ES2326567T3

ES2326567T3 - Caja de cambios de ruedas dentadas con dos trenes de engranajes paralelos entre si y dispuestos en el sentido de la distribucion de la fuerza.

Info

Publication number: ES2326567T3
Application number: ES99125458T
Authority: ES
Inventors: Markus Heinzel; Ralf Sperber; Gunter Worner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: EP1367294B1; US6209407B1; EP1367293A3; DE59912510D1; EP1367294A2; DE59915028D1; EP1013965A3; EP1367293B1; ATE432428T1; DE59912628D1; EP1013965A2; EP1013965B1; PT1013965E; ATE303533T1; EP1367294A3; EP1367293A2; ES2249667T3; ATE306032T1; ES2245758T3

Abstract

Caja de cambios de ruedas dentadas en que un árbol primario (10) está unido a un engranaje diferencial (20) por medio de un primer y un segundo tren de engranajes (78, 80, 110, 112, 114, 116) paralelos entre sí, que disponen cada uno de un embrague de cambio automático por fricción (K1, K2) y un árbol intermedio (12, 14), concéntricos entre sí y dispuestos de forma coaxial con el árbol primario (10), pudiendo interactuar cada árbol intermedio (12, 14) con el árbol primario (10) por medio de uno de los embragues de cambio automático (K1, K2), y al menos también con una rueda dentada (34, 58, 62, 64, 66, 38, 68, 36, 74, 40, 70, 72) por cada árbol intermedio (12, 14), de las cuales al menos una puede interactuar con un primer árbol secundario (16 o 18) paralelo a los árboles intermedios (12, 14) y que transmite la potencia, directa o indirectamente, al engranaje diferencial (20), existiendo al menos un segundo árbol secundario (18) paralelo al primer árbol secundario (16) y que presenta una distancia axial (22, 24, 30, 32, 118, 120) con los árboles intermedios (12, 14) y/o con el engranaje diferencial (20) que es diferente de la que presenta el primer árbol secundario (16), y en que al menos una rueda dentada (34, 36, 38, 40) de al menos un árbol intermedio (12, 14) se engrana tanto con una rueda dentada (42, 44, 46, 48) sobre el primer árbol secundario (16) como con una rueda dentada (50, 52, 54, 56) sobre el segundo árbol secundario (18), estando asignadas la primera y la segunda marcha (I, II) a un mismo árbol secundario (16, 18), caracterizada por que la rueda dentada (64, 68, 72) de los árboles intermedios (12, 14) que se encuentre más alejada del embrague de cambio automático (K1, K2) está dispuesta en un plano de engranaje (ZV, ZVa, ZVb) asignado a la quinta marcha (V).

Description

Caja de cambios de ruedas dentadas con dos trenes de engranajes paralelos entre sí y dispuestos en el sentido de la distribución de la fuerza.

La invención se refiere a una caja de cambios de ruedas dentadas con dos trenes de engranajes paralelos entre sí y dispuestos en el sentido de la distribución de la fuerza conforme al término principal de la reivindicación 1.

Por SP 03 036760 A se conoce una caja de cambios con las características del término principal de la reivindicación 1.

Los cambios manuales con embrague de fricción predominantes en los vehículos de motor son sencillos y robustos, pero tienen la desventaja de que durante el cambio de marcha se interrumpe la tracción. Aunque los cambios automáticos convencionales con convertidor hidrodinámico evitan esa interrupción de la fuerza de tracción durante el cambio de marcha, la propia presencia del convertidor reduce su eficiencia respecto a los cambios manuales y, además, incrementa su peso y los hace más costosos.

En las cajas de cambios de ruedas dentadas con dos embragues de cambio automático por fricción y dos trenes de engranajes paralelos entre sí y dispuestos en el sentido de la distribución de la fuerza se puede cambiar de marcha bajo presión, concretamente por medio de un control de transmisión de los embragues de cambio automático. De esta manera se consigue un cambio de marchas automático con una aceptable eficiencia. Generalmente, las marchas pares se asignan a uno de los trenes de engranajes y las impares al otro, de manera que es posible un cambio secuencial bajo presión, pero no se pueden saltar marchas individuales, es decir, cambiar de una vez dos marchas en sentido ascendente o descendente.

Por US 4.461.188 se conoce ya una caja de cambios en que un árbol primario está unido a un engranaje diferencial por medio de un primer y un segundo tren de engranajes. Ambos trenes de engranajes son paralelos entre sí y están dispuestos en el sentido de la distribución de la fuerza, y cuentan cada uno con un engranaje de cambio automático por fricción y un árbol intermedio. Estos embragues de cambio automático y árboles intermedios están dispuestos concéntricamente entre sí y de forma coaxial con el árbol primario. Los árboles intermedios pueden interactuar con dos árboles secundarios paralelos a aquéllos, los cuales transmiten la potencia al engranaje diferencial a través de una sección de engranaje.

Asimismo, por US 4.658.663 se conoce una caja de cambios en que un árbol primario está unido a un árbol de salida a través de un primer y un segundo tren de engranajes paralelos entre sí y dispuestos en el sentido de la distribución de la fuerza y cada uno de ellos con un embrague de cambio automático por fricción. Mediante los embragues de cambio automático es posible conectar los árboles intermedios, concéntricos entre sí, del tren de engranajes con el árbol primario. Los árboles intermedios se pueden conectar con el árbol de salida mediante constantes de transmisión, mediante un árbol de contramarcha común paralelo al árbol primario y mediante pares de ruedas dentadas. Los pares de ruedas dentadas para las marchas primera, tercera y cuarta hacia delante y el par de ruedas dentadas para la marcha atrás corresponden al primer tren de engranajes. La cuarta marcha está diseñada como marcha directa y se puede accionar intercalando un elemento de cambio entre el árbol de salida y el árbol intermedio del primer tren de engranajes.

