ES2148128T3 - Engranaje de acoplamiento, en particular en una caja de cambios. - Google Patents

Abstract

Engranaje de acoplamiento, especialmente en una caja de cambios, bien en un manguito de cambio o bien en una rueda de marcha, cuyos dientes están dispuestos por su parte inferior en una base cilÍndrica (12) respecto del eje de rotación, son alargados en sentido axial y están provistos en su extremo de acoplamiento de un contorno de cubierta descendiente desde la parte inferior del diente (1) hasta la parte superior del diente (2), que presenta un borde (5) redondeado, caracterizado porque el radio de curvatura del borde de la cubierta aumenta desde la parte inferior del diente (1) hasta la parte superior del diente (2) según una función dada.

Description

Engranaje de acoplamiento, en particular en una caja de cambios.

La invención trata de un engranaje de acoplamiento, en particular, en una caja de cambios, bien en un manguito de cambio o bien en una rueda de marcha, cuyos dientes están unidos en la parte de su pie a una superficie cilíndrica respecto al eje de rotación, se extienden en la dirección axial y están provistos en su extremo de acoplamiento de un contorno de cubierta decreciente desde el pie hasta la cabeza del diente, que presenta un borde de cubierta redondeado.

Se conocen manguitos de cambio a partir de los documentos DE-U-8438446, DE19604386A1, DE19531155A1, cuyos dientes presentan superficies formadas con forma de cubierta, que conforman conjuntamente un borde redondeado. Además se conocen formas de cubierta simétricas y asimétricas y aquéllas con un contorno de cubierta decreciente: estas últimas ofrecen una simplificación adicional al realizar el engranaje de las parejas de engranaje en un engranaje de acoplamiento. El experto intenta en esta situación que durante el contacto inicial de ambos engranajes se reduzca el contacto al menor número posible de puntos o de líneas; con ello se consigue un engranaje de ambas parejas de engranajes de un engranaje de acoplamiento con poco rozamiento y, gracias a ello, suave. En este caso, se sigue prestando demasiada poca atención al transcurso posterior del proceso de engranaje, es decir, después de que ya se haya llegado al contacto inicial. La presente invención parte de esta circunstancia, intentando llevar a cabo el objetivo de realizar una transición lo más suave posible en la fase entre el contacto inicial y la posición final de acoplamiento.

Este objetivo se consigue, conforme a la invención, a través de que el radio de la curva del canto de la cubierta aumente desde el pie del diente hasta la cabeza del diente según una función prefijada.

Esta medida tiene como consecuencia un aumento continuado del número de puntos de contacto o bien una prolongación continuada de las líneas de contacto, hasta que finalmente se alcanza el contacto deseado de las superficies entre los flancos de diente transmisores de la fuerza. Durante el contacto inicial, es decir, cerca de la región del pie con una altura del diente correspondientemente mayor, el engranaje ofrece en particular un mayor juego, ya que en este caso el radio de la curva del canto de la cubierta es relativamente pequeño. A medida que aumenta la penetración, es decir, a medida que aumenta el desplazamiento axial de los dos engranajes que se introducen el uno en el otro, se produce un aumento progresivo del centrado de ambos engranajes el uno respecto al otro, de modo correspondiente al ensanchamiento de los bordes de la cubierta en la región de la cabeza de los dientes debido a los mayores radios de la curva de los cantos de la cubierta en ese punto, hasta que se realiza su contacto máximo con la consecución de la penetración completa.

Para aquél que acciona la caja de cambios, se produce con esto la sensación de un cambio suave, como si después del contacto inicial la marcha introducida entrara casi de un modo automático. Esta sensación se refuerza cuando el aumento del radio transcurre, en lugar de según una función lineal, de modo progresivo, por ejemplo según una función exponencial o una función trigonométrica.

Una progresión especialmente ventajosa del cilindro de pie al cilindro de cabeza del engranaje define un aumento de radio en conjunto de alrededor de 6 veces, en cuyo caso el doblado se consigue no antes de aproximadamente el 60% de la altura relativa del diente.

