ES2353243T3 - Transmision automatica con embragues gemelos. - Google Patents

Abstract

Una transmisión automática (100), que comprende: una caja de cambios que incluye un árbol principal (SP) y un árbol secundario (SC); embragues gemelos que incluyen un primer embrague (CL1) y un segundo embrague (CL2) y que realizan la conexión y desconexión de la fuerza de accionamiento rotacional entre un cigüeñal (SI; SI2) y la caja de cambios; un engranaje primario (GP) para trasmitir la fuerza de accionamiento rotacional del cigüeñal (SI; SI2) al árbol principal (SP); y un embrague (35) de puesta en marcha o convertidor de par (74) dispuesto sobre el cigüeñal (SI; SI2); en el que el primer y segundo embragues (CL1, CL2) están dispuestos sobre el árbol principal (SP); caracterizado porque el engranaje primario (GP) que está dispuesto entre el primer y segundo embragues (CL1, CL2), y porque el primer embrague (CL1) realiza la conexión y desconexión de la fuerza de accionamiento rotacional entre el cigüeñal (SI; SI2) y cualquiera de un grupo de engranajes impar y un grupo de engranajes par de la caja de cambios, y el segundo embrague (CL2) realiza la conexión y desconexión de la fuerza de accionamiento rotacional entre el cigüeñal (SI; SI2) y el otro grupo de engranajes.

Description

Transmisión automática con embragues gemelos.

El presente invento se refiere a una transmisión automática y específicamente, se refiere a una transmisión automática que incluye embragues gemelos accionados y controlados hidráulicamente.

En términos de una transmisión automática montada en un motor de combustión interna, se conoce hasta ahora una transmisión automática que incluye embragues así llamados gemelos. Esta transmisión automática incluye dos embragues (un primer y segundo embragues) entre un cigüeñal y una caja de cambios y es capaz de desplazar secuencialmente los engranajes sin detener la fuerza de accionamiento conectando y desconectando alternativamente el primer y segundo embragues en paralelo a una operación de desplazamiento automático de engranajes por un accionador y similar. La transmisión automática que incluye los embragues gemelos incluye varios pares de engranajes iguales al número de marchas y está configurada para seleccionar a qué par de engranajes es transmitida la fuerza de accionamiento conectando o desconectando el primer y segundo engranajes y haciendo deslizar un mecanismo de desplazamiento de engranajes previsto para un árbol que soporta giratoriamente los pares de engranajes alrededor de sus ejes respectivos. En términos de los embragues gemelos, también se ha conocido un sistema de seleccionar marchas adyacentes entre sí (por ejemplo, la segunda y tercera marchas) por aplicación de los embragues diferentes entre sí.

La publicación de Patente Japonesa abierta nº 8-4788 describe una transmisión del tipo de embragues gemelos en el que embragues gemelos que incluyen un primer y segundo embragues están unidos a un extremo de un cigüeñal y la fuerza de accionamiento es tomada desde un doble árbol conectado a los embragues gemelos.

Sin embargo, en la transmisión del tipo de embragues gemelos de la publicación de Patente Japonesa abierta nº 8-4788, el primer y segundo embragues controlados hidráulicamente de forma independiente estaban acomodados en un único alojamiento, y ello era necesario para formar un paso de aceite complicado dentro del alojamiento y del doble árbol, conduciendo así a un problema de incrementar el número de operaciones de producción. Además, existían problemas de que la longitud total del paso de aceite era incrementada y una diferencia entre distancias desde una fuente de presión hidráulica al primer y segundo embragues hizo difícil conseguir una precisión uniforme de control hidráulico.

Otras transmisiones están descritas en el documento DE 4005383 y en el documento US 2004/
0025630, sobre cuyo último documento está basado el preámbulo de la reivindicación 1ª.

Un objeto de las realizaciones preferidas del presente invento al menos es resolver los problemas antes mencionados asociados con la tecnología convencional y proporcionar una transmisión automática que incluye un paso de aceite con una estructura simple prevista para los embragues gemelos, que permite que se reduzca el número de operaciones de producción.

