Transmisión continuamente variable con freno.

Una transmisión para un vehículo de ruedas, teniendo la transmisión una entrada (14) giratoria capaz de ser accionada por una fuente de energía rotativa,

una salida (16) giratoria capaz de accionar una rueda (22) de un vehículo, y una unidad (20) de transmisión acoplada entre la entrada giratoria y la salida giratoria para transferir el accionamiento entre ellas con una relación de velocidad que es continuamente variable a través de una gama que incluye: relaciones negativas, proporcionando una inversión del sentido de giro entre la entrada giratoria y la salida giratoria; relaciones positivas, en las que la entrada giratoria y la salida giratoria giran en el mismo sentido; y una relación de punto muerto del engranaje, en la que la salida giratoria es estacionaria; estando caracterizada la transmisión porque comprende además un freno (32) para el frenado de la salida giratoria y un dispositivo (59, 60) de control adaptado para aplicar el freno cuando la relación de velocidad se establece en la relación del punto muerto del engranaje, y para liberar el freno cuando la relación de velocidad se ajusta lejos de la relación del punto muerto del engranaje.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/031275.

Solicitante: TOROTRAK (DEVELOPMENT) LIMITED.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: 1 Aston Way Leyland, Lancashire PR26 7UX REINO UNIDO.

Inventor/es: ROBINSON, LESLIE KENDRICK, COX, DAVID IAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60K17/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60K DISPOSICIONES O MONTAJE DE CONJUNTOS DE PROPULSION O DE TRANSMISIONES SOBRE VEHICULOS; DISPOSICIONES O MONTAJE DE VARIOS MOTORES PRINCIPALES DIFERENTES EN VEHICULOS; ACCIONAMIENTOS AUXILIARES PARA VEHICULOS; INSTRUMENTACION O TABLEROS DE A BORDO DE VEHICULOS; DISPOSICIONES DE CONJUNTOS DE PROPULSION SOBRE VEHICULOS, RELATIVAS A LA REFRIGERACION, A LA ADMISION DE AIRE, AL ESCAPE DE GASES O A LA ALIMENTACION DE CARBURANTE.Disposiciones o montaje de las transmisiones en los vehículos (ejes que transmiten el par B60B 35/12; transmisiones y mecanismos de dirección combinados para dirigir las ruedas no orientables B62D 11/00; embragues en sí , p. ej. su construcción, F16D; engranajes en sí , p. ej. su construcción, F16H).
  • B60K17/04 B60K […] › B60K 17/00 Disposiciones o montaje de las transmisiones en los vehículos (ejes que transmiten el par B60B 35/12; transmisiones y mecanismos de dirección combinados para dirigir las ruedas no orientables B62D 11/00; embragues en sí , p. ej. su construcción, F16D; engranajes en sí , p. ej. su construcción, F16H). › caracterizado por la disposición, el emplazamiento o el tipo de mecanismo de transmisión (equipamiento eléctrico o propulsión de vehículos con tracción eléctrica en sí B60L).
  • B60T1/00 B60 […] › B60T SISTEMAS DE CONTROL DE FRENOS PARA VEHICULOS O PARTES DE ESOS SISTEMAS; SISTEMAS DE CONTROL DE FRENOS O PARTES DE ESOS SISTEMAS, EN GENERAL (control de sistemas de frenado electrodinámico   B60L 7/00; control conjugado de frenos y otras unidades de accionamiento de vehículos B60W ); DISPOSICION DE ELEMENTOS DE FRENADO DE VEHICULOS EN GENERAL; DISPOSITIVOS PORTATILES PARA EVITAR EL MOVIMIENTO INDESEADO DE VEHICULOS; MODIFICACIONES REALIZADAS EN VEHICULOS PARA FACILITAR LA REFRIGERACION DE LOS FRENOS. › Instalaciones de los elementos de frenado, es decir, de partes de éstos en las que se produce el efecto de frenado.
  • B60W10/10 B60 […] › B60W CONTROL CONJUGADO DE VARIAS SUBUNIDADES DE UN VEHICULO DE DIFERENTE TIPO O FUNCION; SISTEMAS DE CONTROL ESPECIALMENTE ADAPTADAS A VEHICULOS HIBRIDOS; SISTEMAS DE AYUDA A LA CONDUCCION DE VEHICULOS TERRESTRES NO RELACIONADOS CON EL CONTROL DE UNA SUBUNIDAD PARTICULAR.B60W 10/00 Control conjugado de subunidades de vehículo de diferentes tipos o funciones (para propulsión de vehículos de tracción exclusivamente eléctrica con una fuente de energía interior al vehículo B60L 11/00). › incluyendo el control de cajas de cambio de velocidades.
  • B60W10/101 B60W 10/00 […] › Engranajes infinitamente variables.
  • B60W10/18 B60W 10/00 […] › incluyendo el control de sistemas de frenado.
  • B60W30/18 B60W […] › B60W 30/00 Funciones de sistemas de ayuda a la conducción de vehículos terrestres no relacionados con el control de una subunidad particular, p.ej. sistemas que utilizan el control conjugado de varias subunidades del vehículo. › Propulsión del vehículo.
  • F16H37/08 SECCION F — 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 37/00 Combinaciones de transmisiones mecánicas no   previstas anteriormente F16H 1/00 - F16H 35/00 (combinaciones de una transmisión mecánica con acoplamientos hidraúlicos o transmisión por fluido F16H 47/00; utilización de desmultiplicadores o sobremultiplicadores en vehículos de motor, combinaciones con transmisiones diferenciales en vehículos de motor B60K). › con una transmisión diferencial.
  • F16H57/02 F16H […] › F16H 57/00 Partes constitutivas generales de las transmisiones (de mecanismo husillo-tuerca F16H 25/00; de transmisiones por fluidos F16H 39/00 - F16H 43/00). › Cajas de engranajes; Montaje de las transmisiones en el interior de aquéllas.
  • F16H63/30 F16H […] › F16H 63/00 Salidas de control de transmisiones que transmiten un movimiento rotativo para cambios de velocidad o para mecanismos de inversión. › Características estructurales de los mecanismos finales de salida.

