ES2940693T3

ES2940693T3 - Engranaje de buje

Info

Publication number: ES2940693T3
Application number: ES19197750T
Authority: ES
Inventors: Eran Starik
Original assignee: Justride
Current assignee: Justride
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2017-04-05
Publication date: 2023-05-10
Anticipated expiration: 2037-04-05
Also published as: AU2017247113A1; CN109311523A; BR112018070473A2; US20170283007A1; US9884666B2; JP2019516601A; SG11201808744XA; US10752321B2; EP3650329A1; RU2018138786A; WO2017175224A8; MX2018012222A; CN109311523B; EP3650329B1; IL261940A; CA3019274A1; ZA201807085B; EP3439947A1; EP3439947B1; KR20180132090A

Abstract

Se presenta un engranaje de buje multivelocidad que comprende: un eje (101) adaptado para ser fijado contra rotación; una carcasa de buje (102); una pluralidad de conjuntos de engranajes (109) que están conectados mecánicamente entre sí, cada uno de los cuales comprende una corona dentada girada por al menos un engranaje giratorio montado en al menos un soporte de engranaje giratorio, en el que dicha corona respectiva de uno de dicha pluralidad de engranajes (109) está conectado mecánicamente a dicho al menos un portaengranajes giratorio respectivo de otro de dicha pluralidad de juegos de engranajes (109) de manera que dicha pluralidad de juegos de engranajes (109) gire en conjunto; y una pluralidad de rodamientos bloqueables, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Engranaje de buje

Campo y antecedentes de la invención

La presente invención, en algunas realizaciones de la misma, se refiere a un engranaje de buje y, más particularmente, pero no exclusivamente, a un engranaje de buje de varias velocidades en el que la relación de transmisión se cambia al acoplar un conjunto de engranajes satélites mientras se desacopla otro conjunto de engranajes satélites que rotan conjuntamente.

Un buje de transmisión de cambio de velocidad convencional utiliza un tren de engranajes satélites que comprende coronas dentadas, engranajes rotatorios y engranajes centrales. El par se introduce en el tren de engranajes satélites a través de la corona dentada o del portador de los engranajes rotatorios, controlado por un embrague, que engancha con la corona dentada o con el portador, controlando así la trayectoria del par dentro del tren de engranajes satélites y los grados de libertad de los engranajes planetarios para diversas velocidades.

El documento US 2011/0034283, que muestra las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 y 12, describe un mecanismo de cambio de velocidad en el que la relación de engranajes se selecciona al cambiar el sentido de rotación de la entrada de potencia e incluye conjuntos de engranajes satélites primero y segundo encerrados dentro de una carcasa de buje. Un motor eléctrico de CC se acopla a los engranajes planetarios de ambos conjuntos de engranajes y los impulsa simultáneamente en el mismo sentido de rotación. En uno de los conjuntos de engranajes, el brazo portador se fija y la corona dentada es la salida y en el otro conjunto de engranajes, la corona dentada se fija y el brazo portador es la salida. Un primer embrague unidireccional transmite la impulsión desde una salida del primer conjunto de engranajes a la carcasa de buje y un segundo embrague unidireccional transmite la impulsión desde una salida del segundo conjunto de engranajes a la carcasa de buje, ambos embragues funcionan en el mismo sentido. Las salidas de los conjuntos de engranajes se impulsan en sentidos de rotación opuestos para que la transmisión se transmita a la carcasa de buje a través del primer conjunto de engranajes o del segundo conjunto de engranajes dependiendo de la sentido de rotación de la entrada de energía para proporcionar dos relaciones de transmisión diferentes.

Compendio de la invención

La reivindicación 1 define un engranaje de buje de varias velocidades según la presente invención. Características opcionales se definen en las reivindicaciones dependientes.

Según un aspecto de algunas realizaciones ejemplares, se proporciona un engranaje de buje de varias velocidades, que comprende: un eje adaptado para fijarse contra la rotación; una carcasa de buje; una pluralidad de conjuntos de engranajes satélites, comprendiendo cada uno: un engranaje central fijado concéntricamente al eje; un portaengranaje rotatorio que monta al menos un engranaje rotatorio para rotar alrededor del centro del engranaje central; y una corona dentada rotada por el al menos un engranaje rotatorio; en donde una corona dentada respectiva de uno de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites se conecta mecánicamente a un portaengranaje rotatorio respectivo de otro de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites de tal manera que la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites rotan conjuntamente; y un cambiador de marchas adaptado para enganchar al menos uno de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites con la carcasa de buje mientras desengancha otro de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites de la carcasa de buje. Cada conjunto de engranajes satélites rota a una velocidad diferente, por lo que esto permite el cambio de engranajes bajo carga, transfiriendo la carga a un conjunto de engranajes satélites que rota a la velocidad correcta, en donde la pluralidad de cojinetes bloqueables desenganchan simultáneamente un portasatélites de uno de la pluralidad de conjuntos de engranajes y enganchan un portasatélites del siguiente de la pluralidad de conjuntos de engranajes.

Opcionalmente, el cambiador de marchas incluye al menos un accionador lineal que tiene un eje de movimiento paralelo al eje y el enganche y desenganche de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites de la carcasa de buje se realiza mediante un movimiento lineal del al menos un accionador lineal a lo largo del eje de movimiento.

Más opcionalmente, el al menos un accionador lineal incluye una pluralidad de hendiduras no lineales, cada una de las cuales coloca lateralmente un pasador en una posición en la que el pasador se acopla con uno de los portasatélites a la carcasa de buje y en una posición en la que el pasador desengancha uno de los portasatélites de la carcasa de buje.

Opcionalmente, la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites tienen la misma relación de transmisión.

Opcionalmente, la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites tienen diferentes relaciones de transmisión.

Opcionalmente, el enganche y desenganche incluye además el desenganche parcial de al menos uno de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites de modo que al menos uno de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites rote libremente a una velocidad más baja con respecto a la carcasa de buje.

Opcionalmente, el engranaje de buje de varias velocidades comprende además una pluralidad de cojinetes bloqueables, cada uno montado concéntricamente entre una de las coronas dentadas y la carcasa de buje; en donde el enganche y desenganche se realiza cambiando la posición de al menos uno de la pluralidad de cojinetes bloqueables entre una posición de bloqueo en la que una pluralidad de rodillos del cojinete bloqueable están bloqueados y una posición de desbloqueo en la que la pluralidad de rodillos no están bloqueados y están libres para rotar.

Más opcionalmente, el enganche y desenganche incluye además el enganche parcial de al menos uno de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites al cambiar la posición de al menos uno de la pluralidad de cojinetes bloqueables a una posición de desbloqueo parcial en la que se permite que una pluralidad de rodillos del cojinete bloqueable sean bloqueados por el anillo unidireccional exterior y el cojinete bloqueable funciona como un cojinete unidireccional.

Más opcionalmente, cada uno de la pluralidad de cojinetes bloqueables incluye un anillo unidireccional exterior y dos placas de jaula anular que incluyen una pluralidad de depresiones que sostienen holgadamente la pluralidad de rodillos entre las dos placas de jaula anular; en donde las placas de jaula anular rotan en relación con el anillo unidireccional y mueven la pluralidad de rodillos entre la posición de bloqueo donde la pluralidad de rodillos son bloqueados por el anillo exterior unidireccional y la posición de desbloqueo donde la pluralidad de rodillos no son bloqueados por el anillo unidireccional exterior.

Más opcionalmente, cada uno de la pluralidad de rodillos es empujado a la posición de bloqueo por un resorte contra la superficie angulada del anillo unidireccional exterior.

