BRPI0412454B1

BRPI0412454B1 - sistema de transmissão

Info

Publication number: BRPI0412454B1
Application number: BRPI0412454A
Authority: BR
Inventors: Wesley Martin William
Original assignee: Zeroshift Ltd
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2017-02-14
Also published as: JP2007527484A; KR20060059251A; KR20060126418A; EP1642052A1; EA008819B1; BRPI0412421A; KR101152207B1; BRPI0412454A; EA200600199A1; US7563201B2; EP1642052B1; US20070042864A1; EA008816B1; JP4646910B2; AU2004256275A1; MXPA06000155A; AU2004256278A1; EP1641667A1; EA200600198A1; US7563200B2

Abstract

"sistema de transmissão". uma transmissão tendo uma pluralidade de relações de engrenagens (15, 17), meios seletores (13) para engrenar seletivamente as relações de engrenagens, meios de embreagem (2) para seletivamente transmitir acionamento a partir de uma fonte de acionamento para a transmissão e um sistema de controle para controle de limite de torque de embreagem, o referido sistema de controle sendo construído e disposto para ajustar automaticamente o valor do limite de torque de embreagem antes de os meios seletores selecionarem uma relação de engrenagem desengrenada a fim de permitir movimento rotacional relativo entre os lados de entrada e saída da embreagem, se o torque excede o valor pré-determinado, quando a relação de engrenagem desengrenada é engrenada pelos meios seletores.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "SISTEMA DE TRANSMISSÃO". A presente invenção se refere a transmissões tendo sistemas de controle para controlar a seleção de relações de engrenagem. A presente invenção pode ser usada em conjunto com sistemas de transmissão do tipo descrito em PCT/GB2004/001976 e com o aparelho e método para medição de torque em uma transmissão em PCT/GB2004/, depositado simultaneamente com este. As características de cada um daqueles documentos são aqui incorporadas através de referência, embora a invenção não deva ser considerada como estando limitada às transmissões do tipo descrito.

Em sistemas convencionais de transmissão de engranzaraento síncrono de embreagem única para veículos, é necessário desencaixar a transmissão da fonte de energia, tal com uma máquina ou motor, através da operação da embreagem antes que a engrenagem corrente deixe de ser selecionada e a nova engrenagem seja engatada. Se a energia não for interrompida quando da tentativa para engatar uma nova engrenagem, o engranzamento síncrono é incapaz de engatar a nova roda de engrenagem ou tem que ser forçado para engate, com o risco de danificar a transmissão e criar picos de torque na transmissão. Isso é porque, na maioria dos casos, a velocidade do motor não é correspondida com a velocidade da nova engrenagem. Para veículos motorizados, tais como carros, tendo caixas de engrenagem convencionais e acionadas por um motor, a seleção de uma nova relação de engrenagens, tipicamente, leva entre 0,5 e 1 segundo para se completar. Assim, por exemplo, quando uma engrenagem superior é selecionada, o retardo de tempo permite ao motor reduzir sua veículo [devido a sua própria inércia] para corresponder mais intimamente a velocidade da nova engrenagem, antes que a engrenagem re-conecte o motor e a transmissão, assim, reduzindo a possibilidade de picos de torque ocorrerem, quando a energia for reaplícada.

Em sistemas de transmissão onde a seleção de uma nova relação de engrenagens ocorre quase instantaneamente, sem interrupção substancial de energia, tal como a transmissão descrita em PCT/GB2Q04/001976, grandes picos de torque podem ser gerados, quando a nova engrenagem é engatada sob certas condições de deslocamento. Esses picos de torque fazem com que as ondas de choque se propaguem através da transmissão, que podem ser ouvidas e sentidas pelos ocupantes do veículo. As ondas de choque podem produzir uma viagem com solavancos para os ocupantes do carro e podem levar ao desgaste dos componentes da transmissão e a possibilidade de falha dos componentes. Não obstante, é desejável usar essa transmissão em veículos, uma vez que é mais eficiente, assim, requerendo menos combustível para operar, produz menos emissões e aumenta o desempenho do carro, já que a aplicação de energia é subst.ancialmente ininterrupta.

Para um sistema de controle operar com sucesso é importante que ele incorpore um meio de detectar condições operacionais dentro da transmissão. Por exemplo, freqüentemente, é útil medir ou calcular a magnitude e a direção de torque dentro da transmissão para operar dispositivos de controle, que podem regular o torque na transmissão. Uma abordagem para a medição de torque é montar um sensor de torque em um eixo mecânico de saída de transmissão para medir a quantidade de torção que ocorre entre dois pontos conhecidos no eixo mecânico. Os sensores de torque são muito caros e, portanto, raramente usados na prática. Outra desvantagem é que, uma vez que o sensor é montado no eixo mecânico, sinais devem ser enviados do sensor para uma unidade de processamento através de um sistema de transmissão sem fio ou de outro modo escovas de contato devem ser montadas em torno do eixo mecânico. Hã dificuldades na preparação de sensores de torque, usando escovas de contato e as escovas se desgastam com o uso e, portanto, podem levar a leituras imprecisas ou falha do sensor.

Consegüentemente, a presente invenção busca proporcionar transmissões tendo um sistema de controle para controlar a seleção de relações de engrenagens que mitiga o problema de picos de torque.

De acordo com um aspecto da presente invenção, ê proporcionada uma transmissão tendo uma pluralidade de relações de engrenagens, meios seletores para engatar seletivamente as relações de engrenagens, meios de engrenagem para transmitir, seletivamente, acionamento de uma fonte de acionamento para a transmissão e um sistema de controle para controlar um limite de torque de embreagem, o referido sistema de controle sendo construído e disposto para ajustar, automaticamente, o valor de limite de torque de embreagem antes que c meio seletor selecione uma relação de engrenagens não engatadas, pra permitir movimento rotacional relativo entre lados de entrada e de saída da embreagem, se o torque exceder o valor pré-determinado, quando a relação de engrenagens não engatadas é engatada pelo meio seletor. 0 limite de torque de embreagem é a quantidade de torque que a embreagem é disposta para transmitir para a transmissão em uma dada condição operacional. 0 valor do limite de torque de embreagem pode ser ajustado para controlar os ajustes operacionais dos lados de entrada e de saída de embreagem.

Vantajosamente, o sistema de controle inclui um sensor disposto para detectar o estado operacional do meio de embreagem e um atuador para controlar o limite de torque de embreagem, de modo que, em uso, o atuador reduz o limite de torque de embreagem até que o sensor detecta um estado operacional pré-determinado, antes de selecionar uma relação de engrenagens não engatadas. Por exemplo, o atuador pode ser disposto para controlar a força entre elementos de engate de embreagem para controlar a quantidade de torque transmitido para a transmissão.

Vantajosamente, o meio de embreagem é disposto para aumentar o limite de torque de embreagem, quando a nova relação de engrenagens foi selecionada.

De preferência, o sistema de controle é disposto para reduzir o limite de torque de embreagem até que os lados de entrada e de saída da embreagem deslizam antes do meio seletor selecionar uma relação de engrenagens não engatada.

De preferência, o meio sensor é disposto para detectar o deslizamento entre os lados de entrada e de saída da embreagem e em que o atuador para controlar o limite de torque de embreagem reduz o limite de torque de embreagem até que o meio sensor detecta o deslizamento entre os lados de entrada e de saída da embreagem antes de selecionar uma relação de engrenagens desen.gat.adas. De preferência, o meio de embreagem é disposto para aumentar o limite de torque de embreagem, quando a nova relação de engrenagens tiver sido selecionada.

Vantajosamente, o sistema de controle inclui meios para controlar a velocidade e o torque da fonte de acionamento. De preferência, o meio para controlar a velocidade e o torque da fonte de acionamento é uma unidade de controle de motor disposta para ajustar a saída do motor, quando conjunto seletor engata a nova relação de engrenagens.

Vantajosamente, o meio para controlar a velocidade e c torque da fonte de acionamento é disposto para aumentar ou diminuir a velocidade e o torque da fonte de acionamento para controlar o torque de saída da transmissão, quando uma nova relação de engrenagens é selecionada.

De preferência, o sistema de controle inclui meios para detectar a posição do meio seletor dentro da transmissão, De preferência, o sistema de controle inclui meios para detectar as posições rotacionais relativas de uma roda de engrenagem e o meio seletor e o meio para controlar engate da roda de engrenagem pelo meio seletor de acordo com as posições rotacionais detectadas.

De preferência, o meio de embreagem é um dentre uma embreagem, um conversor de forque ou um conversor de forque em combinação com. uma embreagem.

De preferência, o sistema de controle inclui meios para medir ou estimar e registrar o torque na transmissão, antes que uma relação de engrenagens desengatadas seja selecionada e meios para estimar o torque na transmissão após a nova relação de engrenagens ter sido selecionada.

De preferência, o sistema de controle inclui meios para prever um torque alvo no término da sequência de controle de desvio e abordar aquele nível de torque em um gradiente pré-determinado até que o torque alvo seja encontrado e as condições da embreagem e do estrangulador sejam reajustadas para as condições antes da instigação do desvio.