Al segundo tren de engranajes pertenecen los pares de ruedas dentadas de las marchas segunda y quinta hacia delante, así como un par de ruedas dentadas adicional cuya relación de transmisión es equivalente a la de la tercera marcha, cuyo par de ruedas dentadas pertenece al primer tren de engranajes. En éste, el embrague de ruedas dentadas para la tercera marcha y el embrague directo para la cuarta marcha están integrados en un embrague intercambiable con manguito de cambio común, el cual se puede acoplar con una rueda móvil del par de ruedas dentadas de la tercera marcha o con el árbol de salida.

Aunque en las cajas de cambios con ruedas dentadas es posible realizar todos los cambios de dos marchas a la vez, tanto ascendentes como descendentes, sin interrumpir la transmisión del par de giro, los cambios desde la cuarta marcha directa hasta la primera y la tercera marcha, cuyos pares de ruedas dentadas también pertenecen al primer tren de engranajes, exigen accionar temporalmente el par de ruedas dentadas adicional de la tercera marcha. Además, en total hay siete pares de ruedas dentadas dispuestos a lo largo del árbol de contramarcha común, lo que obliga a una construcción relativamente larga de la caja de cambios de ruedas dentadas. Para arrancar desde la primera marcha siempre se utiliza el primer embrague de cambio automático del primer tren de engranajes, lo que da lugar a un mayor desgaste de este embrague en comparación con el segundo embrague de cambio automático.

La invención se basa en el objeto de desarrollar una caja de cambios de ruedas dentadas de construcción poco costosa y, en particular, de longitud y peso reducidos y de alta eficiencia. Conforme a la invención, este objeto se resuelve mediante las características de la reivindicación independiente 1. De las demás reivindicaciones se deducen otras realizaciones.

La invención tiene como punto de partida una caja de cambios de ruedas dentadas en que un árbol primario está unido a un engranaje diferencial por medio de un primer y un segundo tren de engranajes, paralelos entre sí y dispuestos en el sentido de la distribución de la fuerza. Cada tren de engranajes cuenta con un embrague de cambio automático por fricción y un árbol intermedio, concéntricos entre sí y coaxiales respecto del árbol primario, pudiendo interactuar cada árbol intermedio con el árbol primario mediante el embrague de cambio automático. Cada árbol intermedio dispone de al menos una rueda dentada, y al menos uno de los árboles intermedios puede interactuar con uno de los árboles secundarios dispuestos en paralelo a los árboles intermedios y que transmiten la potencia, directa o indirectamente, al engranaje diferencial, por ejemplo, indirectamente a través de un árbol adicional, un árbol lateral, una sección lateral, etcétera. Sin embargo, es especialmente ventajoso si el árbol secundario actúa directamente sobre una rueda dentada del engranaje diferencial, pues así se ahorra espacio y la transmisión se puede realizar con alta eficacia empleando pocas ruedas dentadas. El engranaje diferencial puede configurarse como un engranaje independiente o como parte integrante del conjunto. Paralelo al primer árbol secundario hay dispuesto, al menos, un segundo árbol secundario que presenta una distancia axial con los árboles intermedios y/o con el engranaje diferencial diferente a la del primer árbol secundario. Al menos una rueda dentada de al menos un árbol intermedio engrana tanto con una rueda dentada del primer árbol secundario como con una rueda dentada del segundo árbol secundario. La primera y la segunda marcha están dispuestas sobre un mismo árbol secundario, de manera que al cambiar de la primera a la segunda marcha la transmisión se produce a través del mismo árbol secundario. Se evita así cambiar de árbol secundario, con lo que aumenta la comodidad del cambio de la primera a la segunda marcha, que normalmente se produce bajo una considerable presión.

Al menos una rueda dentada y, preferiblemente, varias de las ruedas dentadas de un árbol intermedio o, preferiblemente, de ambos árboles intermedios pueden asignarse a dos de las marchas. En caso de haber más de dos árboles secundarios, las ruedas dentadas también pueden asignarse a más de dos marchas. Con una construcción de escasa longitud y con pocas ruedas dentadas se puede conseguir un número significativamente alto de posibilidades de cambio, sobre todo cambios secuenciales, y al menos también los más importantes cambios dobles de marcha, tanto ascendentes como descendentes, bajo presión y sin necesidad de planos de engranaje adicionales. Se reducen el volumen, el peso y el coste y se incrementa la eficiencia. Gracias a la reducida longitud de su construcción, la caja de cambios de ruedas dentadas conforme a la invención es especialmente indicada para su montaje transversal en un vehículo de tracción delantera. No obstante, también es apta para su montaje longitudinal en el vehículo.

En una configuración ventajosa para un amplio abanico de aplicaciones, un plano de engranaje con tres ruedas dentadas se asigna a la segunda y la cuarta marcha, y otro plano de engranaje, a la tercera y la sexta marcha. Las distancias axiales entre los árboles secundarios y los árboles intermedios o el engranaje diferencial, así como su relación, viene determinada por un salto de la segunda a la cuarta marcha equivalente al salto de la tercera a la sexta marcha. Sin embargo, las distancias axiales en principio también pueden establecerse en función de otros parámetros, como por ejemplo el salto de la primera a la segunda marcha, de la segunda a la tercera, etcétera. Resulta ventajosa una configuración en que se asignan a uno de los árboles secundarios la cuarta, la quinta y la sexta marcha, y al otro árbol secundario la primera, la segunda y la tercera marcha y la marcha atrás, en que un plano de engranaje para la tercera y la sexta marcha, un plano de engranaje para la primera y otro para la cuarta disponen respectivamente de una rueda dentada sobre uno de los árboles intermedios, y un plano de engranaje para la segunda y la cuarta marcha, un plano de engranaje para la quinta marcha y otro plano de engranaje para la marcha atrás disponen respectivamente de una rueda dentada sobre el otro árbol intermedio.

Para un mayor ahorro de espacio se sugiere disponer sobre cada árbol intermedio un máximo de dos ruedas dentadas. A este respecto, es ventajoso asignar a uno de los árboles secundarios las marchas segunda, tercera y quinta y la marcha atrás, y al otro árbol secundario, la primera, la cuarta y la sexta, y que un plano de engranaje para la tercera y la sexta marcha y otro plano de engranaje para la marcha atrás y la primera marcha dispongan respectivamente de una rueda dentada sobre uno de los árboles intermedios, y un plano de engranaje para la segunda y la cuarta marcha y otro plano de engranaje para la quinta marcha dispongan respectivamente de una rueda dentada sobre el otro árbol intermedio.