Para conseguir el objeto antes mencionado, se ha proporcionado una transmisión automática, que comprende: una caja de cambios que incluye un árbol principal y un árbol secundario; embragues gemelos que incluyen un primer embrague y un segundo embrague y que realizan la conexión y desconexión de la fuerza de accionamiento rotacional entre un cigüeñal y la caja de cambios; un engranaje primario para trasmitir la fuerza de accionamiento rotacional del cigüeñal al árbol principal; y una embrague de puesta en marcha o convertidor de par dispuesto en el cigüeñal; en el que el primer y segundo embragues están dispuestos sobre el árbol principal y solapados con el embrague de puesta en marcha o el convertidor de par en la dirección radial según se ve a lo largo del eje del árbol principal; caracterizado porque el engranaje primario está dispuesto entre el primer y segundo embragues, y porque el primer embrague realiza la conexión y desconexión de la fuerza de accionamiento rotacional entre el cigüeñal y cualquiera de un grupo de engranajes impar y un grupo de engranajes par de la caja de cambios, y el segundo embrague realiza la conexión y desconexión de la fuerza de accionamiento rotacional entre el cigüeñal y el otro grupo de engranajes.

Preferiblemente, el primer y segundo embragues tienen una misma estructura compuesta por un conjunto de los mismos componentes y están dispuestos sobre el árbol principal dorso con dorso.

Como el primer y el segundo embragues están dispuestos sobre el mismo árbol principal, las presiones de aceite para controlar los embragues gemelos pueden ser suministradas desde un extremo del árbol principal. Consiguientemente, las fuentes de las presiones de aceite pueden estar concentradas en un extremo, y los pasos de aceites para alimentar las presiones de aceite pueden estar formados en una simple forma con una longitud total corta. Además, es posible hacer fácilmente los dos pasos de aceite con una misma longitud y así conseguir fácilmente una respuesta uniforme en el control hidráulico. Además, constituir el primer y segundo embragues con los mismos componentes puede reducir el número de operaciones de producción.

Además, el estado de conexión/desconexión de la fuerza de accionamiento rotacional puede ser conmutado alternativamente por los dos embragues entre relaciones de engranajes adyacentes. Es por ello posible obtener una transmisión automática capaz de realizar una rápida operación de desplazamiento de engranajes con menos choque de desplazamiento de los engranajes.

A continuación se describirán realizaciones preferidas del invento a modo de ejemplo solamente y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La fig. 1 es una vista en sección transversal de un motor de combustión interna al que se ha aplicado una realización del presente invento.

La fig. 2 es una vista en sección transversal de otro motor de combustión interna al que se ha aplicado una realización del presente invento.

La fig. 3 es una vista en sección transversal de una realización de una transmisión automática a la que se ha aplicado un embrague gemelo de acuerdo con el presente invento; y

La fig. 4 es una vista esquemática de la realización de la transmisión automática a la que se ha aplicado el embrague gemelo de acuerdo con el presente invento.

Como se ha mencionado anteriormente, la fig. 1 es una vista en sección transversal de un motor de combustión interna al que se ha aplicado una transmisión automática de esta realización del presente invento. Un motor 10 de combustión interna es un motor de un solo cilindro de cuatro tiempos montado, por ejemplo, sobre un vehículo todo terreno de cuatro ruedas (un vehículo de tipo con sillín para terreno abrupto). Un cigüeñal SI, que está soportado giratoriamente alrededor de un eje del mismo por un cárter 30, está provisto con un pistón 12, que está conectado a él con un vástago de conexión 11 interpuesto entre ellos. El pistón 12 es deslizable dentro de un cilindro 14 provisto de un bloque de cilindros 13, y una cabeza 16 de cilindro está fijada a una parte superior (en el dibujo) del bloque de cilindros 13. La cabeza del cilindro 16, el cilindro 14 y el pistón 12 definen una cámara de combustión 15 para la combustión de la mezcla de gases. En la cabeza del cilindro 16, que está cubierta con una tapa 22 de cabeza de cilindro, hay dispuestas válvulas 19 y 20 para controlar la admisión a través de una lumbrera de admisión 17 y el escape a través de una lumbrera de escape 18 y una bujía (no mostrada) para provocar la ignición de la mezcla de gases comprimidos. Además, las acciones de apertura y cierre de cada una de las válvulas 19 y 20 son controladas por un balancín o brazo oscilante 21, que es accionado para oscilar por rotación de un árbol de levas (no mostrado) y un resorte 23 de válvula, que está formado por un resorte helicoidal o muelle.

