BRPI0822574A2

BRPI0822574A2 - dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor

Info

Publication number: BRPI0822574A2
Application number: BRPI0822574-5A
Authority: BR
Inventors: Mustafa Naci Ozturk
Original assignee: Erke Erke Arastirmalari Ve Muhendislik A.S.
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2020-08-25
Also published as: JP2011517753A; EA018251B1; MX2010011300A; IL207888A0; EP2265843A1; ME01522B; CY1114044T1; CN102007321B; EG26232A; MY159654A; HK1146950A1; AR071664A1; TN2010000385A1; WO2009127228A1; DK2265843T3; CA2716740A1; HRP20130639T1; EP2265843B1; AP2010005426A0; MA32359B1

Abstract

DISPOSITIVO DE ENGRENAGEM, PREFERENCIALMENTE DISPOSITIVO MOTOR. A presente invenção refere-se a um dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor, para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída e um método para fornecer rotação. Um corpo (2) é montado para uma rotação em volta de um primeiro (4), segundo (11) e terceiro (16) eixos geométricos. O primeiro eixo geométrico (4) é orientado com relação ao segundo eixo geométrico (11) a um ângulo de inclinação. O segundo eixo geométrico (11) e/ou terceiro eixo geométrico (16) constitui o pelo menos um eixo geométrico de saída do dispositivo. A rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) dá origem a uma mudança no ângulo de inclinação. Um pistão (15) aplica um torque (21) ao corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) em um sentido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico (4) está a um ângulo de inclinação selecionado com relação ao segundo eixo geométrico (11) que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus. A rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) em um sentido de diminuir o ânguIo de inclinação é limitada de modo que o ângulo de inclinação do primeiro eixo geométrico (4) com relação ao segundo eixo geométrico (11) permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus. O corpo (2) é rodado em volta do primeiro eixo geométrico (4) a uma velocidade angular maior do que uma velocidade angular crítica de modo que seja alcançado um ângulo de inclinação constante ou decrescente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de lnvenção para "DISPOSITIVO DE ENGRENAGEM, PREFERENCIALMENTE DISPOSITIVO MOTOR". A presente invenção refere-se a um dispositivo de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor, e mais especificamente um disposi- 5 tivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor, que pode fornecer energia rotacional em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída em resposta à energia rotacional de entrada em volta de um eixo geométrico diferente.

Além disso, a presente invenção refere-se a um método para for- necer uma rotação, e a um dispositivo de teste para determinação de parâ- lO metros para projeto e operação de tal dispositivo de engrenagem, preferen- cialmente dispositivo motor e um método correspondente.

Quando um corpo rotativo é atuado por um torque em voIta de um eixo geométrico perpendicular ao eixo geométrico de rotação, isto faz com que o próprio eixo geométrico de rotação gire em volta de um eixo ge- - 15 ométrico adicional que é perpendicular tanto ao eixo geométrico do torque aplicado, como ao eixo geométrico de rotação.

Este princípio é bem conhe- . cido em dispositivos giroscópicos.

O efeito é chamado precessão. o objetivo da presente invenção é fornecer um dispositivo de engrenagem melhorado, preferencialmente dispositivo motor que faz uso do 20 princípio acima mencionado, e um método correspondente para fornecer rotação por meio do dito dispositivo de engrenagem, preferencialmente dis- positivo motor.

Este objetivo é resolvido pela invenção através de vários modos que são formulados nas reivindicações e que são descritos a seguir. 25 Os modos 1 a 4 e modo 15 dizem respeito a soIuções de dispo- sitivos que são produzidas como dispositivo de engrenagem, preferencial- mente dispositivos motores.

Os modos 5 a 12 e modo 16 dizem respeito a soluções de método que são formadas como métodos para fornecer rotação.

O modo 13 diz respeito a uma solução de dispositivo que é produzido como 30 um dispositivo de teste para determinação de parâmetros para projeto e ope- ração de um dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor de acordo com a invenção.

O modo 14 diz respeito a uma solução de méto-

do que é produzida como um método para determinação de parâmetros para projeto e operação de um dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor de acordo com a invenção.

Os diferentes modos 1 a 16 são apresentados nas reivindica- 5 ções de patente.

As reivindicações principais são estruturadas em um pre- âmbulo e uma parte de caracterização.

Esta estrutura é para um melhor en- tendimento do objeto das reivindicações.

A distribuição das características dentro do preâmbulo e da parte de caracterização não significa que todas as características da parte de caracterização são originais, ou vice-versa.

O 10 valor das características das reivindicações é independente de se as mes- mas estão no preâmbulo ou na parte de caracterização.

A solução, de acordo com o modo 1, é alcançada por meio do objeto da reivindicação 1. O objeto da reivindicação 1 fornece um dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor para fornecer rotação " 15 em voIta pelo menos de um eixo geométrico de saída, o dispositivo de en- grenagem, preferencialmente dispositivo motor, compreende um corpo mon- tado para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico e uma rota- ção em voIta de um segundo eixo geométrico e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico, em que o primeiro eixo geométrico é orientado com 20 respeito ao segundo eixo geométrico a um ângulo de inclinação, o segundo eixo geométrico e/ou terceiro eixo geométrico constitui pelo menos um eixo geométrico de saída do dispositivo de engrenagem, preferencialmente dis- positivo motor, em que a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geomé- trico dá origem a uma mudança no ângulo de inclinação, meios para aplicar 25 um torque ao corpo em voIta do terceiro eixo geométrico no sentido de au- mentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com respeito ao segundo eixo geométrico, que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e meios para Iimitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de di- 30 minuir o ângulo de inclinação, de modo que o ângulo de inclinação do pri- meiro eixo geométrico com respeito ao segundo eixo geométrico permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, em que o dispositivo de en-

grenagem é estruturado para permitir que uma fonte de energia motriz seja conectada a um corpo para fazer com que o corpo rode em volta do primeiro eixo geométrico, e pelo que a rotação do corpo em volta do primeiro eixo geométrico é a uma velocidade angular maior do que uma velocidade angu- 5 lar crítica de modo que seja alcançado um ângulo de inclinação constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocidade angular de saí- da e/ou torque de saída de rotação do corpo em voIta do segundo eixo geo- métrico e/ou em volta do terceiro eixo geométrico como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que o corpo tem uma velocidade angular crí- lO tica específica de menos do que 20.000 rotações por minuto, preferencial- mente desse modo aumenta uma energia de saída em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que a dita velocidade angular crítica es- pecífica é definida como segue: a velocidade angular crítica específica é a velocidade angular crítica do corpo quando o ângulo de inclinação do primei- " 15 ro eixo geométrico com respeito ao segundo eixo geométrico é 45 graus, quando o primeiro eixo geométrico passa através substancialmente do cen- tro de massa do corpo, quando o corpo é orientado de modo que o momento de inércia do corpo seja substancialmente maximizado, quando, se o corpo não é simétrico em volta de um plano que passa através do centro de massa 20 do corpo e que é ortogonal ao primeiro eixo geométrico, dentre as possÍveis orientações de montagem do corpo no primeiro eixo geométrico, é escolhida a que resulta em uma menor distância entre o centro de massa do corpo e o terceiro eixo geométrico, e quando o comprimento de um braço de conexão é a) 5 mm se a massa do corpo é menor do que 0,1 kg, b) 25 mm se a mas- 25 sa do corpo é igual ou maior do que 0,1 kg e menor do que 100 kg, c) 50 mm se a massa do corpo é igual ou maior a 100 kg e menor do que 1.000 kg, e d) 100 mm se a massa do corpo é igual ou maior do que 1.000 kg, pelo que o dito comprimento do braço de conexão é a distância do ponto de interse- ção de um plano de conexão e o primeiro eixo geométrico para o terceiro 30 eixo geométrico, pelo que o dito plano de conexão é um plano que é ortogo- nal ao primeiro eixo geométrico e cruza o corpo e tem a distância mínima para o eixo geométrico de inclinação.

A solução de acordo com o modo 2 é alcançada por meio do ob- jeto da reivindicação 26. o objeto da reivindicação 26 fornece um dispositivo de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor para fornecer rota- ção em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, em que o disposi- 5 tivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor, compreende um corpo montado para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico e uma rotação em volta de um segundo eixo geométrico e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico, em que o primeiro eixo geométrico é orientado com respeito ao segundo eixo geométrico a um ângulo de inclina- lO ção, o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo geométrico constituem pelo menos um eixo geométrico de saída do dispositivo de engrenagem, pre- ferencialmente dispositivo motor, em que a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma mudança no ângulo de inclinação, meio para aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico " 15 em um sentido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com respeito ao se- gundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e meio para Iimitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de diminuir o ângulo de inclinação, de modo que o ângulo de 20 inclinação do primeiro eixo geométrico com respeito ao segundo eixo geo- métrico permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, em que o dispositivo de engrenagem é estruturado para permitir que uma fonte de e- nergia motriz seja conectada ao corpo para fazer com que o corpo rode em volta do primeiro eixo geométrico, e pelo que a rotação do corpo em volta do 25 primeiro eixo geométrico é a uma velocidade angular maior do que uma ve- locidade angular crítica, de modo que seja alcançado um ângulo de inclina- ção constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocida- de angular de saída e/ou torque de saída de rotação do corpo em voIta do segundo eixo geométrico e/ou em volta do terceiro eixo geométrico como 30 dito pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que um ângulo entre o vetor de torque aplicado ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico e o vetor de velocidade angular de saída em volta do segundo eixo geométrico fica entre 85 graus e 93 graus, preferencialmente próximo a 90 graus.

Se o ângulo entre o vetor de torque aplicado ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico e o vetor da velocidade angular de saída em vol- ta do segundo eixo geométrico fica entre 85 graus e 93 graus, preferencial- 5 mente próximo a 90 graus, uma energia de saída fornecida em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída é aumentada.

Quando o ângulo entre o vetor de torque aplicado ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico (= vetor de torque aplicado) e o vetor de movimento de saída é maior do que 90 graus, mesmo se o ângulo de inclinação for constante, a rotação do corpo 10 em volta do terceiro eixo geométrico no sentido de diminuir o ângulo de incli- nação não pode ser completamente parada e, portanto o torque de saída diminui.

A soIução de acordo com o modo 3 é alcançada por meio do ob- jeto da reivindicação 30. o objeto da reivindicação 30 fornece um dispositivo " 15 de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor, para fornecer rota- ção em voIta de pelo menos um eixo geométrico de saída, em que o disposi- tivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor, compreende um corpo montado para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico e uma rotação em volta de um segundo eixo geométrico e uma rotação em 20 voIta de um terceiro eixo geométrico, em que o primeiro eixo geométrico é orientado com respeito ao segundo eixo geométrico a um ângulo de inclina- ção, o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo geométrico constituem pelo menos um eixo geométrico de saída do dispositivo de engrenagem, pre- ferencialmente dispositivo motor, em que a rotação do corpo em volta do 25 terceiro eixo geométrico dá origem a uma mudança no ângulo de inclinação, meios para aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com respeito ao se- gundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, 30 e meios para limitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de diminuir o ângulo de inclinação, de modo que o ângulo de inclinação do primeiro eixo geométrico com respeito ao segundo eixo geo-

métrico permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, em que o dispositivo de engrenagem é estruturado para permitir que uma fonte de e- nergia motriz seja conectada ao corpo para fazer com que o corpo rode em voIta do primeiro eixo geométrico, e pelo que a rotação do corpo em volta do 5 primeiro eixo geométrico é a uma velocidade angular maior do que uma ve- locidade angular crítica de modo que seja alcançado um ângulo de inclina- ção constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocida- de angular de saída e/ou torque de saída de rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico e/ou em volta do terceiro eixo geométrico como 10 dito pelo menos um eixo geométrico de saída, que adicionalmente compre- ende um ou mais sensores para medição de valores de um ou mais dos se- guintes parâmetros: a rotação em voIta do primeiro eixo geométrico e/ou do segundo eixo geométrico e/ou do terceiro eixo geométrico, a velocidade an- gular de rotação em volta do primeiro eixo geométrico e/ou do segundo eixo - 15 geométrico e/ou do terceiro eixo geométrico, a posição do corpo e/ou do primeiro eixo geométrico e/ou do segundo eixo geométrico e/ou do terceiro eixo geométrico, o torque de rotação em volta do primeiro eixo geométrico e/ou do segundo eixo geométrico e/ou do terceiro eixo geométrico, uma for-

ça. 20 A solução de acordo com o modo 4 é alcançada por meio do ob- jeto da reivindicação 31. o objeto da reivindicação 31 fornece um dispositivo de engrenagem, preferencialmente um d ispositivo motor para fornecer rota- ção em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, em que o disposi- tivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor, compreende um 25 corpo montado para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico e uma rotação em voIta de um segundo eixo geométrico e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico, em que o primeiro eixo geométrico é orientado com respeito ao segundo eixo geométrico a um ângulo de inclina- ção, o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo geométrico constituem o 30 pelo menos um eixo geométrico de saída do dispositivo de engrenagem, pre- ferencialmente dispositivo motor, em que a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma mudança no ângulo de inclinação,

meios para aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com respeito ao se- gundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, 5 e meios para limitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de diminuir o ângulo de inclinação de modo que o ângulo de inclinação do primeiro eixo geométrico com respeito ao segundo eixo geo- métrico permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, em que o dispositivo de engrenagem é estruturado para permitir que uma fonte de e- lO nergia motriz seja conectada ao corpo para fazer com que o corpo rode em volta do primeiro eixo geométrico, e pelo que a rotação do corpo em volta do primeiro eixo geométrico é a uma velocidade angular maior do que uma ve- locidade angular crítica de modo que seja alcançado um ângulo de inclina- ção constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocida- " 15 de angular de saída e/ou torque de saída de rotação do corpo em voIta do segundo eixo geométrico e/ou em volta do terceiro eixo geométrico como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, que adicionalmente compre- ende meios para limitar mecanicamente a rotação do corpo em volta do eixo geométrico de inclinação em ambos os sentidos entre um limite inferior de 20 valor de ângulo e um limite superior de valor de ângulo e meios para ajustar este valores de ângulo limite durante a operação do dispositivo de engrena- gem, preferencialmente dispositivo motor para um limite inferior de valor de ângulo escolhido maior do que 0 grau e menor do que 90 graus e um limite superior de valor de ângulo maior do que o limite inferior de valor de ângulo 25 escolhido e menor do que 90 graus.

A solução de acordo com o modo 5 é alcançada por meio do ob- jeto da reivindicação 39. o objeto da reivindicação 39 fornece um método para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, preferencialmente em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída de 30 um dispositivo de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor, o método compreendendo: , montar um corpo para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico e uma rotação em volta de um segundo eixo geométrico e uma rotação em voIta de um terceiro eixo geométrico, em que o primeiro eixo geométrico é orientado com relação ao segundo eixo geomé- trico a um ângulo de inclinação, o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo geométrico constituem o pelo menos um eixo geométrico de saída, em 5 que a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma mudança no ângulo de inclinação, rodar o corpo em voIta do primeiro eixo geométrico a uma velocidade angular maior do que a velocidade angu- lar crítica, aplicar um torque ao corpo em voita do terceiro eixo geométrico em um sentido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo 10 geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com relação ao se- gundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e Iimitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sen- tido de diminuir o ângulo de inclinação, de modo que o ângulo de inclinação do primeiro eixo geométrico com relação ao segundo eixo geométrico per- " 15 maneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, de modo que seja alcançado um ângulo de inclinação constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocidade angular de saída e/ou torque de saída de rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico e/ou em volta do ter- ceiro eixo geométrico como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, 20 pelo que o método adicionalmente compreende usar um corpo com uma ve- Iocidade angular crítica específica de menos do que 20.000 rotações por minuto, preferencialmente desse modo aumentar uma energia de saída em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que a dita velocidade angular crítica específica é definida como segue: a velocidade angular crítica 25 específica é a velocidade angular crítica do corpo quando o ângulo de incli- nação do primeiro eixo geométrico com relação ao segundo eixo geométrico é 45 graus, quando o primeiro eixo geométrico passa através substancial- mente do centro de massa do corpo, quando o corpo é orientado, de modo que o momento de inércia do corpo seja substancialmente maximizado, 30 quando, se o corpo não é simétrico em voIta de um plano que passa através do centro de massa do corpo e que é ortogonal ao primeiro eixo geométrico, dentre as possíveis orientações de montagem da montagem do corpo no primeiro eixo geométrico, é escolhida a que resulta em uma menor distância entre o centro de massa do corpo e o terceiro eixo geométrico, e quando o comprimento de um braço de conexão é a) 5 mm se a massa do corpo é menor do que 0,1 kg, b) 25 mm se a massa do corpo é igual ou maior do que 5 0,1 kg e menor do que 100 kg, C) 50 mm se a massa do corpo é igual ou maior a 100 kg e menor do que 1.000 kg, e d) 100 mm se a massa do corpo é igual ou maior do que 1.000 kg, pelo que o dito comprimento do braço de conexão é a distância do ponto de interseção de um plano de conexão e o primeiro eixo geométrico para o terceiro eixo geométrico, pelo que o dito 10 plano de conexão é um plano que é ortogonal ao primeiro eixo geométrico e cruza o corpo e tem a distância mínima para o eixo geométrico de inclina- ção.

A solução de acordo com o modo 6 é alcançada por meio do ob- jeto da reivindicação 57. o objeto da reivindicação 57 fornece um método " 15 para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, preferencialmente em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída de um dispositivo de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor, o método compreendendo: um corpo montado para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico e uma rotação em voIta de um segundo eixo 20 geométrico e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico, em que o primeiro eixo geométrico é orientado com relação ao segundo eixo geomé- trico a um ângulo de inclinação, o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo geométrico constituem pelo menos um eixo geométrico de saída, em que a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico dá origem a 25 uma mudança no ângulo de inclinação, rodar o corpo em volta do primeiro eixo geométrico a uma velocidade angular maior do que a velocidade angu- Iar crítica, aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com relação ao se- 30 gundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e limitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sen- tido de diminuir o ângulo de inclinação de modo que o ângulo de inclinação do primeiro eixo geométrico com relação ao segundo eixo geométrico per- maneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, de modo que seja alcançado um ângulo de inclinação constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocidade angular de saída e/ou torque de saída de 5 rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico e/ou em volta do ter- ceiro eixo geométrico como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que o método adicionalmente compreende aplicar o torque ao corpo em voIta do terceiro eixo geométrico pelo menos parcialmente por meio do peso do corpo. 10 A solução de acordo com o modo 7 é alcançada por meio do ob- jeto da reivindicação 58. o objeto da reivindicação 58 fornece um método para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, preferenciaimente em voIta de pelo menos um eixo geométrico de saída de um dispositivo de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor o " 15 método compreendendo: montar um corpo para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico e uma rotação em voIta de um segundo eixo geo- métrico e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico, o primeiro eixo geométrico sendo orientado com relação ao segundo eixo geométrico a um ângulo de inclinação, o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo ge- 20 ométrico constituem pelo menos um eixo geométrico de saída, em que a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma mu- dança no ângulo de inclinação, rodar o corpo em volta do primeiro eixo geo- métrico a uma velocidade angular maior do que a velocidade angular crítica, aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sen- 25 tido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com respeito ao segundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e limitar a rotação do corpo em voIta do terceiro eixo geométrico em um sentido de di- minuir o ângulo de inclinação, de modo que o ângulo de inclinação do pri- 30 meiro eixo geométrico com relação ao segundo eixo geométrico permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, de modo que seja alcançado um ângulo de inclinação constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocidade angular de saída e/ou torque de saída de rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico e/ou em volta do terceiro eixo geométrico como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que o método adicionalmente compreende medir valores de pelo menos um ou 5 mais dos seguintes parâmetros: a rotação em volta do primeiro eixo geomé- trico e/ou do segundo eixo geométrico e/ou do terceiro eixo geométrico, a velocidade angular de rotação em volta do primeiro eixo geométrico e/ou do segundo eixo geométrico e/ou do terceiro eixo geométrico, a posição do cor- po e/ou do primeiro eixo geométrico e/ou do segundo eixo geométrico e/ou 10 do terceiro eixo geométrico, o torque de rotação em volta do primeiro eixo geométrico e/ou do segundo eixo geométrico e/ou do terceiro eixo geométri- co, uma força.