Más opcionalmente, las dos placas de jaula anular son rotadas por un pasador fijado a una de las dos placas de jaula anular, el pasador se desplaza lateralmente a diferentes posiciones por el al menos un accionador lineal.

Opcionalmente, el cambiador de marchas es activada por un regulador según la velocidad de giro de la carcasa de buje.

Más opcionalmente, el regulador incluye una placa de impulsión que empuja el cambiador de marchas cuando aumenta la velocidad de giro del regulador.

Más opcionalmente, el regulador incluye un resorte de retorno que tira de la placa de impulsión a una posición inicial cuando la velocidad de giro del regulador disminuye.

Más opcionalmente, el regulador incluye al menos un contrapeso que tiene una posición inicial cercana al eje, el al menos un contrapeso es empujado fuera del eje por la fuerza centrífuga aplicada cuando aumenta la velocidad de giro del regulador.

Más opcionalmente, el al menos un contrapeso empuja una placa de impulsión que empuja el cambiador de marchas cuando aumenta la velocidad de giro del regulador.

Más opcionalmente, el al menos un contrapeso empuja al menos una aleta de empuje conectada mecánicamente al por lo menos un contrapeso, la al menos una aleta de empuje empuja una placa de impulsión que empuja el cambiador de marchas cuando aumenta la velocidad de giro del regulador.

Más opcionalmente, el regulador incluye un conjunto de engranajes satélites del regulador, comprendiendo el conjunto de engranajes satélites del regulador: un portaengranaje rotatorio del regulador fijado en el eje y que monta al menos un engranaje rotatorio del regulador; una corona dentada del regulador fijada concéntricamente a la carcasa de buje; y un engranaje central del regulador conectado mecánicamente a una base de regulador para que la base de regulador gire más rápido que la carcasa de buje.

Más opcionalmente, el regulador incluye al menos un sensor de velocidad y al menos un motor conectado electrónicamente al por lo menos un sensor de velocidad y activa el cambiador de marchas.

Opcionalmente, el engranaje de buje de varias velocidades comprende además: un mecanismo de cojinete unidireccional doble que impulsa la carcasa de buje.

Más opcionalmente, el mecanismo de cojinete unidireccional doble incluye: un primer cojinete unidireccional que conecta una rueda dentada a un primer portaengranaje rotatorio de un primero de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites de manera que la rueda dentada impulsa el primer conjunto de engranajes satélites; y un segundo cojinete unidireccional que conecta el primer portaengranajes rotatorio a la carcasa de buje, de modo que la rueda dentada también impulsa la carcasa de buje.

Más opcionalmente, el al menos uno del primer cojinete unidireccional y el segundo cojinete unidireccional incluye un mecanismo de rodillo atrapado.

Más opcionalmente, el al menos uno del primer cojinete unidireccional y el segundo cojinete unidireccional incluye un mecanismo de embrague de deslizamiento.

Más opcionalmente, el al menos uno del primer cojinete unidireccional y el segundo cojinete unidireccional incluye un mecanismo de trinquete.

Opcionalmente, el engranaje de buje de varias velocidades se usa en un vehículo de ruedas, en donde el eje se adapta para fijarse contra rotación en un soporte de rueda de un bastidor de vehículo de ruedas y la carcasa de buje se conecta mecánicamente a una rueda.

Un método para cambiar la relación de transmisión en un engranaje de buje de varias velocidades se define en la reivindicación 12.

Según un aspecto ejemplar de algunas realizaciones, se proporciona un método para cambiar la relación de transmisión en un engranaje de buje de varias velocidades, que comprende: monitorizar la velocidad de giro de una carcasa de buje del engranaje de buje de varias velocidades en relación con un eje adaptado para fijarse contra rotación; cambiar un cambiador de marchas según la velocidad monitorizada; acoplar al menos uno de una pluralidad de conjuntos de engranajes satélites a la carcasa de buje, comprendiendo cada uno de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites: un engranaje central fijado concéntricamente en el eje; un portaengranaje rotatorio que monta al menos un engranaje rotatorio para rotar alrededor del centro del engranaje central; y una corona dentada rotada por el al menos un engranaje rotatorio; en donde una corona dentada respectiva de uno de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites se conecta mecánicamente a un portaengranaje rotatorio respectivo de otro de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites de tal manera que la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites rotan conjuntamente; y desacoplar otro de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites de la carcasa de buje.

Según otro aspecto ejemplar de algunas realizaciones, se proporciona un engranaje de buje de varias velocidades, que comprende: un eje adaptado para fijarse contra la rotación; una carcasa de buje; una pluralidad de conjuntos de engranajes satélites, comprendiendo cada uno: un engranaje central fijado concéntricamente al eje; un portaengranaje rotatorio que monta al menos un engranaje rotatorio para rotar alrededor del centro del engranaje central; y una corona dentada rotada por el al menos un engranaje rotatorio; y un cambiador de marchas adaptado para enganchar al menos uno de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites con la carcasa de buje mientras desengancha otro de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites de la carcasa de buje; en donde el cambiador de marchas incluye al menos un accionador lineal que tiene un eje de movimiento paralelo al eje y el enganche y desenganche de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites de la carcasa de buje se realiza mediante un movimiento lineal del al menos un accionador lineal a lo largo del eje de movimiento.

Según otro aspecto ejemplar de algunas realizaciones, se proporciona un engranaje de buje de varias velocidades, que comprende: un eje adaptado para fijarse contra la rotación; una carcasa de buje; una pluralidad de conjuntos de engranajes satélites, comprendiendo cada uno: un engranaje central fijado concéntricamente al eje; un portaengranaje rotatorio que monta al menos un engranaje rotatorio para rotar alrededor del centro del engranaje central; y una corona dentada rotada por el al menos un engranaje rotatorio; y una pluralidad de cojinetes bloqueables, cada uno montado concéntricamente entre uno de los portasatélites y la carcasa de buje; en donde el enganche y desenganche se realiza al cambiar la posición de al menos uno de la pluralidad de cojinetes bloqueables entre una posición de bloqueo donde una pluralidad de rodillos del cojinete bloqueable están bloqueados y una posición de desbloqueo donde la pluralidad de rodillos no están bloqueados y están libres para rotar.

Según otro aspecto ejemplar de algunas realizaciones, se proporciona un engranaje de buje de varias velocidades, que comprende: un eje adaptado para fijarse contra la rotación; una carcasa de buje; una pluralidad de conjuntos de engranajes satélites, comprendiendo cada uno: un engranaje central fijado concéntricamente al eje; un portaengranaje rotatorio que monta al menos un engranaje rotatorio para rotar alrededor del centro del engranaje central; y una corona dentada rotada por el al menos un engranaje rotatorio; un cambiador de marchas adaptado para enganchar al menos uno de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites con la carcasa de buje mientras desengancha otro de la pluralidad de conjuntos de engranajes satélites de la carcasa de buje; y un regulador que monitoriza la velocidad de giro de la carcasa de buje y activa el cambiador de marchas según la velocidad de giro.

A menos que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y/o científicos utilizados en esta memoria tienen el mismo significado que entienden comúnmente los expertos en la técnica a la que pertenece la invención. Aunque se pueden usar métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en esta memoria en la práctica o prueba de realizaciones de la invención, a continuación se describen métodos y/o materiales ejemplares. En caso de conflicto, prevalecerá la memoria descriptiva de la patente, incluidas las definiciones. Además, los materiales, métodos y ejemplos son solo ilustrativos y no pretenden ser necesariamente limitativos.

