ES2287561T3 - Caja de velocidades de engranajes escalonados para vehiculos a motor. - Google Patents
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Abstract
Caja de velocidades de engranajes escalonados (9) Caja de velocidades de engranajes escalonados (9) para vehículos a motor, que comprende una caja báspara vehículos a motor, que comprende una caja básica de engranajes no sincronizados (15, 17, 21, 18ica de engranajes no sincronizados (15, 17, 21, 18, 22, 19, 23, 20, 28, 30), por lo menos un engrana, 22, 19, 23, 20, 28, 30), por lo menos un engranaje auxiliar sincronizado (12, 13, 15, 16, 17) y poje auxiliar sincronizado (12, 13, 15, 16, 17) y por lo menos una unidad de control (45) para controlr lo menos una unidad de control (45) para controlar el acoplamiento y el desacoplamiento de los engar el acoplamiento y el desacoplamiento de los engranajes de la caja de velocidades (9) y también laranajes de la caja de velocidades (9) y también la posición neutra, caracterizada porque la unidad d posición neutra, caracterizada porque la unidad de control (45) está dispuesta de tal forma que, cue control (45) está dispuesta de tal forma que, cuando se reciben señales de entrada que indican queando se reciben señales de entrada que indican que se ha seleccionado la posición neutra, coloca el se ha seleccionado la posición neutra, coloca el engranaje auxiliar sincronizado (12, 13, 15, 16, 1engranaje auxiliar sincronizado (12, 13, 15, 16, 17) en la posición neutra. 7) en la posición neutra.
Description
Caja de velocidades de engranajes escalonados
para vehículos a motor.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para vehículos a motor de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1 de la patente, más adelante en este documento,
dispositivo el cual se refiere a una caja de velocidades de
engranajes escalonados para trasmitir potencia de accionamiento
desde el motor a los ejes de accionamiento y a las ruedas motrices
del vehículo.
Las cajas automáticas de velocidades del tipo de
caja automática de velocidades de engranajes escalonados
recientemente se han convertido en comunes en los vehículos pesados
ya que la tecnología de los microordenadores se ha desarrollado
adicionalmente y las hace posibles, con un ordenador de control y
una serie de accionamientos, por ejemplo servomotores, para regular
con precisión la velocidad del motor, el acoplamiento y
desacoplamiento de un embrague de discos automático entre el motor
y la caja de velocidades y también de los medios de acoplamiento de
la caja de velocidades entre sí, de forma que siempre se obtiene un
cambio suave a la velocidad correcta del motor. En los vehículos
pesados, estas cajas automáticas de velocidades a menudo están
equipadas con una caja básica de engranajes, la cual tiene
engranajes no sincronizados de avance y marcha atrás y también
engranajes auxiliares sincronizados, engranajes auxiliares los
cuales pueden estar dispuestos en serie antes o después de la caja
básica de engranajes. Un ejemplo de un engranaje auxiliar dispuesto
en serie antes de la caja básica de engranajes es un engranaje
divisor y de un engranaje auxiliar dispuesto en serie después de la
caja básica de engranajes es un engranaje multiplicador (véase, por
ejemplo, el documento SE 516751 (& WO 0192049 A), que expone
todas las características del preámbulo de la reivindicación 1). En
el cambio entre engranajes no sincronizados de la caja básica de
engranajes, un engranaje seleccionado de este tipo está sincronizado
por la velocidad del motor del vehículo que se controla con
precisión para la velocidad correcta antes de que tenga lugar el
acoplamiento del engranaje seleccionado. El embrague de discos por
lo tanto es acoplado cuando tiene lugar tal control con
precisión.
La ventaja de este tipo de caja automática de
velocidades comparada con una caja automática de velocidades
convencional construida con escalonamiento de engranajes planetarios
y con un convertidor del momento de torsión hidrodinámico en el
lado de la entrada es, por una parte, que, especialmente en tanto en
cuanto se refiere a la utilización en vehículos pesados, es más
simple y más resistente y puede ser fabricada a un coste
considerablemente inferior que el de la caja automática de
velocidades convencional y, por otra parte, que tiene un rendimiento
mayor, lo cual significa que es posible un consumo inferior de
combustible.
