ES2307342T3 - Transmision de cambio de velocidades continuamente variables que utiliza un momento de torsion oscilante y accionamientos unidireccionales. - Google Patents

Abstract

Transmisión (15; 131; 161; 181; 301) comprendiendo: a) un elemento de entrada giratorio (25); b) un brazo (71; 135; 185) que tiene una longitud y un extremo, el brazo estando provisto de un eje que es transversal a la longitud, el extremo estando separado del eje, el brazo siendo giratorio alrededor del eje, el brazo siendo giratorio independientemente del elemento de entrada (25); c) el brazo (71; 135; 185) estando provisto de una primera masa (95B) la cual está acoplada de forma giratoria al extremo del brazo (187), la primera masa siendo excéntrica con respecto al extremo del brazo; d) el elemento de entrada (25) estando acoplado a la primera masa (95B) de forma que causa que la primera masa gire con respecto al extremo del brazo (187); e) una segunda masa (95A) acoplada de forma giratoria al extremo del brazo (187), la segunda masa siendo excéntrica con respecto al extremo del brazo y siendo girada por el elemento de entrada (25); caracterizada por f) un primer embrague unidireccional (121; 307) acoplado entre el brazo (71; 135; 185) y un elemento de salida (19), el primer embrague unidireccional accionando el elemento de salida en un sentido cuando el brazo (71; 135; 185) es girado en ese sentido; g) la segunda masa (95A) estando provista de una fase que se puede ajustar con respecto a la primera masa (95B); h) un control de fase (27) que está acoplado a la segunda masa (95A) de forma que ajusta la fase de la segunda masa con respecto a la primera masa (95B).

Description

Transmisión de cambio de velocidades continuamente variables que utiliza un momento de torsión oscilante y accionamientos unidireccionales.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a transmisiones del tipo que se utilizan para regular la transmisión de potencia de un motor o una máquina motriz a una carga, tal como se utilizan en los automóviles.

Antecedentes de la invención

Las transmisiones se utilizan en una variedad de aplicaciones para cambiar la velocidad y el momento de torsión provisto por un motor o por una máquina motriz. Una aplicación popular de las transmisiones es en el automóvil. En el automóvil, la transmisión está conectada entre el motor y las ruedas de accionamiento o neumáticos.

Los automóviles de la técnica anterior utilizan transmisiones de relación fija. Estas transmisiones tienen un conjunto de engranajes que proporcionan unas pocas relaciones de velocidades fijas y discretas entre la entrada del motor y la salida a los neumáticos. Las revoluciones por minuto del motor varían sobre una amplia gama para cada relación de velocidades. Puesto que el motor tiene que funcionar sobre una amplia gama de velocidades, su rendimiento global se reduce.

Las transmisiones de cambio de velocidades continuamente variables ofrecen un modo de incrementar el rendimiento del motor. A diferencia de las transmisiones de relación fija, las transmisiones de cambio de velocidades continuamente variables ofrecen una amplia gama de relaciones de velocidades entre la entrada desde el motor y la salida a los neumáticos. Esto permite que el motor funcione sobre una gama estrecha de revoluciones por minuto óptimas, en donde se puede incrementar el rendimiento del motor. Variando la relación de velocidades, la velocidad del motor se puede mantener en su gama óptima, incluso para una gran variedad de condiciones de conducción mejorando de ese monto el rendimiento del combustible. Una transmisión de la parte caracterizante de la reivindicación independiente 1 se expone en el documento US-A-4,907,474.

Resumen de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar una trasmisión de cambio de velocidades continuamente variables.

La presente invención, como se define en la reivindicación independiente 1, proporciona una transmisión que comprende un elemento de entrada giratorio. Existe también un brazo que tiene una longitud y un extremo. El brazo tiene un eje que es transversal a la longitud, con el extremo estando separado del eje. El brazo es giratorio alrededor del eje. El brazo es giratorio independientemente del elemento de entrada. El brazo tiene una masa que está acoplada de forma giratoria en el extremo del brazo. La primera masa es excéntrica con respecto al extremo del brazo. El elemento de entrada está acoplado a la primera masa, de modo que causa que la primera masa gire con respecto al extremo del brazo. Una segunda masa está acoplada de forma giratoria al extremo del brazo, la segunda masa es excéntrica con respecto en el extremo del brazo y es girada por el elemento de entrada. Un primer embrague unidireccional está acoplado entre el brazo y un elemento de salida. El primer embrague unidireccional acciona el elemento de salida en un sentido cuando el brazo es girado en ese sentido. La segunda masa tiene una fase ajustable con respecto a la primera masa. Existe un control de la fase acoplado a la segunda masa de forma que ajusta la fase de la segunda masa con respecto a la primera masa.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el brazo tiene un primer contrapeso para la primera masa y un segundo contrapeso para la segunda masa, dichos contrapesos primero y segundo equilibrando las masas primera y segunda, respectivamente, con respecto al eje del brazo.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el extremo del brazo es un primer extremo del brazo. El brazo tiene un segundo extremo y es giratorio alrededor de un eje que es transversal a la longitud del brazo y se extiende a través de una parte intermedia del brazo entre los brazos primero y segundo. Una tercera masa y una cuarta masa están acopladas de forma giratoria al segundo extremo del brazo. Las masas tercera y cuarta son excéntricas con respecto al segundo extremo del brazo y son giradas por el elemento de entrada. La cuarta masa tiene una fase que se puede ajustar con respecto a la tercera masa. El control de fase está también acoplado a la cuarta masa de modo que ajusta la fase de la cuarta masa con relación a la tercera masa.

En todavía otro aspecto de la presente invención, las masas primera, segunda, tercera y cuarta están montadas en el brazo de modo que pasan a través del eje de giro del brazo durante cada revolución respectiva con respecto al brazo.

En todavía otro aspecto de la presente invención, el elemento de entrada es un árbol de entrada, el acoplamiento de las masas primera, segunda, tercera y cuarta al elemento de entrada comprende engranajes y los elementos de entrada y de salida y el brazo están acoplados de forma giratoria a un bastidor.

En todavía otro aspecto de la presente invención, existe un segundo embrague unidireccional acoplado entre el brazo y el elemento de salida, el segundo embrague unidireccional accionando el elemento de salida en un sentido cuando el árbol es girado en el otro sentido.

En todavía otro aspecto de la presente invención, existe un bastidor que es estacionario con respecto al elemento de entrada, al brazo y al elemento de salida, y un segundo embrague unidireccional está acoplado al bastidor. El segundo embrague unidireccional evita que el brazo gire en el otro sentido.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista esquemática de un tren de accionamiento de un vehículo, que muestra la transmisión de la presente invención.

La figura 2 es una vista isométrica de la transmisión de la presente invención, de acuerdo con una forma de realización preferida.

La figura 3 es una vista isométrica del bastidor.

Las figuras 4A y 4B son vistas isométricas respectivas del árbol de entrada y del árbol de entrada montado en la transmisión.

Las figuras 5A y 5B son vistas isométricas respectivas del control de la velocidad y del control de la velocidad montado en la transmisión.

Las figuras 6A y 6B son vistas isométricas del conjunto de brazos y del conjunto de brazos montado en la transmisión.

Las figuras 7A y 7B son vistas isométricas de los árboles de los brazos y de los árboles de los brazos montados en la transmisión.

Las figuras 8A y 8B son vistas isométricas respectivas de los engranajes de la distribución del encendido y de los engranajes de la distribución del encendido montados en la transmisión.

Las figuras 9A y 9B son vistas isométricas respectivas de las masas giratorias y de las masas giratorias montadas en la transmisión.

Las figuras 10A y 10B son vistas isométricas respectivas de las correas de accionamiento y de las correas de accionamiento montadas en la transmisión.

Las figuras 11A y 11B son vistas isométricas respectivas de los engranajes unidireccionales y de los engranajes unidireccionales montados en la transmisión.

Las figuras 12A y 12B son vistas isométricas respectivas del conjunto de salida y del conjunto de salida montado en la transmisión.

La figura 13 es una vista en planta de un embrague de patín.