Asimismo, se recomienda que al menos una rueda dentada de al menos un árbol intermedio pueda interactuar con el primer y el segundo embrague de cambio automático. Con pocos planos de engranaje se puede conseguir un número especialmente alto de posibilidades de cambio, sobre todo cambios secuenciales, y al menos también los más importantes cambios dobles de marcha, tanto ascendentes como descendentes, bajo presión y sin necesidad de planos de engranaje adicionales. Se reducen el volumen, el peso y el coste y se incrementa la eficiencia.

La configuración conforme a la reivindicación 7 contribuye a incrementar las posibilidades de cambio y el grado de eficiencia, a ahorrar planos de engranaje y espacio constructivo y, sobre todo, a posibilitar, además de un cambio secuencial bajo presión, cambios dobles de marcha ascendentes y descendentes bajo presión.

Mediante diferentes soluciones constructivas que cualquier técnico apreciará como interesantes se puede conseguir que al menos una rueda dentada de un árbol intermedio pueda interactuar con el primer y el segundo embrague de cambio automático. Es especialmente ventajoso si se puede conectar constructivamente un árbol intermedio, mediante uno o más elementos de cambio, con el otro árbol intermedio, directa o indirectamente. Así pueden interactuar varias ruedas dentadas, mediante uno solo o muy pocos elementos de cambio, con ambos embragues de cambio automático.

Si al menos la rueda dentada asignada a la primera marcha puede interactuar con el primer y el segundo embrague de cambio automático, de forma ventajosa puede utilizarse para arrancar, opcionalmente, el primer o el segundo embrague de cambio automático, o ambos. El esfuerzo de la operación de arranque puede distribuirse entre ambos embragues de cambio automático. Mediante una adecuada determinación de las dimensiones de estos embragues se puede evitar el sobrecalentamiento, reducir el desgaste y prolongar los intervalos de mantenimiento. Además, en caso de avería de un embrague de cambio automático se puede utilizar el segundo para arrancar desde la primera marcha y mejorar la seguridad de la movilidad.

Los embragues de cambio automático también pueden diseñarse de forma diferente para distintas operaciones de arranque, y se pueden utilizar tanto individual como conjuntamente para arrancar desde una marcha superior. De forma ventajosa, pueden utilizarse para arrancar individual o conjuntamente en función de al menos un parámetro operativo; por ejemplo, en función de la carga registrada en los embragues de cambio automático, de la fricción, de la temperatura, del desgaste, etc.

En una configuración ventajosa para un amplio abanico de aplicaciones, un plano de engranaje se asigna a la tercera y a la cuarta marcha, y una rueda dentada del plano de engranaje, situada en el árbol intermedio, puede interactuar con el primer y el segundo embrague de cambio automático. Es recomendable configurarlo de manera que un árbol secundario se asigne a la primera, la segunda, la cuarta y la sexta marcha, y el otro, a la tercera, la cuarta y la quinta marcha y a la marcha atrás, y que un plano de engranaje para la cuarta y la sexta marcha y otro plano de engranaje para la marcha atrás y la segunda marcha dispongan respectivamente de una rueda dentada sobre uno de los árboles intermedios, y un plano de engranaje para la tercera y la cuarta marcha, otro plano de engranaje para la primera marcha y otro más para la quinta marcha dispongan respectivamente de una rueda dentada sobre el otro árbol intermedio.

De las ilustraciones que a continuación se describen se desprenden otras ventajas. Las ilustraciones representan ejemplos de realización de la invención. La descripción y las reivindicaciones combinan numerosas características. El técnico también será capaz de considerar dichas características de forma individual atendiendo a su finalidad, y podrá deducir otras combinaciones pertinentes.

Las ilustraciones muestran:

Figura 1: una representación esquemática de una caja de cambios de ruedas dentadas en que dos árboles secundarios presentan diferentes distancias axiales respecto de dos árboles intermedios;

Figura 2: una variante respecto de la figura 1, con cuatro planos de engranaje;

Figura 3: una representación esquemática de una caja de cambios de ruedas dentadas en que dos árboles intermedios se conectan por medio de elementos de cambio;

Figura 4: una vista lateral esquemática de la caja de cambios de ruedas dentadas conforme a la figura 1;

Figura 5: una vista lateral esquemática de una variante respecto de la figura 1.

La figura 1 muestra una caja de cambios de ruedas dentadas en que un árbol primario 10 está conectado a un engranaje diferencial 20 mediante un primer y un segundo tren de engranajes 78, 80, paralelos entre sí y dispuestos en el sentido de la distribución de la fuerza. Cada uno de los trenes de engranajes 78, 80 dispone de un embrague de cambio automático por fricción K1, K2 y un árbol intermedio 12, 14, concéntricos entre sí y dispuestos de forma coaxial respecto del árbol primario 10, pudiendo interactuar cada uno de los árboles intermedios 12, 14 con el árbol primario 10 por medio de los embragues de cambio automático K1, K2. Sobre cada árbol intermedio 12, 14 hay instaladas tres ruedas fijas 34, 58, 60, 38, 62, 64.

Conforme a la invención, junto al primer árbol secundario 16, paralelo a los árboles intermedios 12, 14, hay dispuesto también en paralelo un segundo árbol secundario 18. El segundo árbol secundario 18 presenta, a partir de su eje central 86, una distancia axial 24 con el eje central 82 del árbol primario 10 que es menor que la distancia axial 22 entre el eje central 84 del primer árbol secundario 16 y el eje central 82 (figuras 1 y 4). En la figura 4 se representan esquemáticamente los ejes centrales 82, 84, 86 y las distancias axiales 22, 24 en una vista lateral. Los ejes centrales 84, 86 de los árboles secundarios 16, 18 presentan la misma distancia axial 26 respecto del eje central 88 del engranaje diferencial 20.