Por lo que respecta, en su conjunto, a la configuración de un engranaje corto de este tipo, en una realización gráfica de las reglas conformes a la invención se podría comparar la forma de cubierta en el caso de un diente simétrico con una nariz humana, que se corresponde en la raíz de la nariz comparativamente con el cilindro de pie del engranaje, está conformada de un modo estrecho y se va ensanchando hasta la punta de la nariz. En este caso, la parte posterior de la nariz puede decrecer en forma de línea recta o curvada hacia abajo, en donde el punto más bajo de la nariz se corresponde comparativamente con el cilindro de cabeza del engranaje. Para seguir con el dibujo representado, el eje longitudinal del cuerpo se correspondería con el portador de la nariz del eje de rotación del engranaje.

Por lo que respecta a las superficies oblicuas de la cubierta adyacentes lateralmente a los cantos de la cubierta, éstas se conforman preferentemente como superficies planas. Esto facilita la conformación en un procedimiento de conformación, por ejemplo, para la fabricación como pieza de forja, en donde al paso de forjado pueden seguir uno o varios pasos de calibrado.

Sin embargo, dentro del marco de la invención también tienen cabida superficies de cubierta abombadas, cuya fabricación precisa se enfrenta con dificultades para deformaciones mínimas como ocurre en un engranaje de acoplamiento. Algo similar ocurre para formas de cubierta asimétricas, cuya fabricación presupone del mismo modo una alta precisión de las herramientas de conformación o del procedimiento de conformación.

A continuación, se explica la invención a partir de algunos ejemplos de realización. Se muestran:

Fig. 1 a 4 un diente de un engranaje de acoplamiento con aumento proporcional del radio en cuatro vistas diferentes,

Fig. 5 una explicación gráfica del aumento proporcional del radio,

Fig. 6 recorridos del aumento del radio en una representación gráfica,

Fig. 7 una explicación gráfica del aumento progresivo del radio,

Fig. 8 a 11 un diente con una forma de cubierta simétrica y un aumento progresivo del radio en cuatro vistas diferentes,

Fig. 12 a 15 un diente con una forma de cubierta asimétrica y un aumento progresivo del radio en cuatro vistas diferentes.

Fig. 16 un diente con una forma de cubierta simétrica en una representación en perspectiva y

Fig. 17 un diente con una forma de cubierta asimétrica en una representación en perspectiva.

El diente representado en las figuras 1 a 4 de un engranaje de acoplamiento, por ejemplo, en un manguito de desplazamiento, está conformado, como se reconoce en la vista en planta (Fig. 3), de un modo aproximadamente trapezoidal en su sección transversal, es decir, que posee flancos laterales 3 que convergen oblicuamente desde el pie del diente 1 hasta la cabeza del diente 2. El contorno de la cubierta de su forma de cubierta 4 simétrica se caracteriza por un canto de la cubierta 5 que decrece desde el pie del diente 1 hasta la cabeza del diente 2, el cual está conformado de modo redondeado tal y como se muestra en la vista de perfil según la fig. 2 así como en la representación en perspectiva según la fig. 4. En el canto de la cubierta 5 redondeado se unen a ambos lados superficies de cubierta 6 planas. Conforme al transcurso divergente hasta la cabeza del diente 2 de las líneas de intersección 7 laterales de la curva de los cantos de la cubierta con las superficies de la cubierta 6 que se unen, se advierte fácilmente que el radio de la curva de los cantos de la cubierta aumenta desde el pie del diente 1 hasta la cabeza del diente 2. A partir de esto, en superficies de cubierta 6 planas se produce una desviación del canto de la cubierta 5 respecto al canto de corte 8 teórico representado en la fig. 1 de ambas superficies de la cubierta 6. La flecha P1 designa el sentido de empuje del diente en el acoplamiento con el contraengranaje.

En la vista en planta según la fig. 3, el pie del diente 1 está representado ligeramente abovedado. Con este desarrollo, se pretende representar la superficie del engranaje de acoplamiento continuada con una línea de prolongación 9 de trazos y puntos, en cuyo caso se trata de una superficie cilíndrica con un eje longitudinal paralelo a la dirección de empuje según la fecha P1.

