PT1420195E - Transmissão de variação contínua - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

Transmissão de variação continua 0 presente invento refere-se a uma transmissão de variação contínua, correspondendo ao preâmbulo da reivindicação 1 e tal como está revelada na Patente EP 0558752 A.

Em particular, o invento refere-se a uma caixa de velocidades com polias cónicas expansíveis usando uma correia de transmissão para um veículo de duas rodas, como uma motorizada. 0 princípio no qual a operação da caixa de velocidades se baseia consiste em mudar-se, momento a momento, o accionamento do veículo, uma vez que a carga que actua nele (condutor, combustível, bagagem), o declive da estrada, a resistência aerodinâmica, etc., variam.

Falando na generalidade, assim, a caixa de velocidades é usada para alterar a velocidade de rotação do eixo de transmissão para se adequar à da roda de transmissão, e assumir, assim, a função, de um multiplicador de torque, isto é, um dispositivo que tem de proporcionar uma maior "força de accionamento", quando a potência do motor é insuficiente para fazer avançar o veiculo. A presença de um tal dispositivo fica assim ligada à progressão da curva de torque do motor, isto é, ao valor absoluto do torque fornecido âs várias velocidades de rotação do próprio motor. A expressão torque significa o momento de rotação que o eixo pode transmitir, em cada accionamento transmitido ao pistão devido à explosão da mistura'de ar - combustível, o dito pistão transferindo ao eixo a força que, multiplicada pelo "braço da manivela", gera um torque ou momento de rotação. 1 A partir da análise das curvas de torque e potência de cada motor pode entender-se como, dada a progressão não regular que pode variar substancialmente à medida que varia o número de rotações, os motociclistas só podem fornecer um torque substancial quando o motor roda a uma velocidade relativamente elevada. A caixa de velocidade mecânica permite o melhor compromisso entre as resistências em operação e a velocidade de avanço que se procura depois.

Graças à caixa de velocidades, a potência fornecida pelo motor é enviada à roda de transmissão passando em primeiro lugar pela transmissão primária, chegando depois à roda traseira do motociclo por meio da transmissão final.

Ao longo dos anos os fabricantes adoptaram escolhas técnicas diferentes para construir a caixa de velocidades e, entre estas, as que estão bem estabelecidas incluem caixas de velocidade directas ou em cadeia.

Sem entrar na descrição de uma caixa de velocidades, refere-se apenas o facto de o seu objectivo ser o de modificar, de acordo com as necessidades, a relação de transmissão entre o motor e as rodas, de modo que para cada número de rotações do motor se verifique um número de rotações diferente das rodas.

No caso de um veículo de duas rodas, para transmitir à roda traseira um elevado torque de accionamento, quando é particularmente necessário, por exemplo quando se arranca ou se aumenta a velocidade, é usada uma caixa de velocidades com muitas combinações de engrenagens.

Dessa forma, escolhendo uma mudança baixa, obtém-se uma redução substancial na velocidade de rotação entre os eixos de entrada e de saída do motor, com um aumento proporcional correspondente no torque, enquanto com mudanças mais altas, por 2 outro lado, a roda traseira desloca-se mais rapidamente, mas é transmitido um torque relativamente baixo.

Durante o movimento deve ser possível manter, assim, para todas as velocidades de cruzeiro do veículo, uma velocidade de rotação do motor que corresponda a um fornecimento adequado da potência.

Os melhores resultados em termos de aceleração e resposta por parte do veículo são obtidos escolhendo a relação que permite que o motor rode num intervalo de rotações entre um valor perto do torque máximo e um valor perto da potência máxima.

Foi dísponibílízada, recentemente, a engrenagem contínua de mudança de velocidade que, na forma de uma engrenagem de mudanças centrífuga, conhecida simplesmente como "engrenagem de mudanças", se tornou numa dos sistemas de transmissão mais divulgado em motociclos de pequena e média cilindrada, graças às vantagens que oferece em temos de aceleração e baixos custos de utilização.