La figura 14 es un diagrama que ilustra las diversas posiciones de giro de una masa giratoria con respecto al extremo de un brazo.

La figura 15 es un diagrama que ilustra el momento de torsión con relación a las diversas posiciones de la masa giratoria de la figura 14.

La figura 16 es una vista en sección transversal del conjunto de brazos tomada a través de las líneas XVI-XVI de la figura 2.

Las figuras 16-19 son vistas que ilustran el giro del brazo causado por el giro de las masas excéntricas y giratorias.

Las figuras 20-22 son diagramas que ilustran el efecto de los cambios de fase de las masas giratorias en el centro de gravedad de las masas giratorias.

La figura 23 es una vista isométrica de la trasmisión, representada sin el bastidor, que ilustra las masas giratorias en fase entre sí.

La figura 24 es similar a la figura 23 excepto en que las masas están representadas 90 grados fuera de fase.

La figura 25 es similar a la figura 23 excepto en que las masas giratorias están representadas 180 grados fuera de fase entre sí.

La figura 26 es una vista isométrica de la trasmisión, de acuerdo con otra forma de realización.

La figura 27 es una vista isométrica de la trasmisión, de acuerdo con otra forma de realización.

La figura 28 es una vista isométrica de la trasmisión de acuerdo con todavía otra forma de realización.

La figura 29 es una vista isométrica de la trasmisión de la presente invención de acuerdo con otra forma de realización.

La figura 30 es una vista isométrica del bastidor de la trasmisión de la figura 29.

Las figuras 31-34 son vistas en sección transversal del conjunto de brazos tomadas a través de las líneas XXXI-XXXI de la figura 29 y que ilustran el giro del conjunto de brazos causado por el giro de las masas excéntricas y giratorias.

La figura 35 es un gráfico que compara dos velocidades diferentes del conjunto de brazos de la trasmisión de la figura 29.

La figura 36 es una vista isométrica de una masa giratoria de acuerdo con otra forma de realización.

La figura 37 es una vista isométrica del despiece de la masa giratoria de la figura 36.

Descripción de la forma de realización preferida

En la figura 1 se representa un diagrama esquemático de un sistema de transmisión de potencia de un vehículo 11. El sistema tiene una máquina motriz 13, una trasmisión 15 y una carga de salida 17.

La máquina motriz 13 típicamente es un motor de combustión interna y puede ser accionado por gasolina, diésel, gas natural, etcétera. Alternativamente, la máquina motriz puede ser motores eléctricos o alguna otra fuente de potencia.

La trasmisión 15 es aquella de la presente invención, representada de acuerdo con una forma de realización preferida. La trasmisión 15 tiene una entrada que está conectada a la máquina motriz 13 y una salida que está conectada a la carga 17. La carga 17 está representada como un árbol de accionamiento 19 y las ruedas del vehículo 21.

La trasmisión 15 es del tipo de cambio de velocidades continuamente variables. Muchos motores de combustión interna (y motores eléctricos) funcionan más eficazmente con una gama estrecha de velocidades del motor. Una trasmisión de cambio de velocidades continuamente variables puede estar provista de una gama estrecha de velocidades de entrada y produce una gama amplia de velocidad salida para la carga. A diferencia de las transmisiones de engranajes de la técnica anterior, en donde cada velocidad de salida tiene unos engranajes específicos, una trasmisión de cambio de velocidades continuamente variables proporciona una salida continua de velocidades. Esto permite que el motor funcione dentro de una gama estrecha, y por lo tanto más eficaz, de velocidades.

Con referencia a las figuras 1 y 2, la trasmisión 15 tiene un bastidor 23, un árbol de entrada 25, un control de la velocidad 27, un conjunto de brazos 29, masas giratorias 31 y un conjunto de salida 33. La máquina motriz o motor 13 gira el árbol de entrada 25. La trasmisión obtiene la potencia de giro del árbol de entrada 25 y convierte esa potencia en un momento de torsión oscilante. Esto se consigue girando las masas excéntricamente montadas 31 alrededor de los extremos del conjunto de brazos 29. A medida que las masas 31 giran, ejercen un momento de torsión, primero en un sentido (por ejemplo en el sentido de las agujas del reloj) y después en el otro sentido (por ejemplo en el sentido contrario a las agujas del reloj). El momento de torsión oscilante actúa sobre el conjunto de brazos y causa que el conjunto de brazos gire hacia atrás y hacia delante. Por lo tanto, el conjunto de brazos gira en ambos sentidos. Este giro en dos sentidos es convertido en un giro en un único sentido por el conjunto de salida 33. El conjunto de salida 33 proporciona una potencia de giro a la carga 17.

Por lo tanto, la trasmisión 15 obtiene la potencia de giro del árbol entrada 25 y trasmite esa potencia a la carga.

La velocidad de salida de la trasmisión se controla mediante el control de la cantidad de momento de torsión oscilante aplicado al conjunto de brazos 29. Cuando la trasmisión está conectada a la carga, un mayor momento de torsión produce una mayor velocidad de salida y viceversa. La cantidad de momento de torsión que se aplica al conjunto de brazos 29 está controlada por el control de la velocidad 27. La velocidad de salida es alta si el momento de torsión oscilante que se aplica al conjunto de brazos es alto. Para reducir la velocidad de salida, se reduce el momento oscilante.

El momento de torsión oscilante se controla mediante la manipulación de las masas 31 la fórmula para el momento de torsión es:

Momento de torsión = Fd

En donde F = fuerza (predominantemente fuerza centrífuga, como se explica más adelante en este documento, producida por las masas, y d = distancia de la fuerza al eje de giro.

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De ese modo, el momento de torsión se puede variar cambiando la fuerza que es aplicada por las masas o la distancia con la cual se aplica la fuerza. En la forma de realización preferida, están provistas masas excéntricas plurales sobre el extremo del conjunto de brazos 29. Las masas tomadas juntas tienen un centro de gravedad, centro de gravedad el cual gira para producir el momento de torsión sobre el conjunto de brazos. El centro de gravedad se puede cambiar cambiando la orientación de las masas unas con relación a las otras. Si las masas están alineadas entre sí, el centro de gravedad está a su distancia más alejada del eje de giro del conjunto de brazos y produce el máximo momento de torsión. En esta alineación, las masas se dice que están en fase entre sí. Si las masas están aliadas opuestas entre sí, el centro de gravedad está en el eje de giro de las masas, en donde no se produce momento de torsión sobre el conjunto de brazos. Las masas alineadas de forma opuesta se dice que están a 180 grados fuera de fase.

Las masas se pueden alinear unas con relación a las otras en cualquier fase entre cero y 180 grados. Por lo tanto, el momento de torsión que se aplica al conjunto de brazos se puede cambiar sobre una gama continua. Esto a su vez produce una velocidad de salida continuamente variable hacia la carga.

Se describirá ahora con mayor detalle la trasmisión 15. Con referencia a la figura 3, se representa una forma de realización preferida del bastidor 23. El bastidor 23 está estacionario y sostiene los elementos giratorios. El bastidor 23 tiene unas patas primera, segunda y tercera 35, 37, 39 que están acopladas juntas todas ellas en un extremo mediante un elemento de base 41. Las patas son paralelas entre sí y están separadas unas de otras. Las patas están provistas de diversos orificios 43, 45, 47, 49 para recibir algunos de los otros componentes, como se describirá con más detalle más adelante en este documento. El bastidor 23 puede estar montado a un objeto fijo tal como por ejemplo el chasis de un vehículo o de un equipo o en el suelo de un edificio.

En la descripción que sigue a continuación, "interior" se refiere al espacio entre las patas primera y tercera 35, 39, mientras "exterior" se refiere al espacio en el lado de la primera pata que es opuesto al interior y al espacio en el lado de la tercera pata que es opuesto al interior.

