ES2285384T3 - Sistema de mando interno para caja de velocidades. - Google Patents
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Abstract
Sistema de mando interno (1), particularmente para una caja de cambio controlada, que comprende al menos dos crucetas (4, 5, 6, 22), solidaria cada una con elementos móviles de acoplamiento (7, 8, 9) de relaciones de velocidades, y un dispositivo de accionamiento (3), que comprende al menos dos dedos de mando (16, 17, 20, 21) que permiten la selección de dichas crucetas y el acoplamiento o el desacoplamiento de las relaciones de velocidades, caracterizado porque las crucetas (4, 5, 6, 22) están desplazadas unas con relación a otras de tal modo que, durante el cambio de velocidades consecutivas que necesitan el cambio de cruceta, dicho desplazamiento entre las dos crucetas utilizadas se compensa sensiblemente para permitir que dicho uno de los al menos dos dedos de mando las muevan simultáneamente.
Description
Sistema de mando interno para caja de
velocidades.
La invención está relacionada con un sistema de
mando interno para una caja de cambio y, más particularmente, para
una caja de cambio controlada.
Los constructores de automóviles tienden a
mejorar las prestaciones de conducción de sus vehículos. Los grupos
motopropulsores forman parte de las mejoras prioritarias. Así, se ha
podido ver el desarrollo de motores diésel con colector común, pero
también de cajas de cambio automáticas. Estas últimas permiten el
paso bajo par de relaciones de velocidades, es decir, sin sacudidas
durante el cambio de relación, pero que consumen combustible en
exceso.
Las cajas de cambio controladas han aparecido
estos últimos años. Las mismas son de constitución similar a la de
las cajas de cambio mecánicas, sin embargo el varillaje y otro
cableado entre la palanca de cambio y la caja están remplazados por
accionadores eléctricos. Por lo tanto, es posible adaptar el control
de la caja en función de las órdenes de un conductor para disminuir
las sacudidas del motor, así como el consumo de combustible. Sin
embargo, estas cajas de cambio son más lentas al acoplar las
relaciones porque hay que transmitir la información de cambios de
velocidades, además de controlar los accionadores. Los tiempos de
desconexión del par motor son, por consiguiente, muy "largos"
con relación a las cajas de cambio mecánicas, lo que es perjudicial
para la comodidad del paso de relación de velocidades.
Dicha caja de cambio se conoce, particularmente,
por el documento EP-A-0149020.
El objetivo de la presente invención es paliar
todos o algunos de los inconvenientes citados anteriormente, al
proponer un sistema de mando interno y su método asociado de cambio
de velocidades, ambos capaces de disminuir el tiempo de desconexión
del par motor con cada cambio de velocidades.
A este efecto, la invención está relacionada con
un sistema de mando interno de acuerdo con el objeto descrito en la
reivindicación 1.
Conforme a otras características ventajosas de
la invención:
- el dispositivo de accionamiento posee al menos
un par de dedos de mando, que forman sensiblemente un semianillo,
siendo apto cada dedo para accionar dichas al menos dos crucetas en
uno de sus dos sentidos de desplazamiento, lo que permite el cambio
de dedo de mando por cada cambio de velocidades consecutivas;
- la separación entre dichos al menos un par de
dedos es sensiblemente igual a la anchura que representan las
crucetas, que los mismos controlan dispuestos en yuxtaposición para
permitir el salto de relación de velocidades no consecutivas;
- los elementos móviles de acoplamiento
comprenden, en la periferia de cada cruceta, al menos una rampa apta
para cooperar, durante el cambio de velocidades consecutivas que
necesitan el cambio de cruceta, con un extremo de dichos al menos
dos dedos, para comenzar parcialmente el desacoplamiento de la
velocidad inicial, a fin de asegurar el acoplamiento correcto de la
siguiente velocidad;
- el dispositivo de accionamiento comprende dos
pares de dedos para repartir en un espacio más compacto las
crucetas del sistema;
- la selección de las crucetas y el acoplamiento
o el desacoplamiento de las velocidades se realizan,
respectivamente, por rotación y por traslación de dicho dedo de los
al menos dos dedos de mando;
- la selección de las crucetas y el acoplamiento
o el desacoplamiento de las velocidades se realizan,
respectivamente, por traslación y por rotación de dicho dedo de
mando;
- el espesor de dicho dedo de mando es
sensiblemente igual al de las dichas al menos dos crucetas.
La invención está relacionada, igualmente, con
un método de acuerdo con el objeto descrito en la reivindicación 10
para cambiar velocidades consecutivas con la ayuda de un sistema de
mando interno según la invención.
