixo de manivela para um sistema proporcionalmente acionado da técnica anterior.

Fig. 17 é um gráfico que mostra razões de velocidade para a transmissão.

Fig. 18 é um gráfico que mostra um ciclo de acionamento europeu exemplar.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA 0 sistema inventivo compreende um mecanismo de acionamento de acessório de velocidade constante (CSAD) que sígnificativamente reduz as perdas de energia parasitária dos acessórios acionados. Os sistemas resultam em desempenho de veiculo significativamente melhorado e acionabilidade, incluindo torque de saída de acionamento do veículo e melhorias de economia de combustível. 0 sistema compreende uma transmissão de membro planetário de razão infinitamente variável usada em um sistema de acessório de motor acionado a correia que permite os acessórios do motor serem operados a uma velocidade substancialmente constante visto que a velocidade do motor, e consequentemente do eixo de manivela, continuamente varia. Mantendo o mecanismo de acionamento de correia de acessório a uma velocidade mínima que satisfaz todos os requerimentos do veículo, i.e,, a velocidade mínima na qual o alternador libera corrente elétrica necessária e na qual o condicionador de ar libera refrigeração requerida, o sistema significativamente reduz as cargas de torque de acessório impostas no motor. Isto torna mais torque de saída disponível para propulsão do veículo, ou, reduz a quantidade de regulador de pressão (potência) necessária para manter o veículo a uma velocidade constante. Uma situação ótima é percebida quando a velocidade mínima acionada por acessório for menos que a velocidade do eixo de manivela, levando em conta as diferenças nos diâmetros das respectivas polias de acessório. Para ilustrar as vantagens do sistema de CSAD inventivo, aceleração do veículo e consumo de combustível são descritos como elementos indicativos de desempenho.

Um arranjo geral do sistema de acionamento de acessórios de velocidade constante é mostrado na Figura 1. Polia do acionador (A) é conectada a um movedor principal como o eixo de manivela de um motor de combustão interna (IC) do veículo. 0 motor de IC exemplar não é oferecido como uma limitação uma vez que o sistema inventivo pode ser usado na maioria de qualquer situação onde for desejável controlar ou variar uma velocidade de membro acionado com respeito a uma velocidade do acionador.

Polia acionada (B) é a polia de entrada 100 de uma transmissão infinitamente variável 1000 do tipo descrito aqui. Uma primeira correia sem fim BI é engastada entre as polias (A) e (B) assim acoplando a polia do acionador diretamente à polia acionada em uma configuração de acionamento de dois pontos. A velocidade da polia acionada (B) varia diretamente quando a velocidade da polia do acionador (A) variar. A correia BI pode compreender qualquer perfil de correia conhecido na técnica, incluindo multí-raiada, correia em v e dentada.

Transmissão 1000 aciona várias polias de acessório por via da polia de saída 101 que está conectada por uma segunda correia sem fim (B2) aos acessórios acionados, incluindo mas não limitados a um alternador (ALT), bomba de água (WP) e bomba de direção mecânica (PS) . Outro acessório, a saber, um compressor de condicionador de ar (AC), é mostrado diretamente conectado à transmissão 1000 e assim ao eixo de saída da transmissão como descrito em outro lugar neste relatório descritivo. Em um arranjo alternativo o compressor de AC não necessita ser conectado diretamente à transmissão e pode estar localizado em outro lugar no motor engastado com a correia B2 como estão os outros acessórios. 0 arranjo de acionamento revelado desacopla o eixo de manivela dos acessórios acionados, permitindo a velocidade rotacional dos acessórios ser variada pela transmissão independentemente da velocidade do eixo de manivela. Desacoplando os acessórios desta maneira serve para aumentar a eficiência dos acessórios e do motor.

Um tensionador de correia T é usado para tensionar a correia B2 para facilitar a transferência de torque da saída de transmissão para os acessórios. Tensionador T pode também compreender amortecimento, incluindo amortecimento assimétrico como conhecido na técnica. 0 mecanismo de transmissão descrito aqui é extremamente compacto e altamente eficiente. 0 projeto elimina alguma necessidade por um circuito hidráulico pressurizado para lubrificação ou controle da transmissão.

DESCRIÇÃO DA TRANSMISSÃO DE RAZÃO INFINITAMENTE

VARIÁVEL

Na Fig. 2, uma vista de corte transversal da transmissão e suas características de saída duais vantajosas são mostradas. Transmissão 1000 compreende um dispositivo do tipo conhecido em geral como uma transmissão continuamente variável (CVT). A transmissão compreende os membros planetários em contato rolante com rolamentos radialmente interno e externo. Cada rolamento compreende duas partes ou porções axialmente espaçadas. Dispositivos de controle responsivos a uma velocidade do motor são usados seletivamente para variar uma separação axial das duas partes do rolamento externo e assim uma posição radial dos membros de bilha planetários em contato rolante com os rolamentos. A variação na posição radial dos membros planetários varia a razão de saída e conseqüentemente uma velocidade rotacional do eixo de saída de transmissão.

Dispositivo sensível ao torque aplicado a um membro de entrada da transmissão opera para determinar uma variação de compensação na separação das duas partes do rolamento interno e desse modo a razão da transmissão. Dispositivo sensível ao torque também varia as forças trocadas entre os membros planetários e os rolamentos, normal para a interface entre eles (N) . A transmissão é descrita mais completamente na patente dos Estados Unidos no. 6.461.268 de Milner, a totalidade desta revelação é incorporada aqui por referência. A transmissão descrita na Fig. 2, às vezes também referida como um variador ou transmissão infinitamente variável, compreende cárter 5 dentro do qual é rotacionalmente montada uma carcaça de satélite 14. Carcaça de satélite 14 compreende porções 14a e 14b. Um membro acionador de entrada compreendendo eixo de entrada 11 é coaxialmente montado dentro da carcaça de satélite 14 no mancai 12 e mancai 13. Mancai 13 pode compreender qualquer mancai adequado conhecido na técnica, incluindo mas não limitado a mancais de bilhas e mancais de agulha. Anel freno 86 retém o mancai 13 na porção da carcaça de satélite 14b. Anel de encaixe sob pressão 12a retém o mancai 12 na porção da carcaça de satélite 14a. Carcaça de satélite 14 é rotatoriamente montada dentro do cárter 5 nos mancais 46, 47. Mancais (46,47) podem compreender qualquer um adequado co- nhecido na técnica como mancais de bilhas ou mancais de agulha. Anel freno 85 retém o mancai 46 na porção da carcaça de satélite 14b.

Porções da carcaça de satélite 14a, 14b são unidas através dos eixos 16. Eixos 16 compreendem pinos, uma extremidade destes é encaixada sob pressão na porção 14a. A outra extremidade é cooperativamente engastada com a porção 14b e pode compreender um encaixe sob pressão também.

Vedações (76, 78) contêm o fluido de tração dentro da transmissão e impedem a intrusão de material estranho dentro da transmissão.

