Sistema de transmisión y método para hacer funcionar un sistema de transmisión.

Sistema de transmisión para ser usado en un vehículo que tiene un árbol (112) de entrada acoplado operativamente a un árbol (126) de salida mediante una pluralidad de conjuntos de engranajes,

que comprende:

un primer conjunto de engranajes que incluye un primer engranaje conductor (116) acoplado con un primer engranaje conducido (138), en donde el primer engranaje conductor (116) está dispuesto giratoriamente en el árbol (112) de entrada y acoplado selectivamente al mismo por un primer embrague (114) provisto de una válvula electro-hidráulica proporcional y de un sensor para proporcionar un control de bucle cerrado de retroalimentación, y en donde el primer engranaje conducido (138) está dispuesto giratoriamente en el árbol (126) de salida y acoplado al mismo con un primer cojinete unidireccional (136);

un segundo conjunto de engranajes que incluye un segundo engranaje conductor (120) acoplado con un segundo engranaje conducido (134), en donde el segundo engranaje conductor (120) está dispuesto giratoriamente en el árbol (112) de entrada y acoplado selectivamente al mismo mediante un segundo embrague (118) provisto de una válvula electro-hidráulica proporcional y de un sensor para proporcionar un control de bucle de retroalimentación cerrado, y en donde el segundo engranaje conducido (134) está dispuesto giratoriamente en el árbol (126) de salida y acoplado al mismo con un segundo cojinete unidireccional (132); y

un tercer conjunto de engranajes que incluye un tercer engranaje conductor (122) acoplado con un tercer engranaje conducido (128), en donde el tercer engranaje conductor (122) está acoplado rígidamente al árbol (112) de entrada, y en donde el tercer engranaje conducido (128) está dispuesto giratoriamente en el árbol (126) de salida y acoplado selectivamente al mismo mediante un tercer embrague (130) provisto de una válvula electro-hidráulica proporcional y de un sensor para proporcionar un control de bucle cerrado de retroalimentación,

en donde el árbol (112) de entrada está configurado para acoplarse a un motor (12) de vehículo sin ningún convertidor de par intermedio, y en donde el árbol (126) de salida está configurado para acoplarse a un conjunto (34) de eje motor.

Sistema de transmisión y método para hacer funcionar un sistema de transmisión Antecedentes

[1] Un convertidor de par se usa para transferir energía de rotación desde una máquina motriz, tal como un motor de combustión interna o motor eléctrico, a una carga accionada por rotación, tal como un vehículo. Igual que un acoplamiento hidráulico básico, normalmente el convertidor de par adopta el papel de un embrague mecánico, permitiendo que la carga esté separada con respecto a la fuente de energía.

[2] El convertidor de par tiene tres fases de funcionamiento. Durante una fase de parada, el motor está aplicando energía a una bomba del convertidor de par aunque la turbina de este último no puede girar. Por ejemplo, en un automóvil, esto se produciría cuando el conductor ha puesto una marcha pero evita que el vehículo se mueva al continuar aplicando los frenos. Durante una fase de aceleración, el vehículo está acelerando pero sigue habiendo una diferencia relativamente grande entre la velocidad de la bomba y de la turbina. Durante una fase de acoplamiento, cuando el vehículo se está moviendo, la turbina alcanza un porcentaje mayor de la velocidad de la bomba.

[3] El convertidor de par se usa para suavizar el acoplamiento del motor al tren de transmisión. No obstante, en general los convertidores de par son ineficientes y gran parte de la energía desperdiciada se gasta en forma de calor. Por ejemplo, durante la fase de parada hay una eficiencia cero, creciendo esta última en general durante la fase de aceleración, y la misma sigue siendo moderadamente ineficiente durante la fase de acoplamiento.

