ES2197086T3 - Unidad de arranque. - Google Patents

Abstract

Unidad (30) de arranque con un elemento (1, 1.2a, 1.2b, 1.2c, 1.3a, 1.3b) para el uso en cajas de cambios, especialmente, en cajas de cambios automáticas, de sistemas motrices de vehículos, donde el elemento de arranque presenta un lado de accionamiento y un lado de toma de fuerza (E, A), el elemento de arranque se realiza

Description

Unidad de arranque.

La presente invención trata de una unidad de arranque para el uso en cajas de cambios, especialmente, en cajas de cambios automáticas, de sistemas motrices, especialmente, para el uso en vehículos, en particular con las características indicadas en el preámbulo de la reivindicación 1, así como una caja de cambios automática.

Las transmisiones para el uso en vehículos utilitarios, especialmente, en forma de cajas de cambios o cajas de cambios automáticas se conocen en una pluralidad de realizaciones. Todas tienen en común, generalmente, que el proceso de arranque se efectúa mediante un dispositivo de embrague en forma de un embrague por fricción o un convertidor hidrodinámico. Sin embargo, el uso de un embrague por fricción como elemento de arranque resulta problemático en los estados de funcionamiento caracterizados por un deslizamiento elevado por un período largo. Debido a la enorme carga térmica, el dispositivo de embrague se ve sometido a un gran desgaste. Con el fin de mantenerlo lo más reducido posible, el forro de fricción debe cumplir los requisitos correspondientes. Además, los fenómenos de desgaste provocan una corta vida útil del elemento de arranque. La desventaja de las soluciones con elementos de arranque en forma de convertidores hidrodinámicos radica básicamente en los costos elevados de la parte hidrodinámica, el requisito de prever un acoplamiento de desembragado, así como el sobredimensionamiento necesario de la parte mecánica de la transmisión.

Del documento DE19650339A1 se conoce la realización de una unidad constructiva de transmisión con un elemento de arranque en forma de embrague hidráulico. Con éste se crean, al menos, dos estados de funcionamiento: un primer estado de funcionamiento para la transmisión de la potencia en, al menos, dos etapas de cambio de marcha y un segundo estado de funcionamiento para el frenado. Aquí, ambas funciones se realizan mediante el embrague hidráulico. Éste comprende una rueda de bomba y una rueda de turbina que forman juntas una cámara toroidal de trabajo. El funcionamiento de un retardador hidrodinámico se realiza mediante la asignación del funcionamiento de la rueda de paletas del estator a la rueda de la bomba a través de la fijación respecto a las partes estáticas de transmisión y del funcionamiento de la rueda de paletas del rotor a la rueda de la turbina o mediante la asignación del funcionamiento de la rueda de paletas del estator a la rueda de paletas de la turbina a través de la fijación de la rueda de paletas respecto a las partes estáticas de la transmisión y del funcionamiento de la rueda de paletas del rotor a la rueda de la bomba. La rueda de paletas, que asume el funcionamiento de la rueda de paletas del rotor, se acopla en ambos casos al árbol de salida mediante la parte mecánica de la transmisión. Aquí, la unión del embrague hidráulico a al árbol motor o a la parte mecánica de embrague de la unidad constructiva de embrague se efectúa de modo que para el logro del primer estado de funcionamiento la rueda de la turbina se puede unir a la parte mecánica de la transmisión y la rueda de la bomba, al árbol de entrada de la transmisión, mientras que para la realización de la segunda forma de funcionamiento, es decir, el frenado, se fija una de las dos ruedas de paletas. Con este fin se asignan al embrague hidráulico, especialmente, a una rueda de paletas del embrague hidráulico elementos para la fijación y el desacoplamiento de la cadena de transmisión. Aunque esta realización permite el diseño de una unidad constructiva de transmisión especialmente compacta, presenta la desventaja básica de que la realización de ambas formas de funcionamiento hace necesaria una modificación correspondiente de la configuración o diseño de los elementos de conexión y, además, de que ambos funcionamientos sólo se pueden usar alternativamente, es decir, que durante el estado de funcionamiento de la transmisión de potencia a través del embrague hidrodinámico no es posible la creación de un momento de frenado mediante un dispositivo de frenado continuo, especialmente, un retardador hidrodinámico. Asimismo, debido a la forma especial de la unión no es posible la creación de un elemento de arranque estandarizado que se pudiera intercambiar libremente en unidades constructivas de transmisión ya existentes.