El árbol de entrada 25 se representa en las figuras 4A y 4B. El árbol de entrada 25 está acoplado de forma giratoria a las tres patas de los bastidores por los orificios 43. El acoplamiento giratorio se puede realizar mediante la utilización de rodamientos o casquillos. El árbol se fija de modo que se evite el desplazamiento a lo largo de su eje longitudinal con relación al bastidor. La parte del árbol de entrada 25 que está colocada entre las patas segunda y tercera 37, 39 tiene un engranaje 51 montado sobre el mismo. El engranaje 51 gira al unísono con el árbol de entrada 25. El árbol de entrada se extiende fuera de la primera pata 35 una cierta distancia. Esta parte exterior 25A del árbol de entrada está estructurada y dispuesta para ser acoplada a la salida de la máquina motriz. El árbol de entrada no necesita estar acoplado directamente a una máquina motriz y en cambio puede estar acoplado a alguna fuente de potencia giratoria.

El control de la velocidad 27 se representa individualmente en la figura 5A y está montado en el árbol de entrada en la figura 5B. El control de la velocidad se utiliza para ajustar la orientación de las masas giratorias entre sí. El control de la velocidad tiene un engranaje 53 que está colocado alrededor del árbol de entrada 25 y que puede girar de forma independiente del árbol de entrada. Sin embargo, el engranaje está acoplado al árbol de entrada 25 por el resto del control de la velocidad de modo que gira en general con el árbol de entrada. El engranaje 53 está montado en un extremo de un tubo de extensión 55. En el otro extremo del tubo de extensión 55 hay un primer engranaje cónico 57. El engranaje 53, el tubo de extensión 55 y el primer engranaje cónico 57 pueden ser integrales entre sí y estar colocados sobre el árbol de entrada 25, en el exterior de la primera pata 35.

El control de la velocidad 27 tiene también un segundo engranaje cónico 59 que está montado sobre una prolongación que se extiende perpendicularmente 61 (véase la figura 4A) del árbol de entrada 25. El segundo engranaje cónico 59 puede girar alrededor de esta prolongación 61. El segundo engranaje cónico 59 está conectado a un bloque deslizante 63 por medio de una articulación de dos piezas 65. El bloque deslizante 63 puede deslizar a lo largo del eje longitudinal del árbol de entrada 25, pero gira con el mismo. En la forma de realización preferida, esa parte 25A del árbol de entrada tiene una sección transversal cuadrada, como lo tiene el agujero a través del bloque deslizante 63, a fin de causar que el bloque deslizante gire con el árbol de entrada. Se pueden utilizar otras formas de acoplamiento para acoplar de forma deslizante el bloque deslizante al árbol de entrada (por ejemplo, una chaveta). El bloque deslizante 63 está acoplado de forma giratoria a un elemento de control 67, también montados sobre el árbol de entrada 25. El elemento de control 67 desliza a lo largo del árbol de entrada con el bloque deslizante 63. Sin embargo, cuando el árbol de entrada 25 y el bloque deslizante 63 giran, el elemento de control 67 permanece estacionario. El elemento de control 67 está conectado a una varilla 69. La varilla 69 es desplazada por un operario para variar la velocidad de salida de la trasmisión.

A medida que se desplaza la varilla 69, el elemento de control 67 y el bloque deslizante 63 se desplazan a lo largo de la longitud del árbol de entrada 25. A medida que el elemento de control 67 desliza a lo largo del árbol de entrada, los engranajes cónicos primero y segundo 57, 59 y el engranaje 53 giran con relación al árbol de entrada 25 y con relación al otro engranaje 51. Cuando el árbol de entrada 25 gira, el bloque deslizante 63 gira, como lo hacen la articulación 65 y el segundo engranaje cónico 59 (por medio de la prolongación 61). El segundo engranaje cónico 59 gira el engranaje 53. El bloque de control 67 no gira.

El conjunto de brazos 29 está representado en la figura 6A. El conjunto de brazos 29 tiene dos brazos paralelos y separados 71. Los extremos de los brazos 71 están acoplados juntos mediante árboles 73 para crear una formar rectangular como se representa. El centro de cada brazo 71 tiene un orificio 75 para utilizarlo en el montaje al bastidor 23. Uno de los brazos tiene un tubo de montaje 77 montado sobre el mismo y que se extiende perpendicularmente al mismo. El tubo de montaje 77 tiene un orificio 75 que se extiende a través del mismo.

El conjunto de brazos 29 está colocado entre las patas primera y segunda 35, 37 del bastidor 23 como se representa en la figura 6B. El tubo de montaje 77 se coloca a través del orificio 45 (véase la figura 3) en la segunda pata 37. El tubo de montaje es giratorio con respecto a la segunda pata 37. El tubo de montaje 77 recibe un primer árbol del brazo de entrada 79 (véanse las figuras 7A y 7B), árbol el cual se extiende a través del brazo con el tubo de montaje (brazo el cual es adyacente a la segunda pata 37), a través del tubo de montaje y dentro de un orificio 47 (véase la figura 3) en la tercera pata 39 del bastidor 23. El primer árbol del brazo de entrada 79 tiene dos engranajes 81, 83 sobre el mismo, engranajes los cuales giran al unísono con el árbol 79. Un engranaje 81 está colocado en el interior del conjunto de brazos 29. El otro engranaje 83 está colocado entre el tubo de montaje 77 y la tercera pata 39. El otro brazo (adyacente a la primera pata 35) está acoplado a la primera pata mediante un segundo árbol del brazo de entrada 85, árbol del cual se extiende a través de los orificios respectivos 47, 75 en cada uno de ellos, la primera pata y el brazo. El segundo árbol del brazo de entrada 85 tiene un engranaje 87, 89 colocado en cada extremo del árbol. Los engranajes giran al unísono con el segundo árbol del brazo de entrada 85. Por lo tanto, existe un engranaje 87 en el exterior de la primera pata 35 y otro engranaje 89 colocado en el interior del conjunto de brazos 29. El segundo árbol del brazo de entrada 85 gira de forma independiente del conjunto de brazos 29 y del bastidor 23. El segundo árbol del brazo de entrada 85 también ayuda en el montaje del conjunto de brazos 29 al bastidor 23. El conjunto de brazos 29 gira con relación al bastidor alrededor de los árboles 79, 85.

Los interiores del conjunto de brazos 29 tienen prolongaciones que se extienden perpendicularmente 91 (véanse las figuras 6A y 7B) que son adyacentes a los engranajes interiores 81, 89. Existe una prolongación 91 interpuesta entre los engranajes interiores y cada árbol 73. Un engranaje de la distribución del encendido 93 se ajusta sobre cada una de estas prolongaciones 91, como se representa en las figuras 8A y 8B. Los engranajes de la distribución del encendido 93 en cada brazo están acoplados de forma giratoria juntos por medio de los engranajes interiores 81, 89.

Las masas giratorias 31 se representa en las figuras 9A y 9B. Las masas 31 son excéntricas con respecto a los árboles 73 (y por lo tanto los extremos de los brazos 71), de forma que cuando las masas giran, se aplican fuerzas centrífugas a los brazos. Las masas giratorias están agrupadas juntas en conjuntos primero y segundo 95, 97. Cada conjunto tiene una o más masas de ajuste de fase (95A, 97A) y una o más masas sin ajuste de fase (95B, 97B). Cada conjunto tiene también un par de cubos 99 que están montados de forma giratoria sobre los árboles 73 del conjunto de brazos 29 (véase la figura 6B). Extensiones 101 se prolongan radialmente fuera de cada cubo 99. En el extremo de cada extensión 101 hay una masa o un peso 31.

El extremo exterior de cada cubo 99 tiene un engranaje 103. Por lo tanto, cuando se montan los cubos 99 sobre el respectivo árbol del conjunto de brazos 73, los engranajes 103 engranan con los engranajes de la distribución del encendido 93.