[4] El documento US 2.825.235 se refiere a una unidad de transmisión de potencia con relación de cambio para vehículos pesados y con fines industriales. La unidad de transmisión de potencia con relación de cambio comprende un árbol de entrada, un árbol de salida paralelo al árbol de entrada, una pluralidad de piñones de diámetros diferentes en el árbol de entrada, una pluralidad de piñones en el árbol de salida que se acoplan, cada uno de ellos, a uno de los piñones del árbol de entrada, de manera que el piñón más pequeño de cada árbol está conectado rígidamente a este último mientras que los piñones restantes están montados para poder girar en torno a sus árboles respectivos, un embrague de fricción asociado a cada piñón montado para poder girar en el árbol de entrada con el fin de conectar de manera accionable el mismo con dicho árbol, y una rueda libre asociada a cada piñón montado para poder girar en el árbol de salida por medio de la cual el árbol de salida puede ser accionado por dichos piñones solamente en una dirección.

[5] En los documentos CH 144 38 y AT 177 322 B, se dan a conocer sistemas de transmisión que comprenden un árbol de entrada, un árbol de salida paralelo al árbol de entrada, una pluralidad de piñones de diferentes diámetros en el árbol de entrada, y una pluralidad de piñones en el árbol de salida que se acoplan, cada uno de ellos, a uno de los piñones en el árbol de entrada, para permitir la variación de la rotación del árbol de salida con respecto al árbol de entrada.

Sumario

[6] La presente invención se define en las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes definen realizaciones.

[7] Un sistema de transmisión de múltiples velocidades adopta el lugar de un convertidor de par mediante un deslizamiento controlado del embrague. La transmisión de múltiples velocidades está diseñada también para sustituir la amplificación del par proporcionada normalmente por convertidores de par a bajas velocidades. El sistema de transmisión usa cojinetes unidireccionales que proporcionan transiciones suaves entre engranajes y mejoran de manera significativa la eficiencia de la transmisión hasta la equivalente de una transmisión manual al mismo tiempo que eliminan el arrastre asociado a conjuntos de embrague hidráulicos.

Breve descripción de los dibujos

[8]

La FIG. 1 es un diagrama esquemático de un sistema de transmisión de múltiples velocidades.

La FIG. 2 es una vista en sección esquemática de un cojinete unidireccional usado en el sistema de transmisión de la FIG. 1.

Las FIGS. 3A a 3C son vistas aisladas de una parte del sistema de transmisión mostrado en la FIG. 1.

La FIG. 4 es un diagrama de bloques de un sistema de control usado en combinación con el sistema de transmisión de la FIG. 1.

La FIG. 5 es un diagrama de flujo que muestra de forma más detallada cómo funciona el sistema de transmisión de la FIG. 1 cuando el vehículo se encuentra en una posición de paro.

La FIG. 6 es un diagrama de estados que muestra de forma más detallada cómo se desplaza el sistema de transmisión de la FIG. 1 entre engranajes.

La FIG. 7 es un diagrama de flujo que muestra de forma más detallada cómo funciona el sistema de transmisión de la FIG. 1 cuando el vehículo está en una posición de paro en una cuesta.

Descripción detallada

[9] La FIG. 1 es un esquema de una parte de un vehículo 1 que incluye un sistema 14 de transmisión de múltiples velocidades. El sistema 14 de transmisión usa un sistema 11 para sobrerrevolución de salida (overrun) del conjunto de embrague que elimina algunas de las ineficiencias asociadas a los convertidores de par. El vehículo 1 en una de las realizaciones es una carretilla elevadora industrial. No obstante, el sistema 14 de transmisión se puede usar en una

variedad de diferentes vehículos.

[1] El vehículo 1 incluye un motor 12 que está conectado a un conjunto 34 de eje motor a través del sistema 14 de transmisión. El motor 12 hace girar un árbol 112 de entrada que, a continuación, a través del sistema 11 para sobrerrevolución de salida del conjunto de embrague aplica selectivamente un par y hace girar un árbol 126 de salida. El árbol 126 de salida acopla el sistema 14 de transmisión con el conjunto 34 de eje motor y consigue que el conjunto 34 de eje motor haga girar las ruedas 39.