Uma extensão cilíndrica axíal 22 da porção 14a constitui um de dois membros ou eixos propulsores de saída coaxiais da transmissão. 0 outro eixo de saída 102 é uma extensão axial da porção 14b. Pode-se ver que os eixos de saída 22 e 102 giram na mesma velocidade uma vez que cada é conectado mecanicamente a carcaça de satélite 14. A carcaça de satélite 14 é o meio pelo qual o torque é transmitido do eixo de entrada 11 para os eixos de saída e polia 101. Para realizar isto, a carcaça de satélite 14 também compreende quatro membros seguidores planetários dispostos simetricamente em volta do eixo geométrico do eixo de entrada 11 entre os rolamentos internos (23a, 23b) e os rolamentos externos (26a, 26b). Cada membro seguidor planetário 15 é suportado rotatoriamente através da carcaça de satélite 14 dos eixos do seguidor de satélite 16. Cada membro 15 é suportado rotatoriamente em cada eixo 16 através dos mancais de agulha 60, ou qualquer outro mancai adequado conhecido na técnica. Cada seguidor 15 pode axialmente mover ao longo de cada eixo 16 em resposta a um movimento de cada membro planetário 25, ver Fig. 3.

Os membros seguidores 15 compreendem um perfil arqueado côncavo aproximado por duas formas de cone truncado coaxialmente unidas em um eixo geométrico principal de cada um, ver Fig. 7. A forma cônica de cada membro seguidor fornece um meio vantajoso de engastar um membro seguidor a um membro planetário esférico 25. A saber, a forma côncava arqueada fornece dois pontos de contato entre a superfície do seguidor 15 e uma superfície do membro planetário 25, assim substancialmente diminuindo as forças de engaste e desse modo aumentando a durabilidade sob cargas altas quando comparado a um ponto simples de engaste.

Voltando agora para os conjuntos giratórios, eixo de entrada 11 compreende rolamento radialmente interno que compreende duas partes de rolamento interno 23a e 23b. A parte 23a é formada como uma parte integrante do eixo 11 ou pode também compreender uma parte separada que é encaixada sob pressão sobre o eixo 11. Partes 23a e 23b cada uma compreende superfícies arqueadas 27a e 27b respectivamente sobre as quais os membros planetários 25 rolam.

Parte 23b é um membro ajustável e é axialmente móvel ao longo do eixo 11 por um dispositivo de interengaste helicoidal compreendendo um engaste com roscas de parafuso de esfera, ver Fig. 3. 0 parafuso de esfera compreende vôos rosqueados de cooperação ou canais helicoidais 37 e 38 com elementos rolantes ou bilhas 39 cooperativamente dispostas nele, ver Fig. 10. Os canais helicoidais 37 e 38 e as bilhas 39 podem ser substituídas alternatívamente por um engaste rosqueado conhecido, por exemplo roscas "ajax" ou "acme" na parte 23b e eixo de entrada 11.

Em virtude da forma helicoidal dos canais 37, 38 uma rotação relativa do eixo de entrada 11 e da parte 23b em um sentido direcional fará com que a parte 23b seja deslocada axialmente para a parte 23a. Separação axial das duas partes 23a, 23b da cava interna ocorre onde hã rotação relativa entre a parte 23b e o eixo de entrada 11 no sentido direcional oposto.

Parte 23b é presa em contato leve contínuo aos membros planetários 25 pelo membro impulsionador 40 dos dispositivos de interengaste helicoidal. Membro impulsionador 4 0 compreende uma mola torsional e tem uma extremidade engastada a um limite no eixo 11 no membro 41 e a outra extremidade engastada à parte 23b. Mola 40 esta sob compressão contínua de forma que a parte 23b é impulsionada continuamente de forma axial ao longo e no eixo 11, resultando em um movimento de giro relativo que causa um deslocamento axial relativo da parte 23b, assim causando engaste contínuo da parte 23b com os membros planetários 25.

Rolamento externo 26 compreende partes do rolamento anular separável axialmente 26a, 26b. Rolamento externo 26 compreende parte 26a tendo uma porção cilíndrica se estendendo axialmente 42 dentro da qual a segunda parte do rolamento radialmente externo 26b é rotatoriamente engastada. Parte 26a e parte 26b são rotacionalmente conectadas por um dispositivo de interengaste helicoidal, a combinação compreendendo dispositivos para seletívamente variar a separação axial das partes de rolamento. A saber, uma superfície interna da porção cilíndrica 42 tem um canal helícoidal 43. Parte do rolamento radialmente externo 2 6b é um membro de ajuste e tem em sua superfície cilíndrica externa um canal helicoidal 44 . Elementos rolantes ou bilhas 48 tendo um engaste rolante estão dispostas entre o canal 43 e o canal 44 permitindo a parte do rolamento externo 26b girar com respeito à porção 42. Canal 43, canal 44 e bilhas 48 juntos formam um parafuso de esfera. Canais 43, 44 têm um afastamento grosso o bastante para realizar razão oportuna alterando entre os extremos sem requerer percurso excessivo da engrenagem sem-fim de alteração da razão, ver Fig. 9, embora não sendo tão grosso que as condições de contato simplesmente forçam os rolamentos separadamente. Os canais 43, 44 e as bilhas 48 podem também ser substituídos com um engaste rosqueado, incluindo roscas "ajax" ou "acme". Um movimento angular ou rotação da parte do rolamento externo 2 6b com respeito à parte 26a para realizar uma alteração de razão total é aproximadamente 150°.

Membros planetários 25 rolam ao longo das trilhas rolantes dos membros de rolamento. Trilhas de rolagem das partes do rolamento interno 23a, 23b e das partes do rolamento externo 26a, 26b, respectivamente identificadas 27a, 27b e 28a, 28b cada uma compreende, em corte transversal, uma superfície arqueada parcialmente circular, o raio desta é ligeiramente maior que o raio (RS) de cada um membro planetário esférico 25. A diferença no raio entre cada membro planetário 25 e as trilhas 27a, 27b, 28a, 28b causa um engaste de ponto teórico entre cada membro 25 e cada trilha. Um raio de curvatura de .superfície 27a e 27b pode ser selecionado para dar uma taxa desejada de alteração de razão com base em uma taxa na qual os membros 2 5 movem-se radialmente durante tal alteração de razão.

Os remendos de contato entre os membros 2 5 e—as superfícies 27a, 27b, 28a, 28b não devem ser muito grandes para evitar a assim chamada perda de giro que é o resultado das forças que desenvolvem no fluido hidrodinâmico entre os dois elementos em contato rolante. Disposta entre as partes 23a e 23b está a galeria 70 que fornece uma trajetória de fluxo de retorno para o fluido de tração que circula entre os membros 25 e os rolamentos interno e externo.

Através da operação do atuador e do mecanismo de acionamento do sem-fim, o método axial das duas partes do rolamento externo 26a, 26b controla a posição radial dos membros planetários aplicando pressão aos membros planetários 25 assim levando-os a mover o eixo de entrada na direção radialmente para dentro 11 assim impulsionando as duas partes do rolamento interno 23a, 23b separadamente. Isto altera a razão de saída da transmissão. A mola de torção 40 assegura engaste contínuo da parte do rolamento 23b com os membros 25. Claro que, as partes do rolamento externo 26a e 26b podem também moverem-se separadamente, assim levando os membros planetários a mover radialmente para longe do eixo de entrada 11, assim permitindo as partes 23a e 23b a moverem-se axialmente em direção uma à outra através da operação do dispositivo sensível ao torque.