Una realización de una unidad de arranque, que comprende un embrague hidrodinámico y un acoplamiento de transición, ya se conoce de la memoria descriptiva US-PS4673071. Ésta comprende, además, un acoplamiento de desembragado, dispuesto entre una rueda de turbina y la salida de la unidad de arranque, que para ahorrar espacio en el caso representado se sitúa radialmente dentro de un diámetro, caracterizado por el diámetro interno de la cámara toroidal de trabajo, y, por consiguiente, sólo se necesita adicionalmente un espacio constructivo insignificante en dirección axial, lo que tiene en cuenta de forma especial la exigencia creciente de unidades de transmisión cortas. Una desventaja básica de este tipo de solución radica, sin embargo, en que, por una parte, el acoplamiento de desembrague, configurado en esta realización como embrague de discos múltiples, siempre participa en la transmisión de la potencia y, por tanto, se tiene que diseñar para la potencia máxima transmisible, lo que, por otro lado, obliga a concesiones respecto al espacio constructivo necesario y a la potencia transmisible, así como a la disposición del acoplamiento de desembrague que está vinculada a ello. Por lo demás, en el caso de este elemento constructivo se trata de un sistema con trabajos de desgaste del elemento constructivo, lo que condiciona la vida útil de toda la unidad de arranque y, con ello, también de la unidad constructiva de transmisión en caso de unión de la unidad de arranque a etapas de cambios posteriores. El gasto de técnica de control también resulta muy elevado en la realización de los procesos de cambio.

Por consiguiente, la invención tiene el objetivo de continuar desarrollando una unidad de arranque para el uso en unidades constructivas de cajas de cambios, especialmente, adecuadas para el uso en cajas de cambios automáticas de sistemas motrices de vehículos y vehículos utilitarios, de manera que se eviten las desventajas mencionadas antes. En este sentido se debe tener en cuenta en particular la realización de un proceso de arranque con el menor desgaste posible, independientemente de la duración del estado de deslizamiento elevado. La unidad de arranque en sí se debería poder caracterizar por un pequeño gasto de construcción y de la técnica de control, así como poder integrar fácilmente en el sistema motriz o en una unidad de transmisión de fuerza, por ejemplo, en forma de una unidad constructiva de transmisión, debiéndose observar las exigencias crecientes de una longitud constructiva pequeña. Por lo demás, si se usa en cajas de cambios o cajas de cambios automáticas, tiene que existir en los procesos de cambio la posibilidad de interrumpir la secuencia de cambios entre un motor de accionamiento y las etapas de cambio, conectadas después de la unidad de arranque, con medios sencillos sin un gasto adicional considerable.

Como otro aspecto de la invención, se deben mantener las ventajas de un componente multifuncional, teniendo éste, sin embargo, que poderse acoplar de forma fácil a unidades constructivas de cajas de cambios ya existentes, especialmente, a cajas de cambios automáticas.

La solución según la invención se describe mediante las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones secundarias se describen configuraciones ventajosas de la invención.