Breve descripción de las diversas vistas de los dibujos

En esta memoria se describen algunas realizaciones de la invención, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos. Con referencia específica ahora a los dibujos en detalle, se destaca que los detalles mostrados son a modo de ejemplo y con fines de discusión ilustrativa de las realizaciones de la invención. A este respecto, la descripción tomada con los dibujos hace evidente a los expertos en la técnica cómo se pueden poner en práctica las realizaciones de la invención.

En los dibujos:

La FIG. 1 es una ilustración de un engranaje de buje de varias velocidades para un vehículo de ruedas, según algunas realizaciones de la presente invención;

Las FIGs. 2A y 2B son ilustraciones en sección transversal del engranaje de buje de varias velocidades de la FIG. 1, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 3 es una ilustración en sección transversal de un mecanismo de cojinete unidireccional doble del engranaje de buje de varias velocidades de la FIG. 1, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 4 es una ilustración del engranaje de buje de varias velocidades de la FIG. 1 en donde los conjuntos de engranajes satélites son visibles, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 5 es una ilustración en sección transversal del primer conjunto de engranajes satélites del engranaje de buje de varias velocidades de la FIG. 1, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 6 es una ilustración de dos placas de jaula anular de un cojinete bloqueable que sostiene los rodillos, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 7 es una ilustración de placas de jaula anular con rodillos cargados por resorte, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 8 es una ilustración del engranaje de buje de varias velocidades de la FIG. 1 en donde los accionadores lineales son visibles, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 9 es una ilustración de una vista lateral de una posición ejemplar de los accionadores lineales, según algunas realizaciones de la presente invención;

Las FIGs. 10A, 10B, 10C y 10D son ilustraciones de una vista lateral de diferentes posiciones de los accionadores lineales, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 11A y la FIG. 11B son ilustraciones del regulador del engranaje de buje de varias velocidades de la FIG. 1 en baja velocidad y alta velocidad respectivamente, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 12 es una ilustración del regulador del engranaje de buje de varias velocidades de la FIG. 1 que tiene un mecanismo de ajuste de carga, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 13 es una ilustración del regulador del engranaje de buje de varias velocidades de la FIG. 1 que tiene un conjunto de engranajes satélites, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 14A, la FIG. 14B y la FIG. 14C son ilustraciones de un regulador de un engranaje de buje de varias velocidades, que tiene cojinetes lastrados que empujan directamente la placa de impulsión, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 15A es una ilustración de una sección transversal del regulador de la FIG. 14C a baja velocidad, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 15B es una ilustración de una sección transversal del regulador de la FIG. 14C a alta velocidad, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 16 es una ilustración esquemática de un regulador electromecánico en un engranaje de buje de varias velocidades, según algunas realizaciones de la presente invención;

La FIG. 17 es una ilustración esquemática de un engranaje de buje de varias velocidades, según algunas realizaciones de la presente invención; y

La FIG. 18 es un diagrama de flujo que representa esquemáticamente un método para cambiar la relación de transmisión en un engranaje de buje de varias velocidades, según algunas realizaciones de la presente invención.

Descripción de realizaciones de la invención

Según algunas realizaciones, se proporciona un engranaje de buje de varias velocidades. El engranaje de buje de varias velocidades se puede utilizar para un vehículo de ruedas, por ejemplo, una bicicleta o un triciclo accionado por pedaleo o por un motor eléctrico. El engranaje de buje de varias velocidades también se puede utilizar para turbinas eólicas o hidráulicas, mecanismos de bloqueo, maquinaria de producción y/o cualquier otro uso que requiera un engranaje automático pequeño y eficiente. El engranaje de buje de varias velocidades incluye varios conjuntos de engranajes satélites y, opcionalmente, un mecanismo de cambio de marchas para convertir la fuerza, como una fuerza centrífuga, en una acción de cambiador de marchas. Los conjuntos de engranajes satélites se conectan entre sí y rotan conjuntamente, cada uno a una velocidad diferente (cada conjunto de engranajes satélites rota más rápido que su predecesor). El mecanismo de cambio de marchas transfiere la carga de un conjunto de engranajes satélites a otro enganchándolo a la carcasa de buje.

Opcionalmente, cada uno de los conjuntos de engranajes satélites incluye un engranaje central fijado concéntricamente en un eje del engranaje central, un portaengranajes rotatorio que monta engranajes rotatorios, por ejemplo dos o tres, y una corona dentada rotada por los engranajes rotatorios. Opcionalmente, todos los conjuntos de engranajes satélites se disponen para rotar conjuntamente, con una relación entre ellos. Por ejemplo, una corona dentada de uno de los conjuntos de engranajes satélites se conecta mecánicamente a un portaengranaje rotatorio de otro de los conjuntos de engranajes satélites. Cuando aumenta la velocidad de giro del engranaje de buje, el cambiador de marchas, por ejemplo, uno o más accionadores lineales que tienen un eje de movimiento paralelo al eje, engancha uno o más de los conjuntos de engranajes satélites en la carcasa de buje del engranaje de buje mientras desengancha otro conjunto de engranajes satélites de la carcasa de buje. Opcionalmente, el cambiador de marchas funciona en función de la fuerza centrífuga.

Opcionalmente, para la velocidad inicial, ninguno de los conjuntos de engranajes satélites está enganchado y una rueda dentada impulsa la carcasa de buje directamente, opcionalmente a través de un mecanismo de cojinete unidireccional doble que también impulsa el primer conjunto de engranajes satélites.

Para velocidades más altas, los conjuntos de engranajes satélites enganchan alternativamente e impulsan la carcasa de buje. Opcionalmente, cada uno de los conjuntos de engranajes satélites se conecta a la carcasa de buje a través de un cojinete bloqueable montado concéntricamente entre el conjunto de engranajes satélites y la carcasa de buje. Cada cojinete bloqueable tiene una posición de bloqueo, donde los rodillos del cojinete bloqueable están bloqueados para que el conjunto de engranajes satélites impulse la carcasa de buje, y una posición de desbloqueo donde los rodillos del cojinete bloqueable no están bloqueados y pueden rotar libremente para que el conjunto de engranajes satélites no impulse la carcasa de buje. Opcionalmente, los cojinetes bloqueables son cojinetes unidireccionales y los conjuntos de engranajes satélites de velocidades más bajas solo se desenganchan parcialmente y aún se conectan a la carcasa de buje, pero no impulsan la carcasa de buje.

Opcionalmente, la monitorización de la velocidad de giro del engranaje de buje y el cambio del cambiador de marchas se realiza mediante un mecanismo regulador. El mecanismo regulador puede incluir contrapesos que se mueven por la fuerza centrífuga creada por la velocidad de giro del engranaje de buje, y una placa de impulsión empujada por los contrapesos que mueve el cambiador de marchas.

El engranaje de buje de varias velocidades, según algunas realizaciones, es un engranaje de buje interno completamente automático, que se puede cambiar hacia arriba y hacia abajo bajo carga. Además, el engranaje de buje puede ser utilizado por vehículos de ruedas eléctricos y no eléctricos, y el cambio puede controlarse mediante cambiadores manuales, cambiadores electrónicos y/o cualquier otro medio interno o externo.

Antes de explicar en detalle al menos una realización de la invención debe entenderse que la invención no está necesariamente limitada en su aplicación a los detalles de construcción y disposición de los componentes y/o métodos expuestos en la siguiente descripción y/o ilustrado en los dibujos y/o los Ejemplos. La invención es susceptible de otras realizaciones o de ser puesta en práctica o llevada a cabo de diversas maneras.