Parte do rolamento 26a gira dentro dos entalhes no cárter 5 enquanto movendo-se para uma direção axial que é paralela ao eixo geométrico X-X para as alterações de razão. Eixo geométrico X-X é o eixo geométrico comum de rotação da transmissão, incluindo o eixo de entrada 11, as cavas interna e externa 23, 26, os eixos de saída 22, 102, como também sendo o centro da trajetória orbital dos membros planetários esféricos 25. Parte do rolamento 26b engasta o cãrter 5 em uma tal maneira para impedir rotação da parte 2 6b com respeito ao cãrter 5, mas de uma maneira do contrário para permitir movimento axial da parte 26b em direção ou para longe da parte 26a à medida que a parte 26a gira. A transmissão também possuí uma ação de junção unidirecional inerente com base na operação do mecanismo sensível ao torque. Durante as taxas de desaceleração altas onde os torques de inércia do componente são suficientes para superar os torques de fricção e de carga, a saída normal se tornará o acionador na transmissão. Isto faz com que a força de junção no rolamento interno 23b seja reduzida e uma condição de rolar livremente existirá. Cárter 5 compreende uma forma um pouco retangular em seção transversal. Pinos 71 conectam o lado do cãrter 72 e lado do cãrter 73 com o cãrter 5 usando porcas 74, ver Fig. 8. Aletas de refrigeração (CF) estendendo-se da superfície externa do cãrter 5 podem ser usadas para esfriar o fluido de transmissão e de tração. Cãrter 5 compreende reservatório 75 que recebe e contém o fluido de tração para a transmissão. O sistema de fluido de tração é despressurizado e do contrário opera em uma condição de pressão ambiente. Carcaça 14 gira parcialmente submersa no fluído de tração contido no reservatório 75. O fluido de tração é passado nas porções giratórias da transmissão durante a operação. 0 fluido de tração fornece o coeficiente requerido de fricção entre os membros planetários ou bilhas e as superfícies de rolamento. Os fluidos fluem ao redor dos membros planetários·· e saem do rolamento externo através da abertura 77 e do rolamento interno através da abertura 70. 0 fluido de tração também esfria a transmissão, 0 fluido de tração pode compreende quaisquer daqueles adequados para o serviço conhecidos na técnica incluindo Santotrac® 50 ou Santotrac® 2500. Cada fluido é um fluido de tração com base em hidrocarboneto sintético de viscosidade baixa usado onde resistência de filme média para alta é desejável. Os fluidos estão disponíveis de Findett Corporation, 8 Governor Drive, St., Charles, MO 63301. Cãrter 5 também compreende dispositivos para montar em um motor, ver Fig. 11.

Embora esta descrição inclua um sistema de acionamento de acessórios de velocidade de constante orientada automotiva, deve ser entendido que a transmissão inventiva pode ser usada em qualquer aplicação que requer uma transmissão disposta entre um acionador e equipamento acionado. Nestes casos o acionador pode ser acoplado diretamente ao eixo de entrada 11 da transmissão como também a correia e polia. A transmissão inventiva pode ser usada, por exemplo e não por via de limitação, em aplicações de sistema de tração de veículo ou motocicleta como transmissões, como também bombas de pasta, bombas de água, compressores de ar e gás, HVAC, equipamento de manipulação de ar, bombas de manipulação de material de volume, e assim por diante. Em cada caso o equipamento é acionado por um acionador primário como um motor elétrico ou motor de combustão interna. A transmissão fica disposta entre o motor ou máquina e o equipamento acionado ou sistema de tração. -A— ea-ra-eter-r&biea-continuamente variável da transmissão permite controle de velocidade infinita e precisa da velocidade do equipamento acionado. A transmissão inventiva fornece a vantagem de oferecer a faixa mais ampla possível de razões de velocidade para um requerimento de sistema de acionamento quando comparada a uma transmissão do tipo engrenagem. Também, a característica de saída dual da transmissão permite duas partes do equipamento ser acionadas por uma transmissão simples ao mesmo tempo utilizando um acionador simples. Se um mecanismo de acionamento de correia com uma saída de transmissão, então partes múltiplas do equipamento acionado podem ser acionadas em diferentes velocidades . DESCRIÇÃO DA OPERAÇÃO.

Em operação, o eixo propulsor de entrada 11 é acionado pela correia BI engastada na polia 100. Rotação do eixo propulsor de entrada 11 leva o rolamento interno 23 a girar e carregar com ele nas superfícies 27a e 27b, por contato rolante, os membros planetários 25 que rolam sobre as superfícies curvadas 28a e 28b do rolamento externo 26. Membros planetários 25 são restrigidos por seu contato com as superfícies curvadas 27a, 27b e 28a, 28b do rolamento radialmente interno e radialmente externo 23, 26 respectivamente. Uma vez que a parte do rolamento interno 23a é fixa na posição com respeito ao eixo 11, todos os movimentos radiais e axiais dos membros esféricos 25 são definidos e referidos à parte 23a. Consequentemente a trajetória seguida por um centro de cada membro 25 descreve uma curva encaixa com a forma arqueada da superfície 27a. 0 mecanismo opera como um dispositivo sensível ao torque que permite movimento rotativo e axial de compensação da parte do rolamento interno móvel 23b com respeito à parte do rolamento fixa 23a. 0 dispositivo sensível ao torque compreende membro de impulsão 40 e dispositivos de interengaste helicoidal 37, 38, 39, agindo para reagir às forças exercidas pela transmissão das forças de acionamento entre o rolamento radialmente interna 23 e os membros planetários 15. O dispositivo sensível ao torque age tanto para determinar a variação de compensação na separação das partes do rolamento interna 23 e desse modo a razão de transmissão do dispositivo, e variar as forças trocadas entre os membros planetários 15 e os rolamentos normais para a interface entre eles.

Colocado de outro modo, o dispositivo de interengaste helicoidal sensível ao torque reage uma força circunferencial direta e uma força axial tendo um componente circunferencial. O componente circunferencial da força axial é substancialmente igual e oposta em sinal da força circunferencial direta reagida pelo interengaste helicoidal. Isto minimiza a força requerida para ser solicitada ao dispositivo de controle seletivamente variando a separação axial das duas partes axialmente espaçadas do rolamento externo para manter ou alterar uma razão de transmissão da transmissão.

Cada membro planetário 25 é também rotacionalmente engastado em um membro seguidor 15. Movimento planetário dos membros 25 é transmitido aos membros seguidores 15 e, por meio dos eixos 16, para a carcaça de satélite 14 que é por sua vez conectada aos eixos de saída 22 e 102. Uma vez que os membros 25 movimentam-se ambos radial e axíalmente com respeito ao eixo 11 durante as alterações de razão da transmissão cada membro seguidor 15 é também ligeiramente móvel axíalmente nos mancais 60 em uma direção paralela ao eixo geométrico X-X de forma que contato apropriado com cada membro 25 é mantido através da faixa inteira do movimento de cada um.

