ES2326016B1 - Caja de cambios de variacion continua. - Google Patents
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Abstract
Caja de cambios de variación continua.
Está constituida a partir de una carcasa (1) en
la que se establecen opuestamente un eje de entrada (2) y un eje de
salida (3), si bien la caja puede funcionar en ambos sentidos, de
manera que el eje de entrada (2) está asociado a una doble junta
homocinética (4) dotada de un árbol deslizante (5) que transmite el
movimiento a un cabezal (6) que queda enfrentado a un disco (7)
cuyo eje de giro coincide con el eje de salida (3), cabezal (6)
desplazable radialmente sobre la superficie del disco (7), con el
concurso de un carro (8), y en cuyo seno se establecen una
pluralidad de columnas de presión equiangularmente distribuidas,
dotadas de bulones de arrastre emergentes selectivamente por la
acción de una serie de ruedas montadas sobre una horquilla, de
manera que cuando bascula entra en contacto con una de las columnas
de presión y provoca la emergencia del citado bulón de arrastre,
provocando el desplazamiento del disco (7).
Description
Caja de cambios de variación continua.
La presente invención se refiere a una caja de
cambios, del tipo de las destinadas a permitir producir una
variación continua de la relación de velocidad entre el eje de
entrada y el eje de salida.
El objeto de la invención es proporcionar una
caja de cambios con una estructura mas sencilla que las cajas de
cambios convencionales, de menor peso, menor coste de obtención y
un menor consumo del motor.
La invención se sitúa pues en el ámbito de la
maquinaria, y más concretamente de los mecanismos dedicados a la
automoción.
Son conocidos numerosos modelos de cajas de
cambio automáticas, en las que participan una gran cantidad de
engranajes helicoidales que engranan progresivamente unos con otros
de forma lineal, consiguiéndose así múltiples relaciones de
transmisión de una manera progresiva, si bien en gran parte de
dichas cajas de cambios no se puede considerar que la variación de
velocidad se consiga de una forma lineal, debido a las alteraciones
que se producen al pasar de una relación de transmisión a otra.
Estas cajas de cambio, por su propia naturaleza
y constitución, son sumamente pesadas y voluminosas, al incorporar
un elevado número de engranajes, engranajes que, como acaba de
decirse son helicoidales, lo que supone unos costos de fabricación
considerables, así como una estructuración sumamente compleja, que
repercute negativamente en el coste final del producto.
La caja de cambios que la invención propone
resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática
anteriormente expuesta, merced a una solución totalmente novedosa,
que permite reducir sensiblemente tanto el peso como la volumetría
de la misma, así como los costes de fabricación asociados a
ésta.
Para ello, la caja de cambios de la invención
está constituida a partir de una carcasa, que como es convencional,
incorpora un eje de entrada y un eje de salida, si bien el
dispositivo puede funcionar en sentido inverso, convirtiéndose el
eje de salida en el eje de entrada y viceversa, eje de entrada al
que está asociado una doble junta homocinética a la que se asocia
un cabezal que queda perpendicularmente enfrentado a un disco de
diámetro sensiblemente mayor que el del cabezal, y al que es
solidario el citado eje de salida.
El citado cabezal está asistido por un carro, a
través de rodamientos o ruedas, de manera que mediante el
desplazamiento del citado carro a través de una dirección paralela
a la de la superficie del disco el citado cabezal se desplazará
igualmente en dirección radial del disco, alejándose o acercándose
progresivamente a su centro.
El cabezal incorpora una serie de columnas de
presión, equiangularmente distribuidas, que serán accionadas de
forma secuencial, de manera que el accionamiento de cada columna
trae consigo la emergencia del correspondiente bulón de arrastre
asociado a dicha columna, de manera que éste al emerger del cabezal
entra en contacto con el disco, de manera que al estar girando
dicho cabezal a la misma velocidad angular que el eje de entrada,
el citado bulón de arrastre provoca un desplazamiento angular del
disco.