La rueda fija 34 del árbol intermedio 14 se engrana tanto con una rueda móvil 42, dispuesta concéntricamente y giratoria sobre el primer árbol secundario 16, como con una rueda móvil 50, dispuesta concéntricamente y giratoria sobre el segundo árbol secundario 18. Asimismo, la rueda fija 38 del árbol intermedio 12 se engrana tanto con una rueda móvil 46, dispuesta concéntricamente y giratoria sobre el primer árbol secundario 16, como con una rueda móvil 54, dispuesta concéntricamente y giratoria sobre el segundo árbol secundario 18. Gracias a las diferentes distancias axiales 22, 24 se puede asignar un plano de engranaje ZIII/VI, con la rueda fija 34 y las ruedas móviles 42, 50, y otro plano de engranaje ZII/IV, con la rueda fija 38 y las ruedas móviles 46, 54, respectivamente, a dos marchas III, VI, II, IV.

En un ejemplo de realización representado en la figura 5 se muestra la caja de cambios de ruedas dentadas de la figura 1 con unas distancias axiales 28, 30, 32 diferentes. Los árboles secundarios 16, 18 presentan, a partir de sus ejes centrales 84, 86, la misma distancia axial 28 respecto del eje central 82 del árbol primario 10 y de los árboles intermedios 12, 14, y diferentes distancias axiales 30, 32 respecto del eje central 88 del engranaje diferencial 20. Las distancias axiales 30, 32 se han elegido de tal manera que, al igual que en el ejemplo de realización de la figura 1, en el plano de engranaje ZII/IV se produzca un salto entre la segunda y la cuarta marcha II-IV equivalente al salto entre la tercera y la sexta marcha III-VI, asignadas al plano de engranaje ZIII/VI. Además de los ejemplos de realización expuestos se pueden idear otros diferentes que puedan resultar de interés para el técnico; por ejemplo, realizaciones en que los árboles secundarios 16, 18 presenten diferentes distancias axiales respecto del eje central 82 del árbol primario 10 y de los árboles intermedios 12, 14, así como respecto del eje central 88 del engranaje diferencial 20.

En el árbol secundario 16, además de la rueda móvil 42, hay dispuestas concéntricamente y giratorias otras tres ruedas móviles 90, 46, 92 y una rueda fija 94 dispuesta concéntricamente y no giratoria. La rueda móvil 42 se engrana en el plano de engranaje ZIII/VI con la rueda fija 34, instalada sobre el árbol intermedio 14, y está asignada a la tercera marcha III. La rueda móvil 90 se engrana en un plano de engranaje ZI con la rueda fija 58, instalada sobre el árbol intermedio 14, y está asignada a la primera marcha I. Entre las ruedas móviles 42, 90 hay dispuesto un embrague de ruedas dentadas S1 que, en la tercera marcha III, acopla la rueda móvil 42 con el árbol secundario 16 y, en la primera marcha I, acopla la rueda móvil 90 con el árbol secundario 16.

La rueda móvil 46 se engrana en el plano de engranaje ZII/IV con la rueda fija 38, instalada sobre el árbol intermedio 12, y está asignada a la segunda marcha II. La rueda móvil 92, asignada a la marcha atrás R, se engrana en el plano de engranaje ZR con una rueda dentada no representada con más detalle, a fin de cambiar el sentido del giro, y esta última rueda dentada se engrana a su vez con la rueda fija 62 del árbol intermedio 12. Entre las ruedas móviles 46, 92 hay dispuesto un embrague de ruedas dentadas S2 que, en la segunda marcha II, acopla la rueda móvil 46 con el árbol secundario 16 y, en la marcha atrás R, acopla la rueda móvil 92 con el árbol secundario 16.

La rueda fija 94 transmite la potencia, con una relación de transmisión fija, directamente a una rueda dentada 96 del engranaje diferencial 20. La primera y la segunda marcha I, II están dispuestas en el árbol secundario 16. Al cambiar de la primera a la segunda marcha I-II se transmite la potencia siempre a través del árbol secundario 16. Se evita así tener que cambiar entre los árboles secundarios 16, 18, aumentando la comodidad del cambio.

Junto a la rueda móvil 50, en el árbol secundario 18 hay dispuestas concéntricamente y giratorias otras tres ruedas móviles 98, 54, 100 y una rueda fija 102 dispuesta concéntricamente y no giratoria. La rueda móvil 50 se engrana en el plano de engranaje ZIII/VI con la rueda fija 34, instalada sobre el árbol intermedio 14, y está asignada a la sexta marcha VI. La rueda móvil 98 se engrana en un plano de engranaje ZIV con la rueda fija 60, instalada sobre el árbol intermedio 14, y está asignada a la cuarta marcha IV. Entre las ruedas móviles 50, 98 hay dispuesto un embrague de ruedas dentadas S3 que, en la sexta marcha VI, acopla la rueda móvil 50 con el árbol secundario 18 y, en la cuarta marcha IV, acopla la rueda móvil 98 con el árbol secundario 18.

La rueda móvil 54 se engrana en el plano de engranaje ZII/IV con la rueda fija 38, instalada sobre el árbol intermedio 12, y está asignada a la cuarta marcha IV. La rueda móvil 100 se engrana en un plano de engranaje ZV con la rueda fija 64, instalada sobre el árbol intermedio 12, y está asignada a la quinta marcha V. Entre las ruedas móviles 54, 100 hay dispuesto un embrague de ruedas dentadas S4 que, en la cuarta marcha IV, acopla la rueda móvil 54 con el árbol secundario 18 y, en la quinta marcha V, acopla la rueda móvil 96 con el árbol secundario 18. La rueda fija 102 transmite la potencia,

\hbox{con una relación de
transmisión fija, directamente  a una rueda dentada 96 del engranaje
diferencial 20.}

Es posible ascender desde la primera marcha I hasta la cuarta marcha IV bajo presión de forma muy sencilla, secuencialmente, por medio de un control de solapamiento de ambos embragues de cambio automático K1, K2. Por control de solapamiento ha de entenderse siempre un control de la capacidad de transmisión de ambos embragues de cambio automático K1, K2, en que la suma de las capacidades de transmisión se mantenga constante y se anule la capacidad de transmisión del embrague de cambio automático que corresponde desacoplar.