Alteração da razão da transmissão é realizada através da variação no método relativo ou separação das partes do rolamento radialmente externo 26a, 26b. Isto é causado através de rotação em uma direção ou o outro da parte do rolamento externo 26a através do mecanismo de acionamento do sem-fim 90. Rotação da parte do rolamento externo 26a causa uma força maior ou menor a ser aplicada aos membros planetários 25 impulsionando-os radialmente internamente na direção do rolamento interna 23. À medida que as duas partes do rolamento externo 26a, 26b são colocados juntas, as forças exercidas nos membros planetários 25 aumenta. A força radialmente para dentro aplicada no rolamento interno 23a, 23b o impulsiona separadamente causado pela rotação relativa da parte do rolamento 23b com respeito ao eixo 11 através da operação das bilhas 39 nos canais 37, 38.

Parte do rolamento 23b gira na mesma velocidade que a parte do rolamento 23a além de uma variação transiente secundária quando movimento relativo em um arco limitado ocorrer para compensar o ajuste das pressões aplicadas pelos membros planetários 25. Mais particularmente, a rotação do eixo 11 na direção intencionada do mecanismo de acionamento leva a parte do rolamento 23b aproximar-se da parte 23a axialmente quando resistida pelo arrasto de forma que qualquer execução no contato rolante entre os rolamentos e os membros planetários 25 é acolhida até as forças exercidas no interengaste helicoidal através da parte do rolamento 23b e do eixo propulsor 11 equiparar às forças de reação entre a parte do rolamento 23b e os membros planetários 25. Neste momento nenhum deslocamento axial adicional da parte do rolamento 23b com relação à parte do rolamento 23a ocorre.

Uma razão de transmissão é determinada pela posição radial da parte do rolamento 26a e por sua vez, dos membros planetários 25. A função das roscas do rolamento interno 37, 38 e das bilhas 39 é manter a razão de força (de tração) normal a tangencial (n/f) de cada ponto de contato do membro planetário 25 dentro de uma certa faixa, A razão deve ser grande o bastante para assegurar que deslize excessivo não ocorra (pelo menos n/f = 10 para lubrificação parcial e até duas vezes essa para lubrificação hidrodinâmica total) mas não tão grande que uma força normal significativamente maior (N) seja aplicado que necessária, que reduziría a eficiência, capacidade de torque e a vida da unidade.

Uma forma do membro planetário esférico 25 é bem adaptada a este papel porque um tal membro planetário está em equilíbrio sob a ação de quatro forças de "aperto" radial de contato periférico aplicadas pelos rolamentos no plano da Fig. 2 (a direção y) e uma força motriz através do centro de membro normal para o plano do desenho (a direção z), como aqui, y/z tem o mesmo valor onde quer que na periferia os pontos de contato possam estar. Isto significa que os valores de y/z do rolamento interno e externo são iguais para qualquer ajuste de razão da transmissão. Mola de torção 40 agindo em um rolamento interno 23b fornece pré-carga suficiente para assegurar que sempre há pressão de contato suficiente para o mecanismo sensível ao torque para funcionar quando o torque sair de zero. Cãrter 5, com porções de extremidade 72 e 73, contém a unidade de transmissão variável em sua totalidade com a exceção dos eixos de entrada e de saída e do mecanismo de acionamento do sem-fim, tornando o pacote geral muito compacto. Consequentemente, a invenção é muito adequada, por exemplo, para a transmissão para um acionamento de acessório de velocidade constante. Para o uso em um sistema de acionamento de correia de acessório uma saída de transmissão 1000 compreende uma polia multi-raiada no eixo de saída 22. Outro eixo de saída 102 estende-se ao eixo coaxíalmente oposto 22. Eixo 102 pode também ser acoplado diretamente a um acessório, como um compressor de condicionador de ar, ver Fíg. 11. A combinação da transmissão, consolo de montagem e acessório ligado compreende um conjunto completo que é montável como uma unidade isolada em um motor do veículo. Claro que, o compressor de condicionador de ar (A/C) é apenas oferecido como um exemplo e qualquer outro acessório pode ser montado na transmissão também, incluindo sem limitação uma bomba de direção mecânica, alternador, bomba de combustível, bomba de óleo, bomba de água, como também qualquer outro acessório.

Deve ser observado que os membros de entrada e de saída podem ter suas respectivas funções invertidas, ou seja, a entrada pode ser recebida através do eixo 22 e a saída transmitida através do eixo 11. Isto resulta em um aumento no torque de saída sobre o torque de entrada. Conseqüentemente, a transmissão pode ser operada em qualquer direção de transmissão de torque rotacional.

Na configuração de rolamento ilustrada na Fig. 3 o raio de contato rolante (Rl) entre os membros 25 e a cava interna 23 é relativamente grande e o raio de contato (R3) entre os membros 25 e a cava externa 26 é relativamente pequeno. Nesta configuração a razão de transmissão entre o eixo de entrada 11 e o eixo de saída 22, 102 é aproximadamente 1,0. Como descrito em outro lugar neste relatório descritivo, o raio de contato rolante é controlado pela posição com relação às partes 26a e 26b. A posição axial da parte 26b é controlada pelo mecanismo de acionamento do sem-fim 90, ver Fig. 9. Ação do mecanismo de acionamento do sem-fim 90 na parte 26a move-se axialmente a parte 26b parcialmente girando a parte 26a em volta do eixo 11 ou na direção à direita ou na direção anti-horãrias.

Referindo à Fig. 4, pela operação do mecanismo de acionamento do sem-fim 90 em uma direção oposta à ilustrada na Fig. 3, parte do rolamento 26b move-se axialmente em direção à parte 2 6a à medida que a parte 26a gira de forma que os membros 25 são forçados a mover radialmente para dentro. Movimento dos membros 25 é compensado pelo método axial da parte do rolamento interno 23b em direção à parte 23a como causado pela ação da mola de torção 40 carregando na parte 23b. Nesta configuração o raio de contato rolante (R2) entre os membros 25 e o rolamento interna 23 é relativamente pequeno e o raio de contato (R4) entre os membros 25 e o rolamento externo 26 é relativamente grande. Nesta configuração, a razão de transmissão entre o eixo de entrada 11 e o eixo de saída 22, 102 é aproximadamente 0,3.

Uma vez que a parte do rolamento interno 23a não se move, os membros 25 rolam sobre a superfície 27a e assim seguem o contorno da superfície 27a. 0 centro de cada membro 25 move-se aproximadamente na direção D2, deslocando-se radialmente para dentro e axialmente de forma simultânea à medida que a razão é alterada da Fig. 3 a Fig, 4. A razão de entrada/saída está também sujeita aos diâmetros relativos da polia de entrada 100 e saída 101, assim adicionando outra dimensão da variabilidade ao sistema inventivo. Por exemplo, o diâmetro da polia de saída 101 pode ser emparelhada para cooperar com o diâmetro de cada uma das polias de acessório. Selecionando o diâmetro de cada polia corretamente no sistema permite a velocidade rotacional desejada ser realizada para cada acessório para uma velocidade do eixo de manivela do motor correspondente. As razões de polia divergentes são intensificadas pela característica infinitamente variável da transmissão.