De acuerdo con la técnica conocida para el tipo
anteriormente mencionado de cajas automáticas de velocidades de
engranajes escalonados, cuando se selecciona la posición neutra
ocurre lo siguiente. Cuando el sistema de control de la trasmisión
recibe una señal de entrada que indica que se ha seleccionado la
posición neutra, la caja básica de engranajes no sincronizados se
coloca en su posición neutra. Esto significa que todos los
engranajes de la caja de básica de engranajes se desacoplan y por
consiguiente no es posible trasmitir momento de torsión a través de
la caja básica de engranajes.
Una desventaja de esto es que si ocurre mientras
el vehículo está siendo conducido, la caja de engranajes se puede
quedar inútil si el motor del vehículo se para. Si el motor no se
puede controlar, no se puede seleccionar un nuevo engranaje en la
caja básica de engranajes, porque la sincronización de un engranaje
tiene lugar por medio de un control preciso de la velocidad de giro
del motor. Por consiguiente, no se puede acoplar un nuevo engranaje
en la caja básica de engranajes. El sistema de control no permite el
cambio porque la caja de engranajes se puede dañar. Puesto que la
servo-bomba de la dirección, por ejemplo,
generalmente está accionada por el motor, las unidades que son
accionadas por la servo-bomba de la dirección dejan
de funcionar, lo cual significa que el vehículo se hace lento en
reaccionar al conducirlo. Además, ningún freno del motor presente se
puede acoplar tampoco para frenar el ve-
hículo.
hículo.
Por consiguiente, existe la necesidad de un
vehículo equipado con una caja automática de velocidades de
engranajes escalonados, en las que la caja básica de engranajes no
está sincronizada y por lo menos un engranaje auxiliar está
sincronizado, para asegurar que la caja de velocidades no se hace
inútil cuando el vehículo está siendo conducido, la caja de
engranajes está en posición neutra y el motor se para.
La solución del problema de acuerdo con la
invención en tanto en cuanto se refiere al dispositivo de acuerdo
con la invención se describe en la reivindicación 1 de la patente.
Las otras reivindicaciones de la patente describen formas de
realización y desarrollos preferidos del dispositivo de acuerdo con
la invención (2 y 3).
El dispositivo de acuerdo con la invención
describe una caja de velocidades de engranajes escalonados para
vehículos a motor, que comprende una caja básica de engranajes no
sincronizados, por lo menos un engranaje auxiliar sincronizado y
por lo menos una unidad de control para controlar el acoplamiento y
el desacoplamiento de los engranajes de la caja de velocidades y
también la posición neutra. La caja de velocidades está
caracterizada porque la unidad de control está dispuesta de tal
forma que, cuando se reciben señales de entrada que indican que se
ha seleccionado la posición neutra, coloca el engranaje auxiliar
sincronizado en la posición neutra.
La ventaja del dispositivo de acuerdo con la
invención es que resulta posible acoplar un engranaje cuando el
vehículo está siendo conducido, la caja de velocidades está en la
posición neutra y el motor se para. Puesto que el engranaje
auxiliar está sincronizado, no se requieren disposiciones exteriores
para sincronizar la velocidad de giro. La caja de velocidades por
consiguiente no se hace inútil cuando se para el motor.
En una primera forma de realización del
dispositivo de acuerdo con la invención, la unidad de control está
dispuesta de tal forma en la caja básica de engranajes no
sincronizados para mantener el engranaje anteriormente seleccionado
acoplado al mismo tiempo que un engranaje auxiliar sincronizado se
coloca en su posición neutra.