Otras particularidades y ventajas resultarán
evidentes de la descripción que se hace a continuación, a título
indicativo y de ningún modo limitativo, con referencia a los dibujos
anexos, en los que:
- las figuras 1 a 3 son vistas desde arriba,
esquemáticas, del sistema de etapas sucesivas;
- la figura 4 es una vista lateral, esquemática,
del sistema según la invención;
- la figura 5 es una vista en perspectiva de la
disposición de las crucetas de mando con su carcasa;
- la figura 6 es una vista en perspectiva de una
variante más compacta del sistema.
Como se ilustra en el ejemplo mostrado en la
figura 1, al sistema de mando interno para una caja de cambio se
hace referencia, generalmente, con 1. El mismo comprende
principalmente un dispositivo de ahorquillado 2 y un dispositivo de
accionamiento 3 de este ahorquillado.
En el ejemplo ilustrado en las figuras 1 a 3, el
dispositivo de ahorquillado 2 comprende tres crucetas de mando 4, 5
y 6 con forma sensiblemente paralelepipédica. Estas crucetas
permiten, cuando son trasladadas en el sentido A o B,
respectivamente, acoplarse a una primera o una segunda relación de
la caja de cambio por medio de elementos móviles 7, 8 y 9 que
contienen, cada uno, particularmente una horquilla (no
representadas). Las crucetas 4, 5 y 6 son solidarias,
respectivamente, con los elementos móviles 7, 8 y 9 y son
sensiblemente del mismo espesor. Al ser muy conocida la técnica de
acoplamiento del tipo por horquilla, no se explicará adicionalmente
a continuación.
Por traslación A o B, las tres crucetas 4, 5 y 6
permiten, por lo tanto, acoplarse, en el caso de las figuras 1 a 3,
a seis relaciones de velocidades que pueden estar repartidas, por
ejemplo, de la siguiente manera:
- cruceta 4, relaciones primera y segunda;
- cruceta 5, relaciones tercera y cuarta;
- cruceta 6, quinta relación y marcha atrás.
Por supuesto, el reparto de las relaciones de
velocidades por las crucetas 4, 5 y 6 puede ser diferente y,
particularmente, se puede añadir una cuarta cruceta para ocuparse
específicamente de la marcha atrás, por ejemplo bajo la cruceta 4,
y permitir, así, que la cruceta 6 controle el acoplamiento de la
quinta relación y de una sexta relación. Preferentemente, las
traslaciones A de las crucetas permiten acoplar una relación de
velocidades impar y las traslaciones B, una relación par (o la
marcha atrás).
Se puede ver en el ejemplo ilustrado en la
figura 1 que las crucetas 4, 5 y 6, cuando están todas en el punto
neutro (es decir, cuando no está acoplada ninguna relación), son de
modo sensiblemente paralelas unas con relación a otras sobre el
plano vertical de la figura 1, pero están desplazadas
horizontalmente. Las crucetas 4, 5 y 6 están igualmente
desplazadas, como se muestra en el ejemplo de la figura 4, en
altura, de manera que constituyen un apilamiento de elementos
móviles 7, 8 y 9, respectivamente. En perspectiva, las crucetas 4,
5 y 6 forman sensiblemente, por lo tanto, unos escalones.
El desplazamiento horizontal entre las crucetas
4, 5 y 6 corresponde sensiblemente a la longitud de traslación A o
B para acoplar las relaciones de velocidades. Como se puede ver en
el ejemplo de la figura 2, cuando la traslación B se efectúa sobre
la cruceta 4, esta última se encuentra justo por debajo de la
cruceta 5. Este desplazamiento de las crucetas 4, 5 y 6 se puede
compensar, por lo tanto, según las relaciones de las cajas de
cambio que se acoplen.
Cada uno de los elementos móviles 7, 8 y 9
comprende, en la periferia de su cruceta respectiva, al menos una
rampa 10, 11, 12 y 13. Sólo la cruceta 5 comprende, en su periferia,
dos rampas 11 y 12. Estas dos últimas se observan mejor en la
figura 5, en la que se puede ver particularmente que son
sensiblemente simétricas, de espesor igual aproximadamente a la
mitad del de una cruceta y desplazadas en altura. Por consiguiente,
si se dividen en dos los elementos móviles 8 de modo sensiblemente
horizontal, la rampa 11 sería solidaria con la parte alta, mientras
que la rampa 12 sería solidaria con la parte baja. Así, en el
ejemplo ilustrado en la figura 1, en el que las crucetas 4, 5 y 6
están todas en el punto neutro, la rampa 11 está directamente
debajo de la rampa 10 y la 13 directamente debajo de la 12.
