Sistema de transmisión continuamente variable.

Se trata de un sistema de transmisión continuamente variable (CVT),

regulado por un mecanismo inercial que contempla un grado de libertad adicional, el cual confiere un carácter dinámico a la transmisión. El sistema completo consta de tres subsistemas diferenciados. El primer subsistema convierte el movimiento giratorio proveniente del sistema motriz en un movimiento con velocidad angular oscilante y regula la amplitud de dicho movimiento. El giro oscilante a la salida del primer subsistema se utiliza para accionarel segundo subsistema, el cual actúa como elemento regulador a través del mecanismo inercial. De esta forma el segundo subsistemaactúa como un elemento de regulación de par, proporcionando unaseñal de velocidad angular oscilante en su eje de salida. El girooscilante a la salida del segundo subsistema es rectificado en el tercer subsistema, obteniéndose así una señal de velocidad angular en un único sentido de giro en el eje de salida.

Sistema de transmisión continuamente variable.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Esta invención, como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de transmisión continuamente variable con regulación inercial.

Incluye básicamente tres subsistemas relacionados entre sí, de manera que el primero de ellos proporciona una velocidad angular oscilante y de amplitud variable, un segundo subsistema que incluye un mecanismo inercial y un tercer subsistema de rectificación de movimiento que proporciona a su salida un giro en un único sentido.

Puesto que se trata de un sistema de transmisión continuamente variable, incluye un número ilimitado de relaciones de transmisión dentro del intervalo de relaciones de cambio posibles, a la vez que se puede obtener una variación continua de la relación de transmisión.

Esta invención tiene una aplicación directa en la industria automovilística, en cualquier aplicación industrial en la que se requiera un sistema de transmisión de potencia, así como en cualquier otra aplicación que necesite una regulación de par y cambios de velocidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las transmisiones de relaciones fijas, ya sean de accionamiento manual o automático, incluyen un número discreto de relaciones de transmisión o marchas. Con comparación con las transmisiones convencionales, en una transmisión continuamente variable o CVT, la relación de transmisión entre los ejes de entrada y salida puede variarse de forma progresiva en un intervalo específico de relaciones posibles. La posibilidad de incorporar un número ilimitado de relaciones de transmisión proporciona un parámetro añadido para optimizar una o varias variables del vehículo. De este modo, con una variación específica de la relación de transmisión, se pueden conseguir condiciones de elevada potencia, de bajo consumo o de una relación comprometida entre ambas variables.

Una posible clasificación establece dos grandes grupos de transmisiones continuamente variables, las de tipo cinemático y las de tipo dinámico. En una CVT cinemática, el cambio progresivo de la relación de transmisión se 35 realiza actuando sobre un determinado elemento, quedando la relación de transmisión, tras realizarse dicha actuación, fijada en un valor específico y debiéndose actuar de nuevo sobre el elemento para variarla. Por otra parte, en una CVT de tipo dinámico, además de poder actuarse sobre un elemento de regulación cinemático, la relación de transmisión depende también de las condiciones externas a las que se encuentra sometida la transmisión. Esto significa que la relación de transmisión se determinará por las características cinemáticas, así como por variables tales como la velocidad del eje de entrada o el par resistente que se ejerza en el eje de salida.

Las transmisiones continuamente variables de tipo dinámico tienen su origen en los trabajos innovadores realizados por Hunt, que se publicaron en las patentes del Reino Unido 21.414 de 1912 y la patente del Reino Unido 19.904 de 1913, en las que se describe un sistema de transmisión de tipo inercial con el principio de funcionamiento de 45 transmisión dinámica pero sin aplicación directa como CVT.

La primera transmisión continuamente variable de tipo dinámico de la que se tiene constancia tiene su origen en los trabajos de Constantinesco, descritos en su patente del Reino Unido 185.022 de 1922 y en sus patentes posteriores, en las que se describen procedimientos para mejorar la transmisión de potencia de los ejes primarios de vehículos 50 que funcionan usando motores de combustión interna. En estas transmisiones, el par se regula usando un péndulo u otros elementos inerciales.

