Caja de engranajes con sistema de distribución de carga.
Una caja de engranajes, que comprende:
un árbol de entrada (9) que tiene un primer (11,
12; 1a, 1b) y un segundo engranajes helicoidales de entrada (2;2a, 2b) de mano opuesta fijados axialmente entre sí y desplazables axialmente en tándem;
un árbol de salida (10);
un primer y segundo árboles intermedios (7, 8) desplazados del eje del árbol de entrada (9) y configurados paraengranarse con los árboles de entrada y de salida (9, 10) para transmitir el movimiento de rotación del árbol deentrada (9) al árbol de salida (10), comprendiendo cada árbol intermedio (7, 8) un engranaje de entrada (3a, 4a)del árbol intermedio, de tal manera que el primer árbol intermedio (7) engrana con el primer engranajehelicoidal de entrada (11, 12; 1a, 1b), pero no con el segundo engranaje helicoidal de entrada (2; 2a, 2b) y elsegundo árbol intermedio (8) engrana con el segundo engranaje helicoidal de entrada (2; 2a, 2b) pero no con elprimer engranaje helicoidal de entrada (11, 12; 1a, 1b ); y
dos o más engranajes de salida (26a, 26b) montados de manera giratoria en el árbol de salida (10), estando losengranajes de salida (26a, 26b) engranados de manera continua con engranajes de salida (5a, 6a, 5b, 6b)correspondientes de los árboles intermedios en el primer y el segundo árboles intermedios (7, 8),en el que la caja de engranajes está configurada de tal manera que un desequilibrio en la distribución de lacarga entre el árbol de entrada (9) y el primer y el segundo árboles intermedios (7, 8) cuando el árbol de salida(10) está engranado con el primer y el segundo árboles intermedios(7, 8) da como resultado un movimientoaxial del primer (11, 12; 1a, 1b) y del segundo engranajes de entrada (2; 2a, 2b) que tiende a reducir eldesequilibrio,
caracterizada porque:
se impide el movimiento axial de los engranajes de entrada y de salida (3a, 4a, 5a, 6a, 5b, 6b) de los árbolesintermedios; y
los dos o más engranajes de salida (26a, 26b) se pueden engranar selectivamente con el árbol de salida (10)y los respectivos engranajes de salida (5a, 6a; 5b, 6b) de los árboles intermedios (7, 8) correspondientes parapermitir la selección de un intervalo de relaciones de engranaje entre los árboles de entrada y de salida (9,10).
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2009/002446.
Solicitante: Smart Manufacturing Technology Ltd.
Nacionalidad solicitante: Reino Unido.
Dirección: Chartwell House, 67-69 Hounds Gate Nottingham NG1 6BB REINO UNIDO.
Inventor/es: ZHOU,CHANGXIU.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F16H1/22 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL. › F16H TRANSMISIONES. › F16H 1/00 Transmisiones de engranajes para transmitir un movimiento rotativo (particulares para transmitir un movimiento rotativo con relación de velocidad variable, o para invertir el movimiento rotativo F16H 3/00). › con varios ejes de accionamiento o accionados; con dispositivos para repartir el par entre dos o varios ejes intermedios.
- F16H3/095 F16H […] › F16H 3/00 Transmisiones de engranajes para transmitir un movimiento rotativo con una relación de velocidad variable o para invertir el movimiento rotativo (mecanismos, cambio de velocidad o de insersión F16H 59/00 - F16H 63/00). › con medios para asegurar un reparto uniforme del par entre los ejes intermedios.
PDF original: ES-2406983_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Caja de engranajes con sistema de distribución de carga Campo de la invención La presente invención se refiere a cajas de engranajes para convertir el par y la velocidad de una fuente de potencia rotacional, tal como un motor u otro motor.
Antecedentes Las cajas de engranajes se utilizan comúnmente en los vehículos de motor para permitir que el motor funcione dentro de sus límites de funcionamiento mientras permiten variaciones en la velocidad de desplazamiento. Los pares de engranajes en las cajas de engranajes están normalmente diseñados con holgura para permitir tolerancias mecánicas entre los engranajes y la expansión térmica de los dientes de los engranajes. Si una pequeña cantidad de holgura no está diseñada, la caja de engranajes está en peligro de agarrotamiento, bajo ciertas condiciones.