La ventaja del dispositivo de acuerdo con la
invención es que de este modo, junto con el hecho de que el
engranaje auxiliar es acoplado tanto en la posición del engranaje
de baja velocidad (LS) como la posición del engranaje de alta
velocidad (HS), se obtiene una velocidad (o engrane) total a través
de la caja de velocidades completa.
Formas de realización adicionales de la
invención se desprenden de las reivindicaciones subordinadas
subsiguientes de la patente.
La presente invención se describirá con mayor
detalle más adelante con referencia a los dibujos adjuntos los
cuales, con el propósito de ejemplificación, muestran formas de
realización adicionales preferidas de la invención y también los
antecedentes técnicos.
La figura 1 muestra una representación
esquemática de un motor de combustión interna con un embrague y una
caja de velocidades adyacentes.
La figura 2 muestra el embrague y la caja de
velocidades de la figura 1 a mayor escala.
En la figura 1, el número de referencia 1
designa un motor de combustión interna de seis cilindros, por
ejemplo un motor diesel, el cigüeñal 2 del cual está acoplado a un
embrague de disco seco de un único plato, designado globalmente
mediante el número de referencia 3, el cual está encerrado en una
caja de embrague 4. El cigüeñal 2, a través del árbol de salida 51
del motor, está conectado de forma no giratoria al alojamiento del
embrague 5 del embrague 3, mientras su placa 6 está conectada de
forma no giratoria a un árbol de entrada 7 el cual está montado de
forma giratoria en la carcasa 8 de la caja de velocidades designada
globalmente mediante el número de referencia 9. Un árbol principal
10 y un árbol intermedio 11 están también montados de forma
giratoria en la carcasa 8.
Como se puede ver más claramente a partir de la
figura 2, una rueda de engranajes 12 está montada de forma
giratoria en el árbol de entrada 7 y se puede bloquear sobre el
árbol por medio de un casquillo de acoplamiento 13 el cual está
provisto de medios de sincronización y está montado de forma no
giratoria pero que se puede desplazar axialmente en un cubo 14
unido de forma no giratoria al árbol de entrada 7. Por medio del
casquillo de acoplamiento 13, una rueda de engranajes 15 montada de
forma giratoria sobre el árbol principal 10 también se puede
bloquear con relación al árbol de entrada 7. Con el casquillo de
acoplamiento 13 en una posición central, ambas ruedas de engranajes
12 y 15 son desacopladas de sus árboles 7 y 10, respectivamente. Las
ruedas de engranajes 12 y 15 se acoplan con las ruedas de
engranajes 16 y 17, respectivamente, las cuales están unidas de
forma no giratoria al árbol intermedio 11. Dispuestas de una manera
giratoriamente fija sobre el árbol intermedio 11 existen ruedas de
engranajes adicionales 18, 19 y 20 las cuales se acoplan con las
ruedas de engranajes 21, 22 y 23, respectivamente, las cuales están
montadas de forma giratoria sobre el árbol principal 10 y se puede
bloquear sobre el árbol principal por medio de casquillos de
acoplamientos 24 y 25, respectivamente, los cuales, en la forma de
realización ilustrativa representada, no tienen dispositivos de
sincronización. Una rueda de engranajes adicional 28 está montada
de forma giratoria sobre el árbol principal 10 y se acopla con una
rueda de engranajes intermedia 30 la cual está montada de forma
giratoria sobre un árbol separado 29 y a su vez se acopla con una
rueda de engranajes del árbol intermedio 20. La rueda de engranajes
28 se puede bloquear sobre su árbol por medio de un casquillo de
acoplamiento 26.
