Transmisión hidromecánica de cuatro modos.

Una transmisión hidromecánica que comprende:

- un eje de entrada (12) adaptado para ser conectado a una fuente de potencia giratoria;

- un eje de salida (46) adaptado para ser conectado a una carga;

- una transmisión hidrostática que incluye:

- un primer elemento hidrostático (20);

- un segundo elemento hidrostático (18) en comunicación fluida con el primer elemento hidrostático (20);

- una transmisión mecánica (30) que tiene un sistema planetario (32), incluyendo dicho sistema planetario(32):

- un primer embrague (C1);

- un segundo embrague (C2);

- un tercer embrague (C3);

- un cuarto embrague (C4);

- un primer elemento (S1) acoplado al eje de entrada (12) e impulsado por él;

- un segundo elemento (R2) en aplicación de impulsión con el primer elemento hidrostático;

- un tercer elemento (28) acoplado selectivamente al segundo elemento hidrostático (18) por el primerembrague (C1);

- un cuarto elemento (S2) acoplado selectivamente al segundo elemento hidrostático (18) por el segundoembrague (C2);

- y un quinto elemento (S3) acoplado al eje de salida (46);

caracterizado porque

- el cuarto elemento (S2) está acoplado en impulsión al segundo elemento (R2);

- el quinto elemento (S3) está acoplado selectivamente al tercer elemento (28) por el tercer embrague (C3),

y selectivamente acoplado al cuarto elemento (S2) por el cuarto embrague (C4);

- y la transmisión mecánica (30) comprende además un sexto elemento (R3) acoplado selectivamente paradetenerse mediante un freno de marcha atrás (48), y en donde el quinto elemento (S3) y el eje de salida(46) son impulsados en marcha atrás.

Transmisión hidromecánica de cuatro modos La presente invención se refiere a transmisiones hidromecánicas que tienen ramas de potencia tanto mecánicas como hidrostáticas, y en particular a una transmisión de este tipo para uso en un tractor agrícola.

Tal transmisión hidromecánica se conoce a partir del documento de la técnica anterior US 3.744.344 A que muestra las características del preámbulo de la reivindicación 1.

El problema general de la transferencia de potencia de motores al terreno, bien en tractores agrícolas o en vehículos de carretera, es que se necesitan relaciones diferentes entre el motor y las ruedas o pistas para hacer adaptarse a las diferentes condiciones operativas. Tradicionalmente esto se ha realizado con relaciones de engranajes discretas. Estas relaciones pueden seleccionarse manualmente, al igual que en las transmisiones manuales, o mediante transmisiones con cajas de cambios manejadas por un operador. Las relaciones pueden también ser controladas por la transmisión como en las transmisiones automáticas normalmente existentes en los automóviles. Sin embargo, existe un número limitado de relaciones discretas disponibles y dichas relaciones disponibles no son siempre las óptimas.

En consecuencia, son convenientes transmisiones graduales o infinitamente variables. Tales transmisiones están normalmente incorporadas en impulsiones hidrostáticas, tales como las encontradas en máquinas combinadas agrícolas autopropulsadas y tractores para el césped. Otra solución es una impulsión eléctrica como la usada en las locomotoras eléctricas y en algún equipo para movimiento de tierras. Ambas soluciones tienen desventajas en cuanto a coste y eficiencia.

Otra solución es la transmisión hidromecánica. Las transmisiones hidromecánicas son transmisiones que combinan una transmisión mecánica con una unidad hidrostática. Aunque las transmisiones mecánicas son generalmente más eficientes y fiables que las transmisiones puramente hidrostáticas, tienen la desventaja de no ser infinitamente variables, como lo son las transmisiones hidrostáticas más caras. Igualmente, las transmisiones hidrostáticas tienen una importante desventaja de ser menos eficientes que las transmisiones mecánicas. Las transmisiones hidrostáticas generalmente requieren también componentes mayores, tales como bombas y motores más grandes, a medida que aumenta la capacidad de la transmisión. La ventaja general de las transmisiones hidromecánicas sobre las impulsiones hidrostáticas es que parte de la potencia se transmite mecánicamente, lo que da lugar a una mayor eficiencia que las impulsiones totalmente hidrostáticas.

Con el fin de satisfacer las limitaciones de espacio, reducir el coste, aumentar la eficiencia y proporcionar una velocidad infinitamente variable, se han desarrollado unas transmisiones hidromecánicas que combinan las mejores características de ambas transmisiones. Las transmisiones hidromecánicas son típicamente del tipo de entrada de potencia dividida, en donde una unidad hidrostática y una transmisión mecánica son impulsadas en paralelo por el motor del vehículo. La potencia de salida hidrostática se combina en la transmisión mecánica con la entrada de potencia dividida procedente del motor para producir una potencia de salida hidromecánica en varios intervalos de potencia. En cada intervalo, la variación del recorrido de la unidad hidrostática puede variar infinitamente la velocidad y el par motor.

Sin embargo, los intentos previos en el uso de transmisiones hidromecánicas en tractores agrícolas han tenido algunas desventajas. Algunas transmisiones hidrostáticas requieren que el vehículo se encuentre inmovilizado para cambiar entre un intervalo bajo y un intervalo alto. Unas tienen un alto grado de complejidad, mientras que otras tienen el punto de cambio de modo en el intervalo de trabajo en el campo y la eficiencia de la transmisión en el punto de cambio será menor que la eficiencia entre cambios de modo. Muchas transmisiones hidromecánicas requieren también conjuntos de engranajes adicionales para proporcionar un intervalo de marcha atrás.

En la técnica conocida existen básicamente tres tipos de ciclos hidromecánicos. El primero es el tipo de entrada acoplada o de par motor dividido. Este tipo tiene una unidad hidrostática acoplada o engranada a la entrada de la transmisión. La unidad hidrostática es generalmente una unidad de desplazamiento variable. La otra unidad hidrostática está acoplada o engranada al planetario de división del par motor. Esta unidad es a menudo una unidad de desplazamiento fijo. La segunda es la salida acoplada o velocidad dividida. En este tipo de disposición una unidad hidrostática está acoplada a la salida de la transmisión y la otra unidad está acoplada o engranada al planetario de división del par motor. En la práctica ambas unidades generalmente son unidades de desplazamiento variable. La tercera es del tipo de cuatro ejes o compuesta. En este tipo ninguna unidad hidrostática está acoplada a la entrada o salida de la transmisión. En lugar de ello, ambas unidades están acopladas o engranadas al planetario de división del par motor. Puede haber uno o más de un conjunto de engranajes planetarios.

La mayoría de las transmisiones hidromecánicas solamente usan un tipo de ciclo hidromecánico. De éstos, el más comúnmente usado es el tipo de entrada acoplada o de par motor dividido. Estas transmisiones difieren en el número de modos y en la disposición de los engranajes, pero el ciclo hidromecánico es el mismo. Se ha sabido cómo utilizar los tres ciclos en una única transmisión. Las transmisiones conocidas de este tipo tienen tres modos, de los que el primero es la salida acoplada, el segundo es compuesto y el tercero es la parte no regenerativa del ciclo acoplado de entrada. La ventaja de este tipo de transmisión es que ambos cambios de modo son cambios síncronos de par motor cero. La mayor desventaja de tales transmisiones es que para un nivel de potencia dado las unidades hidrostáticas son mayores que en las transmisiones acopladas de entrada de modo múltiple.

En consecuencia, existe una clara necesidad en la técnica de una transmisión hidromecánica que sea compacta y capaz de un funcionamiento infinitamente variable dentro de su intervalo de velocidad sin una caída importante de la eficiencia en los intervalos de trabajo.

Es un objeto de la presente invención proporcionar una transmisión hidromecánica que sea únicamente diseñada para un funcionamiento óptimo en un tractor agrícola.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar una transmisión que tenga un conjunto físico similar a las transmisiones existentes en longitud, que permita ser rápidamente integrada en los diseños de tractores existentes con modificaciones mínimas en el tractor. Muchas transmisiones hidromecánicas anteriores no integran un conjunto de engranajes de marcha atrás en la transmisión mecánica combinada pero en cambio tienen un conjunto de engranajes independiente antes o después de la transmisión mecánica combinada para cambiar entre las direcciones hacia delante y hacia atrás. Tal diseño ocupa más espacio y puede requerir que el vehículo tenga que pararse antes de realizar el cambio de marcha hacia delante a marcha atrás.

Estos fines se consiguen mediante la presente invención, de acuerdo con las especificaciones de la reivindicación 1.

Para una completa comprensión de los fines, técnicas, y estructura de la invención se debería hacer referencia a la siguiente descripción detallada y a los dibujos que se acompañan, en donde: la Figura 1 es una representación esquemática de la transmisión hidromecánica de la presente invención; la Figura 2 es una representación esquemática de la transmisión hidromecánica de la presente invención que funciona en Modo Uno; la Figura 3 es una representación esquemática de la transmisión hidromecánica de la presente invención que funciona en Modo Dos; la Figura 4 es una representación esquemática de la transmisión hidromecánica de la presente invención que funciona en Modo Tres; la Figura 5 es una representación esquemática de la transmisión hidromecánica de la presente invención que funciona en Modo Cuatro; y la Figura 6 es un diagrama que muestra la relación entre el desplazamiento de las unidades hidrostáticas y la velocidad de avance.

En la Figura 1 se muestra esquemáticamente la transmisión hidromecánica de la presente invención, que está designada generalmente con el número 10. La transmisión 10 tiene un eje de entrada 12 adaptado para ser acoplado a e impulsado por un motor (no mostrado) u otra fuente de potencia giratoria. La transmisión 10 tiene un par de unidades hidrostáticas 18 y... [Seguir leyendo]

1. Una transmisión hidromecánica que comprende: -un eje de entrada (12) adaptado para ser conectado a una fuente de potencia giratoria; -un eje de salida (46) adaptado para ser conectado a una carga;

- una transmisión hidrostática que incluye:

- un primer elemento hidrostático (20) ;

- un segundo elemento hidrostático (18) en comunicación fluida con el primer elemento hidrostático (20) ;

- una transmisión mecánica (30) que tiene un sistema planetario (32) , incluyendo dicho sistema planetario (32) :

-un primer embrague (C1) ;

-un segundo embrague (C2) ;

- un tercer embrague (C3) ;

- un cuarto embrague (C4) ;

- un primer elemento (S1) acoplado al eje de entrada (12) e impulsado por él;

- un segundo elemento (R2) en aplicación de impulsión con el primer elemento hidrostático;

- un tercer elemento (28) acoplado selectivamente al segundo elemento hidrostático (18) por el primer embrague (C1) ;

- un cuarto elemento (S2) acoplado selectivamente al segundo elemento hidrostático (18) por el segundo embrague (C2) ;

- y un quinto elemento (S3) acoplado al eje de salida (46) ;

caracterizado porque

-el cuarto elemento (S2) está acoplado en impulsión al segundo elemento (R2) ; -el quinto elemento (S3) está acoplado selectivamente al tercer elemento (28) por el tercer embrague (C3) , y selectivamente acoplado al cuarto elemento (S2) por el cuarto embrague (C4) ; -y la transmisión mecánica (30) comprende además un sexto elemento (R3) acoplado selectivamente para detenerse mediante un freno de marcha atrás (48) , y en donde el quinto elemento (S3) y el eje de salida

(46) son impulsados en marcha atrás.

2. La transmisión hidromecánica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el sistema planetario (32) tiene tres conjuntos de engranajes planetarios (34, 36, 38) .

3. La transmisión hidromecánica de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque los tres conjuntos de engranajes planetarios (34, 36, 38) tienen un soporte común (28) del piñón satélite.

4. La transmisión hidromecánica de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el soporte (28) del piñón satélite es el tercer elemento.

5. La transmisión hidromecánica de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque el primer elemento (S1) es una primera rueda central, el cuarto elemento (S2) es una segunda rueda central; el segundo elemento (R2) es una primera corona dentada; los terceros conjuntos de engranajes planetarios (34, 36, 38) incluyen: unos primeros piñones satélite (P1) que engranan con la primera rueda central (S1) ; unos segundos piñones satélite (P2) que engranan con la segunda rueda central (S2) y con la primera corona dentada (R2) ; y en donde los primeros y segundos piñones satélite (P1, P2) están fijados uno a otro y por lo tanto giran a la misma velocidad.

6. La transmisión hidromecánica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque una tercera rueda central (S3) es el quinto elemento.

7. La transmisión hidromecánica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque una segunda rueda central (S3) es el sexto elemento.

8. Un tractor agrícola, caracterizado por una transmisión hidromecánica (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicha transmisión hidromecánica (10) es impulsada por un motor y acoplada en impulsión a las ruedas motrices.