La fig. 5 es una explicación gráfica de la curva del canto de la cubierta de un diente de un engranaje de acoplamiento según las figs. 1 a 4. A la superficie indicada con una primera línea de construcción 10 se une el canto de la cubierta 5 mientras decrece. Entre un radio R1 en la región del pie del diente y un radio R2 en la región de la cabeza del diente están representados otros cuatro radios R_{i}, los cuales permiten reconocer en su relación entre ellos un incremento lineal del radio del canto de la cubierta desde el pie del diente hasta la cabeza del diente.

Según la figura 6, está representado gráficamente, por ejemplo, el incremento del radio (eje y) en la región del canto de la cubierta respecto a la altura relativa del diente (eje x), en donde la altura del diente se mide en la dirección de una segunda línea de construcción 11 (fig. 5) de modo que va aumentando desde el pie del diente hasta la cabeza del diente. En la fig. 6 se representan dos variantes, en concreto una recta I, que sugiere un desarrollo lineal para el aumento del radio, tal y como se realiza por ejemplo en una forma de cubierta según las figs. 1 a 4; adicionalmente hay una curva II para un desarrollo progresivo del aumento del radio, tal y como se realiza por ejemplo en una forma de cubierta simétrica según las figs. 8 a 11 o en una forma de cubierta asimétrica según las figs. 12 a 15. Para ambas formas de cubierta se han utilizado los símbolos de referencia correspondientes a las figs. 1 a 4, de modo que se ahorra el tener que explicar de nuevo detalladamente cada uno de los elementos de estas formas de diente.

En la forma de diente con un aumento progresivo del radio según las figs. 8 a 11, el canto de la cubierta 5 transcurre respecto al canto de corte teórico 8 de las superficies de la cubierta 6 planas según una curva que decrece progresivamente, la cual se corresponde con el contorno del canto de la cubierta 5 según la fig. 7.

En la forma de diente asimétrica según las figs. 12 a 15, el cubierta está extremadamente tirado hacia un lado, de tal manera que en la parte inclinada de la cubierta la superficie de la cubierta converge con el flanco lateral 3, tal y como se puede ver especialmente claro en la fig. 13.

En el dibujo todas las líneas de cantos entre las superficies de cubierta 6, los flancos laterales 3 y la superficie de cabeza 2 están representadas con líneas dobles. Con ello se pretende indicar la conformación de radios menores.

Las figs. 16 y 17 ponen de manifiesto cada una de ellas, en un diagrama completado con un patrón de líneas, una sección de un diente con una forma de diente simétrica (fig. 16) así como de un diente con una forma de diente asimétrica (fig. 17). Los dientes están unidos a un cuerpo base cilíndrico con la superficie 12 y cada uno de ellos se une con el punto más alto de su superficie de la cubierta de modo preciso a una solapa 13 del cuerpo base. Se reconocen claramente los radios de redondeo tanto en la región del canto de la cubierta 5 como entre las superficies de la cubierta 6 y los flancos laterales 3.

Hay engranajes de acoplamiento en los que la superficie de los dientes situada enfrente de la superficie de la cubierta también está unida al cuerpo base, estando para ello previsto en este punto un nervio 14 correspondiente indicado en la fig. 17 con líneas discontinuas.

Claims (5)

1. Engranaje de acoplamiento, especialmente en una caja de cambios, bien en un manguito de cambio o bien en una rueda de marcha, cuyos dientes están dispuestos por su parte inferior en una base cilíndrica (12) respecto del eje de rotación, son alargados en sentido axial y están provistos en su extremo de acoplamiento de un contorno de cubierta descendiente desde la parte inferior del diente (1) hasta la parte superior del diente (2), que presenta un borde (5) redondeado, caracterizado porque el radio de curvatura del borde de la cubierta aumenta desde la parte inferior del diente (1) hasta la parte superior del diente (2) según una función dada.

2. Engranaje de acoplamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el aumento obedece a una función lineal.

3. Engranaje de acoplamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el aumento es progresivo, por ejemplo según una función exponencial.

4. Engranaje de acoplamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las superficies inclinadas de la cubierta (6) que lindan lateralmente con el borde (5) de la cubierta, son superficies planas.

5. Engranaje de acoplamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el borde descendiente (5) de la cubierta sigue una línea recta o progresiva.