Según la invención, la unidad de arranque comprende un elemento de arranque en forma de un embrague hidráulico y un acoplamiento de transición que se conectan entre sí en paralelo, pero sólo engranan conjuntamente durante fases temporalmente breves o definidas, pudiéndose interrumpir por completo el flujo de potencia entre la entrada y la salida de la unidad de arranque. Esta posibilidad de interrupción se puede poner en práctica cuando la unidad de arranque se usa en cajas de cambios automáticas con una parte mecánica de transmisión, conectada a continuación, mediante la posibilidad de separar el acoplamiento de transición durante el vaciado simultáneo o habiéndose vaciado recientemente el embrague hidráulico o cuando se usa en cajas de cambios automáticas con una parte mecánica de transmisión y un juego de cambio posterior o cambio de grupos en el cambio entre las dos primeras de las etapas inferiores de cambio mediante el vaciado del embrague hidráulico. Ventajosamente, en una realización de este tipo los lados de toma de fuerza del embrague hidrodinámico y del acoplamiento de desembrague se unen de forma resistente a la torsión. La ventaja de una disposición de este tipo radica en que sólo se pueden diferenciar básicamente, en cada caso, dos estados respecto a la transmisión de potencia del accionamiento a la toma de fuerza, realizándose la transmisión de potencia de forma puramente mecánica a través del acoplamiento de transición o del elemento constructivo hidrodinámico, el embrague hidráulico. Esto hace posible con un control adecuado que se puedan aprovechar las ventajas de la transmisión de potencia a través de componentes hidrodinámicos para determinados estados de marcha, especialmente, para el estado de arranque. Éste se puede realizar de forma totalmente libre de desgaste, efectuándose en todos los demás estados de marcha una transición total del acoplamiento hidráulico sometido a deslizamiento. A partir de un estado de deslizamiento determinado que depende del diseño del embrague hidráulico, se realiza la transición a través de un acoplamiento entre la rueda de bomba y la rueda de turbina mediante el acoplamiento mecánico de transición. La potencia motriz de un motor de accionamiento, que se puede acoplar a la unidad de arranque, se transmite a la toma de fuerza con sólo pocas pérdidas condicionadas por los sistemas mecánicos de transmisión y a la energía auxiliar necesaria. Dado que para el uso en cajas de cambios, especialmente, en cajas de cambios sincronizadas, la unión entre el motor de accionamiento y la toma de fuerza se debería separar en el cambio entre dos etapas de cambio de marcha, se asigna esta tarea al acoplamiento de transición.

Respecto a la estructura del elemento de arranque, los componentes embrague hidráulico y acoplamiento de transición se disponen en general directamente cercanos entre sí.

La unión resistente a la torsión entre los lados de toma de fuerza del embrague hidráulico y del acoplamiento de transición se puede realizar aquí de forma separable o inseparable respecto al montaje. La misma unión se puede hacer en el primer caso mencionado con arrastre de forma y/o de fuerza. En el segundo caso la unión resistente a la torsión se efectúa mediante arrastre de materia o mediante la realización como unidad constructiva integral de la rueda de turbina del embrague hidráulico y la toma de fuerza del acoplamiento de transición, en caso de realización como embrague mecánico en construcción laminar en forma de disco de salida del acoplamiento de transición. La selección del tipo de unión se efectúa aquí en dependencia del diseño en que se debe realizar el embrague hidráulico y/o el acoplamiento de transición y de las exigencias concretas del caso de aplicación.

El acoplamiento de transición se realiza de tipo húmedo como embrague mecánico por fricción, preferentemente, en construcción laminar.

Preferentemente, la integración de ambos componentes, es decir, del embrague hidráulico y del acoplamiento de transición, se realiza en una carcasa común, girando el acoplamiento de transición en el medio de servicio del embrague hidráulico. Aquí, la carcasa, usada en común, puede estar formada por la carcasa del embrague hidráulico, una carcasa por separado o el elemento de conexión, por ejemplo, la carcasa del motor de accionamiento y/o de la transmisión, en el caso de integración en un sistema motriz para un vehículo. Se puede pensar en este caso, por ejemplo, en la conformación de la carcasa sólo a partir del motor de accionamiento, acoplable a la unidad de arranque, y/o de la unidad constructiva de transmisión, acoplable a la unidad de arranque, o a partir de ambos componentes acoplables.

La unidad de arranque, configurada según la invención, es muy pequeña y, por tanto, sólo influye poco en la longitud constructiva en caso de integración en una unidad constructiva de transmisión, especialmente, en una caja de cambios automática. La unidad de embrague hidráulico y acoplamiento de transición se puede ofrecer comercialmente y suministrar como unidad constructiva modular premontada. La integración en una unidad constructiva de transmisión se realiza con arrastre de fuerza y/o de forma, por ejemplo, mediante el encaje de la unidad constructiva modular en el árbol de entrada de la transmisión o mediante la realización de una unión árbol-cubo entre la toma de fuerza de la unidad de arranque y la entrada de la unidad constructiva de transmisión, realizándose el acoplamiento a través de una unión mecánica a la carcasa de la unidad constructiva de transmisión y/o del motor de accionamiento. En otro aspecto de la invención, los elementos de conexión del elemento de arranque, es decir, el accionamiento y la toma de fuerza, se pueden realizar de forma estándar para una pluralidad de unidades de arranque con distintos diseños, lo que provoca una reducción de los costos de fabricación y posibilita una fácil intercambiabilidad de las unidades de arranque en combinación con unidades constructivas de transmisión con vistas a la adaptación a diferentes casos de aplicación.