A solução de acordo com o modo 8 é alcançada por meio do ob- jeto da reivindicação 59. o objeto da reivindicação 59 fornece um método " 15 para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, preferencialmente em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída de um dispositivo de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor, o método compreendendo: montar um corpo para uma rotação em voIta de um primeiro eixo geométrico e uma rotação em volta de um segundo eixo geo- métrico e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico, o primeiro eixo geométrico sendo orientado com respeito ao segundo eixo geométrico a um ângulo de inclinação, o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo ge- ométrico constituem o pelo menos um eixo geométrico de saída, em que a rotação do corpo em voIta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma mu- dança no ângulo de inclinação, rodar o corpo em voIta do primeiro eixo geo- métrico a uma velocidade angular maior do que a velocidade angular crítica, aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sen- tido de aumentar o ângulo de incfinação quando o primeiro eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com respeito ao segundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e limitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de di- minuir o ângulo de inclinação, de modo que o ângulo de inclinação do pri-

meiro eixo geométrico com relação ao segundo eixo geométrico permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, de modo que seja alcançado um ângulo de inclinação constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocidade angular de saída e/ou torque de saída de rotação 5 do corpo em volta do segundo eixo geométrico e/ou em volta do terceiro eixo geométrico como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que o método adicionalmente compreende limitar mecanicamente a rotação do corpo em volta do eixo geométrico de inclinação em ambos os sentidos entre um limite inferior de valor de ângulo e um limite superior de valor de ângulo e 10 ajustar, ao mesmo tempo em que fornece rotação durante a operação do dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor, estes valo- res de ângulo limite para um limite inferior de valor de ângulo escolhido mai- or do que 0 grau e menor do que 90 graus e um limite superior de valor de ângulo maior do que o limite inferior de valor de ângulo escolhido e menor do " 15 que 90 graus.

A solução de acordo com o modo 9 é alcançada por meio do ob- jeto da reivindicação 60. O objeto da reivindicação 60 fornece um método para fornecer rotação em voIta de pelo menos um eixo geométrico de saída, preferencialmente em voIta de pelo menos um eixo geométrico de saída de 20 um dispositivo de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor, o método compreendendo: montar um corpo para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico e uma rotação em volta de um segundo eixo geo- métrico e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico, o primeiro eixo geométrico sendo orientado com relação ao segundo eixo geométrico a 25 um ângulo de inclinação, o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo ge- ométrico constituem pelo menos um eixo geométrico de saída, em que a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma mu- dança no ângulo de inclinação, rodar o corpo em volta do primeiro eixo geo- métrico a uma velocidade angular maior do que a velocidade angular crítica, 30 aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sen- tido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com relação ao segundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e limitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de di- minuir o ângulo de inclinação de modo que o ângulo de inclinação do primei- ro eixo geométrico com relação ao segundo eixo geométrico permaneça 5 maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, de modo que seja alcançado um ângulo de inclinação constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocidade angular de saída e/ou torque de saída de rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico e/ou em volta do terceiro eixo geométrico como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que o 10 método adicionalmente compreende aumentar uma energia de saída forne- cida em volta do pelo menos um eixo geométrico de saída por meio de dimi- nuir uma distância entre o centro de massa do corpo e o segundo eixo geo- métrico.

A solução de acordo com o modo 10 é alcançada por meio do " 15 objeto da reivindicação 61. o objeto da reivindicação 61 fornece um método para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, preferencialmente em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída de um dispositivo de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor, o método compreendendo: montar um corpo para uma rotação em volta de um 20 primeiro eixo geométrico e uma rotação em volta de um segundo eixo geo- métrico e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico, o primeiro eixo geométrico sendo orientado com relação ao segundo eixo geométrico a um ângulo de inclinação, o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo ge- ométrico constituem pelo menos um eixo geométrico de saída, em que a 25 rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma mu- dança no ângulo de inclinação, rodar o corpo em volta do primeiro eixo geo- métrico a uma velocidade angular maior do que a velocidade angular crítica, aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sen- tido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico 30 está a um ângulo de inclinação selecionado com respeito ao segundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e meios para limitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de diminuir o ângulo de inclinação de modo que o ângulo de inclina- ção do primeiro eixo geométrico com respeito ao segundo eixo geométrico permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, de modo que seja alcançado um ângulo de inclinação constante ou decrescente, desse modo 5 inicia ou aumenta uma velocidade angular de saída e/ou torque de saída de rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico e/ou em voIta do ter- ceiro eixo geométrico como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que o método adicionalmente compreende aumentar uma energia de saída fornecida em voIta do pelo menos um eixo geométrico de saída por 10 meio de diminuir uma variação de um ângulo entre um vetor normal de um primeiro plano da estrutura e um vetor normal de um segundo plano da es- trutura, o plano da estrutura definido como um plano que passa através de três pontos não lineares de uma estrutura onde o dispositivo de engrena- gem, preferencialmente dispositivo motor é montado. " 15 A solução de acordo com o modo 11 é alcançada por meio do objeto da reivindicação 63. o objeto da reivindicação 63 fornece um método para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, preferencialmente em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída de um dispositivo de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor, o 20 método compreendendo: montar um corpo para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico e uma rotação em volta de um segundo eixo geo- métrico e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico, o primeiro eixo geométrico sendo orientado com relação ao segundo eixo geométrico a um ângulo de inclinação, o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo ge- ométrico constituem pelo menos um eixo geométrico de saída, em que a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma mu- dança no ângulo de inclinação, rodar o corpo em volta do primeiro eixo geo- métrico a uma velocidade angular maior do que a velocidade angular crítica, aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sen- tido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com respeito ao segundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e limitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de di- minuir o ângulo de inclinação de modo que o ângulo de inclinação do primei- ro eixo geométrico com relação ao segundo eixo geométrico permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, de modo que seja alcançado 5 um ângulo de inclinação constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocidade angular de saída e/ou torque de saída de rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico e/ou em volta do terceiro eixo geométrico como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que o método adicionalmente compreende aumentar uma energia de saída forne- lO cida em volta do pelo menos um eixo geométrico de saída por meio de dimi- nuir uma variação de um ângulo entre um vetor de velocidade angular de saída em voita do pelo menos um eixo geométrico de saída e um vetor nor- mal de um pIano da estrutura, o plano da estrutura definido como um plano que passa através de três pontos não Iineares de uma estrutura onde o dis- " 15 positivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor é montado.

A soIução de acordo com o modo 12 é alcançada por meio do objeto da reivindicação 65. o objeto da reivindicação 65 fornece um método para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, preferencialmente em voIta de pelo menos um eixo geométrico de saída de 20 um dispositivo de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor, o método compreendendo: montar um corpo para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico e uma rotação em volta de um segundo eixo geo- métrico e uma rotação em voIta de um terceiro eixo geométrico, o primeiro eixo geométrico sendo orientado com relação ao segundo eixo geométrico a um ângulo de inclinação, o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo ge- ométrico constituem pelo menos um eixo geométrico de saída, em que a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma mu- dança no ângulo de inclinação, rodar o corpo em volta do primeiro eixo geo- métrico a uma velocidade angular maior do que a velocidade angular crítica, aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sen- tido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com respeito ao segundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e Iimitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de di- minuir o ângulo de inclinação de modo que o ângulo de inclinação do primei- ro eixo geométrico com respeito ao segundo eixo geométrico permaneça 5 maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, de modo que seja alcançado um ângulo de inclinação constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocidade angular de saída e/ou torque de saída de rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico e/ou em volta do terceiro eixo geométrico como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que o 10 método adicionalmente compreende aumentar uma energia de saída forne- cida em volta do pelo menos um eixo geométrico de saída por meio de dimi- nuir uma variação de um ângulo entre um vetor de velocidade angular do movimento angular do corpo em voIta do primeiro eixo geométrico e um ve- tor normal de um plano do corpo, o plano do corpo definido como um plano " 15 que passa através de três pontos não lineares do corpo.

A solução de acordo com o modo 13 é alcançada por meio do objeto da reivindicação 67. o objeto da reivindicação 67 fornece um disposi- tivo de teste para determinação de parâmetros para projetar e operar um dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor, pelo que o 20 dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor compreende um eixo de saída que é solidamente conectado com um berço externo, em que um eixo geométrico de giro é um eixo geométrico rotacional de um cor- po que é disposto de forma rotativa em um berço interno, e um eixo geomé trico de inclinação perpendicular ao eixo de saída, pelo que o eixo geométri- co de giro forma de forma rotativa um ângulo de inclinação entre o eixo ge- ométrico de giro e o eixo de saída, o eixo geométrico de giro é ligado conjun- tamente com um corpo, e um torque é aplicado em volta do eixo geométrico de inclinação, o dispositivo de teste compreende um eixo de saída que cons- titui um eixo geométrico longitudinal de um eixo de saída vertical, um eixo geométrico de giro constitui um eixo geométrico rotacional de um corpo que é suportado no eixo geométrico de rotação, um eixo geométrico de inclina- ção que é perpendicular ao eixo de saída e pode pivotar em voIta do eixo geométrico de giro que forma um ângulo de inclinação entre o eixo geomé- trico de giro e o eixo de saída, pelo que o corpo pode ser acomodado excen- tricamente com respeito ao eixo geométrico de inclinação pelo que é forma- do um braço de alavanca de um tamanho e > 0. 5 A solução de acordo com o modo 14 é alcançada por meio do objeto da reivindicação 68. o objeto da reivindicação 68 fornece um método para determinação de parâmetros para projeto e operação de um dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor, pelo que o dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor compreende um eixo 10 de saída que é conectado solidamente com um berço externo, em que um eixo geométrico de giro é um eixo geométrico rotacional de um corpo que é disposto de forma rotativa em um berço interno, e um eixo geométrico de inclinação perpendicular ao eixo de saída, pelo que o eixo geométrico de giro forma de forma rotativa um ângulo de inclinação entre o eixo geométrico " 15 de giro e o eixo de saída, o eixo geométrico de giro é Iigado conjuntamente com um corpo, e um torque é aplicado em volta do eixo geométrico de incli- nação, pelo que o dispositivo de teste como na reivindicação 67 é usado e pelo que uma velocidade angular do corpo em volta do eixo geométrico de giro é ajustada para valores diferentes, pelo que existe uma determinação para cada um dos valores diferentes se a velocidade angular ajustada for maior ou menor do que uma velocidade angular crítica, por meio da medição do sentido da rotação do eixo geométrico de giro em volta do eixo geométri- co de inclinação- A solução de acordo com o modo 15 é alcançada por meio do objeto da reivindicação 69. o objeto da reivindicação 69 fornece um disposi- tivo de engrenagem, preferencialmente um dispositivo motor, para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, em que o dito dispositivo compreende um corpo montado para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico,e uma rotação em voIta de um segundo eixo geométrico e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico, em que o primeiro eixo geométrico é orientado com relação ao segundo eixo geomé- trico a um ângulo de inclinação, o segundo eixo geométrico constitui o eixo geométrico de saída do dito dispositivo, em que a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma mudança no ângulo de inclina- ção, meios para aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geomé- trico em um sentido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro 5 eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com relação ao segundo eixo geométrico, que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e meios para limitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo ge- ométrico em um sentido de diminuir o ângulo de inclinação de modo que o ângulo de inclinação do primeiro eixo geométrico com relação ao segundo 10 eixo geométrico permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, em que o dito dispositivo é estruturado para permitir que uma fonte de ener- gia motriz seja conectada ao corpo para fazer com que o corpo rode em vol- ta do primeiro eixo geométrico, e pelo que a rotação do corpo em volta do primeiro eixo geométrico é a uma velocidade angular maior do que uma ve- " 15 locidade angular crítica de modo que seja alcançado um ângulo de inclina- ção constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocida- de angular de saída e/ou torque de saída de rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico, pelo que uma carga aplicada ao terceiro eixo ge- ométrico é usada como o meio de limitação quando o ângulo de inclinação 20 está diminuindo para assim extrair energia em voIta do terceiro eixo geomé- trico.

A solução de acordo com o modo 16 é alcançada por meio do objeto da reivindicação 70- o objeto da reivindicação 70 fornece um método de fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, em que o dito método compreende montar um corpo para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico e uma rotação em volta de um segun- do eixo geométrico e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico, em que o primeiro eixo geométrico é orientado com relação ao segundo eixo geométrico a um ângulo de inclinação, o segundo eixo geométrico e/ou ter- ceiro eixo geométrico constituem pelo menos um eixo geométrico de saída, em que a rotação do corpo em voIta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma mudança no ângulo de inclinação, rodar o corpo em voIta do primeiro eixo geométrico a uma velocidade angular maior do que a velocidade angu- lar crítica, aplicar um torque ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sentido de aumentar o ângulo de inclinação quando o primeiro eixo geométrico está a um ângulo de inclinação selecionado com relação ao se- 5 gundo eixo geométrico que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e Iimitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico em um sen- tido de diminuir o ângulo de inclinação de modo que o ângulo de inclinação do primeiro eixo geométrico com relação ao segundo eixo geométrico per- maneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, desse modo inicia ou 10 aumenta uma velocidade angular de saída e/ou torque de saída de rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico, pelo que adicionalmente compreende extrair energia em volta do terceiro eixo geométrico pela limita- ção da rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico no sentido de diminuir o ângulo de inclinação quando o ângulo de inclinação está diminu- -15 indo.

Com relação aos modos 15 e 16, pode ser dito o seguinte: Quando o dispositivo está em estado de regime, é previsto que a energia seja gerada em volta do terceiro eixo geométrico pela limitação da rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico com o uso de uma carga de saída.

Ao mesmo tempo em que energia é gerada em volta do terceiro eixo geométrico, o corpo roda em volta do terceiro eixo geométrico no sentido de diminuir o ângulo de inclinação.

Este método somente pode ser usado quan- do o ângulo de inclinação está entre 0 grau e 90 graus.

Para a continuidade deste método, deve haver dois períodos diferentes.

O primeiro período: é gerada energia em voIta do terceiro eixo geométrico pela limitação da rota- ção do corpo em volta do terceiro eixo geométrico com o uso de uma carga de saída.

O segundo período: o ângulo de inclinação é aumentado através da Iimitação da rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico com o uso de uma carga de saída ou mecanismo de freio.

Ao repetir estes dois 'P' períodos consecutivamente em um ciclo (período 1, período 2, período 1, período 2,...), é fornecida a continuidade da geração de energia a partir do dispositivo.

Quando um mecan ismo de freio é utilizado para limitar a rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico, a energia é gerada apenas em volta do terceiro eixo geométrico.

Quando uma carga de saída é usada em vez de mecanismo de freio para limitar a rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico, a energia é gerada em volta de ambos o segundo 5 eixo geométrico e o terceiro eixo geométrico.

Por exemplo,quando é usada uma bomba pneumática que é Iocalizada entre o eixo de saída e o berço de entrada a fim de limitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geomé- trico, o primeiro período é definido no momento em que o pistão da bomba é comprimido devido à rotação do corpo em voIta do terceiro eixo geométrico 10 no sentido de diminuir o ângulo de inclinação.

No primeiro período, o ar pressurizado é transferido para uma turbina.

Deste modo é gerada energia pela turbina rotativa.

O segundo período é definido no momento em que o pistão da bomba é descomprimido pela Iimitação da rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico com o uso de um mecanismo de freio ou " 15 qualquer carga de saída rotacional tal como uma bomba hidráulica.

Neste período, o ar entra no pistão da bomba a partir do exterior.

Este período também é considerado como período de admissão da bomba.

O dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo mo- tor pode ser usado como um dispositivo de engrenagem e/ou dispositivo mo- tor.

Neste contexto, o termo "motor" não pode ser entendido como um motor que converte energia não mecânica em energia mecânica, tal como um mo- tor a gasolina ou motor elétrico.

Aqui, o termo "motor" é em vez disso para ser entendido como um motor que converte energia mecânica em energia mecânica, similar a um motor hidráulico.

Quando se referindo neste contexto a um dispositivo de engrenagem, este termo deve ser entendido como com- preendendo um dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor.

Os inventores da presente invenção observaram que, quando o eixo geométrico de giro do corpo (também referenciado abaixo como primei- ro eixo geométrico ou eixo geométrico de rotação) é obrigado a rodar em voIta de: (a) um segundo eixo geométrico que está a um ângulo agudo

(também referenciado abaixo como ângulo de inclinação) com o eixo geomé- trico de giro do corpo, e: (b) um terceiro eixo geométrico (também referenciado abaixo como ângulo de inclinação) o qual é substancialmente perpendicular a am- 5 bos o primeiro e o segundo eixos geométricos, a aplicação de um torque em volta do eixo geométrico de incli- nação no sentido de deste modo aumentar o ângulo agudo faz com que o primeiro eixo geométrico rode em volta do segundo eixo geométrico.

Quando a velocidade de rotação do corpo excede certo valor crí- lO tico, este torque aplicado dá origem a um torque de reação de uma magnitu- de maior do que aquela do torque aplicado e que também é direcionado em volta do eixo geométrico de inclinação, mas em sentido contrário.

Este tor- que de reação faz com que o primeiro eixo geométrico rode em volta do eixo geométrico de inclinação para assim diminuir o ângulo de inclinação.

Entre- " 15 tanto, se esta rotação em volta do eixo geométrico de inclinação é limitada, por exemplo, através de meios mecânicos, então a velocidade de rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico é aumentada, em que desta forma dá origem a uma fonte útil de energia motriz.

Será avaliado que, com este sistema, os meios que são usados para limitar a rotação em volta do 20 eixo geométrico de inclinação não requerem uma fonte de energia, o que desta forma aumenta a eficiência do dispositivo de engrenagem.

A fim de entender estes efeitos, é útil considerar os seguintes casos (i) a (iv) quando o corpo é rodado a diferentes velocidades angulares em volta do primeiro eixo geométrico: (i) Na situação trivial na qual o corpo não roda de forma alguma em voIta do primeiro eixo geométrico, a aplicação de um torque em voIta do eixo geométrico de inclinação no sentido para aumentar a magnitude do ân- gulo agudo dá origem meramente a uma rotação correspondente do primeiro eixo geométrico em volta do eixo geométrico de inclinação no sentido para aumentar o ângulo de inclinação. (ii) Se o corpo é levado a rodar a uma velocidade angular (= ve- locidade rotacional) que é menor do que uma velocidade angular crítica (= velocidade rotacional crítica), existem duas rotações resultantes do primeiro eixo geométrico: não existe apenas uma rotação do primeiro eixo geométrico em volta do eixo geométrico de inclinação no sentido para aumentar o ângu- lo de inclinação, como com o caso (i do corpo não rotativo, mas existe tam- 5 bém uma rotação do primeiro eixo geométrico em volta do segundo eixo ge- ométrico.

Este efeito é conhecido como precessão.

Conforme a velocidade rotacional do corpo aumenta, a velocidade de rotação do primeiro eixo geo- métrico em volta do eixo geométrico de inclinação diminui, ao passo que a velocidade de rotação do primeiro eixo geométrico em volta do segundo eixo 10 geométrico aumenta. (iii) Quando a velocidade rotacional do corpo é igual à velocida- de crítica angular, ainda existe a rotação do primeiro eixo geométrico em volta do segundo eixo geométrico, mas não existe mais qualquer rotação do primeiro eixo geométrico em volta do eixo geométrico de inclinação. "15 (iv) Se o corpo é levado a rodar a uma velocidade angular acima da velocidade angular crítica, existirão novamente duas rotações do primeiro eixo geométrico, isto é, em volta tanto do segundo eixo geométrico como do eixo geométrico de inclinação, mas neste caso a rotação em volta do eixo geométrico de inclinação é no sentido de diminuir o ângulo de inclinação.

Apenas quando a velocidade rotacional do corpo está acima da velocidade angular crítica o dispositivo de engrenagem está apto a fornecer energia ro- tacional útil (= motriz) em volta do segundo eixo geométrico e/ou eixo geo- métrico de inclinação, qualquer ou ambos os quais podem servir como um eixo geométrico de saída do dispositivo de engrenagem.

Se o corpo é levado a rodar em volta do primeiro eixo geométri- co a uma velocidade angular acima da velocidade angular crítica, o dispositi- vo de engrenagem fornece um movimento de saída (= rotação) em volta do segundo eixo geométrico e/ou eixo geométrico de saída de movimento (= rotação) em volta do terceiro eixo geométrico.

Cada uma das duas rotações pode ser caracterizada por uma respectiva velocidade angular e um respec- tivo torque.

No caso em que o corpo é levado a rodar em volta do primeiro eixo geométrico a uma velocidade angular acima da velocidade angular críti-

ca, a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico no sentido de diminuir o ângulo de inclinação também é referenciada como um movimento de reação.

A velocidade angular do movimento de reação também é refe- renciada como uma velocidade de reação.

O torque do movimento de rea- 5 ção também é referenciado como torque de reação.

Foi observado que a velocidade angular critica do corpo varia em dependência da geometria do corpo, da densidade do material do corpo, do ângulo de inclinação, da magnitude do torque aplicado ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico, e de condições ambientais tais como temperatu- lO ra e umidade ambiente.

Os inventores observaram experimentalmente que a energia mo- triz de entrada fornecida ao corpo para fazê-lo a rodar é usada para gerar energia motriz de saída na forma de rotação do corpo em volta deste eixo geométrico de saída com eficiência extremamente alta.

Como consequência, " 15 um dispositivo de engrenagem de acordo com este princípio deve ser parti- cularmente útil.