La disposición de un tipo particular de caja de engranajes conocida, por ejemplo, tal como se describe en el documento US 4.754.665, se ilustra esquemáticamente en la figura 1. Este tipo de caja de engranajes toma la potencia de entrada de rotación desde un árbol de entrada 9 y la transmite a un par de árboles de disposición 7 y 8 (también conocidos como árboles intermedios) a través de un conjunto 15 de engranajes delanteros. Los árboles de disposición 7, 8 transmiten la potencia a una serie de engranajes 18, 19 sobre el árbol principal 10 a través de una serie de engranajes 16 ó 17. Los engranajes 18, 19 del árbol principal 10 giran libremente y se embragan para su acoplamiento selectivo con el eje principal mediante embragues 23 ó 24. Cuando un engranaje va embragado, la potencia se transmite al árbol principal para la relación de transmisión particular representada por los pares de engranajes relevantes.
La disposición ilustrada en la figura 1 tiene un problema inherente, que es el de garantizar que el par se distribuye uniformemente a través de cada árbol intermedio, y no sólo a través del que engrana primero. Las soluciones anteriores a este problema, como por ejemplo la descrita en el documento US 4.754.665, implican permitir que los engranajes embragados floten y que se mueva un extremo 25 del árbol principal. La traslación radial de los engranajes 18, 19 embragados, es decir, en una dirección perpendicular (ortogonal) respecto al eje de su rotación representada por el eje del árbol principal 10, permite un engranaje más uniforme entre el engranaje 18, 19 embragado seleccionado y los engranajes correspondientes en los árboles intermedios 16, 17 en contacto con el engranaje embragado.
La sustitución de los embragues 23, 24 con sincronizadores haría el cambio de los engranajes un procedimiento más simple, ya que las velocidades de rotación de los engranajes no necesitan emparejarse estrechamente antes del acoplamiento. Sin embargo, la naturaleza de la relación flotante entre los engranajes 18, 19 del árbol principal haría difícil una modificación, debido a las estrechas tolerancias requeridas para el engranaje correcto de los sincronizadores. El uso de sincronizadores, por tanto, tendría el riesgo de provocar que la caja de engranajes se agarrotan, debido al problema antes mencionado en relación con las tolerancias mecánicas entre los engranajes.
En consecuencia, es un objetivo de la invención tratar el problema mencionado anteriormente.
El documento US 1.740.756, que muestra las características del preámbulo de la reivindicación 1, divulga un engranaje de transmisión de potencia que comprende dos piñones, cada uno accionado directamente desde una fuente de alimentación y cada uno puede moverse axialmente de forma independiente entre sí, una rueda que tiene dos pistas de acoplamiento, estando una de dichas pistas en acoplamiento con el otro piñón, un piñón de transmisión final conducido por dicha rueda y otra rueda conectada al elemento conducido y conducido mediante dicho piñón de transmisión final.
Sumario de la invención De acuerdo con la invención, se proporciona una caja de engranajes tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Una ventaja de la caja de engranajes anterior es que el intercambio de carga entre los árboles intermedios se logra automáticamente cuando la potencia se transmite a través de la caja de engranajes, y sin la necesidad de utilizar embragues en el árbol de salida. Los engranajes de los árboles intermedios y el árbol de salida pueden engranarse continuamente y cualquier pequeña desalineación debida a las tolerancias de mecanizado puede acomodarse a través del movimiento del primer y segundo engranajes de entrada.
El primero y segundo engranajes helicoidales de entrada pueden estar formados como una sola unidad o a partir de engranajes separados.
El segundo engranaje helicoidal de entrada puede comprender opcionalmente dos engranajes dispuestos a lo largo del árbol de entrada en lados opuestos del primer engranaje.
La caja de engranajes está configurada preferiblemente para compartir la carga por igual entre el primer y el segundo árboles intermedios, por ejemplo mediante el primer y segundo engranajes de entrada que tienen ángulos de engranajes helicoidales sustancialmente iguales y opuestos. Otras relaciones de distribución de carga, sin embargo, también pueden ser posibles, por ejemplo, mediante selección de ángulos de engranajes helicoidales desiguales.