Cuando giran, las masas 31 son capaces de girar 360 grados alrededor de sus árboles respectivos 73. Por lo tanto, la forma de las masas 31 y la longitud de las extensiones 101 deben ser tales que permitan el giro. Además, el primer conjunto 95 de masas debe evitar el contacto con el segundo conjunto 97 de masas. A fin de evitar que las masas de un conjunto 95 entren en contacto con las masas del otro conjunto 97, las masas del primer conjunto están desplazadas entre los brazos 71 con relación a las masas del segundo conjunto. Por ejemplo, las masas 95A, 95B (y sus extensiones) del primer conjunto 95 están centradas a lo largo de la longitud de los cubos respectivos 99, mientras las masas 97A, 97B del segundo conjunto 97 están colocadas hacia los extremos de los respectivos cubos. Por lo tanto, como se representa en la figura 25, cada masa de primer conjunto (por ejemplo la masa 95A) pasa entre las dos masas de segundo conjunto (por ejemplo las masas 97B) sin interferencia ni contacto. El peso de las dos masas del segundo conjunto y sus extensiones es igual al peso de una del primer conjunto de masas y su extensión. Distribuyendo las masas de esta manera, el centro de gravedad se mantiene en una ubicación que hace mínima la vibración de la transmisión.

Los engranajes de la distribución del encendido 93 reducen las cargas de retroalimentación que puedan ser causadas por las masas.

Las masas son giradas por medio de correas de accionamiento 105 (véanse las figuras 10A y 10B). Existe una correa de accionamiento 105 colocada en el exterior de la primera pata 35 y acopla el engranaje 53 en el árbol de entrada 25 al engranaje 87 en el segundo árbol del brazo de entrada 85. Otra correa 105 está colocada en el interior de la tercera pata 39 y acopla el engranaje 51 en el árbol de entrada 25 al engranaje 83 en el primer árbol del brazo de entrada 79. De ese modo, los árboles primero y segundo del brazo de entrada 79, 85 (véase la figura 7A) están acoplados al árbol de entrada 25.

El conjunto de salida 33 está representado en las figuras 11A, 11B, 12A, 12B. El conjunto de salidas 33 tiene unos engranajes unidireccionales primero y segundo 107, 109 que están montados sobre el tubo de montaje 77 (véanse las figuras 6A, 11A y 11B). Cuando el tubo de montaje 77 gira en un primer sentido, el primer engranaje unidireccional 107 es accionado en el primer sentido, mientras el segundo engranaje unidireccional no es accionado. Cuando el tubo de montaje gira en el sentido opuesto, o segundo, el segundo engranaje unidireccional 109 es accionado en el segundo sentido, mientras el primer engranaje unidireccional no es accionado. Cuando un engranaje unidireccional no es accionado, puede deslizar contra el tubo de montaje.

El movimiento de los engranajes unidireccionales está provisto en el árbol de salida 19, o accionamiento, (véanse las figuras 12A y 12B). El primer engranaje unidireccional 107 está acoplado al árbol de salida 19 mediante un engranaje 111 sobre el árbol de salida. El segundo engranaje unidireccional 109 está acoplado al árbol de salida por medio de un árbol auxiliar 113. El árbol auxiliar tiene un engranaje 115 que engrana con el segundo engranaje unidireccional 109. El árbol auxiliar 113 tiene también un engranaje 117 que engrana con un engranaje 119 sobre el árbol de salida 19. Los engranajes 111, 119 giran al unísono con el árbol de salida 19, mientras los engranajes 115, 117 giran al unísono con el árbol auxiliar 113.

Los engranajes unidireccionales 107, 109 utilizan embragues unidireccionales convencionales 121 (véase la figura 13). Existen cuatro tipos básicos de embragues unidireccionales, esto es, embragues de trinquete, de resorte, de rodillos o bolas y de patín. (Véase la "Guía de diseño de embragues unidireccionales, tipos, selección, aplicaciones", Borg Warner Automotive, 1978, la descripción de la cual se incorpora en este documento como referencia). Los embragues de patín se utilizan en la forma de realización preferida. Los embragues de patín son dispositivos convencionales y comercialmente disponibles. Cada engranaje 107, 109 tiene un embrague de patín 121 colocado en el interior del engranaje. Con referencia a la figura 13, cada embrague de patín tiene anillos de rodadura cilíndricos planos 123, 124. Existe un anillo de rodadura exterior 123 y un anillo de rodadura interior 124. Entre los anillos de rodadura 123 están apilados una serie de levas o patines 125 dispuestos de tal modo que en un sentido de giro, los patines forman cuña entre los anillos de rodadura y transmiten el momento de torsión a través del embrague y en el otro sentido de giro, los patines se apartan contra un resorte de activación 129 para permitir que un anillo de rodadura gire sin accionar al otro anillo de rodadura. Los patines 125 están retenidos mediante una o dos jaulas 127 (en la figura 13, el embrague que se representa es un embrague de patín de una única jaula). Las jaulas 127 aseguran una separación igual en la alineación axial de los patines 125. El resorte 129 mantiene los patines en contacto con los anillos de rodadura y mantiene una colocación apropiada de los patines con relación a la superficie de los anillos de rodadura.

El anillo de rodadura interior 124 de cada embrague 121 está acoplado al tubo de montaje 77. El anillo de rodadura exterior 123 de cada embrague está acoplado a los engranajes respectivos 107, 109. Los patines 125 del primer engranaje unidireccional 107 están orientados en el sentido opuesto a los patines del segundo engranaje unidireccional 109. Por lo tanto, un embrague está invertido con relación al otro embrague.

El árbol de salida 19 y el árbol auxiliar 113 están acoplados de forma giratoria al bastidor por medio de orificios 49 (véase la figura 3) y rodamientos o casquillos.

El árbol de salida 19 está acoplado a la carga, la cual está ilustrada como las ruedas 21 (véase la figura 1).

Se describirá ahora el funcionamiento de la transmisión. Los trabajos funcionales se describirán primero, seguido por una discusión de cómo se controla la velocidad de salida.

En general, el giro del árbol de entrada 25 (véase la figura 2) producirá un giro del árbol de salida 19. El árbol de entrada 25 gira las masas 31 alrededor de los extremos del conjunto de brazos 29. El primer conjunto de masas 95A, 95B, gira en el mismo sentido que el segundo conjunto de masas 97A, 97B. Cuando las masas giran, un momento de torsión variable se aplica al conjunto de brazos 29. El conjunto de brazos se gira primero en un sentido y después en el sentido opuesto. Este giro típicamente es inferior a una revolución completa.

El conjunto de brazos 29 es integral con el tubo de montaje 77. Por lo tanto, el tubo de montaje gira hacia atrás y hacia delante en los dos sentidos. Este giro hacia atrás y hacia delante es trasladado por los engranajes unidireccionales 107, 109 al árbol de entrada 19 y gira en un único sentido.

Se describirán ahora los detalles específicos. La máquina motriz 13 es accionada a una velocidad constante o dentro de una gama estrecha de velocidades. Por lo tanto, la máquina motriz puede ser diseñada para funcionar más eficazmente. El árbol de entrada 25 es girado por la máquina motriz (véase la figura 1). Con referencia a la figura 2, cuando gira el árbol de entrada 25, giran los dos engranajes 51, 53. Esto a su vez causa que las correas de accionamiento 105 giren. Las correas de accionamiento 105 giran los árboles primero y segundo del brazo de entrada 79, 85 (véase la figura 7B) los cuales a su vez giran los engranajes interiores 81, 89 dentro del conjunto de brazos 29.

Los brazos 71 son libres de girar alrededor de los árboles primero y segundo del brazo de entrada 79, 85 y el bastidor 23. Por lo tanto, si no existieran masas excéntricas en los extremos de los brazos, los brazos permanecerían estacionarios (suponiendo que no exista fricción) incluso aunque estuviera girando el árbol de entrada 25. Sin embargo, la provisión de las masas excéntricas giratorias crea un momento de torsión en los extremos de los brazos que causa que los brazos giren.

Las masas excéntricamente montadas 31 ejercen fuerzas de tracción sobre los brazos cuando las masas son giradas. Con referencia a la figura 14, se representa un extremo de un brazo, con una masa giratoria en el sentido de las agujas del reloj 31 sobre el mismo. La masa giratoria 31 produce una fuerza centrífuga que causa que el brazo 71 gire alrededor de los árboles primero y segundo del brazo de entrada 79, 85.