Fig. 5 é uma vista em perspectiva secional transversal do eixo e rolamentos. Rolamento interno 23 e rolamento externo 26 são mostrados. Parte do rolamento interno 23b move-se em direções + D girando em volta do eixo de entrada 11 no parafuso de esfera (37, 38, 39) . Parte do rolamento externo 26b move-se em direções + D também em virtude da rotação da parte do rolamento externo 26a em direção R no parafuso de esfera 43, 44, 48, ver Fíg. 10. Galeria de fluido 77 fornece uma trajetória para o fluído de tração circulante para deixar a carcaça e a área de rolamento e retornar para o reservatório 75. O eixo geométrieo de rotação da transmissão é observado por X-X.

Fig. 6 ê uma vista secional transversal parcial da carcaça. Carcaça 14 compreende porção da carcaça 14a e porção da carcaça 14b. Suportes do seguidor 80 estão simetricamente dispostos em volta da carcaça 14. Cada eixo 16 é conectado a um consolo 80, e assim a carcaça 14, nos orifícios 82. Pinos de guia 84 dispostos nos orifícios 81 são usados para corretamente alinhar as porções da carcaça 14a e 14b, Um membro planetário 25 rola dentro um respectivo espaço 83. Espaços 83 são simetricamente dispostos em volta da carcaça 14 entre os suportes do seguidor 80. Anel freno 86 engasta na porção 14b do sulco 96. Eixos de saída 22 e 102 estendem-se respectivamente da porção· da carcaça 14a e 14b.

Fig. 7 é uma vista secional transversal do conjunto de seguidor. Seguidor 15 compreende uma forma arqueada tendo uma seção transversal que é aproximada através por dois cones truncados unidos ponto a ponto. Isto resulta em uma seção transversal substancialmente côncava tendo raios Al e A2 que engastam nos membros 25. Raio Al pode ser igual ou maior ao raio A2. Esta forma é vantajosa porque fornece dois pontos de contato com cada bilha 25 e seguidor 15. Isto fornece eficiência melhorada e precisão para transferência de torque. Isto também reduz o carregamento de um ponto simples para dois pontos sem significativamente aumentar as perdas de fricção de rolagem.

Para seguir cada membro 25 quando uma razão for alterado, o seguidor 15 é ligeiramente de forma axial móvel na direção M nos mancais de agulha 60 ao longo do eixo 16. Mancais de agulha 60 estão contidos entre os ressaltos 61, 62 no eixo 16. Os ressaltos 61, 62 para conter mancais 60 podem compreender anéis frenos conhecidos na técnica também. O seguidor 15 é mostrado axi-almente deslocado no eixo 16.

Fig. 8 é um detalhe do cárter e rolamento externo. Cárter 5 compreende seções 72, 73. A parte do rolamento externo 26b é mostrada com pinos-guias 26c. Pinos-guias 26c engastam nos orifícios na seção de cárter 72. Parte do rolamento 26b é livremente móvel em uma direção axial (com respeito ao eixo geométrico X-X) nos pinos-guias 26c à medida que parte do rolamento externo 26a é girada pelo mecanismo de acionamento do sem-fim 90. Pinos-guias 26c restringem a parte do rolamento externo 26b de girar quando a parte 26a gira.

Pinos 71 e porcas 74 mantêm as seções de cárter 72 e 73 juntas. Aletas de refrigeração CF são montadas em uma superfície externa do cárter 5 e radiam calor da transmissão.

Fig. 9 é um detalhe do mecanismo de acionamento de rolamento. Mecanismo de acionamento do sera-fim 90 é ligado ao cárter 5 usando dispositivos conhecidos por exemplo pinos, parafusos com porcas ou parafusos, mecanismo de acionamento do sem-fim 90 compreende um motor escalonador de DC 96. Em forma de exemplo e não de limitação, um motor escalonador adequado é fabricado por LIN Engineering, modelo número 4218L-01. O motor escalonador pode ser visto em www.linengineering.com/our_products/4218 .htm. Outros motores escalonadores conhecidos na técnica podem ser usados também. Controlador do motor escalonador 97 é conhecido na técnica também e pode ser obtido de LIN Engineering ou outro fornecedor adequado.

Roda dentada 91 é conectada ao eixo de saída do motor 96. Por via de exemplo, a roda dentada 91 compreende 3 0 dentes e um diâmetro de passo de 28.65 mm. Uma roda dentada de cooperação 92 é ligada ao mecanismo de acionamento do pinhão sem-fim 94. Por via de exemplo, a roda dentada 92 tem 15 dentes e um diâmetro de passo de 14,32 mm. Conseqüentemente, a razão de acionamento neste exemplo não-limítativo é 2:1. Correia dentada B3 é capturada entre a roda dentada 91 e 92 e compreende 45 dentes e um passo de 3 mm, para um comprimento de passo total de 135 mm.

Se engrenagem sem-fim 93 é maquinada no pinhão acionador 94. Uma trilha da engrenagem sem-fim de cooperação 95 é maquinada na parte do rolamento externo 26a. Um conjunto de engrenagem sem-fim exemplar está disponível de W.M. Berg em www.wmberg.com, número de lote WCS-7S. Por exemplo, sem-fim 93 compreende uma rosca simples com um diâmetro de passo de 12,0 mm, um avanço de 3,14159 mm, um ângulo de avanço de 4,75 graus, e um ângulo de pressão de 14,5 graus. 0 diâmetro de passo da engrenagem sem-fim 95 é 88 mm e compreende 88 dentes. Desse modo, o módulo é 1,0. 0 ângulo helicoidal é 4,75 graus, o ângulo de pressão é 14,5 graus e o passo circular é 3,14159 mm. A distância do centro do conjunto de engrenagem sem-fim será 50,00 mm (1/2 de (88+12)) e a razão é 88:1.

Um componente friccional é criado entre o pinhão 94 e o mancai no cãrter 5, a saber, o pinhão 94 axialmente engasta em um membro friccional que compreende uma arruela de escora 97 no cárter 5, ver Fig. 2, Arruela de escora 97 tem um coeficiente de fricção em sua superfície de engaste com o pinhão 94, A força friccional criada pelo engaste entre a arruela 97 e o pinhão 94 resiste à rotação do pinhão durante a operação, mas mais particularmente, impede a rotação do pinhão quando for desejável que o sem-fim e consequentemente o rolamento externo permaneçam imóveis e consequentemente deslocamento axial da parte do rolamento é contido, por exemplo, para uma velocidade do motor de estado imóvel e conseqüentemente condição operacional da transmissão de estado imóvel. Em uma tal condição de estado imóvel o 96 é desativado. A contra-superfície friccional para a arruela de escora 97 é o cãrter de alumínio 5.

Arruela de escora 97 pode ser feita de aço. Ela pode também compreender um revestimento ou superfície de fricção super-moldada em uma inserção de aço.

Graxa ou óleo leve pode ser usado para uma arruela de escora não-revestida com aço. Neste caso o coeficiente de fricção da arruela somente de aço é aproximadamente 0,9-1,1. No caso onde for necessário reduzir o coeficiente de fricção para abaixo do de aço os materiais termoplãsticos a seguir podem ser usados (por via de exemplo e não de limitação) : Arlen AE 4200 (Mitsui Petrochemical), Lubrícomp 189 (LNP Engineered Plastics) . O coeficiente de fricção para os materiais termoplãsticos é aproximadamente 0,06 a 1,0. Óleo ou graxa não é usada com os materiais termoplãsticos.