En otro aspecto de la invención, en el caso de la transmisión de acoplamiento se trata de un acoplamiento mecánico en construcción de discos, realizado como embrague de discos múltiples de tipo húmedo. Esto significa que el funcionamiento de las láminas es de tipo húmedo, lo que se puede lograr usando al mismo tiempo el medio de servicio, que se encuentra fuera de la cámara de trabajo del embrague hidráulico, como lubricante para el acoplamiento de transición. En este sentido se trata generalmente del medio de servicio, acumulado en el depósito de medio de servicio de la carcasa del embrague o en una cubeta de embrague o cámara de almacenamiento. En este caso hay que prever medidas adicionales de hermetización entre el embrague hidráulico y el acoplamiento de transición. El acoplamiento de transición se puede integrar de forma sencilla en la carcasa del embrague hidráulico y se puede usar una fuente de suministro de medio de servicio para dos funciones diferentes, concretamente, para el funcionamiento del embrague hidrodinámico como elemento de arranque y para la lubricación del acoplamiento de transición. Así se logra una forma de construcción especialmente compacta de la unidad de arranque libre de desgaste, respecto a su estructura y funcionalidad.

Con vistas a crear una unidad de arranque multifuncional, ésta presenta además, en otro aspecto de la invención, un elemento de frenado que se realiza, preferentemente, en forma de retardador hidrodinámico. Respecto a la unión del elemento de frenado al elemento de arranque, existen básicamente las dos posibilidades siguientes:

a)

Unión del dispositivo de frenado al accionamiento o a la entrada del elemento de arranque.

b)

Unión del dispositivo de frenado a la toma de fuerza del elemento de arranque.

En el primer caso mencionado se puede pensar en las dos posibilidades siguientes:

a)

Acoplamiento del dispositivo de frenado a la rueda de bomba del embrague hidráulico.

b)

Acoplamiento del dispositivo de frenado a la entrada, por ejemplo, del árbol motor del elemento de arranque.

La primera posibilidad mencionada tiene la ventaja de que, en caso de realizarse el dispositivo de frenado en forma de un retardador hidrodinámico, el rotor del retardador hidrodinámico se une de manera resistente a la torsión a la rueda de bomba del embrague hidráulico, disponiéndose el rotor del dispositivo hidrodinámico de frenado y la rueda de bomba del embrague hidráulico en un árbol común o conformándose el rotor y la rueda de bomba a partir de un elemento constructivo.

Respecto a la disposición espacial del dispositivo de frenado en relación con los demás componentes del elemento de arranque, existen las posibilidades siguientes:

a)

Disposición delante del embrague hidráulico, visto en posición de montaje en el sistema motriz en dirección del flujo de fuerza del accionamiento hacia la toma de fuerza.

b)

Disposición entre el acoplamiento de transición y el embrague hidráulico, visto en posición de montaje en el sistema motriz en dirección del flujo de fuerza del accionamiento hacia la toma de fuerza.

c)

Disposición detrás del embrague hidráulico, visto en posición de montaje en el sistema motriz en dirección del flujo de fuerza del accionamiento hacia la toma de fuerza.

En cada uno de los casos mencionados, el dispositivo de frenado, especialmente, el retardador hidrodinámico, se dispone espacialmente cerca del embrague hidráulico o del acoplamiento de transición. El dispositivo de frenado se puede integrar en la unidad modular a partir del embrague hidráulico y el acoplamiento de transición. Esto ofrece la ventaja de que, por una parte, se crea una unidad de arranque y frenado premontada, multifuncional y comercializable de forma independiente para la integración en cadenas de transmisión, especialmente en unidades constructivas de transmisión, y de que se pueda asignar a ambos sistemas un sistema común de suministro de medio de servicio y/o de conducción debido a la posibilidad de usar los mismos medios de servicio, pudiéndose aprovechar al mismo tiempo en común los dispositivos de refrigeración y/o los dispositivos de control. Estos dispositivos se pueden integrar adicionalmente en la unidad modular. El uso común de dispositivos de refrigeración y/o dispositivos de control no está vinculado al aprovechamiento común de un sistema de suministro de medio de servicio y/o de control. A cada componente se puede asignar un sistema propio.