El árbol de salida de la caja de engranajes está preferiblemente montado coaxialmente respecto al árbol de entrada.
La caja de engranajes comprende opcionalmente un sincronizador montado en el árbol de salida y configurado para engranar selectivamente un engranaje de salida con engranajes correspondientes de los árboles intermedios para la transmisión de potencia a través del engranaje de salida seleccionado.
El primer y segundo engranajes de entrada están preferiblemente montados para su movimiento axial respecto al árbol de entrada, de tal manera que el primer y segundo engranajes pueden moverse a lo largo del árbol de entrada en respuesta a un desequilibrio en la distribución de la carga entre los árboles intermedios.
La caja de engranajes también puede comprender un tercer y un cuarto engranajes helicoidales de entrada de mano opuesta montados en el árbol de entrada, estando el tercer y el cuarto engranajes helicoidales fijados axialmente entre sí y pueden moverse axialmente en tándem, en el que los engranajes de entrada en los árboles intermedios son los primeros engranajes de entrada del árbol intermedio y cada árbol intermedio comprende un segundo engranaje de entrada del árbol intermedio, de tal manera que el primer árbol intermedio se puede engranar selectivamente con el tercer engranaje de entrada, pero no con el cuarto engranaje de entrada, y el segundo árbol intermedio se puede engranar selectivamente con el cuarto engranaje de entrada, pero no el tercer engranaje de entrada.
Cada árbol intermedio comprende opcionalmente un sincronizador montado en el mismo y configurado para engranar selectivamente de manera sincronizada los árboles intermedios con el primer y el segundo engranajes de entrada o con el tercer y el cuarto engranajes de entrada.
La invención garantiza un engranado continuo de todos los engranajes engranados de una manera diferente a las cajas de engranajes divulgadas anteriormente, a través de la eliminación de la necesidad de cualquier movimiento fuera de eje del árbol principal, o para los engranajes embragados para flotar. La invención, por lo tanto, permite el uso directo de sincronizadores en el árbol principal. Además, la invención garantiza que los árboles intermedios tengan la división óptima de la carga entre los mismos, lo que sería normalmente una proporción de 50:50, aunque pueden desearse y diseñarse otras relaciones. La repartición de carga garantizada permite de ese modo reducir las especificaciones de todos los engranajes de los árboles intermedios y, por lo tanto, reducir el tamaño y el peso de la caja de engranajes. Alternativamente, una caja de engranajes del mismo tamaño, de acuerdo con la invención, se puede clasificar en una potencia superior.
Descripción detallada La invención se describirá ahora a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es un diagrama esquemático en sección transversal de una disposición de caja de engranajes conocida;
La figura 2 es un diagrama esquemático en sección transversal de una caja de engranajes;
La figura 3 es un diagrama esquemático en sección transversal de una disposición alternativa para los engranajes de entrada de una caja de engranajes de acuerdo con la invención; y
La figura 4 es un diagrama esquemático en sección transversal de una realización de la invención.