Dado que los radios y los centros de giro de uno
y otro elemento son distintos, se ha previsto que, como
anteriormente se ha mencionado, el accionamiento de los bulones se
produzca únicamente durante un pequeño periodo de tiempo, más
concretamente durante un corto arco de la circunferencia descrita
por el cabezal, de manera que el desplazamiento del disco se
produzca de una forma suave y continuada, para lo cual, se ha
previsto un sistema de accionamiento de los bulones de presión que
permita sincronizar el mecanismo, de manera que, cuando uno de los
bulones que está arrastrando el disco llega al final del recorrido
en el que el mismo se retrae, automáticamente el bulón de la
columna siguiente emerge del cabezal para continuar con el
movimiento de arrastre del disco, y así sucesivamente,
consiguiéndose el desplazamiento suave y continuo de dicho
disco.
Así pues, y dado que mediante el accionamiento
de las columnas de presión, es decir la emergencia y retracción de
los bulones se realiza en todo momento a lo largo de un arco de una
determinada longitud preestablecida, en función del posicionamiento
del cabezal, respecto al centro de dicho disco, se obtendrá una
relación de transmisión distinta, la cual podrá variarse de forma
lineal, al poder desplazarse el carro asociado a dicho cabezal
igualmente de forma lineal.
De forma más concreta, el mecanismo de
accionamiento de los citados bulones consiste en una horquilla
establecida sobre el carro, dotada de una pareja de ruedas,
horquilla que puede bascular y que asociada a un cilindro
hidráulico de presión, de manera que mediante el accionamiento de
dicho cilindro, las citadas ruedas presionan tangencialmente al
cabezal sobre la zona correspondiente al arco en el que se produce
el arrastre del disco, de manera que dichas ruedas entran
secuencialmente en contacto con unas cuñas asociadas a cada
columna, que son momentáneamente desplazadas por éstas desplazando
igualmente a un empujador al que está asociado el correspondiente
bulón.
Así pues, cuando el cilindro hidráulico deja de
hacer presión sobre la citada horquilla, ninguna de las ruedas
presiona sobre las cuñas de las columnas, y por lo tanto ningún
bulón emerge del cabezal, interrumpiéndose la transmisión, o lo que
es lo mismo situándose el dispositivo en punto muerto.
De acuerdo con otra de las características de la
invención, se ha previsto que el disco incorpore en su zona
perimetral y más externa un anillo deslizante sobre el disco y que
mediante pares de resortes se fija al mismo, con lo que se consigue
una actuación oscilante, amortiguada y flexible del anillo sobre el
disco, que permite obtener el efecto de embrague, al resultar dicha
zona en la que la relación de transmisión es menor, efecto que se
potencia con el concurso de una electroválvula que sometida a un
tren de impulsos por control electrónico produce en el cilindro
hidráulico que presiona la horquilla una interrupción intermitente
de la presión.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompasa como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra, según una representación
esquemática en perspectiva una caja de cambios de variación
continua realizada de acuerdo con el objeto de la presente
invención, con su carcasa parcialmente seccionada.
La figura 2.- Muestra una vista en sección de la
caja de cambios de la figura anterior.
La figura 3.- Muestra una vista en alzado
frontal posterior del conjunto formado por el cabezal y el sistema
de accionamiento de las columnas de presión de dicho cabezal sobre
el carro.
La figura 4.- Muestra una vista en alzado
frontal anterior del aspecto del cabezal.
La figura 5.- Muestra, un detalle en alzado
frontal anterior del anillo asociado al disco del eje de salida que
actúa como elemento de embrague.
La figura 6.- Muestra, finalmente, un detalle
del recorrido que realiza cada bulón de arrastre en el
desplazamiento del disco, en función de las diferentes relaciones
de transmisión elegidas para el mismo.
A la vista de las figuras reservadas, y en
especial de la figura 1, puede observarse como a partir de la
estructuración convencional de una caja de cambios, en la que
participa una carcasa (1) en la que se establecen opuestamente un
eje de entrada (2) y un eje de salida (3), en la caja de cambios
que se preconiza el eje de entrada, que como se ha dicho
anteriormente puede ser igualmente el eje de salida en función de la
conexión del elemento motriz, está asociado a una doble junta
homocinética (4) dotada de un árbol deslizante (5) que transmite el
movimiento a un cabezal (6) que queda enfrentado a un disco (7) cuyo
eje de giro coincide con el eje de salida (3).