Um tal dispositivo é, substancialmente, uma caixa de velocidades progressiva capaz de desenvolver um intervalo de relações contínuo e, desta forma, infinito, entre um mínimo e um máximo, estabelecidos na fase da concepção. A variação das engrenagens, de facto, não é, assim, gradual, isto é, feita de modo que uma relação de transmissão bem definida corresponda a uma relação escolhida exacta, mas contínua, de acordo com a relação de transmissão de torque necessária para vencer as resistências externas que o veículo enfrenta (declives, variações em altura, terreno acidentado, etc.}.

Geralmente, um variador consiste em duas polias e uma correia trapezoidal, consistindo cada polia em. dois pratos com 3 um perfil tronco-cónico, voltados um para o outro de modo a constituir um entalhe no qual corre a correia.

Dos dois pratos, um está fixo, enquanto o outro é livre de se deslocar axialmente, de modo que para cada deslocação do prato móvel se verifica uma variação no diâmetro da polia, passando do ponto de maior aproximação (maior diâmetro) para o ponto de afastamento máximo (menor diâmetro).

Para provocar um tal deslocamento na polia accionadora existem algumas massas centrífugas que, por efeito da força centrífuga, deslizam dentro de guias adequadas formadas solidariamente com o prato móvel. A aproximação e afastamento do prato móvel em relação ao fixo na polia accionadora provoca, através da correia trapezoidal, o deslocamento oposto do prato móvel na polia comandada, o prato móvel que é mantido pressionado contra o fixo devido a força aplicada por uma mola. A variação consequente dos raios de enrolamento da correia trapezoidal nas polias gera a variação correspondente na relação de transmissão.

Assim, uma vez que ambas as massas centrífugas que actuam no prato da polia accionadora e a rigidez da mola que mantém os pratos da polia comandada juntos variam, pode entender-se a simplicidade vantajosa de variação da aceleração que uma transmissão deste tipo pode gerar. A transmissão de variação contínua, ou CVT (Continuous Variable Ratios Drive), é feita de acordo com inúmeros tipos, todos adequados para melhorar o desempenho do veículo graças a um aumento nos quilómetros por litro e a uma redução nas emissões, obtidos graças â possibilidade de manter o motor sempre nos melhores rendimentos térmicos. 4

Estas caixas de velocidade automáticas CVT permitem também, em relação âs caixas de velocidade convencionais, uma redução nas emissões poluentes.

De modo a poder conseguir tais objectivos é necessário, no entanto, poder aplicar uma determinada lei de variação da relação de velocidade que tome em consideração inúmeros parâmetros, tais como os determinados pela interacção entre correia e polia, para avaliar as forças e, assim, o comportamento dinâmico da transmissão à qual o dispositivo está sujeito, de modo a poder aplicar os impulsos axiais correctos às polias expansíveis.

Numa transmissão automática de variação contínua de acordo com a técnica anterior, o movimento da parte móvel da polia accionadora é feito por inércia por meio de um sistema centrífugo de regulação com um número variável de esferas ou roletes de embraiagem, que restringe, desta forma, a funcionalidade, não permitindo a intervenção do condutor ou de dispositivos adequados. 0 objectivo principal do presente invento consiste em produzir uma transmissão de variação contínua que não tenha as desvantagens acima mencionadas da técnica anterior, sendo totalmente controlada pelo exterior.

Com vantagem, uma tal caixa de velocidades permite formas diferentes de operação que podem ser escolhidas pelo condutor do veículo, e que podem ser actuadas sob controlo de uma caixa de velocidades electrõnica.

Estes e outros objectivos de acordo com o presente invento são conseguidos por meio de uma transmissão de variação contínua de acordo com a. reivindicação 1.

Características adicionais do invento formam o objecto das reivindicações dependentes. 5 A transmissão de variação contínua do tipo com polias cónicas expansíveis para motores de combustão interna de acordo com o invento compreende uma par de polias, sendò uma uma polia accionadora e a outra uma polia comandada, entre as quais corre uma correia de transmissão, compreendendo a polia accionadora um elemento móvel axialmente e um elemento fixo, ambos com a forma de discos tronco-cónicos voltados um para o outro de modo a constituir um entalhe no qual corre a correia, estando o dito elemento móvel ligado operacionalmente a um motor eléctrico accionado e controlado por uma unidade electrónica e adaptado para provocar o movimento axial do elemento móvel através do engate de pinos cilíndricos alojados em furos abertos num casquilho exterior colocado em rotação pelo motor eléctrico, em rasgos helicoidais formados num casquilho interior ligado axialmente à parte exterior do elemento móvel.