De preferência, a embreagem é disposta para ser restaurada para a condição anterior à instigação do desvio, antes que o torque alvo final seja satisfeito e o controle de estrangulador sozinho é usado para alcançar o torque alvo daquele momento em diante.

Vantajosamente, o sistema de controle inclui meios para medir uma deformação causada pelo torque na transmissão em pelo menos um componente estático ou conjunto, que é deformado devido ao torque na transmissão e meios para controle do torque na transmissão, em que o sistema de controle é disposto para medir a deformação e ajustar o torque na transmissão, de acordo com a deformação medida e uma relação conhecida entre relações de engrenagens.

De preferência, a relação conhecida é substancialmente linear e valores correspondentes â deformação medida são ajustados por um fator de escalonamento.

De preferência, o meio para medir a deformação mede a quantidade de deformação torcional no componente ou conjunto.

Vantajosamente, o meio para medir a deformação determina a direção de torque na transmissão.

De preferência, o componente ou conjunto compreende pelo menos um dentre um mancai de transmissão, alojamento, elemento de suporte, montagem ou parafusos de montagem. De preferência, o alojamento compreende um dentre o alojamento de caixa de mudança e o invólucro de eixo mecânico traseiro.

De preferência, o meio para medir a deformação inclui pelo menos uma pilha de carga e, de preferência, uma pluralidade de pilhas de carga. Em uma concretização, o meio para medir a deformação é montado em um invólucro tendo um eixo longitudinal e o invólucro é disposto de modo que o torque na transmissão deforma, de modo torcido, o alojamento em torno do eixo longitudinal. De preferência., primeira e segunda pilhas de carga são montadas no invólucro, de modo que a deformação do invólucro faz com que as primeira e segunda pilhas de carga gerem diferentes saídas. De preferência, as pilhas de carga são dispostas em um circuito em ponte de Wheatstone.

De preferência, o sistema de transmissão inclui primeiro e segundo eixos mecânicos girãveis, e meios para transferir acionamento de um dos eixos mecânicos para o outro eixo mecânico, incluindo primeira e segunda rodas de engrenagem, cada uma montada giravelmente no primeiro eixo e tendo formações de acionamento formadas sobre elas, conjunto seletor para transmitir, seletivamente, torque entre o primeiro eixo mecânico e a primeira roda de engrenagem e entre o segundo eixo mecânico e a segunda roda de engrenagem, em que o conjunto seletor inclui um conjunto atuador e primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate, que são móveis para dentro e para fora de engate com as primeira e segunda rodas de engrenagem, independentemente uma da outra, o referido conjunto seletor sendo disposto de modo que, quando uma força de acionamento é transmitida, um dos primeiro e segundo conjuntos de elementos de er.gate encaixa acionavelmente a roda de engrenagem engatada e o outro conjunto de elementos de engate está, então, em uma condição descarregada, em que o conjunto atuador é disposto para mover o conjunto descarregado de elementos de engate em engate de acionamento com a roda de engrenagens nac engrenadas para efetuar uma mudança de engrenagem. O conjunto seletor pode ser disposto de modo que, quando uma força de frenagem é transmitida, o primeiro conjunto de elementos de engate encaixa, acionavelraente, a roda de engrenagem engatada e o segundo conjunto de elementos de engate encaixa acionavelmente a representação de dados engatada e o segundo conjunto de elementos de engate está, então, em uma condição descarregada. O conjunto atuador pode ser disposto para impulsionar o conjunto carregado de elementos de engate em direção â roda de engrenagem não engatada, sem desengatar o conjunto carregado de elementos de engate da roda de engrenagem engatada.

Os primeiro e segundo conjuntos de elementos de engate podem ser dispostos para girar, em uso, com o primeiro eixo mecânico. De preferência, o primeiro eixo mecânico é um eixo mecânico de entrada e o segundo eixo mecânico é um eixo mecânico de saída e o acionamento é transferido do eixo mecânico de entrada para o eixo mecânico de saída.

Uma conci'etização da presente invenção será agora descrita, à guisa de exemplo, com referência aos desenhos anexos, em que referências semelhantes indicam, características equivalentes, em que; A figura la é uma disposição geral seccional de um sistema de transmissão de acordo com a presente invenção; A figura lb é uma vista em perspectiva dos invólucros externos da transmissão da figura la; A figura lc é uma vista esquemãtica de um sistema de controle de açodo com a invenção corrente; A figura ld é um gráfico de torque v tempo para uma mudança de engrenagem da primeira para a segunda engrenagem; A figura 2 é uma vista em perspectiva de parte de um conjunto seletor; A figura 3 ilustra a disposição de um grupo de dentes em um lado de uma engrenagem; A figura 4 é uma vista de plano de uma mola de disco;

As figuras 5a-f ilustram, diagramaticamente, a operação do conjunto seletor. A figura 6 é uma vista esquemãtica mostrando a operação do sistema de controle, quando da seleção de uma engrenagem superior; A figura 7 é um gráfico mostrando pressão de embreagem contra o tempo; A figura 8 é uma vista esquemãtica mostrando a operação do sistema de controle, quando da seleção de uma engrenagem inferior; A figura 9 mostra um diagrama de circuito para um calibre de esforço; A figura 10 é uma vista seccional de um eixo mecânico de saída mostrando uma disposição alternativa para anexação das barras de engate ao eixo mecânico de saída; e A figura 11 é uma vista de plano de uma mola de disco para uma segunda concretização da invenção.

As figuras la e lb mostram um sistema de transmissão disposto para uso em um veículo, tal como um carro motorizado e a figura 1c é uma vista esquemãtica de um sistema de controle para controlar a seleção de relações de engrenagens. 0 sistema de transmissão compreende um eixo mecânico de saída 1, tendo primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5 montadas sobre o mesmo, um eixo mecânico de entrada 7 tendo primeira e quarta relações de engrenagens 9, 11 montadas sobre o mesmo e um conjunto seletor 13. As primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5 são montadas giravelmente no eixo mecânico de saída 1 e as terceira e quarta rodas de engrenagens 9, 11 são formadas integralmente com o eixo mecânico de entrada 7 e são travados para rotação cora o mesmo. As primeira e segunda rodas de engrenagens 3,5 engranzatn com terceira e quarta rodas de engrenagens 9, 11, respectivamente, que s^° formadas integralmente cora o eixo mecânico de entrada, para formar primeiro e segundo pares de rodas de engrenagens ir, 17. O eixo mecânico de entrada 7 é conectado a uma embreagem 2 , tendo primeira e segunda placas de embreagem 4, 6. A primeira placa de embreagem 4 é conectada por um primeiro eixo mecânico 8 à salda de um motor 10 e a segunda placa de embreagem 6 é conectada por um segundo eixo mecânico 12 ao eixo mecânico de entrada 7 através de uma quinta roda de engrenagem 14. A quinta roda de engrenagem 14 é travada para rotação com o segundo eixo mecânico 12. A disposição é tal que a embreagem 2 pode aplicar, seletivamente, o acionamento do motor 10 ao eixo mecânico de saída de transmissão l, através do eixo mecânico de entrada 7 e relações de engrenagens 15, 17.

Os primeiro e segundo sensores 16, 18 estão localizados na embreagem 2 para medir as velocidades rotacíonais da£ primeira e segunda placas de embreagem 4, 6, respectivamente. Os primeiro e segundo sensores 16, 18 são sensores do tipo efeito Hall, mas outros tipos de sensores, tais como sensores ópticos ou dispositivos de mola de veleidade de roda de engrenagem, podem ser usados.

