ES2201393T3 - Caja de cambios para un vehiculo automovil. - Google Patents

Caja de cambios para un vehiculo automovil.

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ES2201393T3 ES98121361T ES98121361T ES2201393T3 ES 2201393 T3 ES2201393 T3 ES 2201393T3 ES 98121361 T ES98121361 T ES 98121361T ES 98121361 T ES98121361 T ES 98121361T ES 2201393 T3 ES2201393 T3 ES 2201393T3
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Abstract

UNA CAJA DE CAMBIOS (1) PARA UN VEHICULO AUTOMOVIL COMPRENDE UNA CAJA EXTERIOR (4), UN EJE DE ENTRADA (10) Y UN EJE ACCIONADO (12), COAXIALES ENTRE SI, Y AL MENOS UN CONTRAEJE (11) QUE PUEDE IR ACOPLADO ANGULARMENTE CON EL EJE DE ENTRADA (10) Y CON EL EJE ACCIONADO (12), POR MEDIO DE UNA SERIE DE PARES DE ENGRANAJES (21), A FIN DE DEFINIR UNA SERIE DE RELACIONES DE TRANSMISION (M1 - M6, R1, R2) ENTRE EL EJE DE ENTRADA (10) Y EL EJE ACCIONADO (12); EL EJE DE ENTRADA (10) Y EL EJE ACCIONADO (12) SE SOPORTAN, A TRAVES DE UNOS COJINETES (14, 16) POR LAS PAREDES RESPECTIVAS (5, 9) DE LA CAJA (4), CERCA DE LAS PRIMERAS PARTES DE EXTREMO RESPECTIVAS (13, 15) OPUESTAS ENTRE SI, Y COMPRENDEN UNAS SEGUNDAS PARTES RESPECTIVAS (17A, 19), MONTADAS UNA DENTRO DE LA OTRA, Y QUE SE SOPORTAN MUTUAMENTE ENTRE SI A TRAVES DE UN PAR DE COJINETES SEPARADOS AXIALMENTE (20).