As características e vantagens de uma transmissão de variação contínua de acordo com o presente invento serão tornadas mais claras a partir da descrição seguinte, dada como exemplo e não com objectivos limitadores, com referência aos desenhos esquemáticos anexos, nos quais: A figura 1 é uma vista lateral esquemática de uma porção da transmissão suportando a caixa de velocidades de acordo com o presente invento; A figura 2 é uma vista por debaixo da porção de transmissão da figura 1; A figura 3 é uma vista em corte, ilustrando a caixa de velocidades de acordo com o invento, delineada de acordo com a linha III - III da figura 1; A figura 4 é uma vista em corte, ilustrando a caixa de velocidades de acordo com o invento, delimitada de acordo com a linha IV - IV da figura 1; 6 A figura 5 ê uma' vista em corte, ilustrando a caixa de velocidades do invento, delineada de acordo com a linha V - V da figura 2.

Com referência ; âs figuras, nelas esta ilustrado parcialmente um motor de combustão interna 10 do tipo de dois ou quatro tempos, tendo o motor alojado, num cárter 11 com uma forma adequada, uma transmissão de variação continua do tipo com polias cónicas expansíveis, identificadas globalmente por 20. A transmissão de . variação contínua 20 de acordo com o invento compreende dois pares de polias cónicas, das quais apenas a' polia accionadora 32 está ilustrada, identificada globalmente com 32, montada num eixo de entrada 51 da caixa de velocidades. A polia accionadora ilustrada compreende, por seu lado, um elemento móvel axialmente 32' e um elemento fixo 32'', ambos com a forma de discos tronco-cónicos e voltados um para o outro, de modo a constituir um entalhe no qual corre uma correia 31, de preferência trapezoidal.

No polia accionadora 32, o elemento móvel 32' é deslocado axialmente, de modo a variar os raios de enrolamento da correia trapezoidal 31 nas polias accionadora e comandada e, consequentemente, a relação de transmissão.

Ao movimento do elemento móvel 32' da roda accionadora 32 corresponde um deslocamento oposto da parte móvel da polia comandada, um movimento que é contrariado por uma mola e por um sistema escravo de torque com dimensão adequada para exercer pressão suficiente para evitar o escorregamento da correia nas polias.

Com referência específica à figura 5, um motor eléctrico adequado 61, através de uma transmissão adequada, feita, como um exemplo não exclusivo, com um par de rodas cónicas 59, 60, 7 obriga um eixo 56, que suporta um parafuso sem-fim 49, a deslocar-se, suportado por dois rolamentos de esferas 57 e 58. 0 parafuso sem-fim 49 obriga, por seu lado, uma roda helicoidal 50 a rodar solidariamente com um casquilho cilíndrico exterior 47.

Com referência também às figuras 3 e 4, um tal casquilho exterior 4 7 é suportado por um rolamento de esferas 45 numa extremidade, e roda num casquilho interior cilíndrico coaxial 38 . 0 rolamento de esferas 45 está montado num casquilho para suportar os rolamentos 44, e é travado através de uma porca e anel 46. 0 casquilho para suportar os rolamentos 44 está ligado ao eixo de entrada 51 da caixa de velocidades por meio de um parafuso 52. 0 rolamento 48 constitui um suporte adicional para todo o sistema de comando da caixa de velocidades. 0 casquilho exterior 47 suporta alojamentos que recebem dois ou mais pinos cilíndricos 37. Os pinos cilíndricos 37 engatam em rasgos helicoidais 40 formados no casquilho interior cilíndrico 38. Este casquilho 38 é impedido de rodar por meio de uma flange (36) , que lhe está fixa de uma forma rígida, suportando um casquilho (54) no qual desliza um pino (53), fixo ao cárter ll na porção de alojamento da caixa de velocidades, através da interposição de um anel adequado 55, feito adequadamente num material anti-atrito. 0 elemento móvel 32' da polia accionadora 32 está ligado axialmente ao casquilho interior 38 através da. interposição de um rolamento 35.

