Transmissão Variável Contínua NuVinci - NuVinci Continuously Variable Transmission

Mecanismo de mudança CVP interno

Esquema do variador de bola basculante . O disco rotativo de entrada aciona a rotação das esferas, que acionam o disco rotativo de saída. O eixo de rotação das bolas pode ser alterado para alterar a relação entre a velocidade de entrada e saída

A NuVinci Continuously Variable Planetary Transmission é um tipo de transmissão continuamente variável baseada em rolos (CVT) fabricada e comercializada pela empresa americana Fallbrook Technologies Inc. O projeto teve sua aplicação inicial no mercado como um sistema de engrenagem de bicicleta , disponível pela primeira vez em dezembro de 2006 no Holanda e Estados Unidos. A tecnologia NuVinci CVP também está atualmente em desenvolvimento para outras aplicações, incluindo turbinas eólicas , veículos elétricos leves , equipamentos de energia externa e unidades de acessórios front-end automotivos .

História

Os variadores mecânicos existem desde 1800 e têm sido usados ​​com sucesso em máquinas, particularmente o variador de bola basculante Kopp. Várias tentativas foram feitas para implementá-los em transmissões de veículos, mas o sucesso comercial tem sido ilusório.

NuVinci foi renomeado para Enviolo em 2017, que é uma divisão da Fallbrook Technologies Inc .. O antigo modelo N380 foi renomeado para TR para trekking. N330 agora é a variante CI para cidade (CO para sistemas de aluguel comercial é o mesmo, mas pode oferecer esquemas de cores diferentes). Modelos mais fortes SP (esportivo) e CA (carga) foram adicionados desde então.

Projeto

O sistema de engrenagens NuVinci CVT usa um conjunto de esferas giratórias e basculantes posicionadas entre os discos de entrada e saída de uma transmissão. Inclinar as esferas altera seus diâmetros de contato e varia a relação de velocidade. Como resultado, o sistema NuVinci CVT oferece uma transição perfeita e contínua para qualquer proporção dentro de sua faixa. A relação de engrenagem é deslocada pela inclinação dos eixos das esferas de forma contínua, para fornecer raios de contato diferentes, que por sua vez acionam os discos de entrada e saída. O sistema tem vários "planetas" para transferir torque por meio de vários remendos de fluido. As esferas são colocadas em uma matriz circular em torno de uma polia central (sol) e entram em contato com discos de tração separados de entrada e saída. Esta configuração permite que a entrada e a saída sejam concêntricas e compactas. O resultado é a capacidade de varrer a transmissão por toda a faixa de relação suavemente, enquanto em movimento, sob carga ou parada.

Dois fatores permitem que o NuVinci CVT forneça uma faixa de razão continuamente variável em um pacote compacto:

1. O primeiro é a configuração geométrica da unidade, que se baseia em diferentes relações de contato de uma esfera . O contato de uma esfera giratória em dois locais diferentes em relação ao eixo de rotação da esfera fornecerá uma "relação de engrenagem", que pode variar de underdrive a overdrive, dependendo da localização dos pontos de contato para torque de entrada e saída e velocidade .
2. O segundo fator é a lubrificação elasto - hidrodinâmica (EHL). As transmissões que usam EHL para transferir energia são conhecidas como unidades de tração . Uma transmissão de tração opera utilizando um fluido de tração que, em circunstâncias normais, fornece lubrificação para a tração. Quando este fluido sofre altas pressões de contato sob o contato de rolamento entre os dois elementos muito duros, as esferas e os discos, o fluido passa por uma transição de fase quase instantânea para um sólido elástico . Dentro desse pedaço de tração, as moléculas do fluido se acumulam e se unem para formar um sólido, através do qual a força de cisalhamento e, portanto, o torque podem ser transferidos. Observe que os elementos rolantes na verdade não estão em contato físico.