La ventaja de un sistema común de suministro de medio de servicio y/o de conducción y/o de un dispositivo de refrigeración, que se puede usar en común, para el medio de servicio radica en una reducción del gasto constructivo para los sistemas de potencia necesarios para la realización de la forma de funcionamiento de los elementos hidrodinámicos. Especialmente, se pueden aprovechar óptimamente los sistemas porque la puesta en marcha del embrague hidráulico y del retardador hidrodinámico ocurre en diferentes estados de funcionamiento. El retardador hidrodinámico usa así prácticamente el sistema de suministro de medio de servicio y/o el dispositivo de refrigeración o el sistema de refrigeración en los estados de funcionamiento, en que no se acciona el embrague hidráulico, mientras que el embrague hidráulico aprovecha el sistema de suministro de medio de servicio o de conducción y/o el dispositivo el dispositivo de refrigeración o el sistema de refrigeración en los estados de funcionamiento, en que el retardador no se acciona. El diseño del sistema de suministro de medio de servicio y/o de los dispositivos de refrigeración o del sistema de refrigeración se realiza aquí en correspondencia con los componentes con una carga mayor, garantizándose un aprovechamiento óptimo debido al uso alterno por parte del embrague hidráulico y del retardador hidrodinámico.

La unidad de arranque comprende otros componentes, preferentemente, un dispositivo para la amortiguación de las vibraciones, preferentemente, un amortiguador de vibraciones de torsión. Éste se puede asignar funcionalmente al lado del accionamiento, siendo especialmente ventajosa esta realización, o al lado de la toma de fuerza, pudiéndose diferenciar respecto a la disposición espacial entre una disposición del amortiguador de vibraciones de torsión, visto en posición de montaje:

a)

espacialmente, delante del embrague hidráulico y delante del acoplamiento de transición,

b)

espacialmente, delante del embrague hidráulico y detrás del acoplamiento de transición o

c)

espacialmente, detrás del embrague hidráulico.

La combinación de embrague hidráulico, acoplamiento de transición y, eventualmente de forma adicional, un retardador hidrodinámico y/o un amortiguador de vibraciones de torsión y la integración en una unidad constructiva modular posibilita la creación de un componente de accionamiento multifuncional con una demanda pequeña de espacio constructivo, pudiendo estar integrado este elemento en una carcasa común. Aquí se puede usar como carcasa común la carcasa del embrague hidráulico y/o del retardador hidrodinámico. Sin embargo, se puede pensar también en crear la carcasa a partir de las carcasas de los elementos de conexión. El acoplamiento a los elementos de conexión, por ejemplo, de una unidad constructiva de transmisión, se realiza mediante arrastre de fuerza y/o de forma. En el caso más simple, toda la unidad constructiva modular se encaja en el árbol de entrada de la transmisión. Se puede pensar en otras realizaciones de la unión entre la toma de fuerza de la unidad de arranque y el árbol de entrada de la transmisión, lo que depende del criterio del técnico competente.

La solución según la invención se explica a continuación mediante figuras. Muestran en detalle:

Fig. 1 una forma de realización según la invención, representada esquemáticamente, con una unión del retardador hidrodinámico al accionamiento del elemento de arranque y la disposición de un dispositivo para la amortiguación de vibraciones entre el acoplamiento de transición y el embrague hidráulico;

Fig. 2 una realización según la figura 1 con una disposición de un dispositivo para la amortiguación de vibraciones delante del acoplamiento de transición;

Fig. 3 otra realización de una unidad de arranque con una unión del retardador hidrodinámico a la toma de fuerza del elemento de arranque;

Fig. 4 una realización según la figura 3 con una disposición del amortiguador de vibraciones de torsión delante de la entrada del acoplamiento de transición;

Fig. 5 una realización constructiva posible de una unidad de arranque según la figura 1.