La caja de... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Una caja de engranajes, que comprende:
un árbol de entrada (9) que tiene un primer (11, 12; 1a, 1b) y un segundo engranajes helicoidales de entrada (2; 2a, 2b) de mano opuesta fijados axialmente entre sí y desplazables axialmente en tándem;
un árbol de salida (10) ; un primer y segundo árboles intermedios (7, 8) desplazados del eje del árbol de entrada (9) y configurados para engranarse con los árboles de entrada y de salida (9, 10) para transmitir el movimiento de rotación del árbol de entrada (9) al árbol de salida (10) , comprendiendo cada árbol intermedio (7, 8) un engranaje de entrada (3a, 4a) del árbol intermedio, de tal manera que el primer árbol intermedio (7) engrana con el primer engranaje helicoidal de entrada (11, 12; 1a, 1b) , pero no con el segundo engranaje helicoidal de entrada (2; 2a, 2b) y el segundo árbol intermedio (8) engrana con el segundo engranaje helicoidal de entrada (2; 2a, 2b) pero no con el primer engranaje helicoidal de entrada (11, 12; 1a, 1b ) ; y dos o más engranajes de salida (26a, 26b) montados de manera giratoria en el árbol de salida (10) , estando los engranajes de salida (26a, 26b) engranados de manera continua con engranajes de salida (5a, 6a, 5b, 6b)
correspondientes de los árboles intermedios en el primer y el segundo árboles intermedios (7, 8) , en el que la caja de engranajes está configurada de tal manera que un desequilibrio en la distribución de la carga entre el árbol de entrada (9) y el primer y el segundo árboles intermedios (7, 8) cuando el árbol de salida (10) está engranado con el primer y el segundo árboles intermedios (7, 8) da como resultado un movimiento axial del primer (11, 12; 1a, 1b) y del segundo engranajes de entrada (2; 2a, 2b) que tiende a reducir el 20 desequilibrio,
caracterizada porque:
se impide el movimiento axial de los engranajes de entrada y de salida (3a, 4a, 5a, 6a, 5b, 6b) de los árboles intermedios; y los dos o más engranajes de salida (26a, 26b) se pueden engranar selectivamente con el árbol de salida (10)
y los respectivos engranajes de salida (5a, 6a; 5b, 6b) de los árboles intermedios (7, 8) correspondientes para permitir la selección de un intervalo de relaciones de engranaje entre los árboles de entrada y de salida (9, 10) .
2. La caja de engranajes de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el primer y el segundo engranajes helicoidales de entrada (1a, 2a) están formados como una sola unidad.
4. La caja de engranajes de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el primer engranaje helicoidal de entrada (11, 12; 1a, 1b) comprende dos engranajes (11, 12) dispuestos a lo largo del árbol de entrada (9) en lados opuestos del segundo engranaje helicoidal de entrada (2) .
6. La caja de engranajes de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el primer y el segundo engranajes helicoidales de entrada (1a, 2a) tienen ángulos de engranaje helicoidal iguales y opuestos.
7. La caja de engranajes de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el árbol de salida (10) está montado 40 coaxialmente respecto al árbol de entrada (9) .
8. La caja de engranajes de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un sincronizador (219; 419) montado en el árbol de salida (10) y configurado para engranar selectivamente uno de los dos o más engranajes de salida (26a, 26b) con engranajes de salida (5a, 6a; 5b, 6b) del árbol intermedio correspondientes para la transmisión de potencia a través del seleccionado de los dos o más engranajes de salida (26a, 26b) .
9. La caja de engranajes de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el primer y el segundo engranajes helicoidales de entrada (1a, 2a) están montados para el movimiento axial respecto al árbol de entrada (9) .
10. La caja de engranajes de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende un tercer y un cuarto engranajes helicoidales de entrada (1b, 2b) de mano opuesta montados en el árbol de entrada (9) , estando el tercer
y cuarto engranajes helicoidales (1b, 2b) fijados axialmente uno respecto al otro y que pueden moverse axialmente en tándem, en la que los engranajes de entrada de los árboles intermedios (7, 8) son primeros engranajes de entrada (3a, 4a) de árbol intermedio y cada árbol intermedio (7, 8) comprende un segundo engranaje de entrada (3b, 4b) de árbol intermedio, de tal manera que el primer árbol intermedio (7) se puede engranar selectivamente con el tercer
engranaje de entrada (1b) pero no con el cuarto engranaje de entrada (2b) y el segundo árbol intermedio (8) se puede engranar selectivamente con el cuarto engranaje de entrada (4b) pero no con el tercer engranaje de entrada (3b) .
11. La caja de engranajes de acuerdo con la reivindicación 10, en la que cada árbol intermedio (7, 8) comprende un sincronizador (31) montado en el mismo y configurado para engranar selectivamente de manera simultánea los árboles intermedios (7, 8) con el primer y el segundo engranajes helicoidales de entrada (1a, 2a) o con el tercer y el
cuarto engranajes helicoidales de entrada (1b, 2b) .
12. La caja de engranajes de acuerdo con la reivindicación 10, en la que el árbol de entrada (9) comprende un sincronizador montado en el mismo y configurado para engranar selectivamente de manera simultánea el árbol de entrada (9) con el primer y el segundo engranajes helicoidales de entrada (1a, 2a) o con el tercer y el cuarto engranajes helicoidales de entrada (1b, 2b) .
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