Pelo menos um eixo geométrico de saída é o segundo eixo geométrico e/ou o terceiro eixo geométrico.

Os inventores observaram que com este arranjo a eficiência do dispositivo de engrenagem é extremamente alta.

Além disso, o meio de apli- 20 cação de torque atua convenientemente como um comutador que dispara o fornecimento de energia motriz de saída.

O meio limitador é disposto para evitar qualquer rotação do cor- po em volta do terceiro eixo geométrico no sentido de diminuir o ângulo de inclinação.

Como mencionado acima, uma vez que não é exigido que o meio 25 limitador de rotação se mova, o mesmo pode ser constituído por um meio puramente mecânico, por exemplo, um batente, o qual não requer uma fonte de energia, o que desta forma contribui para a alta eficiência do dispositivo de engrenagem.

Uma fonte de energia motriz pode ser conectada ao corpo para 30 fazê-lo rodar em volta do primeiro eixo geométrico a uma velocidade rotacio- nal maior do que a velocidade angular crítica.

Alternativamente, a rotação do corpo em volta do eixo geométrico de giro poderia ser gerada manualmente.

Quando um torque é aplicado ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico para aumentar o ângulo de inclinação, ocorre um campo de força . no próprio corpo.

Por exemplo, para um corpo cilíndrico de uma espessura dx, a forma do campo de força é a mesma do campo de força que ocorre em 5 uma seção circular transversal de uma barra que é forçada a dobrar.

Este campo de força, combinado com a rotação do corpo em voIta do primeiro eixo geométrico, constitui o movimento de saída.

A eficiência da transmissão é definida como a eficiência de transmitir o movimento constituído pelo cam- po de força para o movimento de saída em voIta do segundo eixo geométri- lO co.

Aumentar a eficiência da transmissão aumenta o torque de saída, isto é, o torque fornecido em volta do eixo geométrico de saída, e aumenta a efici- ência do dispositivo de engrenagem.

A eficiência da transmissão depende tanto da robustez dos materiais das peças do dispositivo de engrenagem nas quais as forças variáveis (forças cuja direção relativa às peças varia) " 15 atuam e a robustez através da forma destas peças.

Se o corpo roda em volta do terceiro eixo geométrico, isto dá o- rigem a uma mudança no ângulo de inclinação. lsto significa que o ângulo de inclinação muda, ou seja, o ângulo de inclinação aumenta ou diminui.

O comprimento do braço de conexão é definido como a distância 20 do ponto de interseção do plano de conexão e do primeiro eixo geométrico para o terceiro eixo geométrico, preferencialmente para o centro do pivô on- de o primeiro eixo geométrico é montado de forma giratória em volta do se- gundo eixo geométrico.

Existem infinitos planos que cruzam o corpo e são ortogonais ao eixo geométrico de rotação.

Dentre estes pIanos, aquele que 25 tem a distância mínima para o terceiro eixo geométrico, preferencialmente o centro do pivô é definido como o plano de conexão.

A fim de medir a velocidade crítica específica de um corpo, o corpo tem que ser montado no dispositivo de teste de acordo com o modo 13 de modo que: 30 a) o eixo geométrico de giro passe através do centro de massa do corpo, b) o eixo geométrico de giro seja orientado de modo que o mo-

mento de inércia seja maximizado, e C) se o corpo não for simétrico em volta do plano central (o plano que passa através do centro de massa do corpo e é ortogonal ao primeiro eixo geométrico), entre duas orientações possÍveis, deve ser usada aquela 5 com menor distância entre o centro de massa do corpo e o terceiro eixo ge- ométrico, preferencialmente o centro do pivô.

Vantagens adicionais dos modos 1 a 14 são alcançadas pelas modalidades das invenções indicadas pelas reivindicações dependentes.

Com relação aos modos 1 e 5, um modo alternativo de determi- lO nar a velocidade angular crítica é fornecido quando o ângulo de inclinação do primeiro eixo geométrico com relação ao segundo eixo geométrico é de 80 graus em vez de 45 graus.

Se as forças de atrito que agem contra a rota- ção em volta do eixo geométrico de giro 4 forem altas, este arranjo de 80° ajuda a aumentar e examinar/verificar, respectivamente, a precisão da medi- " 15 ção da velocidade angular crítica específica pela redução da taxa de trans- missão do torque do eixo geométrico de giro para o segundo eixo geométri- co, provocada pelas forças de atrito que atuam contra a rotação em volta do eixo geométrico de rotação.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 e 5 é fornecida se o 20 corpo tiver uma velocidade angular crítica de menos do que 15.000 giros por minuto.

Outra modalidade preferencial dos modos 1 e 5 é fornecida se o corpo tiver uma velocidade angular crítica de menos do que 10.000 giros por minuto.

Ainda outra modalidade preferencial dos modos 1 e 5 é fornecida se o corpo tiver uma velocidade angular crítica de menos do que 5.000 giros por minuto.

Todas as faixas de velocidade angular crítica mencionadas aci- ma podem ser realizadas em combinação com todas as reivindicações.

Uma vez que é obrigatório que a velocidade de rotação do corpo seja maior do que a velocidade crítica do corpo durante a operação do dis- positivo de engrenagem, um corpo com um valor crítico específico maior tem que ser rodado a velocidades maiores comparado com um corpo com uma velocidade crítica específica menor.

Rodar um corpo a um valor de velocida- de de rotação menor é benéfico porque, como é sabido, as perdas por atrito

(tais como atrito do ar, atrito do rolamento) aumentam exponencialmente com a velocidade da rotação.

Além disso, velocidades de rotação maiores . no dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor exigem que a robustez geral do motor seja aumentada, e isto deve aumentar os cus- 5 tos de produção do dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositi- vo motor.

Para corpos em forma de cilindro com a mesma densidade, a velocidade angular crítica de um corpo aumenta conforme a relação do diâ- metro do corpo para a espessura (= altura do cilindro) do corpo diminui. 10 Para dois corpos diferentes com a mesma massa, a mesma es- pessura (= altura) e a mesma densidade, mas com diferentes formas, a sa- ber, uma cilíndrica a outra em forma de anel, aquela com a forma de anel tem a velocidade angular crítica mais baixa.

Um corpo com alta massa e alto volume pode não ter uma velo- "15 cidade angular crítica específica alta. lsto significa que não existe necessari- amente correlação positiva entre o parâmetro "velocidade angular crítica es- pecífica de um corpo" e o parâmetro "massa e voIume do corpo". Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o dispositivo de engrenagem compreender uma fonte de energia motriz que 20 seja conectada ao corpo para fazer o corpo rodar em volta do primeiro eixo geométrico a dita velocidade angular maior do que a dita velocidade angular crítica.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o dispositivo de engrenagem compreender meios de realimentação para 25 transmitir energia motriz a partir do movimento do corpo em volta pelo me- nos do eixo geométrico de saída para a fonte da energia motriz.

Deste mo- do, é possÍvel realimentar pelo menos uma parte da energia de saída, defi- nida como o produto do torque de saída e a velocidade rotacional de saída, para o dispositivo de engrenagem.

O meio de realimentação preferencial- 30 mente é arrumado para transmitir energia motriz suficiente para a fonte de energia motriz para superar as perdas resultantes do atrito devido à rotação do corpo em volta do primeiro eixo geométrico em estado de regime.

O es-

tado de regime é definido como o estado em que o ângulo de inclinação é constante e a magnitude do torque aplicado em volta do terceiro eixo geo- métrico é constante e a velocidade angular de saída em volta do pelo menos um eixo geométrico de saída é constante. 5 Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o dispositivo de engrenagem compreender meios para controlar uma fonte de energia motriz para fazer o corpo rodar em volta do primeiro eixo geométrico à dita velocidade rotacional acima da velocidade angular crítica.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o 10 meio de aplicação de torque for arrumado para aplicar o torque quando o ângulo de inclinação selecionado estiver dentro de uma faixa de 10 a 80 graus.

O meio para aplicar um torque pode compreender uma mola.

A- dicional ou alternativamente, o meio para aplicar um torque pode compreen- " 15 der um ou mais dentre: um pistão hidráulico, um pistão pneumático, um pis- tão eletromagnético.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o dispositivo de engrenagem compreender meio para controlar a magnitude do torque aplicado pelo meio de aplicação de torque. 20 Uma modaiidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se os meios limitadores forem arrumados para limitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico de modo que o ângulo de inclinação do primeiro eixo geométrico com relação ao segundo eixo geométrico seja maior do que 10 graus e menor do que 80 graus.

Foi observado que existe um ângulo de inclinação ótimo que de- pende de vários fatores que incluem um torque de saída desejado do dispo- sitivo de engrenagem e uma velocidade angular de saída desejada do dis- positivo de engrenagem.

Por exemplo, quando o ângulo de inclinação é pró- ximo a 0 grau, o torque de saída do segundo eixo geométrico está no míni- mo, mas a velocidade rotacional do segundo eixo geométrico está no máxi- mo.

Ao contrário, quando o ângulo de inclinação está próximo a 90 graus, o torque do segundo eixo geométrico está no máximo, mas a velocidade rota-

cional do segundo eixo geométrico está no mínimo.

Uma vez que a energia de saída do dispositivo de engrenagem é o produto do torque de saída e da velocidade angular de saída, segue-se que, a fim de maximizar a energia de saída, será necessário selecionar um ângulo de inclinação para o qual o 5 produto do torque de saída e da velocidade rotacional de saída seja maximi- zado.

Deste modo, uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o dispositivo de engrenagem compreender adicionalmente meio de ajuste para ajustar o ângulo de inclinação.

Neste caso, também pode ser 10 fornecido meio para selecionar adequadamente uma velocidade de saída desejada e/ou torque de saída desejado do dispositivo de engrenagem e ajuste do ângulo de inclinação.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o dispositivo de engrenagem compreender meio para selecionar uma veloci- " 15 dade angular de saída desejada do dispositivo de engrenagem e fazer o meio de ajuste ajustar o ângulo de inclinação em dependência da velocidade angular de saída selecionada.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o dispositivo de engrenagem compreender meio para selecionar um torque de 20 saída desejado do dispositivo de engrenagem e fazer o meio de ajuste ajus- tar o ângulo de inclinação em dependência do torque de saída selecionado.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o meio limitador for arrumado para evitar qualquer rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico no sentido de diminuir o ângulo de inclinação.

O meio para aplicar torque é usado para aplicar um torque ao corpo em volta do eixo geométrico de inclinação para aumentar o ângulo de inclinação.

Preferencialmente, o meio para aplicar torque permite controlar a magnitude do torque durante a operação do dispositivo de engrenagem por meio de uma unidade de controle.

Se o meio para apficar torque, por exem- 30 plo, um pistão hidráulico, for controlado com uma unidade de controle ade- quada, o meio para aplicar torque pode servir adicionalmente, como um meio limitador para limitar o movimento de reação em volta do eixo geomé-

trico de inclinação e adicionalmente ajustar o ângulo de inclinação para um valor desejado de acordo com uma velocidade de movimento ltorque de saí- da desejado e/ou uma velocidade de reação/torque de reação desejado.

Neste sentido, uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se 5 o meio para aplicar um torque servir adicionalmente como meio limitador.

O dito meio para aplicar um torque serve para aplicar um torque ao eixo de rotação e desta forma também ao corpo em volta de um terceiro eixo geométrico no sentido de aumentar o ângulo de inclinação.

O dito meio para aplicar um torque pode servir adicionalmente para evitar a rotação do 10 corpo em volta do eixo geométrico de inclinação em um sentido oposto à- quele do torque aplicado.

O dito meio para aplicar um torque também pode seNir como ajuste do ângulo de inclinação para um valor desejado que cor- responda a uma velocidade de movimento de saída ltorque de saída deseja- do e/ou velocidade de reação/torque de reação desejado. "15 Para aplicar um torque ao corpo em volta do eixo geométrico de inclinação no sentido de aumentar o ângulo de inclinação, para limitar o mo- vimento de reação no sentido de diminuir o ângulo de inclinação e para ajus- tar o ângulo de inclinação para um valor desejado que corresponda a uma velocidade de movimento de saída/torque de saída desejado e/ou uma velo- cidade de reação e/ou torque de reação desejado, a operação do dito meio para aplicar um torque é controlada por uma unidade de controle adequada que é abastecida com sinais de entrada dos sensores tais como: sinais de posição, movimento, velocidade, toque, torque e força.

Os sinais de controle gerados pela unidade controle em resposta aos sinais de entrada afetam o meio para aplicar torque para ajustar a magnitude do torque aplicado ao cor- po em volta do eixo geométrico de inclinação, limitar o movimento de reação e ajustar o ângulo de inclinação para o valor desejado.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se os meios limitadores compreenderem uma escora separada.

Preferencialmente, a escora é um meio que pode parar uma rotação do corpo em volta do eixo geométrico de inclinação sem consumir energia, por exemplo, um batente ou um pino.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o primeiro eixo geométrico passar através substancialmente do centro de massa do corpo e o corpo for orientado de modo que o momento de inércia do corpo seja substancialmente maximizado. 5 Uma primeira modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é forne- cida se o primeiro e o segundo eixos geométricos se cruzarem.

Preferenci- almente, qualquer ou ambos, o primeiro e o segundo eixos geométricos pas- sam através substancialmente do centro de massa do corpo.

Diminuir a dis- tância entre o centro de massa do corpo e o segundo eixo geométrico e 10 manter a variação desta distância tão pequena quanto possÍvel aumenta a energia de saída e aumenta a eficiência.

Quando o segundo eixo geométrico passa através do centro de massa do corpo, a eficiência é máxima conside- rando apenas esta distância como parâmetro.

Uma segunda modalidade preferencial alternativa dos modos 1 a " 15 4 é fornecida se o primeiro e o segundo eixos geométricos não se cruzarem, caso em que o ângulo de inclinação é definido com o ângulo agudo entre o primeiro e o segundo eixos geométricos quando vistos ao longo da direção da menor linha que une o primeiro e o segundo eixos geométricos.

Um modo alternativo de expressar este relacionamento geométrico é considerar um ponto no primeiro eixo geométrico e considerar uma linha imaginária que passa através deste ponto e que é paralela ao segundo eixo geométrico.

O ângulo de inclinação então é definido como o ângulo agudo no qual o primei- ro eixo geométrico cruza com esta linha imaginária.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o corpo for criado em uma forma que proporciona que a mudança no campo de força constituído no corpo pelo torque aplicado em volta do terceiro eixo geométrico seja minimizada durante 360 graus de rotação do corpo em volta do primeiro eixo geométrico.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o corpo for substancialmente cilíndrico simétrico em volta do primeiro eixo ge- ométrico e puder compreender um cilindro.

É possÍvel que o corpo compre- enda um cubo, uma trama e um aro de anel.

Preferencialmente, a soma do peso do cubo e do peso da trama é menor do que o peso do aro.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se um ou mais dos seguintes componentes do dispositivo de engrenagem fo- rem feitos de um material que tem um alto módulo de elasticidade: o corpo, 5 um eixo onde o corpo é montado, um eixo de saída ao longo de pelo menos um eixo geométrico de saída, peças do dispositivo de engrenagem nas quais atuam forças variáveis.

Um material que tem um alto módulo de elasticidade inclui qualquer material com um módulo de elasticidade acima de 70 GPa, preferencialmente acima de lOOGPa.

O uso de materiais que têm alto módu- lO lo de elasticidade para as partes do dispositivo de engrenagem nas quais atuam forças variáveis (forças cuja direção relativa à peça varia) aumenta a eficiência da transmissão e, portanto aumenta o torque de saída e aumenta a eficiência do dispositivo de engrenagem.

O uso de um material que tem um alto módulo de elasticidade " 15 para o corpo aumenta o torque de saída e aumenta a eficiência do dispositi- vo de engrenagem.

O uso de um material que tem um alto módulo de elasti- cidade para o eixo onde o corpo é montado aumenta o torque de saída e aumenta a eficiência do dispositivo de engrenagem.

O uso de material que tem um alto módulo de elasticidade para o eixo de saída aumenta o torque de saída e aumenta a eficiência do dispositivo de engrenagem.

O uso de material que tem um alto módulo de elasticidade para outras peças do dis- positivo de engrenagem nas quais atuam forças variáveis (forças cuja dire- ção relativa à peça varia) aumenta o torque de saída e aumenta a eficiência do dispositivo de engrenagem.

O material do corpo é selecionado de modo que sua densidade ou distribuição de densidade, respectivamente, seja apropriada para forne- cer uma energia motriz de saída exigida do dispositivo de engrenagem.

Des- ta forma, se for exigida uma alta energia motriz de saída, um material com uma alta densidade, tal como aço, pode ser usado.

Entretanto, pode ser difí- cil, e consequentemente caro, dar forma ao aço em um formato desejado, e assim, para exigências baixas de energia de saída, materiais termoplásticos podem ser usados alternativamente.

Com o dispositivo de engrenagem, é possível que surjam vibra- ções indesejadas a partir de forças desequilibradas dentro do dispositivo de . engrenagem, como um resultado de (a) uma falta de simetria dos compo- nentes do dispositivo de engrenagem em volta do pelo menos um eixo geo- 5 métrico de saída, e/ou (b) um componente de torque de reação que é dire- cionado perpendicular ao pelo menos um eixo geométrico de saída.

Este problema poderia ser resolvido através da montagem/fixação do dispositivo de engrenagem através de meio de montagem do dispositivo de engrena- gem, preferencialmente através da montagem rígida do dispositivo de en- lO grenagem a um suporte fixo.

Este suporte fixo pode ser um ou mais dos se- guintes: o solo, um piso, uma parede, um teto, um invólucro, um recipiente, outro tipo de suporte, por exemplo, um suporte, uma estrutura ou uma arma- ção.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se "15 uma ou mais massas de contrapeso forem montadas para rotação em volta do segundo eixo geométrico.

As massas de contrapeso podem ter um efeito para compensar pelo menos parcialmente estas forças desbalanceadas, pe- Ia redução da falta de simetria e dando origem a uma força centrípeta que equilibra o torque de reação. 20 A rotação do corpo em volta do primeiro eixo geométrico é re- presentada por um vetor chamado o vetor de rotação.

O vetor de rotação é idêntico ao vetor de velocidade angular associado com o movimento angular do corpo em volta do primeiro eixo geométrico.

Enquanto o corpo é rodado em volta do primeiro eixo geométrico, se um torque é aplicado ao corpo no 25 sentido de aumentar o ângulo de inclinação, o corpo começa a rodar em vol- ta do segundo eixo geométrico também.

Esta rotação do corpo em volta do segundo eixo geométrico é representada por um vetor referenciado abaixo como vetor de movimento de saída.

O vetor de movimento de saida é idênti- co ao vetor de velocidade angular associado ao movimento angular do corpo 30 em volta do segundo eixo geométrico.

Quando um dispositivo de engrenagem é construído, o ângulo entre o vetor do torque aplicado ao corpo em volta do terceiro eixo geométri-

co (= vetor de torque aplicado) e o vetor de movimento de saída pode não ser de 90 graus devido a tolerâncias de produção.

Se o ângulo entre o vetor . de torque aplicado e o vetor de movimento de saída for próximo a 90 graus, a energia de saída do segundo eixo geométrico é aumentada e a eficiência 5 do dispositivo de engrenagem é aumentada.

A energia de saída e a eficiên- cia são maximizadas quando este ângulo é de 90 graus considerando ape- nas este ângulo como um parâmetro.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o dispositivo de engrenagem compreender ajustar o meio para ajuste do tor- lO que aplicado ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico.

A fim de reduzir a complexidade de uma unidade de controle do motor, um mecanismo multifuncional pode ser usado para aplicar um torque no sentido de aumentar o ângulo de inclinação, para limitar o movimento de reação no sentido de diminuir o ângulo de inclinação e para ajustar o ângulo "15 de inclinação para o valor desejado, de acordo com uma velocidade de mo- vimento de saída / torque de saída desejado e/ou uma velocidade de rea- ção/torque de reação desejado.

O mecanismo multifuncional compreende um meio para aplicar torque em volta do eixo de inclinação e um meio para limitar mecanicamente 20 a rotação do corpo em volta do eixo de inclinação em ambos os sentidos entre os Iimites superior e inferior de valores de ângulo e um meio para ajus- tar estes valores de ângulo durante a operação do motor para um valor de ângulo de limite inferior escolhido entre 0 e 90 graus (0 e 90 graus não estão incluídos) e um valor de ângulo de limite superior que é entre o valor de ân- 25 gulo de limite inferior escolhido e 90 graus.

O mecanismo multifuncional preferencialmente compreende sensores de força, torque, posição, movimento, velocidade e toque.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o meio limitador para limitar mecanicamente a rotação do corpo em volta do 30 eixo geométrico de inclinação em ambos os sentidos for pelo menos uma escora.