La fórmula general de la aceleración que es producida por la masa 31 es:

a = \propto r + r\omega^{2} + 2\omega \dot{r} + \ddot{r} + a_{rel}

En donde 2\omega \dot{r} = 0 y

\ddot{r} = 0

Porque r (la longitud del brazo 71) es constante.

También, \propto_{r} = 0, porque \propto_{r} es 0 cuando el árbol de entrada es girado a una velocidad constante. Los engranajes de la distribución del encendido 93 de forma similar giran las masas a la misma velocidad constante que el árbol de entrada. Por lo tanto,

a = r\omega^{2} + a_{rel}

En donde r\omega^{2} es la fuerza centrífuga, mientras a_{rel} es el movimiento del árbol 73 en el extremo de los brazos 71.

Como una cuestión práctica, a_{rel} es pequeña con relación a la fuerza centrífuga de las masas 31. Esto es debido a la baja masa del árbol 71 con relación a las masas giratorias 31 y también porque los brazos cambian de sentido de giro con cada media revolución o similar de las masas 31.

Las masas giratorias 31 causan que los brazos giren primero en un sentido y después en el sentido opuesto. Para ver porqué esto es así, se hace referencia a las figuras 14 y 15. La fuerza centrífuga está en línea con la extensión 101 y apunta radialmente hacia fuera desde el extremo del brazo. La masa 31 gira en el sentido de las agujas del reloj desde la posición 1 hasta la posición 2, después a la posición 3, después a la posición 4 y de vuelta a la posición 1. La masa gira a unas revoluciones por minuto constantes. En la posición 1, la masa giratoria 31 está completamente extendida y en línea con el brazo 71. La fuerza centrífuga ejercida por la masa es paralela al brazo y normal al eje de giro del brazo (el cual es el eje longitudinal del árbol 73). Por lo tanto, no existe fuerza ni momento de torsión ejercido sobre el extremo del brazo por la masa en esta posición.

Cuando la masa gira en el sentido de las agujas del reloj, alcanza la posición 2. En la posición 2, la fuerza centrífuga de la masa es ahora normal al extremo del brazo 71 (y es oblicua con relación al eje longitudinal del árbol 73). La fuerza centrífuga ejerce un momento de torsión sobre el brazo, causando que el brazo se mueva en el sentido de las agujas del reloj alrededor de su eje de giro. Este momento de torsión se representa en la figura 15.

A medida que la masa continúa girando en el sentido de las agujas del reloj, alcanza la posición 3. En la posición 3, la fuerza centrífuga de la masa es otra vez normal al eje de giro. Por lo tanto, no existe momento de torsión ejercido por la masa sobre el extremo del brazo.

A medida que la masa continúa girando en el sentido de las agujas del reloj, se desplaza desde la posición 3 a la posición 4 y de vuelta a la posición 1. Cuando la masa está en la posición 4, ejerce un momento de torsión en el sentido opuesto de aquél que ejerce en la posición 2. El brazo 71 es desplazado en el sentido contrario a las agujas del reloj, alrededor de su eje de giro.

Como se representa en la figura 15, el momento de torsión T ejercido por la masa 31 en el brazo 71 es sinusoidal. El momento de torsión es 0 cuando la masa está en las posiciones 1 y 3. El momento de torsión es en el sentido de las agujas del reloj cuando la masa se desplaza entre las posiciones 1, 2 y 3 y es máximo cuando la masa está en la posición 2. El momento de torsión es en el sentido contrario a las agujas del reloj cuando la masa se desplaza entre las posiciones 3, 4 y 1 y es máximo cuando la masa está en la posición 4. Entre las posiciones 2 y 4, el momento de torsión tanto está aumentando (desde la posición 1 a la posición 2 y desde la posición 3 a la posición 4) como está disminuyendo (desde la posición 2 a la posición 3 y desde la posición 4 la posición 1). También, el momento de torsión cambia de sentido, incluso aunque la masa no lo haga. A medida que la masa gira en el sentido de las agujas del reloj, el momento de torsión primero es en el sentido de las agujas del reloj (desde la posición 1 a la posición 3) y después en el sentido contrario a las agujas del reloj (desde la posición 3 a la posición 1). En la forma de realización preferida, las masas excéntricas 31 pueden girar a 25-30 ciclos o revoluciones por segundo alrededor de sus árboles respectivos 73.

Las masas en cada extremo de los brazos actúan juntas, como se representa en las figuras 16-19. (En las figuras 16-19, las masas 31 giran en el sentido de las agujas del reloj alrededor de sus árboles respectivos 73). Por lo tanto, cuando ambos brazos están en sus posiciones 1 respectivas, representado en la figura 16, no existe momento de torsión T ejercido sobre el brazo 71. Cuando ambos brazos son perpendiculares al brazo, en la posición 2 como se representa en la figura 17, el momento de torsión en el sentido de las agujas del reloj se ejerce sobre el brazo y el brazo gira en el sentido de las agujas del reloj. El brazo continúa girando en el sentido de las agujas del reloj a medida que las masas giran desde la posición 2 a la posición 3 (figura 18), en donde un momento de torsión 0 es ejercido sobre el brazo. A medida que las masas giran hacia la posición 4 (figura 19), el brazo cambia de sentido y gira en el sentido contrario a las agujas del reloj. El brazo 71 continúa girando en el sentido contrario a las agujas del reloj a medida que las masas giran desde la posición 4 hacia la posición 1, en donde se repite el ciclo de giro. El brazo realmente progresa en el sentido de las agujas del reloj. (Ambos brazos 71 giran al unísono).

Cuando los brazos 71 oscilan hacia atrás y hacia delante, también lo hace el tubo de montaje unido 77. Por lo tanto, el conjunto de brazos completo 29 gira. Este giro bidireccional del conjunto de brazos 29 es convertido en un giro unidireccional por los engranajes unidireccionales 107, 109, los cuales giran el árbol de salida 19. Con referencia a la figura 2 (y mirando desde la tercera pata 39 hacia la primera pata 35), cuando el conjunto de brazos gira en el sentido de las agujas del reloj, el primer engranaje unidireccional 107 es accionado por el conjunto de brazos y también gira en el sentido de las agujas del reloj. El segundo engranaje unidireccional 109 gira en el sentido contrario a las agujas del reloj. Sin embargo, el segundo engranaje unidireccional es accionado, no por el tubo de montaje, sino por los engranajes 115, 117, 119. Por lo tanto, el segundo engranaje unidireccional 109 gira en el sentido opuesto del conjunto de brazos 29 que giran en el sentido de las agujas del reloj. El embrague de patín que acopla el segundo engranaje unidireccional al tubo de montaje 77 permite que el segundo engranaje unidireccional deslice con relación al tubo de montaje.

Cuando el conjunto de brazos gira en el sentido contrario a las agujas del reloj, el segundo engranaje unidireccional 109 es accionado en el sentido contrario a las agujas del reloj por el conjunto de brazos. El primer engranaje unidireccional 107 gira en el sentido de las agujas del reloj, siendo accionado por los engranajes 115, 117, 119, 111. Por lo tanto, el primer engranaje unidireccional 107 gira en el sentido opuesto del conjunto de brazos que gira en el sentido contrario a las agujas del reloj. El embrague de patín asociado con el primer engranaje unidireccional permite que el primer engranaje unidireccional deslice con relación al tubo de montaje 77.

El árbol de salida 19 es accionado por el primer engranaje unidireccional 107 cuando el conjunto de brazos 29 está girando en el sentido de las agujas del reloj y por el segundo engranaje unidireccional 109 cuando el conjunto de brazos está girando en el sentido contrario a las agujas del reloj.

La velocidad del árbol de salida 19 puede ser variada, incluso cuando el árbol de entrada 25 esté girando a una velocidad constante, o dentro desde una gama muy estrecha de velocidades. La velocidad del árbol de salida se varía cambiando el centro de gravedad de las masas 31 en un conjunto respectivo 95, 97.