Tras ascender de la tercera a la cuarta marcha III-IV, en la cuarta marcha IV la potencia se transmite desde el árbol primario 10 hasta el engranaje diferencial 20 pasando por el primer embrague de cambio automático K1, el árbol intermedio 12, la rueda fija 38, la rueda móvil 54, el embrague de ruedas dentadas S4, el árbol secundario 18 y la rueda fija 102. Al ascender de la cuarta a la quinta marcha IV-V, la rueda fija 98 del plano de engranaje ZIV se acopla con el árbol secundario 18 por medio del embrague de ruedas dentadas S3. Mediante un control de solapamiento desde el primer embrague de cambio automático K1 hasta el segundo embrague de cambio automático K2, se pasa, bajo presión, de la cuarta marcha IV en el plano de engranaje ZII/IV a la cuarta marcha IV en el plano de engranaje ZIV. La potencia se transmite entonces desde el árbol primario 10 hasta el engranaje diferencial 20 pasando por el segundo embrague de cambio automático K2, el árbol intermedio 14, la rueda fija 60, la rueda móvil 98, el embrague de ruedas dentadas S3, el árbol secundario 18 y la rueda fija 102.

Desde la cuarta marcha IV en el plano de engranaje ZIV puede ascenderse a la quinta marcha y de la quinta a la sexta marcha VI bajo presión de forma muy sencillamente, secuencialmente, por medio de un control de solapamiento de los embragues de cambio automático K1, K2. De forma análoga al aumento secuencial de marchas, se puede reducir bajo presión de forma secuencial desde la sexta marcha VI hasta la primera marcha I.

Desde la segunda marcha II puede cambiarse bajo presión, mediante un control de solapamiento del primer embrague de cambio automático K1 al segundo embrague de cambio automático K2, hasta la cuarta marcha IV en el plano de engranaje ZIV, y de forma análoga puede reducirse bajo presión desde la cuarta marcha IV hasta la segunda marcha II. Asimismo, es posible realizar subidas y bajadas de dos marchas bajo presión, mediante un control de solapamiento de los embragues de cambio automático K1, K2, entre la tercera y la quinta marcha III-V y entre la cuarta marcha IV en el plano de engranaje ZII/IV y la sexta marcha VI. En la caja de cambios de ruedas dentadas pueden realizarse bajo presión de forma secuencial todos los cambios de marcha I-VI mediante un control de solapamiento. Además pueden efectuarse bajo presión los principales aumentos y reducciones de dos marchas a la vez, especialmente necesarios antes y después de una operación de adelantamiento, mediante un control de solapamiento de los embragues de cambio automático K1, K2.

La figura 2 representa una variante respecto de la figura 1 en que el árbol primario 10 está conectado al engranaje diferencial 20 por medio de un primer y un segundo tren de engranajes 110, 112, paralelos entre sí y dispuestos en el sentido de la distribución de la fuerza. Los componentes esencialmente iguales se designan en principio con el mismo número. A continuación se describen las particularidades del ejemplo de realización de la figura 2 en comparación con el de la figura 1. En cuanto a los detalles y funciones que no varían, hágase remisión a la descripción del ejemplo de realización expuesto en la figura 1.

La caja de cambios de ruedas dentadas dispone, en cada árbol intermedio 12, 14, únicamente dos ruedas fijas dispuestas concéntricamente y no giratorias 34, 66, 38, 68. En lugar de los planos de engranaje ZI, ZIV, ZR, ZV del ejemplo de realización de la figura 1, la caja de cambios de ruedas dentadas de la figura 2, además de los planos de engranaje ZIII/VI y ZII/IV, dispone de los planos de engranaje ZR/I y ZVa, es decir, dos planos de engranaje menos que la caja de cambios de ruedas dentadas de la figura 1. De esta manera, la caja de cambios de ruedas dentadas de la figura 2 puede realizarse con una longitud

\hbox{especialmente reducida y con  una construcción
especialmente ligera y económica.}

En el plano de engranaje ZR/I, situado entre los planos de engranaje ZIII/VI y ZII/IV, la rueda fija 66, instalada sobre el árbol intermedio 14, se engrana con una rueda dentada no representada con más detalle, a fin de cambiar el sentido del giro, y esta última rueda dentada se engrana a su vez con una rueda móvil 104, instalada concéntrica y giratoria sobre el árbol secundario 16. La rueda móvil 104 está asignada a la marcha atrás R y se puede acoplar con el árbol secundario 16 mediante el engranaje de ruedas dentadas S1. Además, la rueda fija 66 se engrana en el plano de engranaje ZR/I con una rueda móvil 106, dispuesta concéntrica y giratoria sobre el árbol secundario 18. La rueda móvil 106, asignada a la primera marcha I, se puede acoplar con el árbol secundario 18 en el plano de engranaje S3.

En el plano de engranaje ZVa, situado entre el plano de engranaje ZII/IV y las ruedas fijas 94, 102, la rueda fija 68, instalada sobre el árbol intermedio 12, se engrana con una rueda móvil 108, dispuesta concéntrica y giratoria sobre el árbol secundario 16. La rueda móvil 108, asignada a la quinta marcha V, se puede acoplar al árbol secundario 16 mediante el embrague de ruedas dentadas S2.

Desde la primera hasta la cuarta marcha I-IV se puede ascender bajo presión de forma muy sencilla, secuencialmente, por medio de un control de solapamiento de ambos embragues de cambio automático K1, K2. De la cuarta a la quinta marcha IV-V se puede cambiar bien interrumpiendo la presión o, de forma ventajosa, intercalando la sexta marcha VI sobre el embrague de cambio automático K2 para lograr un par máximo incluso bajo presión. El cambio desde la quinta marcha V hasta la sexta marcha VI se puede realizar, a su vez, mediante un control de solapamiento de los embragues de cambio automático K1, K2. Análogamente a la subida secuencial desde la primera hasta la sexta marcha I-VI, también se puede reducir secuencialmente bajo presión desde la sexta hasta la primera marcha VI-I.