Uma opção adicional, que poderia ser usada por si própria ou em combinação com uma ou ambas as soluções acima para reduzir vibra- ções indesejadas que surgem das forças desequilibradas, é fornecer vários dispositivos de engrenagem que podem ser montados juntos e Ievados a operar substancialmente na mesma frequência, mas em respectivas fases 5 diferentes.

Neste caso, quaisquer destas vibrações são minimizadas se as fases dos dispositivos de engrenagem forem espaçadas igualmente.

Assim, para um sistema de quatro dispositivos de engrenagem, as fases devem ser 0 grau, 90 graus, 180 graus e 270 graus.

A presente invenção desta forma se amplia para uma montagem 10 de dispositivos de engrenagem do tipo acima mencionado, em combinação com meio para fazer cada um dos dispositivos de engrenagem rodar subs- tancialmente na mesma frequência rotacional, mas em ângulos de fase res- pectivos diferentes e meios para combinar a energia motriz de saída dos dispositivos de engrenagem. "15 Neste caso, a quantidade preferida de dispositivos de engrena-

- gem é quatro, e os dispositivos de engrenagem podem ser arrumados vanta- josamente em uma matriz 2 x 2. Quando um sistema de mais do que um dispositivo de engrena- gem é usado, para cada par de dispositivos de engrenagem, manter a varia- ção do ângulo entre os vetores de movimento de saída dos dispositivos de engrenagem tão pequenos quanto possÍvel durante a operação do dispositi- vo de engrenagem aumenta a energia de saída e aumenta a eficiência.

Quando um sistema de mais do que um dispositivo de engrena- gem é usado, para pelo menos um par de dispositivos de engrenagem, a variação do ângulo entre os vetores de movimento de saída dos dispositivos de engrenagem é preferencialmente menor do que 5 graus durante a opera- ção do dispositivo de engrenagem.

Quando um sistema de mais do que um dispositivo de engrena- gem é usado, para cada par de dispositivos de engrenagem, manter a dis- tância entre os centros de massa dos dispositivos de engrenagem tão pe- quena quanto possÍvel durante a operação dos dispositivos de engrenagem aumenta a energia de saída e aumenta a eficiência.

A invenção se estende para um veículo propulsionado pela e- nergia motriz de saída de um dispositivo de engrenagem ou uma montagem . de dispositivos de engrenagem como definida acima, tal como um veículo rodoviário, uma aeronave, ou um veículo aquático. 5 A invenção se amplia adicionalmente para um gerador de eletri- cidade propulsionado pela energia motriz de saída de um dispositivo de en- grenagem ou uma montagem de dispositivos de engrenagem como definida acima.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida por 10 um dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor que compreende um segundo eixo geométrico que é um eixo geométrico rota- cional de um segundo suporte rotativo, em que um primeiro eixo geométrico é um eixo geométrico rotacional de um corpo que é disposto rotativamente em um primeiro suporte rotativo, pelo que o primeiro eixo geométrico forma "15 rotativamente um ângulo de inclinação entre o primeiro eixo geométrico e o

- segundo eixo geométrico, um eixo geométrico de inclinação perpendicular ao dito segundo eixo, pelo que um torque é aplicado ao primeiro eixo geo- métrico em volta do eixo de inclinação no sentido de aumentar o ângulo de inclinação, e meio limitador para limitar a rotação em volta do eixo geométri- 20 co de inclinação, no sentido de diminuir o ângulo de inclinação, pelo que o corpo é rodado a uma velocidade angular maior do que a velocidade angular crítica de modo que resulte um ângulo de inclinação decrescente, pelo que o dito segundo eixo geométrico conectado solidamente com o segundo supor- te e/ou dito eixo de inclinação é pelo menos um eixo geométrico de saída. 25 Uma vez que, devido à inércia do corpo, existe um atraso entre o tempo no qual é aplicado o torque em volta do terceiro eixo geométrico e o tempo no qual a aplicação do torque em volta do terceiro eixo geométrico dá origem a uma velocidade de rotação desejada do primeiro eixo geométrico em volta do pelo menos um eixo geométrico de saída do dispositivo de en- 30 grenagem, é vantajoso em algumas circunstâncias reduzir este atraso de tempo ao fornecer um torque externo adicional ao corpo em volta do segun- do eixo geométrico do dispositivo de engrenagem para iniciar ou acelerar esta rotação do primeiro eixo geométrico em volta do pelo menos um eixo geométrico de saída do dispositivo de engrenagem.

Portanto, uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é for- necida se o método adicionalmente compreender fornecer um torque externo 5 adicional ao corpo em voIta do segundo eixo geométrico para aplicar uma aceleração inicial.

A aplicação de um torque externo adicional ao corpo em volta do pelo menos um eixo geométrico de saída do dispositivo de engrenagem apli- ca uma aceleração inicial ao corpo em volta do pelo menos um eixo geomé- lO trico de saída do dispositivo de engrenagem. lsto pode ser alcançado, por exemplo, rodando fisicamente um eixo de saída do dispositivo de engrena- gem, seja manualmente ou por meio de um motor adicional.

Uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é fornecida se o método adicionalmente compreender controlar a fonte de energia motriz a " 15 fim de fazer o corpo rodar em volta do primeiro eixo geométrico à dita veloci-

- dade angular maior do que a velocidade angular crítica do corpo.

Uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é fornecida se o método adicionalmente compreender selecionar um ângulo de inclinação maior do que 10 graus e menor do que 80 graus, este ângulo de inclinação 20 representa o dito ângulo de inclinação selecionado.

Uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é fornecida se o método adicionalmente compreender controlar a magnitude do torque apli- cado ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico.

Uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é fornecida se o método adicionalmente compreender limitar a rotação do corpo em voIta do terceiro eixo geométrico de modo que o ângulo de inclinação do primeiro eixo geométrico com relação ao segundo eixo geométrico seja maior do que 10 graus e menor do que 80 graus.

Uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é fornecida se o método adicionalmente compreender ajustar o ângulo de inclinação.

É pos- sivel que o método adicionalmente compreenda gerar uma velocidade angu- lar de saída desejada em volta de um dos pelo menos um eixo geométrico de saída por meio do ajuste do ângulo de inclinação.

Assim, depois de sele- cionar uma velocidade de saída desejada em volta de um dos pelo menos . um eixo geométrico de saída, isto é, ao selecionar uma velocidade de saída desejada em volta do segundo eixo geométrico ou em volta do terceiro eixo 5 geométrico, o ângulo de inclinação é ajustado em dependência da velocida- de de saída selecionada.

Também é possÍvel que o método adicionalmente compreenda gerar um torque de saída desejado em voIta de um dos pelo menos um eixo geométrico de saída por meio do ajuste do ângulo de incli- nação.

Assim, depois de selecionar um torque de saída desejado em volta 10 de um, dos pelo menos um eixo geométrico de saída, ou seja, selecionar um torque de saída desejado em volta do segundo eixo geométrico ou em volta do terceiro eixo geométrico, o ângulo de inclinação é ajustado em depen- dência ao torque de saída selecionado.

Uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é fornecida se o "15 método ad icionalmente compreender ajustar a velocidade do corpo em voIta

" do primeiro eixo geométrico.

É possÍvel que o método adicionalmente com- . preenda gerar uma velocidade angular de saída desejada em volta de um dos pelo menos um eixo geométrico de salda por meio do ajuste da veloci- dade do corpo em volta do primeiro eixo geométrico.

Assim, depois de sele- 20 cionar uma velocidade de saída desejada em voIta de pelo menos um eixo geométrico de saída, isto é, ao selecionar uma velocidade de saída desejada em voIta do segundo eixo geométrico ou em volta do terceiro eixo geométri- co, a velocidade do corpo em volta do primeiro eixo geométrico é ajustada em dependência da velocidade de saída selecionada.

Também é possÍvel 25 que o método adicionalmente compreenda gerar um torque de saída deseja- do em volta de um dos pelo menos um eixo geométrico de saída por meio do ajuste da velocidade do corpo em volta do primeiro eixo geométrico.

Assim, depois de selecionar um torque de saída desejado em volta de um, do pelo menos um eixo geométrico de saída, isto é, selecionar um torque de saída 30 desejado em volta do segundo eixo geométrico ou em voIta do terceiro eixo geométrico, a velocidade do corpo em volta do primeiro eixo geométrico é ajustada em ao torque de saída selecionado.

Uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é fornecida se o método adicionalmente compreender ajustar o torque aplicado ao corpo em . volta do terceiro eixo geométrico.

É possÍvel que o método adicionalmente compreenda gerar uma velocidade angular de saída desejada em volta de 5 um do pelo menos um eixo geométrico de saída por meio do ajuste do tor- que aplicado ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico.

Assim, depois de selecionar uma velocidade de saída desejada em volta de um dos pelo menos um eixo geométrico de saída, isto é, ao selecionar uma velocidade de saída desejada em volta do segundo eixo geométrico ou em volta do terceiro 10 eixo geométrico, o torque aplicado ao corpo em volta do terceiro eixo geo- métrico é ajustado em dependência da velocidade de saída selecionada.

Também é possÍvel que o método adicionalmente compreenda gerar um torque de saída desejado em volta de um dos pelo menos um eixo geométri- co de saída por meio do ajuste do torque aplicado ao corpo em volta do ter- "15 ceiro eixo geométrico.

Assim, depois de selecionar um torque de saída dese-

" jado em volta de um, do pelo menos um eixo geométrico de saída, isto é, selecionar um torque de saída desejado em volta do segundo eixo geométri- co ou em volta do terceiro eixo geométrico, o torque aplicado ao corpo em volta do terceiro eixo geométrico é ajustado em dependência ao torque de 20 saída selecionado.

Uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é fornecida se limitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométrico adicionalmen- te compreende evitar a rotação do corpo em volta do terceiro eixo geométri- co no sentido de diminuir o ângulo de inclinação. 25 Uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é fornecida se o método adicionalmente compreender usar certa quantidade da energia rota- cional fornecida para realizar rotação do corpo em volta do primeiro eixo ge- ométrico em estado de regime.

Neste caso, a quantidade de energia usada assim preferencialmente é suficiente para superar as perdas de energia que 30 surgem a partir do atrito devido à rotação do corpo em volta do primeiro eixo geométrico.

Aumentar a rigidez da estrutura aumenta a energia de saída e

" aumenta a eficiência.

Um plano da estrutura é definido como um plano que passa através de quaisquer três pontos não lineares da estrutura.

Para todos os pares de planos possÍveis da estrutura, manter a variação do ângulo en- tre o vetor normal do primeiro pIano e o vetor normal do segundo plano tão 5 pequeno quanto possÍvel durante a operação do dispositivo de engrenagem aumenta a energia de saída e melhora a eficiência considerando apenas este ângulo como parâmetro.

Assim, uma modalidade preferencial dos mo- dos 5 a 12 é fornecida se o método adicionalmente compreender manter a variação de um ângulo entre o vetor normal de um primeiro plano da estrutu- lO ra e o vetor normal de um segundo plano da estrutura menor do que 5 graus.

Reduzir a oscilação do eixo de saída relativo à estrutura durante a operação do dispositivo de engrenagem aumenta a eficiência.

Para todos os planos possÍveis da estrutura, manter a variação do ângulo entre o vetor de movimento de saída e o vetor normal do pIano da estrutura tão pequeno "15 quanto possÍvel durante a operação do dispositivo de engrenagem aumenta a energia de saída e melhora a eficiência.

Para todos os possÍveis planos da estrutura, se o ângulo entre o vetor de movimento de saída e o vetor normal do plano da estrutura não muda durante a operação do dispositivo de engre- nagem, a eficiência é máxima considerando apenas este ângulo como pa- 20 râmetro.

Portanto, uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é forneci- da se o método adicionalmente compreende manter a variação de um ângu- lo entre a velocidade angular de saída em volta do pelo menos um eixo ge- ométrico de saída e um vetor normal de um pIano da estrutura menor do que 5 graus. 25 Uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é fornecida se o método adicionalmente compreende manter a variação de um ângulo entre o vetor de velocidade angular do movimento angular do corpo em voIta do primeiro eixo geométrico e um vetor normal de um plano do corpo menor do que 5 graus. 30 Para o método de fornecer rotação de acordo com a invenção, é importante considerar uma velocidade angular chamada "velocidade de saí- da crítica" em volta do segundo eixo geométrico.

A importância da velocida-

de de saída crítica em volta do segundo eixo geométrico é entendida quando uma carga é conectada ao eixo de saída ao longo do segundo eixo geomé- trico. Se a resistência da carga conectada ao eixo de saída ao longo do se- gundo eixo geométrico faz com que a velocidade do movimento de saída em 5 volta do segundo eixo geométrico diminua abaixo da velocidade de saída crítica em volta do segundo eixo geométrico, o torque de reação irá acabar e a eficiência do motor se deteriora. A velocidade de saída crítica em volta do segundo eixo pode ser comparada à velocidade em marcha lenta de um mo- tor de automóvel. A "velocidade de saída crítica" em volta do segundo eixo geomé- trico pode ser determinada como segue:

1. Girar o corpo em volta do primeiro eixo geométrico a uma ve- locidade angular maior do que a velocidade angular crítica de modo que e- xista movimento de reação. "15 2. Frear a rotação do corpo em volta do segundo eixo geométri- " co até que o movimento de reação pare. A velocidade em volta do segundo eixo geométrico no ponto onde o movimento de reação para é chamada ve- Iocidade de saída crítica em volta do segundo eixo. A velocidade de saída crítica em volta do segundo eixo varia com a velocidade do giro, isto é, a velocidade angular do corpo em volta do primeiro eixo geométrico, a magnitude do torque aplicado, e o ângulo de in- clinação. Outros parâmetros que influenciam incluem a estrutura do sistema e condições ambientais. A eficiência da transmissão também depende da flexão do corpo relativa ao primeiro eixo geométrico durante a operação do dispositivo de engrenagem. Um plano do corpo é definido como um plano que passa atra- vés de quaisquer três pontos não lineares do corpo. Para todos os planos do corpo possÍveisjnanter a variação do ângulo entre o vetor de giro e o vetor normal do plano do corpo tão pequeno quanto possÍvel durante a operação aumenta a potência de saída e melhora a eficiência. Para todos os planos do corpo possÍveis, se o ângulo entre o vetor de giro e o vetor normal do plano do corpo não mudar durante a operação do dispositivo de engrenagem, a eficiência será a máxima considerando apenas este ângulo como um parâ- metro.

Uma modalidade preferencial dos modos 5 a 12 é fornecida se o método adicionalmente compreender a seguinte etapa: ajustar um torque 5 aplicado ao corpo em volta do segundo eixo geométrico de modo que um ângulo de inclinação constante ou decrescente seja alcançado.

Em outras palavras, a magnitude do torque aplicado em voIta do segundo eixo geomé- trico, por exemplo, por meio de uma carga aplicada a um eixo de saída ao longo do segundo eixo geométrico, é escolhida de modo que um ângulo de inclinação constante ou decrescente seja alcançado, isto é, de modo que a magnitude do torque de reação seja igual ou maior do que a magnitude do torque aplicado ao corpo em voIta do terceiro eixo geométrico.

Reduzir as resistências de atrito do dispositivo de engrenagem aumenta a eficiência.

Por exemplo, usar rolamentos magnéticos e/ou usar "15 meios de lubrificação tais como óleo ou graxa para lubrificar os rolamentos

" e/ou colocar o dispositivo de engrenagem em um recipiente com vácuo re- duz as resistências de atrito.

Uma vez que a energia fornecida pelo dispositivo de engrena- gem é o produto do torque de saída e da velocidade de movimento de saída ou o produto do torque de reação e da velocidade de reação, segue-se que, a fim de maximizar esta energia, será necessário selecionar uma velocidade de giro em voIta do primeiro eixo geométrico, uma magnitude do torque apli- cado em volta do terceiro eixo geométrico e um ângulo de inclinação pelo qual o produto do torque de reação e da velocidade de reação é maximiza- do.

Uma modalidade preferencial dos modos 1 a 4 é fornecida se o dispositivo de engrenagem adicionalmente compreender meio para ajustar a velocidade de giro, meio para ajustar o torque aplicado e meio para ajustar o ângulo de inclinação.

Neste caso, pode ser fornecido meio para selecionar adequadamente uma velocidade de movimento de saída desejada e/ou tor- que de saída desejado do dispositivo de engrenagem e ajustar a velocidade de giro, o torque aplicado e o ângulo de inclinação.

Também podem ser for-

necidos meios para selecionar uma velocidade de reação desejada e/ou tor- que de reação desejado do dispositivo de engrenagem e ajustar a velocida- de de giro, o torque aplicado e o ângulo de inclinação, consequentemente.

Uma modalidade preferencial do modo 13 é fornecida se o corpo 5 puder ser acoplado com um motor rotacional separado e desacoplado do motor rotacional separado.

Uma modalidade preferencial do modo 13 é fornecida se o dis- positivo de teste compreender meio de acoplamento para fornecer acopla- mento entre o corpo e o motor rotacional separado pelo que o meio de aco- lO plamento é formado como um acoplamento de encaixe.

Uma modalidade preferencial do modo 13 é fornecida se o corpo for acionado temporariamente pelo motor rotacional separado, de preferên- cia inicialmente.

Uma modalidade preferencial do modo 13 é fornecida se o dis- " 15 positivo de teste compreender um o mais meios de medição para medir um

" ou mais dos seguintes parâmetros: uma velocidade angular do corpo em volta do eixo geométrico de giro , um sentido de rotação do corpo em volta do eixo de giro, uma velocidade angular do eixo de saída, um sentido de ro- tação do eixo de saída, uma velocidade angular em voIta do eixo geométrico 20 de inclinação, um sentido de rotação em volta do eixo geométrico de inclina- ção, um comportamento no tempo de um ou mais dos parâmetros preceden- tes.

Uma modalidade preferencial do modo 13 é fornecida se o corpo puder ser mudado pela variação de um ou mais dos seguintes parâmetros do corpo: massa, geometria, módulo de elasticidade, momento de inércia, distribuição de densidade.

Uma modalidade preferencial do modo 13 é fornecida se a posi- ção do corpo ao longo do eixo geométrico de giro for variável.

Uma modalidade preferencial do modo 13 é fornecida se a posi- 30 ção do corpo com relação à formação do braço de alavanca for variável.

Uma modalidade preferencial do modo 13 é fornecida se o dis- positivo de teste compreender meio Iimitador para Iimitar o movimento do eixo geométrico de giro em volta do eixo geométrico de inclinação em um ângulo de inclinação final.

Uma modalidade preferencial do modo 13 é fornecida se o dis- positivo de teste compreender um meio medidor de força para medir a força 5 exercida pelo meio de suporte do corpo no ângulo final de inclinação- Uma modalidade preferencial do modo 13 é fornecida se o meio limitador compreender um batente disposto no eixo de saída ou o meio de suporte do corpo e coopera com o eixo de saída e/ou meio de suporte do corpo. 10 Uma modalidade preferencial do modo 13 é fornecida se o dis- positivo de teste compreender meio para aplicar um torque em volta do eixo geométrico de inclinação pelo que o torque aplicado é independente da massa do corpo.

O termo "berço" de acordo com os modos 13 e 14 destina-se a "15 denotar qualquer tipo de dispositivo de suporte para suportar o corpo, tal " como um gimbal.

Uma modalidade preferencial do modo 14 é fornecida se o mé- todo adicionalmente compreender determinar a velocidade angular do corpo em voIta do eixo geométrico de giro onde não é observada nenhuma rotação do eixo geométrico de giro em volta do eixo geométrico de inclinação, em que a velocidade angular determinada é a velocidade angular crítica.

Uma modalidade preferencial do modo 14 é fornecida se o mé- todo adicionalmente compreender determinar a velocidade angular crítica de um corpo para diferentes valores de um ou mais dos seguintes parâmetros: o braço de alavanca, o ângulo de inclinação inicial do eixo geométrico de rotação.

Uma modalidade preferencial do modo 14 é fornecida se o mé- todo adicionalmente compreender determinar a relação da velocidade angu- lar do corpo em volta do eixo geométrico de giro para a velocidade angular do eixo de saída dependente de vários parâmetros, particularmente depen- dente de um ângulo de inclinação inicial ou final.

Estas bem como características e vantagens adicionais da in-

venção serão mais bem avaliadas pela leitura da descrição detalhada a se- guir das modalidades ilustrativas preferenciais atualmente tomadas em con- junto com os desenhos em anexo dos quais: a figura 1 ilustra uma vista esquemática de um dispositivo de engrena- 5 gem de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção; a figura 2 é um diagrama que ilustra a orientação relativa dos eixos geo- métricos de rotação dos componentes do dispositivo de engrenagem da figu- ra 1; a figura 3 é um diagrama que ilustra a direção na qual torque é aplicado para fornecer a energia motriz de saída do dispositivo de engrenagem da figura 1; a figura 4 mostra um esquema de uma aplicação alternativa de torque; a figura 5 mostra uma modalidade de um aparelho de teste; a figura 6 mostra outra modalidade de um aparelho de teste; "15 a figura 7 mostra uma modalidade de meio limitador, como um detalhe da

- figura 6; a figura 8 mostra outra modalidade do meio limitador; a figura 9 mostra uma terceira modalidade do meio limitador; a figura 10 mostra uma modalidade de uma matriz de dispositivos de en- grenagem; a figura 11 mostra um esquema de um campo de força; a figura 12 um esquema de vetores; e a figura 13 mostra um esquema de um comprimento de um braço de co- nexão de um corpo.

Com referência à figura 1, um dispositivo de engrenagem 1 compreende um corpo 2 na forma de uma roda cilíndrica sóIida que é mon- tada coaxialmente em um eixo de rotação 3 para rotação com ele em volta de um primeiro eixo geométrico 4. O eixo de rotação 3 é montado dentro de um berço interno 5 por meio de rolamentos internos 6. O berço interno 5 é montado dentro de um berço externo 7 para rotação Iimitada do berço inter- no 5 em volta de um eixo geométrico de inclinação 16 por meio de rolamen- tos externos 8, e o segundo berço 7, por sua vez, é montado dentro de uma estrutura 9 através de rolamentos de estrutura 10 de modo que o mesmo possa rodar relativamente a estrutura 9 em volta de um segundo eixo geo- métrico 11 que constitui um eixo geométrico de saída do dispositivo de en- grenagem 1. Adicional ou alternativamente ao segundo eixo geométrico 11, 5 o eixo geométrico de inclinação 16 constitui um eixo geométrico de saída do dispositivo de engrenagem 1. O eixo de rotação 3 da roda 2 é levado a rodar em volta do pri- meiro eixo 4 por meio de um motor elétrico 12 ou qualquer outra fonte de energia motriz de entrada.

O motor elétrico 12 pode ser acionado por uma bateria.

O eixo de rotação 3 é montado a um ângulo de inclinação e relativo ao segundo eixo geométrico 11 do dispositivo de engrenagem 1 pelo que o ângulo de inclinação e é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus. lsto pode ser visto mais claramente na figura 2. O eixo geométri- co rotacional da roda 2 está ao Iongo do primeiro eixo geométrico 4. A roda é "15 montada de modo que o primeiro eixo geométrico 4 e o segundo eixo geo-

" métrico 11 se cruzem no centro de massa CM da roda 2. Um plano 13 atra- vessado pelo segundo eixo geométrico 11 e o eixo geométrico de inclinação 16 são indicados na figura 2 para ilustrar mais claramente a localização da roda 2 no espaço, e são mostrados três vetores ao longo das direções de um sistema de coordenadas Cartesiano tridimensional puramente para ilus- trar a orientação relativa aos eixos geométricos 4, 11, 16. No dispositivo de engrenagem 1 mostrado na figura 1, um pistão hidráulico 15 serve para aplicar um torque ao eixo de rotação 3 - e, portanto também para a roda 2, - em volta de um terceiro eixo geométrico 16, definido como o eixo geométrico de inclinação, que é perpendicular tanto ao primeiro eixo geométrico 4 como ao segundo eixo geométrico 11. O torque aplicado pelo pistão 15 é direcionado no sentido de aumentar o ângulo de inclinação e.

O torque aplicado dá origem a uma rotação do primeiro eixo ge- ométrico 4 em volta do segundo eixo geométrico 11 do dispositivo de engre- nagem 1. O pistão hidráulico 15 serve adicionalmente para evitar que o primeiro eixo 4 rode em voIta do eixo geométrico de inclinação 16 no sentido oposto àquele do torque aplicado, ou seja, de modo que o ângulo de inclina- ção e diminua.

Na operação do dispositivo de engrenagem 1, a roda 2 primeiro 5 é levada a rodar em volta do primeiro eixo geométrico 4 até que a mesma exceda uma velocidade de rotação crítica predeterminada ú),. Então, o pis- tão hidráulico 15 é atuado para aplicar um torque à roda 2 indiretamente a- través dos rolamentos internos 6 e do eixo de rotação 3 em volta do eixo geométrico de inclinação 16 no sentido de aumentar o ângulo de inclinação e. lsto dá origem a uma rotação do primeiro eixo geométrico 4 em volta do eixo geométrico de saída 11. Entretanto, por força da rotação da roda 2 aci- ma da velocidade de rotação crítica (jú, em voIta do primeiro eixo geométrico 4, é gerado um torque de reação que tem um componente também em voIta do eixo geométrico de inclinação 16, mas no sentido oposto, ou seja, no sen- "15 tido de diminuir o ângulo de inclinação EL Este torque de reação faz com que

- o primeiro eixo geométrico 4 rode em volta do eixo geométrico de inclinação 16 no sentido para diminuir o ângulo de inclinação EL Entretanto, este movi- mento é subsequentemente evitado pelo pistão hidráulico 15 que atua como uma escora que para a rotação do eixo de rotação 3. Como resultado, a ve- locidade rotacional @gi,o da roda 2, a velocidade rotacional do eixo de rota- ção 3, a velocidade rotacional do primeiro berço 5 e a velocidade rotacional (ÚsaÍda do segundo berço 7 em volta do segundo eixo geométrico 11, sendo um eixo geométrico de saída, são aumentadas.

Neste estágio, pode ser apli- cada uma carga a este eixo geométrico de saída do dispositivo de engrena- gem 1. A operação do pistão hidráulico 15 é controlada por uma unida- de de controle 17 que é abastecida com sinais de posição a partir de um sensor (não mostrado) que é montado no pistão hidráulico 15. Os sinais de controle gerados pela unidade de controle 17 em reposta aos sinais de posi- ção afetam a pressão hidráulica no pistão hidráulico 15 para fazer com que o berço interno 5 rode relativo ao berço externo 7 para o ângulo de inclinação desejado e.

A unidade de controle 17 fornece sinais de controle para contro- lar a velocidade de rotação da roda 2, o ânguto de inclinação E) e a magnitu- de do torque aplicado.

Como indicado acima, o ângulo de inclinação E3 é controlado por força do pistão hidráulico 15. Ao controlar estes parâmetros, é 5 possível controlar a velocidade de rotação de saída (j\)saida do dispositivo de engrenagem 1. Um mecanismo de realimentação na forma de uma correia 18, um alternador 19, um chicote elétrico 20 e uma unidade de controle 17 pode ser usado para fornecer uma parte da energia motriz de saída fornecida no segundo eixo geométrico 11 de voIta ao motor elétrico 12. A orientação do eixo geométrico de inclinação 16, em volta do qual é aplicado o torque e o sentido do torque são ilustrados na figura 3, na qual pode ser visto que a roda 2 roda em volta do primeiro eixo geométrico 4 que está em um ângulo de inclinação E) com relação ao segundo eixo geo- "15 métrico 11(= saída). O torque aplicado pelo pistão hidráulico 15 é aplicado

- na direção indicada pelas setas 21, e o torque de reação surge na direção indicada pela seta 22. Embora na modalidade preferencial o primeiro eixo geométrico 4 e o segundo eixo geométrico 11 se cruzem no centro de massa CM da roda 2, são consideradas disposições alternativas nas quais o primeiro eixo geo- métrico 4 e o segundo eixo geométrico 11 não se cruzam, caso em que ou o primeiro eixo geométrico ou o segundo eixo geométrico 11, ou nenhum dos primeiro e segundo eixos geométricos 4 e 11 pode passar através do centro de massa CM da roda 2. Será avaliado que, embora o dispositivo de engrenagem 1 da modalidade preferencial seja ilustrado com seu eixo geométrico de saída 11 horizontalmente, o dispositivo de engrenagem 1 deve funcionar com seu ei- xo geométrico de saída 11 em qualquer orientação desejada.

A fim de determinar e estimar, respectivamente, parâmetros para o projeto e a operação de um dispositivo de engrenagem como descrito na descrição precedente em combinação com as figuras 1 a 3, deve ser desen- volvido um dispositivo de teste.

A concepção deste dispositivo de teste e sua função operacional são descritos no desenho esquemático da figura 4. A característica essencial deste esquema é que um torque é a- plicado ao eixo geométrico de inclinação 16 por meio do corpo 2 montado excentricamente, por exemplo, uma roda cilíndrica sólida, com massa m, e 5 que não é exigido nenhum dispositivo externo para aplicar torque, tal como o pistão 15 como mostrado na figura 1. O esquema mostrado na figura 4 cons- titui uma modificação e simplificação comparado ao esquema do dispositivo de engrenagem mostrado na figura 3, porque não é exigido um dispositivo externo para aplicar torque. Outra característica significativa do esquema 10 mostrado na figura 4 é o meio limitador para limitar a rotação do eixo geomé- trico de giro 4 em volta do eixo geométrico de inclinação 16. O dispositivo de teste pode ser concebido em modalidades dife- rentes. Duas modalidades diferentes do dispositivo de teste são mostradas nas figuras 5 e 6 as quais são descritas em detalhes a seguir. "15 o objetivo do dispositivo de teste é fornecer uma possibilidade - para uma variação dos parâmetros enquanto mede outros parâmetros. Para este fim, as modalidades concretas de dispositivo de teste têm dispositivos especiais, por exemplo, dispositivos de acoplamento que permitem o uso de corpos rotacionais diferentes, dispositivos de ajuste para o ajuste de um bra- ço de alavanca, meios limitadores ajustáveis, e várias unidades de medida para medição dos parâmetros tais como velocidades rotacionais e direções rotacionais dos diversos eixos geométricos de rotação. A figura 4 ilustra de maneira esquemática uma situação onde a massa m do corpo 2 é usada para aplicar um torque em volta do eixo geo- métrico de inclinação 16. O corpo 2 roda em votta do primeiro eixo geométri- co 4 que constitui um eixo geométrico de rotação. O eixo geométrico de giro 4 está a um ângulo de inclinação É3 com relação ao segundo eixo geométrico vertical 11 que constitui o eixo geométrico de saída. O eixo de rotação 4 po- de rodar em voIta do eixo geométrico de inclinação 16 que é perpendicular tanto ao eixo geométrico de giro 4 como ao eixo geométrico de saída vertical

11. O eixo geométrico de giro 4 pode rodar em volta do eixo geométrico de saída 11. Assim, o corpo 2 pode rodar em volta de três d iferentes eixos ge-

ométricos, a saber, em volta do eixo geométrico de giro 4, em volta do eixo geométrico de saída vertical 11, e em voIta do eixo geométrico de inclinação horizontal 16. O corpo 2 é montado no primeiro eixo geométrico 4 desassocia- 5 do de um ponto de interseção lP, onde o primeiro eixo geométrico 4, o eixo geométrico de saída 11 e o eixo geométrico de inclinação 16 se cruzam.

O centro de massa CM do corpo 2 fica a uma distância e do eixo geométrico de inclinação 16, em que assim forma um braço de alavanca do tamanho e.

O corpo 2 é sujeito à gravidade, o que provoca uma força gravitacional 10 Fg=mg ' (eq. 1) que atua no centro de massa CM do corpo 2, onde g é a aceleração da gra- vidade com uma magnitude média de 9,81 m/s'. A força Fg aplicada ao cor- po 2 exerce um torque T em voIta do eixo geométrico de inclinação 3. A magnitude do torque T é -15 T=Fgesene=mg[sene (eq. 2). O torque T é aplicado na direção indicada pelas setas 21. Se o corpo 2 gira em volta do primeiro eixo geométrico 4 com uma velocidade angular u)gi,o maior do que uma velocidade angular crítica (ú,, surge um tor- que de reação na direção indicada pela seta 22. Como a magnitude do tor- que de reação é maior do que a magnitude do torque T que surge a partir do peso do corpo, o torque de reação faz com que o ângulo E) diminua.

Se o corpo 2 roda em volta do primeiro eixo geométrico 4 com uma velocidade angular (A)gi,o menor do que uma velocidade angular crítica (á),, a magnitude do torque de reação é menor do que a magnitude do torque T que surge a partir do peso do corpo, e o ângulo de inclinação €3 aumenta.

A rotação do corpo 2 em volta do eixo geométrico de giro 4, o ei- xo geométrico de saída 11, e o eixo geométrico de inclinação 16 têm sido medidos e registrados em experimentos que serão documentados por meio de valores de medição a seguir.

É assumido que a rotação do eixo geométri- co de giro 4 em volta do eixo geométrico de saída 11 é relacionada a um efeito de precessão bem conhecido na teoria de corpos rígidos.

Aparelho de Teste da Figura 5

A figura 5 mostra uma modalidade de um aparelho de teste que trabalha de acordo com o esquema mostrado na figura 4. . A diferença essencial do aparelho de teste da figura 5 compara- do com a modalidade do dispositivo de engrenagem mostrado na figura 1 é 5 que o corpo 2 do aparelho de teste mostrado na figura 5 é montado excentri- camente formando um braço de alavanca de um tamanho L O termo "excên- trico" aqui significa que o centro de massa CM do corpo 2 não está localiza- do no ponto de interseção lP como é o caso com o corpo mostrado nas figu- ras 1 a 3. Portanto, o corpo 2 é sujeito à gravidade, isto é, o corpo 2 com 10 massa m aplica um torque em volta do eixo geométrico de inclinação 16. O aparelho de teste compreende um corpo 2, por exemplo, uma roda cilíndrica sólida, que é montada coaxialmente em um eixo de rotação 3 para rotação com ele.

O eixo geométrico longitudinal do eixo de rotação 3 é disposto ao Iongo do eixo geométrico de giro 4. O eixo de rotação 3 é mon- -15 tado rotativamente dentro de um gimbal interno 5 por meio de rolamentos

- internos 6. O gimbal interno 5 é montado dentro de um gimbal externo 7 para rotação em volta do eixo geométrico de inclinação 16 por meio de rolamen- tos externos 8. O segundo gimbal 7 é montado em um eixo de saída 11o,cujo eixo geométrico Iongitudinal é disposto ao longo do eixo geométrico 20 de saída vertical 11. O eixo de saída vertical 110 é suportado por um rolamento 40 de modo que o eixo de saída 110 seja rotativo em volta do eixo geométrico Ion- gitudinal.

O rolamento 40 é preso a um suporte 41, por exemplo, um tripé, para manter o eixo de saída 110 ao longo do eixo geométrico de saída verti- 25 cal 11. O suporte é montado no solo, por exemplo, por meio de parafusos.

O eixo geométrico de giro 4 está a um ângulo de inclinação €3 com relação ao eixo geométrico de saída 11. O corpo 2 é montado no pri- meiro eixo geométrico 4 desassociado do ponto de interseção lP do eixo geométrico de giro 4, do eixo geométrico de saída 11 e do eixo geométrico 30 de inclinação 16. O centro de massa CM do corpo 2 está a uma distância e do eixo geométrico de inclinação 3. O corpo 2 está sujeito à gravidade, o que provoca uma força gravitacional Fg = m g atuando no centro de massa CM

" do corpo 2, onde m é a massa do corpo 2 e g é a aceleração da gravidade com uma magnitude média de 9,81 m/s2. A força Fg aplicada ao corpo 2 e- . xerce um torque T em volta do eixo de inclinação 16. A magnitude do torque TéT=FgesenE)=mgtsene. 5 O eixo de rotação 3 compreende meio de acoplamento 33 para fácil acoplamento a uma fonte externa de energia motriz. A fonte externa de energia motriz, por exemplo, uma verruma ou chaveta, é usada para girar o corpo 2 a uma velocidade angular (Á)gi,o em voIta do eixo geométrico de giro

4. Entretanto, também é possÍvel fornecer a velocidade angular (jÜgi,o do cor- lO po 2 por meio de qualquer outra fonte de energia motriz de entrada, por e- xemplo, através de um motor elétrico que é disposto fixamente no corpo 2 ou no eixo de rotação 3. O aparelho de teste adicionalmente compreende meio limitador 210 para limitar a faixa admissível do ângulo de inclinação EL O meio limita- -15 dor 210 (não mostrado em detalhes na figura 5) pode ser integrado dentro - dos rolamentos externos 8. O meio limitador 210 limita o movimento giratório do eixo de rotação 3 a uma faixa de giro entre um ângulo de inclinação mí- nimo emin e um ângulo de inclinação máximo ân,,. O corpo 2 é Ievado a girar a uma velocidade angular u)gi,o. A ve- 20 locidade angular do corpo 2 em combinação com o torque exercido pelo cor- po 2 em volta do eixo geométrico de inclinação 16 provoca uma rotação do eixo de saída 110. Para o corpo 2 existe uma velocidade angular crítica (jü, que é dependente do ângulo de inclinação E). o objetivo é determinar a velocidade 25 angular crítica (á), do corpo 2. Para um ângulo de inclinação E) entre 0 ° e 90°, a velocidade angular crítica (á), pode ser determinada como segue. As- sumindo que o corpo 2 roda com uma velocidade angular (À)gi,O em volta do eixo geométrico de giro 4. Se a velocidade angular ÚUgi,o resulta em uma ro- tação do eixo de rotação 3 em volta do eixo geométrico de inclinação 16 no 30 sentido de aumentar o ângulo de inclinação E), ou seja, na figura 5 para bai- xo, a velocidade angular (Á)gi,o do corpo 2 é menor do que a velocidade angu- lar crítica (á),. Se a velocidade angular @gi,o resulta em uma rotação do eixo de rotação 3 em voIta do eixo geométrico de inclinação 16 no sentido de di- minuir o ângulo de inclinação e, isto é, na figura 5 para cima, a velocidade angular @gi,o do corpo 2 é maior do que a velocidade angular crítica (a),. Se a velocidade angular (A)gi,o não resulta em uma rotação do eixo de rotação 3 5 em volta do eixo geométrico de inclinação 16, a velocidade angular @gi,o do corpo 2 é igual a velocidade angular crítica ü),. A determinação da velocidade angular crítica uú, pode ser suma- rizada no seguinte programa: Etapa 1: É escolhido um valor u)gi,o da velocidade angular do corpo 2 em volta do eixo geométrico de giro 4. Etapa 2: Se a velocidade angular @gi,o resulta em uma rotação em volta do eixo geométrico de inclinação 16 no sentido de aumentar o ângulo de inclinação a ir para a etapa 3; Se a velocidade angular @gi,o resulta em uma rotação em volta "15 do eixo geométrico de inclinação 16 no sentido de diminuir o ângulo de incli-

- nação a ir para a etapa 4; Se a velocidade angular (jJgi,o não resulta em uma rotação em volta do eixo geométrico de inclinação 16, a velocidade angular crítica ü), do corpo 2 é determinada: (jú, = @giro.

Etapa 3: Aumentar o valor de u)gi,o e ir para a etapa 2. Etapa 4: Diminuir o valor de ÜÜgi,O e ir para a etapa 2. A velocidade angular crítica uu, é dependente da geometria e massa do corpo 2, da distribuição de densidade do material do corpo, do ângulo de inclinação E) entre o eixo geométrico de giro 4 e o eixo geométrico de saída 11, da distância t, isto é, da magnitude do torque e de certas condi- ções ambientais tais como temperatura e umidade ambiente.

Uma vantagem do aparelho de teste da figura 5 é que o corpo 2 pode ser facilmente posicionado em qualquer um dos dois diferentes modos.

Em um primeiro modo, o corpo 2 pode ser montado excentricamente no eixo de rotação 3, como mostrado na figura 5, de modo que o centro de massa CM do corpo 2 esteja a uma distância e do ponto de interseção lP.

Nesta situação, a massa m do corpo 2 aplica um torque T de magnitude = m g e sen E) em voita do eixo geométrico de inclinação 16. Em um modo alternati- vo, o corpo 2 pode ser montado no eixo de rotação 3 de modo que o centro . de massa CM do corpo 2 fique no ponto de interseção lP, que corresponde ao caso extremo è = 0. Nesta situação, a massa m do corpo 2 não aplica ne- 5 nhum torque em volta do eixo geométrico de inclinação 16. Neste caso alter- nativo, a fim de aplicar um torque em volta do eixo geométrico de inclinação 16, é necessário fornecer um meio externo de aplicação de torque, por e- xemplo, um pistão que aplique um torque constante sobre a faixa inteira de ângulos de inclinação- 1O Aparelho de Teste da Fiçjura 6 A figura 6 mostra outra modalidade de um aparelho de teste que trabalha de acordo com o esquema mostrado da figura 4. O aparelho de teste da figura 6 é similar ao aparelho de teste da figura 5, exceto pelos gimbais 5 e 7. Em vez dos gimbais 5 e 7, o aparelho "15 de teste da figura 6 compreende um eixo de saída 110 e um braço pivô 30.

