ES2276068T3 - Sistema de transmision de relacion continuamente variable. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de transmisión de relación continuamente variable de múltiples regímenes, el cual comprende: ejes coaxiales de entrada (16) y de salida (24) del sistema; una unidad de transmisión de relación continuamente variable (variador) conectada coaxialmente al eje de entrada del sistema y que posee un eje coaxial de salida de variador (18); y un tren de engranajes epicicloidal de combinación (E1) que posee un planeta de entrada (S1) conectado para transmitir impulso al eje de salida del variador, un portasatélites (C1) conectado para transmitir impulso al eje de entrada del sistema (16) y un primer satélite (P1) montado en el portasatélites y acoplado para transmitir impulso al planeta de entrada (S1); en el que el primer satélite (P1) proporciona impuso a un primer eje de salida intermedio (22), el cual está dispuesto coaxialmente con respecto al eje de entrada del sistema, y el primer satélite (P1) suministra la entrada (28 y 30) para un segundo tren de engranajes epicicloidal (E2); caracterizado porque el primer eje de salida intermedio (22) está conectado de forma selectiva al eje de salida del sistema mediante un primer embrague (H) en un funcionamiento de régimen alto de la transmisión, que opera desde una relación de modo sincrónico hasta una sobremultiplicación de gran potencia, y en el que el segundo tren de engranajes (E2) posee una salida (32) que está conectada, de forma selectiva, al eje de salida del sistema (24) a través de un elemento de frenado (L) en una operación de régimen bajo de la transmisión, con un funcionamiento que va desde una relación máxima de contramarcha, pasando por un punto neutro de engranaje, hasta una relación en modo sincrónico.
Description
Sistema de transmisión de relación continuamente
variable.
La presente invención se refiere a sistemas de
transmisión de relación continuamente variable, tal y como se
definen en el preámbulo de la reivindicación 1 y se divulgan en
DE-A-100 21 912, en donde se
describen dos regímenes operativos.
Asimismo, la presente invención proporciona un
sistema de transmisión de relación continuamente variable que posee
un eje coaxial de entrada y salida de sistema y una unidad de
transmisión de relación continuamente variable (conocida como
"variador") conectada coaxialmente al eje de entrada del
sistema y que posee un eje coaxial de salida de variador. Un tren de
engranajes epicicloidal de combinación recibe el impulso de la
entrada del sistema y de la salida del variador. Mediante el uso
apropiado de embragues y otros elementos de frenado, el sistema
puede funcionar en un régimen de engranaje alto o en un régimen de
engranaje bajo. Se pueden encontrar ejemplos de este tipo de
transmisiones en
JP-A-6-174033 y
JP-A-62-255655.
Inevitablemente, se producen pequeñas pérdidas
de potencia al engranarse los engranajes. Por consiguiente, con el
fin de potenciar al máximo la eficacia es recomendable reducir el
número de engranes o acoplamientos de engranajes, en particular en
el tren de engranajes epicicloidal de combinación, en el que las
pérdidas se pueden ver incrementadas en gran medida durante el
funcionamiento en modo de "recirculación de potencia". Por lo
tanto, uno de los objetivos de la presente invención es
proporcionar una transmisión de relación continuamente variable
"coaxial" del tipo descrito con un número reducido de
acoplamientos de engranajes.
Las configuraciones "coaxiales" en el
estado de la técnica previo también requieren velocidades de
engranaje relativamente altas, que a su vez exigen cojinetes más
caros y suelen aumentar el grado de desgaste. Otro objetivo de la
presente invención es la reducción de dichas velocidades de
engranaje.
De acuerdo con la presente invención, se
suministra un sistema de transmisión de relación continuamente
variable de múltiples regímenes que comprende las características de
la reivindicación 1.
De acuerdo con la configuración mencionada
anteriormente, cuando la salida del segundo tren de engranajes
epicicloidal está conectada al eje de salida del sistema (que se
corresponde con el funcionamiento de régimen bajo), es posible
reducir al mínimo el número de acoplamientos de engranajes,
minimizando así las pérdidas que se producen en el tren de
engranajes epicicloidal de combinación, especialmente cuando se
encuentra en un modo de recirculación de potencia. Además, el tren
de engranajes epicicloidal de combinación de la configuración
anterior no requiere una corona o engranaje de anillo. De esta forma
se reduce significativamente el tamaño físico requerido por el
juego de engranajes epicicloidal de combinación y,
consiguientemente, ello permite una flexibilidad mucho mayor en la
selección de los tamaños relativos del satélite (planet
gear) y del portasatélites (planet carrier). Esta
configuración permite una selección de engranajes que posibilita al
tren de engranajes de combinación epicicloidal funcionar a
velocidades más lentas, en comparación con las configuraciones del
estado de la técnica previo, reduciéndose así el desgaste,
minimizándose las pérdidas y disminuyendo las demandas sobre otros
componentes, como por ejemplo los cojinetes.