De forma especialmente ventajosa, en la caja de cambios de ruedas dentadas con sólo cuatro planos de engranaje ZIII/VI, ZR/I, ZII/IV, ZVa, los aumentos y reducciones de dos marchas a la vez entre la quinta y la tercera marcha III-V y entre la cuarta y la sexta marcha IV-VI pueden efectuarse bajo presión mediante un control de solapamiento de los embragues de cambio automático K1, K2. En particular, antes de una maniobra de adelantamiento puede reducirse especialmente rápido, bajo presión, sin intercalar ninguna marcha ni ningún par máximo, desde la quinta hasta la tercera marcha V-III o desde la sexta hasta la cuarta marcha VI-IV.

La figura 3 muestra una variante respecto de la figura 1 en que el árbol primario 10 está conectado al engranaje diferencial 20 por medio de un primer y un segundo tren de engranajes 114, 116, paralelos entre sí y dispuestos en el sentido de la distribución de la fuerza. Los componentes esencialmente iguales se designan en principio con el mismo número. A continuación se describen las particularidades del ejemplo de realización de la figura 3 en comparación con el de la figura 1. En cuanto a los detalles y funciones que no varían, hágase remisión a la descripción del ejemplo de realización expuesto en la figura 1.

Sobre el árbol intermedio 14 hay instaladas dos ruedas fijas 36, 74 concéntricas y no giratorias, y sobre el árbol intermedio 12 hay instaladas una rueda móvil 40 concéntrica y giratoria y dos ruedas fijas 70, 72 concéntricas y no giratorias.

El segundo árbol secundario 18 presenta una distancia axial 120 desde su eje central 86 hasta el eje central 82 del árbol primario 10 y los árboles intermedios 12, 14 que es menor que la distancia axial 118 que media entre el eje central 84 del primer árbol secundario 16 y el eje central 82.

La rueda fija 36 del árbol intermedio 14 se engrana tanto con una rueda móvil 44 dispuesta concéntrica y giratoria sobre el primer árbol secundario 16 como con una rueda móvil 52 dispuesta concéntrica y giratoria sobre el segundo árbol secundario 18. La rueda móvil 74 se engrana con una rueda móvil 122 dispuesta concéntrica y giratoria sobre el árbol secundario 18 y con una rueda dentada no representada con más detalle, a fin de cambiar el sentido del giro, y esta última rueda dentada se engrana a su vez con la rueda móvil 124 del árbol secundario 16. Además, la rueda móvil 40 del árbol intermedio 12 se engrana tanto con una rueda móvil 48 dispuesta concéntrica y giratoria sobre el primer árbol secundario 16 como con una rueda móvil 56 dispuesta concéntrica y giratoria sobre el segundo árbol secundario 18. Gracias a las diferentes distancias axiales 118, 120, un plano de engranaje ZIV/VI con la rueda fija 36 y las ruedas móviles 44, 52; un plano de engranaje ZR/II con la rueda fija 74 y las ruedas móviles 122, 124, y un plano de engranaje ZIII/IV con las ruedas móviles 40, 48, 56, pueden asignarse respectivamente a dos marchas IV, VI, R, II, III, IV.

Las distancias axiales 118, 120 se han elegido de manera que en el plano de engranaje ZIII/IV se produzca un salto de la tercera a la cuarta marcha III-IV que sea equivalente al salto de la cuarta a la sexta marcha IV-VI, al cual está asignado el plano de engranaje ZIV-VI.

Sobre el árbol secundario 16, además de la rueda móvil 44 hay dispuestas, concéntricas y giratorias, otras tres ruedas móviles 124, 48, 126 y una rueda fija 128 concéntrica y no giratoria. La rueda móvil 44 dispuesta en el plano de engranaje ZIV/VI está asignada a la cuarta marcha y se puede acoplar con el árbol secundario 16 mediante un embrague de ruedas dentadas S5.

La rueda móvil 124, dispuesta en el plano de engranaje ZR/II, está asignada a la marcha atrás R, y la rueda móvil 48, dispuesta en el plano de engranaje ZIII/IV, está asignada a la tercera marcha III. Entre las ruedas móviles 124 y 48 hay dispuesto un embrague de ruedas dentadas S6 que, en la marcha atrás R, acopla la rueda móvil 124 con el árbol secundario 16 y, en la tercera marcha III, acopla la rueda móvil 48 con el árbol secundario 16.

La rueda móvil 126 se engrana con la rueda fija 72 del árbol intermedio 12 en el plano de engranaje ZVb, está asignada a la quinta marcha V y se puede acoplar con el árbol secundario 16 mediante un embrague de ruedas dentadas S7. La rueda fija 128 transmite la potencia directamente, con una relación de transmisión fija, a la rueda dentada 96 del engranaje diferencial 20.

Además de la rueda móvil 52, sobre el árbol secundario 18 hay dispuestas, concéntricas y giratorias, otras tres ruedas móviles 122, 56, 76 y una rueda fija 130 concéntrica y no giratoria. La rueda móvil 52 dispuesta en el plano de engranaje ZIV/VI está asignada a la sexta marcha VI. La rueda móvil 122, dispuesta en el plano de engranaje ZR/II, está asignada a la segunda marcha II. Entre las ruedas móviles 52, 122 hay dispuesto un embrague de ruedas dentadas S8 que, en la sexta marcha VI, acopla la rueda móvil 52 con el árbol secundario 18 y, en la segunda marcha II, acopla la rueda móvil 122 con el árbol secundario 18.

La rueda móvil 56, dispuesta en el plano de engranaje ZIII/IV, está asignada a la cuarta marcha IV. La rueda móvil 76 se engrana con la rueda fija 70 instalada sobre el árbol intermedio 12 en el plano de engranaje ZIb y está asignada a la primera marcha I. Entre las ruedas móviles 56, 76 hay dispuesto un embrague de ruedas dentadas S9 que, en la cuarta marcha IV, acopla la rueda móvil 56 con el árbol secundario 18 y, en la primera marcha I, acopla la rueda móvil 76 con el árbol secundario 16. La rueda fija 130 transmite la potencia directamente, con una relación de transmisión fija, a la rueda dentada 96 del engranaje diferencial 20.