Um tal elemento móvel 32' desliza axialmente no espaçador 41, coaxial com o eixo de entrada 51 da caixa de velocidades 20 . 8

Os casquilhos anti-atrito 33 são colocados entre o espaçador 41 e o elemento móvel 32' da roda accionadora 32. O elemento móvel 32' está ligado ao eixo de entrada 51 da caixa de velocidades por meio de uma junta corrediça compreendendo um anel corrediço 42 e um bloco corrediço em plástico 43, fixo radialmente ao eixo de entrada 51 da caixa de velocidades, estando o dito bloco de corrediça 43 colocada de modo a engatar em recessos axiais 39 formados no elemento móvel 32' da polia accionadora 32. A junta corrediça 42, 43 é lubrificada com uma massa adequada que contribui para melhorar o deslize dos casquilhos anti-atrito 33 no espaçador 41, e que é contida adequadamente por um vedante de óleo 34, montado numa das extremidades do furo do elemento móvel 32' da polia accionadora 32 e pelos crivos dos rolamentos 45. A caixa de velocidades 2 0 de acordo com o invento pêra da seguinte forma. 0 motor eléctrico 61, comandando por uma unidade electrónica de controlo, obriga o eixo 56, que suporta o parafuso sem-fim 4 9,. a rodar.

Por seu lado, o parafuso sem-fim 49 obriga a roda helicoidal 50 a rodar solidariamente com o casquilho exterior 47, que roda no rolamento 45 e no casquilho interior 38.

No casquilho exterior 47 são abertos dois ou mais furos que alojam os pinos cilíndricos 37 que engatam os rasgos helicoidais 40 formados no casquilho interior 38.

Através do acoplamento entre os pinos cilíndricos 37 e rasgos helicoidais 40, o torque transmitido pelo motor eléctrico 61, multiplicado através do acoplamento entre o parafuso sem-fim 49 e a roda helicoidal 50, é dividido numa força axial, isto é, dirigida ao longo do eixo de rotação da polia 32 e num componente tangencial, que se converte num 9 torque residual, sendo estas acções exercidas no casquilho interior 38.

Um tal casquilho interior 38 não pode rodar no seu próprio eixo, uma vez que a flange 3 8 lhe está ligada de uma forma rígida, em cujas extremidades o casquilho 54 está fixo, e dentro do qual o pino 53, fixo à parede do cárter 11> desliza, contrariando, desta forma, a componente tangencial das forças entre o casquilho interior 38 e os pinos cilíndricos 37. A componente axial das forças entre os pinos cilíndricos 37 e os rasgos helicoidais 40 do casquilho interior 38 provocam, assim, um movimento de translação do próprio casquilho interior.

Este movimento axial pode ter lugar nas duas direcções, de acordo com a direcção de rotação do casquilho exterior 47, isto ê, de acordo com. a direcção de rotação do motor eléctrico 61 que comanda a caixa de velocidades. O movimento axial do casquilho interior 38 é transferido para o elemento móvel 32' da polia accionadora 32 através do rolamento de esferas 35.

Este movimento axial do elemento móvel 32' provoca a variação nos raios de enrolamento da correia trapezoidal 31 e, consequentemente, a variação na relação de transmissão entre a polia accionadora 32 e a polia comandada.

Durante a deslocação do elemento móvel 32' da polia accionadora 32, sob a acção do motor eléctrico 61, o contacto entre a correia trapezoidal 31 e a própria polia é garantida pela carga que lhe é aplicada pela contra-mola presente no grupo accionador. 0 torque de transmissão é transferido do eixo de entrada 51 da caixa de velocidades para o elemento móvel 32' da polia accionadora 32 através da corrediça 42 e da guia corrediça 43. 10 É assegurado, desta forma, o acoplamento prismático corrediço entre o eixo de entrada 51 da caixa de velocidades e o elemento mõvel 32' da roda accionadora 32. A caixa de velocidades 20 de acordo com o invento permite que o variador centrífugo de velocidade acima mencionado seja substituído por um dispositivo que permita o controlo, pelo exterior, da forma como opera a caixa de velocidades.