Chalmers, en la patente de Estados Unidos 1.860.383 de 1932 presenta su sistema de transmisión de par oscilatorio con movimiento en el eje de salida en un único sentido. En este caso, el elemento regulador consiste en una serie 55 de engranajes planetarios con masas excéntricas que generan un par oscilatorio a la salida debido a las fuerzas inerciales a las que se ven sometidas estas masas. Se diseñaron transmisiones de tipo similar por Tam, 1992 (patente de Estados Unidos 5.134.894) y Fernandez, 1998 (patente de Estados Unidos 5.833.567) , que se basan también en engranajes planetarios con masas excéntricas. También con masas oscilantes, pero en este caso sin dar éstas vueltas completas sobre sí mismas, se tiene la patente del convertidor de par de Shea de 1982 (patente de Estados Unidos 4.336.870) ; esta transmisión incluye dos masas simétricas con forma de leva que oscilan regulando así el par del eje de salida. También en base a la regulación inercial usando masas excéntrica se tiene el convertidor de par de Williams de 1971 (patente de Estados Unidos 3.581.584) .

Existen dos patentes de sistemas de transmisión de tipo dinámico posteriores a la que se ha mencionado anteriormente que tienen el mismo principio de funcionamiento aunque usan soluciones técnicas diferentes. La primera es la patente de Estados Unidos 5.860.321 de 1999 de Williams, en la que propone nuevas soluciones para la rectificación de movimiento a través de un rectificador diferencial con dos ruedas libres, así como configuraciones específicas y nuevas soluciones técnicas encaminadas a aumentar la compacidad, así como la eficiencia de la transmisión de potencia. La segunda transmisión de este tipo, proporcionada por Lester en 2000 (patente de Estados Unidos 6.044.718) , propone soluciones entre las que destaca un sistema de regulación de la transmisión de potencia de la CVT. El sistema completo es una CVT con regulación inercial y posibilidad de acople.

También se conoce el documento GB 739.713. Es un mecanismo de engranaje hipocicloidal para convertir un movimiento giratorio en un movimiento recíproco, con una espiga de manivela 3b en un piñón del planeta 2b, que se enrolla alrededor de un engranaje interno 1b de dos veces su diámetro y se lleva en un miembro motriz 9 y realiza un movimiento recíproco en una ranura de guiado 14 de un miembro 15. Dicho miembro 15 tiene un movimiento oscilante que acciona un eje 26 en distinta medida. Como alternativa, el miembro 15 puede corresponderse a lo largo de guías en ángulo recto a la ranura 14 cuyo movimiento puede transmitirse a dispositivos de accionamiento unidireccionales a través de cables alrededor de poleas. El miembro ranurado y guiado 15 también puede usarse para accionar un émbolo de bomba, cuya carrera puede variarse ajustando el engranaje interno de forma circunferencial.

El documento US 4.282.772 describe un transductor mecánico de par y velocidad de giro que comprende: (a) un engranaje epicicloidal que presenta un engranaje central fijado en un eje principal, dos engranajes planetarios y un soporte planetario para llevar dichos engranajes planetarios, de forma giratoria alrededor del eje de dicho eje principal, (b) una masa activa conectada a cada engranaje planetario, cuyos pares alternativos producidos por las fuerzas de inercia se transmiten al eje principal, y cuyo baricentro descansa sobre el eje de giro del engranaje planetario respectivo; (c) medios de acoplamiento para acoplar el eje motriz a dicho soporte planetario para accionar

dicho soporte en un movimiento giratorio oscilante alrededor de su eje de giro; (d) al menos un par de acoplamientos de ruedas libres que proporcionan su acción de bloqueo en sentidos de giro opuestos, limitando la velocidad angular del eje principal, y al menos un eje de salida acoplado, a través de un acoplamiento de rueda libre, con el eje principal.

El documento US 3.955.428 describe un convertidor de par que usa la reacción de los dispositivos de almacenamiento de energía para convertir mecánicamente una velocidad angular de entrada determinada en un par de salida. El convertidor de par consiste en un eje de entrada que suministra un movimiento oscilante a un dispositivo de inercia, tal como una rueda voladura, a través de varillas de unión y brazos de palanca. El dispositivo inercial transfiere el movimiento de oscilación al eje de salida a través de engranajes diferenciales y embragues por

adelantamiento. En la realización preferida, dos dispositivos inerciales montados sobre ejes paralelos con un desfase de 90 grados cada uno proporcionan un par de salida uniforme y continuo.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención consiste en un sistema de transmisión continuamente variable con regulación inercial. La regulación se realiza usando un mecanismo inercial constituido por un tren epicicloidal que proporciona un grado de libertad adicional. Al elemento del tren epicicloidal que contempla este grado de libertad se le añade una masa específica, que confiere... [Seguir leyendo]