En un extremo derecho del cigüeñal SI en el dibujo, está previsto un aparato de arranque o puesta en marcha 32 para usar en el arranque manual del motor 10 de combustión interna. Una empuñadura o asa 33, que está dispuesta sobre una tapa 31 del aparato de arranque 32, está conectada a un extremo de una larga cuerda enrollada alrededor de una bobina acoplada de modo fijo con el cigüeñal SI. Tirando de la empuñadura 33 se puede hacer girar directamente el cigüeñal SI manualmente.

En un extremo izquierdo del cigüeñal SI, está previsto un embrague 35 de puesta en marcha, que está cubierto con una tapa de embrague 34. El embrague 35 de puesta en marcha está configurado no para transmitir la fuerza de accionamiento rotacional del cigüeñal SI a un engranaje de salida GI cuando las revoluciones del motor, o la velocidad rotacional del cigüeñal SI no es más que un valor predeterminado (por ejemplo 2000 rpm). La fuerza de accionamiento rotacional generada en el cigüeñal SI es trasmitida desde el engranaje de salida GI a través de un engranaje primario GP, un árbol primario SP como un árbol principal, un tren de engranajes G de cambio de marchas compuesto de una pluralidad de pares de engranajes previstos para el árbol primario SP y un árbol secundario SC como un árbol secundario finalmente a un árbol de salida SO. La transmisión automática está compuesta de una unidad completa desde el engranaje primario GP al árbol de salida SO. Embragues gemelos incluidos en la transmisión automática incluyen un primer y segundo embragues CL1 y CL2, que están dispuestos en el extremo izquierdo del árbol primario SP en el dibujo. El primer y segundo embragues CL1 y CL2 están dispuestos a ambos lados del engranaje primario GP. Las fuentes de presión hidráulica para el control hidráulico y los pasos de aceite conectados a ellas están concentrados en el extremo izquierdo del árbol primario SP. La disposición del primer y segundo embragues CL1 y CL2 y una estructura de paso de aceite acompañada con esta disposición están descritas en detalle posteriormente.

La fig. 2 es una vista en sección transversal de un motor de combustión interna al que se ha aplicado una transmisión automática de otra realización del presente invento. Un motor 50 de combustión interna es un motor de cilindros gemelos de cuatro tiempos que incluye un convertidor de par 74 previsto para un cigüeñal SI2. En el motor 50 de combustión interna, dos pistones 52 deslizables dentro de cilindros respectivos 54 en un bloque de cilindros 53 están previstos para un cigüeñal SI2 con vástagos de conexión 51 interpuestos entre ellos. Dentro de una cabeza de cilindro 57, que está cubierta con una tapa 60 de cabeza de cilindro, está acomodado un árbol de levas 58 y acoplado de modo fijo a un piñón de cadena 59 accionado giratoriamente por una cadena de leva 55. Está configurado de modo que una pluralidad de válvulas 56 son accionadas por el árbol de levas 58 para abrirse y cerrarse. En el extremo derecho del cigüeñal SI2, que está soportado giratoriamente alrededor de un eje del mismo por un cárter 70, está fijado un motor 72 de arranque ACG, que está cubierto con una tapa 71. Un convertidor de par 74, que está cubierto con una tapa 73 en el extremo izquierdo del cigüeñal SI2, es un convertidor de par conocido y trasmite la fuerza rotacional de accionamiento a un engranaje de salida GI2 cuando la velocidad rotacional del cigüeñal SI2 alcanza un valor predeterminado o mayor. La fuerza de accionamiento rotacional transmitida al engranaje de salida GI2 es extraída desde un engranaje primario GP2 a través de un tren de engranajes G, que está dispuesto sobre el árbol primario SP y un árbol secundario SC, finalmente a un árbol de salida SO. El primer y segundo embragues CL1 y CL2 que constituyen los embragues gemelos de la transmisión automática están dispuestos en el extremo izquierdo del árbol primario SP.