Description

Caja de cambios para un vehículo automóvil.
La presente invención se refiere a una caja de cambios para un vehículo automóvil, en particular, un vehículo industrial.
Se conocen cajas de cambios que comprenden una caja exterior, un eje de entrada y un eje accionado, que son coaxiales entre sí, y al menos un contraeje que puede acoplarse angularmente con el eje de entrada y con el eje accionado mediante una pluralidad de pares de engranajes con el fin de definir una pluralidad de relaciones de transmisión entre el eje de entrada y el eje accionado; el eje de entrada y el eje accionado son soportados, mediante unos pares respectivos de cojinetes, por paredes respectivas de la caja, en las proximidades de unas primeras partes extremas respectivas que son axialmente opuestas entre sí.
Los segundos extremos de los dos ejes, que son adyacentes entre sí, están soportados por una pared intermedia de la caja; por ejemplo, el segundo extremo de uno de los dos ejes está soportado por la pared intermedia mediante un cojinete y a su vez soporta, mediante un cojinete adicional, el segundo extremo del otro eje con el que es interno o externamente coaxial.
Una desventaja de las cajas de cambios del tipo descrito anteriormente reside en el hecho de que tiene que proporcionarse la pared intermedia de la caja; la caja es entonces compleja y costosa, e incrementa el tamaño axial total de la caja de cambios.
El documento FR-A-1 258 053 describe una caja de cambios que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1.
Un objeto de la presente invención es proporcionar una caja de cambios mejorada que tenga una estructura más simple y un tamaño axial reducido.
Este objeto se logra con una caja de cambios según la reivindicación 1.
La presente invención se expone con mayor detalle en la siguiente descripción de una realización preferida de la misma, proporcionada únicamente a título de ejemplo no limitativo y realizada con referencia al dibujo adjunto, que muestra una sección longitudinal a través de esta realización.
En el dibujo se muestra generalmente como 1 una caja de cambios para un vehículo industrial, en particular, un camión.
La caja 1 de cambios comprende un tren 2 principal y un reductor 3 de velocidad en cascada, alojados en una caja 4 exterior. La caja 4 tiene unas paredes 5, 6 frontales, opuestas, respectivas, y está dividida por una pared 9 intermedia en dos compartimentos 7, 8 que alojan, respectivamente, el tren 2 principal y el reductor 3 de velocidad.
El tren 2 principal comprende un eje 10 de entrada de eje A, un contraeje 11 de eje B paralelo al eje A, un eje 12 accionado coaxial con el eje 10 de entrada, y una pluralidad de engranajes, mostrados en general como 21, para conectar el eje 10 de entrada y el eje 12 accionado al contraeje 11 según una pluralidad de relaciones de transmisión, tal como se describirá en detalle más adelante.
El eje 10 de entrada está soportado, mediante un cojinete 14, por la pared 5 frontal de la caja 4, en las proximidades de una primera parte 13 extrema de este eje 10. El eje 12 accionado está soportado, mediante un cojinete 16, por la pared 9 de la caja 4, en las proximidades de una primera parte 15 extrema de este eje 12 opuesta a la parte 13 extrema del eje 10 de entrada.
El eje 10 de entrada tiene una cavidad 17 axial abierta por un extremo 18 de este eje, opuesta a la parte 13; la cavidad 17 se extiende sustancialmente a lo largo de la totalidad de la parte 17a del eje 10 de entrada comprendida entre el extremo 18 y la parte 13 extrema. Una segunda parte 19 extrema del eje 12 accionado, opuesta a la parte 15, se extiende dentro de la cavidad 17; el soporte mutuo de las partes 17a y 19 tiene lugar mediante un par de cojinetes 20, ventajosamente jaulas de rodillos, interpuestos radialmente entre estas partes y dispuestos separados el uno del otro, en las proximidades de los extremos axiales opuestos de la cavidad 17.
El contraeje 11 está soportado, mediante unos cojinetes 24 respectivos, por la pared 5 frontal y la pared 9 intermedia de la caja 4, en la ubicación de sus extremos 22, 23 opuestos.
El contraeje 11 define integralmente cuatro ruedas 25, 26, 27, 28 dentadas, separadas axialmente las unas de las otras a lo largo del eje 11, desde el extremo 22 hasta el extremo 23, y que tienen diámetros progresivamente descendientes.
La rueda 25 engrana con una primera rueda 29 dentada montada de manera loca en el eje 10 de entrada; la rueda 26 está acoplada angularmente, mediante un engranaje 26a loco inversor, a una segunda rueda 30 dentada loca en el eje 10 de entrada, y engrana simultáneamente con una tercera rueda 31 dentada loca en el eje 10 de entrada.
La rueda 27 y la rueda 28 engranan, respectivamente, con una rueda 32 dentada montada de manera loca en el eje 12 accionado en una posición inmediatamente adyacente al extremo 18 de eje 10 de entrada, y con una rueda 33 dentada montada de manera loca en el eje 12 accionado en una posición adyacente al cojinete 16.
Las ruedas 29 y 30 pueden ser engranadas selectivamente en el eje 10, de una manera conocida que no se describe por tanto en detalle, por un acoplamiento 35 sincronizado interpuesto entre estas ruedas 29, 30 y dotado con una camisa 36 deslizante de control. De una manera totalmente análoga, las ruedas 31 y 32 pueden ser engranadas selectivamente en el eje 10 de entrada por un acoplamiento 37 sincronizado interpuesto entre estas ruedas 31, 32 y dotado con una camisa 38 deslizante de control. Por último, las ruedas 32 y 33 pueden ser engranadas selectivamente en el eje 12 accionado por un acoplamiento 39 sincronizado interpuesto entre estas ruedas 32, 33 y dotado con una camisa 40 deslizante de control.