El dispositivo de accionamiento 3, en el ejemplo
ilustrado en las figuras 1 a 3, comprende un eje 14 sobre el que el
anillo 15 puede imprimir una rotación y/o una traslación. En el
ejemplo de las figuras 1 a 3, estos movimientos se efectúan gracias
a dos motores, de modo que cuando uno de los motores somete a
rotación al eje 14, el anillo 15 imprime el mismo movimiento, y
cuando el otro motor acciona el anillo 15, éste se traslada a lo
largo del eje 14. El anillo 15 comprende dos dedos 16 y 17. Estos
dedos forman sensiblemente un semianillo con el anillo 15.
En el ejemplo ilustrado en las figuras 1 a 3, el
acoplamiento de las relaciones por la traslación A de las crucetas
se realiza, por lo tanto, mediante rotación del anillo 15 en el
sentido de las agujas del reloj y, con más precisión, por el empuje
de su dedo 17. De la misma manera, por rotación en el sentido
contrario al de las agujas del reloj del anillo 15, el dedo 16
causará la traslación B de la cruceta que tendrá enfrente de él.
Como consecuencia de estas figuras, la selección de las crucetas 4,
5 y 6 se efectúa por traslación del anillo 15, el acoplamiento de
las relaciones impares de velocidades por rotación en el sentido de
las agujas del reloj y el acoplamiento de las relaciones pares de
velocidades por rotación en el sentido contrario al de las agujas
del reloj.
En la figura 5, se puede ver que los dedos 16 y
17 comprenden, respectivamente, unas escotaduras 18 y 19. Estas
escotaduras 18 y 19 tienen unas formas correspondientes a las
respectivas de las rampas 11 y 12, de modo que estas últimas pasan
a través de dichas escotaduras sin tocarlas.
El método de cambio de velocidades consecutivas
del mando interno 1 se da a conocer a continuación. El sistema 1,
como se ha explicado anteriormente, está en punto muerto cuando las
crucetas de mando 4, 5 y 6 están en la configuración del ejemplo
ilustrado en la figura 1. El anillo 15 está situado simétricamente a
la cruceta 5 de modo horizontal, pero a la misma altura que la
cruceta 4.
Cuando el conductor requiere la primera relación
de velocidades, el anillo 15, que está ya enfrente de la cruceta 4
afectada por esta velocidad, es arrastrado en la rotación en el
sentido de las agujas del reloj. El dedo 17 pasa entonces
sucesivamente bajo las crucetas 6 y 5, llega a estar a tope con la
cruceta 4, empujándola además, durante la desconexión del par
motor, estando este último en un movimiento de traslación A
apropiado para acoplar la primera relación a través de los
elementos móviles, como se ha explicado anteriormente.
De la misma manera, cuando el conductor requiere
la segunda relación de velocidades, el anillo 15 imprime un
movimiento de rotación en el sentido contrario al de las agujas del
reloj. El dedo 17 vuelve a pasar entonces bajo las crucetas 5 y 6,
mientras que el dedo 16 se pone a tope sucesivamente contra la
cruceta 4, volviéndola a traer además hasta la parte inferior de la
cruceta de mando 5 en un movimiento de traslación B. La
configuración del sistema 1 es entonces exactamente la ilustrada en
el ejemplo de la figura 2.
Si la tercera relación de velocidades se
solicita después de la segunda, este cambio de velocidades
consecutivas necesita el cambio de crucetas (selección de la
cruceta 5), pero también el desacoplamiento de la tercera relación
y el desacoplamiento de la segunda (traslación A de las crucetas 4 y
5). Preferentemente, a fin de limitar el tiempo de desconexión del
par motor, es decir, disminuir el tiempo de desembrague, la
selección se hace sin desembragar además después del desembrague,
realizándose un sólo movimiento para acoplar la tercera relación y
desacoplar la segunda. Sin embargo, la selección y el paso de las
relaciones de velocidades también se pueden realizar, del todo, en
modo desembragado.
Así, por accionamiento del conductor, se realiza
una selección parcial C. Esto significa, como se ilustra en el
ejemplo de la figura 4, que el anillo 15 realiza una traslación C
hacia arriba de manera que su dedo 16 vuelve a subir para estar
enfrente de las dos crucetas 4 y 5, que se utilizarán para el cambio
de velocidades. El sistema 1 desconecta entonces el par motor
gracias al embrague, hace girar además el anillo 15 en el sentido
de las agujas del reloj.