La figura 1 muestra una representación simplificada en forma de esquema de una unidad 30 de arranque, configurada según la invención, que tiene un elemento 1 de arranque. Éste comprende, al menos, un embrague hidráulico 2 y un acoplamiento 3 de transición. El embrague hidráulico 2 y el acoplamiento 3 de transición se conectan en paralelo. El embrague hidráulico 2 comprende, al menos, una rueda primaria, que actúa como rueda 4 de bomba, y una rueda secundaria, que actúa como rueda 5 de turbina, las que forman juntas una cámara toroidal 6 de trabajo. El acoplamiento 3 de transición se realiza como acoplamiento de discos, preferentemente, en forma de embrague de discos múltiples. Éste comprende, al menos, un disco 7 de entrada de embrague y un disco 8 de salida de embrague que se pueden poner en unión activa entre sí, al menos, indirectamente por arrastre de fricción. La unidad 30 de arranque comprende además un accionamiento o entrada E, que se puede acoplar, al menos, indirectamente a un motor de accionamiento no representado aquí, y una toma A de fuerza que se puede acoplar, al menos, indirectamente a la toma de fuerza en el sistema motriz. El accionamiento E y la toma A de fuerza se realizan generalmente en forma de árboles macizos y huecos. Según la invención, el flujo de potencia en la unidad de arranque se puede interrumpir por completo. Además, el lado 10 de toma de fuerza del embrague hidráulico 2 y el lado de toma de fuerza del acoplamiento 3 de transición se unen entre sí de forma resistente a la torsión. La rueda 5 de turbina funciona aquí como lado de toma de fuerza del embrague hidráulico 2 y el disco 8 de salida de embrague, como lado de toma de fuerza del acoplamiento 3 de transición. En caso de un uso en vehículos en funcionamiento de tracción, es decir, cuando se transmite la potencia de un motor de accionamiento a las ruedas que se deben impulsar, el flujo de potencia a través de la unidad de arranque se realiza a través del embrague hidráulico 2 o del acoplamiento 8 de transición. La toma de fuerza del embrague hidráulico 2, es decir, la rueda 5 de turbina, y la toma de fuerza del acoplamiento 3 de transición, es decir, el disco 8 de salida de embrague, se unen con este fin de forma resistente a la torsión, al menos, indirectamente a la toma 10 de fuerza del elemento 1 de arranque que, en caso de integración del elemento 1 de arranque en una unidad constructiva de transmisión, especialmente, de una caja de cambios automática, funciona al mismo tiempo como accionamiento o entrada de los dispositivos convertidores de par/número de revoluciones conectados a continuación, por ejemplo, en forma de juegos de rueda planetaria y/o juegos de rueda recta.

La disposición espacial del acoplamiento 3 de transición, respecto al embrague hidráulico 2, se realiza delante del embrague hidráulico 2, en caso de una integración de la unidad 30 de arranque en una cadena de transmisión, visto en posición de montaje en dirección del flujo de fuerza. El proceso de arranque se realiza mediante el accionamiento o la transmisión de potencia a través del embrague hidráulico 2. El acoplamiento 3 de transición no se acciona en este estado. El embrague hidráulico 2 asume aquí de forma básicamente libre de desgaste la transmisión del momento del motor de accionamiento acoplado a la unidad 30 de arranque. En dependencia de la realización del embrague hidráulico 2, se efectúa, a partir que se alcanza un estado determinado de deslizamiento, su transición a través del acoplamiento de la rueda 4 de bomba y la rueda 5 de turbina mediante el acoplamiento 3 de transición. Las ventajas de la transmisión hidrodinámica se aprovechan por completo de esta forma en el intervalo de las diferencias elevadas del número de revoluciones, es decir, en el intervalo de arranque, mientras que en todos los demás estados de marcha, en los que una transmisión hidrodinámica de potencia influiría negativamente en la eficiencia total, la parte hidrodinámica se extrae del flujo de potencia y la potencia, tras concluir el proceso de arranque, se transmite básicamente sin pérdidas a la toma 10 de fuerza mediante el cierre del acoplamiento 3 de transición y, con ello, a las ruedas en caso de un uso en vehículos. En este sentido se destaca especialmente la posibilidad de la transmisión de potencia, casi libre de desgaste, en el intervalo de un deslizamiento de acoplamiento elevado durante un período muy largo.