La configuración anterior también permite que la
recirculación de potencia tenga lugar en un funcionamiento de
régimen alto de la transmisión.
Preferentemente, se proporciona al primer eje de
salida intermedio un engranaje central o planeta (sun gear)
impulsado por el primer portasatélites del tren de engranajes
epicicloidal de combinación. Preferentemente, el planeta en el eje
de salida tiene el mismo tamaño que el planeta de entrada.
Preferentemente, el eje del satélite del tren de
engranajes epicicloidal de combinación puede soportar un segundo
satélite que rota con el primero y proporciona impulso al primer eje
de salida intermedio. Convenientemente, el segundo satélite tiene el
mismo tamaño que el primer satélite.
El eje del primer satélite del tren de
engranajes epicicloidal de combinación puede soportar un tercer
satélite que rota con el primer satélite y proporciona la entrada
para el segundo tren de engranajes epicicloidal.
El segundo tren de engranajes epicicloidal
preferentemente comprende un segundo planeta de entrada impulsado
por el tren de engranajes epicicloidal de combinación, un satélite
impulsado por el segundo planeta de entrada y un portasatélites que
forma la salida del segundo tren de engranajes epicicloidal.
Preferentemente, el sistema también comprende
engranajes intermedios que conectan al tren de engranajes
epicicloidal de combinación con el segundo planeta de entrada.
Preferentemente, el segundo tren de engranajes
epicicloidal de combinación comprende un segundo planeta acoplado
al satélite del segundo tren de engranajes epicicloidal.
En una modalidad, este sistema comprende medios
para frenar de forma selectiva el segundo planeta. Ello puede
comprender, convenientemente, un embrague interpuesto entre el
segundo planeta y la caja del sistema de transmisión.
En otra modalidad, el planeta se mantiene
estacionario con respecto a la caja de transmisión y el elemento de
frenado comprende medios de embrague para conectar, de forma
selectiva, la salida del segundo tren de engranajes epicicloidal con
el eje de salida del sistema.
A continuación se describirán, a título de
ejemplo únicamente, modalidades específicas de la presente
invención que hacen referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
la Figura 1 es un diagrama ilustrativo de una
primera modalidad de transmisión continuamente variable, de acuerdo
con la presente invención; y
la Figura 2 es un diagrama ilustrativo de una
segunda modalidad de transmisión continuamente variable, de acuerdo
con la presente invención, que representa una modificación de la
modalidad de la Figura 1.
Por lo que respecta a la Figura 1, un sistema de
transmisión de relación continuamente variable comprende un
variador (V) del tipo conocido toroidal con tracción de rodillo, el
cual posee dos discos rebajados toroidalmente (10) ubicados en los
respectivos extremos de la unidad y un par de discos de salida
similares (12), cada uno emplazado en frente de su respectivo disco
de entrada (10) y rotando con el otro. Se han montado conjuntos de
rodillos (14) entre las caras opuestas de los discos de entrada y
de salida (10 y 12) para transmitir el impulso desde los discos de
entrada (10) hasta los discos de salida (12) con una relación que
resulta variable al inclinar los rodillos (14).
Un eje de entrada al sistema (16) está conectado
y proporciona impulso a los discos de entrada (10). El variador
proporciona una salida a través de un eje de salida de variador
tubular (18), el cual está dispuesto coaxialmente con respecto al
eje de entrada (16). El extremo del eje (18) más alejado del
variador (V) impulsa al planeta (S1) de un primer tren de engranajes
epicicloidal de combinación (E1). El eje de entrada (16) está
conectado y proporciona impulso al portasatélites (C1) del tren de
engranajes (E1), el cual también está conectado al más interno de
los dos discos de entrada de variador (10). El portasatélites (C1)
soporta los satélites de entrada (P1) acoplados al planeta (S1) e
impulsados por éste. Cada uno de los satélites (P1) está montado en
el portasatélites (C1) por medio de un eje asociado (20), el cual
soporta adicionalmente el primer y segundo satélites de salida (PX1
y PY1). El satélite de salida (PX1) es idéntico al satélite (P1) y
transfiere la salida integrada del tren de engranajes, (E1) a través
de un planeta de salida (S2) (del mismo tamaño que el planeta de
entrada (S1)), a un eje de salida intermedio (22) dispuesto
coaxialmente con el eje de entrada del sistema (16). Se puede
transmitir de forma selectiva el impulso del eje de salida
intermedio a través de un embrague de régimen alto (H) a un eje de
salida del sistema (24).
