CAJA DE CAMBIOS DE VARIACIÓN CONTINUA.

La invención se refiere a un sistema de transmisión continua variable para vehículos de motor que puede adoptar cualquier relación de transmisión entre una máxima y una mínima fijadas en el diseño. Estado de la técnica En el estado de la técnica son conocidos los sistemas de transmisión continuos variables siguientes: - Sistemas hidráulicos. Usan bombas de desplazamiento variable. - Sistemas basados en transmisión por correa, normalmente entre dos poleas de radio variable con correa de longitud constante. - Sistemas basados en ruedas de contacto sin engranajes que suelen ser perpendiculares y se transmiten la potencia entre ellas mediante la fricción que proporciona un líquido especial que aumenta su viscosidad al ser sometido a presión. - Sistemas oscilantes. Convierten el giro rotacional en uno oscilante lineal y luego lo vuelven a convertir a rotacional variando la relación de transmisión en el proceso. Ventajas de la invención Pueden resumirse en los siguientes puntos: - Permite variar la relación de transmisión sin utilizar un embrague. - Infinitas relaciones de cambio entre las dos de diseño. - La fuerza necesaria para variar la relación de transmisión es pequeña. La aplicación industrial más clara puede estar en el sector de la automoción pero también puede servir en cualquier sistema que precise una conversión fuerza-velocidad continuamente variable. Descripción de los dibujos - La Figura 1 es un esquema de los principios en que se basa la invención. - La Figura 2 es una vista para apreciar la situación de los elementos más importantes. - La Figura 3 es una vista de perfil de los elementos más importantes de la invención dispuestos en la posición de máxima velocidad del elemento cónico de salida (2). - La Figura 4 es una vista de perfil de los elementos más importantes de la invención dispuestos en la posición de máxima fuerza disponible en el elemento cónico de salida (2). - La Figura 5 es una vista en perspectiva del elemento intermedio de transmisión (3) y los soportes (5 y 6) que podrían sujetarlo en una posible realización técnica antes y después de su montaje. - La Figura 6 es una explosión tridimensional de una posible realización técnica con cuatro elementos cónicos de entrada (1) con sus respectivos cuatro elementos intermedios de transmisión (3 y 4) y sus carcasas (5 y 6), además de la pieza guía (10) sobre la que se deslizarán las carcasas del los elementos intermedios de la transmisión y las cadenas (8) que tirarán de ellos. También está la corona dentada de entrada (7) que sincronizara los cuatro conos de entrada (1) con su giro y el motor eléctrico (11) que moverá las cadenas para variar la relación de transmisión. - La Figura 7 es una explosión tridimensional de los elementos de la Figura 6 ya acoplados y las carcasas (12 y 13) sobre las que podrían apoyarse en una posible realización técnica. - La Figura 8 es un esquema con una posible variación del ángulo de contacto entre los distintos elementos con respecto a la Figura 1. - La Figura 9 está compuesta por los dos tipos de rodamientos propuestos para la invención. 2 ES 2 353 539 A1 El de la izquierda seria rígido y se apoyaría en todo su contorno sobre el elemento intermedio de transmisión (3) que lo contiene. El de la derecha es una variación en la que el rodamiento tiene una cubierta de un material elástico y solo se apoyaría internamente en el elemento intermedio de transmisión con sus extremos desnudos. Explicación de la invención El objetivo de la patente es el diseño de un variador continuo de par-velocidad angular. Los elementos principales son los sólidos de revolución formados con los perfiles de la Figura 1 rotados alrededor de los ejes de giro particulares de cada uno. El sistema cuyo esquema se presenta en la Figura 1 permite transformar un par de entrada Pe a una velocidad angular We en otro par de salida Ps a una velocidad angular Ws. En la Figura 1 se puede apreciar que el radio del elemento cónico de entrada Rce1 es mayor que Rce2 por lo tanto las velocidades lineales en los puntos superficiales del elemento cónico de entrada (1) en contacto con el elemento intermedio de transmisión (3) serán diferentes. Para compatibilizar las diferentes velocidades lineales de giro, el radio del elemento intermedio de transmisión Rt1 en contacto con Rce1 debe ser mayor que Rt2 en contacto con Rce2 para que ambos puntos de contacto aporten