Las marchas primera y segunda I, II están dispuestas sobre el árbol secundario 18. Al cambiar de marcha de la primera a la segunda I-II la potencia se transmite siempre a través del árbol secundario 18. Se evita así tener que cambiar entre los árboles secundarios 16, 18, aumentando la comodidad del cambio.

De acuerdo con la invención, como novedad respecto de los ejemplos de las figuras 1 y 2, en el ejemplo de realización ilustrado en la figura 3 las ruedas dentadas 36, 74, 40, 70, 72 de los árboles intermedios 12, 14 pueden interactuar con el primer y el segundo embrague de cambio automático K1, K2.

La rueda móvil 40, dispuesta sobre el árbol intermedio 12 en el plano de engranaje ZIII/IV, se puede acoplar con el árbol intermedio 14 mediante un embrague de ruedas dentadas S10 y puede interactuar con el embrague de cambio automático K2. Además, la rueda móvil 40 se puede acoplar con el árbol intermedio 12 por medio de un embrague de ruedas dentadas S11 y puede interactuar con el embrague de cambio automático K1. A través de la rueda móvil 48, asignada a la tercera marcha III, así como a través de la rueda móvil 56, asignada a la cuarta marcha IV, puede transmitirse la potencia respectivamente con el embrague de cambio automático K1 cerrado o con el embrague de cambio automático K2 cerrado. Se puede ascender bajo presión desde la primera hasta la sexta marcha I-VI de forma secuencial mediante un control de solapamiento de los embragues de cambio automático K1, K2, y se puede reducir bajo presión de forma

\hbox{secuencial
mediante un control de solapamiento de los embragues  de cambio
automático K1, K2.}

En una operación de cambio de marcha desde o hasta la tercera o la cuarta marcha III, IV se elige siempre la tercera o la cuarta marcha, cambio que se puede realizar bajo presión mediante un control de solapamiento de los embragues de cambio automático K1, K2. Todos los cambios dobles de marcha, tanto ascendentes como descendentes, I-III, II-IV, III-V, IV-VI pueden efectuarse bajo presión mediante un control de solapamiento de los embragues de cambio automático K1, K2.

Por medio de los embragues de ruedas dentadas S10, S11 pueden interactuar entre sí los árboles intermedios 12, 14, en concreto, acoplando la rueda móvil 40 con el árbol intermedio 14 mediante el embrague de ruedas dentadas S10 y con el árbol intermedio 12 mediante el embrague de ruedas dentadas S11. Se puede transmitir la potencia través del embrague de cambio automático K1, del árbol intermedio 12, del embrague de ruedas dentadas S11, de la rueda móvil 40 y del embrague de ruedas dentadas S10, al árbol intermedio 14 y a través de las ruedas fijas 74 y 36. Asimismo, se puede transmitir la potencia a través del embrague de cambio automático K2, del árbol intermedio 14, del embrague de ruedas dentadas S10 de la rueda móvil 40 y del embrague de ruedas dentadas S12 al árbol intermedio 12 y a través de las ruedas fijas 70, 72. De esta manera, en particular, se puede arrancar con el primer embrague de cambio automático K1, con el segundo embrague de cambio automático K2 o con ambos embragues de cambio automático K1, K2 conjuntamente, desde la primera marcha I y también desde la segunda marcha II. En lugar de dos embragues de ruedas dentadas S10, S11, los árboles intermedios 12, 41 también pueden interactuar entre sí, en principio, mediante un elemento de cambio.

Al arrancar desde la primera marcha I con ambos embragues de cambio automático K1, K2, estos dos embragues de cambio automático K1, K2 están cerrados. El embrague de ruedas dentadas S10 acopla la rueda móvil 40 con el árbol intermedio 14, y el embrague de ruedas dentadas S11 acopla la rueda móvil 40 con el árbol intermedio 12. Además, el embrague de ruedas dentadas S9 acopla la rueda móvil 76 con el árbol secundario 18. La potencia se transmite desde el árbol primario 10, a través del primer embrague de cambio automático K1, del árbol intermedio 12, de la rueda fija 70, de la rueda móvil 76, del embrague de ruedas dentadas S9, del árbol secundario 18 y de la rueda fija 130, hasta el engranaje diferencial 20, y desde el árbol primario 10, a través del segundo embrague de cambio automático K2, del árbol intermedio 14, del embrague de ruedas dentadas S10, de la rueda móvil 40, del embrague de ruedas dentadas S11, del árbol intermedio 12, de la rueda fija 70, de la rueda móvil 76, del embrague de ruedas dentadas S9, del árbol secundario 18 y de la rueda fija 130, hasta el engranaje diferencial 20. Si en los embragues de cambio automático K1, K2 se reduce a cero

\hbox{la velocidad diferencial  de rotación, se
abre el embrague de cambio automático K2.}

Si se arranca desde la primera marcha I sólo con el segundo embrague de cambio automático K2, se puede cambiar a la segunda marcha II sin interrumpir la tracción mediante transmisión al primer embrague de cambio automático K1, o bien directamente con interrupción de la tracción. De forma análoga se puede arrancar también desde la segunda marcha II.

Números de referencia

100

101

Claims

1. Caja de cambios de ruedas dentadas en que un árbol primario (10) está unido a un engranaje diferencial (20) por medio de un primer y un segundo tren de engranajes (78, 80, 110, 112, 114, 116) paralelos entre sí, que disponen cada uno de un embrague de cambio automático por fricción (K1, K2) y un árbol intermedio (12, 14), concéntricos entre sí y dispuestos de forma coaxial con el árbol primario (10), pudiendo interactuar cada árbol intermedio (12, 14) con el árbol primario (10) por medio de uno de los embragues de cambio automático (K1, K2), y al menos también con una rueda dentada (34, 58, 62, 64, 66, 38, 68, 36, 74, 40, 70, 72) por cada árbol intermedio (12, 14), de las cuales al menos una puede interactuar con un primer árbol secundario (16 o 18) paralelo a los árboles intermedios (12, 14) y que transmite la potencia, directa o indirectamente, al engranaje diferencial (20), existiendo al menos un segundo árbol secundario (18) paralelo al primer árbol secundario (16) y que presenta una distancia axial (22, 24, 30, 32, 118, 120) con los árboles intermedios (12, 14) y/o con el engranaje diferencial (20) que es diferente de la que presenta el primer árbol secundario (16), y en que al menos una rueda dentada (34, 36, 38, 40) de al menos un árbol intermedio (12, 14) se engrana tanto con una rueda dentada (42, 44, 46, 48) sobre el primer árbol secundario (16) como con una rueda dentada (50, 52, 54, 56) sobre el segundo árbol secundario (18), estando asignadas la primera y la segunda marcha (I, II) a un mismo árbol secundario (16, 18),