El satélite de salida (PY1) tiene un diámetro
más pequeño que los satélites (P1 y PX1) y se engrana con un piñón
(26) formado en un extremo de un eje de salida intermedio tubular
(28), dispuesto coaxialmente con respecto al eje de entrada (16).
También se suministra al extremo opuesto del eje de salida
intermedio tubular (28) un piñón (30) de diámetro más pequeño que el
otro piñón (26). El piñón (30) se engrana con los satélites de mayor
diámetro (P2) de un segundo juego sencillo de engranajes
epicicloidal de contramarcha (E2). Los satélites (P2) están
montados en un portasatélites (C2) que está conectado con un segundo
eje de salida intermedio tubular (32), dispuesto coaxialmente con
respecto al eje de entrada del sistema (16), y que a su vez está
conectado con el eje de salida del sistema (24).
Los satélites (P2) del segundo juego de
engranajes epicicloidal (E2) están ubicados cada uno en un extremo
de un eje respectivo (34) montado en el portasatélites (C2). El
extremo opuesto de cada eje (34) soporta otro satélite más pequeño
(PX2) que se engrana con un planeta (36) ubicado en un extremo de
un eje de transferencia tubular (38) dispuesto coaxialmente con
respecto al eje de entrada del sistema (16). El otro extremo del eje
de transferencia (38) está conectado con un lateral de un elemento
de frenado en forma de un embrague de régimen bajo (L), mientras
que el otro lateral está conectado con la caja de transmisión
(40).
La transmisión posee tres regímenes de
funcionamiento, a saber, un régimen alto, un régimen bajo y un modo
sincrónico.
En el régimen alto, en el que la transmisión
funciona a velocidades que van desde una relación de modo
sincrónico hasta una sobremultiplicación de gran potencia, el
embrague de régimen alto (H) está acoplado y el embrague de régimen
bajo (L) está desacoplado. Esto permite la salida del tren de
engranajes epicicloidal de combinación (E1), el cual recibe
entradas de los discos de entrada (10) y de los discos de salida
(12) del variador (V) que se transmiten al eje de salida del
sistema (24) desde los satélites de salida (PX1) del primer juego
de engranajes epicicloidal (E1), el planeta de salida (S2), el eje
de salida intermedio (22) y el embrague de régimen alto (H).
También se transmite una salida de los otros satélites de salida
(PYI) del primer juego de engranajes epicicloidal de combinación
(E1) al segundo juego de engranajes epicicloidal (E2), pero puesto
que el embrague de régimen bajo (L) está desacoplado no se
transmite la salida al portasatélites (C2). De hecho, el
portasatélites (C2) simplemente rota con el eje de salida del
sistema (24) al que está conectado. Si los planetas (S1 y S2) tienen
el mismo diámetro, el eje intermedio (22) rotará a la misma
velocidad que el eje de salida del variador (18). Sin embargo, si se
varían los tamaños relativos de los planetas (S1 y S2) se creará un
segundo funcionamiento epicicloidal de características muy similares
al tren de engranajes de régimen bajo. En consecuencia, esta
configuración simplemente permite que la recirculación de potencia
se produzca a través del variador (V) en una operación de régimen
alto. Es posible determinar, por consiguiente, el punto de
desplazamiento sincrónico de forma independiente de la amplitud de
relación del variador.