Los pares de ruedas de engranajes 12, 16 y 15,
17 y el casquillo de acoplamiento 13 forman un engranaje divisor
sincronizado con un escalonamiento de engranaje de baja velocidad LS
y un escalonamiento de engranaje de alta velocidad HS. El par de
ruedas de engranajes 15, 17 también forma, junto con los pares de
ruedas de engranajes 21, 18, 22, 19, 23, 20 y 28, 30, una caja
básica de engranajes con cuatro engranajes de avance y uno de marcha
atrás. Dispuesta de una manera giratoriamente fija sobre el extremo
de salida del árbol principal existe una rueda de engranajes 31 la
cual forma el engranaje planetario en un engranaje multiplicador
sincronizado de dos escalonamientos del tipo planetario el cual
está designado por el número de referencia 32 y el transportador de
la rueda satélite 33 del cual está unido de una manera
giratoriamente fija a un árbol 34 el cual forma el árbol de salida
de la caja de velocidades. Las ruedas satélites 35 del engranaje
multiplicador 32 se acoplan con un engranaje de anillo 36 el cual,
por medio de un casquillo de acoplamiento 37, se puede bloquear con
relación a la carcasa de la caja de velocidades 8 para el
multiplicador de baja velocidad LR y con relación al transportador
de la rueda satélite 33 para el multiplicador de alta velocidad
HR.
Los casquillos de acoplamiento 13, 24, 25, 26 y
37 se pueden desplazar como se representa mediante las flechas en
la figura 2, obteniéndose los escalonamientos de engranajes
representados conjuntamente con las flechas. Los casquillos de
acoplamiento 13, 24, 25 tienen cada uno de ellos tres posiciones,
dos posiciones de engrane y una posición neutra N (posición
central). El casquillo de acoplamiento 26 tiene una posición de
engrane y una posición neutra N. El casquillo de acoplamiento 37
tiene dos posiciones de engrane LR y HR. El desplazamiento de los
casquillos de acoplamiento es llevado a cabo por los
servo-dispositivos respectivos 40, 41, 42, 43 y 44
indicados esquemáticamente en la figura 2, los cuales pueden ser
disposiciones de pistón/cilindro neumáticamente accionados del tipo
utilizado en una caja de velocidades del tipo descrito antes, la
cual está comercializada bajo el nombre I-shift.
Los servo-dispositivos 40, 41,
42, 43 y 44 están controlados por una unidad electrónica de control
45 (véase la figura 1) que comprende un microordenador, que depende
de las señales alimentadas a la unidad de control que representan
diversos datos del motor y del vehículo comprendiendo por lo menos
la velocidad del motor, la velocidad del vehículo, la posición del
pedal del acelerador y, cuando es apropiado, la conexión/desconexión
del freno del motor, cuando un selector electrónico de velocidades
46, acoplado a la unidad de control 45, está en su posición de
cambio automático. Cuando selector está en la posición de cambio
manual, el cambio tiene lugar bajo el mandato del conductor a
través de un selector de velocidades 46.
La unidad de control 45 también controla la
inyección de combustible a través de la unidad de control del motor
50.
Cuando tiene lugar el cambio de los engranajes
no sincronizados en la caja básica de engranajes, la velocidad es
sincronizada mediante el control de precisión de la velocidad de
giro del motor 1. Por consiguiente, el embrague de disco 3 se
acopla, de forma que la velocidad de giro del árbol de entrada 7 y
la del árbol intermedio 11 se adaptan a una nueva relación de
engrane seleccionada. La velocidad del motor se regula dependiendo
de la cantidad de combustible inyectado y del freno del motor.
Cuando tiene lugar el cambio de engranajes
sincronizados, es decir el engranaje divisor o el engranaje
multiplicador, la adaptación de la velocidad se efectúa mediante
anillos de sincronización (no representados en la figura). Cuando
tiene lugar un cambio de este tipo, el embrague de disco 3 se
desacopla. La unidad de control 45 controla la inyección de
combustible, es decir la velocidad del motor, dependiendo de la
posición del pedal del acelerador y también del suministro de aire
a una disposición de pistón/cilindro neumático 47, por medio de la
cual el embrague de disco 3 se desacopla o se acopla antes y
después de que se complete el acoplamiento de un nuevo engranaje
seleccionado.