caracterizada por

que la rueda dentada (64, 68, 72) de los árboles intermedios (12, 14) que se encuentre más alejada del embrague de cambio automático (K1, K2) está dispuesta en un plano de engranaje (ZV, ZVa, ZVb) asignado a la quinta marcha (V).

2. Caja de cambios de ruedas dentadas conforme a la reivindicación 1,

caracterizada por

que al menos una rueda dentada (34, 36, 38, 40) por cada árbol intermedio (12, 14) se engrana tanto con una rueda dentada (42, 44, 46, 48) sobre el primer árbol secundario (16) como con una rueda dentada (50, 52, 54, 56) sobre el segundo árbol secundario (18).

3. Caja de cambios de ruedas dentadas conforme a alguna de las reivindicaciones anteriores,

caracterizada por

que un plano de engranaje (ZII/IV) está asignado a la segunda y a la cuarta marcha (II, IV), y otro plano de engranaje (ZIII/VI) está asignado a la tercera y a la sexta marcha (III, VI).

4. Caja de cambios de ruedas dentadas conforme a la reivindicación 3,

caracterizada por

que un árbol secundario (18) está asignado a la cuarta, la quinta y la sexta marcha (IV, V, VI) y un árbol secundario (16) está asignado a la primera, la segunda y la tercera marcha (I, II, III) y a la marcha atrás (R), y el plano de engranaje (ZIII/VI) para la tercera y la sexta marcha (III, VI), el plano de engranaje (ZI) para la primera marcha (I) y el plano de engranaje (ZIV) para la cuarta marcha (IV) disponen respectivamente de una rueda dentada (34, 58, 60) sobre uno de los árboles intermedios (14), y el plano de engranaje (ZII/IV) para la segunda y la cuarta marcha (II, IV), el plano de engranaje (ZV) para la quinta marcha (ZV) y el plano de engranaje (ZR) para la marcha atrás (R) disponen respectivamente de una rueda dentada (38, 62, 64) sobre el otro árbol intermedio (12).

5. Caja de cambios de ruedas dentadas conforme a la reivindicación 3,

caracterizada por

que sobre cada árbol intermedio (12, 14) hay dispuestas no más de dos ruedas dentadas (34, 66, 38, 68).

6. Caja de cambios de ruedas dentadas conforme a la reivindicación 5,

caracterizada por

que un árbol secundario (16) está asignado a la segunda, la tercera y la quinta marcha (II, III, V) y a la marcha atrás (R), y otro árbol secundario (18) está asignado a la primera, la cuarta y la sexta marcha (I, IV, VI), y el plano de engranaje (ZIII/VI) para la tercera y la sexta marcha (III, VI) y el plano de engranaje (ZR/I) para la marcha atrás (R) y la primera marcha (I) disponen respectivamente de una rueda dentada (34, 66) sobre uno de los árboles intermedios (14), mientras que el plano de engranaje (ZII/IV) para la segunda y la cuarta marcha (II, IV) y el plano de engranaje (ZVa) para la quinta marcha (V) disponen respectivamente de una rueda dentada (38, 68) sobre el otro árbol intermedio (12).

7. Caja de cambios de ruedas dentadas conforme a alguna de las reivindicaciones anteriores,

caracterizada por

que al menos una rueda dentada (36, 74, 40, 70, 72) de al menos un árbol intermedio (12, 14) puede interactuar con el primer y el segundo embrague de cambio automático (K1, K2).

8. Caja de cambios de ruedas dentadas conforme a la reivindicación 7,

caracterizada por

que un árbol intermedio (12) puede interactuar con el otro árbol intermedio (14) mediante uno o más elementos de cambio (S10, S11).

9. Caja de cambios de ruedas dentadas conforme a la reivindicación 8,

caracterizada por

que al menos la rueda dentada (70) asignada a la primera marcha (I) puede interactuar con el primer y el segundo embrague de cambio automático (K1, K2).

10. Caja de cambios de ruedas dentadas conforme a la reivindicación 9,

caracterizada por

que se puede optar por utilizar el primer embrague de cambio automático (K1) y el segundo embrague de cambio automático (K2) de forma individual o conjunta para arrancar desde la primera marcha (I).

11. Caja de cambios de ruedas dentadas conforme a alguna de las reivindicaciones 1 a 6,

caracterizada por

que un plano de engranaje (ZIII/IV) está asignado a la tercera y la cuarta marcha (III, IV) y una rueda dentada del plano de engranaje (ZIII/IV) instalada sobre el árbol intermedio (12) puede interactuar con el primer y el segundo embrague de cambio automático (K1, K2).

12. Caja de cambios de ruedas dentadas conforme a la reivindicación 11,

caracterizada por

que un árbol secundario (18) está asignado a la primera, la segunda, la cuarta y la sexta marcha (I, II, IV, VI), y el otro árbol secundario (16) está asignado a la tercera, la cuarta y la quinta marcha (III, IV, V) y a la marcha atrás (R), y un plano de engranaje (ZIV/VI) para la cuarta y la sexta marcha (IV/VI) y un plano de engranaje (ZR/II) para la marcha atrás y la segunda marcha disponen respectivamente de una rueda dentada (36, 74) sobre uno de los árboles secundarios (14), mientras que un plano de engranaje (ZIb) para la primera marcha (I) y un plano de engranaje (ZVb) para la quinta marcha (V) disponen respectivamente de una rueda dentada (40, 70, 72) sobre el otro árbol secundario (12).