No caso onde for necessário aumentar o coeficiente de fricção acima do de aço os materiais termoplástícos a seguir podem ser usados (por via de exemplo e não de limitação) : Lubriloy RL (LNP Engineered Plastics), TEP 642 (Thomson Industries) . 0 coeficiente de fricção usando estes materiais são aproximadamente 0,14 a 1,20. Óleo ou graxa não é usada com estes materiais termoplástícos.

Quaisquer dos materiais termoplástícos anteriores podem ser moldados na inserção da arruela de aço ou podem ser usados sem uma inserção de aço. A configuração mecânica e friccional descrita resulta no mecanismo de acionamento do sem-fim sendo auto-travada quando o motor 96 não estiver em operação. O torque fornecido pelo motor 96 necessita apenas ser suficiente para superar a força friccional entre a arruela 97 e o pinhão 94 e a força radial dos membros 25 para assim causar rotação da parte do rolamento externo 26a, Uma vez o rolamento externo é movido para uma posição desejada, e conseqüentemente razão de saída de transmissão, o motor 96 é desativado. A característica friccional do mecanismo de acionamento do sem-fim depois impede rotação adicional (e movimento axial) do rolamento externo 26a por operação do pinhão de auto-trava.

Fig. 10 ê uma vista de corte transversal da transmissão. Referindo também à Fig. 2 e Fig. 9 o parafuso de esfera interno compreende canais helícoidais de cooperação 37 e 38 com bilhas de cooperação 39 dispostas nele. Por exemplo e não por via de limitação, o parafuso de esfera compreende um diâmetro de passo de 18 mm, um avanço de 9,57 mm e um diâmetro de bilha de 2,65 mm. 0 ângulo de hélice é 9,63 graus. 0 parafuso de esfera compreende três começos. 0 número de bílhas por começo é 37 para um número total de 111 bilhas. 0 comprimento axial nas bilhas é 21,5 mm.

Como descrito em outro lugar neste relatório descritivo, parte do rolamento externo 26b move-se em direção +D girando dentro da parte do rolamento externo 26a em direção R em parafuso de esfera 43, 44, 48, veem Fig. 5. 0 parafuso de esfera tem um diâmetro de passo de 107 mm, um avanço de 16,01 mm e um diâmetro de bilha de 3,00 mm, O ângulo de hélice ê 2,73 graus e tem 4 começos. 0 número de bílhas por começo é 15 . O número total de bilhas de parafuso de esfera é 60. O comprimento axial nas bilhas é 8,4 mm.

Pinhão 94 é engastado no cárter 5. Motor 96 é diretamente montado no cárter 5 através de dispositivos conhecidos na técnica, como por pinos, parafusos com porcas ou parafusos. Lubrificação por salpico pelo fluido de tração é fornecida a ambos os parafusos de esfera por rotação da carcaça de satélite 14.

Fig. 11 é uma vista de corte transversal da modalidade em tandem. Neste arranjo de exemplo, compressor de ar condicionado AC é acoplado diretamente à transmissão 1000. Uma embreagem de entrada de AC é diretamente conectada ao eixo de saída 102, ver Fig. 12. Prendedores 200 conhecidos na técnica, por exemplo, parafusos, pinos de fixação ou pinos, são usados para ligar AC ao cárter 5 da transmissão 1000. Membros de cárter 202 recebem os prendedores 200. Os prendedores 201 conectam AC a um bloco do motor. Prendedores 201 compreendem pinos, pa- rafusos com porcas ou parafusos ou quaisquer outros prendedores adequados conhecidos na técnica.

Nesta modalidade, a cobertura contra pó 103 como mostrada na Fig. 10 é removida da transmissão para permitir conexão direta da embreagem de entrada de AC ao eixo 102.

Cobertura contra pó 1001 protege a correia B3 dos detritos.

Fig. 12 é uma vista em perspectiva parcial da modalidade em tandem. A maior parte da transmissão 1000 é deletada desta vista com a exceção da porção da carcaça 14b e do eixo 102. O eixo 102 da porção da carcaça 14b é mostrado diretamente conectado à embreagem de entrada do compressor de condicionador de ar ACC. O compressor de condicionador de ar opera na mesma velocidade que eixo de saída 102. Porém, o compressor de condicionador de ar não necessariamente opera na mesma velocidade que os acessórios acionados. A velocidade do compressor de AC é uma função do diâmetro da polia do eixo de manívela A e da polia da entrada de transmissão 10 0 e da razão de transmissão. Conseqüentemente, a velocidade do compressor acoplado diretamente como mostrada é em parte determinada pelo diâmetro da polia de entrada 100. Por outro lado, os outros acessórios mostrados na Fig. 1 são acionados através da polia de saída 101 cujo diâmetro pode também ser selecionado para dar uma velocidade de acessório desejada que é diferente ou igual â velocidade do compressor de condicionador de ar com base no diâmetro de cada uma das polias de acessório. Conseqüentemente, o arranjo acessório em tandem permite duas velocidades dos acessórios independentes; uma velocidade sendo do eixo de saída 102 e a outra sendo uma função das razões de polia entre a polia 101 e os vários diâmetros individuais da polia de acessório. Isto fornece variabilidade vasta para otimização do sistema.

Fig. 13 é um diagrama de blocos do sistema de controle. Hardware e software de controle compreendem o microprocessador do controlador do motor escalonador 98 (Ά) e o software residente na memória do microprocessador. 0 software residente na memória do microprocessador compreende um esquema de controle proporcional “diferencial (PD) (B). Também armazenado na memória ■ para uso pelo software está uma velocidade de acessório desejada (C) . Microprocessador 98 recebe sinais de um sensor de velocidade do eixo de manivela e um sensor de velocidade de acessório. 0 controle proporcional-diferencial implementa uma estratégia de controle eficaz e simples. O software calcula um erro entre uma velocidade de acessório desejada (C) e uma velocidade de acessório atual (obtida por uma alça de rea-limentação). Ele toma o erro calculado entre a velocidade de acessório desejada e a velocidade atual e o equilibra com uma constante proporcional e um diferencial de constante. Se houver uma diferença entre a velocidade de acessório desejada e a velocidade de acessório atual, um sinal de erro é gerado e transmitido ao motor escalonador acionador 97 que faz o escalonador motor 96 ajustar a razão de transmissão para levar o acessório a acelerar para emparelhar a velocidade desejada mais de perto. Quando a velocidade de acessório atual ficar igual à velocidade de acessório desejada nenhum sinal de erro estará presente e o motor escalonador é desativado. Como descrito em outro lugar, o mecanismo de acionamento, a engrenagem sem-fim de auto-trava e o rolamento externo impedem a transmissão da razão de alteração enquanto o motor escalonador é desativado. 0 motor escalonador pode ser acionado por um sistema de 12V ou 42 V (D).