Os primeiro e segundo sensores 16, 18 são conectados a um processador de computador 20, que controla a operação do sistema de controle, Opcíonalmente, um terceiro sensor 1.8b pode ser usado para medir a velocidade rotacional do eixo mecânico de saída do motor. A embreagem 2 inclui um atuador 22 para controlar a pressão e, portanto, a quantidade de atrito, entre as primeira e segunda placas de embreagem 4, 6 e, portanto, o torque que pode ser transmitido do motor 10 para a transmissão. 0 atuador 22 é controlado eletronicamente por sinais recebidos do processador de computador 20, para aumentar ou diminuir a pressão entre as primeira e segunda placas de embreagem 4, 6 e, assim, o controle, se as primeira e segunda placas de embreagem giram na mesma velocidade {completamente engatadas) ou se elas se movem relação uma à outra (ocorrendo deslizamento). O processador de computador 20 pode detectar deslizamento na embreagem 2 da velocidade medida do eixo mecânico de saída do motor através da detecção de mudanças na velocidade e propriedades conhecidas da transmissão, tal como que a relação de engrenagens está engatada e o número de dentes que cada roda de engrenagem tem. Similarmente, o processador de computador 20 pode detectar resvalamento de embreagem por meio da comparação dos sensores de velocidade em ambos os lados da embreagem. 0 processador 2C pode determinar que engrenagem está engatada através da leitura dos sensores de velocidade no lado de salda da embreagem (velocidade de entrada da caixa de mudança) e a velocidade de saída da caixa de mudança. 0 processador de computador 20 também é conectado a um mecanismo de controle de estrangulamento 24 para controlar a velocidade e a saída de torque do motor 10. O mecanismo de controle de estrangulamento 24 é um mecanismo de potenciômetro de estrangulador, que é disposto para, seletivamente, ultrapassar o controle do motor, a fim de permitir que o sistema de controle possa controlar mais rigorosamente a saída de torque do motor, a fim de auxiliar com a manutenção de um gradiente de torque de saída de caixa de mudança alvo, durante rápido engate de engrenagens Sinais enviados do processador de computador 20 para os potenciômetros de estrangulamento 24 podem aumentar ou diminuir a velocidade ou torque do motor de acordo com os sinais de controle recebidos, assim, controlando a velocidade rotacional do primeiro eixo mecânico 8 e da primeira placa de embreagem 4. A velocidade do motor 10 é medida usando um sensor convencional, cuja saída é conectada ao processador de computador 20. O efeito de picos de torque causados quando o conjunto seietor 13 encjata uma nova relação de engrenagens pode ser reduzido a um nível aceitável, que é até um nível que não pode ser detectado pelos ocupantes do veículo, por meio da redução da pressão entre as primeira e segunda placas de embreagem 4, 6 antes que a nova relação de engrenagens seja selecionada sem desengatar completamente as placas para permitir que as placas de embreagem resvalem (movimento rotacional relativo entre as placas de embreagem) quando o conjunto seietor 13 engata a nova roda de engrenagem e gera um pico de torque na transmissão. De preferência, a pressão entre as placas de embreagem 4, 6 é reduzida para, aproximadamente, o começo do resvalamento, imediatamente após uma mudança de engrenagem ter sido iniciada, por exemplo, manualmente, pelo motorista, movendo uma alavanca de engrenagem 26 ou automaticamente, pelo sistema de controle, após medição de uma certa velocidade do motor, mas antes que a nova engrenagem seja engatada. O pico de torque gerado pelo conjunto seietor 13 engatando a nova roda de engrenagem é dissipado porque causa rápido resvalamento entre as placas de embreagem 4, 6, uma vez que as placas de embreagem já estão no começo do resvalamento, antes de receber a carga adicional causada pelo pico de torque. Isso também permite que o motor 10 ajuste sua velocidade para corresponder à velocidade da nova relação de engrenagens. A embreagem 2 está alojada em um primeiro invólucro 32, comumente conhecido como uma capa da embreagem e a transmissão é alojada em um segundo invólucro 34, conhecido como invólucro de caixa de mudança. A capa de embreagem 32 compreende um elemento tubular substancialmente em forma de tronco de cone e o invólucro de caixa de mudança 34 compreende um elemento tubular tendo uma seção transversal retangular. As primeira e segunda placas de extremidade 36, 38 são, cada uma delas, presas ao invólucro de caixa de mudança 34 por parafusos. As placas de extremidade 36, 38 podem ser separadas do invólucro de caixa de mudança 34 para permitir que o trabalho de manutenção seja empreendido. A capa de embreagem 32 é fixada à primeira placa de extremidade 36 por parafusos (não mostrados) . A primeira placa de extremidade 36 tem um furo passante 40 e o segundo eixo mecânico 12 se estende da segunda placa de embreagem 6 através do furo 4 0 e no invólucro de caixa de mudança 34. O primeiro eixo mecânico 8 á suportado por um mancai 42 dentro do invólucro de caixa de mudança 34 para movimento rotacional em relação ao invólucro de caixa de mudança. O mancai 42 é encaixado por pressão na primeira placa de extremidade 36. O eixo mecânico de entrada 7 é suportado por dois mancais 44 para movimento rotacional em relação ao invólucro de caixa de mudança 34. Os mancais 44 são encaixados por pressão nas primeira e segunda placas de ext remidade 3 6, 38. A segunda placa de extremidade 38 cem um furo passante 48 e o eixo mecânico de saída 1 se estende através do furo 48, em um terceiro invólucro 50, também conhecido como um invólucro de eixo mecânico traseiro. O eixo mecânico de saída 1 é suportado por um mancai 52, que é encaixado por pressão na segunda placa de extremidade 38 para movimento rotacional em relação ao invólucro de caixa de mudança 34. 0 invólucro de eixo mecânico traseiro 52 é fixado à segunda placa de extremidade 38 por uma luva 52, que é soldada à segunda placa de extremidade, 0 invólucro de eixo mecânico traseiro 52 compreende um tubo substancialmente cilíndrico com uma extremidade fechada 54, que é disposta co-axialmente com o eixo mecânico de saída 1. Hã um furo 56 na extremidade do invólucro de eixo mecânico traseiro 50 e o eixo mecânico de saída 1 se estende através do invólucro de eixo mecânico traseiro 50 e através do furo 56 para conexão com um diferencial (não mostrado). O eixo mecânico de saída 1 é suportado para movimento rotacional em relação ao invólucro de eixo mecânico traseiro por um mancai 58.

Uma disposição de suporte substancialmente rígida 60 para suportar primeira e segunda pilhas de carga 62, 64 é montada no lado inferior do invólucro de eixo mecânico traseiro. A disposição de suporte 60 é montada perpendicularmente ao eixo longitudinal do invólucro de eixo mecânico traseiro e, portanto, ao eixo mecânico de saída 1. As pilhas de carga 62, 64 se apoiam em uma barra de chassi (na mostrada} , que é um elemento estrutural do chassi, estendendo-se lateralmente através do chassi, mas não preso à barra do chassi.

Quando o eixo mecânico de saída 1 é acionado pelo motor 10, através do sistema de transmissão, torque é transmitido dos eixos mecânicos de entrada e de saída 7, 1, ao longo de um curso de carga, incluindo os mancais 42, 44, 52, 58, o invólucro de caixa de mudança 34, primeira e segunda placas de extremidade 36, 38 e o invólucro de eixo mecânico traseiro 50. O torque nos eixos mecânicos de entrada e de saída 7, 1 faz com que os mancais 42, 44, 52, 58, o invólucro de caixa de mudança 34, as primeira e segunda placas de extremidade 36, 38 e o invólucro de eixo mecânico traseiro 50 se deformem. A extensão da deformação é proporcional à magnitude do torque no eixo mecânico de saída 1 e, portanto, a extensão da deformação medida pode ser usada para controlar a quantidade de torque aplicado à transmissão, quando da seleção entre relações de engrenagens. A direção de Lcrque é importante, uma vez que ela indica se o motor, veículo ou transmissão esta sob aceleração ou desaceleração (frenagem).

Na presente concretização, a magnitude e a direção do torque na transmissão são medidas usando a disposição de pilha de carga mostrada na figura lb. Quanto torque é transmitido para o invólucro de eixo mecânico traseiro 50, o invólucro se deforma por torção. A disposição de suporte 60 se torce com o invólucro de eixo mecânico traseiro 50, assim, fazendo com que uma das primeira e segunda pilhas de carqa 62, 64 aumente a força aplicada à barra do chassi e a outra pilha de carga reduza a carga aplicada à barra do chassi Leituras podem ser tomadas das pilhas de carga 62, 64. A magnitude da diferença entre as leituras das primeira e segunda pilhas de carga 62, 64 é proporcional à quantidade de deformação do invólucro de eixo mecânico traseiro 50 e, portanto, a magnitude do torque na transmissão. A direção do torque ê estabelecida pela determinação de qual das primeira e segunda pilhas de carga 62, 64 tem a leitura maior. 0 invólucro de eixo mecânico traseiro 50 se deforma por uma quantidade diferente para uma dada magnitude de torque no eixc mecânico de saída 1, quando relações de engrenagens diferentes são engatadas pelo mecanismo seletor 13. Isso é por causa das posições relativas diferentes das rodas de engrenagens ao longo dos eixos mecânicos 1, 7, as propriedades físicas das rodas de engrenagens, tais como tamanho, geometria, materiais usados, forma de dentes, etc. Portanto, é necessário ajustar os valores de deformação medidos quando da comparação de valores medidos gerados quando relações de engrenagens diferentes são engatadas pelo mecanismo seletor. Caso contrário, valores medidos equivalentes se relacionarão com valores de torque diferentes no eixo mecânico de saída 1. A relação entre a quantidade de deformação causada no invólucro de eixo mecânico traseiro 50, quando o conjunto seletor 13 engata relações de engrenagens diferentes, por exemplo, as primeira e segunda reles 15, 17, ê conhecida e, portanto, a quantidade de torque na transmissão pode ser controlada pela medição da deformação no invólucro de eixo mecânico traseiro 50, ou algum outro componente ou conjunto que suporta ou aloja componentes de transmissão girãveis. Tipicamente, a relação á substancialmente linear e, portanto, a quantidade de torque na transmissão pode ser controlada pela medição de deformação no invólucro de eixo mecânico traseiro 50, ou algum outro componente ou conjunto que suporta ou aloja componente girãveis da transmissão. Tipicamente, a relação é substancialmente linear e, portanto, a quantidade de deformação medida, quando a primeira relação de engrenagens 15 é engatada pode ser multiplicada por um fator de proporcionalidade para comparação com a deformação medida quando a segunda relação de engrenagens 17 é engatada, Em algumas concretizações, a relação pode ser não linear. É necessário que o sistema de controle conheça a relação correta a aplicar quando da seleção entre relações de engrenagens. Quando mais de uma seleção pode ser feita e, portanto, uma pluralidade de relações existem entre as diferentes relações, é necessário que o sistema de controle conheça a posição do conjunto seletor 13, de modo que possa identificar a relação de engrenagens correntemente engatada, a relação de engrenagens recentemente selecionada e a relação entre aquelas relações de engrenagens para ajustar a quantidade de deformação medida. Isso pode ser obtido usando sensores de posição 70. Os sensores 70 podem ser sensores de Efeito Hall, chaves mecânicas ou sensores ópticos. Os sensores 70 são conectados ao processador de computador 20 para informar precisamente ao processador de posição dos conjuntos de barras e, portanto, qual relação de engrenagens é engatada. Também proporciona meios adicionais para controlar a atuação da haste seletora 35 e proporciona um meio de confirmação de que uma mudança de engrenagem ocorreu.