La fig. 3 es una vista en sección trasversal agrandada que muestra detalles de una realización de una transmisión automática 100 de acuerdo con el presente invento, que es aplicada al motor 10 de combustión interna (fig. 1) o 50 (fig. 2) u otro motor de combustión interna. La transmisión automática 100 es una transmisión de múltiples marchas que incluye cuatro marchas hacia delante y una marcha atrás. Una acción de desplazamiento de engranajes en cada marcha es realizada por una combinación aplicación y desaplicación de presiones de aceite aplicadas al primer y segundo embragues CL1 y CL2 y acciones deslizantes del primer y tercer manguitos M1 y M3 como mecanismos de desplazamiento de engranajes en una dirección axial.

Los embragues gemelos están compuestos del primer y segundo embragues CL1 y CL2 dispuestos dorso con dorso con el engranaje primario GP interpuesto entre ellos. En el engranaje primario GP, que está conectado giratoriamente al árbol primario SP, hay incorporado un mecanismo amortiguador de choques que incluye un resorte 6 para absorber los choques cuando es transmitida la fuerza de accionamiento. En esta realización, el primer y segundo embragues CL1 y CL2 tienen una misma estructura compuesta por un conjunto de los mismos componentes, y tienen una forma sustancialmente de disco que incluye un espesor. A continuación, se ha dado una descripción de los constituyentes del primer embrague CL1 como representativo, y los constituyentes del segundo embrague CL2 correspondientes a ellos están indicados entre paréntesis.

En el primer embrague CL1 (CL2), un pistón P1 (P2) insertado y cerrado herméticamente con cierres herméticos de aceite interior y exterior K1 (K2) y J1 (J2) está previsto en una parte inferior de un cárter o alojamiento de embragues C1 (C2), que está conectado de modo fijo al engranaje primario GP. El pistón P1 (P2) es presionado hacia la derecha (izquierda) en el dibujo cuando el aceite operativo es alimentado a presión desde un paso de aceite 5 (4), que está previsto en el centro axial del árbol primario SP. Por otro lado, cuando la presión del aceite operativo es reducida, el pistón P1 (P2) es devuelto a la posición original por la fuerza antagonista elástica del resorte F1 (F2).

A la derecha (izquierda) del pistón P1 (P2) en el dibujo, hay dispuestas tres platos de presión B1 (B2) adyacentes a él y un plato de contención L1 (L2). Los platos de presión B1 (B2) están acoplados al cárter de embrague C1 (C2) de modo que sean fijos en sentido rotacional y deslizables en sentido axial. El plato de contención L1 (L2) está conectado de modo fijo al cárter de embrague C1 (C2). Entre unos platos adyacentes de los platos de presión B1 (B2) y el plato de contención L1 (L2) tres platos de embrague D1 (D2) están emparedados individualmente con ligeros espacios. Los platos de embrague D1 (D2) están acoplados a un brazo A1 (A2) de modo que sean fijos en sentido rotacional y deslizables en sentido axial.

Con la estructura antes mencionada, la fuerza de accionamiento rotacional del engranaje primario GP hace girar solamente el cárter de embrague C1 (C2) siempre y cuando el pistón P1 (P2) no sea presionado hacia fuera por la presión de aceite. Cuando el pistón P1 (P2) es presionado hacia fuera por la presión de aceite y los platos de presión B1 (B2) y los platos de embrague D1 (D2) son llevados a contacto entre sí para generar una fuerza de fricción, la fuerza de accionamiento rotacional que hace girar el cárter de embrague C1 (C2) es transmitida al brazo A1 (A2). En este instante, controlar la magnitud de la presión de aceite puede hacer fácilmente un estado medio de embrague y similar.

En una galería 7 de aceite prevista para el centro axial del árbol primario SP de la transmisión automática 100, un distribuidor 1 de paso de aceite compuesto de un tubo doble esta insertado y fijado. Una presión de aceite alimentada a un paso 2 de aceite de alimentación acciona el pistón P1 del primer embrague CL1 desde un tubo interior del distribuidor 1 de paso de aceite a través del paso de aceite 5. Por otro lado, una presión de aceite suministrada a un paso 3 de aceite de alimentación acciona el pistón P2 del segundo embrague de CL2 a través de un espacio entre el tubo interior y un tubo exterior del distribuidor 1 de paso de aceite a través del paso de aceite 4.

