Sistema de TCV regulado automáticamente, que mantiene el motor continuamente a velocidad de régimen óptimo variando instantánea y linealmente la relación de transmisión de la TCV en número infinito de relaciones posibles para ajustar rápidamente el par motor al resistente.

El Sistema (I), conforme a la Fig. 1, comprende sendos sensores que detectan el par y velocidad de rotación de los ejes de entrada y salida de la TCV; catorce tipos distintos de TCVs, ocho hidráulicas, seis mecánicas; una unidad (III) que compara las señales de los sensores y comanda un actuador que varía la relación de transmisión de la TCV para restablecer el equilibrio; una unidad (IV) que embraga o desembraga automáticamente; una unidad (V) que, al frenar: modifica la lógica de regulación para ayudar a los frenos; impide desconectar el embrague y "soltar" el motor; impide calarse el motor desembragando cuando la inercia es inapreciable.De aplicación preferente en automoción, máquinas-herramienta; bicicletas, motocicletas

Sistema de TCV regulado automáticamente.

Sector dela técnica

Esta invención se encuadra en el Sector Mecánica, Sección F, según la C.I.P.; y más concretamente, en el campo tecnológico de la transmisión continuamente variable (TCV).

Objeto de la invención

La invención se refiere a un sistema de TCV regulado automáticamente [(en adelante: el Sistema (I)] aplicable a catorce tipos distintos de TCVs que, aplicadas una a una, cada una constituye una realización. El Sistema (I), conforme a las Figs. 1 y 45, comprende: un sensor que detecta el par y la velocidad de notación del eje de entrada de la TCV y lo traduce en una señal combinada, proporcional y representativa de la potencia motriz instantánea aplicada por una planta de potencia; un sensor que detecta el par y la velocidad de rotación del eje de salida de la TCV y lo traduce en una señal combinada, proporcional y representativa de la potencia instantánea aplicada por una carga externa una unidad (III) comparadora-comandadora que recibe y compara las dos señales detectadas por los sensores y, en función de ellas, manda sobre un actuador para modificar instantáneamente la relación de transmisión de la TCV; una unidad (IV) de embrague automático; una unidad (V) de ayuda a los frenos y anticalado motor.

El objeto de la invención es de aplicación práctica en todas las aplicaciones en las que se exija variar automáticamente y de forma lineal la relación de transmisión (velocidad de entrada/velocidad de salida) con un número infinito de relaciones posibles (desde el punto muerto hasta la relación directa: -desde 0 hasta 1-) entre la potencia motriz aplicada por una planta de potencia y la potencia aplicada por la carga externa, ajustando rápidamente el par motor al par resistente para mantener el motor funcionando constantemente a la velocidad de régimen.

Antecedentes o estado de la técnica anterior

Entre los dispositivos tradicionales de transmisión para conseguir "la conversión del par" están los convertidores de par, que pueden ser mecánicos o hidráulicos. Los mecánicos o cajas de cambios por engranajes, ya sean desplazables o planetarios, relacionan el giro de entrada con el de salida a intervalos discretos (en "escalones"), 4 ó 6 combinaciones de piñones. No consiguen que el motor trabaje constantemente a su velocidad de régimen, con la consiguiente pérdida de potencia y consumo superfluo de energía. Los convertidores hidráulicos de par aventajan por su comodidad, pero tienen una variación de par de baja amplitud (en la práctica no pasa de 2 a 3 la desmultiplicación) por lo que necesitan añadir una caja de engranajes planetarios; el líquido se calienta y el consumo es mayor (de un 20% ó más), necesitando motores potentes.

Otros sistemas de transmisión variable sin intervalos discretos son poco sensibles en la detección y respuesta instantánea de las variaciones relativas de los pares motor y resistente, al basar su relación exclusivamente en función de las velocidades de giro árbol motor/árbol resistente y no en el par y velocidad de rotación. Su transmisión se basa en conexiones mecánicas, que son más rígidas; no contemplan la conexión hidráulica, más elástica y versátil y de respuesta rápida y precisa.

Las TCVs toroidales y las de juegos de semipoleas cónicas ajustables unidas por una cadena metálica reticulada de mallas, que son del tipo de fricción, tienen el problema del deslizamiento. Además, la cadena, el elemento esencial de la transmisión, sufre problemas de funcionamiento por desgaste y Miga del material.