La unidad 30 de arranque comprende, además, un dispositivo 11 de frenado que se realiza, preferentemente, como retardador hidrodinámico para poder aprovechar las ventajas de la transmisión hidrodinámica de potencia también para el proceso de frenado. El retardador hidrodinámico 11 comprende para ello un rotor 12 y un estator 13. La unión del rotor 12 y, con ello, el efecto del retardador hidrodinámico se realiza al accionamiento E en correspondencia con la figura 1. Con este fin, el rotor 12 del retardador hidrodinámico se puede acoplar, por ejemplo, directamente a la rueda 4 de bomba o puede actuar directamente sobre el accionamiento A o la unión 14 del accionamiento E con la rueda 4 de bomba del embrague hidráulico 2. El retardador hidrodinámico 11 se dispone así, desde el punto de vista puramente funcional, delante del embrague hidráulico o del acoplamiento de transición, sin embargo, visto en posición de montaje del elemento de arranque en caso de transmisión de potencia en el funcionamiento de tracción del accionamiento E a la toma A de fuerza de la unidad 30 de arranque, se sitúa espacialmente detrás del acoplamiento de transición y del embrague hidráulico 2. Los dos componentes hidrodinámicos, es decir, el embrague hidráulico 2 y el retardador hidrodinámico 11, se disponen espacialmente muy cerca uno al lado del otro. Esto ofrece la ventaja de que, por ejemplo, las tuberías de suministro para los componentes hidrodinámicos, concretamente, para el embrague hidráulico 2 y el retardador hidrodinámico 11, se pueden mantener lo más cortas posibles y de que se pueden asignar adicionalmente a ambos componentes un sistema común de suministro de medio de servicio. El sistema de suministro de medio de servicio se indica aquí con la referencia 15. Este sistema comprende elementos para el transporte del medio de funcionamiento, por ejemplo, un dispositivo 16 de bombeo en forma de una bomba de rueda dentada, así como elementos para influir en la circulación del medio de servicio, por ejemplo, en forma de un sistema de control y/o regulación, no representado, que comprende, al menos, un dispositivo de control y dispositivos de regulación. En un sistema de suministro de medio de servicio, usado en común, los elementos de refrigeración del medio 18 de servicio, que se realizan, por ejemplo, en forma de dispositivos de refrigeración o intercambiadores de calor, se aprovechan para ambos componentes. El sistema de suministro de medio de servicio se puede realizar aquí como circuito abierto o circuito cerrado. En el caso representado, el sistema de suministro de medio de servicio se ha configurado como circuito abierto 15, pudiéndose prever, por ejemplo, un tanque en la carcasa del embrague hidráulico 2 como fuente de suministro del medio de servicio. El sistema de suministro de medio de servicio se representa en la figura de forma puramente esquemática, respecto al modo de funcionamiento, para facilitar la explicación.

El embrague hidráulico 2, el acoplamiento 3 de transición y el retardador hidrodinámico 11 forman, preferentemente, una unidad constructiva modular que se puede ofrecer y comercializar premontada y como unidad constructiva independiente. Ésta se puede integrar, por ejemplo, como módulo en una transmisión. Aquí, la integración se puede realizar mediante encaje, sujeción por brida u otro tipo de unión. En el módulo se integra adicionalmente un dispositivo para la amortiguación de vibraciones en forma de un amortiguador 17 de vibraciones de torsión que en el caso representado se asigna funcionalmente a la toma 10 de fuerza. Con este fin, el amortiguador 17 de vibraciones de torsión se dispone sobre un árbol unido de forma resistente a la torsión a la toma 10 de fuerza, actuando el amortiguador 17 de vibraciones de torsión detrás de estos componentes tanto en caso de transmisión de potencia a través del acoplamiento 3 de transición como a través embrague hidráulico 2. Visto puramente de forma espacial en posición de montaje, el amortiguador 17 de vibraciones de torsión se dispone entre el acoplamiento 3 de transición y el embrague hidráulico 2. La integración del amortiguador 17 de vibraciones de torsión en una unidad constructiva modular con el embrague hidráulico 2 el acoplamiento 3 de transición y el retardador hidrodinámico 11 posibilita la creación de una unidad combinada de arranque y frenado que se puede integrar en una transmisión como unidad premontada.