DESCRIÇÃO DO DESEMPENHO DO SISTEMA

Usando o software de simulação de veículo, por exemplo, GT-Drive™ de Gamma Technologies, Inc., é possível quantificar os benefícios do sistema de CSAD inventivo. 0 debate exemplar a seguir diz respeito à simulação do desempenho de um Ford FOCUS™ com um moto de 2 , OV e uma transmissão manual de cinco velocidades.

Um mapa da eficiência da transmissão é como segue: Eficiência e em %, velocidade é em RPM e torque é em N/m. 0 desempenho de aceleração significativamente melhorado do veículo usando o sistema inventivo é mostrado na Fig. 14. Fig. 14 descreve as diferenças de desempenho de aceleração do veículo entre duas velocidades de acessório exemplares. Curva (B) descreve o desempenho de um motor da técnica anterior usando um sistema de acionamento de correia assíncrono da técnica anterior (ABDS) . No sistema da técnica anterior a velocidade do mecanismo de acionamento de acessório é diretamente proporcional à velocidade do eixo de manivela do motor uma vez que os acessórios são diretamente acoplados ao eixo de manivela por uma correia simples. Em comparação, quando a polia de saída de transmissão 101 for operada a uma velocidade constante de aproximadamente 885 RPM (Curva - (A)} usando o sistema inventivo, uma segunda melhoria aproximada de 4,0 no tempo de aceleração de 0-60 MPH é percebida. 885 RPM é a velocidade inativa do motor onde o alternador gera aproximadamente 70 % de sua corrente avaliada. Quando os acessórios forem operados a uma velocidade constante de 2000 RPM (Curva (C)), a velocidade mínima onde o alternador gera aproximadamente 100 % de sua corrente avaliada, a melhora no tempo de 0-60 decorrido é apenas levemente menor que aproximadamente 4,0 segundos. Em qualquer caso (A ou C) operando os acessórios em uma velocidade constante em ou menos que a velocidade do eixo de manivela do motor sígnificativamente melhora o desempenho do veículo fornecendo torque adicional ao eixo propulsor que pode ser do contrário usado no mecanismo de acionamento dos acessórios.

Fig, 15 é um gráfico que mostra que embora a velocidade do motor varie continuamente à medida que a transmissão altera as engrenagens, a velocidade de acessório permanece substancialmente constante usando o sistema de CSAD inventivo. A saber, a velocidade dos eixos 22 e 102 é substancialmente constante na faixa de velocidade operacional do eixo de manivela para essencialmente duas condições operacionais do motor, a saber, compreendendo velocidades mais que inativas, e, a velocidade do motor em inativo. A bomba de direção mecânica (PS), compressor de condicionador de ar (AC), alternador (ALT) e bomba de água (WP) todos operam em velocidades substancialmente constantes para cada uma das duas condições operacionais, embora a velocidade do alternador seja relativamente mais alta que a velocidade dos outros acessórios. As velocidades ilustradas na Fig. 15 são apenas fornecidas como um exemplo de características operacionais relativas dos componentes de acionamento e não como limitando as velocidades dos acessórios para um sistema.

Contrastando o sistema inventivo com a técnica anterior, Fig. 16 mostra o comportamento da velocidade de um sistema da técnica anterior com uma conexão de acionamento de acessório de razão fixa ao eixo de manivela. A velocidade de acessório (B) , (C) e (D) é diretamente proporcional à velocidade do eixo de manivela (A) uma vez que o mecanismo de acionamento de acessório é acoplado diretamente ao eixo de manivela por uma correia. Este tipo de operação da arte anterior é ineficiente uma vez que cada acessório deve poder operar satisfatoriamente na faixa de velocidade vasta apresentada pelo eixo de manivela.

Fig. 17 descreve uma variação da razão de engrenagem exemplar para a transmissão para manter um comportamento de velocidade constante do mecanismo de acionamento de acessório.

Melhorias de eficiência de combustível exemplares são mostradas para outras velocidades de acessório: Os valores em indicam a porcentagem de tempo o AC (condicionador de ar) e Alt (alternador) estão em operação. Por exemplo, pode-se ver que durante o ciclo de cidade a 1400 RPM com o AC a 100% e Alt a 100%, o % de aumento em MPG é aproximadamente 11 %. Igualmente durante ciclo de rodovia, o % aumento é aproximadamente 11 %. A análise descrita foi também executada em um motor de 5,3 L de SUV com os resultados a seguir: Tabela 1, abaixo, ilustra a melhora esperada em economia de combustível durante o ciclo de acionamento europeu mostrado na Fig. 18 para motor de 2,0 litros. Tabela 1 leva em conta a eficiência de transmissão de torque da transmissão que é estimada em aproximadamente 90 %. Porém, a eficiência da transmissão necessita apenas ser aproximadamente acima de 85 % para realizar as economias de combustível estimadas se a velocidade de acessório for controlada em aproximadamente 2000 RPM. 0 alternador é operado continuamente em aproximadamente 5000 RPM+ para realizar eficiência máxima. 0 sistema pode tolerar uma eficiência de transmissão inferior (< 85 %) se a velocidade de acessório for ajustada em aproximadamente 850 RPM. A melhoria do sistema inventivo no sistema da técnica anterior é ilustrada na Tabela 2.

TABELA 1: ECONOMIA DE COMBUSTÍVEL PARA EFICIENCIAS DE CSAD DIFERENTES NO CICLO EUROPEU

TABELA 2: MELHORIAS DO SISTEMA DE CSAD NO PRESENTE SISTEMA DE RAZÃO FIXA

Também, sob acionamento de velocidade constante, como ao experimentado em uma rodovia, economias de combustível significativas são também percebidas. Isto é ilustrado na Tabela 3 onde é assumida a eficiência da transmissão de CSAD inventiva ' para ser aproximadamente 85 %. Claro que, à medida que a eficiência varia, assim também as economias de combustível em velocidade constante.

TABELA 3: ECONOMIAS DE COMBUSTÍVEL EM VELOCIDADE DE VEÍCULO CONSTANTE

Uma vez os acessórios são acionados a uma velocidade substancialmente constante, os acessórios como o compressor de condicionador de ar e o alternador podem ser projetados para ser o mais eficiente na velocidade constante escolhida que ser projetados para ter desempenho bom na faixa inteira de velocidade eixo de manivela do motor. Do contrário, perdas parasitárias de uma unidade de direção hidráulica podem ser minimizadas também, como sistema inventivo na técnica anterior operando-a a uma velocidade inferior.

Embora as formas da invenção tenham sido descritas aqui, será óbvio para aqueles versados na técnica que variações podem ser feitas na construção e relação das partes sem divergir do espírito e escopo da invenção descrita aqui.