El Sistema (I) objeto de esta invención es aplicable en un amplio campo: desde el sector de la automoción a las máquinas-herramienta (de aplicaciones industriales), que necesitan un variador de par y velocidad, pasando por la propulsión de vehículos del tipo ciclos o velocípedos, ciclomotores y motocicletas (éstas mediante dos realizaciones). Varía automática y linealmente la relación de transmisión (de 0 a 1), en número infinito, entre la potencia motriz y la potencia resistente; mantiene constante la igualdad entre la potencia motriz y la potencia resistente, lo que permite que el motor produzca siempre la mínima potencia suficiente capaz que requiere la potencia de la carga externa; el sistema se autorregula para mantener constante la igualdad de las dos potencias dichas en función de la exigencia de la carga externa, y permite que el motor trabaje constantemente a su régimen óptimo, lo que optimiza su rendimiento (el motor trabaja siempre a su máxima potencia) y reduce el consumo de energía al mínimo necesario; la comodidad es total por automatismo y por la suavidad de las TCVs hidráulicas y por la conexión hidráulica en las mecánicas. Además, tiene una variación de par de elevada amplitud.

Descripción

Las Figs. 1 y 45 sintetizan el núcleo inventivo de esta invención: sus partes fundamentales y la disposición de cada una. El sistema (I) que se presenta mejora las realizaciones conocidas en este campo y supera sus inconvenientes, alcanzando las ventajas enumeradas en el apartado "Antecedentes".

Esos elementos fundamentales del Sistema (I) son: un sensor de par y velocidad de rotación en el eje de entrada de la TCV, que genera una señal combinada representativa de la potencia motriz instantánea aplicada por el motor de accionamiento; un sensor de par y velocidad de rotación en el eje de salida de la TCV, que genera una señal combinada representativa instantánea de la potencia aplicada por la carga externa; una unidad (III) que recoge y compara dichas dos señales (la de entrada y la de salida) y en función de su relación entre sí, comanda un actuador que modifica la relación de transmisión de la TCV, según cada caso concreto, ajustando los pares y así restablece el equilibrio entre dichas señales; un conjunto de catorce tipos distintos de TCVs, ocho hidráulicas y seis mecánicas, que se aplican al Sistema (I) una a una; una unidad de embrague automático (IV) que, en determinadas condiciones, conecta o desconecta el motor con la TCV, y que también puede manipularse manualmente, a voluntad, para realizar determinadas maniobras; una unidad automática de frenado y anticalado motor (V) que, en determinadas condiciones, modifica la lógica de regulación para crear un par motor mayor que el par resistente y así ayudar a los frenos, y evita que, al frenar, se cale el motor y así aprovechar el efecto freno motor de las resistencias pasivas del motor.

La parte TCVs (II), Figs. 1 y 45, representa un conjunto de catorce tipos distintos de TCVs, ocho hidráulicas y seis mecánicas, caracterizadas todas porque, aplicadas al Sistema (I), una a una, cada una constituye una realización que permite variar automática e instantáneamente la relación de transmisión de forma lineal con un número infinito de relaciones posibles (desde el punto muerto hasta la relación directa: -desde 0 hasta 1-) entre la potencia motriz y la potencia resistente, para mantener funcionando el motor a velocidad de régimen óptimo. Por tanto, se entiende que en cada realización diferente, en el lugar de TCVs (II) del Sistema (I), deberá aplicarse sólo una TCV de cada uno de los catorce tipos distintos de TCVs.

El sensor (8)-(14), Fig. 1, dispuesto en el eje de entrada de la TCV se caracteriza porque comprende un cilindro hueco con dos émbolos opuestos, según Figs. 2, 2a, 3 y 4, solidarios con los respectivos semiejes de entrada, Fig. 1, que se hacen solidarios entre sí por el fluido que los separa. Todo lo referido al sensor (8)-(14), Fig. 1, es aplicable al sensor (9)-(15), Fig. 1, con la diferencia de que éste se halla dispuesto en el eje de salida de la TCV, y sus émbolos son solidarios con los respectivos semiejes de salida, Fig. 1. Estos dos sensores fundamentan su funcionamiento en la presión proporcional progresiva que generan los émbolos en el fluido que los separa, representativa de la potencia que se transmite por el eje respectivo, y la presión proporcional que se transmite por los orificios (10)-(11) de las Figs. 2a y 4, o los orificios (4)-(5), Fig. 2b. Estas presiones proporcionales progresivas, representativas de las potencias aplicadas a los ejes de entrada y salida de la TCV, son enviadas a la unidad (III) comparadora, que compara ambas señales instantáneamente.

La unidad (III) de la Fig. 1 es el cerebro del sistema de regulación automática de la TCV.