Las camisas 36, 38 y 40 se muestran en su posición intermedia (neutral) y pueden moverse entre una posición desplazada a la izquierda (con referencia al dibujo), en la que están adaptadas para engranar, respectivamente, con la rueda 29 en el eje 10 de entrada, la rueda 31 en el eje 10 de entrada y la rueda 32 en el eje 12 accionado, y una posición desplazada a la derecha (con referencia al dibujo), en la que están adaptadas para engranar, respectivamente, con la rueda 30 en el eje 10 de entrada, la rueda 32 en eje 10 de entrada y la rueda 33 en el eje 12 accionado.
Desde un punto de vista operacional, el tren 2 principal puede considerarse que está formado por un paso 41 "base" con dos relaciones T1, T2, definidas por los pares de ruedas 28-33 y 27-32, y por un paso 42 multiplicador de relación o "divisor" dispuesto aguas arriba del paso 41 base y que tiene tres relaciones L (baja), M (media) y H (alta) de marcha adelante, definidas por los pares de ruedas 29-25, 31-26 y 32-27, y una relación R de marcha atrás, definida por las ruedas 26 y 30 mediante el engranaje 26a loco.
El reductor 3 de velocidad es de tipo epicicloidal y comprende esencialmente, de manera conocida, un engranaje 44 solar proporcionado rígidamente en la parte 15 extrema del eje 12 accionado, y una pluralidad de engranajes 45 planetarios que engranan con el engranaje 44 solar y están espaciados alrededor del último de manera angularmente equidistante. Los engranajes planetarios están montados para girar sobre unos pasadores 46 respectivos soportados por un soporte 47 de tren, rígido con un eje 48 de salida de la caja de cambios que está soportado rígidamente con respecto a la caja 4 de la caja 1 de cambios.
El reductor 3 de velocidad comprende adicionalmente una corona 49 exterior dotada con unos dientes 50 internos que engranan con los engranajes 45 planetarios y que pueden deslizarse axialmente sobre los mismos. Los engranajes 45 planetarios proporcionan exclusivamente el soporte radial de la corona 49, respecto a los cuales ésta puede por tanto centrarse.
Un acoplamiento 57 sincronizado de tipo conocido, que por tanto no se describe en detalle, dotado con una camisa 58 de control rígida con la corona 56 y adaptado para ser desplazado axialmente por un dispositivo accionador (no mostrado), puede hacer selectivamente rígida la corona 56 a la caja 4 o con el soporte 47 del tren.
La caja 1 de cambios funciona como sigue.
Las relaciones L, R, M y H del divisor 42 se obtienen engranando respectivamente la rueda 29 (la camisa 36 a la izquierda), la rueda 30 (la camisa 36 a la derecha), la rueda 31 (la camisa 38 a la izquierda) y la rueda 32 (la camisa 38 a la derecha) con el eje 10 de entrada. Las dos relaciones T1 y T2 del paso base se obtienen al engranar respectivamente la rueda 33 (la camisa 40 a la derecha) y la rueda 32 (la camisa 40 a la izquierda) con el eje 12 accionado.
Las relaciones L, M, H del divisor 41 forman una progresión de relaciones inferior a la definida por las relaciones T1, T2 del paso 42 base; por tanto, las seis relaciones M1 - M6 de marcha adelante que pueden obtenerse con el tren 2 principal forman una progresión cuyos elementos están en el orden siguiente: M1=L*T1; M2=M*T1; M3=H*T1; M4=L*T2; M5=M*T2; M6=1 (debería notarse que la relación M6, que se obtiene al engranar simultáneamente la rueda 32 con el eje 10 de entrada y con el eje 12 accionado, define una condición de reajuste directo entre estos ejes).
Al combinar la relación R en el divisor 41 con las dos relaciones del paso 42 base se obtienen dos marchas R1, R2 hacia atrás.
El reductor 3 de velocidad puede fijarse en una condición de reajuste directo (la camisa 58 a la izquierda, tal como se muestra en la parte inferior del dibujo), en la que la corona 49 está rígida con el soporte 47 del tren y por tanto bloquea el tren epicicloidal al hacer el engranaje 44 solar (y por tanto el eje 12 accionado) angularmente rígido con el soporte 47 del tren (y por tanto con el eje 48 de salida de la caja 1 de cambios), y en una condición de reducción (con una relación elevada de reducción, por ejemplo superior a 3), en la que la corona 49 se fija a la caja 4 (la camisa 58 a la derecha, en la parte superior del dibujo).
Por tanto, se definen, en combinación con las relaciones M1-M6 del tren 2 principal, dos intervalos sucesivos de relaciones que forman en conjunto una serie progresiva de doce relaciones de transmisión hacia adelante.
Las dos relaciones hacia atrás del tren 2 principal se emplean únicamente en combinación con la posición reducida del tren 3 reductor. Por tanto, la caja 1 de cambios tiene un total de doce marchas hacia delante y dos marchas hacia atrás.
Las ventajas que se consiguen con la presente invención son evidentes a partir de un examen de los atributos característicos de la caja 1 de cambios.
En particular, el soporte mutuo entre el eje 10 de entrada y el eje 12 accionado proporcionado por los dos cojinetes 20 posibilita evitar el empleo de una pared intermedia de la caja 4 dentro del compartimento 7. Por tanto, la caja 4 tiene una forma menos compleja y es menos costosa y más ligera. Además, se reduce el tamaño axial del tren 2 principal y, por tanto, la caja de cambios es más compacta.
Mediante el uso de una única rueda 26 en el contraeje 11, acoplada simultáneamente con las ruedas 30 (a través del engranaje 26a loco) y 31 del eje 10 de entrada para formar una relación de transmisión de marcha adelante y una relación de transmisión de marcha atrás del divisor 42, se proporciona una reducción adicional de tamaño y de costes.
Es evidente que podrían realizarse modificaciones y variaciones a la caja 1 de cambios, tal como se ha descrito, sin aparatarse del alcance de protección de las reivindicaciones.
En particular, el reductor 3 de velocidad puede ser distinto o puede omitirse cuando el número total de engranajes de la caja 1 de cambios puede obtenerse con un único tren; el número de engranajes del tren principal puede ser distinto y la disposición de los engranajes puede variarse; además, el tren principal puede tener dos contraejes en vez de un único contraeje.