[11] En una realización, el conjunto 34 de eje motores convencional. En otra realización, el conjunto 34 de eje motor usa un sistema 142 de embrague del eje motor que incluye diferentes engranajes y embragues hidráulicos en la dirección de desplazamiento para hacer girar ruedas 39 en diferentes direcciones y mover el vehículo 1 en diferentes direcciones de avance, retroceso, y giro. El sistema 142 de embrague de eje motor se describe en el documento WO 21/99 267 A1.

[12] Debería entenderse que el sistema 14 de transmisión puede funcionar con cualquier conjunto de eje convencional y cualquier sistema de control de dirección del vehículo. No es necesario que el sistema 14 de transmisión se use en combinación con el sistema 142 de embrague de eje motor antes descrito, y puede funcionar con independencia del sistema 142 de embrague de eje motor. No obstante, por lo menos una realización más adelante describe cómo funciona el sistema 14 de transmisión en combinación con el sistema 142 de embrague de eje motor.

[13] El sistema 14 de transmisión incluye un primer engranaje conductor 116 conectado selectivamente al árbol 112 de entrada a través de un primer conjunto 114 de embrague hidráulico. Un segundo engranaje conductor 12 está conectado selectivamente al árbol 112 de entrada a través de un segundo conjunto 118 de embrague hidráulico, y un tercer engranaje conductor 122 está conectado rígidamente al árbol 112 de entrada.

[14] Un primer engranaje conducido 138 se acopla al primer engranaje conductor 116 y se acopla al árbol 126 de salida a través de un primer cojinete unidireccional 136. Un segundo engranaje conducido 134 se acopla a un segundo engranaje conductor 12 y está acoplado al árbol 126 de salida a través de un segundo cojinete unidireccional 132. Un tercer engranaje conducido 128 se acopla a un tercer engranaje conductor 122 y se conecta selectivamente al árbol 126 de salida mediante un tercer conjunto 13 de embrague hidráulico.

[15] Los embragues hidráulicos 114, 118, y 13 funcionan de manera similar a embragues hidro-mecánicos de servotransmisiones (power shift transmissions). Los embragues hidráulicos 114 y 118 pueden trabar selectivamente los engranajes 116 y 12, respectivamente, al árbol 112 de entrada cuando hay rotación. El embrague hidráulico 13 puede trabar selectivamente el engranaje 128 con el árbol 126 de salida. Cada embrague hidráulico está provisto de una válvula electro-hidráulica proporcional y un sensor de presión hidráulica para proporcionar control y retroalimentación (véase la FIG. 4). Se pueden usar sensores alternativos, tales como sensores de par, en lugar de sensores de presión para un control de bucle... [Seguir leyendo]

1. Sistema de transmisión para ser usado en un vehículo que tiene un árbol (112) de entrada acoplado operativamente a un árbol (126) de salida mediante una pluralidad de conjuntos de engranajes, que comprende:

un primer conjunto de engranajes que incluye un primer engranaje conductor (116) acoplado con un primer engranaje conducido (138), en donde el primer engranaje conductor (116) está dispuesto giratoriamente en el árbol (112) de entrada y acoplado selectivamente al mismo por un primer embrague (114) provisto de una válvula electro-hidráulica proporcional y de un sensor para proporcionar un control de bucle cerrado de retroalimentación, y en donde el primer engranaje conducido (138) está dispuesto giratoriamente en el árbol (126) de salida y acoplado al mismo con un primer cojinete unidireccional (136);

un segundo conjunto de engranajes que incluye un segundo engranaje conductor (12) acoplado con un segundo engranaje conducido (134), en donde el segundo engranaje conductor (12) está dispuesto giratoriamente en el árbol (112) de entrada y acoplado selectivamente al mismo mediante un segundo embrague (118) provisto de una válvula electro-hidráulica proporcional y de un sensor para proporcionar un control de bucle de retroalimentación cerrado, y en donde el segundo engranaje conducido (134) está dispuesto giratoriamente en el árbol (126) de salida y acoplado al mismo con un segundo cojinete unidireccional (132); y

