ES2311739T3 - Transmision continuamente variable. - Google Patents

Abstract

Transmisión continuamente variable (1) para vehículos de motor, provista de una polea primaria (2) y una polea secundaria (3), alrededor de las cuales está dispuesta una correa de accionamiento (10) sujeta entre dos discos de polea cónicos (21, 22; 31, 32) de las respectivas poleas (2; 3), en donde una superficie de deslizamiento (40) de al menos un disco de polea (44) de la polea primaria (2) y de la polea secundaria (3), por medio de cuya superficie de deslizamiento este disco de polea está en contacto con la correa de accionamiento (10), está provista de una curvatura, según se ve en una sección transversal orientada perpendicularmente a la dirección tangencial, de modo que un ángulo de polea (alfa) entre una tangente (41) a la superficie de deslizamiento (40) y una dirección radial (42) varía entre un valor más bajo en el lugar de ubicación de la posición radialmente más interior sobre la superficie de deslizamiento (40) y un valor más alto en el lugar de ubicación de una posición radialmente más exterior sobre la superficie de deslizamiento (40), caracterizada porque la curvatura de la superficie de deslizamiento (40) de la polea primaria (2) y la curvatura de la superficie de deslizamiento (40) de la polea secundaria (3) difieren una de otra por el hecho de que el valor más alto para el ángulo de polea (alfa) de la polea secundaria (3) es más bajo que el valor más alto para el ángulo de polea (alfa) de la polea primaria (2).

Description

Transmisión continuamente variable.

La presente invención se refiere a una transmisión continuamente variable de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1 para transmitir potencia mecánica entre un motor y una carga, siendo posible que la relación de transmisión del nivel de par y la velocidad de rotación entre las poleas sea variada continuamente dentro de un rango establecido. Las transmisiones de este tipo son en general conocidas y resultan adecuadas en particular para su uso en vehículos de motor.

Como es sabido, la correa de accionamiento de la transmisión está sujeta entre dos discos de polea cónicos de las respectivas poleas, y la relación de la posición radial de la correa de accionamiento en las poleas primaria y secundaria, que se conocen también como los radios de deslizamiento primario y secundario, determina la relación de transmisión de la transmisión. El tamaño de los radios de deslizamiento anteriormente mencionados puede variarse en direcciones opuestas en virtud del hecho de que uno de los discos de polea de cada polea está dispuesto de tal manera que puede ser movido en la dirección axial. Por tanto, en la relación de transmisión igual a uno los radios de deslizamiento anteriormente mencionados de la correa de accionamiento son iguales uno a otro, mientras que a una relación de transmisión de más de uno el radio de deslizamiento primario es mayor que el radio de deslizamiento secundario, y viceversa.

Se conoce por, entre otros, el documento EP-A-0291129 que, a la vez que se está variando la relación de transmisión, el centro de la correa de accionamiento, es decir, una posición a mitad de camino a lo largo de la distancia axial entre los discos de polea, se desplaza de una manera que difiere para cada polea. En consecuencia, en virtualmente todas las relaciones de transmisión posibles la correa de accionamiento entre las poleas no se orientará perpendicularmente al eje de dichas poleas, es decir, a la dirección axial, sino que más bien se orientará formando un ángulo pequeño y variable con respecto al mismo. Este fenómeno se denomina deslizamiento sesgado de la correa de accionamiento. Se reconoce que el deslizamiento sesgado de la correa de accionamiento puede tener efectos adversos sobre el funcionamiento de la transmisión, por ejemplo en términos de producción incrementada de ruido o de desgaste desigual. Como solución a este fenómeno se propone en, entre otros, la solicitud de patente japonesa 63-053352, que constituye la técnica anterior más próxima, pero también, por ejemplo, en el documento JP-2002-031215, que la superficie de deslizamiento de al menos un disco de cada polea, es decir, la superficie de contacto de este disco con la correa de accionamiento, según se ve en una sección transversal orientada perpendicularmente a la dirección tangencial, sea provista de una curvatura. Mediante una selección adecuada de dicha curvatura es posible asegurar que siempre, es decir, independientemente de la relación de transmisión instantánea de la transmisión, la correa de accionamiento permanezca ventajosamente orientada en una dirección sustancialmente perpendicular a los ejes de las
poleas.