Comparação com transmissões convencionais

O sistema NuVinci CVT possui um pequeno número de peças. A maioria dos CVTs tem menor eficiência mecânica do que as transmissões convencionais da concorrência.

Uma vez que qualquer CVT pode permitir que uma usina de energia , humana ou motorizada, opere em (ou mais perto de) sua velocidade de eficiência ideal, torque de saída ou potência de saída, o NuVinci CVT pode melhorar a eficiência geral de um sistema ou desempenho em comparação com um 'convencional' transmissão por engrenagens, mas somente se tal ganho na eficiência ou desempenho da usina exceder qualquer perda na eficiência ou desempenho que possa ser introduzida pela substituição da transmissão convencional pelo NuVinci CVT. Por exemplo, se o NuVinci CVT fosse apenas 90% tão eficiente quanto a transmissão convencional que substituiu, o ganho em eficiência operacional da usina teria que ser 11% (ou seja, 1 / 0,90 - 1 = 0,11 ou 11%) antes a eficiência geral melhorou. A empresa não fornece nenhum número relacionado à eficiência de suas transmissões e se recusou a fazê-lo quando solicitado.

O NuVinci CVT oferece ainda a capacidade de aceitar várias entradas enquanto varia a velocidade e a proporção, gerenciando o torque e fornecendo uma ou várias tomadas de energia. Ao apoiar uma solução de demanda de torque em vez de uma solução de controle de demanda de velocidade, o NuVinci CVT resolve o problema de aceleração de baixa velocidade inerente a alguns veículos de demanda de torque.

O design simples do NuVinci CVT e o baixo número de peças o tornam facilmente escalável, com ferramentas que podem ser usadas em uma ampla variedade de aplicações.

Comparação com outros CVTs

O NuVinci usa tração de rolamento para transferir torque, assim como as transmissões toroidais. No entanto, ao contrário dos CVTs toroidais, ele distribui o torque transmitido por várias esferas, reduzindo assim a força de fixação total necessária.

Esse arranjo permite que o NuVinci CVT combine a transferência de potência suave e contínua de um CVT com a utilidade de um acionamento por engrenagem planetária convencional .

Tal como acontece com outros CVTs do tipo de tração, a transmissão de torque através do NuVinci CVT envolve algum deslizamento relativo entre os patches de contato de transmissão de torque. Isso ocorre porque, para qualquer área de contato, partes da bola estão indo em uma direção ligeiramente diferente e em velocidades ligeiramente diferentes do disco (este fenômeno de CVTs do tipo de tração é referido como "giro de contato"). "A velocidade de rotação (ou velocidade de perfuração) é definida como a diferença na velocidade de rotação dos rolos acionadores e acionados em uma direção perpendicular ao plano do remendo de contato. É causada pela diferença relativa nas velocidades de superfície de ambos os elementos ao longo do contato patch e é a principal fonte de perda de potência em CVTs de tração. " Em todos os CVTs do tipo de tração, esse deslizamento relativo ocorre necessariamente entre superfícies que estão sob as pressões de fixação muito altas necessárias para garantir que os torques sejam transmitidos de maneira confiável. Este deslizamento relativo sob altas pressões causa perdas de transmissão (ineficiência). Fallbrook Technology se recusa a publicar quaisquer dados de eficiência para o NuVinci CVT. No entanto, o NuVinci é uma variante do tipo de transmissão continuamente variável (CVT) de "acionamento por bola basculante", e a eficiência dos CVTs do tipo "acionamento por bola basculante" está normalmente na faixa de 70% a 89%. No entanto, sua geometria difere significativamente do tipo Kopp de variador de bola basculante na referência em que o NuVinci tem seus contatos de transferência de torque no diâmetro externo em vez do diâmetro interno, o que coloca a polia (um elemento que reage à carga de fixação) em compressão em vez de tensão, e porque a superfície de contato da polia não é conforme como no projeto Kopp. Em geral, devido à forma como o CVT é configurado, ele é mais eficiente na proporção de 1: 1 em comparação com as posições máximas de overdrive ou underdrive. Resultados de testes independentes mostraram que a 1: 1 é realmente mais eficiente do que cubos de engrenagem interna de bicicleta comparáveis, enquanto nos extremos de proporção é ligeiramente menor.