Quando uma relação de engrenagens não engatada é selecionada, a quantidade de torque na transmissão muda e é determinada pela relação de engrenagens selecionada. Por exemplo, uma engrenagem inferior (por exemplo, primeira engrenagem em um veiculo) produz mais torque na transmissão do que a seleção de uma engrenagem mais alta (por exemplo, segunda engrenagem em um veículo). Quando nova relação de engrenagens é selecionada, o torque na transmissão tem que se ajustar a partir daquele determinada pela antiga relação de engrenagens com aquele determinada pela nova relação de engrenagens. É preferível controlar o aumento ou diminuição no torque na transmissão para proporcionar uma transição de engrenagem mais suave.

Isso é obtido pela medição da deformação no invólucro de eixo mecânico traseiro 50, ímediatamente após uma mudança de engrenagem ter sido iniciada, mas antes de a seleção de engrenagem ser feita e após a nova relação de engrenagens ter sido selecionada. O sistema de controle usa a relação conhecida entre as duas relações de engrenagens para ajustar as medições de deformação feitas. As primeira e segunda pilhas de carga 62, 64 são conectadas ao processador de computador 20. O processador de computador controla a magnitude do torque na transmissão pela monitoração da quantidade de deformação no invólucro de eixo mecânico traseiro 50 e controlando a pressão entre as placas de embreagem 4, 6 com o atuadcr de embreagem 22 e a velocidade do motor e o torque com os potenciômetros de estrangulamento 24 para permitir que o torque aumente ou diminua de maneira controlada, por exemplo, em uma taxa pré-determinada, para proporcionar uma mudança de engrenagem suave. O sistema de controle pode manter o torque dentro de uma faixa de tolerância de um valor selecionado. O sistema de controle minimiza o efeito do pico de toque causado, quando uma nova relação de engrenagens ê engatada pelo ajuste do torque até o nível em que ele estava antes da mudança de engrenagem, de modo que o sistema de controle segue um gradiente de torque até um torque alvo para a nova relação.

Também é possível calibrar o torque no eixo mecânico de saída 1 com a deformação medida, que pode ser medida para fins de calibração apenas com um sensor de torque convencional. Portanto, há uma relação conhecida entre a quantidade de deformação medida e a magnitude de torque atuando sobre o eixo mecânico de saída 1. Contudo, isso não é necessário para o sistema de controle obter mudanças de engrenagem suaves, uma vez que é necessário apenas manter e/ou controlar a taxa de mudança de torque, em lugar de controlar a magnitude absoluta de corte, que pode ser obtida através da monitoração da quantidade de deformação n.o invólucro de eixo mecânico traseiro 10 enquanto o sistema de controle ajusta a pressão da embreagem e o estrangulamento.

Acionamento rotacional é transferido do eixo mecânico de entrada 7 para o eixo mecânico de saída 1 através dos primeiro ou segundo pares de rodas de engrenagens 15, 17, com seleção dos pares de rodas de engrenagens sendo determinada pela posição do conjunto seletor 13. O conjunto seletor 13 engata primeiro e segundo grupos de formações de acionamento 19, 21 localizados nas primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5, respectivamente.

As formações de acionamento compreendem, cada uma delas, grupos de dentes. 0 primeiro grupo de dentes 19 está localizado em um lado da primeira roda de engrenagem 3. Os dentes são formados, de preferência, integralmente, com a primeira roda de engrenagem, mas isso não é essencial . O primeiro grupo de dentes 19 compreende três dentes distribuídos uniforme e círcunferencíalmente em torno da face da engrenagem, isto é, o ângulo subtendido entre os centros de um pr de dentes é, aproximadamente, 120 graus (veja a figura 3). O segundo grupo de dentes 21 compreende três dentes e é similarmente disposto em um lado da segunda roda de engrenagem. Três dentes são usados porque essa disposição proporciona janelas de engate grandes, isto é, os espaços entre os dentes, para receber o conjunto seletor 13, Janelas de engate grandes proporcionam maiores oportunidades para o conjunto seletor a fim de engatar completamente as rodas de engrenagens 3, 5 antes da transmissão de acionamento para as mesmas. Se o conjunto seletor 13 aciona uma roda de engrenagem quando apenas parcialmente engatada, isso pode levar a danos dos dentes e/ou do conjunto seletor 13.

As primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5 são montadas espaçadas no eixo mecânico de saída 1 em mancais de rolamento 23, 2 5 e são dispostos de modo que os lados, incluindo os primeiro e segundo grupos de dentes faceiam um com o outro. 0 conjunto seletor 13 inclui primeiro e segundo conjuntos de barras 27, 2 9 e um conjunto atuador 31 na forma de um conjunto de garfo 33 e uma haste seletora 35.

Os primeiro e segundo conjuntos de barras de engate 27, 29 são montados nc eixo mecânico de saída 1 entre as primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5. Fazendo referência, especifícamente, â figura 2, o primeiro conjunto de barras de engate 27 compreende três barras 2B presas a um primeiro anel conector 37. por exemple, asando parafusos sem cabeça. 0 primeiro anel conector 37 sustenta as barras 2 8 em uma disposição fixa. As barras 2 8 sáo distribuídas uiuf orrnemente em tome da ci rcur.f erência interna do primeiro anel conector 37, de modo que suas bases se voltam para dentro e as barras 28 são dispostas substancialmente paralelas. 0 segundo conjunto de barras de engate 29 compreende três barras 30, que são mantidos em disposição fixa similar por um segundo anel conector 39.

Os primeiro e segundo conjuntos de barras de engate 27, 2 9 são montados no eixo mecânico de saída 1 entre as primeira e segunda rodas de engrenagens 3, 5. Os conjuntos de barras de engate 27, 29 são dispostos para girar com o eixo mecânico de saída 1, mas são capazes de deslizar axialmente ao longo do eixo mecânico em resposta a uma ação de comutação do conjunto atuador 31. Para facilitar isso, o eixo mecânico de saída 1 inclui seis rasgos de chaveta 41 formados em sua superfície curvada com cada barra de engate 28, 30, tendo uma formação complementar em sua base. A disposição dos conjuntos de barras 27, 29 é tal que as barras de um conjunto particular estão localizadas em rasgos de chaveta 41 alternados e os conjuntos de barras 27, 29 podem deslizar ao longo do eixo mecânico de saída 1. Cada conjunto de barra 27, 2 9 se move como uma unidade e cada conjunto de barra pode se mover independentemente do outro. Quando há movimento relativo entre os primeiro e segundo conjuntos de barras 27, 29, o segundo anel conector 39 desliza sobre c primeiro conjunto de barras 27 e c primeiro anel conector 37 desliza sobre o segundo conjunto de barras 29.

Cada barra 2 8 no primeiro conjunto de barras 27 tem uma primeira extremidade 28a disposta para engatar o primeiro grupo de dentes 19 preso a primeira roda de engrenagem 3 e uma segunda extremidade 28b disposta para engatar o segundo grupo de dentes 21 na segunda roda de engrenagem 5. As primeira e segunda extremidades 28a, 28b, tipicamente, têm a mesma configuração, mas são opostas, de modo que a primeira extremidade 28a é disposta para engatar o primeiro grupo de dentes 19 durante a desaceleração da primeira roda de engrenagem 3 e a segunda extremidade 28b é disposta para engatar o segundo grupo de dentes 21 durante a aceleração da segunda roda de engrenagem 5. Cada barra 30, no segundo conjunto de barras 29, é disposta similarmente, exceto que a primeira extremidade 30a é disposta para engatar o primeiro grupo de dentes 19, durante aceleração da primeira roda de engrenagem 3 e a segunda extremidade 30b é disposta para engatar o segundo grupo de dentes 21, durante desaceleração da segunda roda de engrenagem 5.

Quando o primeiro e o segundo conjuntos de barras de engate 27, 29 engatam uma roda de engrenagem, acionamento é transmitido do eixo mecânico de entrada 7 para o eixo mecânico de saída 1, quer a engrenagem esteja acel erandc ou desacelerando.