La Unidad (III) está caracterizada porque comprende...

1. Sistema de transmisión continuamente variable regulado automáticamente, caracterizado porque comprende:

- un sensor (8)-(14) de par y velocidad de rotación situado en el eje de entrada de la TCV, que transmite una señal combinada representativa de la potencia motriz instantánea aplicada por el motor de accionamiento;

- un sensor (9)-(15) de par y velocidad de rotación dispuesto en el eje de salida de la TCV, que transmite una señal combinada representativa de la potencia resistente instantánea aplicada por la carga externa;

- una transmisión continuamente variable cualquiera, de entre las catorce TCVs descritas, que permite al sistema alcanzar su objeto;

- un actuador que, mandado por la Unidad (III), varía la relación de transmisión y ajusta los pares de la TCV; y

- una Unidad (III), el cerebro del sistema, que compara las dos señales transmitidas por ambos sensores y, en función de ellas, comanda un actuador capaz de modificar la relación de transmisión de la TCV, para restablecer el equilibrio entre dichas señales; modifica la lógica de regulación, al empezar a acelerar, para crear un par motriz superior al resistente, capaz de vencer la inercia del sistema (vehículo) al partir del reposo; y todo ello para mantener a velocidad de régimen óptimo el motor que acciona el eje de entrada mediante la reducción del tiempo de respuesta del sistema de regulación y la modificación de la relación de transmisión para ajustar rápidamente el par motriz al par resistente.

2. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque los sensores (8)-(14) y (9)-(15) comprenden cada uno un cilindro hueco con dos orificios (10)-(11) y (12)-(13) y en su interior dos émbolos dobles, de secciones diferentes calculadas, que oponen entres sí sus secciones homogéneas separadas por un fluido; cada émbolo es solidario con su respectivo semieje. Los (8)-(14) y (9)-(15) fundamentan su señal en las presiones proporcionales progresiva/regresiva, representativas de las potencias transmitidas por los ejes de entrada y salida, que los émbolos generan en el fluido que los separa, y son emitidas por los orificios (10)-(11)/(12)-(13), respectivamente.

3. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la Unidad (III) comprende un depósito con fluido a presión (34); una válvula múltiple de corredera (32)-(33) conectada con los sensores (8)-(14) y (9)-(15), el actuador (6)-(7) y el dispositivo (20) a través de los canales regulados por válvulas (21)-(23)-(24), (28)-(29), (21)-(24), respectivamente. Un dispositivo que comprende un cilindro (20), que aloja una válvula con diferencia calculada de sus émbolos (17) y (18), conectado con (8)-(14) y con (32)-(33) por los canales (21)-(23)-(24). Al partir del reposo, la válvula (17)-(18) modifica la lógica de regulación al retrasar la apertura de (23) y canalizar la señal de (8)-(14) por (22) a (32), en lugar de por (24) a (33) como sería lógico, abriendo (26) y así (34) incide en (7), creando un desajuste de pares y relación de transmisión para producir una "sobrepotencia" hasta vencer la inercia.

4. Un sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, una unidad de embrague automático (IV), que comprende dos válvulas múltiples de corredera [(42)-(43)] y (45), un regulador centrífugo de contrapesos (46), un piñón (48), pedal o mando opcional (49), un émbolo (44) accionado por el fluido a presión de (34), un embrague (50). Son solidarios: eje motor-(48)-(49)-(46)-(45), y (44) con (50). Conecta o desconecta, automáticamente, el embrague (50), interpuesto entre el motor y la TCV: con el acelerador activado I desactivado, (46) cortan (34), y (51) conecta (50)/(47) abre (34), que actúa en (44), y (51) desconecta (50), respectivamente.

5. Un sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, una unidad de frenado y anticalado motor (V), que comprende un circuito hidráulico que conecta el depósito (34) con el actuador (7) y el sensor (9)-(15), dos válvulas múltiples de corredera (41) y [(42)-(43)], el pedal del acelerador (40). La unidad (V) realiza tres funciones al activar el freno: impide desconectar el embrague (50) [al soltar (40), (34) desembragaría, pero, al frenar, (45) lo impide] evitando "soltar" el motor cuando la potencia resistente supera la motriz para aprovechar el efecto freno del motor; impide que se cale el motor, cuando la señal de (9)-(15) supera la de (8)-(14), aquélla se desplaza a la derecha y corta (34), desconectando (50) cuando la inercia es débil y ésta no arrastra al motor y el freno puede detener el vehículo; modifica la lógica de regulación [(41) permite que (34) incida en (7) y la señal de (8)-(14) incida en (43) y la de (9)-(15) incida en (42)] para crear un par motor elevado que se oponga a la inercia y así ayudar a los frenos.

6. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende un tronco de cono fijo (1) con canales cilíndricos, paralelos a su generatriz, con sendos cilindros semihuecos desplazables (2) con sendos orificios (4); un tronco de cono (3), aspado en su cara interior, solidario con el eje de salida (16), que gira sobre (1) por la acción del fluido impulsado por la bomba (11), que por (4) transmite la potencia motriz; un actuador (10) desplaza (4), en un sentido u otro, para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

7. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende un tronco de cono fijo (2) con canales radiales (3); un cilindro semihueco (4) con un abertura (7), que se desplaza axialmente dentro de (2); un tronco de cono (1) aspado en cara interior, solidario con el eje de salida (6), que gira sobre (2) por la acción del fluido de la bomba (8) que, por (14), (7) y (3), transmite la potencia motriz; un actuador (10) que desplaza (7), en un sentido u otro, para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

8. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende dos trenes de cilindros aspados [(1)-(3)-(3)] y [(5)-(7)-(7)], (1) y (5) alojados en los pares (3) y (7), respectivamente, conectados por el fluido que impulsa (1) sobre (5) por un canal variable y limitado por las piezas (11); giran en sendos cilindros formados por la pieza (9) y la carcasa(13); aspados, (1) y (5) exteriormente, los pares (3)-(3) y (7)-(7) en su interior; solidarios, (1) con el eje de entrada (2), (5) con el eje de salida (6); un actuador aproxima entre sí los (3) y en proporción aleja entre sí los (7) para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

9. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende dos cilindros aspados variables, (5)-(7) y (4)-(6), conectados por el fluido impulsado por (5) sobre (4), por un canal variable limitado por las piezas (3), que giran en sendos cilindros formados por la pieza interpuesta y la carcasa; solidarios, (5)-(7) con el eje de entrada (1), y (4)-(6) con el eje de salida (2); un actuador aproxima entre sí las bases (7) y aleja entre sí las (6) para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

10. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende dos cilindros aspados, (1) y (2), conectados por el fluido impulsado por (2) sobre (1), que giran en sendos cilindros formados por la pieza (9) y los pares de piezas desplazables (5)-(6) y (7)-(8); solidarios, (1) con el eje de entrada (3), y (2) con el eje de salida (4); un actuador aproxima entre sí (5) y (6) y aleja entre sí (7) y (8) para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

11. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende un cono (1) con aspas (2), solidario con el eje de salida, que gira accionado por la potencia motriz del fluido proyectado en (2) por la abertura (7) del desplazable (3); un eje-tornillo (4), gobernado por un actuador, desplaza (3) para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

12. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende un disco (1) con aspas radiales (2), solidario con el eje de salida; dos dispositivos (4), con sendas aberturas (5), desplazables diametralmente por un tornillo (3); (1) gira accionado por la potencia motriz del fluido que la bomba transmite por (5) sobre (2); (3), gobernado por el actuador, acerca o aleja entre sí los (4) para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

13. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende dos conos, (1) y (2), solidarios, (1) con el eje de entrada, y (2) con el eje de salida, envueltos por una camisa común de canales (5); un dispositivo (6) que cierra el circuito, canal por canal, inyecta el fluido para transmitir la potencia motriz entre (1) y (2); un actuador traslada (6) por la generatriz de (1) para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

14. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende dos conos, (1) y (2), solidarios, (1) con el eje de entrada, y (2) con el eje de salida, conectados por una correa cilíndrica (3) desplazada por el actuador (4) para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

15. Sistema de TCV regulado automáticamente según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende tres cilindros fijos (1), soportes de los cilindro-ejes (9), (9), (23), (24) sobre los que giran sendos conos formados por rodajas, los (4), (5), (6) y (7); conectados (5) y (7) por las conexiones (12) y (14) y rodajas intermedias, y (4) y (6) por las conexiones (11) y (13) y rodajas intermedias; el tren (5)-(7) se conecta con el tren (4)-(6) por los (9) en (16); sendos tornillos, los (10), (10), (25) y (26), dispuestos en el interior de los (9), (9), (23) y (24), respectivamente, que, gobernados por el actuador, desplazan secuencial y axialmente las conexiones (14), (12), (11) y (13) a las rodajas adecuadas de (4), (5), (6) y (7) para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

16. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende dos conos, (1) y (5), solidarios, (1) con el eje de entrada, y (5) con el de salida, conectados por un cilindro (2) de rodajas que giran locas sobre un cilindro (3) con orificios, que alojan sendas bolas que, por el actuador, son desplazadas radialmente por la pieza (6), conectando (1) y (5) por la rodaja adecuada de (2), para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

17. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende dos troncos de cono, (2) y (21), engranados en sus generatrices; (21) de una pieza y solidario con el eje de salida (22), y (2) formado por rodajas y encajado en un carrete (1) con orificios, que alojan sendas bolas que son desplazadas radialmente por un cilindro-tuerca (13) que, atornillado-destornillado por el eje-tornillo (12) accionado por el actuador (3)-(4), conecta (1) con la rodaja adecuada de (2) para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

18. Un sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 17, caracterizado porque la Unidad (III) y el actuador comprenden dos coronas, (3) y (4), conectadas con el carrete (1) por unos resortes (2), que se oponen al deslizamiento entre (3) y (1) y entre (4) y (1); bolas o rodillos (5) y (6), alojados, (5) entre (1)-(4), (6) entre (1)-(3), tal que desplazan alternativa y axialmente, (6) a (3), al deslizarse ésta sobre (1), y (5) a (4), al deslizarse ésta sobre (1), cuando se produce desigualdad entre las potencias motriz y resistente; unos balancines (15) que, desplazados por (3), anclan el eje-tornillo (12), que desplaza al cilindro-tuerca (13) en un sentido; cuatro piñones (17), engranados entre sí, los centrales con el piñón (19) solidario con (12), y los extremos con (4); un piñón (20) que, engranado con los (17), gira loco sobre (12); unos balancines (18) que, desplazados por (4), acoplan (19) y (20) y hacen girar a (12) más deprisa que (4),desplazando a (13) en sentido contrario que actuando (15).

19. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 17, en el que la TCV y la Unidad (III) son versiones simplificadas caracterizadas porque comprenden, respectivamente, {el carrete (1), el cono (2), eje-tornillo (12), cilindro-tuerca (13) y el cono (21)}/{dos depósitos de fluido a presión (1) y (3), comparador-válvula múltiple de corredera (4); actuador hidráulico con émbolo (5), solidario con disco (6) y con (12); dos sensores, de entrada [(7)-(8)-(18)] y salida [(9)-(10)-(17)] transmiten su señal a los extremos de (4) por los tubos (11) y (12)}. Si la señal de [(7)-(8)-(18)] es mayor que [(9)-(10)-(17)], (4) se desplaza y el fluido de (3), por el tubo (13), hace girar a (5) en sentido horario; si es a la inversa, (4) se desplaza en sentido contrario y (3), por el tubo (14), hace girar a (5) en sentido inverso.

20. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizada porque la TCV comprende cuatro semiejes, (1), (9), (13), (22); cuatro conos de rodajas (4), (6), (17), (20); cuatro discos cóncavos (2), (3), (14), (15); cuatro dispositivos de conexión (7), (8), (16), (19); dos cilindros soportes (5), (21); dos uniones (11), (18); dos cremalleras; un actuador (23)-(24). Dispuestos en dos trenes conectados por sendos piñones de (9)-(13): (4)-(6) giran sobre (1)-(9), respectivamente, opuestos por la base y conectados en sus generatrices con la cara cóncava de (2)-(3); igual secuencia para el otro tres: (17)-(20), (13)-(22), (14)-(15). Los (2)-(3) giran locos sobre (5), y (14)-(15) lo hacen sobre (21). Los semiejes cruzan perpendicularmente, (1)-(9) a (5), (13)-(22) a (21). Los (1)-(9) y (13)-(22) son solidarios por (11) y (18), respectivamente, en desplazamiento, pero no en giro. El (23)-(24), por las cremalleras, desplaza secuencialmente (7)-(8) y (16)-(19) para conectar, respectivamente, por la rodaja adecuada, (4)-[(2)-(3)]-(6) y (17)-[(14)-(15)]-(20) para variar la relación de transmisión y ajustar los pares.

21. Sistema de TCV regulado automáticamente, según la reivindicación 1, caracterizado porque la TCV comprende un cono (1) formado por dos partes solidarias por una conexión de rodillos (4): la externa de rodajas, la interna de una pieza; un cono de una pieza (3) engranado con (1) y solidario con el eje de salida; unos ejes-tornillo (5) que, accionados por un actuador (7), desplazan (4) para conectar (3) con la rodaja adecuada de (1) y variar la relación de transmisión y ajustar los pares.