De forma más concreta, y tal y como se puede ver
en las figuras 1 y 2, el cabezal (6) es desplazable radialmente
sobre la superficie del disco (7) con el concurso de un carro (8) en
el que el eje de giro (9) del cabezal gira a través de una serie de
rodamientos (10) establecidos en el carro, de manera que éste es
desplazable mediante un cilindro hidráulico (37) sobre un plano
paralelo a la superficie del disco (7), contando para ello la
carcasa con unas guías (11) sobre las que es desplazable el carro a
través de ruedas (12).
El cabezal (6) incorpora una pluralidad de
columnas de presión (13), equiangularmente distribuidas, y que en el
ejemplo de realización elegido participan en número de ocho, número
que podría variar tanto en sentido positivo como en sentido
negativo, sin que ello afecte a la esencia de la invención.
La función de las columnas de presión es
acoplarse de forma unitaria durante un giro en este caso de 45º del
cabezal (6) al disco (7), de manera que una vez girado dicho ángulo
automáticamente la siguiente columna se encarga de acoplarse
nuevamente al disco, y así sucesivamente, obteniéndose un
movimiento continuo y sin sobresaltos por parte de dicho disco (7)
y consecuentemente del eje de salida.
Para ello, y tal y como se puede observar en las
figuras 2 a 4, el cabezal (6) cuenta con ocho ranuras (14) en las
que juegan las columnas de presión (13) contando cada columna de
presión con una cura (15) que, accionada por un mecanismo que se
describirá posteriormente, desplaza a una cuña complementaria (16)
sobre la que apoya un rodamiento (17) sobre el que se establece una
base (18) en la que apoya un empujador (19) que hace desplazarse a
un bulón de arrastre (20) emergiendo de dicho cabezal y entrando en
contacto con el disco (7) al que arrastra, bulón que en estado de
reposo tiende a retraerse por la acción de unos casquillos (21)
asociados al mismo, con la colaboración de unos fiadores (22) y sus
correspondientes resortes (22').
El mecanismo de accionamiento de las curas (15),
consiste en dos pares de ruedas (23) y (24) montadas sobre una
horquilla asimétrica (25), la mostrada en la figura 3, que bascula
sobre un eje (26) horquilla que está asociada por su otro extremo a
un cilindro hidráulico (27) controlado por una electroválvula (28),
conectada a una fuente de presión, estando estos elementos montados
sobre el carro (8). De esta manera, ante la falta de presión por
parte de la electroválvula se obtendrá el punto muerto o
desacoplamiento de la cadena cinemática.
En la figura 6, se ha representado sobre un eje
vertical (29), por el que es pasante el centro de giro del disco
(7), dos líneas paralelas al mismo (30-30')
correspondientes al margen de actuación de las ruedas
(23-24) sobre las columnas de presión (13), o lo que
es lo mismo, para distintas posiciones
(31-31'-31'') del cabezal 6 la
trayectoria (32-32'-32'')
correspondiente a la emergencia del bulón de arrastre (20), la cual
provoca en el disco (7) un desplazamiento
(33-33'-33'') correspondiente con
respectivos ángulos de giro
(A-B-C)... para cada posición del
cabezal (6) asistido por el carro (8) que se traducirá en una mayor
velocidad angular cuanto más se aproxime al centro de dicho disco
(7), de manera que cuando ambos centros coincidan la relación de
transmisión sería de (1:1).
Tal y como se puede observar en la citada figura
6, las holguras (34) que se producen entre el giro del disco (7) y
el del cabezal (6) son absorbidas por este último, concretamente
por el conjunto bulón de arrastre (20) y casquillo (21), a través
de las ranuras (14) del cabezal (6).