As primeira e segunda extremidades 28a, 30a, 28b, 30b de cada barra incluem uma face substancialmente vertical 43 para engate dos dentes 19, 21 e uma rampa 45, que se inclina na direção da face de engate 43 para assegurar que as barras 28, 30 desengatam dos dentes 19, 21, a fim de impedir a transmissão de travamento. Quando as barras dos primeiro e segundo conjuntos 27, 29 são intercaladas, como na figura 2, as faces de engate de dentes 43 da primeira extremidade 28a do primeiro conjunto de barras 27 ficam adjacentes âs faces de engate de dentes 43 da primeira extremidade 30a do segundo conjunto de barras 29. Quando os primeiro e segundo conjuntos de barras 27, 29 estão completamente engatados com uma engrenagem, um dente está localizado entre cada par de faces de engate adjacentes 43. As dimensões dos dentes 19, 21 das barras, de preferência, são tais que há pouco movimento de um dente entre a face de engate 43 da barra de aceleração e a face de engate 43 da barra de desaceleração, quando a engrenagem se move da aceleração para a desaceleração, ou vice-versa, a tim de assegurar que hã pouca ou nenhuma folga na engrenagem.

De preferência, as barras são configuradas para estarem próximas ao eixo mecânico de saída 1, a fim de impedir efeitos de cantilever significativos, devido às grandes distâncias radiais de áreas carregadas, desse modo, reduzindo o potencial para falha estrutural. 0 conjunto atuador 31 é disposto de modo que o conjunto de garfo 33 é montado na haste seletora 35 e a haste seletora é proporcionada paralela ao eixo mecânico de saída 1 e adjacentes ao mesmo. 0 conjunto de garfo 33 inclui um garfo 46 e primeira e segunda molas de disco anulares 47, 49 montadas em torno do eixo mecânico de saída 1 (veja a figura la). As primeira e segunda molas de disco 47, 49 têm três braços, com cada braço tendo uma primeira parte que se estende circunferencialmente em torno de uma parte da mola e uma segunda parte que se estende radialmente para dentro (veja a figura 4). 0 garfo 46 tem um primeiro par de elementos arqueados 51 dispostos para engatar a primeira mola de disco 47. Os elementos arqueados 51 são dispostos de modo que a primeira mola de disco 47 pode girar com o eixo mecânico de saída 1 entre os elementos arqueados 51 e de modo que o movimento axial do garfo 46 paralelo ao eixo mecânico de saída 1 move os elementos arqueados 51 e, portanto, a primeira mola de disco 47, axialmente ao longo do eixo mecânico, se a primeira mola de disco 47 está livre para se mover, ou impulsiona a primeira mola de disco 47 para se mover na mesma direção que o garfo 46, se a primeira mola. de disco 4 7 for incapaz de se mover. 0 garfo 46 tem um segundo par de elementos arqueados 53 dispostos para engatar e atuar com a segunda mola de disco 49 de maneira similar. A posição do garfo 46 em relação às primeira e segunda rodas de engrenagem 3, 5 pode ser ajustada pelo movimento da haste seletora 35 na direção axial.

As bordas internas da primeira mola de disco 47 são fixadas às barras 28 no primeiro conjunto de barras 27 e as bordas internas da segunda mola de disco 49 são fixadas às barras 30 no segundo conjunto de barras 29. Quando o garfo 46 se move, assim, movendo ou carregando as molas de disco 47, 49, os conjuntos de barras de engate 27, 29 são igualmente movidos ou impulsionados para se moverem. A transmissão pode ser disposta como mudança de engrenagem manual, em que as engrenagens são selecionadas pela movimentação de uma alavanca de engrenagem entre posições pré-determinadas (conforme mostrado na figura 1b) , uma transmissão semi'automática em que o motorista inicia a mudança de engrenagem por meio do controle de chaves eletrônicas, por exemplo, palhetas montadas adjacentes ao volante ou compietamente automática, em que o sistema de controle faz com que o sistema de transmissão mude a engrenagem de acordo com certas condições prê~determinadas, incluindo, por exemplo, a velocidade e o Iorque do motor.

Os processos de seleção de uma engrenagem superior (isto ê, um segundo par de rodas de engrenagens 17}, quando um veículo está acelerando (a chamada mudança para cima) e uma engrenagem inferior (isto é, primeiro par de rodas de engrenagens 15) , quando o veiculo está desacelerando (a chamada mudança de frenagem) , usando o sistema de controle, serão agora descritos com referência âs figuras 5a-5f, que, para clareza, ilustram, diagramaticamente, o movimento dos primeiro e segundo conjuntos de barras 27, 29 pelas posições relativas de apenas uma barra de cada conjunto, figuras la-c e figuras 6a 9. A figura 5c mostra uma condição em que a primeira roda de engrenagem 3 está completamente engatada, isto é, as barras 28, 30 estão intercaladas com o primeiro grupo de dentes 19. A haste seletora 35 está localizada de modo que o garfo 46 mantém os primeiro e segundo conjuntos de barras 27, 29 em engate com a primeira roda de engrenagem 3. Conseqüentemente, o acionamento é transferido para o eixo mecânico de saída 1 através do primeiro par de rodas de engrenagens .15 pelo primeiro conjunto de barras 27, quando desacelerando e o segundo conjunto de barras 29, quando acelerando.

Durante aceleração (primeira roda de engrenagem 3 girando na direção da seta B na figura 5c; , usando o primeiro par de rodas de engrenagens 15, as faces de engate 43 das barras do primeiro conjunto de barras 27 não são carregadas, enquanto as faces de engate 43 das barras do segundo conjunto de barras 29 são carregadas. Quando um usuário, ou o sistema de controle, inicia a seleção do segundo par de rodas de engrenagens 17, o processador de computador toma medições das primeira e segunda pilhas de carga 62, 64 e compara os valores medidos. Se o valor medido pela segunda pilha de carga 64 for maior do que o medido pela primeira pilha de carga 62, isso indica para o sistema de controle que o motor está acelerando e a mudança de engrenagem é permissível. O processador 20, então, envia sinais de controle para o atuador de embreagem 22 para ajustar a pressão entre as primeira e segunda placas de embreagem 4, 6. A velocidade rotacional de cada placa de embreagem é medida pelos sensores de placa de embreagem 16, 18. Enquanto as placas de embreagem são completamente carregadas, os sensores 16, 18 mostrarão que elas estão girando na mesma velocidade. À medida que a pressão entre as placas de embreagem 4, 6 se reduz, uma condição será alcançada onde o torque transmitido pela embreagem 2 vencerá o atrito entre as primeira e segunda placas 4, 6, fazendo com que as primeira e segunda placas 4, 6 se nevam em relação uma â outra (no começo do resvalamento B, veja figura 7) . O processador de computador 20 detectará o começo do resvalamento quando houver uma diferença medida entre as velocidades rotacionais das primeira e segunda placas de embreagem 4,6.0 processador 20, então, instrui o atuador 22 para manter essa pressão (a "pressão de resvalamento").

Após o processador de computador 20 ter medido a deformação antes da mudança, o processador 20 calcula a quantidade pela qual a medição das pilhas de carga 62, 64 precisa ser ajustada para fazer com que o valor de torque na transmissão corresponda ao torque antes da mudança, quando a nova relação for engatada (cada relação causa uma leitura diferente nas pilhas de carga 62, 64, mesmo quando torque de saída é mantido durante uma mudança, ã medida que as forças de momento mudam devido â posição axial diferente, diâmetro de engrenagem e relação de cada engrenagem). Esse se torna o primeiro valor alvo mediante engate da nova relação. O processador 20 envia sinais de controle para atuar a haste sel.et.ora 35 de modo que c garfo 46 atua na primeira mola de disco 47, fazendo com que as barras do primeiro conjunto de barras 27 deslizem axialmente ao longo dos rasgos de ehaveta 4 1. no eixo mecânico de saúda I, assim, desengatando as barras da primeira roda de engrenagem 3 (veja a figura 5d). 0 garfo 46 também atua na segunda mola de disco 49 para impulsionar as barras do segundo conjunto de barras 29 para se mover em direção à segunda roda de engrenagem 5. contudo, como as barras do segundo conjunto de barras 29 estão carregadas, isto é, estão acionando a primeira roda de engrenagem 3, elas não podem ser desengatadas da primeira roda de engrenagem 3 e, portanto, as barras do segundo conjunto de barras 29 permanecem estacionárias.