Um tal controlo proporciona diferentes possibilidades de comando da caixa de velocidades, capazes de serem escolhidas livremente pelo condutor do veículo, e capazes de serem actuadas, assim como poderem ser controladas através de uma caixa de velocidades electrónica.

Lisboa, 26 de Junho de 2008 11

Claims (9)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Transmissão de variação continua do tipo com polias cónicas expansíveis para motores de combustão interna compreendendo uma par de polias, sendo uma uma polia accionadora e a outra uma polia comandada, entre as quais corre uma correia de transmissão (31), compreendendo a polia accionadora (32) um elemento móvel axialmente (32') e um elemento fixo (32''), ambos com a forma de discos tronco-cónicos voltados um para o outro de modo a constituir um entalhe no qual corre a correia (31), o dito elemento móvel (32'') está ligado operacionalmente a um motor eléctrico (61) accionado e controlado por uma unidade electrónica e adaptado para provocar o movimento axial do elemento móvel (32''), caracterizada por o dito motor eléctrico (61) provocar o movimento axial do elemento móvel (32') através do engate de pinos cilíndricos (37), alojados em furos abertos num casquilho exterior (47) colocado em rotação pelo dito motor eléctrico (61) , em rasgos helicoidais (40) formados num casquilho interior (38) ligado axialmente à parte exterior do dito elemento móvel (32').
2. 2. Transmissão de variação contínua de acordo com a reivindicação 1, em que o dito motor eléctrico (61) está ligado, através de uma transmissão adequada, a um eixo (56) suportando um parafuso sem-fim (49) adequado para transferir o movimento a uma roda helicoidal (50) solidária com o dito casquilho exterior (47).
3. 3. Transmissão de variação contínua de acordo com a reivindicação 1, em que o dito casquilho exterior (47) é suportado por um rolamento de esferas (45) numa extremidade e roda no dito casquilho interior cilíndrico coaxial (38). 1
4. 4. Transmissão de variação contínua de acordo com a reivindicação 1, em que o dito casquilho interior cilíndrico coaxial (38) é impedido de rodar por meio de uma flange (3 6) fixa de uma forma rígida sobre este, suportando um casquilho (54) no qual um pino (53) está previsto de uma forma deslizante, fixo a um cárter (11) alojando a caixa de velocidades.
5. 5. Transmissão de variação contínua de acordo com a reivindicação 1, em que o dito elemento móvel (32') da polia accionadora (32) está ligado axialmente ao casquilho interior (38), por meio de um rolamento (35) intercalado.
6. 6. Transmissão de variação contínua de acordo com a reivindicação 5, em que o dito elemento móvel (32') está disposto para correr axialmente num espaçador (41) que é coaxial ao eixo de entrada (51) da caixa de velocidades (20) , casquilhos anti-atrito (33) estando colocados entre o espaçador (41) e o elemento móvel (32').
7. 7. Transmissão de variação contínua de acordo com a reivindicação 6, em que o dito elemento móvel (32') está ligado ao eixo de entrada (51) da caixa de velocidades por meio de uma junta corrediça, compreendendo um anel corrediço (42) e um bloco corrediço (43), de preferência em matéria plástica, fixa radialmente ao eixo de entrada (51) da caixa de velocidades, estando o dito bloco corrediço (43) colocado de modo a engatar em recessos axiais (39) formados no elemento movei (32’} da polia accionadora (32) .
8. 8. Sistema de transmissão para um motor compreendendo uma caixa de velocidades (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes. 2
9. 9. Veículo de duas rodas motorizado equipado com um sistema de transmissão compreendendo uma caixa de velocidades (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8. Lisboa, 26 de Junho de 2008 3