En primer lugar, la rampa 10, no estando ya
enfrentada a la escotadura 18 del dedo 16 a continuación de la
selección parcial, es golpeada por el dedo 16. La fuerza de dicho
dedo, que es más grande que la necesaria para el desacoplamiento de
una velocidad, somete a la cruceta 4 a seguir parcialmente el
movimiento del dedo 16. De esta manera, se efectúa un
desacoplamiento parcial de la segunda relación de velocidades, lo
que permite mejorar el acoplamiento de la tercera relación de
velocidades.
En segundo lugar, el dedo 16 se libera de la
rampa 10. El dedo de mando 17 pasa entonces bajo la cruceta 6,
llega además a estar a tope contra la cruceta 5 y fuerza a que esta
última imprima una traslación A para comenzar el acoplamiento de la
tercera velocidad (como se ilustra en la figura 3). Rápidamente, el
movimiento iniciado por el dedo 16 sobre la rampa 10 en el primer
momento se reajusta para permitir que el dedo 17, gracias a dicha
selección parcial, mueva simultáneamente las crucetas 4 y 5 según la
traslación A. Por un mismo movimiento, la cruceta 4 se desacopla,
por lo tanto, de su segunda velocidad y la cruceta 5 se desplaza
para acoplar la tercera velocidad.
En esta posición, si el conductor requiere la
cuarta relación de velocidades, el anillo 15, cuyo dedo 17 está
siempre enfrente de las crucetas 4 y 5, realiza sin desconexión del
par, de nuevo, una selección parcial para estar enfrente únicamente
de la cruceta 5, siendo arrastrado además en la rotación en el
sentido contrario al de las agujas del reloj. El dedo 16 llega
entonces a estar a tope con la cruceta 5, empujándola además,
durante la desconexión del par motor, esto último en un movimiento
de traslación B apropiado para acoplar la cuarta relación de
velocidades.
Por analogía, las relaciones sucesivas 4ª-5ª,
5ª-4ª y 3ª-2ª se desarrollan como la 2ª-3ª anteriormente explicada,
lo mismo que 5.ª-6.ª, 4ª-3ª y 2ª-1ª como 3ª-4ª y 6ª-5ª como 1ª-2ª.
Preferentemente, y para permitir el salto de relación de
velocidades, es decir, el cambio de relación de velocidades no
consecutivas, la separación entre los dedos de mando 16 y 17 es
igual a la anchura del número de crucetas que los mismos
controlan.
Las rampas 10 y 11 se utilizarán, por lo tanto,
durante las relaciones de velocidades consecutivas crecientes y las
rampas 12 y 13 durante las relaciones de velocidades consecutivas
decrecientes para permitir, durante el cambio de cruceta,
desacoplar parcialmente la velocidad inicial, como se ha explicado
anteriormente.
Por supuesto, la presente invención no se limita
al ejemplo representado, ya que es susceptible de diversas
variantes y modificaciones que serán evidentes para el experto en la
técnica. Más particularmente, es evidente que se puede añadir una
llave de interbloqueo, a fin de prevenir los acoplamientos
defectuosos de relación de velocidades y ayudar a precisar los
movimientos del anillo 15. Igualmente, como se ha citado
anteriormente, puede haber en la misma más crucetas,
particularmente, para limitar una al paso de la marcha atrás.
El conjunto crucetas-dedos de
mando puede ser también de configuración diferente, como una cruceta
en U y un sólo dedo de mando. Finalmente, como ya se conoce al
realizarlo, un sistema de gestión de la caja de cambio se puede
utilizar, por ejemplo, a partir del hundimiento del pedal del
acelerador, del régimen del motor y de las reglas de paso de
velocidades, para controlar, de manera completamente automática, el
sistema de mando interno 1.
Hay que comprender igualmente que la
representación de las figuras 1 a 5 no se podrá limitar a una
selección por traslación y un paso de velocidades por rotación. En
la figura 6 se presenta una variante del sistema 1, cuya selección
se realiza por rotación y el paso de las velocidades por traslación
del anillo 15. Esta variante comprende ventajosamente una
configuración apropiada para hacerla más compacta y que utiliza dos
dedos 20 y 21 distintos. La misma se hace más compacta al fraccionar
las crucetas 4, 5 y 6, 22 en dos lugares diferentes de la caja de
cambio, para disminuir la altura del espacio necesario para el
apilamiento de las crucetas.