una velocidad angular Wi lo mas similar posible al elemento intermedio de transmisión (3), con esto se consigue minimizar el arrastre de unos planos sobre otros por diferencias de velocidades y con ello se reduce el desgaste y la incompatibilidad de velocidades de giro. El proceso de transmisión del giro del elemento intermedio de transmisión (3) al elemento cónico de salida (2) es similar al anterior como se aprecia en la Figura 1 ya que el elemento intermedio de transmisión (3) comunica sus velocidades lineales simétricamente con respecto a su plano de simetría central normal a su eje de revolución. Las relaciones puntuales entre la entrada y la salida del sistema son: Velocidad angular de salida = (Rce/Rcs)*Velocidad angular de entrada Par motor de salida = (Rcs/Rce)*Par motor de entrada Para variar las velocidades angulares entre los elementos cónicos de entrada y salida basta con desplazar el elemento intermedio de transmisión (3) como se aprecia en las Figuras 3 y 4. Como lo que se pretende es que el cambio de relación de transmisión se produzca con el mínimo esfuerzo posible se plantea la posibilidad de añadir al elemento intermedio de transmisión (3) unos rodamientos cilíndricos (4) que sobresalen parcialmente de la periferia de sus caras cónicas simétricas sobre las que están dispuestos radialmente y con sus ejes propios de giro perpendiculares al eje de giro del mismo. Con esta disposición se consigue establecer la transmisión del giro entre el elemento intermedio de transmisión (3) y los elementos cónicos (1 ó 2) sobre los que hacen contacto permitiendo, a la vez, al elemento intermedio de transmisión (3) desplazarse sobre las superficies de los elementos cónicos con el mínimo esfuerzo y variando, con ello, la relación de transmisión del sistema. Estos rodamientos tienen un diseño de su curvatura superficial tal que están constantemente en contacto con los elementos cónicos (1 ó 2) durante el giro a pesar de estar girando con el elemento intermedio de transmisión (3) sobre el que van montados y también rotando sobre su eje de revolución propio cuando se requiera. Los puntos que forman la curvatura lateral del rodamiento quedan definidos por la mínima distancia entre el eje de giro propio del mismo y la cara lateral del elemento cónico (1 ó 2) con el que va a contactar durante el giro. Hallando todas las mínimas distancias (son distintas para cada posición del eje de giro propio de los rodamientos debido al movimiento traslacional alrededor del eje de giro del elemento intermedio de transmisión (3)) y revolucionándolas alrededor del eje de giro propio del rodamiento (estas mínimas distancias son perpendiculares al mismo) se obtiene el cuerpo del rodamiento (solo se necesitan las mínimas distancias correspondientes a la longitud de diseño del eje de giro del rodamiento). Esto asegura que todos los puntos de la cara lateral del rodamiento solo van a hacer contacto con el elemento cónico (1 ó 2) cuando la distancia sea exactamente el radio de giro de cada punto sobre el eje de giro propio del rodamiento común a todos los puntos de la curva lateral del mismo. Como se aprecia también en las Figuras 2, 3, 4 y 5 los rodamientos (4), a un lado y al otro del plano de simetría central del elemento intermedio de transmisión (3), están desfasados un cierto ángulo con respecto al eje central de giro, esto es así para asegurar que en todo momento por lo menos alguno de los grupos de rodamientos del elemento intermedio de transmisión (3) este en contacto con los elementos cónicos ya que si el montaje de los rodamientos fuera simétrico cuando por el giro se pase por la zona de separación entre rodamientos (4) de un mismo grupo, donde se 3 ES 2 353 539 A1 pierde el contacto entre los elementos cónicos (1 ó 2) y los rodamientos (4) del elemento intermedio de transmisión (3), este se quedaría sin recibir el giro de ningún elemento cónico y esto provocaría vibraciones indeseables y malfuncionamiento. Por otra parte esto sugiere la necesidad de que exista más de un elemento cónico por lo menos en alguno de los ejes de la caja para que en el instante en el que el elemento cónico que aporta potencia no toca al rodamiento, este sea arrastrado por la potencia aportada por otro elemento cónico a través de su correspondiente elemento intermedio de transmisión que tendrá sus rodamientos desfasados con respecto al resto de elementos intermedios de transmisión para asegurar...