En algunos casos, es posible también seleccionar que se compense parcialmente el deslizamiento sesgado reduciendo al menos el ángulo máximo de la correa de accionamiento con respecto a la dirección axial. Además, al igual que para la compensación del deslizamiento sesgado, la bibliografía describe también otros fenómenos para los cuales puede ser ventajoso el uso de superficies de deslizamiento que estén curvadas en una medida prescrita. En cada caso, un ángulo entre una tangente a la respectiva superficie de contacto y una dirección radial, cuyo ángulo se denomina aquí ángulo de polea, corre desde un valor más bajo en el lugar de ubicación de una posición radialmente más interior sobre la superficie de contacto hasta un valor más alto en el lugar de ubicación de una posición radialmente más exterior sobre la superficie de contacto.

Aunque la transmisión conocida funciona fundamentalmente de manera correcta, ésta, según la invención, es todavía susceptible de mejora. En particular, la invención se refiere a una reducción en la carga mecánica sobre la correa de accionamiento durante el funcionamiento de la transmisión de tal manera que se mejoren su vida de servicio y/o su máxima capacidad de soporte de carga.

A este fin, la transmisión según la invención se caracteriza de conformidad con la reivindicación 1. Sorprendentemente, en una transmisión de este tipo se tienen en cuenta las fuerzas que se presentan entre la correa de accionamiento y las poleas durante el funcionamiento de la transmisión. La invención se basa en el principio de que una fuerza de amortiguación axialmente orientada ejercida sobre la correa de accionamiento por los discos de polea con miras a la transmisión de un par ejerce una componente de fuerza radialmente orientada sobre la correa de accionamiento debido al ángulo de polea entre el disco de polea y la correa de accionamiento. Debido al hecho de que esta componente de fuerza se ejerce sobre las dos poleas, la posición radial o el radio de deslizamiento de la correa de accionamiento puede permanecer constante, pero a costa de una fuerza de tracción en la correa de accionamiento. Esta fuerza de tracción aplica una carga mecánica a la correa de accionamiento, lo cual es en principio poco deseable, ya que esta carga hace que sea pequeña o nula la contribución a la transmisión de par entre las poleas. La componente de fuerza anteriormente mencionada y la fuerza de tracción resultante de ella en la correa de accionamiento aumentan a medida que se hace mayor el ángulo de polea. Por tanto, en vista de este aspecto, puede considerarse ventajoso utilizar el ángulo de polea más pequeño posible.

Sin embargo, un ángulo de polea pequeño tiene el importante inconveniente de que, en caso de una deformación dada de los discos de polea, conocida también como expansión de los discos de polea, tal como ocurre durante el funcionamiento bajo la influencia de la fuerza de sujeción, la correa de accionamiento se enrolla en cierto grado hacia dentro en la dirección radial entre los discos de polea, alejándose del contorno de la trayectoria arqueada ideal. La medida en que ocurra este efecto se denomina combadura radial de la correa de accionamiento. Cuando ocurre esto, algunas partes de la correa de accionamiento resbalan con respecto a los discos de polea de tal manera que se afecta adversamente a la eficiencia de la transmisión, lo que es fundamentalmente poco deseable. Las consideraciones geométricas significan que la combadura radial antes mencionada y la pérdida de eficiencia resultante aumentan a medida que se hace más pequeño el ángulo de polea, a medida que se hace mayor el radio de deslizamiento de la correa de accionamiento o a medida que aumenta la fuerza de sujeción. Por tanto, en vista de este aspecto, puede considerarse ventajoso utilizar el ángulo de polea más grande posible, ciertamente con un radio de deslizamiento relativamente grande.

La invención combina de una manera sorprendente los efectos fundamentalmente contradictorios antes mencionados de tal modo que se incrementen la vida de servicio y/o la robustez de la transmisión conocida, a la vez que su eficiencia no es afectada adversamente o sólo lo es en una escasa medida. A este fin, la invención se basa parcialmente en el rasgo característico que surge como resultado de que se use la transmisión en vehículos de motor, en los que, durante el funcionamiento, en la relación de transmisión más baja -según se define de conformidad con la presente invención- dicha transmisión está sometida a una carga relativamente pesada, pero breve, mientras que en la relación de transmisión más alta dicha transmisión está sometida a una carga menos pesada, pero durante un prolongado período de tiempo. La relación de transmisión más baja se usa cuando una carga, es decir, el vehículo de motor, está siendo acelerada, por ejemplo desde una posición estacionaria, mientras que la relación de transmisión más alta se usa, por ejemplo, después de que la carga haya alcanzado una velocidad deseada más o menos constante.

Por tanto, según la invención, se puede concluir que es ventajoso que, en la relación de transmisión más baja, el contacto entre las poleas y la correa de accionamiento, tanto en la polea primaria como en la polea secundaria, tenga lugar a ángulos de polea relativamente bajos con el fin de minimizar la fuerza de tracción antes mencionada, y que, en la relación de transmisión más alta, se aplique lo contrario con el fin de minimizar la combadura radial antes mencionada. Aunque la curvatura antes mencionada de la superficie de deslizamiento de la polea primaria no cumple con un perfil ventajoso del ángulo de polea de esta naturaleza, esto, según la invención, no es lo que ocurre con la polea secundaria. Según la invención, es ventajoso que el valor más alto para el ángulo de polea de la polea secundaria sea más bajo que el de la polea primaria. Después de todo, es este ángulo de polea el que determina el contacto entre la correa de accionamiento y la polea secundaria en la relación de transmisión más baja, en la que el efecto de la fuerza de tracción prevalece sobre el efecto de la combadura radial.

Con el fin de dejar inalterado el rango dentro del cual varía el ángulo de polea de la polea secundaria, es decir, la diferencia entre los valores más alto y más bajo para este ángulo, el valor más bajo para el ángulo de polea, con un radio de deslizamiento pequeño, deberá ser correspondientemente más pequeño. La expectativa podría ser que esto tendría un efecto correspondientemente adverso sobre la eficiencia de la transmisión en la relación de transmisión más alta. Sin embargo, según la invención, un efecto desventajoso de esta naturaleza no se presenta o apenas se presenta, puesto que, como ya se ha hecho notar, la combadura radial disminuye proporcionalmente al radio de deslizamiento decreciente, en una aproximación inicial incluso hasta la potencia de tres. Por tanto, cerca del radio de deslizamiento más pequeño se produce una pequeña combadura radial o ésta no se produce en absoluto.

No obstante, según la invención, en una realización preferida de la transmisión puede ser ventajoso que el valor más bajo del ángulo de polea de la polea secundaria no sea correspondientemente más pequeño, de modo que el rango del ángulo de polea para la polea secundaria sea más pequeño que el rango para la polea primaria. Esto es debido a que un límite inferior para el valor del ángulo de polea es generalmente necesario para materializar una componente de fuerza de sujeción radialmente orientada de magnitud suficiente para permitir que se supere la fricción entre la polea y la correa de accionamiento en la dirección radial, de modo que pueda variarse la relación de transmisión de la transmisión. Además, en el caso de una correa de accionamiento diseñada según lo que se conoce como correa de empuje con al menos un anillo flexible continuo, sobre la periferia del cual está dispuesta una serie de elementos transversales que pueden moverse libremente sobre el anillo al menos en su dirección longitudinal, ha de materializarse en el anillo una fuerza de tracción suficiente para permitir que el par suministrado sea transmitido entre las poleas por medio de fuerzas de empuje entre los elementos transversales. Este aspecto se describe en la publicación de patente europea EP-A 0 931 959. En una realización particular de la transmisión se tiene que, por las razones anteriores, el valor más bajo para el ángulo de polea de ambas poleas es el mismo.

Para mantener el efecto que se desea conseguir con una curvatura de la superficie de contacto de conformidad con la técnica anterior, en la que las curvaturas primaria y secundaria son iguales, a pesar del rango más estrecho del ángulo de polea de la polea secundaria, será frecuentemente deseable en la práctica aumentar de manera correspondiente el rango del ángulo de polea de la polea primaria, por ejemplo reduciendo su valor más bajo o aumentando su valor más alto. En el primer caso, se tiene que, según la invención, la eficiencia de la transmisión no será afectada adversamente o sólo lo será en escasa medida, puesto que, como ya se ha indicado anteriormente, los discos apenas se expandirán en las proximidades del radio de deslizamiento más bajo. En el último caso, se tiene que, según la invención, es incluso posible esperar una acción mejorada de la transmisión, ya que la combadura radial disminuye ventajosamente en la relación de transmisión más alta.