Como se ha explicado anteriormente, para pasar
la primera relación, hay que desplazar la cruceta 4 según la
traslación A. Este desplazamiento se realiza por la traslación del
anillo 15 y, más particularmente, por su dedo 17. Las selecciones
parciales se hacen en lo sucesivo, por lo tanto, por una rotación
del anillo 15, de manera que los dedos de mando 16, 17, 20 y 21
estén enfrente de las dos crucetas que se utilizarán para el cambio
de velocidades consecutivas, lo que implica el cambio de cruceta. Se
señala que en el ejemplo ilustrado en la figura 6, en el paso entre
la cuarta y la quinta relación de velocidades, que necesita las
crucetas 4 y 5, se utilizan los dos pares de dedos de mando
16-17 y 20-21.
Claims (10)
1. Sistema de mando interno (1), particularmente
para una caja de cambio controlada, que comprende al menos dos
crucetas (4, 5, 6, 22), solidaria cada una con elementos móviles de
acoplamiento (7, 8, 9) de relaciones de velocidades, y un
dispositivo de accionamiento (3), que comprende al menos dos dedos
de mando (16, 17, 20, 21) que permiten la selección de dichas
crucetas y el acoplamiento o el desacoplamiento de las relaciones
de velocidades, caracterizado porque las crucetas (4, 5, 6,
22) están desplazadas unas con relación a otras de tal modo que,
durante el cambio de velocidades consecutivas que necesitan el
cambio de cruceta, dicho desplazamiento entre las dos crucetas
utilizadas se compensa sensiblemente para permitir que dicho uno de
los al menos dos dedos de mando las muevan simultáneamente.
2. Sistema de mando interno (1) según la
reivindicación 1, caracterizado porque dichas al menos dos
crucetas están desplazadas sensiblemente en forma de escalones.
3. Sistema de mando interno (1) según la
reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el dispositivo de
accionamiento (3) posee al menos un par de dedos de mando (16, 17,
20, 21) que forman sensiblemente un semianillo, siendo apto cada
dedo para accionar las dichas al menos dos crucetas en uno de sus
dos sentidos de desplazamiento.
4. Sistema de mando interno (1) según la
reivindicación 3, caracterizado porque la separación entre
dichos al menos un par de dedos es sensiblemente igual a la anchura
que representan las crucetas, que los mismos controlan dispuestos
en yuxtaposición para permitir el salto de relación de velocidades
no consecutivas.
5. Sistema de mando interno (1) según la
reivindicación 3 o 4, caracterizado porque los elementos
móviles de acoplamiento (7, 8, 9) comprenden, en la periferia de
cada cruceta, al menos una rampa (10, 11, 12, 13) apta para
cooperar, durante el cambio de velocidades consecutivas que
necesitan el cambio de cruceta, con un extremo de dichos al menos
dos dedos, para comenzar parcialmente el desacoplamiento de la
velocidad inicial, a fin de asegurar el acoplamiento correcto de la
siguiente velocidad.
6. Sistema de mando interno (1) según una de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el dispositivo
de accionamiento comprende dos pares de dedos de mando (16, 17, 20,
21) para repartir en un espacio más compacto las crucetas (4, 5, 6,
22) del sistema (1).
7. Sistema de mando interno (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
selección de las crucetas (4, 5, 6, 22) y el acoplamiento o el
desacoplamiento de las velocidades se realizan, respectivamente,
por rotación y por traslación de dicho dedo de los al menos dos
dedos de mando.
8. Sistema de mando interno (1) según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la selección de
las crucetas (4, 5, 6, 22) y el acoplamiento o el desacoplamiento de
las velocidades se realizan, respectivamente, por traslación y por
rotación de dicho dedo de los al menos dos dedos de mando.
9. Sistema de mando interno (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espesor
de dicho dedo de los al menos dos dedos de mando es sensiblemente
igual al de las dichas al menos dos crucetas.
10. Método para cambiar velocidades consecutivas
con la ayuda de un sistema de mando interno (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
unas etapas, que consisten en:
- detectar si el cambio de velocidad necesita el
cambio de cruceta (4, 5, 6, 22);
- -
- si es no: verificar si dicho dedo de los al menos dos dedos (16, 17, 20, 21) está enfrente de dos crucetas a la vez;
- -
- si es no: accionar el acoplamiento, gracias a dicho dedo, de la velocidad requerida;
- -
- si es sí: realizar una selección parcial de dicho dedo, de manera que sea situado enfrente de la cruceta que comprende la velocidad requerida;
- accionar el acoplamiento, gracias a dicho dedo, de la velocidad requerida;
- -
- si es sí: realizar una selección parcial de dicho dedo, de manera que sea situado enfrente de la cruceta de la velocidad acoplada actualmente y de la cruceta de la velocidad a acoplar;
- accionar el acoplamiento, gracias a dicho dedo, de la velocidad requerida, lo que desacopla, al mismo tiempo, la velocidad precedente para permitir limitar el tiempo de desembrague.
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