1. Caja de cambios de variación continua caracterizada por un elemento intermedio de transmisión (3), simétrico respecto a su plano central y que gira libremente alrededor de su eje de revolución, que recibe el giro por contacto de una de sus caras cónicas simétricas con un elemento cónico de entrada (1) y lo transmite por su otra cara cónica simétrica a un elemento cónico de salida (2). El elemento intermedio de transmisión (3) puede desplazarse a lo largo de las caras de los elementos cónicos (manteniéndose estos fijos y en contacto continuo con él) variando en el proceso la relación de transmisión entre ellos y con ello también la característica par-velocidad del giro. 2. Caja de cambios de variación continua según reivindicación 1, caracterizada porque al elemento intermedio de transmisión (3) se le añaden a su estructura unos rodamientos cilíndricos (4) que sobresalen parcialmente de la periferia de sus caras cónicas simétricas sobre las que están dispuestos radialmente y con sus ejes propios de giro perpendiculares al eje de giro del elemento intermedio de transmisión (3). Con esta disposición se consigue establecer la transmisión del giro entre el elemento intermedio de transmisión (3) y los elementos cónicos (1 ó 2) sobre los que hacen contacto permitiendo, a la vez, al elemento intermedio de transmisión (3) desplazarse sobre las superficies de los elementos cónicos con el mínimo esfuerzo y variando, con ello, la relación de transmisión del sistema. Estos rodamientos tienen un diseño de su curvatura superficial tal que están constantemente en contacto con los elementos cónicos (1 ó 2) durante el giro a pesar de estar girando con el elemento intermedio de transmisión (3) sobre el que van montados y también rotando sobre su eje de revolución propio cuando se requiera. Los puntos que forman la curvatura lateral del rodamiento quedan definidos por la mínima distancia entre el eje de giro propio del mismo y la cara lateral del elemento cónico (1 ó 2) con el que va a contactar durante el giro. Hallando todas las mínimas distancias (son distintas para cada posición del eje de giro propio de los rodamientos debido al movimiento traslacional alrededor del eje de giro del elemento intermedio de transmisión (3)) y revolucionándolas alrededor del eje de giro propio del rodamiento (estas mínimas distancias son perpendiculares al mismo) se obtiene el cuerpo del rodamiento (solo se necesitan las mínimas distancias correspondientes a la longitud de diseño del eje de giro del rodamiento). Esto asegura que todos los puntos de la cara lateral del rodamiento solo van a hacer contacto con el elemento cónico (1 ó 2) cuando la distancia sea exactamente el radio de giro de cada punto sobre el eje de giro propio del rodamiento común a todos los puntos de la curva lateral del mismo. 3. Caja de cambios de variación continua según reivindicación 1, caracterizada por que el ángulo relativo entre los ejes de rotación de los elementos cónicos (1 y 2) y el del elemento intermedio de transmisión (3) puede ser variable lo que hará variar consecuentemente el ángulo de las caras cónicas del elemento intermedio de transmisión (3) para poder seguir contactando con los elementos cónicos (1 y 2). 4. Caja de cambios de variación continua según reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por que los elementos rotativos que transmiten/reciben el giro (1, 2, 3 ó 4) pueden estar recubiertos, en sus zonas de contacto, de un material elástico o ser totalmente rígidos dependiendo de si se va a transmitir el giro por rozamiento puro entre los elementos o con la ayuda de un fluido de fricción respectivamente. 5. Caja de cambios de variación continua según reivindicación 2, caracterizada por que los grupos de rodamientos a un lado y al otro del plano central de simetría, normal al eje de giro, del elemento intermedio de transmisión (3) están desfasados angularmente para asegurar que en todo momento, por lo menos, alguno de los elementos cónicos (1 y/o 2) esté en contacto con el elemento intermedio de transmisión (3) aunque en un instante determinado en uno de los grupos de rodamientos que contactan con un elemento cónico se pierda el contacto por estar pasando por la zona de separación entre rodamientos de un mismo grupo. 6. Caja de cambios de variación continua según reivindicación 1 caracterizada por un sistema de sujeción del elemento intermedio de transmisión (3) compuesto por una carcasa dividida en dos partes (5 y 6) que contiene al elemento intermedio de transmisión (3) al que permite el giro sobre sí mismo en su interior mientras la carcasa permanece fija. Esta carcasa dispone de unos huecos, por los que deja sobresalir parcialmente al elemento intermedio de la transmisión para que pueda contactar con los elementos cónicos (1 y 2), y debe soportar todas las fuerzas a que está sometido el elemento intermedio de la transmisión (3) y transportarlo a lo largo de las superficies laterales de los elementos cónicos variando la relación de transmisión en el proceso. 7. Caja de cambios de variación continua según reivindicaciones 1, 2 y 6 caracterizada por que el elemento intermedio de transmisión (3), sus rodamientos (4) y carcasas (5 y 6), y los elementos cónicos (1 ó 2) aparecen repetidos y distribuidos radialmente alrededor del uno de los elementos cónicos (1 ó 2) de tal forma que se minimiza la potencia que tienen que soportar y transmitir repartiéndola entre todos, y con ello se consigue una transmisión de potencia y un giro más regular entre el eje de entrada y el de salida de la caja. ES 2 353 539 A1 6 ES 2 353 539 A1 7 ES 2 353 539 A1 8 ES 2 353 539 A1 9 ES 2 353 539 A1 ES 2 353 539 A1 11 ES 2 353 539 A1 12 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA