TRANSMISIÓN VARIABLE CONTINUA.

Una transmisión variable continua que tiene una entrada (10) de la transmisión y una salida (20) de la transmisión y se adapta para la transferencia de impulso entre ellas con una relación de transmisión variable continua,

la transmisión comprende además un variador (V) que tiene por lo menos dos canales de rodadura (D1, D2, D3, D4) de variador entre los que el impulso se transfiere con una relación de variador variable continuo, los canales de rodadura del variador se montan para el giro sobre un eje definido por un eje (16) del variador; un eje secundario (18) separado lateralmente del eje (16) del variador; un tren de engranaje epicíclico divisor (14) que tiene un miembro (Spc) divisor de entrada dispuesto para ser impulsado desde la entrada (10) de la transmisión y dos miembros divisores (SR, SS) de salida dispuestos para impulsar, respectivamente, el eje secundario (18) y el eje (16) del variador; un tren de engranaje epicíclico (24) de elemento de recirculación que tiene unos miembros de entrada primero y segundo (RER, REC) de elemento de recirculación, dispuestos para acoplarse de manera operativa, respectivamente, al eje (16) del variador y al eje secundario (18), y un miembro de salida (REPC) de elemento de recirculación; y una disposición de embrague para acoplar de forma selectiva: - (a) un régimen en el que el miembro de salida (REPC) del elemento de recirculación impulsa la salida (20) de la transmisión; (b) un régimen en el que el eje secundario (18) impulsa la salida (20) de la transmisión; y (c) un régimen en el que el eje (16) del variador impulsa la salida (20) de la transmisión; el eje (16) del variador es coaxial con: la salida (20) de la transmisión; el epicíclico (24) de elemento de recirculación; un primer acoplamiento (M1, 22), entre el miembro de salida (REPC) de elemento de recirculación y la salida (20) de la transmisión, que sirve para impulsar la salida (20) de la transmisión en el régimen (a); y un segundo acoplamiento (M3), entre el eje (16) del variador y la salida (20) de la transmisión, que sirve para impulsar la salida (20) de la transmisión en el régimen (c); caracterizado porque el acoplamiento del eje secundario (18) con la salida (20) de la transmisión se realiza a través de una disposición (46, 48) de engranajes que proporciona una inversión del sentido de giro

La presente invención se refiere a transmisiones variables continuas del tipo que son operativas en múltiples regímenes.

Una transmisión variable continua (CVT) normalmente incluye:

(a) un variador - un dispositivo que tiene una entrada giratoria y una salida giratoria que es capaz de variar la relación de su velocidad de entrada con su velocidad de salida (la "relación del variador") de una manera sin escalones, y

(b) un tren de engranajes asociado por el que el variador se acopla entre una fuente de energía giratoria, tal como un motor, y un punto de consumo de energía, por ejemplo las ruedas impulsadas de un vehículo de motor.

La relación global de velocidades proporcionada por la transmisión en su conjunto (la "relación de transmisión") es una función de la relación del variador, pero en general no es idéntica a ella, siendo modificada por el tren de engranajes asociado.

Es bien sabido cómo incorporar en el tren de engranajes una disposición de engranajes de "derivación", normalmente de tipo epicíclico. Los engranajes de derivación puede servir para recircular la energía, reduciendo la potencia manejada por el propio variador, y para proporcionar una situación conocida en la técnica como "neutro engranado". La derivación normalmente tiene dos entradas giratorias acopladas a lados opuestos del variador, y una salida giratoria acoplada, por ejemplo, al tren de engranajes final y por lo tanto a las ruedas del vehículo. En una relación determinada del variador (la "relación de neutro engranado"), las dos entradas en la derivación se anulan entre sí, dejando la salida estacionaria. Esta condición se conoce como "neutro engranado" y permite a la salida de la transmisión ser paralizada sin desacoplarse físicamente del motor en movimiento. Esta transmisión se puede utilizar de este modo sin ningún "dispositivo de arranque", tales como el embrague manual o convertidor de par de una transmisión de automoción convencional, utilizados para acoplar/desacoplar el motor y la transmisión en el lanzamiento del vehículo y durante el frenado del vehículo hasta reposo. Las relaciones del variador a un lado de la relación de neutro engranado proporciona giro de salida marcha atrás y desplazamiento del vehículo marcha atrás. Las relaciones del variador al otro lado de la relación de neutro engranado proporciona giro de salida hacia delante y desplazamiento del vehículo hacia delante. Cuando el variador está en la relación de neutro engranado las ruedas impulsadas y el vehículo se encuentran paradas.

Normalmente, el tren de engranajes de una CVT incorpora uno o más dispositivos de embrague, cuyo acoplamiento/desacoplamiento permite a la transmisión cambiar entre "regímenes". La relación de la transmisión es una función de la relación del variador, pero en cada régimen la relación entre la relación del variador y la relación de la transmisión es diferente. Por ejemplo, las transmisiones de automóviles a motor se diseñan a menudo para proporcionar dos regímenes - alto y bajo. El régimen bajo proporciona neutro engranado marchas atrás y marchas hacia delante bajas. El régimen alto proporciona marchas hacia adelante más altas.

Las relaciones se seleccionan en el tren de engranajes de tal manera que cuando el variador alcanza una determinada relación del variador (la "relación sincrónica") cerca de un extremo de su gama, un cambio de régimen bajo a alto no causa ningún cambio en la relación de la transmisión. Un cambio de régimen en relación sincrónica se puede hacer suavemente, sin discontinuidad importante en el par motor a las ruedas del vehículo o sin cambio de velocidad del motor.

El uso de múltiples regímenes es deseable en lo que respecta a la eficiencia energética de la transmisión. El propio variador normalmente es la parte menos eficiente de la transmisión. En cualquier régimen dado, si la extensión de relaciones proporcionada por la transmisión como un conjunto es mayor que la extensión de relaciones del variador, entonces la derivación es un "divisor de potencia". Es decir, sólo una parte de la potencia total se transmite a través del variador. Reducir la extensión de relaciones en un régimen determinado reduce la proporción de la potencia total a través del variador, por lo que puede mejorarse la eficiencia y reducirse las dimensiones necesarias y la especificación del propio variador. Por estas razones puede en algunos casos ser deseable proporcionar más de dos regímenes. Los grandes camiones que van por carretera son un ejemplo. La eficiencia energética es una consideración importante para estos vehículos y sus motores crean particularmente alta potencia y par, cuyo manejo por parte del variador podría ser problemático en una transmisión de dos regímenes.

Un ejemplo conocido de una CVT operativa en tres o más regímenes se proporciona en la solicitud publicada de patente internacional WO 94/24462, en nombre de Torotrak (Development) Limited. Su homólogo de EE.UU. es el documento US 5.643.121. La transmisión en cuestión utiliza dos engranajes epicíclicos de derivación. Uno de ellos se menciona en ese documento como epicíclico "divisor de potencia" porque recibe la potencia del motor y la divide entre unos ejes primero y segundo, absorbiendo cambios en sus velocidades relativas. El propio variador tiene su entrada conectada al primer eje y su salida conectada al segundo eje, por lo que (para una velocidad fija de motor) un aumento de la relación del variador hace que el segundo eje se acelere y el primero deberá desacelerar, mientras que una disminución de la relación del variador hace que el segundo eje desacelere y el primero acelere. Cada eje es capaz de acoplarse selectivamente a las ruedas del vehículo a través de por lo menos una disposición de embrague/engranaje. Considérese lo que sucede a medida que la relación de la transmisión se incrementa. En un principio, por ejemplo, el primer eje está conectado a las ruedas a través de una primera disposición de embrague/engranaje. El segundo eje se desconecta y así gira libre. El variador se barre a través de su gama de relaciones para aumentar la velocidad del primer eje y la velocidad de las ruedas impulsadas. Finalmente, el variador alcanza el final de su gama de relaciones y se inicia un cambio de régimen sincrónico, desconectando el primer eje y conectando el segundo eje a las ruedas a través de una segunda disposición de embrague/engranaje. En este punto se invierte el sentido del cambio de la relación variador. El variador entonces se barre de nuevo a través de su gama de relaciones, aumentando la velocidad del segundo eje y de las ruedas impulsadas. Cuando llega al extremo opuesto de su gama de relaciones, se puede hacer un cambio a un régimen todavía más alto desconectando el segundo eje y conectando el primer eje a las ruedas a través de una tercera disposición de embrague/engranaje. En principio, al proporcionar a cada eje múltiples disposiciones de embrague/engranaje para impulsar las ruedas en diferentes relaciones, se puede proporcionar cualquier número de regímenes.

El segundo de los engranajes de derivación se menciona en el documento WO 94/24462 como el epicíclico de "recirculación de energía" y sirve para proporcionar un régimen bajo, que contiene un neutro engranado. Sus entradas se conectan a través del variador y su salida se puede conectar a través de un embrague a las ruedas impulsadas. En régimen bajo, los ejes primero y segundo se desconectan de las ruedas que están en cambio impulsadas por la salida del epicíclico de recirculación de energía.

El diseño y la distribución de esta transmisión son problemáticos. El documento WO 94/24462 muestra unas disposiciones en las que las dos derivaciones con coaxiales entre sí y con la entrada de la transmisión, pero el propio variador está desplazado lateralmente de su eje común. Esto no siempre es conveniente desde el punto de vista de empaquetado, ni tampoco necesariamente permite que el número de engranajes en los recorridos de transferencia de potencia se reduzcan al mínimo, y no es deseable un tren de engranajes adicional, ya que aumenta la disipación de energía de la transmisión.

Una transmisión que funciona esencialmente con principios similares, pero tiene una distribución diferente se describe en la publicación internacional de solicitud de patente WO94/16244, de nuevo en el nombre de Torotrak (Development) Limited. Su homólogo en EE.UU. es el documento US 5.564.998. En esa transmisión las dos disposiciones de engranajes... [Seguir leyendo]

1. Una transmisión variable continua que tiene una entrada (10) de la transmisión y una salida (20) de la transmisión y se adapta para la transferencia de impulso entre ellas con una relación de transmisión variable continua, la transmisión comprende además un variador (V) que tiene por lo menos dos canales de rodadura (D1, D2, D3, D4) de variador entre los que el impulso se transfiere con una relación de variador variable continuo, los canales de rodadura del variador se montan para el giro sobre un eje definido por un eje (16) del variador; un eje secundario (18) separado lateralmente del eje (16) del variador; un tren de engranaje epicíclico divisor (14) que tiene un miembro (Spc) divisor de entrada dispuesto para ser impulsado desde la entrada (10) de la transmisión y dos miembros divisores (SR, SS) de salida dispuestos para impulsar, respectivamente, el eje secundario (18) y el eje (16) del variador; un tren de engranaje epicíclico (24) de elemento de recirculación que tiene unos miembros de entrada primero y segundo (RER, REC) de elemento de recirculación, dispuestos para acoplarse de manera operativa, respectivamente, al eje (16) del variador y al eje secundario (18), y un miembro de salida (REPC) de elemento de recirculación; y una disposición de embrague para acoplar de forma selectiva:

(a) un régimen en el que el miembro de salida (REPC) del elemento de recirculación impulsa la salida (20) de la transmisión;

(b) un régimen en el que el eje secundario (18) impulsa la salida (20) de la transmisión; y

(c) un régimen en el que el eje (16) del variador impulsa la salida (20) de la transmisión; el eje (16) del variador es coaxial con:

la salida (20) de la transmisión; el epicíclico (24) de elemento de recirculación; un primer acoplamiento (M1, 22), entre el miembro de salida (REPC) de elemento de recirculación y la salida (20) de la transmisión, que sirve para impulsar la salida (20) de la transmisión en el régimen (a); y un segundo acoplamiento (M3), entre el eje (16) del variador y la salida (20) de la transmisión, que sirve para impulsar la salida (20) de la transmisión en el régimen (c); caracterizado porque el acoplamiento del eje secundario (18) con la salida (20) de la transmisión se realiza a través de una disposición (46, 48) de engranajes que proporciona una inversión del sentido de giro.

2. Una transmisión variable continua según la reivindicación 1, en la que uno de los acoplamientos primero y segundo comprende una funda u otro miembro que es coaxial y gira alrededor del eje del variador.

3. Una transmisión variable continua según la reivindicación 1, en la que uno de los acoplamientos primero y segundo comprende un engranaje epicíclico de acoplamiento (22) que es coaxial con el eje (16) del variador.

4. Una transmisión variable continua según la reivindicación 3, en la que el engranaje epicíclico de acoplamiento (22) comprende un miembro de entrada, un miembro de salida conectado a la salida de la transmisión, y un miembro adicional que se asocia con un primer embrague (M1) para de forma selectiva:

evitar el giro del miembro adicional, haciendo que el engranaje epicíclico de acoplamiento (22) transfiera el impulso con una relación fija, permitir al miembro adicional girar libre y así desacoplar efectivamente los miembros de entrada y de salida.

5. Una transmisión variable continua según la reivindicación 3, en la que el engranaje epicíclico de acoplamiento (22) tiene un miembro de salida (CER) conectado a un embrague (M2) para selectivamente acoplar/desacoplar dicho miembro de salida a/de la salida (20) de la transmisión.

6. Una transmisión variable continua según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la que el engranaje epicíclico de acoplamiento (22) sirve para acoplar selectivamente el miembro de la salida (CER) de elemento de recirculación a la salida (20) de la transmisión.

7. Una transmisión variable continua según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el segundo acoplamiento es a través de un embrague (M3) montado en el eje del eje (16) del variador, el acoplamiento del embrague acopla directamente el eje (16) del variador a la salida (20) de la transmisión.

8. Una transmisión variable continua según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende una disposición de embragues que tiene un miembro de salida de embrague acoplado a la salida (20) de la transmisión y dos miembros de entrada de embrague, uno acoplado a la salida del elemento de recirculación y el otro acoplado al eje del variador, el miembro de salida del embrague se puede acoplar selectivamente con dos de los miembros de entrada de embrague para acoplar unos regímenes (a) y (c).

9. Una transmisión variable continua según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el acoplamiento del eje (16) del variador con la salida (20) de la transmisión se hace de forma selectiva a través de un embrague (M3) montado coaxialmente con el eje (16) del variador, de modo que el acoplamiento de este embrague acopla el régimen (c).

10. Una transmisión variable continua según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el variador comprende un par de canales de rodadura de salida (D3, D4) dispuestos entre un par de canales de rodadura de entrada (D1, D2), y en el que los canales de rodadura de salida (D3, D4) se acoplan con el eje secundario (18) a través de una cadena (32, 34) o una unidad de engranajes.

11. Una transmisión variable continua según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el epicíclico divisor (14) es coaxial con el eje (16) del variador y está en el lado opuesto del variador respecto el epicíclico (24) de elemento de recirculación.

12. Una transmisión variable continua según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que proporciona por lo menos cuatro regímenes, la transmisión tiene una salida final (100), una primera disposición de embrague adicional para acoplar selectivamente la salida (20) de la transmisión a la salida final (100), y una segunda disposición de embrague adicional para acoplar selectivamente la salida final a uno de entre el eje (16) del variador y el eje secundario (18).

13. Una transmisión variable continua según la reivindicación 12, en la que la salida final (100) es coaxial con la salida (20) de la transmisión.

14. Una transmisión variable continua según la reivindicación 13, en la que el acoplamiento selectivo de la salida final (100) a la salida (20) de la transmisión se hace a través de un segundo engranaje epicíclico de acoplamiento (101), el trabado de un miembro del mismo hace que trasmita potencia y la liberación del mismo miembro impide que trasmita potencia.