Con referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1 es una ilustración de un engranaje de buje de varias velocidades 100 para un vehículo con ruedas, como una bicicleta, que incluye múltiples conjuntos de engranajes satélites que rotan conjuntamente y un cambiador de marchas adaptado para enganchar un conjunto a una carcasa de buje mientras desengancha otro conjunto, según algunas realizaciones de la presente invención. El engranaje de buje de varias velocidades 100 puede tener, por ejemplo, una longitud de 135 milímetros (para adaptarse a una distancia de sobrebloqueo que es convencional en la industria de la bicicleta) y 105 milímetros de diámetro. Puede adaptarse a cualquier estructura de vehículo con ruedas que soporte tal longitud y una puntera horizontal.

105 milímetros de diámetro. Puede adaptarse a cualquier estructura de vehículo con ruedas que soporte tal longitud y una puntera horizontal.

El engranaje de buje de varias velocidades 100 incluye un eje 101 adaptado para fijarse contra la rotación en un soporte de rueda de un bastidor de vehículo con ruedas, mediante una conexión mecánica de cada extremo del eje 101. El engranaje de buje de varias velocidades 100 también incluye una carcasa de buje 102 que tiene montajes de radios 103 para conectar mecánicamente una pluralidad de radios de una rueda. La carcasa de buje 102 es concéntrica al eje 101 y hace rotar la rueda al aplicar fuerza sobre los radios. La carcasa de buje 102 rota mediante una rueda dentada 104, que se monta concéntricamente en el eje 101, a través del mecanismo de engranaje interno del engranaje de buje. La rueda dentada 104 es impulsada por una cadena que puede ser impulsada por los pedales del vehículo de ruedas y/o un motor.

Ahora se hace referencia a las FIGs. 2A y 2B, que son ilustraciones en sección transversal del engranaje de buje de varias velocidades 100, según algunas realizaciones de la presente invención.

El engranaje de buje 100 incluye varios conjuntos de engranajes satélites. Los conjuntos de engranajes satélites pueden tener la misma relación de transmisión o diferentes relaciones de transmisión. Según algunas realizaciones, como se muestra en los dibujos, el engranaje de buje 100 incluye tres conjuntos de engranajes satélites 109, que proporcionan tres relaciones de transmisión diferentes cuando están en funcionamiento. Opcionalmente, el engranaje de buje 100 incluye cualquier número de conjuntos de engranajes satélites, por ejemplo, 4, 5, 10 o 12 conjuntos de engranajes satélites. Los conjuntos de engranajes satélites 109 se posicionan concéntricamente alrededor del eje 101, uno al lado del otro. Las dimensiones ejemplares del engranaje de buje 100 pueden ser, por ejemplo, un diámetro de 127 milímetros y una longitud de 134 milímetros.

Cuando la rueda dentada 104 es impulsada a diferentes velocidades, la relación de transmisión entre la rueda dentada 104 y la carcasa de buje 102 cambia. Por ejemplo, la velocidad de rotación puede aumentar entre un 15 % y un 30 % al cambiar de un conjunto de engranajes satélites a otro. El cambio de la relación de transmisión es controlado por un regulador 106, al cambiar un cambiador de marchas que engancha un conjunto de engranajes satélites con una carcasa de buje mientras desengancha otro conjunto de engranajes satélites. Opcionalmente, el cambiador de marchas incluye accionadores lineales 107, que tienen un eje de movimiento paralelo al eje 101 y se mueven a lo largo del eje de movimiento para enganchar y desenganchar los conjuntos de engranajes satélites 109. Opcionalmente, los accionadores lineales 107 rotan junto con la carcasa de buje 102.

Para la velocidad inicial, ninguno de los conjuntos de engranajes satélites 109 está enganchado, y la rueda dentada 104 impulsa la carcasa de buje 102 directamente, opcionalmente a través de un mecanismo de cojinete unidireccional doble 108. Para las velocidades segunda, tercera y cuarta, los conjuntos de engranajes satélites 109 se enganchan alternativamente e impulsan la carcasa de buje 102.

Ahora se hace referencia a la FIG. 3, que es una ilustración en sección transversal de un mecanismo de cojinete unidireccional doble 108 de un engranaje de buje de varias velocidades 100, según algunas realizaciones de la presente invención. La rueda dentada 104 se conecta mecánicamente a un manguito de rueda dentada 110, que también se posiciona concéntricamente alrededor del eje 101. Una superficie exterior del manguito de rueda dentada 110 incluye superficies anguladas 111 que actúan como la parte interior de un mecanismo de cojinete unidireccional. El ángulo de las superficies anguladas 111 puede ser, por ejemplo, de 7 grados.

El mecanismo de cojinete unidireccional incluye rodillos 112 que se posicionan entre superficies anguladas 111 del manguito de rueda dentada 110 y una superficie interior de un elemento de rueda, que es el primer portaengranaje rotatorio 113 del primer conjunto de engranajes satélites. El mecanismo de cojinete unidireccional incluye, por ejemplo, 6, 18, 30 y/o cualquier número de rodillos, según el diámetro del engranaje de buje 100. Cuando la rueda dentada 104 y el manguito de rueda dentada 110 rotan más rápido que el primer portaengranaje rotatorio 113, los rodillos 112 son empujados a un espacio estrecho entre las superficies anguladas 111 y el primer portaengranajes rotatorio 113, y el manguito de rueda dentada 110 se bloquea en el primer portaengranajes rotatorio 113 y lo hace girar. Cuando la rueda dentada 104 y el manguito de rueda dentada 110 rotan más lentamente o en un sentido diferente al del primer portaengranajes rotatorio 113, los rodillos 112 se empujan a un espacio amplio entre las superficies anguladas 111 y el primer portaengranajes rotatorio 113, entonces los rodillos 112 quedan libres para rotar, lo que permite movimiento de rueda libre del manguito de rueda dentada 110.

Una superficie exterior del primer portaengranajes rotatorio 113 también incluye superficies anguladas, similares a las superficies anguladas 111, que actúan como la parte interior de un segundo mecanismo de cojinete unidireccional. El segundo mecanismo de cojinete unidireccional también incluye rodillos 114, ubicados entre el primer portaengranajes rotatorio 113 y la carcasa de buje 102. El segundo mecanismo de cojinete unidireccional funciona de manera similar, por lo que cuando el primer portaengranajes rotatorio 113 rota más rápido que la carcasa de buje 102, los rodillos 114 están bloqueados y el primer portaengranajes rotatorio 113 impulsa la carcasa de buje 102. Por lo tanto, a la primera velocidad de la rueda dentada 104, el manguito de rueda dentada 110 impulsa el primer portaengranajes rotatorio 113, que impulsa tanto la carcasa de buje 102 como el primer conjunto de engranajes satélites.

Alternativamente, se pueden usar otros mecanismos como alternativas a los rodillos atrapados para cada cojinete unidireccional del mecanismo de cojinete doble unidireccional 108, por ejemplo, un embrague de arrastre y/o un mecanismo de trinquete.

Ahora se hace referencia a la FIG. 4, que es una ilustración del engranaje de buje de varias velocidades 100 en donde son visibles los conjuntos de engranajes satélites 109, según algunas realizaciones de la presente invención. Los conjuntos de engranajes satélites 109 incluyen un primer conjunto de engranajes satélites 115, un segundo conjunto de engranajes satélites 116 y un tercer conjunto de engranajes satélites 117. También se hace referencia a la FIG. 5, que es una ilustración en sección transversal del primer conjunto de engranajes satélites 115 del engranaje de buje de varias velocidades 100, según algunas realizaciones de la presente invención. El segundo conjunto de engranajes satélites 116 y el tercer conjunto de engranajes satélites 117 tienen una estructura similar.