As entradas de torque podem ser somadas ou divididas, assim como em um planetário convencional. O controle de relação é estável e pode ser acionado na linha central da transmissão , que novamente é semelhante à transmissão planetária comprovada. Na maioria das aplicações, não há necessidade de sistemas hidráulicos de alta pressão .

Outras vantagens compartilhadas com projetos CVT semelhantes incluem que os eixos de entrada e saída podem ser em linha, offset ou em uma configuração U (entrada e saída coaxial e coplanar ), tornando a transmissão simples, pequena, leve e fácil de embalar .

Fallbrook afirma que o controle da transmissão é estável, linear e não requer um grande esforço de desenvolvimento do sistema de controle .

Formulários

O cubo traseiro do NuVinci de 8 libras (o cubo NuVinci mais recente pesa 5,4 libras)

O NuVinci CVT pode ser aplicável a muitos produtos diferentes usando uma transmissão de energia mecânica . A única aplicação comercializada atualmente é o cubo da bicicleta com engrenagem interna. O NuVinci CVT substitui desviadores e outros cubos engrenados internamente e fornece uma faixa de relação de transmissão de cerca de 350%, semelhante àquela em bicicletas com engrenagens de cubo de 8 ou 9 velocidades, ou com anéis de corrente dupla (a maioria das bicicletas de corrida ou de estrada rápida) . Esta faixa é um pouco menor do que a faixa de 526% encontrada em bicicletas com uma engrenagem de cubo Rohloff de 14 velocidades ou na maioria das bicicletas de montanha / híbridas / de turismo com coroas triplas. Pelos padrões convencionais, um cubo de bicicleta NuVinci é considerado pesado. O modelo de segunda geração N171B pesa entre 3,85 e 3,95 kg (8,5 e 8,7 lb), incluindo roda livre e ferramentas de montagem. O modelo N360 anunciado no início de setembro de 2010 pesa 2,45 kg (5,4 lb). Esse mesmo artigo aponta que "o peso combinado dos desviadores dianteiros e traseiros Shimano SLX, shifters, freehub e cassete chega a cerca de 1,3 kg (2,9 lb)". No entanto, o NuVinci CVT é voltado para os segmentos menos preocupados com o peso ( cruiser -, comfort - e commuter ) com os lançamentos de produtos mais recentes, o N330 e N380, sendo também voltado para bicicletas urbanas, de trekking e eMTB (SUV). A sua maior vantagem é a durabilidade, ao mesmo tempo que muda sob carga e continuamente, o que é especialmente importante com os potentes sistemas de acionamento eBike.

A empresa também está desenvolvendo produtos baseados na unidade CVT para aplicações automotivas.

Prêmios e publicidade

O sistema e as bicicletas associadas já receberam diversos prêmios. Esses incluem:

• Escolha do Editor da Revista Bicicleta para Bicicleta de Viagem do Ano
• O Prêmio EUROBIKE 2010
• Tecnologia do ano e bicicleta do ano na Holanda
• Um prêmio iF Design EUROBIKE Gold 2008

As bicicletas equipadas com transmissões NuVinci posteriormente ganharam o prêmio iF Design EUROBIKE em 2010 e 2011.

Ellsworth Handcrafted Bicycles , um fabricante de quadros e rodas de bicicletas projetou uma bicicleta em torno do Nuvinci CVT. Em 2007, The Ellsworth Ride recebeu as principais honras na revisão anual Best of What's New da revista Popular Science sobre novos produtos significativos.

Veja também

• Transmissão continuamente variável
• Variador

Referências

links externos

• Site oficial da NuVinci