un tercer conjunto de engranajes que incluye un tercer engranaje conductor (122) acoplado con un tercer engranaje conducido (128), en donde el tercer engranaje conductor (122) está acoplado rígidamente al árbol (112) de entrada, y en donde el tercer engranaje conducido (128) está dispuesto giratoriamente en el árbol (126) de salida y acoplado selectivamente al mismo mediante un tercer embrague (13) provisto de una válvula electro-hidráulica proporcional y de un sensor para proporcionar un control de bucle cerrado de retroalimentación,

en donde el árbol (112) de entrada está configurado para acoplarse a un motor (12) de vehículo sin ningún convertidor de par intermedio, y en donde el árbol (126) de salida está configurado para acoplarse a un conjunto (34) de eje motor.

2. Sistema de transmisión según la reivindicación 1, en el que el segundo embrague (118) está configurado para liberar el segundo engranaje conducido (134) con respecto al árbol (126) de salida cuando el árbol (126) de salida gira más rápido que el segundo engranaje conducido (134).

3. Sistema de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el que el tercer engranaje conducido (128) está configurado para girar más rápido que el segundo engranaje conducido (134) y girar más rápido que el primer engranaje conducido (138) y conseguir que el árbol (126) de salida gire libremente dentro del segundo engranaje conducido (134) y gire libremente dentro del primer engranaje conducido (138) cuando el tercer engranaje conducido (128) está acoplado al árbol (126) de salida.

4. Sistema de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que una relación de transmisión del segundo engranaje conducido (134) y el segundo engranaje conductor (12) es menor que una relación de transmisión del primer engranaje conducido (138) y el primer engranaje conductor (116), y una relación de transmisión del tercer engranaje conducido (128) y el tercer engranaje conductor (122) es menor que la relación de transmisión entre el segundo engranaje conducido (134) y el segundo engranaje conductor (12).

5. Sistema de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el primer embrague (114), el segundo embrague (118), y el tercer embrague (13) son embragues hidráulicos.

6. Método para el funcionamiento de un sistema de transmisión para ser usado en un vehículo, que comprende:

impulsar un árbol (112) de entrada con un par motor;

accionar un primer embrague (114) para acoplar selectivamente un primer engranaje conductor (116) al árbol (112) de entrada, en donde el primer engranaje conductor (116) se dispone giratoriamente en el árbol (112) de entrada, en donde el primer engranaje conductor (116) transfiere el par motor a un primer engranaje conducido (138) dispuesto giratoriamente en un árbol (126) de salida y acoplado al mismo con un primer cojinete unidireccional (136), y en donde se consigue que el árbol (126) de salida gire como respuesta al accionamiento del primer embrague (114);

accionar un segundo embrague (118) para acoplar selectivamente un segundo engranaje conductor (12) al árbol (112) de entrada, en donde el segundo engranaje conductor (12) se dispone giratoriamente en el árbol (112) de entrada, en donde el segundo engranaje conductor acoplado (12) transfiere el par motor a un

segundo engranaje conducido (134) dispuesto giratoriamente en el árbol (126) de salida y acoplado al mismo con un segundo cojinete unidireccional (132); y

accionar un tercer embrague (13) para acoplar selectivamente un tercer engranaje conducido (128) al árbol 5 (126) de salida, en donde un tercer engranaje conductor (122) está acoplado rígidamente al árbol (112) de

entrada y está acoplado con el tercer engranaje conducido (128), en donde el tercer engranaje conducido acoplado (128) transfiere el par motor desde el tercer engranaje conductor (122) al árbol (126) de salida,

en donde el árbol (126) de salida se acopla a un conjunto (34) de eje motor, en donde el árbol (112) de 1 entrada se acopla aun motor (12) de vehículo sin ningún convertidor de par intermedio, y en donde cada uno

del primer embrague (114), el segundo embrague (118) y el tercer embrague (13) está provisto de una válvula electro-hidráulica proporcional y de un sensor para proporcionar un control de bucle de retroalimentación cerrado.