Por último cabe destacar que, para conseguir el
efecto de embrague, el disco (7) incorpora en su zona perimetral y
más externa un anillo deslizante (35) sobre el mismo, coplanario,
estableciendo continuidad con la superficie de contacto de dicho
disco con el cabezal (6), que mediante pares de resortes (36) se
fija a éste, con lo que se consigue una actuación oscilante,
amortiguada y flexible del anillo sobre el disco, que permite
obtener el efecto de embrague, al resultar dicha zona en la que la
relación de transmisión es menor, a lo que hay que añadir el control
adecuado de la electroválvula (28), la cual es sometida a un tren
de impulsos por control electrónico, que produce una interrupción
intermitente de la presión del cilindro hidráulico (27) sobre la
horquilla (25).
Claims (7)
1. Caja de cambios de variación continua, que
siendo del tipo de las que están constituidas a partir de una
carcasa (1) en la que se establecen opuestamente un eje de entrada
(2) y un eje de salida (3), se caracteriza porque el eje de
entrada (2) está asociado a una doble junta homocinética (4) dotada
de un árbol deslizante (5) que transmite el movimiento a un cabezal
(6) que queda enfrentado a un disco (7) cuyo eje de giro coincide
con el eje de salida (3), cabezal (6) desplazable radialmente sobre
la superficie del disco (7), con el concurso de un carro (8), y en
cuyo seno se establecen una pluralidad de columnas de presión (13)
equiangularmente distribuidas, dotadas de bulones de arrastre (20)
emergentes selectivamente por la acción de una serie de ruedas (23)
y (24) montadas sobre una horquilla (25), que bascula sobre un eje
(26) entrando en contacto con una de las columnas de presión y
provocando la emergencia del citado bulón de arrastre, horquilla
que está asociada a medios para el control de su basculación, con
la particularidad de que dichos bulones de arrastre (20) se sitúan
de tal manera que al emerger del cabezal (6) entran en contacto con
el disco (7), provocando su desplazamiento.
2. Caja de cambios de variación continua, según
reivindicación 1ª, caracterizada porque en las columnas de
presión participa una cuña (15), accionada por las ruedas de la
horquilla (25), cuña (15) que desplaza a una cuña complementaria
(16) sobre la que apoyan unos rodamientos (17) sobre los que se
establece una base (18) en la que apoya un empujador (19) que hace
emerger al bulón de arrastre (20).
3. Caja de cambios de variación continua, según
reivindicaciones 1ª y 2ª, caracterizada porque cada bulón
(20) incorpora medios para retracción del mismo en situación de
reposo, materializados en unos casquillos (21) asociados al mismo,
fiadores (22) y sus correspondientes resortes (22').
4. Caja de cambios de variación continua, según
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada
columna de presión se establece en una ranura (14) del cabezal,
estableciéndose un pequeño juego radial entre ambos.
5. Caja de cambios de variación continua, según
reivindicaciones 1ª y 2ª, caracterizada porque los medios de
regulación de la horquilla (25) se materializan en un cilindro
hidráulico (27) controlado por una electroválvula (28), conectada a
una fuente de presión.
6. Caja de cambios de variación continua, según
reivindicación 1ª, caracterizada porque, el disco (7)
incorpora en su zona perimetral y más externa un anillo deslizante
(35) sobre el mismo, coplanario, estableciendo continuidad con la
superficie de contacto de dicho disco con el cabezal (6), anillo
(35) que mediante pares de resortes (36) se fija a al disco (7), a
modo de mecanismo de embrague, el cual está controlado con el
concurso de una electroválvula controlada electrónicamente.
7. Caja de cambios de variación continua, según
reivindicación 1ª, caracterizado en el que el eje de giro
(9) del cabezal gira a través de una serie de rodamientos (10)
establecidos en el carro (8), el cual es desplazable sobre un plano
paralelo a la superficie del disco (7), por medio de guías (11) y
las correspondientes ruedas (12) y un cilindro hidráulico (37).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090928 Kind code of ref document: A1 |
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FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2326016B1 Country of ref document: ES |
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FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20190607 |