Quando as barras do primeiro conjunto de barras 27 deslizam axialmente ao longo do eixo mecânico de saída 1, faces de engate 43 engatam o segundo grupo de dentes 21 (veja figura 5) na segunda roda de engrenagem 5. Ά medida que isso ocorre, a rotação da segunda rodada de engrenagem 5 é substancial e instantaneamente travada com relação à rotação do eixo mecânico de saída 1, o que gera um pico de torque na transmissão. 0 pico de torque causa resvalamento substancial entre as primeira e segunda placas de embreagera 4, 6, uma vez que as placas de embreagem 4, 6 estavam sendo mantidas na pressão de resvalamento, assim, dissipando a energia no pico de torque. Ao mesmo tempo, o processador de computador 20 mede a quantidade de deformação no invólucro de eixo mecânico traseiro 50 e envia sinais de controle para o atuador de embreagem 22 e para os potenciômetros de estrangulador 24 para ajustar a impressão entre as primeira e segunda placas de embreagem 4, 6 e para ajustar a velocidade e o torque do motor 10, a fim de causar a deformação medida pelas pilhas de carga 62, 64, para ajustar o valor alvo final para a nova relação de maneira controlada, por exemplo, em uma taxa predeterminada. O sistema de controle prioriza a restauração da embreagem 22 para pressão completa, a fim de limitar o desgaste da embreagem e a justa a velocidade e o torque do motor para permitir que isso aconteça, sem exceder o valor alvo da pilha de carga em qualquer momento, até que o valor alvo final seja alcançado. Quando embreagem 2 está completamente engatada, o controle do estrangulador é, então, retornado para o motorista tão rapidamente quanto possível, sem exceder as tolerâncias ajustadas do valor alvo da pilha de carga em qualquer momento, até que o valor alvo final para a nova relação seja obtido, em consequência do que o estrangulador é retornado para o controle do motorista e a embreagem é restaurada para completa em pressão de engrenagem.

As barras do primeiro conjunto de barras 27, então, começam a acionar a segunda a roda de engrenagem 5 na direção da Seta C, na figura 5e, e energia é transmitida do eixo mecânico de saída 1 para o eixo mecânico de entrada 7, por meio do segundo par de rodas de engrenagem 17. Enquanto isso ocorre, as barras do segundo conjunto de barras 27 deixam de ser carregadas e estão livres para desengatar do primeiro grupo de dentes 19. Uma vez que a segunda mola de disco 49 seja impulsionada pelo garfo 46, as barras do segundo conjunto de barras 29 deslizam axialmente ao longo das chavetas 41, no eixo mecânico de saída 1, assim, completando o desengate da primeira roda de engrenagem 3 do eixo mecânico de saída 1. As barras do segundo conjunto de barras 29 deslizam ao longo das chavetas 41 no eixo mecânico de saída 1 até que elas engatem a segunda roda de engrenagem 5, assim, completando o engate da segunda roda de engrenagem 5 com o eixo mecânico de saída 1 (veja a figura 5f) . Esse método de seleção de pares de rodas de engrenagem elimina substancialmente a interrupção do torque uma vez que o segundo par de rodas de engrenagem 17 é engatado antes que o primeiro par de roda 15 seja desengatado, assim, momentaneamente, o primeiro e o segundo par de rodas de engrenagem 15,17 sejam engatados, s i multaneamen t e.

Quando uma roda de engrenagem é engatada pelos primeiro e segundo conjuntos de barras 27, 29, é possível acelerar ou desacelerar usando uir. par de rodas de engrenagem com pouca folga ocorrendo, quando da. comutação entre as duas condições. Folga é o movimento perdido experimentado quando o dente se move da face de engate 4 3 da barra de aceleração para a face de engate 43 das barras de desaceleração, quando movendo da aceleração para a desaceleração, ou vice-versa. Um sistema de transmissão convencional do tipo dente tem, aproximadamente, 30 graus de folga. Um sistema de transmissão típico para um carro de acordo com a presente invenção tem folga de menos do que quatro graus. A folga é reduzida através da minimização do espaçamento requerido que entre uma barra de engate e um dente durante uma mudança de engrenagem, isto é, o espaçamento entre o dente e a barra de engate seguinte (veja medição 'A1 na figura 5b) . 0 espaçamento entre o dente e e a barra de engate seguinte está na faixa de 0,5 mm - 0,03 ram e é, tipicamente, menor do que 0,2 mm. A folga é também uma função do ângulo de retenção, isto é, o ângulo da face de engate 43, que é o mesmo que o ângulo do rebaixamento da face de engate do dente. O ângulo de retenção influencia se há movimento relativo entre o dente e a face de engate 43 . Quanto menor o ângulo de retenção menos folga é experimentada. 0 ângulo de retenção está, tipicamente, entre 2,5 e 15 graus e, de preferência, é de 15 graus. A transição do segundo par de rodas de engrenagem 17 para o primeiro par de rodas de engrenagem 15 durante a desaceleração é obtido por um processo similar.

Durante a desaceleração no segundo par de rodas de engrenagem 17, as superfícies de engate 43 das barras do primeiro conjunto de barras 27 não estão carregadas, enquanto as superfícies de engate 43 das barras do segundo conjunto de barras 29 estão carregadas. Quando um motorista ou o sistema de controle inicia uma mudança de engrenagem para engatar o primeiro par de rodas de engrenagem 15, o processador 20 envia sinais de controle para o atuador de embreagem 22, a fim de ajustar a pressão entre as primeira e segunda placas de embreagem 4, 6. A velocidade de cada placa de embreagem 4, 6 é medida pelos sensores de placas de embreagem 16, 18. Enquanto as placas de embreagem 4, 6 e estão completamente engatadas, os sensores mostrarão que elas estão girando na mesma velocidade. A medida que a pressão entre as placas de embreagem 4, 6 se reduz, uma condição será alcançada onde o torque transmitido pela embreagem vence c atrito entre as primeira e segunda placas 4,6, fazendo com que as primeira e segunda placas se movam em relação uma à outra (começo do resvalamento B, ve;) a figura 7; . o processador de computador 20 detectará o começo do resvalamento, quando houver urna diferença medida entre as velocidades rotacionais das primeira e segunda placas de embreagem. 0 processador, então, instrui o atuador 22 para manter a pressão na pressão de resvalamento. O processador, então, toma medições das primeira e segunda pilhas de carga 62, 64 e compara os valores medidos. 0 processador de computador 20 registra quantidade de deformação no invólucro de eixo mecânico traseiro 50 e a direção do torque.

Após o processador de computador 20 ter medido a deformação antes da mudança, o processador 20 calcula a quantidade pela qual a medição das pilhas de carga 62, 64 precisa ser ajustada para fazer com que o valor de torque na transmissão corresponda ao torque antes da mudança, quando a nova relação é engatada (cada relação causa uma leitura diferente nas pilhas de carga 62,64, mesmo quando o torque de saída é mantido durante uma mudança, visto que as forças de momento mudam devido à posição axial diferente, ao diâmetro da engrenagem e à relação de cada engrenagem), Esse se torna o primeiro valor alvo mediante engate da nova relação - Se o valor medido pela primeira pilha de carga 62 for maior do que a segunda pilha de carga 64, isso indica que o motor 10 está desacelerando e uma mudança para frenagem do motor foi iniciada. O processador, então, envia sinais de controle para atuar a haste seletora 35 de modo que o garfo 46 desliza axialmente etn relação ao eixo mecânico de saída 1. 0 garfo 46 atua sobre a primeira mola de disco 47 presa ao primeiro conjunto de barras 27, fazendo com que as barras do primeiro conjunto de barras 27 deslizem axialmente nos rasgos de chaveta 41 ao longo do eixo mecânico de saída 1, na direção da primeira roda de engrenagem 3, assim, desengatando o primeiro conjunto de barra 27 da segunda roda de engrenagem 5. O garfo 5 também atua sobre a segunda mola de disco 49, mas, uma vez que as barras do segundo conjunto de placas 29 estão carregadas, isto é, elas estão engatadas, acionavelmente, com os dentes 21 na segunda roda de engrenagem, o segundo conjunto de barras 29 permanece estacionário, porém, a segunda mola de disco 49 é impulsionada pelo garfo 46 para mover o segundo conjunto de barras 29 em direção à primeira roda de engrenagem 3. À medida que as barras do primeiro conjunto de barras 27 deslizam axialmente nos rasgos de chaveta 41, as barras 28 engatam os dentes 19 na primeira roda de engrenagem 2. Enquanto isso ocorre, a rotação da primeira roda de engrenagem 3 é substancial e instantaneamente travada em relação à rotação do eixo mecânico de saída 1, c que gera um pico de torque na transmissão. 0 pico de torque causa resvalamento substancial entre as primeira e segunda placas de embreagem 4, 6, uma vez que as placas de embreagem estavam sendo mantidas na pressão de resvalamento, assim, dissipando a energia no pico de torque. Ao mesmo tempo, o processador de computador 2 0 mede a quantidade de deformação no invólucro de eixo mecânico traseiro 50 e envia sinais de controle para o atuador de embreagem 22 e para os potencíômetros de estrangulador 24 a fim de ajustar a pressão entre as primeira e segunda placas de embreagem 4, 6 e ajustar a velocidade e o torque do motor 10 a fim de causar a deformação medida pelas pilhas de carga 62, 64, para ajustar o valor alvo final para a nova relação de maneira controlada, por exemplo, em uma taxa predeterminada. 0 sistema de controle prioriza a restauração da embreagem 2 para pressão completa a fim de limitar o desgaste da embreagem e ajusta a velocidade e o torque do motor para permitir que isso aconteça, sem exceder o valor alvo da pilha de carga em qualquer momento, até que o valor alvo final seja alcançado. Quando a embreagem 2 está completamente engatada, c controle do estrangulador é, então, retornado para o motorista tão rapidamente quanto possível, sem exceder as tolerâncias ajustadas para o valor alvo de pilha de carga em qualquer momento, até que o valor alvo final para. a nova relação seja obtido, em consequência do que o estrangulador é retornado para o controle do motorista e a embreagem é restaurada para completa em pressão de engrenagem.