Se explica seguidamente la invención con más detalle haciendo referencia a los dibujos y a los ejemplos de realización ilustrados en ellos.

La figura 1 muestra una sección transversal diagramática a través de una transmisión continuamente variable del tipo conocido.

La figura 2 muestra en detalle un disco de polea de la transmisión conocida y, en particular, su superficie de contacto.

La figura 3 muestra una vista lateral simplificada de la transmisión mostrada en la figura 1.

La figura 4 muestra un gráfico que representa el ángulo de polea en función del radio de deslizamiento de la correa de accionamiento para una polea primaria y una polea secundaria de conformidad con la técnica anterior.

La figura 5 muestra un gráfico correspondiente a la figura 4, en el que se determinan los ángulos de polea de conformidad con una posible realización de la invención.

La figura 1 ilustra diagramáticamente una sección transversal a través de la transmisión continuamente variable 1 conocida. La transmisión 1 comprende una polea primaria 2, que puede ser accionada por un motor (no mostrado), y una polea secundaria 3 que acciona una carga (no mostrada), estando ambas poleas provistas de un disco de polea 21, 31, que está fijado al respectivo eje de polea 20, 30, y de un disco de polea 22, 32 que puede desplazarse en la dirección axial con respecto a dicho eje 20, 30. Una correa de accionamiento 10 está sujeta entre los discos de polea 21, 22, 31, 32, de modo que puede transmitirse potencia mecánica entre los dos ejes 20 y 30 con ayuda de fricción. La relación de transmisión de la transmisión 1 viene determinada en este caso por la relación de un radio de deslizamiento primario R_{P} y un radio de deslizamiento secundario R_{S} de la correa de accionamiento 10, es decir, su posición radial efectiva entre los discos de polea 21, 22, 31, 32 de las respectivas poleas 2 y 3. Los radios de deslizamiento R_{P} y R_{S} y, por tanto, la relación de transmisión R_{P}/R_{S} de la transmisión 1 pueden variarse haciendo que los discos desplazables 22, 32 se muevan en direcciones axiales opuestas a lo largo de los respectivos ejes de polea 20, 30. En la figura la transmisión 1 se ilustra a modo de ejemplo con una relación de transmisión alta, es decir, con un radio de deslizamiento primario relativamente grande R_{P} y un radio de deslizamiento secundario relativamente pequeño R_{S}.

La figura 2 muestra una ilustración más detallada de un disco de polea arbitrario 43 sobre la base de una sección transversal vista en la dirección tangencial. La superficie de deslizamiento 40 o superficie de contacto 40 del disco de polea 43 está provista de una curvatura, aumentando un ángulo de polea \alpha definido entre una tangente 41 en un punto R de la superficie de contacto 40 y una dirección radial 42, según se ve en esta dirección radial.

La figura 3 muestra una vista lateral de la transmisión 1 conocida, con la polea primaria 2 dotada del eje primario 20 en el lado izquierdo de la figura y con la polea secundaria 3 dotada del eje secundario 30 en el lado derecho de la figura. Las líneas L, M y H indican la posición de la correa de accionamiento 10 en tres relaciones de transmisión de la transmisión. La línea de trazos L indica la relación de transmisión más baja, en la que la transmisión 1, durante el funcionamiento normal, está sometida a una carga relativamente breve, pero pesada, por ejemplo cuando la carga, es decir, el vehículo de motor, está siendo acelerada desde una posición estacionaria. La línea de puntos y trazos H indica la relación de transmisión más alta, en la que la transmisión 1, durante el funcionamiento normal, está sometida a una carga menos pesada relativamente prolongada, por ejemplo después de que el vehículo de motor ha alcanzado una velocidad deseada. La línea de puntos y trazos M indica, como ejemplo adicional, la relación de transmisión igual a 1, en la que el radio de deslizamiento primario R_{P} es igual al radio de deslizamiento secundario R_{S}, y el eje primario 20 y el eje secundario 30 tienen la misma velocidad de rotación.