PDF original: ES-2425882_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Transmision continuamente variable con freno La presente invencion se refiere a mejoras en transmisiones continuamente variables que son capaces de proporcionar una reduccion de velocidad infinita ("punto muerto del engranaje") .

La figura 1 representa, simplemente a modo de ejemplo y de forma muy esquematica, una transmision asi. La caja 10 representa un variador - es decir, un dispositivo que tiene una entrada 6 giratoria al variador, una salida 8 giratoria del variador y un mecanismo para la transferencia del accionamiento entre las dos con una relacion de velocidad (la "relacion del variador") que se puede variar continuamente (sin escalonamientos) a lo largo de un intervalo finito. En la tecnica se conocen variadores de numerosos tipos diferentes. El variador puede ser, por ejemplo, un dispositivo de traccion de pista de rodadura toroidal como se describe en la solicitud de Torotrak (Development) Ltd publicada en Reino Unido GB 2423122 y su homologo PCT WO 2006084905. La caja 12 representa un engranaje epicicloide (planetario) . La construccion general de estos engranajes es bien conocida y no se describira en este documento, mas alla de senalar que comprenden, de forma convencional, un engranaje solar central acoplado con engranajes planeta que estan montados sobre un portador (portaplanetas) y que se acoplan a su vez con un engranaje anular externo (corona) . El portador esta acoplado a traves de engranajes R1 a una entrada 14 de rotacion de la transmision. El engranaje solar esta acoplado a traves del variador 10 y los engranajes R2 a la misma entrada 14 de la transmision. El engranaje anular se acopla a traves de los engranajes R3 a una salida 16 de rotacion de la transmision.

La entrada 14 de la transmision estaria tipicamente acoplada a alguna fuente de accionamiento rotativo, tal como el motor de combustion interna de un vehiculo automovil. La salida 16 de la transmision se conectaria a algun punto de utilizacion de la energia, tal como las ruedas motrices del vehiculo. La transmision sirve para transferir la energia motriz entre los dos. La relacion de la velocidad de salida de la transmision a la velocidad de entrada de la transmision es una funcion de la relacion del variador, y es por lo tanto continuamente variable.

El engranaje en una transmision de este tipo esta disenado normalmente de manera que exista una cierta relacion del variador (la "relacion del variador del punto muerto del engranaje") en la que las velocidades del portaplanetas y engranajes solares se anulan entre si, dejando la corona y la salida 16 de la transmision, estacionarias, a pesar del hecho de que permanezcan mecanicamente acopladas a la entrada 14 de rotacion de la transmision. Esta es la reduccion de la velocidad infinita anteriormente mencionada y las transmisiones que tienen este servicio se refieren a veces a ellas como "transmisiones infinitamente variables". Relaciones del variador a un lado de la relacion del variador del punto muerto del engranaje proporcionan la rotacion de la salida 16 de la transmision en una direccion (por ejemplo, marcha hacia delante de un vehiculo automovil) . Relaciones del variador al otro lado del punto muerto del engranaje proporcionan la rotacion de la salida de la transmision en la direccion opuesta (marcha atras) .

Si se define la relacion de velocidad de la transmision como la velocidad de giro de su salida dividida por la de su entrada y se toma la rotacion en una direccion como positiva y la rotacion en la otra direccion como negativa, entonces la relacion de velocidad es positiva cuando la entrada de la transmision gire en el mismo sentido y negativa cuando giren en direcciones opuestas.