En el régimen bajo, en el que la transmisión
funciona desde una posición máxima de contramarcha, pasando por un
"punto neutro de engranaje", hasta llegar a una relación de
modo sincrónico, el embrague de régimen alto (H) está desacoplado y
el embrague de régimen bajo (L) está acoplado. El desacoplamiento
del embrague de régimen alto (H) aísla el eje de salida del sistema
(24) del satélite de salida (PX1) del juego de engranajes
epicicloidal de combinación (E1). Asimismo, el acoplamiento del
embrague de régimen bajo (L) permite que el impulso de salida del
primer juego de engranajes epicicloidal de combinación (E1) al
segundo juego de engranajes epicicloidal (E2) se transfiera al
portasatélites (C2) del segundo juego de engranajes epicicloidal
(E2) al proporcionar una fuerza de reacción desde la caja de
transmisión (40). El impulso se transmite a continuación al segundo
eje de salida intermedio tubular (32) y, desde aquí, al eje de
salida del sistema (24).
Es posible pasar de un régimen alto a un régimen
bajo o viceversa en el denominado "modo sincrónico", en el
cual la transmisión funciona en una condición en la que el eje de
salida intermedio (22) que va desde el juego de engranajes
epicicloidal de combinación (E1) y el segundo eje de salida
intermedio tubular (32) que va desde el segundo juego de engranajes
epicicloidal (E2) rotan a la misma velocidad o a casi la misma
velocidad. Para cambiar de régimen se acopla el embrague del nuevo
régimen de forma que ambos embragues están simultáneamente
acoplados durante un breve periodo de tiempo, y a continuación se
desacopla el embrague del régimen previo.
Se podrá observar que durante el régimen bajo
los únicos engranajes que están acoplados activamente en el juego
de engranajes epicicloidal de combinación (E1) son los satélites (P1
y PY1), reduciéndose así al mínimo las pérdidas que se producen en
el tren de engranajes epicicloidal de combinación (E1),
especialmente en el modo de recirculación de potencia. En el
funcionamiento de régimen alto no se produce un número mayor de
engranes que en las transmisiones del estado de la técnica previo.
Sin embargo, también cabe destacar que la presente invención
permite el uso de un juego de engranajes epicicloidal de combinación
(E1) que no posee una corona o engranaje de anillo. No sólo se
reduce así el peso de la transmisión, sino que esto también permite
una mayor flexibilidad en la selección de los tamaños relativos de
los satélites (P1, PX1 y PY1). Ello, a su vez, permite la reducción
de la velocidad de los componentes y disminuye el número de
engranes a un mínimo.
La modalidad de la Figura 2 es muy similar a la
de la Figura 1. La única diferencia significativa es la ubicación
del miembro de frenado de régimen bajo. Las características de la
modalidad de la Figura 2 que se corresponden con las características
de la modalidad de la Figura 1 se ilustran mediante los mismos
números de referencia, describiéndose únicamente las diferencias de
construcción.
Las diferencias se refieren al segundo juego de
engranajes epicicloidal, identificado como E2' en la Figura 2. Los
satélites (P2 y PX2) son idénticos a los de la primera modalidad,
aunque el planeta (36') está conectado de forma fija a la caja de
transmisión (40). El impulso del segundo eje de salida intermedio
tubular (32') se toma continuamente del portasatélites (C2) y se
conecta de forma selectiva al eje de salida del sistema (24) por
medio de un embrague de régimen bajo (L').
La variación de la Figura 2 tiene la ventaja de
que cuando el embrague de régimen bajo (L') está desacoplado, el
segundo tren de engranajes epicicloidal (E2') está completamente
desacoplado del eje de salida del sistema (24) (en contraposición a
la primera modalidad, en la que el eje de salida intermedio (32)
siempre está acoplado al eje de salida del sistema (24)), de forma
que cualquier problema derivado del segundo juego de engranajes
epicicloidal durante el funcionamiento de régimen alto no se
transmite al eje de salida del sistema (24).
La invención no está restringida a los detalles
de las modalidades anteriores. En particular, se pueden utilizar
variadores de tipos diferentes a los descritos en el presente.
Asimismo, los engranajes pueden ser de diferentes tamaños para
adaptarlos a circunstancias específicas. Por ejemplo, en las
modalidades descritas, el planeta (S1) del tren de engranajes
epicicloidal tiene el mismo tamaño que el planeta de salida (S2).
Sin embargo, si es necesario, S1 puede ser más grande o más pequeño
que S2, en vez de tener el mismo tamaño.