Esto se ilustra en las figuras 20-22, las cuales muestran las masas 95A, 95B del primer conjunto. (En las figuras 20-22, no están representados los cubos 99). La masa 95A es referida como una masa de ajuste de fase, porque su fase se puede cambiar con respecto a la otra masa 95B. La otra masa 95B es referida como una masa sin ajuste de fase, porque se utiliza como una referencia para la masa de ajuste de fase 95A. En la figura 20, las dos masas 95A, 95B están representadas alineadas entre sí. Las dos extensiones 101 son adyacentes entre sí y las dos masas se dice que están en fase entre sí. El centro de gravedad 102 de las dos masas está colocado relativamente lejos de los engranajes 103. Con la disposición representada en la figura 20, la velocidad completa del árbol de entrada 25 es transmitida al árbol de salida 19.

La transmisión 15 se puede diseñar de modo que el árbol de salida 19 pueda ser girado más rápido que el árbol de entrada 25. Por ejemplo, los engranajes de distribución del encendido 93 (figura 8B) pueden ser diseñados para girar las masas 31 a una velocidad más rápida que el árbol de entrada, creando de ese modo una disposición de multiplicación de velocidad. Alternativamente, los engranajes 51, 53 pueden ser diseñados, o los engranajes de salida 111 y siguientes pueden ser dimensionados para proporcionar una disposición de multiplicación de velocidad.

A fin de reducir la velocidad del árbol de salida con relación a la velocidad del árbol de entrada, la masa de ajuste de fase 95A está orientada formando un ángulo con relación a la masa sin ajuste de fase 95B en el mismo conjunto. Por ejemplo, en la figura 21, las masas 95A, 95B están representadas estando 90 grados fuera de fase entre sí. Esto desplaza el centro de gravedad 102 más cerca del eje de giro de las masas, eje el cual es el centro de los engranajes 103. Por consiguiente, el momento de torsión ejercido por las masas sobre el extremo del conjunto de brazos se hace menor. A medida que el momento de torsión que es aplicado a la carga disminuye, lo hace la velocidad del árbol de salida cargado 19.

En la figura 22, las dos masas 95A, 95B están 180 grados fuera de fase entre sí. El centro de gravedad 102 ha desplazado el eje de giro de las masas. Por consiguiente, las masas no ejercen momento de torsión sobre el extremo del conjunto de brazos. El árbol de salida no es girado en absoluto.

Se pueden alcanzar velocidades intermedias ajustando la fase de las masas a alguna fase entre 0 y 180 grados.

Los dos conjuntos de masas 95, 97 son de igual fase a fin de mantener el equilibrio y reducir la vibración. Por ejemplo, se hace referencia a las figuras 23-25. Con referencia a la figura 23, las masas 95A, 95B del primer conjunto están en fase entre sí, como lo están las masas 97A, 97B del segundo conjunto. Se genera el máximo momento de torsión para el accionamiento del árbol de salida. En la figura 24, una de las masas 95A del primer conjunto está 90 grados fuera de fase con respecto a la otra masa 95B. a fin de equilibrar el conjunto de brazos, dos de las masas 97A del segundo conjunto están fuera de fase 90 grados con respecto a las otras masas 97B del segundo conjunto. Para un giro en el sentido de las agujas del reloj, las masas 95A, 97A son giradas por detrás de las otras masas 95B, 97B. El momento de torsión producido por la disposición de la figura 24 es menor que el momento de torsión producido por la disposición de la figura 23. Cuando el árbol de salida está cargado, la velocidad de salida será menor que aquella representada con la disposición de la figura 23.

En la figura 25, la masa 95A del primer conjunto está fuera de fase 180 grados con respecto a la otra masa 95B, mientras la masa 97A del segundo conjunto está fuera de fase 180 grados con respecto a la otra masa 97B. El árbol de salida no girará en absoluto porque un momento de torsión cero está siendo aplicado a los extremos del conjunto de brazos.

La fase de las masas 31 está controlada por el control de la velocidad 27 (véase la figura 23). El control de la velocidad 27 varía la fase del engranaje 53 con relación al engranaje 51. Cuando la varilla de control 69 es desplazada (véanse las figuras 23 y 24), el elemento de control 67 y el bloque deslizante 63 son desplazados más cerca del engranaje 53 a lo largo del árbol de entrada. La articulación 65 gira los engranajes cónicos 59, 57, los cuales a su vez giran el engranaje 53 alrededor del árbol de entrada. El engranaje 53 gira la respectiva correa de accionamiento 105, la cual a su vez gira el segundo árbol del brazo de entrada 85. El árbol 85 gira el engranaje 89 y los engranajes de distribución del encendido 93, los cuales a su vez giran las masas de ajuste de fase 95A, 97A. Por lo tanto, la fase de las masas de ajuste de fase 95A, 97A cambia con respecto al árbol de entrada 25 y también con respecto a las masas sin ajuste de fase 95B, 97B. Las masas sin ajuste de fase 95B, 97B se mantienen sin cambios con respecto al árbol de entrada 25. Esto es así porque el engranaje 51 está fijado al árbol de entrada y también porque el engranaje 51 acciona las masas sin ajuste de fase 95B, 97B. A medida que el árbol de entrada es girado, los engranajes 51, 53 son girados a la misma velocidad. De forma similar, las masas son giradas a la misma velocidad, pero están ahora fuera de fase entre sí.

Puede estar provisto un mecanismo de bloqueo para mantener la varilla de control en su posición.

La transmisión de la presente invención se puede modificar en una variedad de modos. Por ejemplo, en la figura 26, la transmisión 131 está representada provista de su árbol de entrada 25 coaxial con el eje de giro del conjunto de brazos 133. El conjunto de brazos 133 gira independientemente del árbol de entrada 25. El conjunto de brazos 133 está compuesto de brazos paralelos primero y segundo 135, 137 unidos juntos en sus extremos por árboles 139. El primer brazo tiene prolongaciones que se extienden perpendicularmente 141, las cuales reciben los engranajes de distribución del encendido 93. Las masas de ajuste de fase 95A, 95B están colocadas en el exterior del primer brazo 135, mientras las masas sin ajuste de fase 95B, 97B están colocadas entre los brazos primero y segundo 135, 137. Los árboles 139 están separados suficientemente alejados del árbol de entrada 25 para permitir que las masas 95A, 95B, 97A, 97B giren alrededor de los árboles. Las masas 95A, 95B, 97A, 97B tienen todas un valor igual y las extensiones 102 son todas de igual longitud y masa. Las masas de ajuste de fase 95A, 97A están controladas por el engranaje de ajuste de fase 143 cual está acoplado a una camisa 145. La camisa 145 está colocada alrededor del árbol de entrada 25. La fase de las masas de ajuste de fase 95A, 97A se varía mediante un conjunto de biela manivela 147 que gira la camisa 145 y el engranaje 143 con relación al árbol de entrada 25. El árbol de entrada 25 gira la camisa 145 y los engranajes 143, 149. El engranaje sin ajuste de fase 149 gira las masas sin ajuste de fase 95B, 97B. En el exterior del segundo brazo 137 hay un árbol 151 que sostiene los engranajes unidireccionales primero y segundo 107, 109.

El funcionamiento de la transmisión 131 es el mismo que el de la trasmisión 15 descrito antes en este documento. El árbol de entrada 25 gira las masas 95A, 95B, 97A, 97B por medio de los engranajes 143, 93, 102 (para las masas de ajuste de fase 95A, 97A) y los engranajes 149, 93, 103 (para las masas sin ajuste de fase 95B, 97B). Las masas giratorias producen un momento de torsión oscilante que desplaza el conjunto de brazos 133 hacia atrás y hacia delante. Esto gira el árbol 151 hacia atrás y hacia delante lo cual a su vez se traduce en la rotación del árbol de salida 19 en un sentido mediante los engranajes unidireccionales 107, 109.

La transmisión 161 de la figura 27 es similar a la transmisión 131 de la figura 26, excepto por el conjunto de salida 163. En la figura 26, los engranajes unidireccionales primero y segundo 107, 109 están en serie entre sí. En la figura 27, los engranajes unidireccionales primero y segundo 107, 109 son paralelos entre sí. Cada engranaje unidireccional está montado en un árbol auxiliar respectivo 165, 167, árboles auxiliares los cuales son paralelos entre sí. Los árboles auxiliares 165, 167 están acoplados de forma giratoria al bastidor 23A. Los engranajes unidireccionales están acoplados entre sí y el primer engranaje unidireccional 107 está acoplado al árbol de salida 19 mediante un engranaje 171 sobre el árbol de salida. Cada engranaje unidireccional está acoplado al engranaje del conjunto de brazos 173 mediante un engranaje de acoplamiento 169.