Quando as barras 28 engatam os dentes 19 na primeira roda de engrenagem 3, elas começam a acionar a primeira roda de engrenagem 3, de modo que energia é transmitida do eixo mecânico de entrada 7 para o eixo mecânico de saída 1 por meio do primeiro par de rodas de engrenagem 15. Enquanto isso ocorre, as barras do segundo conjunto de barras 29 deixam de ser carregadas. A segunda mola de disco 49 atua sobre as barras do segundo conjunto de barras 29, fazendo com que elas deslizem axialmente dentro dos rasgos de chaveta 41 ao longo do eixo mecânico de saída 1, em direção à primeira roda de engrenagem 3, assim, completando o desengate da segunda roda de engrenagem 5. O segundo conjunto de barras 29 contínua a deslizar dentro dos rasgos de chaveta 41, ao longo do eixo mecânico de saída 1 ate que ele engate a primeira roda de engrenagem 3, assim, completando o engate da primeira roda de engrenagem 3 com o eixo mecânico de saída 1 .

Se a segunda a pilha de carga 64 tiver um valor mais alto do que primeira pilha de carga 62, hã uma aceleração do motor e o motorista/sistema de controle está tentando realizar uma mudança de engrenagem para reduzir completamente, isto é, uma mudança de engrenagem de uma engrenagem superior para uma engrenagem inferior, a fim de acelerar o veículo, por exemplo, quando o veículo está subindo uma colina e o motorista seleciona uma engrenagem mais baixa para acelerar para a subida da colina. Nesse caso, as superfícies de engate 4 3 das barras do segundo conjunto de barras 29 não são carregadas, enquanto a superfície de engate 43 das barras do primeiro conjunto de barras 27 são carregadas. Sob estas circunstâncias, não é possível engatar a nova engrenagem até que a relação anterior seja completamente desengatada. Para que isso seja obtido, o processador de computador 20, momentaneamente, corta o abastecimento de combustível para o motor a fim de permitir que a relação de engrenagens anterior seja completamente desengatada, antes de engatar a engrenagem, inferior. O sistema de controle, então, usa as barras de engate do segundo conjunto de barras 29 para engatar a primeira roda de engrenagem 3 de maneira similar, conforme descrito acima. A mudança de engrenagem é feita, então, em um modo similar à mudança de marcha, para f renaqem do motor. A figura 5a mostra os primeiro e segundo conjuntos de barras 27,29 em uma posição neutra, isto é, nenhum conjunto de barras está. engatado com uma roda de engrenagem, o motor está inativo. A figura 5b mostra os primeiro e segundo conjuntos de barras se movendo para engate com a primeira roda de engrenagem 3 sob a ação do garfo 45. O processo de movimentação de uma posição neutra para engate com a primeira roda de engrenagem 3 é substancíalmente o mesmo que para uma mudança para aceleração. 0 uso do sistema de transmissão leva ao desempenho aperfeiçoado, ao menor consumo de combustível e a menores emissões uma vez que a interrupção do acionamento foi substancialmente eliminada. Também, o sistema é de um desenho mais compacto do que as caixas de engrenagem convencionais, levando a uma redução do peso da caixa de engrenagens. 0 sistema de controle reduz os efeitos dos picos de torque ao impedir que ondas de choque se propaguem por toda a transmissão, levando â mudanças de engrenagem suaves.

Será apreciado por aqueles habilitados na técnica que várias modificações podem ser feitas na concretização acima que estão dentro do escopo da presente invenção, por exemplo, uma pluralidade de conjuntos seletores podem ser montados no eixo mecânico de saída. com pares correspondentes de rodas de engrenagem a. fim de proporcionar um número maior de relações de engrenagens entre o eixo mecânico de saída e o eixo mecânico de entrada. Também é possível ter sistemas de transmissão com mais do que dois eixos mecânicos, a fim de proporcionar relações de engrenagens adicionais.

Um conversor de torque pode ser usado em lugar de uma embreagem ou em combinação com uma embreagem ou em combinação com uma pluralidade de embreagens. Por exemplo, a saída de um motor pode ser conectada em série com um conversor de torque e, então a uma embreagem. Alternativamente, a saída de um motor pode ser conectada em série com o conversor de torque e, então, em paralelo, a uma rede de embreagens. O termo meio de embreagem deve ser compreendido como incluindo todas as combinações mencionadas acima.

As pilhas de carga podem ser montadas no invólucro da caixa de engrenagens ou em algum outro componente ou conjunto que suporte ou aloje componentes de transmissão girãveis.

A figura 9 mostra um calibrador de tensão 66 um circuito de ponte de Wheatstone 68 que pode ser usado para medir a magnitude de torque no eixo mecânico de saída 1. O calibrador de tensão 66 funciona em um princípio similar às pilhas de carga pelo fato de que ele mede as tensões dos componentes ou conjuntos que alojam ou suportam componentes de transmissão giráveis ao longo do curso de carga de torque, tais como invólucros de mancaisinvólucro de montagem, o invólucro de caixa de engrenagem 34, as placas de extremidade de invólucro de caixa de engrenagens 34, 36, os parafusos usados para prender as placas de extremidade 36, 38 ao invólucro de caixa de engrenagens 34 e o invólucro de eixo mecânico traseiro 50. Os calibradores de tensão 66 também podem estar localizados em um diferencial. A tensão é a relação da mudança em uma dimensão para a dimensão original. 0 calibrador de tensão 66 é preso fixamente a um componente ou conjunto que aloja ou suporta os componentes da transmissão, por exemplo, por meio do uso de um cimento ou adesivo. Qualquer distorção no componente/conjunto causada pelo torque dentro da transmissão também causará uma distorção do calibrador de tensão 66. O calibrador 66 contêm material condutor e a distorção, portanto, resulta em uma mudança em sua resistência. Através da medição dessa mudança na resistência, a tensão pode ser determinada. A mudança na resistência é medida através do circuito de ponte de Wheatstone 68. Este tem 4 braços, dispostos em um quadrado.

Cada braço contém um resistor 70 de resistência conhecida ou um calibrador de tensão 66 - calibradores de tensão ocupam um, dois ou quatro dos braços, Tomando o caso de um calibrador de tensão 66 na ponte Wheatstone, uma chamada disposição de ponte em quarto, linhas de força são conectadas em cantos opostos da ponte, veja Δ e C na figura 9, para proporcionar uma tensão de excitação. Uma medição é feita através de outros cantos da ponte, veja B e D na figura 9. Se a resistência do calibrador de tensão muda, a corrente através da ponte mudará {de acordo com a lei de Ohms, V=IR). Essa mudança é medida e a quantidade de tensão pode ser determinada. A magnitude da tensão detectada naqueles componentes ou conjuntos é proporcional à magnitude do torque no eixo mecânico de saída 1 e, portanto, o calibrador de tensão 66 pode ser calibrado de maneira similar às pilhas de carga 62,64, por exemplo, através do uso de um sensor de torque convencional. Se mais de um calibrador de tensão for usado, ê possível determinar a direção do torque.

Sensores 72 podem ser usados para medir as velocidades rotacionais e relativas e/ou as posições rotacionais relativas dos dois conjuntos de barras de engate e da roda de engrenagem a ser engatada. Isso permite que o sistema de controle possa controlar o movimento das barras de engate de modo que as barras de engate não se quebrem nos dentes nas rodas de engrenagem, mas antes engatem as rodas de engrenagem entrando nos espaços entre os dentes. Isso reduz substancial mente a quantidade de desgaste para. os dentes e as barras de engate. Os detectores podem ser sensores de Efeito Hall, sensores óticos ou qualquer outro tipo de sensor adequado para determinar a velocidade ou a posição rotacional de um corpo.

Em lugar de usar um mecanismo de potenciômetros de um estrangulador 24 para controlar a velocidade do motor, uma unidade de controle de motor 74 pode ser usada para impedir certos pistões de queimarem e, assim, reduzir a saída do motor.

Os sensores 70, 72 para detectar as posições e/ou velocidades rotacionais dos conjuntos de barras de engate, as rodas de engrenagem podem ser usados em conjunto com a unidade de controle de motor 74 para impedir que um pistão ou uma pluralidade de pistões se queime no momento em que as barras de engate engatam os dentes no lado de uma roda de engrenagem. Isso reduz, momentaneamente, a quantidade de torque na transmissão no instante em que as barras de engate contatam os dentes e, desse modo, reduz o efeito de picos de torque na transmissão. O torque na transmissão naquele instante é, então, grandemente, devido à inércia dos componentes da transmissão. Ά sincronização da falha de um pistão é controlada, precísamente, pelo processador de computador 20 em resposta às medições de posição e/ou velocidade feitas pelos sensores 70, 74.

Opcionalmente, o sistema de controle pode incluir um mecanismo de controle de tração (não mostrado} para impedir o giro da roda.