Otras transmisiones de vehiculos requieren normalmente un embrague u otros medios mecanicos para desacoplar el motor de las ruedas cuando el vehiculo permanece en reposo y para acomodar un desajuste inicial de velocidades entre el motor y la transmision durante el lanzamiento del vehiculo. Una transmision infinitamente variable, sin embargo, hace que sea posible detener el vehiculo y que se mueva desde el reposo, sin necesidad de ningun dispositivo de lanzamiento, simplemente mediante el ajuste apropiado de la relacion del variador.

Cabe senalar que la disposicion particular representada en la figura 1 se presenta simplemente con el fin de ilustrar los principios generales y de ninguna manera es la unica disposicion adecuada para la aplicacion de una transmision infinitamente variable.

Puede surgir un problema en relacion con los cambios de velocidad del motor. Supongamos que el vehiculo esta parado, la transmision esta en punto muerto del engranaje y el motor esta en ralenti. Entonces el conductor incrementa bruscamente la velocidad del motor, en preparacion del lanzamiento del vehiculo, pero no ajusta todavia la relacion del variador. Puesto que la relacion permanece en su posicion de punto muerto, lo que espera el conductor es que ningun par de torsion se ejerza todavia sobre las ruedas del vehiculo. Sin embargo, inercias dentro de la transmision se tienen que acelerar junto con el motor. Estas inercias se acoplan mecanicamente a la salida 16 de la transmision. El par necesario para acelerar las inercias se hace reaccionar en parte a la salida de la transmision y, en consecuencia, se experimenta brevemente un par de torsion en las ruedas del vehiculo, provocando potencialmente que el vehiculo de tirones hacia delante o hacia atras.

Otro problema puede surgir si la transmision no se ajusta con precision a la posicion de punto muerto del engranaje cuando el conductor lo requiere, en cuyo caso se puede producir un ligero desplazamiento no deseado del vehiculo.

Compeneio De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, existe una transmision para un vehiculo de ruedas, transmision que tiene un par de entrada accionado por una fuente de potencia rotativa, un par de salida para accionar las ruedas de un vehiculo, y una unidad de transmision acoplada entre el par de entrada y el par de salida para transferir el accionamiento entre ellos para una relacion de velocidad que es continuamente variable a traves de una gama que incluye relaciones negativas, que proporcionan una inversion del sentido de rotacion entre el par de entrada y el par de salida, relaciones positivas, en las que el par de entrada y el par de salida giran en la misma direccion, y una relacion de punto muerto del engranaje, en la que el par de salida es estacionario, se caracteriza ademas la transmision porque comprende un freno para frenar el par de salida y un dispositivo de control adaptado para aplicar el freno cuando la relacion de velocidad se establece en la relacion de punto muerto del engranaje y para liberar el freno cuando la relacion de velocidad se ajusta lejos de la relacion del punto muerto del engranaje.

Las realizaciones especificas de la presente invencion se describiran ahora, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompanan, en los cuales:

Breveºeescripcionºeeºlosºeibujos la figura 1 es una representacion esquematica de los principales componentes de una transmision infinitamente variable;

la figura 2 es una vista de un mecanismo de freno que incorpora la presente invencion;

las figuras 3 y 4 son dos puntos de vista de parte del mismo mecanismo de freno, que muestran perfiles alternativos de una ranura de guia;

la figura 5 es una vista de un desarrollo del mecanismo de freno, que incorpora una funcion de freno de aparcamiento, vista desde arriba;

la figura 6 ilustra el mecanismo de la figura 5, visto desde un lado;

la figura 7 es una vista desde arriba y hacia un lado de una transmision de vehiculo que incorpora la presente invencion y que incorpora el mecanismo de freno de la figura 2, y ademas incluye un dispositivo mecanico para el control de la transmision y del freno;

la figura 8 muestra un solo lado de la disposicion de la figura 7, a una escala mayor ; y,

la figura 9 es una vista desde un lado de la disposicion de la figura 7.

Descripcionºeeºallaea El mecanismo 20 ilustrado en las figuras 2-4 forma un disco de freno que se aplica automaticamente cuando la transmision esta en punto muerto del engranaje y se libera en otros momentos.