El brazo A1 del primer embrague CL1 está formado integralmente con un árbol primario exterior SP2, y por otro lado, el brazo A2 del segundo embrague CL2 está conectado de modo fijo al árbol primario SP. El árbol primario exterior SP2, que está soportado giratoriamente alrededor de un eje del mismo por el árbol primario SP, está previsto integralmente con un engranaje I1 de accionamiento de la primera marcha y un engranaje I3 de accionamiento de la tercera marcha. Los engranajes I1 e I3 de accionamiento de la primera y tercera marchas están, respectivamente, siempre engranados con los engranajes O1 y O3 accionados de la primera y tercera marchas, que están soportados giratoriamente de forma individual alrededor de ejes respectivos por el árbol secundario SC. Los engranajes I2 e I4 de accionamiento de la segunda y cuarta marchas, que están soportados giratoriamente de alrededor de ejes respectivos por el árbol primario SP, están, respectivamente, siempre engranados con los engranajes O2 y O4 accionados de la segunda y cuarta marchas, que giran integralmente de modo individual con el cigüeñal SC. Un engranaje exterior GO1, que está conectado de modo fijo al extremo derecho del cigüeñal SC en el dibujo, esta engranado con un engranaje de entrada GO2, que está conectado de modo fijo al árbol de salida SO. Un engranaje OR de marcha atrás, que está soportado giratoriamente alrededor de un eje del mismo por el cigüeñal SC, está siempre engranado con un engranaje de entrada (no mostrado) de un árbol de salida de marcha atrás. A continuación, se ha dado una descripción de una acción de desplazamiento de engranajes en la transmisión automática 100 con referencia a la fig. 4.

La fig. 4 es una vista esquemática de la transmisión automática 100 de acuerdo con el presente invento. Los mismos números y letras que los de la descripción anterior indican las mismas partes o partes equivalentes. Un generador 101 de presión de aceite, que realiza de forma independiente el control hidráulico para el primer y segundo embragues Cl1 y CL2, es accionado basado en una señal de una unidad de control 102. Las acciones deslizantes del primer y tercer manguitos M1 y M3 en sentido axial son realizadas por un accionador no mostrado y similar en unión con el accionamiento de los embragues gemelos.

A continuación, se ha dado una explicación de una relación entre la conexión y desconexión de las presiones de aceite al embrague gemelo y las acciones deslizantes del primer y tercer manguitos M1 y M3 en cada marcha. En primer lugar, en una posición de punto muerto, ni el primer ni el segundo embragues CL1 y CL2 son alimentados con las presiones de aceite, y el engranaje primario GP y los cárteres de embrague C1 y C2 giran integralmente en vacío con relación al árbol primario SP.

A continuación, en la primera marcha, la presión de aceite es alimentada al primer embrague CL1, y la fuerza de accionamiento rotacional del engranaje primario GP es transmitida al árbol primario exterior SP2. El primer manguito M1 que está acoplado al cigüeñal SC de modo que sea fijo en sentido rotacional y deslizable en sentido axial, desliza para ser conectado al engranaje accionado O1 de la primera marcha. La fuerza de accionamiento rotacional es así trasmitida al árbol secundario SC a través del tren de engranajes del engranaje I1 de accionamiento de la primera marcha y del engranaje O1 accionado de la primera marcha.

A continuación, en la segunda marcha, un embrague que ha de ser alimentado con la presión de aceite es conmutado desde el primer embrague CL1 al segundo embrague CL2, y la fuerza de accionamiento rotacional del engranaje primario GP es transmitida al árbol primario SP. En unión con esto, el tercer manguito M3, que está acoplado al árbol primario SP de modo que sea fijo en sentido rotacional y deslizable en sentido axial, desliza para ser conectado al engranaje I2 de accionamiento de la segunda marcha. La fuerza de accionamiento rotacional es así trasmitida al árbol secundario SC a través del tren de engranajes del engranaje I2 de accionamiento de la segunda marcha y del engranaje O2 accionado de la segunda marcha.

En la tercera marcha, el embrague que ha de ser alimentado con la presión de aceite es de nuevo conmutado desde el segundo embrague CL2 al primer embrague CL1, y el segundo manguito M2, que está acoplado al árbol secundario SC de modo que sea fijo en sentido rotacional y deslizable en sentido, desliza para ser conectado al engranaje O3 accionado de la tercera marcha. La fuerza de accionamiento rotacional es así transmitida al árbol secundario SC a través del tren de engranajes del engranaje I3 de accionamiento de la tercera marcha y del engranaje O3 accionado de la tercera marcha.