REIVINDICAÇÕES

Claims (21)

1. Sistema de acionamento de acessórios de velocidade constante que compreende: uma transmissão compreendendo; membros acionadores de entrada e de saida; rolamentos radialmente interno e externo, membros planetários em contato rolante com os ditos rolamentos radialmente interno e externo, o dito rolamento interno e o dito rolamento externo cada um compreendendo duas partes axialmente espaçadas conectadas juntas para rotação e relativamente de modo axial moviveis, dispositivos para seletivamente variar a separação axial das ditas duas partes axialmente espaçadas de um dos ditos rolamentos e desse modo a posição radial dos membros planetários em contato rolante entre ele compreendendo um membro de ajuste e dispositivos de interengaste helicoidal interconectando o dito membro de ajuste de modo que o movimento de giro relativo do dito membro de ajuste resulta em deslocamento axial relativo do membro de ajuste, dispositivo sensível ao torque sensível ao torque aplicado entre dois membros de transmissão de acionamento da transmissão, o dito dispositivo sensível ao torque agindo tanto para determinar a variação de compensação na separação das partes do outro rolamento e desse modo a razão de transmissão da transmissão quanto para variar as forças trocadas entre os membros planetários e os rolamentos normais para a interface entre eles; CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um motor acionador engastado em um mecanismo de acionamento de auto-trava que compreende uma engrenagem sem-fim engastada no membro de ajuste e um membro friccional engastado na engrenagem sem-fim; o mecanismo de acionamento de auto-trava impedindo movimento de giro do membro de ajuste quando o motor acionador não estiver energizado; um primeiro membro sem fim conectando um acionador e o membro acionador de entrada; um primeiro acessório diretamente conectado a uma primeira extremidade do membro acionador de saída; e um segundo acessório acionado por um segundo membro sem fim engastado no membro acionador de saída.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito outro rolamento é o rolamento radialmente interno, e em que uma parte do rolamento radialmente interno é carregada em um eixo por um segundo dispositivo de interengaste helicoidal, e em que o dito dispositivo sensível ao torque para determinar a separação relativa das duas partes do rolamento radialmente interno compreende um membro impulsionador e o segundo dispositivo de interengaste helicoidal age para reagir às forças exercidas pela transmissão das forças de acionamento entre o rolamento radialmente interno e os membros planetários.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito segundo dispositivo de interengaste helicoidal reage uma força circunferencial direta e uma força axial tendo um componente circunferencial e o dito componente circunferencial da dita força axial é substancialmente igual e oposto em sinal da dita força circunferencial direta reagida pelo segundo meio de interengaste helicoidal para minimizar a força reguerida a ser solicitada para ser aplicada aos ditos dispositivos de controle para seletivamente variar a separação axial das ditas duas partes axialmente espaçadas do dito rolamento interno para manter ou alterar uma razão de transmissão da dita transmissão.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito segundo dispositivo de interengaste helicoidal compreende vôos de rosca que estão interengastados por elementos rolantes.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os membros planetários são substancialmente esféricos e a transmissão de forças entre os membros planetários em movimento planetário e um do dito membro acionador de entrada e membro acionador de saida é realizada por meio de membros seguidores, cada membro seguidor compreendendo uma forma côncava.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os ditos dispositivos sensíveis ao torque incluem as duas partes relativamente movíveis axialmente espaçadas do dito outro rolamento, pelo menos uma das ditas partes sendo em si axialmente moviveis em dois sentidos direcionais de uma posição central e engastável através do dispositivo de batente de limite por meio do qual permite a transmissão do acionamento rotativo do membro acionador de entrada para o membro acionador de saída da transmissão em cada um dos dois sentidos opostos de transmissão de torque.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas partes de rolamento relativamente movíveis dos ditos dispositivos sensíveis ao torque são interconectadas ao membro acionador de entrada por um enqaste helicoidal, o dito engaste helicoidal de cada uma das ditas partes de rolamento movível sendo do mesmo lado, por meio do qual o acionamento rotativo é transmitido quando o deslocamento axial de uma parte do rolamento for restringido.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de interengaste helicoidal compreende vôos de rosca que são interengastados por elementos rolantes.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de saída compreende membros de saída coaxiais duais.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o motor acionador compreende um motor escalonador.

11. Método de operar um sistema de acessório acionador a correia, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: transmitir um torque com um primeiro membro sem fim de um membro de acionador para uma entrada de transmissão de bilha planetária; coaxialmente alinhar a entrada de transmissão de bilha planetária com uma saída de transmissão de bilha planetária; transmitir um torque por um segundo membro sem fim da saída de transmissão de bilha planetária para um acessório acionado; selecionar uma razão de velocidade da transmissão de bilha planetária de acordo com uma velocidade rotacional do membro acionador, assim operando o acessório acionado em uma velocidade substancialmente constante em um ponto de eficiência substancialmente máxima em uma faixa de velocidade rotacional do membro acionador; e friccionalmente travar a razão de velocidade da transmissão de bilha planetária quando uma velocidade de membro acionador for constante.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de conectar um membro acionado diretamente a uma segunda saída de transmissão de bilha planetária.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de tensionar o segundo membro sem fim com um tensionador.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de amortecer uma oscilação do segundo membro sem fim.

15. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de tensionar o primeiro membro acionador sem fim com um membro de tensi-onamento.

16. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de amortecer uma oscilação do primeiro membro sem fim.

17. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de uma ação de aperto unidirecional para uma condição de rolagem livre do acessório acionado.

18. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: calcular um erro entre uma velocidade de acessório desejada e uma velocidade de acessório atual; e ajustar uma razão de transmissão até que nenhum sinal de erro substancial seja gerado.

19. Transmissão que compreende: membros acionadores de entrada e saida; rolamentos radialmente interno e externo; membros planetários em contato rolante com os ditos rolamentos radialmente interno e externo; o dito rolamento interno e o dito rolamento externo cada um compreendendo duas partes axialmente espaçadas conectadas juntas para rotação e relativamente de modo axial moviveis; dispositivo para seletivamente variar a separação axial das ditas duas partes axialmente espaçadas de um dos ditos rolamentos e desse modo a posição radial dos membros planetários em contato rolante entre eles compreendendo um membro de ajuste e um membro de interengaste helicoidal interconectando o dito membro de ajuste de modo que o movimento de giro relativo do dito membro de ajuste resulta em deslocamento axial relativo do membro de ajuste; dispositivo sensível ao torque sensível ao torque aplicado entre dois membros de transmissão de acionamento da transmissão compreendendo um membro impulsionador e um segundo membro de interengaste helicoidal que age para reagir às forças exercidas pela transmissão das forças de acionamento entre o rolamento radialmente interno e os membros planetários, o dito dispositivo sensível ao torque agindo tanto para determinar a variação de compensação na separação das partes do outro rolamento e desse modo a razão de transmissão do dispositivo quanto para variar as forças trocadas entre os membros planetários e os rolamentos normais para a interface entre eles; CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: um acionamento de auto-trava compreendendo um motor acionador e uma engrenagem sem-fim engastada no membro de ajuste e uma arruela de escora tendo um coeficiente friccional engastado com a engrenagem sem-fim, o mecanismo de acionamento de auto-trava impedindo movimento de giro relativo do membro de ajuste quando o motor acionador não estiver energizado.

20. Transmissão, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADA pelo fato de que os membros planetários são substancialmente esféricos e a transmissão das forças entre os membros planetários em movimento planetário e um do dito membro acionador de entrada e membro acionador de saída é realizada por meio dos membros seguidores, cada membro seguidor compreendendo uma forma côncava substancialmente argueada.

21. Transmissão, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADA pelo fato de que o dispositivo de saida compreende membros de saida coaxiais duais.