El mecanismo 20 de freno ha sido desarrollado para utilizar en un vehiculo agricola de construccion simple, concretamente una cortadora de cesped del tipo "montar encima". En este vehiculo las ruedas del lado izquierdo y las del lado derecho se accionan desde un motor comun a traves de respectivas transmisiones cuyas relaciones de velocidad (es decir, la relacion de la velocidad del motor respecto a la velocidad de la rueda) son variables de forma continua e independiente. Un vehiculo asi se puede dirigir simplemente por medio del ajuste de las relaciones de transmision, y... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una transmision para un vehiculo de ruedas, teniendo la transmision una entrada (14) giratoria capaz de ser accionada por una fuente de energia rotativa, una salida (16) giratoria capaz de accionar una rueda (22) de un vehiculo, y una unidad (20) de transmision acoplada entre la entrada giratoria y la salida giratoria para transferir el accionamiento entre ellas con una relacion de velocidad que es continuamente variable a traves de una gama que incluye: relaciones negativas, proporcionando una inversion del sentido de giro entre la entrada giratoria y la salida giratoria; relaciones positivas, en las que la entrada giratoria y la salida giratoria giran en el mismo sentido; y una relacion de punto muerto del engranaje, en la que la salida giratoria es estacionaria; estando caracterizada la transmision porque comprende ademas un freno (32) para el frenado de la salida giratoria y un dispositivo (59, 60) de control adaptado para aplicar el freno cuando la relacion de velocidad se establece en la relacion del punto muerto del engranaje, y para liberar el freno cuando la relacion de velocidad se ajusta lejos de la relacion del punto muerto del engranaje.

2. Una transmision como la reivindicada en la reivindicacion 1 que comprende ademas una parte de control operable por el usuario que esta acoplada mecanicamente a la unidad de transmision de tal manera que la posicion de la parte de control determina la relacion de velocidad.

3. Una transmision como la reivindicada en la reivindicacion 2 en la que la parte (88) de control operable por el usuario esta acoplada mecanicamente al freno de tal manera que cuando se posiciona para configurar la unidad de transmision en el punto muerto del engranaje provoca tambien que se aplique el freno.

4. Una transmision como la reivindicada en la reivindicacion 2 o en la reivindicacion 3 en la que el freno comprende un mecanismo (59, 60) de leva acoplado a la parte para aplicar y liberar el freno.

5. Una transmision como la reivindicada en la reivindicacion 4 en la que el mecanismo de leva comprende una parte de leva que tiene una superficie (62) de leva con un perfil para proporcionar una variacion predeterminada de la fuerza de frenado en funcion de la relacion de velocidad.

6. Una transmision como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5 que comprende un muelle (56) pretensado dispuesto para ejercer una fuerza para aplicar el freno, y un mecanismo (88) acoplado al control operable por el usuario para aliviar selectivamente la fuerza del muelle para liberar el freno.

7. Una transmision como la reivindicada en la reivindicacion 6 que comprende una palanca (44) de freno que tiene un punto de apoyo (42) y esta dispuesta para actuar sobre una pastilla de freno y llevarlo a cabo mediante el muelle pretensado, estando la pastilla de freno mas cerca del punto de apoyo que el muelle (56) .

8. Una transmision como la reivindicada en cualquier reivindicacion precedente en la cual el freno es un freno (32) de disco.

9. Una transmision como la reivindicada en la reivindicacion 8 que comprende ademas engranajes (R3) de reduccion de velocidad entre la unidad de transmision y la salida (32) giratoria, estando el freno dispuesto para actuar sobre un disco (32) que gira junto con uno de los engranajes de reduccion de velocidad.

10. Una transmision como la reivindicada en cualquier reivindicacion precedente en la que el control operable por el usuario es una palanca (100) acoplada a la unidad de transmision a traves de al menos una varilla (86) de empuje.

11. Una transmision como la reivindicada en la reivindicacion 10 en la que el control (100) operable por el usuario se acopla al freno a traves de al menos una varilla (88) de empuje.

12. Una transmision como la reivindicada en la reivindicacion 10 o la reivindicacion 11 en la que el control operable por el usuario se acopla a una primera varilla (80) de empuje que se acopla a su vez a una manivela (82) , estando acoplada la manivela a la unidad de transmision a traves de una varilla (86) de empuje de transmision.

13. Una transmision como la reivindicada en la reivindicacion 12 en la que el freno (32) se acopla a la manivela a traves de una varilla (88) de empuje de manivela.

14. Una transmision como la reivindicada en cualquier reivindicacion precedente que comprende ademas una parte (76) del control del freno de estacionamiento operable por el usuario movible entre una posicion de liberacion del freno de estacionamiento, en la que no afecta al funcionamiento del freno, y una posicion de aplicacion del freno de estacionamiento, en la que hace que el freno (32) pueda ser aplicado si o no la relacion de velocidad esta en el punto muerto del engranaje.

15. Una disposicion de la transmision que comprende dos disposiciones (20, 20') de transmision como la reivindicada en cualquier reivindicacion precedente cuyas relaciones de velocidad y frenado se controlan (54, 54') independientemente y cuyas salidas giratorias son para el acoplamiento a las ruedas en lados opuestos de un vehiculo.


 

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