Cuando el conjunto de brazos 133 oscila hacia atrás y hacia delante debido a las masas giratorias, el engranaje del conjunto de brazos 173 es girado de forma similar. Cuando el engranaje del conjunto de brazos 173 gira en el sentido de las agujas del reloj (mirando desde la izquierda hacia la derecha en la figura 27), el primer engranaje unidireccional 107 es accionado en el sentido contrario a las agujas del reloj por su árbol auxiliar 165 y por lo tanto acciona el árbol de salida 19 en el sentido de las agujas del reloj. El segundo engranaje unidireccional 109 gira en el sentido de las agujas del reloj y desliza con relación a su árbol auxiliar 167, árbol el cual gira en el sentido contrario a las agujas del reloj. Cuando el engranaje del conjunto de brazos 173 gira en el sentido contrario a las agujas del reloj, el árbol de salida 19 es accionado por el segundo engranaje unidireccional 109 a través del primer engranaje unidireccional 107. Específicamente, el engranaje del conjunto de brazos 173 gira el árbol auxiliar 167 en el sentido de las agujas del reloj, el cual acciona el segundo engranaje unidireccional 109. El segundo engranaje unidireccional 109 acciona el primer engranaje unidireccional 107 (el cual desliza contra el respectivo árbol auxiliar 165 que gira en el sentido opuesto), el cual a su vez acciona el árbol de salida 19.

La figura 28 muestra otra transmisión 181. Esta transmisión 181 tiene un medio conjunto de brazos 183 con los engranajes unidireccionales 107, 109 en serie. Los brazos 185 en el conjunto de brazos cada uno de ellos tienen únicamente un extremo libre 187, en lugar de dos extremos libres (como se representa en la figura 2). Las masas giratorias están montadas de forma giratoria al árbol 189 que acopla juntos los extremos 187 de los brazos 185. Los brazos están acoplados de forma giratoria al bastidor 191. Las masas 95A, 95B giran a través del eje de giro del conjunto de brazos 183.

A fin de reducir la vibración, se utilizan contrapesos 193, 195 para equilibrar cada masa. Cada contrapeso está 180 grados fuera de fase con su masa respectiva.

Cuando gira el árbol de entrada 25, la masa sin ajuste de fase 95B es girada por una correa de accionamiento 197. La correa de accionamiento 197 gira un engranaje 207, el cual está enlazado a otro engranaje 209 mediante un árbol. El engranaje 209 gira la masa 95B mediante una correa. Su respectivo contrapeso 195 es girado también por una correa 199. La masa de ajuste de fase 95A es girada por una correa 201, mientras su contrapeso 193 es girado por una correa 203. La correa 201 gira un engranaje 207 el cual gira otro engranaje 209 por medio de un árbol. El engranaje 209 gira la masa 95A mediante una correa. El giro de las masas 95A, 95B causa que el conjunto de brazos 183 oscile, oscilación la cual es convertida en un giro unidireccional por los engranajes unidireccionales 107, 109.

Para variar la velocidad, un patín 205 es desplazado, el cual gira una camisa 213 y las correas 201, 203 con relación al árbol de entrada 25. La masa de ajuste de fase 95A es desplazada fuera de fase con la masa sin ajuste de fase 95B. El contrapeso 193 es también desplazado de modo que se mantenga 180 grados fuera de fase con la masa de ajuste de fase 95A.

La transmisión 181 tiene la ventaja de una baja masa del brazo, lo cual se considera que mejora el rendimiento.

Los contrapesos 193, 195 sirven para reducir la vibración que de otro modo sería causada por las masas giratorias. Los contrapesos no proporcionan momento de torsión a los brazos.

Aunque el mecanismo de control de la velocidad ha sido descrito incluyendo una articulación (figura 2) o una camisa y un conjunto de biela y manivela (figura 28), se pueden utilizar otros mecanismos. Por ejemplo, el control de la velocidad puede estar servo-controlado (véase la figura 1). También se puede controlar la posición del patín con un dispositivo de gobierno o bien otro dispositivo de retroalimentación para proporcionar un control automático de la velocidad.

La figura 29 muestra la transmisión 301 de la presente invención de acuerdo con otras formas de realización. La transmisión 301 es sustancialmente similar a la trasmisión representada en la figura 2, con la excepción del conjunto de salida 303. Números iguales representan componentes iguales entre las transmisiones.

El conjunto de salida 303 utiliza dos embragues unidireccionales 305, 307 (véanse las figuras 29 y 30). En la forma de realización preferida, los embragues 305, 307 son embragues de patín. Los embragues están invertidos uno con relación al otro. Por lo tanto, los patines en uno de los embragues están orientados en el sentido opuesto al de los patines del otro embrague.

El anillo de rodadura interior de cada embrague 305, 307 está acoplado al tubo de montaje 77. Por lo tanto, el giro del tubo de montaje gira el anillo de rodadura interior de cada embrague.

Los anillos de rodadura exteriores de los embragues están acoplados de forma diferente que en la trasmisión de la figura 2. El anillo de rodadura exterior de uno 305 de dichos embragues está conectado al bastidor 23 de modo que está fijado al mismo. El anillo de rodadura exterior del otro 307 de dichos embragues está conectado al engranaje de salida 107. El engranaje de salida 107 está acoplado de forma giratoria al engranaje 111 sobre el árbol de salida 19.

El funcionamiento de la transmisión es el mismo que el de la trasmisión de la figura 2, excepto por la salida. Debido a la configuración del embrague unidireccional, el brazo (o los brazos) 71 gira únicamente en un sentido. Con referencia a las figuras 31-34, el brazo 71 gira en el sentido de las agujas del reloj (con referencia a la orientación representada en las figuras 31-34), pero no es capaz de girar en sentido contrario a las agujas del reloj.

Las masas 31 giran en el sentido de las agujas del reloj alrededor de sus respectivos árboles. Cuando las masas 31 se extienden fuera como se representa en la figura 31, no se ejerce momento de torsión sobre el brazo 71. Por consiguiente, no se ejerce momento de torsión sobre el árbol de salida 19. Cuando las masas son perpendiculares al brazo 71, como se representa en la figura 32, el momento de torsión en el sentido de las agujas del reloj es ejercido sobre el brazo 71 y el brazo 71 gira en el sentido de las agujas del reloj. El brazo 71 gira el tubo de montaje 77. El embrague 305
desliza, mientras el otro embrague 307 es accionado, accionando de ese modo el árbol de salida 19, o accionamiento.

Cuando las masas están extendidas, como se representa en la figura 33, no se ejerce momento de torsión sobre el brazo 71. Por consiguiente no se ejerce momento de torsión sobre el árbol de salida 19. Las masas continúan girando en el sentido de las agujas del reloj y se extienden perpendicularmente al brazo 71, como se representa en la figura 34. Las masas ejercen un momento de torsión en el sentido contrario a las agujas del reloj sobre el brazo 71. Sin embargo, se evita que el brazo 71 se desplace en el sentido de las agujas del reloj mediante el embrague unidireccional 305, el cual está acoplado al bastidor. De forma similar, se evita que gire el árbol de salida 19. El otro embrague unidireccional 307 deslizará si el tubo de montaje puede girar en el sentido contrario a las agujas del reloj. El ciclo se repite con las masas extendidas fuera tal y como se representa en la figura 31.

Limitando el desplazamiento del brazo 71 a únicamente un sentido, se obtienen diversas ventajas. Primero, la salida de potencia de la trasmisión se incrementa. Esto es así porque el conjunto de brazos 29 únicamente transita entre las velocidades de conexión y de desconexión. Con referencia a los ejemplos en las figuras 31-34, el conjunto de brazos tanto es girado en el sentido de las agujas del reloj como está parado. En los ejemplos proporcionados en las figuras 16-19, en donde el conjunto de brazos es libre de girar en ambos sentidos, el conjunto de brazos transita entre conexión, desconexión e inversión. El conjunto de brazos gira en el sentido de las agujas del reloj, entonces está desconectado (o parado) y entonces gira en el sentido contrario a las agujas del reloj.