Claims (5)

1. Caja de cambios para un vehículo automóvil, en particular, un vehículo industrial, del tipo que comprende una caja (4) exterior, un eje (10) de entrada y un eje (12) accionado coaxiales el uno con el otro, y al menos un contraeje (11) que puede acoplarse angularmente al eje (10) de entrada y al eje (12) accionado mediante una pluralidad de pares de ruedas (13) dentadas con el fin de definir una pluralidad de relaciones de transmisión entre el eje (10) de entrada y el eje (12) accionado, teniendo el eje (10) de entrada y el eje (12) accionado unas primeras partes (13, 15) extremas respectivas, axialmente opuestas entre sí, y unas segundas partes (17a, 19) respectivas adyacentes la una a la otra, estando las primeras partes (13, 15) de estos ejes soportadas, a través de unos cojinetes (14, 16), por unas paredes (5, 9) respectivas de la caja (4), teniendo la segunda parte (17a) de uno de estos ejes (10) una cavidad (17) que aloja la segunda parte (19) de otro de estos ejes (12), estando dos cojinetes (20) alojados en la cavidad (17), interpuestos entre las segundas partes (17a, 19) de los ejes (10, 12) y separados axialmente entre sí a fin de definir un soporte relativo entre estos ejes (10, 12), comprendiendo dicha caja de cambios un paso (42) multiplicador de relaciones, definido por una pluralidad de pares de ruedas (29, 25; 30, 26; 32, 27) dentadas interpuestos entre el eje (10) de entrada y el contraeje (11), y un paso (41) base definido por una pluralidad de pares de ruedas (27, 32; 28, 33) dentadas interpuestos entre el contraeje (11) y el eje (12) accionado, caracterizada porque el paso (42) multiplicador de relaciones define una pluralidad de relaciones (L, M, H) de transmisión de marcha adelante y una relación (R) de marcha atrás, con lo que dos ruedas (30) dentadas de dicha relación (R) de transmisión son soportadas por dicho eje (10) de entrada.
2. Caja de cambios según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende, en cascada, un tren (2) principal que comprende dicho paso (42) multiplicador de relaciones y dicho paso (41) base, y un reductor (3) epicicloidal de velocidad que tiene un engranaje (44) solar rígido con el eje (12) accionado.
3. Caja de cambios según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la relación de transmisión de marcha atrás comprende un engranaje (26a) loco que se engrana con dicha rueda (30) dentada soportada por el eje (10) de entrada y con una rueda (26) dentada del contraeje (11).
4. Caja de cambios según la reivindicación 3, caracterizada porque la rueda (26) dentada del contraeje (11) engrana simultáneamente con el engranaje (26a) loco y con una rueda (31) dentada de dichas relaciones de transmisión de marcha adelante.
5. Caja de cambios según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el paso (41) base define dos relaciones (T1, T2) y porque el paso (42) multiplicador de relaciones define tres relaciones (L, M, H) de transmisión de marcha adelante.
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