Os rasgos de chaveta 41 podem ser dispostos para terem perfis em cauda de andorinha, de modo que as barras fiquem radialmente restritas dentro dos rasgos de chaveta (veja figura 10) . Alternativamente, os rasgos de chavetas podem ter o perfil fendido ou em forma de T para restringir radialmente as barras. Isso proporciona uma vantagem significativa uma vez que é óbvia a necessidade de que os primeiro e segundo anéis de conector 37, 39 conectem as barras uma â outra nos primeiro e segundo conjuntos de barras. Essa disposição é preferida uma vez que ela proporciona o meio aperfeiçoado de restringir a posição radial das barras 28,30 em relação ao eixo mecânico de saída 1, levando a maior integridade estrutural do sistema de transmissão. Uma vez que os anéis de conector 37, 39 não mais são requeridos, é possível reduzir o comprimento das barras de engate 28,30, assim, produzindo sistemas de transmissão mais compactos. Os rasgos de chaveta alternativos podem ser formados; no eixo mecânico de saída l ou podem ser formados em um componente separado do eixo mecânico de saída, que é, então, preso fixamente ao eixo mecânico de saída, por exemplo, através do uso de uma disposição ranhurada.

Além disso, permite que concretizações da invenção sejam usadas tendo apenas uma mola de disco 147 (veja figura 11), conectado todas as seis barras juntas, isto é, barras do primeiro e do segundo conjuntos, com a disposição de atuador sendo adaptada, consequentemente. Em uso, três das barras serão carregadas quando a primeira engrenagem está acelerando e três não carregadas e a movimentação do garfo para impulsionar a mola de disco em direção â segunda engrenagem moverá as três barras descarregadas para fora de engate com a primeira roda de engrenagem, deixando três barras ainda em engate. Uma vez que as barras tenham engatado com a segunda roda de engrenagem, às três barras restantes desengatarão da primeira roda de engrenagem e, sob o carregamento da mola de disco, se moverão em engate com a segunda roda de engrenagem. Essa configuração proporciona uma disposição altamente compacta, levando â caixas de engrenagem menores, mais leves. O espaço axial entre as primeira e segunda engrenagens para acomodar o conjunto seletor pode ser reduzido para em torno cie 20 mm, para aplicações típicas em cairos para estradas .. A figura 5a mostra uma reentrância 28a no topo de cada barra do primeiro conjunto de barras e uma reentrância 30c no topo de uma barra do segundo conjunto de banas. As reentrâncias 28c, 30c permitem que conexões sejam feitas entre as barras dos primeiro e segundo conjuntos de barras 27.29, com os braços das primeira e segunda molas de disco 47,49 respectivamente. A forma das reentrâncias 28c, 30c é tal que as reentrâncias permitem que cada braço de mola se mova para um ângulo não perpendicular em relação às barras 28.30, durante uma mudança de engrenagem. As reentrâncias 28c, 30c mostradas na figura 5a são para uma configuração de duas molas de disco. Para concretizações tendo apenas uma mola de disco 147, as reentrâncias 28c, 30c estão localizadas mais centralmente, ao longo do comprimento das barras 28, 30.

Quando um anel não é usado para fixar as posições das barras em um conjunto, as barras em um conjunto podem se mover uma pequena quantidade em relação uma à outra na direção axial. Isso porque a única conexão entre as barras em um conjunto é proporcionada por uma mola de disco deformãvel. Uma única barra é presa a cada braço de mola de disco e cada braço pode se deformar independentemente dos outros, assim, permitindo o movimente relativo entre as barras. As barras em um conjunto, não obstante, se moverão essencialmente em uníssono. 0 número de dentes em cada uma das rodas de engrenagem não está limitado a três, por exemplo, qualquer número praticável de dentes pode ser usado. Foi verificado que dois a oito dentes são adequados para a maioria das aplicações. Similarmente, o número de barras em um conjunto de barras pode ser qualquer número praticável, porém, mais preferivelmente, o número de barras de um conjunto iguala o número de dentes em um grupo.

Também será apreciado por uma pessoa habilitada que o sistema de transmissão pode ser adaptado de modo que o conjunto seletor e as primeira e segunda rodas de engrenagem sejam montados no eixo mecânico de entrada e as rodas de engrenagem fixas sejam montadas no eixo mecânico de saída. 0 sistema de transmissão pode ser usado em qualquer veículo, por exemplo, carros para a estrada, carros de corrida, caminhões, motocicletas, bicicletas, veículos para remoção de terra, tais como buldôzeres, guindastes, veículos militares, aeronaves, tais como aviões e helicópteros, embarcações, tais como botes, navios e aerodeslizadores. 0 sistema também pode ser usado em qualquer máquina que tenha primeiro e segundo corpus geradas em que o acionamento tenha que ser transmitido de um dos corpos gírãveis para o outro, por exemplo, em tornos e máquinas de laminação.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1) Transmissão tendo uma pluralidade de relações de engrenagem, meios seletores para engrenar seletivamente as relações de engrenagem, meios de embreagem para seletivamente transmitir acionamento a partir de uma fonte de acionamento para a transmissão e um sistema de controle para controle de limite de torque de embreagem, caracterizada pelo fato do referido sistema de controle ser construído e disposto para ajustar automaticamente o valor do limite de torque de embreagem antes de os meios seletores selecionarem uma relação de engrenagem desengrenada a fim de permitir movimento rotacional relativo entre os lados de entrada e saída da embreagem, se o torque excede o valor pré-determinado, quando a relação de engrenagem desengrenada é engrenada pelos meios seletores, e incluir um atuador para controlar o limite de torque de embreagem e meios de detecção dispostos para detectar deslizamento entre os lados de entrada e saída da embreagem, em que o sistema de controle é disposto para reduzir o limite de torque de embreagem até que os meios de detecção detectem deslizamento entre os lados de entrada e saída da embreagem antes de os meios seletores selecionarem uma relação de engrenagem desengrenada.

2) Transmissão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de os meios de embreagem serem dispostos para aumentar o limite de torque de embreagem quando a nova relação de engrenagem foi selecionada.

3) Transmissão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de os meios de embreagem serem dispostos para aumentar o limite de torque de embreagem, quando a nova relação de embreagem tiver sido selecionada.

4) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de incluir meios para controlar a velocidade e o torque da fonte de acionamento.

5) Transmissão, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de os meios para controlar a velocidade e o torque da fonte de acionamento serem uma unidade de controle de máquina disposta para ajustar a saida da máquina, quando a montagem seletora engrena a nova relação de engrenagem.

6) Transmissão, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada pelo fato de os meios para controlar a velocidade e o torque da fonte de acionamento serem dispostos para aumentar ou diminuir a velocidade e torque da fonte de acionamento para controlar o torque de saida da transmissão quando uma nova relação de engrenagem é selecionada.

7) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de incluir meios para detectar a posição dos meios seletores dentro da transmissão.

8) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de incluir meios para detectar as posições rotacionais relativas da roda de engrenagem e dos meios seletores para controlar o acoplamento da roda de engrenagens pelos meios seletores de acordo com as posições rotacionais detectadas.

9) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de os meios de embreagem serem uma de uma embreagem, um conversor de torque ou um conversor de torque em combinação com uma embreagem.

10) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de incluir meios para medir ou estimar e registrar o torque na transmissão antes de uma relação de engrenagem desengrenada ser selecionada e meios para estimar o torque na transmissão após a nova relação de engrenagem ser selecionada.

11) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de incluir meios para prever um torque alvo ao completar a sequência de controle de deslocamento e aproximar aquele nivel de torque a um gradiente pré-determinado até que o torque alvo seja satisfeito e as condições de embreagem e regulagem sejam restabelecidas às condições antes da instigação do deslocamento.

12) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de a embreagem ser restaurada à condição anterior à instigação do deslocamento antes do torque alvo final ser satisfeito e o controle de regulagem por si só é usado para alcançar o torque alvo desse momento em diante.

13) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de o sistema de controle incluir meios para medir a deformação causada pelo torque na transmissão em pelo menos um componente estático ou montagem que é deformada devido ao torque na transmissão, e meios para controlar o torque na transmissão, em que o sistema de controle é disposto para medir a deformação e para ajustar o torque de acordo com a deformação medida e uma relação conhecida entre as relações de engrenagens.

14) Transmissão, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de a conhecida relação ser substancialmente linear e os valores que correspondem à deformação medida serem ajustados por um fato de escalonamento.

15) Transmissão, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizada pelo fato de o sistema de controle ser disposto para controlar a taxa de mudança de torque na transmissão de acordo com a deformação medida.

16) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 13 a 15, caracterizada pelo fato de os meios de controle de torque na transmissão incluírem meios de embreagem.

17) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 13 a 16, caracterizada pelo fato de os meios para controle de torque incluírem meios para controle de velocidade de uma fonte de acionamento.

18) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 13 a 17, caracterizada pelo fato de o sistema de controle incluir meios para calcular a magnitude do torque no sistema de transmissão.

19) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 13 a 18, caracterizada pelo fato de os meios para medir deformação incluir pelo menos uma célula de carga e, de preferência, uma pluralidade de células de carga.

20) Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 13 a 19, caracterizada pelo de os meios para medir deformação incluírem pelo menos um medidor de distorção.