Claims (12)
1. Un sistema de transmisión de relación
continuamente variable de múltiples regímenes, el cual
comprende:
ejes coaxiales de entrada (16) y de salida (24)
del sistema;
una unidad de transmisión de relación
continuamente variable (variador) conectada coaxialmente al eje de
entrada del sistema y que posee un eje coaxial de salida de variador
(18); y
un tren de engranajes epicicloidal de
combinación (E1) que posee un planeta de entrada (S1) conectado
para transmitir impulso al eje de salida del variador, un
portasatélites (C1) conectado para transmitir impulso al eje de
entrada del sistema (16) y un primer satélite (P1) montado en el
portasatélites y acoplado para transmitir impulso al planeta de
entrada (S1);
en el que el primer satélite (P1) proporciona
impuso a un primer eje de salida intermedio (22), el cual está
dispuesto coaxialmente con respecto al eje de entrada del sistema, y
el primer satélite (P1) suministra la entrada (28 y 30) para un
segundo tren de engranajes epicicloidal (E2);
caracterizado porque el primer eje de
salida intermedio (22) está conectado de forma selectiva al eje de
salida del sistema mediante un primer embrague (H) en un
funcionamiento de régimen alto de la transmisión, que opera desde
una relación de modo sincrónico hasta una sobremultiplicación de
gran potencia, y en el que el segundo tren de engranajes (E2) posee
una salida (32) que está conectada, de forma selectiva, al eje de
salida del sistema (24) a través de un elemento de frenado (L) en
una operación de régimen bajo de la transmisión, con un
funcionamiento que va desde una relación máxima de contramarcha,
pasando por un punto neutro de engranaje, hasta una relación en
modo sincrónico.
2. Un sistema de transmisión, tal y como se
reivindica en la reivindicación 1, en el que se suministra un
planeta (S2) al primer eje de salida intermedio (22). Este planeta
es impulsado por el primer satélite (P1) del tren de engranajes
epicicloidal de combinación.
3. Un sistema de transmisión, tal y como se
reivindica en la reivindicación 2, en el que el planeta (S2) en el
eje de salida (22) tiene el mismo tamaño que el planeta de entrada
(S1).
4. Una transmisión, tal y como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el que el eje (20)
del satélite del tren de engranajes epicicloidal de combinación
(E1) soporta un segundo satélite (PX1) que rota con el primer
satélite (P1) y proporciona impulso al primer eje de salida
intermedio (22).
5. Un sistema de transmisión, tal y como se
reivindica en la reivindicación 4, en el que el segundo satélite
(PX1) tiene el mismo tamaño que el primer satélite (P1).
6. Un sistema de transmisión, tal y como se
reivindica en las reivindicaciones 4 ó 5, en el que el eje (20) del
primer satélite (P1) del tren de engranajes epicicloidal de
combinación soporta un tercer satélite (PY1) que rota con el primer
satélite (P1) y proporciona la entrada para el segundo tren de
engranajes epicicloidal (E2).
7. Un sistema de transmisión, tal y como se
reivindica en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el
que el segundo tren de engranajes epicicloidal (E2) comprende un
segundo planeta de entrada (30) impulsado por el tren de engranajes
epicicloidal de combinación (E1), un satélite (P2) impulsado por el
segundo planeta de entrada (30) y un portasatélites (C2) que forma
la salida del segundo tren de engranajes epicicloidal.
8. Un sistema de transmisión, tal y como se
reivindica en la reivindicación 7, que comprende engranajes
intermedios (26) que conectan al tren de engranajes epicicloidal de
combinación (E1) con el segundo planeta de entrada (30).
9. Un sistema de transmisión, tal y como se
reivindica en la reivindicación 7, en el que el segundo tren de
engranajes epicicloidal (E2) comprende un segundo planeta (36)
acoplado al satélite (P2) del segundo tren de engranajes
epicicloidal.
10. Un sistema de transmisión, tal y como se
reivindica en la reivindicación 9, que comprende medios (L) para el
frenado, de forma selectiva, del segundo planeta (36).
11. Un sistema de transmisión, tal y como se
reivindica en la reivindicación 10, en el que el elemento de
frenado comprende un embrague (L) interpuesto entre el segundo
planeta (36) y la caja del sistema de transmisión (40).
12. Un sistema de transmisión, tal y como se
reivindica en la reivindicación 9, en el que el planeta (36) se
mantiene estacionario con respecto a la caja de transmisión (40) y
el elemento de frenado comprende medios de embrague (L) para
conectar, de forma selectiva, la salida del segundo tren de
engranajes epicicloidal (E2) al eje de salida del sistema (24).
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