En la cuarta marcha, el embrague que ha de ser alimentado con la presión de aceite es de nuevo conmutado desde el primer embrague CL1 al segundo embrague CL2, y el tercer manguito M3 desliza para ser conectado al engranaje I4 de accionamiento de la cuarta marcha. La fuerza de accionamiento rotacional es así transmitida al árbol secundario SC a través del tren de engranajes del engranaje I4 de accionamiento de la cuarta marcha y del engranaje O4 accionado de la cuarta marcha. La operación de desplazamiento al engranaje de marcha atrás es realizada alimentando el primer embrague de CL1 con la presión de aceite y conectando el engranaje O1 accionado de la primera marcha, que es deslizable en sentido axial, al engranaje OR de marcha atrás.

Como se ha descrito antes, la transmisión automática 100 está configurada de modo que los engranajes de cada par de engranajes estén siempre engranados entre sí y los estados de conexión/desconexión de la fuerza de accionamiento rotacional son conmutados alternativamente por los dos embragues entre las relaciones de engranaje adyacentes, permitiendo así una rápida operación de desplazamiento de engranajes con menos choque de desplazamiento de engranajes.

Volviendo a la fig. 3, el primer y segundo embragues CL1 y CL2, que constituyen los embragues gemelos, están dispuestos dorso con dorso, con el engranaje primario GP del árbol primario SP interpuesto entre ellos. Los pasos de aceite 4 y 5 sólo necesitan por ello estar dispuestos linealmente en sentido circunferencial desde la galería de aceite 7, que esta prevista para el centro axial del árbol primario SP. Por consiguiente los embragues gemelos pueden ser controlados con los pasos de aceite, que tienen una forma simple con una longitud total corta. Además, las fuentes de las presiones de aceite y los dos pasos de aceite pueden ser concentrados en un extremo del árbol primario SP. Por consiguiente, acortar la longitud total de los pasos de aceite y hacer los dos pasos de aceite de la misma longitud permite que el control hidráulico consiga fácilmente una respuesta uniforme. Además, el primer y segundo embragues CL1 y CL2 están compuestos por los mismos componentes, de manera que pueda reducirse considerablemente el número de operaciones de producción. Además, no hay necesidad de prever ningún paso de aceite especial para el cárter. Por consiguiente la forma básica del cárter puede ser compartida con los vehículos de transmisión manual, y puede reducirse el número de operaciones de producción. Aún más, el diámetro exterior de los embragues no afecta a la distancia entre los ejes del árbol primario y del árbol secundario. Es por ello posible obtener una transmisión automática pequeña y ligera.

Claims (2)

1. Una transmisión automática (100), que comprende: una caja de cambios que incluye un árbol principal (SP) y un árbol secundario (SC); embragues gemelos que incluyen un primer embrague (CL1) y un segundo embrague (CL2) y que realizan la conexión y desconexión de la fuerza de accionamiento rotacional entre un cigüeñal (SI; SI2) y la caja de cambios; un engranaje primario (GP) para trasmitir la fuerza de accionamiento rotacional del cigüeñal (SI; SI2) al árbol principal (SP); y un embrague (35) de puesta en marcha o convertidor de par (74) dispuesto sobre el cigüeñal (SI; SI2); en el que el primer y segundo embragues (CL1, CL2) están dispuestos sobre el árbol principal (SP); caracterizado porque el engranaje primario (GP) que está dispuesto entre el primer y segundo embragues (CL1, CL2), y porque el primer embrague (CL1) realiza la conexión y desconexión de la fuerza de accionamiento rotacional entre el cigüeñal (SI; SI2) y cualquiera de un grupo de engranajes impar y un grupo de engranajes par de la caja de cambios, y el segundo embrague (CL2) realiza la conexión y desconexión de la fuerza de accionamiento rotacional entre el cigüeñal (SI; SI2) y el otro grupo de engranajes.

2. La transmisión automática según la reivindicación 1ª, en la que el primer y segundo embragues (CL1, CL2) tienen una misma estructura compuesta por un conjunto de los mismos componentes y están dispuestos sobre el árbol principal (SP) dorso con dorso.