De acuerdo con la invención, la unidad de
control 45 está programada de forma que, cuando la unidad de control
45 recibe una señal de entrada indicando que se desea la posición
neutra, el engranaje divisor 12, 13, 15, 16, 17 se coloca en su
posición neutra N. La señal de entrada para la posición neutra se
puede obtener tanto cuando el cambio es efectuado manualmente,
mediante la selección de la posición neutra por el conductor a
través de selector de velocidades 46, como cuando el selector de
velocidades 46 está colocado en su posición automática, mediante el
sistema de control 45 que opta por cambiar a la posición neutra
sobre la base de ciertas señales de entrada proporcionadas, por
ejemplo cuando el vehículo está en un estado de marcha con rueda
libre (véase, por ejemplo, el documento SE 516751) y el vehículo
está equipado con esta función.
Si por alguna razón el motor 1 se para durante
la conducción y la caja de velocidades 9 está en el mismo momento
en la posición neutra, la unidad de control 45, de acuerdo con la
invención, está programada para acoplar tanto el escalonamiento del
engranaje de baja velocidad LS como el escalonamiento del engranaje
de alta velocidad HS del engranaje divisor dependiendo de la
velocidad del vehículo. Puesto que la posición neutra se obtiene a
través de un engranaje sincronizado, la sincronización puede tener
lugar independientemente de si el motor se ha parado o no. La
relación de engrane total se obtiene junto con el engranaje
anteriormente acoplado en la caja básica de engranajes, el cual por
consiguiente se mantiene acoplado mientras la posición neutra está
ocupada también.
Durante una conducción normal, es decir el motor
no se para mientras la posición neutra está ocupada, la unidad de
control 45 opta por acoplar un engranaje seleccionado, es decir
todos los engranajes de la caja de velocidades están disponibles
para el cambio.
De acuerdo con una forma de realización
especial, cuando el vehículo está inmóvil, la caja básica de
engranajes no sincronizados se puede colocar en su posición neutra
cuando se requiere el cambio neutro por medio de, por ejemplo, el
selector de velocidades 46, ya que en tal estado estacionario, el
motor no necesita ser utilizado para la sincronización del árbol de
entrada 7 y del árbol intermedio 11 de la caja de velocidades para
una relación de engrane seleccionada. (Esto normalmente se efectúa
por medio de lo que se conoce como un freno de árbol intermedio el
cual está representado en las figuras).
El funcionamiento de acuerdo con la invención se
puede obtener de un modo correspondiente con un engranaje
multiplicador equipado con una posición neutra.
Claims (3)
1. Caja de velocidades de engranajes escalonados
(9) para vehículos a motor, que comprende una caja básica de
engranajes no sincronizados (15, 17, 21, 18, 22, 19, 23, 20, 28,
30), por lo menos un engranaje auxiliar sincronizado (12, 13, 15,
16, 17) y por lo menos una unidad de control (45) para controlar el
acoplamiento y el desacoplamiento de los engranajes de la caja de
velocidades (9) y también la posición neutra, caracterizada
porque la unidad de control (45) está dispuesta de tal forma que,
cuando se reciben señales de entrada que indican que se ha
seleccionado la posición neutra, coloca el engranaje auxiliar
sincronizado (12, 13, 15, 16, 17) en la posición neutra.
sincronizado (12, 13, 15, 16, 17) en la posición neutra.
2. Caja de velocidades de engranajes
escalonados como se reivindica en la reivindicación 1
caracterizada porque la unidad de control (45) está
dispuesta de tal forma en la caja básica de engranajes (15, 17, 21,
18, 22, 19, 23, 20, 28, 30) que mantiene el engranaje anteriormente
seleccionado acoplado mientras la posición neutra está ocupada.
3. Caja de velocidades de engranajes escalonados
como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores
caracterizada porque el engranaje auxiliar consiste en un
engranaje divisor (12, 13, 15, 16, 17) o un engranaje multiplicador
(32).
Applications Claiming Priority (2)
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