1. Sistema de transmisión continuamente variable, que incluye:

- un primer subsistema de accionamiento y regulación (S1) que transforma el movimiento giratorio de un elemento motriz conectado a su eje de entrada en un movimiento angular oscilante y de amplitud variable en el eje de salida (E2) de este subsistema; el primer subsistema (S1) comprende una barra (B1) con un radio fijo (R) , que transmite el movimiento circular de su extremo, un eje de entrada del primer subsistema (E1) a un engranaje de control (EC) , estando el engranaje de control (EC) acoplado a un anillo de control

(CC) y girando alrededor de la cara interna del anillo (CC) , mientras que dicho anillo (CC) se fija en su posición como se determina por un elemento motriz (EA) que usa un engranaje sin fin para accionar la cara externa del anillo de control (CC) con el fin de controlar su posición relativa con respecto a una posición de preferencia; el primer subsistema (S1) comprende una barra (B2) unida en un punto (P) al engranaje de control (EC) , estando dicho punto (P) situado en un radio (R) igual al radio de la barra (B1) del centro del

engranaje de control (EC) , dicho punto (P) se realiza de tal manera que permita el giro relativo entre el engranaje de control (EC) y la barra (B2) ; y el diámetro del engranaje de control (EC) es igual al radio de la cara interna del anillo de control (CC) y la curva hipocicloide generada por el punto (P) de la unión entre el engranaje de control (EC) y la barra (B2) degenera en una línea recta que describe el diámetro interno del anillo de control (CC) , accionando el eje de un elemento motriz (EA) y modificando la posición del anillo (CC) con respecto a la posición de referencia, se describen los diferentes diámetros posibles y de esta manera, la oscilación transmitida a través de la barra (B2) a un balancín (B3) del primer subsistema (S1) es una función del diámetro descrito y variará a partir de una oscilación correspondiente a una amplitud mínima en la posición de referencia hasta la que genera una amplitud máxima, y que corresponde al diámetro desfasado en un ángulo recto con respecto al ángulo de referencia,

- un segundo subsistema de regulación inercial de par (S2) que incorpora al menos una masa adicional en un tren epicicloidal y cuyo eje de entrada recibe el movimiento oscilante con una amplitud variable del primer subsistema (S1) , obteniéndose un movimiento angular regulado y oscilante en el eje de salida (E3) del segundo subsistema (S2) ; el tren epicicloidal del segundo subsistema (S2) incluye un soporte planetario (PS) , que está unido al eje de entrada (E2) , los engranajes planetarios (SA1) a (SA3) , que se acoplan a la cara interna del anillo (C) del tren epicicloidal, que tiene una masa distribuida (M) y un piñón central (PL) , que está fijado al eje de salida (E3) del segundo subsistema inercial (S2) ,

- un tercer subsistema de rectificación de movimiento (S3) que convierte el movimiento oscilante que recibe del segundo subsistema en un movimiento (S2) en un sentido único de giro en el eje de salida del tercer subsistema (S3) .

2. Sistema de transmisión continuamente variable de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el subsistema de rectificación de movimiento (S3) incluye un tren epicicloidal, cuyo eje de salida (E4) , que siempre gira en un único sentido, puede recibir el movimiento procedente del eje de entrada (E3) , que se une a un engranaje (ER1) por medio de un primer ciclo de transmisión que cambia el sentido de giro del eje de entrada (E3)

con respecto al eje de salida (E4) y por medio de un segundo ciclo de transmisión que mantiene el sentido de giro del eje de entrada (E3) con respecto al eje de salida (E4) .

3. Sistema de transmisión continuamente variable de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el subsistema de rectificación de movimiento (S3) incluye: 45

- dos engranajes (ER2) y (ER5) conectados al engranaje (ER1) fijado al eje de entrada (E3) , y uno de estos engranajes (ER2) está conectado a un engranaje (ER3) por medio de un eje divisor (ED1) , y el otro engranaje (ER5) está conectado a un engranaje (ER6) por medio de un eje divisor (ED2)

- un piñón libre (RL1) situado en el interior de un engranaje (ER2) , .

50. un piñón libre (RL3) situado en el interior de un engranaje (ER5) ,

- un piñón libre (RL4) situado en el interior de un engranaje (ER6) ,

- un piñón libre (RL2) situado en el interior de un engranaje (ER3) ,

- un engranaje (ER4) , conectado a (ER3) , y que está fijado a un soporte planetario (PSR) ,

- un centro (PR) del tercer subsistema (S3) , conectado al soporte planetario (PSR) del tercer subsistema 55 (S3) , y conectado a los planetas (SAR1) a (SAR3) , y fijado al eje de salida (E4) ,

- los planetas (SAR1) a (SAR3) están conectados a una corona dentada (CR) del tren epicicloidal que se acopla con el engranaje posterior (ER6) .