La figura 4 muestra un gráfico que representa el ángulo de polea \alpha -definido de conformidad con la figura 2- de la polea primaria 2 y de la polea secundaria 3 con relación al respectivo radio de deslizamiento R_{P}, R_{S} de la correa de accionamiento 10. En este ejemplo, los ángulos de polea con relación al radio de deslizamiento \alpha(R_{P}), \alpha(R_{S}) vienen dados por el requisito conocido de que la correa de accionamiento 10, en todas las relaciones de transmisión posibles R_{P}/R_{S}, esté orientada en dirección sustancialmente perpendicular a los ejes de polea 20 y 30. Para ambas poleas 2, 3 el ángulo de polea \alpha varía entre aproximadamente 7,5º y 10,8º.

La figura 5 ilustra un gráfico similar que representa los ángulos de polea con relación al respectivo radio de deslizamiento \alpha(R_{P}), \alpha(R_{S}), pero de conformidad con una posible realización de la invención. Según la invención, el valor más alto para el ángulo de polea de la polea secundaria (\pm 8,8º) es ventajosamente más pequeño que el de la polea primaria (\pm 11º), mientras que los respectivos valores más bajos (\pm 7º) para ellos se corresponden aproximadamente uno con otro. Comparado con el gráfico mostrado en la figura 4, en la transmisión según la invención el rango para el ángulo de polea \alpha de la polea secundaria 3 se ha hecho más pequeño. No obstante, la transmisión según la invención puede satisfacer también sustancialmente el requisito dado anteriormente.

Además de lo que se ha descrito anteriormente, la invención se refiere también a todos los detalles mostrados en las figuras, al menos en la medida en que éstos pueden ser reconocidos directamente y sin ambigüedad por un experto en la materia, y a las características descritas en el juego de reivindicaciones que siguen.

Claims (4)

1. Transmisión continuamente variable (1) para vehículos de motor, provista de una polea primaria (2) y una polea secundaria (3), alrededor de las cuales está dispuesta una correa de accionamiento (10) sujeta entre dos discos de polea cónicos (21, 22; 31, 32) de las respectivas poleas (2; 3), en donde una superficie de deslizamiento (40) de al menos un disco de polea (44) de la polea primaria (2) y de la polea secundaria (3), por medio de cuya superficie de deslizamiento este disco de polea está en contacto con la correa de accionamiento (10), está provista de una curvatura, según se ve en una sección transversal orientada perpendicularmente a la dirección tangencial, de modo que un ángulo de polea (\alpha) entre una tangente (41) a la superficie de deslizamiento (40) y una dirección radial (42) varía entre un valor más bajo en el lugar de ubicación de la posición radialmente más interior sobre la superficie de deslizamiento (40) y un valor más alto en el lugar de ubicación de una posición radialmente más exterior sobre la superficie de deslizamiento (40), caracterizada porque la curvatura de la superficie de deslizamiento (40) de la polea primaria (2) y la curvatura de la superficie de deslizamiento (40) de la polea secundaria (3) difieren una de otra por el hecho de que el valor más alto para el ángulo de polea (\alpha) de la polea secundaria (3) es más bajo que el valor más alto para el ángulo de polea (\alpha) de la polea primaria (2).

2. Transmisión (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque un rango entre el valor más alto y el valor más bajo para el ángulo de polea (\alpha) de la polea secundaria (3) es más pequeño que un rango correspondiente del ángulo de polea (\alpha) de la polea primaria (2).

3. Transmisión (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el valor más bajo para el ángulo de polea (\alpha) de la polea secundaria (3) es igual al valor más bajo para el ángulo de polea (\alpha) de la polea primaria (2).

4. Vehículo de motor que tiene un motor y una carga que ha de ser accionada, entre los cuales está incorporada una transmisión (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde una potencia que ha de ser generada por el motor es transmitida por la correa de accionamiento (10) de la polea primaria (2) a la polea secundaria (3) y es entregada a la carga por la polea secundaria (3).