Cuando el conjunto de brazos es girado a velocidades elevadas (por ejemplo 180-1800 revoluciones por minuto), simplemente no tiene tiempo de invertir adecuadamente el sentido. Como resultado, el momento de torsión o la potencia de salida de la trasmisión disminuye. El conjunto de brazos gira en un sentido a la manera de conexión y desconexión. Las figuras 31-33 muestran el brazo 71 que gira en una manera de conexión, mientras en la figura 34 se muestra el brazo en una manera de desconexión, o estacionario. A medida que aumenta la velocidad de salida del brazo, la parte de conexión del ciclo se hace más larga con relación a la parte de desconexión. La figura 35 muestra esto en donde la velocidad de salida del brazo 71 se representa en líneas continuas (1000 revoluciones por minuto) y en líneas discontinuas (250 revoluciones por minuto). A la velocidad más alta, el brazo gira durante aproximadamente 0,025 segundos, mientras a la velocidad más baja, el brazo únicamente gira durante aproximadamente 0,0175 segundos. La cantidad de momento de torsión provisto a la salida aumenta con la velocidad más elevadas del brazo. El gráfico de la figura 35 es un ejemplo e ilustra la trasmisión funcionando bajo las siguientes condiciones: la velocidad del árbol de entrada es 1800 revoluciones por minuto, la masa desequilibrada es de 10 libras (4,53 kg) con un radio de 6 pulgadas (152,40 mm), el momento de inercia de la masa del árbol es 0,414 pulgadas-libras segundos^{2}, el radio del brazo es 4 pulgadas (101,6 mm).

Otra ventaja de la trasmisión de la figura 29 es que el conjunto de salida se simplifica, ya que tiene menos piezas en movimiento.

El conjunto de salida 303 expuesto antes en este documento puede ser utilizado con cualquier trasmisión en el mismo.

Las figuras 36-37 ilustran una masa giratoria 321, de acuerdo con otra forma de realización, para utilizarla en cualquiera de las trasmisiones descritas en este documento. La masa 321 tiene forma de disco, con una ranura 323 en la circunferencia exterior. La masa 321 está acoplada de forma giratoria a los extremos de los brazos 325. Los brazos 325 a su vez están acoplados a un cubo 327. El cubo 327 está conectado al engranaje 103. El cubo 327 y el engranaje 103 están ajustados sobre un árbol 91 del conjunto de brazos 29 (véanse las figuras 7B y 8B). (El árbol 91 es más largo de modo que se extiende en el interior del cubo 327).

Una correa sin fin 329 forma bucle alrededor de la masa 321 en la ranura 323 y alrededor del árbol 91. Cuando es girado el engranaje 103, el cubo 327 y los brazos 325 son girados del mismo modo. El centro de la masa 321 también es girado, pero la masa gira con relación a los brazos 325. Este giro de la masa con relación a los brazos es causado por la correa. La correa 329 soporta gran parte de la fuerza centrífuga de la masa giratoria. Esto permite que los brazos 325 y la correa 329 tengan menos masa que los brazos 101 de las masas de la figura 9A.

El momento de inercia del conjunto de brazos se reduce mediante la disposición de correa. Esto a su vez conduce a un incremento en la cantidad de potencia transmitida a la salida. Además, la vida a la fatiga del conjunto de brazos se incrementa.

La exposición anterior y las representaciones realizadas en los dibujos son meramente ilustrativas de los principios de esta invención y no se deben interpretar en un sentido limitativo.

Claims (7)

1. Transmisión (15; 131; 161; 181; 301) comprendiendo:

a) un elemento de entrada giratorio (25);

b) un brazo (71; 135; 185) que tiene una longitud y un extremo, el brazo estando provisto de un eje que es transversal a la longitud, el extremo estando separado del eje, el brazo siendo giratorio alrededor del eje, el brazo siendo giratorio independientemente del elemento de entrada (25);

c) el brazo (71; 135; 185) estando provisto de una primera masa (95B) la cual está acoplada de forma giratoria al extremo del brazo (187), la primera masa siendo excéntrica con respecto al extremo del brazo;

d) el elemento de entrada (25) estando acoplado a la primera masa (95B) de forma que causa que la primera masa gire con respecto al extremo del brazo (187);

e) una segunda masa (95A) acoplada de forma giratoria al extremo del brazo (187), la segunda masa siendo excéntrica con respecto al extremo del brazo y siendo girada por el elemento de entrada (25);

caracterizada por

f) un primer embrague unidireccional (121; 307) acoplado entre el brazo (71; 135; 185) y un elemento de salida (19), el primer embrague unidireccional accionando el elemento de salida en un sentido cuando el brazo (71; 135; 185) es girado en ese sentido;

g) la segunda masa (95A) estando provista de una fase que se puede ajustar con respecto a la primera masa (95B);

h) un control de fase (27) que está acoplado a la segunda masa (95A) de forma que ajusta la fase de la segunda masa con respecto a la primera masa (95B).

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2. La trasmisión (181) de la reivindicación 1 caracterizada porque el brazo (185) tiene un primer contrapeso (195) para la primera masa (95B) y un segundo contrapeso (193) para la segunda masa (95A), dichos contrapesos primero y segundo (195, 193) equilibrando las masas primera y segunda, respectivamente, con respecto al eje del brazo.

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3. La transmisión (15; 131; 161; 301) de la reivindicación 1 caracterizada porque el extremo del brazo es un primer extremo del brazo, adicionalmente comprendiendo:

a) el brazo (71; 135) que está provisto de un segundo extremo y que puede girar alrededor de un eje (75) que es transversal a la longitud del brazo y que se extiende a través de una parte intermedia del brazo entre los extremos primero y segundo;

b) una tercera masa (97B) y una cuarta masa (97A) que están acopladas de forma giratoria al segundo extremo del brazo, las masas tercera y cuarta (97B, 97A) siendo excéntricas con respecto al segundo extremo del brazo y siendo giradas por el elemento de entrada (25);

c) la cuarta masa (97A) estando provista de una fase que se puede ajustar con respecto a la tercera masa (97B);

d) el control de fase (27) que está también acoplado a la cuarta masa (97A) de modo que ajusta la fase de la cuarta masa (97A) con relación a la tercera masa (97B).

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4. La transmisión (15; 301) de la reivindicación 3 caracterizada porque las masas primera, segunda, tercera y cuarta (95A, 95B; 97A, 97B) están montadas en el brazo de modo que pasan a través del eje de giro del brazo durante cada revolución respectiva con respecto al brazo.

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5. La trasmisión (15; 131; 161; 301) de la reivindicación 4 caracterizada porque:

a) el elemento de entrada (25) es un árbol de entrada;

b) el acoplamiento de las masas primera, segunda, tercera y cuarta (95A, 95B; 97A, 97B) al elemento de entrada (25) comprende engranajes (51, 53, 83, 87, 89, 93, 103);

c) los elementos de entrada y salida (25, 19) y el brazo (71; 135; 185) están acoplados de forma giratoria a un bastidor (23).

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6. La transmisión (15; 131; 161) de la reivindicación 1 caracterizada porque adicionalmente comprende un segundo embrague unidireccional (121) acoplado entre el brazo (71; 135; 185) y el elemento de salida (19), el segundo embrague unidireccional (121) accionando el elemento de salida (19) en un sentido cuando el brazo (71; 135; 185) es girado en el otro sentido.

7. La transmisión (301) de la reivindicación 1 caracterizada porque adicionalmente comprende un bastidor (23) que es estacionario con respecto al elemento de entrada (25), el brazo (71) y el elemento de salida (19), un segundo embrague unidireccional (305) acoplado al bastidor (23), dicho segundo embrague unidireccional (305) evitando que el brazo (71) gire en el otro sentido.