El primer conjunto de engranajes satélites 115 incluye un engranaje central 118 fijado concéntricamente en el eje 101, un primer portaengranaje rotatorio 113 que monta múltiples engranajes rotatorios 119 que rotan alrededor del centro del engranaje central 118 y una corona dentada 120 rotada por engranajes rotatorios 119. La corona dentada 120 se conecta mecánicamente a un segundo portaengranajes rotatorio 121 del segundo conjunto de engranajes satélites 116. De manera similar, una segunda corona dentada del segundo conjunto de engranajes satélites 116 se conecta mecánicamente a un tercer portaengranajes rotatorio del tercer conjunto de engranajes satélites 117. Por lo tanto, los conjuntos de engranajes satélites 109 están rotando conjuntamente. Debido a que cada corona dentada se conecta mecánicamente al siguiente portaengranaje rotatorio, el movimiento se transfiere a través de los conjuntos de engranajes satélites, y cada conjunto de engranajes satélites aumenta la velocidad de rotación del siguiente conjunto de engranajes satélites. El incremento puede ser, por ejemplo, del 10 %, 25 %, 20 % y/o cualquier otro incremento.

Opcionalmente, cada uno de los conjuntos de engranajes satélites 109 se conecta a la carcasa de buje 102 a través de un cojinete bloqueable montado concéntricamente entre el conjunto de engranajes satélites y la carcasa de buje 102.La superficie exterior del portaengranaje rotatorio de cada conjunto de engranajes satélites funciona como la superficie interior de cada cojinete bloqueable. Cada cojinete bloqueable tiene una posición de bloqueo, donde los rodillos del cojinete bloqueable están bloqueados y una posición de desbloqueo donde los rodillos del cojinete bloqueable no están bloqueados y pueden rotar libremente. El cojinete bloqueable puede incluir, por ejemplo, 6, 18, 30 y/o cualquier número de rodillos, dependiendo del diámetro del engranaje de buje 100. Opcionalmente, cada cojinete bloqueable tiene una posición de desbloqueo parcial, donde los rodillos del cojinete bloqueable están parcialmente desbloqueados y el cojinete bloqueable funciona como un cojinete unidireccional. Cuando un cojinete bloqueable está en una posición de bloqueo, el respectivo conjunto de engranajes satélites se engrana, y el respectivo portaengranaje rotatorio impulsa la carcasa de buje 102. Cuando un cojinete bloqueable está en una posición de desbloqueo, el respectivo conjunto de engranajes satélites se desengancha y el respectivo el portaengranaje rotatorio rota libremente en relación con la carcasa de buje 102. Cuando un cojinete bloqueable está en una posición de desbloqueo parcial, el respectivo conjunto de engranajes satélites está parcialmente enganchado, por lo que el cojinete bloqueable funciona de manera similar a los cojinetes unidireccionales primero y segundo del mecanismo de cojinete unidireccional doble 108. Cuando el conjunto de engranajes satélites respectivo rota más rápido que la carcasa de buje 102, el portaengranaje rotatorio respectivo impulsa la carcasa de buje 102, y cuando la carcasa de buje 102 rota más rápido que el conjunto de engranajes satélites respectivo, el respectivo portaengranajes rotatorio rota libremente con respecto a la carcasa de buje 102.

Opcionalmente, cada uno de los cojinetes bloqueables, por ejemplo, el primer cojinete bloqueable que conecta el primer conjunto de engranajes satélites 115 a la carcasa de buje 102, incluye un anillo unidireccional exterior 122 y dos placas de jaula anular 123. La superficie interior del anillo unidireccional exterior 122 incluye superficies anguladas 124, similares a las superficies anguladas 111. El ángulo de las superficies anguladas 124 puede ser, por ejemplo, de 7 grados. Las placas de jaula anular 123 incluyen múltiples depresiones 125 que sujetan sin apretar múltiples rodillos 126 entre dos placas de jaula anular 123. Ahora se hace referencia a la FIG. 6, que es una ilustración de dos placas de jaula anular 123 de unos rodillos de sujeción de cojinete bloqueables 126, según algunas realizaciones de la presente invención. El diámetro de las depresiones 125 es mayor en una pequeña cantidad con respecto al diámetro de los rodillos 126, de modo que los rodillos 126 se mantienen sueltos. Por ejemplo, el diámetro de las depresiones 125 es de 6 milímetros y el diámetro de los rodillos 126 es de 5 milímetros.

Cuando las placas de jaula anular 123 se mueven en sentido contrario a las agujas del reloj en relación con el anillo unidireccional exterior 122, los rodillos 126 están en posición de bloqueo y son bloqueados por el anillo unidireccional exterior 122. En esta posición, el primer conjunto de engranajes satélites 115 se engancha a la carcasa de buje 102. Cuando las placas de jaula anular 123 se mueven en el sentido de las agujas del reloj en relación con el anillo unidireccional exterior 122, los rodillos 126 están en posición de desbloqueo y el primer conjunto de engranajes satélites 115 se desengancha de la carcasa de buje 102. Cuando las placas de jaula anular 123 se mueven ligeramente en el sentido de las agujas del reloj con respecto al anillo exterior anillo guía 122, los rodillos 126 están en posición de desbloqueo parcial y el primer conjunto de engranajes satélites 115 está parcialmente enganchado a la carcasa de buje 102, a través de un mecanismo de cojinete unidireccional.

Opcionalmente, los rodillos 126 son empujados por resortes. Ahora se hace referencia a la FIG. 7, que es una ilustración de placas de jaula anular con rodillos accionados por resorte, según algunas realizaciones de la presente invención. Los resortes 154 empujan constantemente los rodillos 126 contra la superficie angulada del anillo unidireccional exterior 122. El propósito es asegurar que los rodillos 126 alcancen siempre la posición de bloqueo.

Opcionalmente, dos placas de jaula anular 123 rotan mediante un pasador 127 que está fijado a una placa de jaula anular 123. El pasador 127 se desplaza lateralmente a diferentes posiciones mediante uno de los accionadores lineales 107.

Ahora se hace referencia a la FIG. 8, que es una ilustración del engranaje de buje de varias velocidades 100 en donde son visibles los accionadores lineales 107, según algunas realizaciones de la presente invención. Los accionadores lineales 107 pueden incluir uno, dos, cuatro o cualquier número de accionadores lineales. Opcionalmente, se posicionan accionadores lineales similares en lados opuestos de la carcasa de buje 102, de modo que el mecanismo se equilibre durante el funcionamiento. Los accionadores lineales 107 son movidos por una placa de impulsión 128 del regulador 106 empujando y tirando a lo largo del eje de movimiento de los accionadores lineales 107. Los accionadores lineales 107 están adyacentes a la carcasa de buje 102 y rotan con la carcasa de buje 102 alrededor del eje 101. Los accionadores lineales 107 incluyen hendiduras no lineales 129, cada una de las cuales coloca lateralmente un pasador entre una posición en la que el pasador se acopla con uno de los conjuntos de engranajes satélites 109 a la carcasa de buje 102 y una posición en la que el pasador se desacopla del mismo conjunto de engranajes satélites 109 de la carcasa de buje 102.

Ahora se hace referencia a la FIG. 9, que es una ilustración de una vista lateral de una posición ejemplar de accionadores lineales 107, según algunas realizaciones de la presente invención. La posición de los accionadores lineales 107 se muestra en 901. En este ejemplo, los accionadores lineales 107 se posicionan de manera que el pasador 127 del primer conjunto de engranajes satélites 115 se posiciona en una posición media por una hendidura 129, de modo que las placas de jaula anular 123 se mueven ligeramente en el sentido de las agujas del reloj con respecto al anillo unidireccional exterior 122, como se muestra en 902. Opcionalmente, como se muestra en este ejemplo, en esta posición, el primer conjunto de engranajes satélites 115 está parcialmente enganchado. El segundo pasador del segundo conjunto de engranajes satélites 116 se posiciona en una posición hacia la izquierda por una hendidura 129, como se muestra en 903, de modo que las segundas placas de jaula anular se mueven en sentido contrario a las agujas del reloj en relación con el segundo anillo unidireccional exterior y el segundo conjunto de engranajes satélites 116 se engancha a la carcasa de buje 102. El tercer pasador del tercer conjunto de engranajes satélites 117 se posiciona en una posición hacia la derecha por una hendidura 129, como se muestra en 804, de modo que las terceras placas de jaula anular se mueven en el sentido de las agujas del reloj en relación con el tercer anillo unidireccional exterior y el tercer conjunto de engranajes satélites 117 se desengancha de la carcasa de buje 102.

Ahora se hace referencia a las FIGs. 10A, 10B, 10C y 10D, que son ilustraciones de una vista lateral de diferentes posiciones de accionadores lineales 107, según algunas realizaciones de la presente invención. Para cada velocidad del engranaje de buje 100, se engancha el siguiente conjunto de engranajes satélites, el anterior se deja parcialmente enganchado, y el resto de los conjuntos de engranajes satélites se desenganchan. Dejar el último conjunto de engranajes satélites parcialmente enganchado ayuda a reducir la fricción y el ruido del buje de engranajes 100 durante el funcionamiento.

La FIG. 10A muestra la posición de los accionadores lineales 107 para la primera velocidad del engranaje de buje 100. En esta posición, todos los pasadores están en una posición hacia la derecha, por lo que los conjuntos de engranajes satélites 109 están todos desenganchados y la rueda dentada 104 impulsa la carcasa de buje 102 directamente.

La FIG. 10B muestra la posición de los accionadores lineales 107 para la segunda velocidad del engranaje de buje 100. En esta posición, el pasador 127 está en una posición hacia la izquierda, por lo que el primer conjunto de engranajes satélites 115 se engancha e impulsa la carcasa de buje 102, mientras que los otros conjuntos de engranajes satélites están desenganchados.

La FIG. 10C muestra la posición de los accionadores lineales 107 para la tercera velocidad del engranaje de buje 100. En esta posición, el segundo pasador está en una posición hacia la izquierda, por lo que el segundo conjunto de engranajes satélites 116 se engancha e impulsa la carcasa de buje 102. El pasador 127 está en una posición media por lo tanto, el primer conjunto de engranajes satélites 115 está parcialmente enganchado y solo impulsa la carcasa de buje 102 cuando la carcasa de buje 102 rota a una velocidad más lenta que la corona dentada 120.

La FIG. 10D muestra la posición de los accionadores lineales 107 para la cuarta velocidad del engranaje de buje 100. En esta posición, el tercer pasador está en una posición hacia la izquierda, por lo que el tercer conjunto de engranajes satélites 117 se engancha e impulsa la carcasa de buje 102. La posición del segundo conjunto de engranajes satélites 116 está parcialmente enganchada y el pasador 127 está en una posición hacia la derecha, de modo que el primer conjunto de engranajes satélites 115 está desenganchado.

Ahora se hace referencia a la FIG. 11A y la FIG. 11B, que son ilustraciones de un regulador 106 de un engranaje de buje de varias velocidades 100 en baja y alta velocidad respectivamente, según algunas realizaciones de la presente invención. El regulador 106 activa accionadores lineales 107 según una velocidad de giro de la carcasa de buje 101, monitorizada por el regulador 106. Opcionalmente, la monitorización de la velocidad de giro de la carcasa de buje 101 se realiza mediante la fuerza centrífuga creada por el giro.

Opcionalmente, el regulador 106 incluye contrapesos 135 que pueden moverse hacia fuera desde el eje 101 hasta la carcasa de buje 102 en respuesta a la fuerza centrífuga. El regulador 106 puede incluir uno, dos, cuatro o cualquier número de contrapesos 135. Opcionalmente, se posicionan contrapesos similares en lados opuestos del regulador 106, de modo que el mecanismo se equilibre durante el funcionamiento. Como se muestra en la FIG. 11A, a ninguna velocidad o a velocidades bajas, los contrapesos 135 se posicionan cerca del eje 101. Cuando se aumenta la velocidad de giro, se crea una fuerza centrífuga y empuja los contrapesos 135 hacia fuera desde el eje 101 hasta la carcasa de buje 102, como se muestra en la FIG. 11B.

Opcionalmente, los contrapesos 135 se conectan mecánicamente a los cojinetes lastrados 136, que se mueven hacia fuera junto con los contrapesos 135 cuando aumenta la velocidad. Los cojinetes lastrados 136 empujan las aletas 137 que luego empujan la placa de transmisión 128 a lo largo del eje del eje 101.

Opcionalmente, el regulador 106 incluye resortes 138 que se conectan mecánicamente a las aletas de empuje 137 y a la base de regulador 134. Los resortes 138 crean posiciones discretas para empujar las aletas 137 y, por lo tanto, crean posiciones discretas para la placa de impulsión 128. Las posiciones discretas corresponden a las posiciones de las hendiduras de accionadores lineales 107.

Opcionalmente, el regulador 106 incluye un mecanismo de ajuste de precarga para ajustar la tensión inicial de las aletas de empuje 137. Ahora se hace referencia a la FIG. 12, que es una ilustración del regulador 106 del engranaje de buje de varias velocidades 100 que tiene un mecanismo de ajuste de precarga, según algunas realizaciones de la presente invención. El mecanismo de ajuste de precarga incluye un resorte de ajuste 139, que es un resorte de tensión conectado mecánicamente a las aletas de empuje 137 y a un portarresorte ajustable 140. El soporte de resorte 140 se monta en un cojinete 141 que actúa como puente entre la velocidad del portarresorte 140, moviéndose con el regulador 106 y la velocidad del eje 101. La tensión del resorte de ajuste 139 mantiene las aletas de empuje 137 cerradas y mantiene la placa de transmisión 128 en una posición inicial. Opcionalmente, la cantidad de tensión del resorte de ajuste 139 está determinada por la posición del portarresorte 140 y es controlada por un tornillo de ajuste 142, que empuja y tira del resorte de ajuste 139. Opcionalmente, el tornillo de ajuste 142 se conecta al portarresorte 140 y/o cojinete 141 a través de elementos mecánicos como un tubo de ajuste 143, un pasador de ajuste 144 insertado en una ranura 145 del eje 101 y/o una tuerca de ajuste 146, todos girando a la misma velocidad que el eje 101.

Opcionalmente, el regulador 106 incluye un conjunto de engranajes satélites del regulador. Ahora se hace referencia a la FIG. 13, que es una ilustración del regulador 106 del engranaje de buje de varias velocidades 100 que tiene un conjunto de engranajes satélites, según algunas realizaciones de la presente invención. El conjunto de engranajes satélites del regulador incluye un engranaje central de regulador 130 que rota concéntricamente alrededor del eje 101, una corona dentada del regulador 131 fijada concéntricamente a la carcasa de buje 102 y un portaengranaje rotatorio del regulador 132 fijado al eje 101 y que monta engranajes rotatorios de regulador 133. El engranaje central de regulador 130 se conecta mecánicamente a la base de regulador 134, de modo que la base de regulador 134, y por lo tanto el regulador 106, se impulsa por el engranaje central de regulador 130 y gira más rápido que la carcasa de buje 101, en sentido opuesto, según la relación de transmisión del conjunto de engranajes satélites del regulador. El giro más rápido del regulador 106 crea una fuerza centrífuga mayor y, por lo tanto, aumenta la precisión de la monitorización de la velocidad de giro. Además, como el regulador 106 gira en sentido opuesto al del buje 101, ayuda a cancelar las fuerzas giroscópicas y aumenta la estabilidad del vehículo.

Opcionalmente, los cojinetes ponderados empujan directamente la placa de impulsión. Ahora se hace referencia a la FIG. 14A, la FIG. 14B y la FIG. 14C, que son ilustraciones de un regulador 147 de un engranaje de buje de varias velocidades 100 que tiene cojinetes lastrados que empujan directamente la placa de impulsión, según algunas realizaciones de la presente invención. El regulador 147 incluye un conjunto de engranajes satélites de regulador 148, por ejemplo, con una relación de velocidad de 1:3,9, que impulsa una base de regulador 149. La base de regulador 149 incluye guías 150 para sostener una placa de impulsión 151. Los cojinetes lastrados 152, por ejemplo, 6 cojinetes, se posicionan entre la base de regulador 149 y la placa de impulsión 151.

Ahora se hace referencia a la FIG. 15A que es una ilustración de una sección transversal del regulador 147 a baja velocidad, según algunas realizaciones de la presente invención. También se hace referencia a la FIG. 15B que es una ilustración de una sección transversal del regulador 147 a alta velocidad, según algunas realizaciones de la presente invención. Cuando el regulador 147 está girando, los cojinetes lastrados 152 se mueven hacia fuera por la fuerza centrífuga a medida que aumenta la velocidad. Cuando los cojinetes lastrados 152 se mueven hacia fuera, empujan la placa de impulsión 151, que se sujeta a la base de regulador 149 mediante las guías 150, por lo que la placa de impulsión 151 se desliza sobre las guías 150. Cuando la velocidad disminuye, la placa de impulsión 151 es empujada hacia atrás por los resortes de retorno 153 que se sujetan sobre las guías 150. Opcionalmente, la precarga de cada uno de los resortes de retorno 153 es ajustable.

Opcionalmente, los cojinetes lastrados 152 se mueven en curvas que se diseñan para crear posiciones discretas de la placa de impulsión 151 según las velocidades discretas del engranaje de buje de varias velocidades 100.

Opcionalmente, la velocidad de giro de la carcasa de buje 101 es monitorizada por un dispositivo electrónico, tal como un sensor de velocidad, conectado electrónicamente a uno o más motores que activan electrónicamente los accionadores lineales 107. Ahora se hace referencia a la FIG. 16, que es una ilustración esquemática de un regulador electromecánico en un engranaje de buje de varias velocidades, según algunas realizaciones de la presente invención. El regulador electromecánico puede consistir en componentes fijados al eje 101 en un chasis interior 160. Los componentes pueden incluir fuente(s) de energía recargable 161, controlador electrónico 162 y motor(es) eléctrico(s) pequeño(s) 163, que se conectan a la carcasa de buje 101 al rotar interfaz(es) de accionador lineal 164. La carcasa de buje 102 rota junto con el(los) imán(es) 165 incrustado(s) en el buje. Los sensores en el controlador determinan la velocidad que activa los motores 163 para mover los accionadores lineales 107 y cambiar de marcha.

Ahora se hace referencia a la FIG. 17, que es una ilustración esquemática de un engranaje de buje de varias velocidades, según algunas realizaciones de la presente invención. El eje del buje 201 se fija al cuadro de la bicicleta. La potencia se introduce a través de la rueda dentada accionada por cadena 202 y sale a la carcasa de buje 203 a través de los cojinetes unidireccionales dobles 204. El primer portasatélites 205 hace rotar los conjuntos de engranajes satélites 206. Cada uno de los conjuntos de engranajes satélites 206 rota más rápido que su predecesor. Entre cada conjunto de engranajes satélites hay un cojinete unidireccional bloqueable 207, que se enganchan a la carcasa de buje 203 mediante accionadores lineales 208. Los accionadores lineales 208 son empujados y tirados por el regulador 209, que es opcionalmente un regulador centrífugo. El regulador 209 controla qué conjunto de engranajes satélites 206 se engancha a la carcasa de buje 203 según la velocidad de rotación del buje. La función de cada cojinete unidireccional 207 es empujar la carcasa de buje 203 cuando es el elemento que se mueve más rápido y poder rotar libremente cuando hay elementos que se mueven más rápido que él. Ahora se hace referencia a la FIG. 18, que es un diagrama de flujo que representa esquemáticamente un método para cambiar la relación de transmisión en un engranaje de buje de varias velocidades, según algunas realizaciones de la presente invención.

En primer lugar, como se muestra en 301, la velocidad de giro de la carcasa de buje 102 se monitoriza, por ejemplo, mediante los contrapesos 135 del regulador 106, como se ha descrito anteriormente.

Luego, como se muestra en 302, un cambiador de marchas, que incluye por ejemplo los accionadores 107, cambia según la velocidad de giro monitorizada de la carcasa de buje 101. Esto se hace, por ejemplo, mediante una placa de impulsión 128 del regulador 106 como se ha descrito anteriormente.

Luego, como se muestra en 303, uno de los conjuntos de engranajes satélites 109 se engancha con la carcasa de buje 102 y, como se muestra en 304, otro de los conjuntos de engranajes satélites 109 se desengancha de la carcasa de buje 102. Esto se hace, por ejemplo, mediante engranajes bloqueables como se ha descrito arriba.

Las descripciones de las diversas realizaciones de la presente invención se han presentado con fines ilustrativos, pero no pretenden ser exhaustivas ni limitarse a las realizaciones descritas. Muchas modificaciones y variaciones serán evidentes para los expertos en la técnica sin apartarse de las realizaciones descritas. La terminología utilizada en este documento se ha elegido para explicar mejor los principios de las realizaciones, la aplicación práctica o la mejora técnica sobre las tecnologías que se encuentran en el mercado, o para permitir que otro expertos en la técnica entiendan las realizaciones descritas en este documento.

Los términos "comprende", "que comprende", "incluye", "que incluye", "que tiene" y sus conjugados significan "que incluye pero sin limitación a esto". Este término abarca los términos "que consiste en" y "que consiste esencialmente en".

La frase "que consiste esencialmente en" significa que la composición o método puede incluir ingredientes y/o etapas adicionales, pero solo si los ingredientes y/o etapas adicionales no alteran materialmente las características básicas y novedosas de la composición o el método reivindicados.

Como se usa en esta memoria, la forma singular "un", "una", "el" y "ella" incluyen referencias plurales a menos que el contexto dicte claramente lo contrario. Por ejemplo, el término "un compuesto" o "al menos un compuesto" puede incluir una pluralidad de compuestos, incluidas sus mezclas.

La palabra "ejemplar" se usa en esta memoria para significar "que sirve como ejemplo, instancia o ilustración". Cualquier realización descrita como "ejemplar" no debe interpretarse necesariamente como preferida o ventajosa sobre otras realizaciones y/o para excluir la incorporación de características de otras realizaciones.

La palabra "opcionalmente" se usa en esta memoria para significar "se proporciona en algunas realizaciones y no se proporciona en otras realizaciones". Cualquier realización particular de la invención puede incluir una pluralidad de características "opcionales" a menos que tales características entren en conflicto.

Aunque la invención se ha descrito junto con realizaciones específicas de la misma, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones resultarán evidentes para los expertos en la técnica. En consecuencia, pretende abarcar todas las alternativas, modificaciones y variaciones que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un engranaje de buje de varias velocidades (100), que comprende:

un eje (101; 201) adaptado para ser fijado contra rotación;

una carcasa de buje (102; 203);

una pluralidad de conjuntos de engranajes satélites (109, 115, 116, 117; 206) que se conectan mecánicamente entre sí, cada uno de los cuales comprende una corona dentada (120) rotada por al menos un engranaje rotatorio (119) montado en al menos un portaengranaje rotatorio (113, 121), en donde dicho engranaje anular respectivo (120) de uno de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) se conecta mecánicamente a dicho al menos un portaengranaje rotatorio respectivo (113, 121) de otro de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) de manera que dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) rote conjuntamente; teniendo cada uno de los conjuntos de engranajes satélites (109, 115, 116, 117; 206) un engranaje central fijado concéntricamente en dicho eje (101; 201) y dicho portaengranaje rotatorio monta dicho al menos un engranaje rotatorio (119) para rotar alrededor del centro de dicho engranaje central; y

una pluralidad de cojinetes bloqueables, cada uno montado concéntricamente entre una de dichas coronas dentadas (120) y dicha carcasa de buje (102; 203) para enganchar y desenganchar al menos uno de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) al cambiar la posición de al menos uno de dicha pluralidad de cojinetes bloqueables entre una posición de bloqueo donde una pluralidad de rodillos (126) de dicho cojinete bloqueable están bloqueados y una posición de desbloqueo donde dicha pluralidad de rodillos (126) no están bloqueados y están libres rotar;

caracterizado por que:

dicha pluralidad de cojinetes bloqueables desenganchan simultáneamente un portasatélites (205) de uno de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) y se enganchan con un portasatélites (205) del siguiente de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206);

y por que el engranaje de buje de varias velocidades (100) comprende además un cambiador de marchas adaptado para enganchar al menos uno de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes satélites en dicha carcasa de buje (102; 203) mientras desengancha otro de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) de dicha carcasa de buje (102; 203).

2. El engranaje de buje de varias velocidades (100) de la reivindicación 1, en donde dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117, 206) tienen la misma relación de transmisión.

3. El engranaje de buje de varias velocidades (100) de la reivindicación 1, en donde dicho enganche y desenganche incluye además el desenganche parcial de al menos uno de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) de modo que dicho al menos uno de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) rota libremente a una velocidad más baja en relación con dicha carcasa de buje (102; 203).

4. El engranaje de buje de varias velocidades (100) de la reivindicación 1, en donde cada uno de dicha pluralidad de cojinetes bloqueables incluye un anillo unidireccional exterior (122) y dos placas de jaula anular (123) que incluyen una pluralidad de depresiones que sostienen holgadamente dicha pluralidad de rodillos (126) entre dichas dos placas de jaula anular (123); en donde dichas placas de jaula anular rotan con respecto a dicho anillo unidireccional y mueven dicha pluralidad de rodillos (126) entre dicha posición de bloqueo en la que dicha pluralidad de rodillos (126) son bloqueados por dicho anillo exterior unidireccional y dicha posición de desbloqueo en la que dicho anillo una pluralidad de rodillos (126) no son bloqueados por dicho anillo unidireccional exterior.

5. El engranaje de buje de varias velocidades (100) de la reivindicación 4, en donde al menos uno de dicha pluralidad de cojinetes bloqueables se engancha parcialmente con al menos uno de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) cuando cambia de posición a una posición de desbloqueo parcial en la que se permite bloquear una pluralidad de rodillos (126) de dicho cojinete bloqueable mediante dicho anillo unidireccional exterior (122) y dicho cojinete bloqueable funciona como cojinete unidireccional.

6. El engranaje de buje de varias velocidades (100) de la reivindicación 4, en donde cada uno de dicha pluralidad de rodillos (126) es empujado a la posición de bloqueo por un resorte contra la superficie angulada de dicho anillo unidireccional exterior.

7. El engranaje de buje de varias velocidades (100) de la reivindicación 1, en donde dicho cambiador de marchas es activado por un regulador según la velocidad de giro de dicha carcasa de buje (102; 203).

8. El engranaje de buje de varias velocidades (100) de la reivindicación 7, en donde dicho regulador incluye al menos uno de:

una placa de impulsión que empuja dicho cambiador de marchas cuando aumenta la velocidad de giro de dicho regulador,

un resorte de retorno que tira de dicha placa de impulsión a una posición inicial cuando disminuye la velocidad de giro de dicho regulador, y

al menos un contrapeso que tiene una posición inicial cercana a dicho eje (101; 201) y diseñado para ser empujado lejos de dicho eje (101; 201) por la fuerza centrífuga aplicada cuando aumenta la velocidad de giro de dicho regulador.

9. El engranaje de buje de varias velocidades (100) de la reivindicación 1, que comprende además:

un mecanismo de cojinete unidireccional doble que impulsa dicha carcasa de buje (102; 203), en donde dicho mecanismo de cojinete unidireccional doble incluye:

un primer cojinete unidireccional que conecta una rueda dentada a un primer portaengranaje rotatorio de un primero de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) de manera que dicha rueda dentada impulsa dicho primer conjunto de engranajes; y

un segundo cojinete unidireccional que conecta dicho primer portaengranaje rotatorio a dicha carcasa de buje (102; 203), de modo que la rueda dentada también impulsa dicha carcasa de buje (102; 203).

10. El engranaje de buje de varias velocidades (100) de la reivindicación 9, en donde al menos uno de dicho primer cojinete unidireccional y dicho segundo cojinete unidireccional incluye un mecanismo de rodillo atrapado, un mecanismo de embrague de desgarro o un mecanismo de trinquete.

11. El engranaje de buje de varias velocidades (100) de la reivindicación 1, utilizado en un vehículo de ruedas, en donde dicho eje (101; 201) se adapta para fijarse contra la rotación en un soporte de rueda de un bastidor de vehículo de ruedas y dicha carcasa de buje (102; 203) se conecta mecánicamente a una rueda.

12. Un método para cambiar la relación de transmisión en un engranaje de buje de varias velocidades (100), que comprende:

monitorizar la velocidad de giro de una carcasa de buje (102; 203) de dicho engranaje de buje de varias velocidades (100) con respecto a un eje (101; 201) adaptado para fijarse contra la rotación, comprendiendo dicha carcasa de buje (102; 203) una pluralidad de conjuntos de engranajes satélites (109, 115, 116, 117; 206), cada uno de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) comprende:

un portaengranaje rotatorio que monta al menos un engranaje rotatorio (119); y

una corona dentada (120) rotada por dicho al menos un engranaje rotatorio (119);

cambiar un cambiador de marchas según dicha velocidad monitorizada;

acoplar al menos uno de una pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) a dicha carcasa de buje (102; 203) cambiar una posición de una pluralidad de cojinetes bloqueables entre una posición de bloqueo donde una pluralidad de rodillos (126) de dicho cojinete bloqueable están bloqueados y una posición de desbloqueo en la que dicha pluralidad de rodillos (126) no están bloqueados y pueden rotar libremente, cada uno de dicha pluralidad de cojinetes bloqueables se monta concéntricamente entre una de dichas coronas dentadas y dicha carcasa de buje (102; 203);

en donde dicho engranaje anular (120) respectivo de uno de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) se conecta mecánicamente a dicho portaengranaje rotatorio respectivo de otro de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) de manera que dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) roten conjuntamente; y

desacoplar otro de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) de dicha carcasa de buje (102; 203);

en donde cada uno de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) es un conjunto de engranajes satélites que tiene un engranaje central fijado concéntricamente en dicho eje (101; 201); caracterizado por que:

dicho enganche y dicho desenganche se realizan simultáneamente,

en donde dicho portaengranaje rotatorio monta dicho al menos un engranaje rotatorio (119) para rotar alrededor del centro de dicho engranaje central, y

en donde el engranaje de buje de varias velocidades (100) comprende además un cambiador de marchas que acopla al menos uno de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes satélites a dicha carcasa de buje (102; 203) mientras desacopla otro de dicha pluralidad de conjuntos de engranajes (109, 115, 116, 117; 206) de dicha carcasa de buje (102; 203).