- O braço pivô é montado em pivô no eixo de saída 110 por meio de um pivô 31 de modo que o braço pivô 30 seja rotativo em volta do eixo geométrico de inclinação 16. O braço pivô 30 é alongado para baixo além do pivô 31 a fim de permitir que o braço pivô 30 coopere com o meio limitador 210. Com rela- 20 ção à massa do braço pivô 30, o centro de massa do braço pivô 30 é posi- cionado com relação ao pivô 31 de modo que nenhum torque seja exercido no braço pivô 30 sozinho- O braço pivô 30 compreende um rolamento 32 por meio do qual o corpo 2 é rotativo em volta do eixo geométrico de giro 4 que constitui o 25 eixo geométrico Iongitudinal do braço pivô 30. A posição do rolamento 32 pode ser variada ao longo do braço pivô para ajustar o tamanho e do braço de alavanca. O aparelho de teste adicionalmente compreende meio limitador 210 para Iimitar a faixa admissível do ângulo de inclinação EL O meio limita- 30 dor 210 pode ser firmemente conectado ao eixo de saída 110 ou braço pivô

30. O meio limitador 210 limita o movimento de giro do braço pivô 3 a uma faixa de giro entre um ângulo de inclinação mínimo âni, e um ângulo de in-

cIinação máximo ãn,,. A figura 7 mostra uma vista detalhada do meio limita- dor210. Preferencialmente, os elementos do aparelho de teste das figu- ras 5 e 6, em particular, o corpo 2, são feitos de um material que tem um alto 5 módulo de elasticidade, que é preferencialmente acima de 70 GP, por e- xemplo, um material rlgido como aço ou alumínio.

Meio Limitador A figura 7 mostra uma primeira modalidade de meio limitador 210 para limitar a faixa do ângulo de inclinação EL O meio Iimitador 210 compreende um par de placas de metal paralelas 221 que são dispostas fixamente no eixo de saída 110 abaixo do pivô 31. As placas de metal 221 são espaçadas desassociadas uma da outra para formar um corredor verti- cal em que o braço pivô 30 pode se mover livremente para cima e para baixo em volta do eixo de inclinação 16. Cada uma das placas de metal 221 com- "15 preende uma matriz de furos 213. As matrizes de furos das duas placas de

- metal 221 são alinhadas uma com relação à outra, de modo que uma cavilha . de metal 214, 215 possa ser deslizada horizontalmente através de dois furos alinhados 213. Uma cavilha inferior de metal 214 é inserida em uma posição inferior, em que deste modo forma um batente para o braço pivô 30 a um ângulo de inclinação mínimo ânin.

Uma cavilha de metal superior 215 é inse- rida em uma posição superior, em que deste modo forma um batente para o braço pivô 30 a um ângulo de inclinação máximo àná,- A figura 8 mostra uma modalidade alternativa do meio limitador 210 para limitar a faixa do ângulo de inclinação a A função do meio limita- dor 210 da figura 8 é similar à função do meio limitador 210 da figura 7, ex- ceto pela posição do meio limitador 210. Ao contrário do par de placas de metal 221 da figura 7, o par de pIacas de metal da figura 8 é posicionado sobre e acima do pivô 31. Uma cavilha inferior de metal 214 é inserida em uma posição inferior, em que assim forma um batente para o braço pivô 30 a um ângulo de inclinação máximo «á,. Uma cavilha superior de metal 215 é inserida em uma posição superior, em que assim forma um batente para o braço pivô 30 a um ângulo de inclinação mínimo ãni,.

A figura 9 mostra ainda outra modalidade de meio limitador 210. O meio limitador 210 compreende uma pIaca de metal circular 50 com um furo curvado 51 na proximidade da circunferência da placa 50, um primeiro batente 52 e um segundo batente 53 que se projetam da placa 50 e podem 5 ser movidos ao longo do furo 51, e uma cavilha 54 móvel entre o primeiro batente 52 e um segundo batente 53. A placa 50 é conectada fixamente ao berço externo 7 do dispositivo de engrenagem 1 mostrado na figura 1 de modo que o eixo geométrico de inclinação 16 passe através do centro da placa 50 e seja perpendicular ao plano da placa 50. Um pivô 31 ao longo do eixo geométrico de inclinação 16 passa através do centro da placa e se pro- jeta da pIaca 50. Uma extremidade da cavilha 54 é conectada fixamente ao pivô que se projeta 31 de modo que a cavilha 54 se estende a noventa graus a partir do eixo geométrico de inclinação 16. O comprimento da cavilha 54 é escolhido de modo que um movimento de giro da cavilha 54 em volta do eixo "15 geométrico de inclinação 16 seja limitado pelo primeiro batente 52 e pelo

- segundo batente 53. As posições do primeiro batente 52 e do segundo batente 53 podem ser mudadas individualmente, mesmo durante a operação do disposi- tivo de engrenagem 1. Uma mudança de posição do primeiro batente 52 ou do segundo batente 53 pode ser obtida, por exemplo, por meio de um meca- nismo de engate.

As respectivas posições do primeiro batente 52 e do se- gundo batente 53 definem uma faixa angular máxima a, em que é permitido que a cavilha 54 gire em volta do eixo geométrico de inclinação 16- Deste modo, a faixa do ângulo de inclinação e permitida entre o primeiro eixo ge- ométrico 4 e o segundo 11 pode ser definida e mudada, mesmo durante a operação do dispositivo de engrenagem 1. Matriz A figura 10 mostra uma matriz preferencial 2 x 2 de quatro dis- positivos.

A matriz 2 x 2 compreende quatro dispositivos de engrenagem do tipo do dispositivo de engrenagem 1 mostrado na figura 1, em que as estru- turas 9 dos quatro dispositivos de engrenagem foram montadas em uma es- trutura de matriz única 90. Os eixos de saída 110 ao Iongo dos segundos eixos geométricos 11 dos quatro dispositivos de engrenagem se projetam a partir do lado frontal da estrutura da matriz 90. A energia motriz de de saída de cada um dos eixos de saída 110 é virada por meio de quatro engrena- gens angulares 29 para trazer as respectivas energias motrizes de saída dos 5 quatro dispositivos de engrenagem juntas em um eixo de saída coletivo 36. Cada um dos quatro dispositivos de engrenagem compreende meio de rea- limentação que compreende uma correia 18 e um alternador 19 para reali- mentar a energia motriz de saída para dentro dos dispositivos de engrena- gem.

Campo de Força A figura 11 mostra um esquema de campo de força 201 que atua em um corpo cilíndrico 2 com espessura dx.

A figura 11 mostra um plano 200 do corpo 2 que descansa perpendicularmente com relação ao eixo ge- ométrico rotacional do corpo 2. A figura 11 plana mostra três vetores x, y, z "15 ao longo de direções de um sistema de coordenadas Cartesiano tridimensi-

- onal para ilustrar a orientação do plano 200 e do campo de força 201. Um torque é aplicado ao corpo 2 em volta do terceiro eixo geométrico 16. O terceiro eixo geométrico 16 corre ao Iongo da direção x do sis- tema de coordenadas Cartesiano e passa através dos pontos A e B do plano do corpo 200. O vetor de torque aponta na direção x do sistema de coorde- nadas Cartesiano.

A direção de rotação 21 provocada pelo torque é determi- nada pelo uso da regra da mão direita: usando a mão direita, apontar o dedo polegar na direção do vetor torque- Os dedos enrolados mostram a direção da rotação.

O campo de força 201 consiste em vetores de força.

Quatro ve- tores de força 100 a 103 do campo de força 201 são mostrados ilustrativa- mente na figura 11. Para o corpo cilíndrico 2 com espessura dx, a forma do campo de força mostrado na figura 11, é a mesma que o campo de força que ocorre na seção transversal circular de uma haste que é forçada a do- brar.

Os vetores de força 100 e 101 são vetores de força do campo de força 201 com o valor máximo.

Os mesmos apontam na direção z positiva e nega- tiva, respectivamente.

Os vetores 102 e 103 são vetores de força do campo de força 201 com valor menor, dependendo de suas posições no plano do corpo 201. Os mesmos apontam na direção z positiva e negativa, respecti- vamente.

Vetores 5 A figura 12 ilustra a orientação de vetores associada com os movimentos rotacionais que ocorrem em um dispositivo de engrenagem de acordo com uma modalidade da invenção.

A figura 12 mostra uma roda ci- líndrica 2 de um dispositivo de engrenagem.

O centro de massa da roda 2 é localizado no ponto de interseção IP onde o primeiro eixo geométrico 4 e o segundo eixo geométrico 11 e o terceiro eixo geométrico 16 se cruzam.

O plano é mostrado unicamente para esclarecer a orientação relativa dos eixos geométricos 4, 11, 16 e da roda 2. A roda 2 é rodada pelo que o eixo geométrico de giro da roda 2 fica ao longo do primeiro eixo geométrico 4. O vetor de velocidade angular "15 do movimento angular da roda 2 em volta do primeiro eixo geométrico 4 é designado vetor Vl.

Um torque é aplicado à roda 2 em volta do terceiro eixo geomé- trico 16 (=eixo geométrico de inclinação) em um sentido de aumentar o ân- gulo de inclinação entre o primeiro eixo geométrico 4 e o segundo eixo geo- métrico 11. O vetor de torque do torque aplicado em voIta do terceiro eixo geométrico 16 é designado vetor de torque aplicado V3 em volta do terceiro eixo geométrico.

O torque aplicado em volta do terceiro eixo geométrico 16 faz com que o primeiro eixo geométrico 4 precesse em volta do segundo eixo geométrico 11. A velocidade angular do movimento angular do primeiro eixo geométrico 4 em volta do segundo eixo geométrico 11 é designada vetor de movimento de saída V2. Tamanho do Braço de Conexão A figura 13 mostra um esquema para ilustrar a definição do ta- manho do braço de conexão.

A figura 13 mostra o primeiro eixo geométrico 4 e o segundo eixo geométrico 11 de um dispositivo de engrenagem de a- cordo com a invenção.

Ambos os eixos 4, 11 repousam dentro do pIano do

" desenho da figura 13. O primeiro eixo geométrico 4 é montado com pivô no segundo eixo 11 por meio de um pivô de modo que o primeiro eixo 4 é rota- tivo dentro do pIano do desenho da figura 13 em volta do centro do pivô 34. O primeiro eixo geométrico 4 é orientado com relação ao segundo eixo geo- 5 métrico 11 a um ângulo de inclinação EL O primeiro eixo geométrico 4 consti- tui o eixo geométrico de giro (=eixo geométrico rotacional) do corpo 2. A figura 13 mostra o contorno de um corpo 2 que é montado no dispositivo de engrenagem para rotação em volta do eixo geométrico de giro 4 de modo que o eixo geométrico de giro 4 passe através do centro de mas- lO sa CM do corpo 2 e o momento de inércia do corpo 2 seja maximizado. A figura 13 mostra um caso em que o corpo 2 não está simétrico em volta do plano central 250 (= o plano que passa através do centro de massa CM do corpo 2 e é ortogonal ao primeiro eixo geométrico 4). Neste caso, entre as duas orientações de montagem possÍveis é usada aquela "15 com uma distância menor entre o centro de massa CM do corpo 2 e o tercei- - ro eixo geométrico 16, que preferencialmente passa através do centro de massa do pivô 34. Existem infinitos pIanos que cruzam o corpo 2 e são ortogonais ao eixo geométrico de giro 4. Entre estes pIanos aquele que tem a distância 20 mínima para o centro do pivô 34 é definido como o plano de conexão P,. De acordo com o plano de conexão P,, o tamanho do braço de conexão I, é de- finido como a distância do ponto de interseção do plano de conexão P, do eixo geométrico de giro 4 para o centro do pivô 34. O comprimento do braço de conexão I, é diferente do tamanho do braço de alavanca, definido como a 25 distância do centro de massa CM do corpo 2 para o terceiro eixo geométrico

16. Experimentos Os seguintes quatro experimentos 1 a 4 foram realizados com o uso do aparelho de teste mostrado na figura 6. Nove corpos diferentes como 30 definido na Tabela 1 a seguir foram usados nos experimentos.

Tabela 1: Parâmetros dos corpos A, B, C, D, E, F, G, H e J

Diâmetro Diâmetro Compri- Massa Forma Material [kg] externo interno mento [mm] [mm] [mm] Corpo A |Anel Aço 11.324 520 480 20 Corpo b jcilindro Aço 9.785 390 10 Corpo C |Ciiindro Alumínio 3.846 390 10 Corpo d jcilindro Alumínio 9.684 240 80 Corpo E |Ciiindro Aço 0.107 60 5 Corpo f jcilindro Aço 0.172 60 8 Corpo G Cilindro Aço 0.431 60 20 Corpo h jAnel Aço 0.694 60 30 40 Corpo j jAnel Aço 0.858 60 30 50 O aço usado tem uma densidade de 7850 kg/mj o alumínio u-

- sado tem uma densidade de 2700 kg/m3. Experimento 1 -5 Neste experimento foram testados os quatro corpos A, B, C e D como especificado na Tabela 1 pela medição das velocidades angulares crí- ticas (a), destes corpos para dois ângulos de inclinação diferentes.

O experi- mento foi realizado no aparelho de teste da figura 6. O centro de massa CM dos corpos foi colocado a uma distância e de aproximadamente 0,072 m do ponto de interseção IP.

Em um primeiro funcionamento, o ângulo de inclinação e foi a- justado para 45graus.

Os valores medidos são apresentados na Tabela 2a.

Tabela 2a: Velocidades angulares críticas ü), a e = 45°, medidas no experi- mento 1 com o uso do aparelho de teste da figura 6

Magnitude do Torque aplicado em volta Velocidade angular do eixo geométrico de inclinação [Nm] crítica w,[rpm] Corpo A 9,14 99 Corpo B 5,58 381 Corpo C 2,20 192 Corpo D 6,48 410

A unidade "rpm" significa "rotações por minuto", isto é, 60 rpm corresponde a IHz. Em um segundo funcionamento, o ânguto de inclinação e foi a- justado para 25graus. Os valores medidos são apresentados na Tabela 2b. 5 Tabela 2b: Velocidades angulares críticas (á), a €3 = 25°, medidas no experi- mento 1 com o uso do aparelho de teste da figura 6 Magnitude do Torque aplicado Velocidade angular em volta do eixo geométrico de crítica w,[rpm] inclinação [Nm] Corpo A 5,46 85 Corpo B 3,33 280 Corpo C 1,31 160 Corpo D 3,81 355 Experimento 2 O propósito deste experimento é mostrar que quando a veloci- , dade angular (A)gi,o de um corpo é menor do que a velocidade angular crítica "10 uü,, o corpo 2 desce, isto é, roda em volta do eixo geométrico de incli- nação 16 na mesma direção que o torque aplicado levado pela força gravitacional na massa do corpo 2. O experimento pode ser sumarizado nas seguintes etapas:

1. O corpo 2 é rodado em voIta do eixo geométrico 4 com o uso de uma fonte externa de energia motriz, até uma velocidade angular inicial (Úgi,o, que é menor do que a velocidade angular crítica (â), do corpo para o ângulo de inclinação inicial emi,.

2. O corpo 2 é localizado no ângulo de inclinação inicial àn,,.

3. O corpo 2 é deixado no ângulo de inclinação inicial ànin.

4. É medida a duração da rotação do corpo 2 em voIta do eixo geo- métrico de inclinação 16 que começa no ângulo de inclinação inici- al €íni, e termina no ângulo final de inclinação €L,áx.

5. Durante esta rotação, é medida a velocidade angular de saída má- xima u),aÍd, do eixo de saída 11. Estas cinco etapas foram realizadas para os três corpos A, B e C especificados na Tabela 1. O experimento com as cinco etapas menciona-

das acima foi executado como segue.

O corpo 2 é posicionado no braço pivô 30 a uma distância e = 0,072 m a partir do eixo geométrico de inclinação 16. Os meios limitadores 210 são ajustados de modo que os mesmos limitem o ângulo de inclinação 5 e a uma faixa entre um ângulo de inclinação mínimo E)mi, = 30° e um ângulo de inclinação máximo ân,, = 80°. O braço pivô 30 é inicialmente posicionado a um ângulo de incli- nação emi, = 30° e então solto.

Se o corpo 2 não roda, ele cai sob a influên- cia da força gravitacional e o braço pivô 30 roda em volta do eixo geométrico de inclinação 16 com ângulo de inclinação crescente EL A duração da queda a partir do ângulo de inclinação inicial âni, = 30° até o ângulo de inclinação final Etná, = 80° é de menos do que 0,5 s.

Se o corpo 2 é girado a uma velocidade angular inicial (j\)gi,o me- nor do que a velocidade angular crítica (â), do corpo 2 e solto no ângulo de "15 inclinação inicial âni, = 30°, o braço pivô 30 gira em volta do eixo geométri-

- co de saída vertical 11 como um ângulo de inclinação crescente lentamente EL A precessão do corpo 2 leva o eixo de saída 110 a rodar com a velocida- de angular de saída (ÚsaÍda.

O movimento helicoidal do braço pivô 30 com ângulo de inclinação E3 que cresce firmemente continua até que o braço pivô 30 toca a cavilha superior de metal 215 no ângulo de inclinação final 0máx = 80°. A Tabela 3 apresenta os resultados deste experimento para os corpos A, B, C da Tabela 1. Tabela 3: Queda e precessão, respectivamente, do braço pivô

I Velocida- Velocidade | de angu- Ângulo de Ângulo de Duraçãodo angular de l lar inicial inclinação inclinação Giro saída má- I ÚÜgiro[rPm] inicial %m[°] final %ax[°] (Queda)[s] xima UUsaÍ- da[rPm] Corpos A, B, C I 0 30 80 <0,5 0 (Queda) Corpo A 75 30 80 30 37 Corpo B 140 30 80 81 38 Corpo C 140 30 80 18 47

Experimento 3 O experimento 3 difere do experimento 2 pelo fato de que a ve- Iocidade angular inicial (Úgi,, do corpo 2 é maior do que a velocidade angular crítica (jü, do corpo 2. 5 o objetivo deste experimento é mostrar que quando a velocida- de angular @gi,o de um corpo 2 é maior do que a velocidade angular crítica ü), o corpo sobe, isto é, roda em volta do eixo geométrico de inclinação 16 na direção oposta do torque aplicado provocado pela força gravitacional na massa m do corpo 2. Esta elevação do corpo 2 pode ser chamada "movi- lO mento de reação". Este experimento também demonstra o efeito de parar o movimento de reação, isto é, um aumento significativo na velocidade angular desaídadoeixodesaída11O. O experimento pode ser sumarizado nas seguintes etapas:

1. O corpo 2 é rodado em volta do eixo geométrico de giro 4 com o "15 uso de uma fonte externa de energia motriz, até uma velocidade angular inicial (Á)gi,O que é maior do que a velocidade angular críti- ca (ú, do corpo para o ângulo de inclinação inicial àná,.

2. O corpo 2 é coIocado no ângulo de inciinação inicial âná,.

3. O corpo 2 é deixado no ângulo de inclinação inicial âná,.

4. É medida a duração da rotação do corpo 2 em voIta do eixo geo- métrico de inclinação 16 que começa no ângulo de inclinação ini- cial âná, e termina no ângulo de inclinação final emi,.

5. Durante o movimento de reação, é medida a velocidade angular de saída máxima (Ú,aÍda do eixo de saída 11.

6. O movimento de reação é parado no ângulo limite emi,. A veloci- dade angular (Úgi,, do corpo 2 é medida quando o corpo 2 acabou de inclinar até o meio limitador no ângulo limite àni,.

7. É medida a velocidade angular de saida máxima @,aíd, do eixo de saída 11 quando o movimento de reação é parado.

8. Quando a velocidade angular (Úg,,, do corpo 2 cai abaixo da velo- cidade angular crítica (jü, (por exemplo, devido a perdas por atri- tO), o corpo 2 começa a cair.

Estas oito etapas foram realizadas para os quatro corpos A, , B, C e D especificados na Tabela 1. O experimento com as oito etapas acima mencionadas foi executado como descrito a seguir. O corpo 2 é posicionado no braço pivô a uma distância f = 5 0,072 m a partir do eixo geométrico de inclinação 3. O aparelho de tes- te compreende adicionalmente meios limitadores 210 para Iimitar o ângulo de inclinação e a uma faixa entre um ângulo de inclinação mínimo ànin = 25° e um ângulo de inclinação máximo àn,, = 30°. O braço pivô 30 é posicionado a um ângulo de inclinação inicial 10 %,, = 30°. O corpo 2 é girado a uma velocidade angular inicial (jÜgi,o maior do que a velocidade angular crítica (à), do corpo 2 e o braço pivô 30 é libe- rado no ângulo de inclinação inicial àná, = 30°. O braço pivô 30 gira em volta do eixo geométrico de saída vertical 11 com um ângulo de inclinação que decresce Ientamente e. A elevação em espiral do braço pivô 30 Ieva o "15 eixo de saída 110 a rodar com uma velocidade angular de saída (À)saÍda. O movimento helicoidal do braço pivô 30 com ângulo de inclinação e que de- cresce firmemente continua até que o braço pivô 30 toque a cavilha superior de metal 215 e o movimento de reação seja parado no ângulo de inclinação final ãnin = 25" (= ângulo de Iimitação). 20 A Tabela 4 apresenta os resultados deste experimento para os quatro corpos A, B, C, D da Tabela 1. Tabela 4: Elevação do braço pivô (= movimento de reação), ângulo de in- clinação inicial àná, = 30°, ângulo de inclinação final %in = 25°.

1 2 3 4 5 6 Velocidade Velocidade Velocidade Velocida- Duração angular de angular ÚÚgiro angular de saí- de angular da subida saída máxima imediatamente da máxima inicial (Á)gi- antes de parar u)saÍda após al- [S] (Á)saÍda durante ,o[rpm] o movimento de cançar B- a subida[rpm] reação [rpm] min[rPm] Corpo A I 300 111 9 230 107 Corpo A I 400 93 6 315 187 Corpo B I 600 29 7 540 110 Corpo C ] 600 13 8 480 220

Velocidade Velocidade Velocidade Velocida- angular (jÚgiro angular de saí- I Duração angular de de angular imediatamente da máxima da subida salda máxima inicial (j\)gi- antes de parar @saída após al- I [S] u)saÍda durante ,Jrpm] o movimento de cançar e- a subida[rpm] reação [rpm] min[rPm]

Corpo D 600 22 26 492 70

A coluna 2 apresenta a velocidade angular inicial (Á)giro do corpo 2, pelo que a velocidade angular inicial (Á)gi,o é maior do que a velocidade angular crítica úü, para aquele ângulo de inclinação ànáx = 30°. A coluna 3 apresenta o tempo entre a liberação do corpo 2 no ângulo de inclinação ini- 5 cial emá, = 30° e o fim da subida (= movimento de reação) no ângulo de in- clinação final ãni, = 25°. A coluna 4 apresenta a velocidade angular de saída máxima (Á)saÍda do eixo de saída 110 que é observado durante a subida do braço pivô 30. A coluna 5 apresenta a velocidade angular (jÜgi,O do corpo 2 no -" momento em que o braço pivô 30 toca somente a cavilha inferior de metal -10 214 no ângulo de inclinação final âni, = 25°. A coluna 6 apresenta a veloci- dade angular de saída máxima u),aÍda do eixo de saída 110 que é observado depois da subida do braço pivô 30 ter parado pela cavilha inferior de metal 214 no ângulo de inclinação final âni, = 25°. Como pode ser visto a partir das colunas 2, 3 e 4 da Tabela 4, aumentar a velocidade angular inicial u)gi,o aumenta a velocidade do movi- mento de reação, entretanto, a velocidade angular de saída máxima W,aÍda observada durante o movimento de reação diminui.

Quando o movimento de reação é parado no ângulo de inclinação final, a velocidade angular de saída @,aída aumenta excessivamente e a quantidade de aumento é maior quando a velocidade angular inicial u)gi,o do corpo é maior.

Experimento 4 A fim de permitir uma comparação dos diferentes corpos com re- lação a sua adequação em um dispositivo de engrenagem de acordo com a invenção, é definida uma velocidade angular crítica específica (JÚ,,,p,,. A ve- locidade crítica específica (Úc,spec (também referenciada como "velocidade angular crítica específica") de um corpo para um ângulo de inclinação €3 e um comprimento de braço de conexão I, é definida como a velocidade crítica (ú, do corpo medida com o uso do dispositivo de teste da figura 6 quando o ângulo de inclinação é €3 e a distância do plano de conexão ao centro do pivô é I,. 5 o objetivo deste experimento é mostrar a medição da velocidade crítica específica (jú,, ,p,, dos diferentes corpos para o comprimento I, do braço de conexão fixado a 25 mm e um ângulo de inclinação E) de 45 graus. O experimento foi realizado pelo uso do dispositivo de teste da figura 6. Os corpos E, F, G, H, j da Tabela 1 com diâmetro menor são usados nesta experiência, uma vez que é difícil girar corpos com maiores dimensões a velocidades rotacionais maiores. A Tabela 5 apresenta a velocidade angular crítica específica (jú,, ,p,, medida para os três corpos especificados na Tabela 1. Tabela 5: Velocidade angular crítica específica (á),, ,p,, para comprimento do "15 braço de conexão I, = 25 mm e ângulo de inclinação e = 45°.

Velocidade angular crítica específica CjÜç, spec [rpm] Corpo E 2400 Corpo F 2600 Corpo G 3200 Corpo H 2500 Corpo J 3000 A velocidade crítica específica u),, ,pe, do corpo 2 apenas indica quão adequados são a forma do corpo 2 e a distribuição da massa do corpo 2 em termos de eficiência. Entre dois corpos diferentes, aquele com uma velocidade crítica específica (jú,, ,p,, mais baixa pode ser dito ser mais efici- ente em termos de forma do corpo e distribuição de massa do corpo. Entre- tanto, a velocidade crítica específica ü),, ,p,, do corpo não indica se a robus- tez do material do corpo é adequada para a energia de saída exigida do dis- positivo de engrenagem. O corpo também tem que ser testado para robustez e rigidez sob a magnitude de torque aplicado necessário para uma energia de saída desejada do dispositivo de engrenagem. Se a robustez do material do corpo não é suficiente, a eficiência do dispositivo de engrenagem pode diminuir durante a operação do dispositivo de engrenagem sob carga.

Uma vez que a velocidade crítica específica úú,, ,p,, de um corpo 2 é uma propriedade do corpo 2 que é determinada dependendo do ângulo de inclinação e do comprimento l, do braço de conexão, a velocidade crítica 5 específica (a),, ,p,, do corpo 2 pode variar para diferentes pares (è, Iç) dos dois parâmetros de ângulo de inclinação D e comprimento do braço de co- nexão I,. Portanto, a fim de comparar corpos diferentes, as velocidades críti- cas específicas (á),, ,p,, dos corpos para um par de parâmetros (é, Iç) idênti- co devem ser comparadas.

Assim, é importante usar o mesmo par de parâ- lO metros (â Iç) para comparar corpos diferentes.

Para o mesmo par de parâ- metros (â Iç), o corpo com a menor velocidade crítica específica pode ser dito ser o corpo mais eficiente em termos de forma do corpo e distribuição de massa do corpo.

Assumindo-se dois diferentes corpos que têm diferentes valores "15 de velocidades angulares crlticas específicas ü),, ,p,, para o mesmo par de

- parâmetros (à lj Então, para certo parâmetro triplo (= conjunto de três) de ângulo de inclinação EL magnitude do torque aplicado e velocidade de giro (Á)gi,o, os pares de valores que compreendem o valor da velocidade de saída u),aÍda e o valor do torque de saída são diferentes para estes dois corpos. lsto significa que mesmo que o ângulo de inclinação €3, a magnitude do torque aplicado e a velocidade de giro (Úgi,o sejam mantidas as mesmas para estes dois corpos, o dispositivo de engrenagem fornecerá diferentes valores de velocidade de saída UÚ,aÍda e valores de torque de saida para cada um dos dois corpos.

Se o tamanho ou a massa de um corpo a ser testado não for a- dequado para o dispositivo de teste, a velocidade crítica específica do corpo pode ser deduzida por cálculos matemáticos a partir de velocidades críticas específicas de outros corpos, que são projetadas de acordo com um fator de escala de modo que estes outros corpos possam ser testados com o uso do dispositivo de teste.

Uma das variáveis para determinar a energia de saída é a mag- nitude do torque aplicado.

A fim de obter uma maior energia de saída, é ne-

cessário usar um torque maior enquanto as outras condições de operação são conservadas.

Também, para um ângulo de inclinação selecionado, se a magnitude do torque aplicado é aumentada, a velocidade crítica (â), também aumenta.

Portanto, se for usado um valor de torque mais alto do que o valor 5 de torque usado quando da determinação da velocidade crítica específica (á),, ,pe, no mesmo corpo, o novo valor de velocidade crítica que corresponde ao novo valor de torque deve ser maior do que a velocidade crítica específi- ca ü),, ,p,, para aquele ângulo de inclinação.

Uma vez que é obrigatório que a velocidade de giro (Á),i,o do cor- lO po seja maior do que a velocidade crítica (á), durante a operação do disposi- tivo de engrenagem, um corpo com um valor crítico específico (ú,, ,p,, maior tem que ser rodado a velocidades maiores comparado a um corpo com uma velocidade crítica específica (ú,, ,p,, menor.

Na realidade, usar um corpo com um valor de velocidade de ro- "15 tação (jÚgi,o menor é benéfico porque, como é sabido, as perdas por atrito

" (tais como atrito do ar, atrito dos rolamentos) aumenta exponencialmente com a velocidade de giro (jÜgiro (conforme a Tabela 6). Além disso, velocida- des de giro maiores no dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispo- sitivo motor, exigem que a robustez geral do motor seja aumentada, e isto deve aumentar os custos de produção do dispositivo de engrenagem, prefe- rencialmente dispositivo motor.

O dispositivo de teste para medição da velocidade crítica especí- fica (a),, ,p,, deveria ter algumas características especiais a fim de aumentar a precisão da medição.

A taxa de transmissão do torque do eixo geométrico de giro giro 4 para o segundo eixo geométrico 11 provocada pelas forças de atrito atuando contra a rotação em volta do eixo geométrico de giro 4 afeta os valores de velocidade crítica específica (ú,, ,p,,. A fim de diminuir este e- feito, as forças de atrito que atuam contra a rotação em volta do eixo geomé- trico de giro giro 4 devem ser tão próximas quanto possÍvel de zero, teorica- mente o melhor valor.

As forças de atrito que atuam contra a rotação em vol- ta do segundo eixo geométrico 11 diminuem a velocidade rotacional em volta do segundo eixo geométrico 11 e consequentemente aumentam os valores de velocidade crítica específica (ú,, ,p,,. A fim de diminuir este efeito, as for- ças de atrito que atuam contra a rotação em volta do segundo eixo geomé- trico 11 devem ser tão próximas quanto possível de zero, teoricamente o melhor valor. 5 A Tabela 6 apresenta o consumo de corrente de um motor elétri- co (= motor de giro) usado para girar o corpo F. Tabela 6: Consumo de corrente do motor elétrico de giro durante o giro do corpo F para diferentes velocidades de giro (Á)gi,o- Velocidade de Giro Consumo de corrente do (Á)giro[rPm] motor de giro [mA] 3000 800 4000 870 5000 1100 6000 1800 7000 3000 As modalidades apresentadas nas figuras têm as funções que . 10 são descritas na descrição das figuras. Entretanto, estas modalidades têm funções adicionais que não são descritas na descrição, mas descritas so- mente nas reivindicações. Além disso, o conteúdo de todas as reivindica- ções pode ser percebido nas modalidades apresentadas nas figuras ou mo- dificações das mesmas

LISTAGEM DE REFERÊNCIA 1 dispositivo de engrenagem 2 corpo 3 eixo de rotação 4 primeiro eixo geométrico (= eixo geométrico de giro) 5 berço interno 6 rolamentos internos 7 berço externo 8 rolamentos externos 9 estrutura 10 rolamentos da estrutura

11 segundo eixo geométrico 12 motor elétrico 13 plano 15 pistão hidráulico 5 16 terceiro eixo geométrico (eixo geométrico de inclinação) 17 unidade de controle 18 correia 19 alternador 20 chicote elétrico 21 direção do torque aplicado 22 direção do torque de reação 29 engrenagem angular 30 braço pivô 31 pivô "15 32 rolamento

- 33 meio de acoplamento 36 eixo de saída coletivo 40 rolamento 41 suporte 50 placa 51 furo 52-53 batente 54 cavilha 90 matriz de estruturas 100-103 vetor de força 110 eixo de saída 200 plano 201 campo de força 210 meio limitador 211-212 placas 213 furo 214-215 cavilha

" 221 placas plano central , 250 CM centro de massa do corpo Fg força gravitacional 5 e distância, comprimento tç comprimento do braço de conexão lP ponto de interseção Pc plano de conexão Vl vetor de giro 10 V2 vetor de movimento de saída V3 vetor de torque aplicado em volta do terceiro eixo geométrico a faixa angular t3 ângulo de inclinação €3min ângulo de inclinação mínimo "15 ànáx ângulo de inclinação máximo - ÚU velocidade angular . ü)ç velocidade angular crítica (A)S, spec velocidade angular crítica específica u)saÍda velocidade angular em volta do eixo geométrico de saída 20 (Á)giro velocidade angular do corpo 2 em volta do eixo geométrico de giro 4

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo mo- tor, para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, 5 em que o dito dispositivo compreende: um corpo (2) montado para uma rotação em volta de um primei- ro eixo geométrico (4) e uma rotação em volta de um segundo eixo geomé- trico (11) e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico(16), em que o primeiro eixo geométrico (4) é orientado com relação ao segundo eixo geométrico (11) a um ângulo de inclinação (è), o segundo eixo geométri- CO(11) e/ou terceiro eixo geométrico (16) constitui pelo menos um eixo geo- métrico de saída do dito dispositivo, em que a rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) dá origem a uma mudança no ângulo de inclinação (€3), "15 meio (15) para aplicar um torque (21) ao corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) em um sentido de aumentar o ângulo de incli- nação (è) quando o primeiro eixo geométrico (4) está a um ângulo de incli- nação (0) selecionado com relação ao segundo eixo geométrico (11) que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e meio (210) para limitar a rotação do corpo (2) em volta do tercei- ro eixo geométrico (16) em um sentido de diminuir o ângulo de inclinação (€3) de modo que o ângulo de inclinação (é) do primeiro eixo geométrico (4) com relação ao segundo eixo geométrico (11) permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, em que o dito dispositivo é estruturado para permitir que uma fonte de energia motriz seja conectada ao corpo (2) para fazer com que o corpo (2) rode em volta do primeiro eixo geométrico (4), e por meio do que a rotação do corpo (2) em voIta do primeiro eixo geométrico (4) seja a uma velocidade angular @giro) maior do que uma velo- cidade angular crítica (@c) de modo que seja alcançado um ângulo de incli- nação (C) constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocidade angular de saída (u)saÍda) e/ou torque de saída de rotação do cor-

po (2) em volta do segundo eixo geométrico (11) e/ou em volta do terceiro eixo geométrico (16) como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, caracterizado pelo fato de que o corpo (2) tem uma velocidade angular crítica específica @c, 5 spec) de menos do que 20.000 rotações por minuto, preferencialmente desse modo aumenta uma energia de saída em volta de pelo menos um eixo geo- métrico de saída, pelo que a dita velocidade angular crítica específica ((á)ç, spec) é definida como segue: a velocidade angular crítica específica (ú)q spec) é a velocidade angular crítica (ÚÚç) do corpo (2) quando o ângulo de incfinação (€3) do primeiro eixo geométrico (4) com relação ao segundo eixo geométrico (11) é 45 graus, quando o primeiro eixo geométrico (4) passa através substanci- "15 almente do centro de massa(CM) do corpo (2), quando o corpo (2) é orientado de modo que o momento de i- nércia do corpo (2) é substancialmente maximizado, quando, se o corpo (2) não é simétrico em volta de um plano que passa através do centro de massa (CM) do corpo (2) e que é ortogonal ao primeiro eixo geométrico (4), dentre as possÍveis orientações de montagem da montagem do corpo (2) no primeiro eixo geométrico (4), entre as possÍ- veis orientações de montagem para montar o corpo (2) no primeiro eixo ge- ométrico (4) é escolhida a que resulta em uma menor distância entre o cen- tro de massa (CM) do corpo (2) e o terceiro eixo geométrico (16), e quando o comprimento de um braço de conexão (éç) é a) 5 mm se a massa do corpo (2) é menor do que 0,1 kg, b) 25 mm se a massa do corpo (2) é igual ou maior do que 0,1 kg e menor do que lOOkg, C) 50 mm se a massa do corpo (2) é igual ou maior a 100 kg e menor do que 1.000 kg, e d) 100 mm se a massa do corpo (2) é igual ou maior do que

1.000 kg,

pelo que o dito comprimento do braço de conexão (L) é a dis- tância do ponto de interseção de um pIano de conexão (Pc) e o primeiro eixo geométrico (4) para o terceiro eixo geométrico (16), pelo que o dito plano de conexão (Pc) é um pIano que é ortogonal ao primeiro eixo geométrico (4) e 5 cruza o corpo (2) e tem a distância mínima para o eixo geométrico de incli- nação (16).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, que adicional- mente compreende uma fonte de energia motriz que é conectada ao corpo (2) para fazer com que o corpo (2) rode em volta do primeiro eixo geométrico 10 (4) a uma dita velocidade angular (Wgko) maior do que a dita velocidade an- gular crítica (óúç).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, que adicional- mente compreende meio de realimentação (17, 18, 19, 20) para transmitir energia motriz a partir da rotação do corpo (2) em voIta de pelo menos um "15 eixo geométrico de saída para a fonte da energia motriz.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, em que o meio e de realimentação (17, 18, 19, 20) é disposto para transmitir energia motriz suficiente para a fonte de energia motriz para superar as perdas de energia resultantes do atrito devido à rotação do corpo (2) em volta do primeiro eixo 20 geométrico (4) quando o ângulo de inclinação (O) e a magnitude do torque aplicado em volta do terceiro eixo geométrico (16) e a velocidade angular de saída (u)saÍda) em volta do pelo menos um eixo geométrico de saída são constantes.

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 anteriores, que adicionalmente compreende meio para controlar a fonte de energia motriz para fazer o corpo (2) rodar em volta do primeiro eixo geomé- trico (4) a dita velocidade angular ((Úgiro) maior do que a dita velocidade an- gular crítica (ÚÚç)-

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 30 anteriores, em que o meio de aplicação de torque (15) é disposto para apli- car o torque (21) ao corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) quando o ângulo de inclinação selecionado (è) é maior do que 10 graus e menor do que 80 graus.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reiÜindicações anteriores, que adicionalmente compreende meio para controlar a magnitude do torque (21) aplicado pelo meio de aplicação de torque (15). 5

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que os meios Iimitadores (210) são dispostos para limitar a rotação do corpo (2) em voIta do terceiro eixo geométrico (16) de modo que o ângulo de inclinação (0) do primeiro eixo geométrico (4) com relação ao segundo eixo geométrico (11) seja maior do que 10 graus e menor do que 80 graus.

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que adicionalmente compreende meio para ajustar o ângulo de inclinação (è)-

1O. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, que adicional- "15 mente compreende meio para selecionar uma velocidade angular de saída : (u)saÍda) desejada em voIta do pelo menos um eixo geométrico de saída e fazer o meio de ajuste ajustar o ângulo de inclinação (é) em dependência da velocidade angular de saída (UÚsaÍda) selecionada.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, que adi- cionalmente compreende meio para selecionar um torque de saída desejado do dispositivo e ajustar o ângulo de inclinação (€3) em dependência do tor- que de saída selecionado.

12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o meio (15) para aplicar um torque (21) em voIta do ter- ceiro eixo geométrico (16) compreende uma mola.

13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o meio (15) para aplicar um torque (21) em voIta do ter- ceiro eixo geométrico (16) compreende um ou mais dentre: um pistão hidráu- iico, um pistão pneumático, um pistão eletromagnético.

14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o meio limitador (210) é disposto para evitar qualquer rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) no sentido de diminuir o ângulo de inclinação (0).

15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o meio (15) para aplicar um torque (21) em volta do ter- ceiro eixo geométrico (16) serve adicionalmente como meio limitador (210). 5

16. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o meio Iimitador (210) compreende uma escora.

17. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o primeiro eixo geométrico (4) passa através substanci- almente do centro de massa (CM) do corpo (2).

18. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o segundo eixo geométrico (11) passa através substanci- almente do centro de massa (CM) do corpo (2).

19. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o primeiro eixo geométrico (4) e o segundo eixo geomé- "15 trico (11) se cruzam.

20. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações . 1 a 18, em que o primeiro eixo geométrico (4) e o segundo eixo geométrico (11) não se cruzam e o ângulo de inclinação ¢3) é definido como o ângulo agudo entre o primeiro eixo geométrico (4) e o segundo eixo geométrico (11) quando visto ao longo da direção da menor linha que une o primeiro eixo geométrico (4) e o segundo eixo geométrico (11).

21. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o corpo (2) é substancial e cilindricamente simétrico em voIta do primeiro eixo geométrico (4)-

22. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, em que o corpo (2) compreende um cubo, uma trama e um aro em forma de anel.

23. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o corpo (2) é feito de um material que tem um módulo de elasticidade acima de 70 GPa, preferencialmente acima de lOOGPa.

24. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que adicionalmente compreende meios para montar o dito dispo-

sitivo.

25. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações . anteriores, que adicionalmente compreende uma ou mais massas de contra- peso montadas para rotação em volta do segundo eixo geométrico. 5

26. Dispositivo, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, preferencialmente de acordo com qualquer uma das reivindicações anterio- res, em que um ângulo entre o vetor de torque (21) aplicado ao corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) e o vetor da velocidade angular de sa- Ída ((A)saÍda) em volta do segundo eixo geométrico (11) está entre 85 graus e 10 93 graus, preferencialmente próximo a 90 graus.

27. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o corpo (2) é montado em um eixo (3, 30) que é feito de um material com um módulo de elasticidade acima de 70 GPa preferencial- mente acima de 100 GPa. "15

28. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que um eixo de saída (110) ao longo do pelo menos um eixo geométrico de saída é feito de um material com um módulo de elasticidade acima de 70 GPa preferencialmente acima de 100 GPa.

29. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 anteriores, em que as partes do dispositivo, nas quais as forças variáveis atuam são feitas de um ou mais materiais com um módulo de elasticidade acima de 70 GPa preferencialmente acima de 100 GPa.

30. Dispositivo, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, preferencialmente de acordo com uma das reivindicações anteriores, que 25 adicionalmente compreende um ou mais sensores para medição de valores de um ou mais dos seguintes parâmetros: a rotação em volta do primeiro eixo geométrico (4) e/ou do segundo eixo geométrico (11) e/ou do terceiro eixo geométrico (16), a velocidade angular de rotação em volta do primeiro eixo geométrico (4) e/ou do segundo eixo geométrico (11) e/ou do terceiro 30 eixo geométrico (16), a posição do corpo (2) e/ou do primeiro eixo geométri- co (4) e/ou do segundo eixo geométrico (11) e/ou do terceiro eixo geométrico (16), o torque de rotação em voIta do primeiro eixo geométrico (4) e/ou do segundo eixo geométrico (11) e/ou do terceiro eixo geométrico (16), uma - força.

31. Dispositivo, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, preferencialmente de acordo com qualquer uma das reivindicações anterio- 5 res, que adicionalmente compreende meio para limitar mecanicamente a rotação do corpo (2) em volta do eixo geométrico de inclinação (16) em am- bos os sentidos entre um valor de ângulo limite inferior e um valor de ângulo Iimite superior e meio para ajustar estes valores de ângulo limite durante a operação do dito dispositivo, para um valor de ângulo limite inferior escolhido 10 maior do que 0 grau e menor do que 90 graus e um valor de ângulo Iimite superior maior do que o valor de ângulo limite inferior escolhido e menor do que 90 graus.

32. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 31, em que o meio para limitar mecanicamente a rotação do corpo (2) é uma ou mais es- "15 coras.

33. Montagem de dois ou mais dispositivos de engrenagem, pre- . ferencialmente dispositivos motores, em que cada um destes compreende um dispositivo como definido em qualquer uma das reivindicações anterio- res, em combinação com meio para fazer com que cada um dos ditos dispo- sitivos rode substancialmente a mesma velocidade rotacional, mas a diferen- tes ângulos de fase respectivos e meios para combinar a velocidade de saí- da angular ((A)saÍda) e/ou torque de saída dos ditos dispositivos.

34. Veículo propulsionado por um dispositivo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 32, ou por uma montagem como defini- da na reivindicação 33.

35. Veículo, de acordo com a reivindicação 34, na forma de um veículo rodoviário.

36. Veículo, de acordo com a reivindicação 34, na forma de uma aeronave.

37. Veículo, de acordo com a reivindicação 34, na forma de um veículo aquático.

38. Gerador de eletricidade que compreende um dispositivo co-

mo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 32, ou uma montagem . comoo definida na reivindicação 33.

39. Método para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, em que o método compreende: 5 montar um corpo (2) para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico (4) e uma rotação em volta de um segundo eixo geométrico (11) e uma rotação em voIta de um terceiro eixo geométrico (16), em que o primeiro eixo geométrico (4) é orientado com relação ao segundo eixo geo- métrico (11) a um ângulo de inclinação (€3), o segundo eixo geométrico (11) 10 e/ou terceiro eixo geométrico (16) constituem o pelo menos um eixo geomé- trico de saída, em que a rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geo- métrico (16) dá origem a uma mudança no ângulo de inclinação (E3), rodar o corpo (2) em volta do primeiro eixo geométrico (4) a uma velocidade angular @giro) maior do que a velocidade angular crítica @c), "15 aplicar um torque (21) ao corpo (2) em volta do terceiro eixo ge- ométrico (16) em um sentido de aumentar o ângulo de inclinação (O quando o primeiro eixo geométrico (4) está a um ângulo de inclinação (é) seleciona- do com relação ao segundo eixo geométrico (11) que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e 20 Iimitar a rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geométri- co (16) em um sentido de diminuir o ângulo de inclinação (è) de modo que o ângulo de inclinação (E3) do primeiro eixo geométrico (4) com relação ao se- gundo eixo geométrico (11) permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, 25 de modo que seja alcançado um ângulo de inclinação (E3) cons- tante ou decrescente, desse modo in icia ou aumenta uma velocidade angu- lar de saída ((Á)saÍda) e/ou torque de saída da rotação do corpo(2) em volta do segundo eixo geométrico (11) e/ou em volta do terceiro eixo geométrico (16) como dito pelo menos um eixo geométrico de saída, 30 caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende: usar um corpo (2) com um corpo (2) com uma velocidade angu-

lar crítica específica (Wc, spec) de menos do que 20.000 rotações por minuto, preferencialmente desse modo aumentar uma energia de saída em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, pelo que a dita velocidade angular crítica específica ((j\)c, spec) é definida como segue: 5 a velocidade angular crítica específica ((jüç, spec) é a velocidade angular crítica (ÚÜç) do corpo (2) quando o ângulo de inclinação (0) do primeiro eixo geométrico (4) com relação ao segundo eixo geométrico (11) é 45 graus, quando o primeiro eixo geométrico (4) passa através substanci- lO almente do centro de massa (CM) do corpo (2), quando o corpo (2) é orientado de modo que o momento de i- nércia do corpo (2) seja substancialmente maximizado, quando, se o corpo (2) não é simétrico em volta de um plano que passa através do centro de massa (CM) do corpo (2) e que é ortogonal ao "15 primeiro eixo geométrico (4), dentre as possÍveis orientações de montagem da montagem do corpo (2) no primeiro eixo geométrico (4), é escolhida a que resulta em uma menor distância entre o centro de massa (CM) do corpo (2) e o terceiro eixo geométrico (16), e quando o comprimento de um braço de conexão (tc) é a) 5 mm se a massa do corpo (2) formenor do que 0,1 kg, b) 25 mm se a massa do corpo (2) for igual ou maior do que 0,1 kg e menor do que lOOkg, C) 50 mm se a massa do corpo (2) for igual ou maior a 100 kg e menor do que 1.000 kg, e, d) 100 mm se a massa do corpo (2) for igual ou maior do que

1.000 kg, pelo que o dito comprimento do braço de conexão (fc) é a dis- tância do ponto de interseção de um pIano de conexão (Pc) e o primeiro eixo geométrico (4) para o terceiro eixo geométrico (16), pelo que o dito plano de conexão (Pc) é um plano que é ortogonal ao primeiro eixo geométrico (4) e cruza o corpo (2) e tem a distância mínima para o eixo geométrico de incli- nação (16).

40. Método, de acordo com a reivindicação 39, que adicional- - mente compreende: fornecer um torque externo adicional ao corpo (2) em volta do segundo eixo geométrico para aplicar uma aceleração inicial. 5

41. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 e 40, que adicionalmente compreende: controlar a fonte de energia motriz a fim de levar o corpo (2) a rodar em volta do primeiro eixo geométrico (4) à dita velocidade angular (WgP ro) maior do que a velocidade angular crítica (ÚÜc).

42. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 41, que adicionalmente compreende: selecionar o ângulo de inclinação selecionado (é) maior do que 10 graus e menor do que 80 graus.

43. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 "15 a 42, que adicionalmente compreende: controlar a magnitude do torque (21) aplicada ao corpo (2) em . volta do terceiro eixo geométrico (16).

44. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 43, que adicionalmente compreende: limitar a rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geométri- co (16) de modo que o ângulo de inclinação (€3) do primeiro eixo geométrico (4) com relação ao segundo eixo geométrico (11) seja maior do que 10 graus e menor do que 80 graus.

45. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 44, que adicionalmente compreende: ajustar o ângulo de inclinação (é).

46. Método, de acordo com a reivindicação 45, que adicional- mente compreende: gerar uma velocidade angular de saída desejada (u)saÍda) em VO1- ta de um dos pelo menos um eixo geométrico de saída por meio do ajuste do ângulo de inclinação (è).

47. Método, de acordo com a reivindicação 45, que adicional-

mente compreende: gerar um torque de saída desejado em volta de um dos pelo menos um eixo geométrico de saída por meio do ajuste do ângulo de incli- nação (€3). 5 48. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 47, que adicionalmente compreende: ajustar a velocidade angular @giro) do corpo (2) em volta do pri- meiro eixo geométrico (4).

49. Método, de acordo com a reivindicação 48, que adicional- lO mente compreende: gerar uma velocidade angular de saída desejada (u)saída) em vol- ta de um dos pelo menos um eixo geométrico de saída por meio do ajuste da velocidade angular (Uúgirj do corpo (2) em voIta do primeiro eixo geométrico (4)- "15

50. Método, de acordo com a reivindicação 48, que adicional- mente compreende: gerar um torque de saída desejado em volta de um dos pelo menos um eixo geométrico de saída por meio do ajuste da velocidade angu- lar @giro) do corpo (2) em volta do primeiro eixo geométrico (4).

51. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 50, que adicionalmente compreende: ajustar o torque (21) aplicado ao corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16).

52. Método, de acordo com a reivindicação 51, que adiciona1- mente compreende: gerar uma velocidade angular de saída desejada (UÚsaÍda) em vol- ta de um dos pelo menos um eixo geométrico de saída por meio do ajuste do troque (21) aplicado ao corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16)

53. Método, de acordo com a reivindicação 51, que adicional- mente compreende: gerar um torque de saída desejado em volta de um dos pelo menos um eixo geométrico de saída por meio do ajuste do torque aplicado ao corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16).

54. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 53, em que limitar a rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geomé- trico (16) adicionalmente compreende: 5 evitar qualquer rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) no sentido de diminuir o ângulo de inclinação (é)-

55. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 54, que adicionalmente compreende: usar certa quantidade da energia rotacional em volta do pelo menos um eixo geométrico de saída para realizar a rotação do corpo (2) em volta do primeiro eixo geométrico (4) quando o ângulo de inclinação (€3) e a magnitude do torque aplicado (21) em volta do terceiro eixo geométrico (16) e a velocidade angular de saída (UÜsaÍda) em volta do pelo menos um eixo de saída são constantes. "15

56. Método, de acordo com a reivindicação 55, em que a quanti- dade de energia rotacional usada assim é suficiente para superar as perdas de energia que surgem do atrito devido à rotação do corpo (2) em voIta do primeiro eixo geométrico (4).

57. Método, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 39, preferencialmente de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 56, que adicionalmente compreende: aplicar o torque (21) ao corpo (2) em volta do terceiro eixo geo- métrico (16) através da aplicação do torque exclusivamente por meio do pe- so do corpo (2) ou através da aplicação do torque por meio de um meio ex- terno e adicionalmente por meio do peso do corpo (2)-

58. Método, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 39, preferencialmente de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 57, que adicionalmente compreende: medir vaiores de um ou mais dos seguintes parâmetros: a rotação em volta do primeiro eixo geométrico (4) e/ou do se- gundo eixo geométrico (11) e/ou do terceiro eixo geométrico (16), a velocidade angular da rotação em voIta do primeiro eixo geo-

métrico (4) e/ou do segundo eixo geométrico (11) e/ou do terceiro eixo geo- métrico (16), a posição do corpo (2) e/ou do primeiro eixo geométrico (4) e/ou do segundo eixo geométrico (11) e/ou do terceiro eixo geométrico (16), 5 o torque de rotação em voIta do primeiro eixo geométrico (4) e/ou do segundo eixo geométrico (11) e/ou do terceiro eixo geométrico (16), uma força.

59. Método, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 39, preferencialmente de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 58, que adicionalmente compreende: Iimitar mecanicamente a rotação do corpo (2) em volta do eixo geométrico de inclinação (16) em ambos os sentidos entre um valor de ân- gulo limite inferior e um valor de ângulo limite superior e ajustar, ao mesmo tempo em que fornece rotação durante a operação do dispositivo de engre- "1 5 nagem, preferencialmente dispositivo motor, estes valores de ângulo limite, para um valor de ângulo limite inferior escolhido maior do que 0 grau e me- nor do que 90 graus e um valor de ângulo limite superior maior do que o va- Ior de ângulo Iimite inferior escolhido e menor do que 90 graus.

60. Método, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 39, preferencialmente de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 59, que adicionalmente compreende: aumentar uma energia de saída fornecida em volta do pelo me- nos um eixo geométrico de saída por meio de diminuir uma distância entre o centro de massa (CM) do corpo (2) e o segundo eixo geométrico (11).

61. Método, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 39, preferencialmente de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 60, que adicionalmente compreende: aumentar uma energia de saída fornecida em volta do pelo me- nos um eixo geométrico de saída por meio de diminuir uma variação de um ângulo entre um vetor normal de um primeiro plano da estrutura e um vetor normal de um segundo plano da estrutura, o pIano da estrutura definido co- mo um plano que passa através de três pontos não lineares de uma estrutu-

ra onde o dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor é montado.

62. Método, de acordo com a reivindicação 61, que adicional- mente compreende: 5 manter a dita variação menor do que 5 graus.

63. Método, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 39, preferencialmente de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 62, que adicionalmente compreende: aumentar uma energia de saída fornecida em voIta do pelo me- lO nos um eixo geométrico de saída por meio de diminuir uma variação de um ângulo entre um vetor de velocidade angular de saída ((Á)saÍda) em voIta do pelo menos um eixo geométrico de saída e um vetor normal de um pIano da estrutura, o plano da estrutura definido como um plano que passa através de três pontos não lineares de uma estrutura onde o dispositivo de engrena- "15 gem, preferencialmente dispositivo motor é montado.

64. Método, de acordo com a reivindicação 63, que adicional- . mente compreende: manter a dita variação menor do que 5 graus.

65. Método, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 39, preferencialmente de acordo com qualquer uma das reivindicações 39 a 64, que adicionalmente compreende: aumentar uma energia de saída fornecida em volta do pelo me- nos um eixo geométrico de saída por meio de diminuir uma variação de um ângulo entre o vetor de velocidade angular do movimento angular do corpo (2) em voIta do primeiro eixo geométrico (4) e um vetor normal de um pIano do corpo, o plano do corpo definido como um plano que passa através de três pontos não lineares do corpo (2).

66. Método, de acordo com a reivindicação 65, que adicional- mente compreende: manter a dita variação menor do que 5 graus.

67. Dispositivo de teste para determinação de parâmetros para projetar e operar um dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositi-

vo motor, pelo que o dito dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor, compreende um eixo de saída que é solidamente conec- tado a um berço externo, em que um eixo geométrico de giro é um eixo ge- 5 ométrico rotacional de um corpo que é disposto de forma rotativa em um berço interno, e um eixo geométrico de inclinação perpendicular ao eixo de saída, pelo que o eixo geométrico de giro forma de forma rotativa um ângulo de inclinação entre o eixo geométrico de giro e o eixo de saída, o eixo geo- métrico de giro é ligado conjuntamente com um corpo, e um torque é aplica- lO do em voIta do eixo geométrico de inclinação, o dispositivo de teste compreende um eixo geométrico de saída (11) que constitui um eixo geomé- trico Iongitudinal de um eixo de saída vertical (110), um eixo geométrico de giro (4) que constitui um eixo geométrico "15 rotacional de um corpo (2) que é suportado no eixo geométrico de giro (4), um eixo geométrico de inclinação (16) que é perpendicular ao eixo geométrico de saída (11) e pode girar em volta do eixo geométrico de giro (4) que forma um ângulo de inclinação (€3) entre o eixo geométrico de giro(4)eoeixodesaída(11O), caracterizado pelo fato de que o corpo (2) pode ser disposto excentricamente com relação ao eixo geométrico de inclinação (16) pelo que é formado um braço de alavanca de um tamanho e " 0.

68. Método para determinação de parâmetros para projetar e operar um dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor, pelo que o dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispo- sitivo motor, compreende um eixo de saída que é solidamente conectado a um berço externo, em que um eixo geométrico de giro é um eixo geométrico rotacional de um corpo que é disposto de forma rotativa em um berço inter- no, e um eixo geométrico de inclinação perpendicular ao eixo de saída, pelo que o eixo geométrico de giro forma de forma rotativa um ângulo de inclina- ção entre o eixo geométrico de giro e o eixo de saída, o eixo geométrico de giro é ligado conjuntamente com um corpo, e um torque é aplicado em volta do eixo geométrico de inclinação, pelo que é usado o dispositivo de teste como definido na reivin- dicação 67, 5 caracterizado pelo fato de que uma velocidade angular (@giro) do corpo (2) em volta do eixo ge- ométrico de giro (4) é ajustada para valores diferentes, pelo que existe uma determinação para cada um dos valores diferentes se a velocidade angular ajustada @giro) for maior ou menor do que uma velocidade angular crítica (@c) por meio da medição do sentido da rotação do eixo geométrico de giro (4) em volta do eixo geométrico de inclinação (16).

69. Dispositivo de engrenagem, preferencialmente dispositivo motor, para fornecer rotação em volta de pelo menos um eixo geométrico de saída, "15 em que o dispositivo compreende: um corpo (2) montado para uma rotação em volta de um primei- ro eixo geométrico (4) e uma rotação em volta de um segundo eixo geomé- trico (11) e uma rotação em voIta de um terceiro eixo geométrico(16), em que o primeiro eixo geométrico (4) é orientado com relação ao segundo eixo geométrico (11) a um ângulo de inclinação (€3), o segundo eixo geométri- CO(11) constitui o eixo geométrico de saída do dito dispositivo, em que a ro- tação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) dá origem a uma mudança no ângulo de inclinação (€3), meio (15) para aplicar um torque (21) ao corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) em um sentido de aumentar o ângulo de incli- nação (é) quando o primeiro eixo geométrico (4) está a um ângulo de incli- nação (C) selecionado com relação ao segundo eixo geométrico (11) que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e meio (210) para limitar a rotação do corpo (2) em volta do tercei- ro eixo geométrico (16) em um sentido de diminuir o ângulo de inclinação ©) de modo que o ângulo de inclinação (Q do primeiro eixo geométrico (4) com relação ao segundo eixo geométrico (11) permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, em que o dito dispositivo é estruturado para permitir que uma fonte de energia motriz seja conectada ao corpo (2) para fazer com que o corpo (2) rode em volta do primeiro eixo geométrico (4), e 5 por meio do que a rotação do corpo (2) em volta do primeiro eixo geométrico (4) seja a uma velocidade angular @giro) maior do que uma velo- cidade angular crítica (CjÜç), de modo que seja alcançado um ângulo de incli- nação (O constante ou decrescente, desse modo inicia ou aumenta uma velocidade angular de saída ((ÚsaÍda) e/ou torque de saída da rotação do cor- lO po (2) em volta do segundo eixo geométrico (11) caracterizado pelo fato de que a carga aplicada ao terceiro eixo geométrico (16) é usada como meio limitador quando o ângulo de inclinação (O) está diminuindo para extra- ir energia em volta do terceiro eixo geométrico (16). "15

70. Método para fornecer rotação em volta de pelo menos um

, eixo geométrico de saída, em que o método compreende: montar um corpo (2) para uma rotação em volta de um primeiro eixo geométrico (4) e uma rotação em volta de um segundo eixo geométrico (11) e uma rotação em volta de um terceiro eixo geométrico(16), em que o primeiro eixo geométrico (4) é orientado com relação ao segundo eixo geo- métrico (11) a um ângulo de inclinação (Q, o segundo eixo geométrico(11) e/ou o terceiro eixo geométrico (16) constitui o pelo menos um eixo geomé- trico de saída, em que a rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geo- métrico (16) dá origem a uma mudança no ângulo de inclinação (0), rodar o corpo (2) em volta do primeiro eixo geométrico (4) a uma velocidade angular @giro) maior do que uma velocidade angular crítica (CUc), aplicar um torque (21) ao corpo (2) em volta do terceiro eixo ge- ométrico (16) em um sentido de aumentar o ângulo de inclinação (é) quando o primeiro eixo geométrico (4) está a um ângulo de inclinação «» seleciona- do com relação ao segundo eixo geométrico (11) que é maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, e limitar a rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geométri- co (16) em um sentido de diminuir o ângulo de inclinação (Q de modo que o ângulo de inclinação (é) do primeiro eixo geométrico (4) com relação ao se- gundo eixo geométrico (11) permaneça maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, por meio do que inicia ou aumenta uma velocidade angular de saída ((jÜsaÍda) e/ou torque de saída da rotação do corpo (2) em volta do se- gundo eixo geométrico (11) caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende extrair energia em volta do terceiro eixo geométrico (16) através de limitar a rotação do corpo (2) em volta do terceiro eixo geométrico (16) no sentido de diminuir o ângulo de inclinação (O) quando o ângulo de inclinação (ê) está diminuindo.