La figura 2 muestra en una representación simplificada en forma de esquema otra realización de una unidad de arranque, configurada según la invención, con un elemento 1.2, que comprende un embrague hidráulico 2.2, un acoplamiento 3.2 de transición, un dispositivo 11.2 de frenado en forma de un retardador hidrodinámico y un amortiguador 17.2 de vibraciones de torsión. La estructura básica, respecto a la disposición de acoplamiento 3.2 de transición, embrague hidráulico 2.2 y retardador hidrodinámico 11.2 entre sí, coincide en lo esencial con la estructura descrita en la figura 1, por lo que se usan las mismas referencias para elementos iguales. Sin embargo, el amortiguador 17.2 de vibraciones de torsión se dispone en el lado 9.2 del accionamiento del elemento de arranque delante de las entradas del acoplamiento 3.2 de transición o del embrague hidráulico 2.2. El amortiguador 17.2 de vibraciones de torsión se une de forma resistente a la torsión al disco 8.2 de entrada de embrague, en el caso representado. El amortiguador 17.2 de vibraciones de torsión se dispone espacialmente, visto en posición de montaje del elemento 1.2 de arranque en dirección del flujo de fuerza en funcionamiento de tracción, delante del acoplamiento 3.2 de transición y del embrague hidráulico 2.2. Sin embargo, los distintos componentes, es decir, el embrague hidráulico 2.2, el acoplamiento 3.2 de transición, el retardador hidrodinámico 11.2 y el amortiguador 17.2 de vibraciones de torsión se disponen espacialmente muy cercanos entre sí.

Las realizaciones de las unidades 30 de arranque según las figuras 1 y 2 contienen un retardador 11 ó 11.2, dispuesto en el lado primario y cuyo rotor 12 ó 12.2 se une a la rueda 4 ó 4.2 de bomba y, con ello, directamente al acoplamiento al motor de accionamiento, es decir, por ejemplo, al cigüeñal. Con esto se posibilita un frenado libre de desgaste en el uso en vehículos y se cumplen las exigencias legales planteadas al tercer freno independiente. Resulta decisivo para esta unión que en los cambios a marchas superiores e inferiores en un juego de transmisión, conectado a continuación del elemento 1 ó 2 de arranque, el retardador no provoque momentos adicionales de arrastre. El retardador 11 ó 11.2 se desconecta, respecto a su efecto de frenado, en caso de un cambio a marcha inferior y se vuelve a conectar mediante el acoplamiento mecánico de transición después que se ha realizado el cambio a la marcha inferior. El control del momento de frenado en sí se realiza a través del control del estado de llenado.

La figura 3 muestra la realización de una unidad de arranque con un elemento 1.3 de arranque según la figura 1, respecto a la disposición espacial y funcional del acoplamiento 3.3 de transición, el embrague hidráulico 2.3 y el amortiguador 17.3 de vibraciones de torsión, así como a la disposición espacial del retardador hidrodinámico 11.3. Sin embargo, el rotor 12.3 del retardador hidrodinámico 11.3 se une a la toma 10.3 de fuerza del elemento 1.3 de arranque. Esto significa detalladamente un acoplamiento resistente a la torsión a la toma de fuerza del acoplamiento 3.3 de transición, especialmente, del disco 9.3 de salida de embrague y, con ello, por ejemplo, a la entrada no representada del juego de transmisión conectado a continuación.

La figura 4 muestra una realización de la unidad 30 de arranque con un elemento 1.4 de arranque según la figura 2, respecto a la disposición del acoplamiento 3.4 de transición, el embrague hidráulico 2.4 y el amortiguador 17.4 de vibraciones de torsión, realizándose, sin embargo, la unión del retardador hidrodinámico 11.4 de forma análoga a la descrita en la figura 3.

La figura 5 muestra una posible realización constructiva de una unidad 30 de arranque con un elemento 1.5 de arranque, en la que el proceso de conexión, control o regulación del embrague hidráulico 2.5 se efectúa, en dependencia del camino o la presión, por parte del accionamiento o el control del acoplamiento 3.5 de transición. La estructura principal coincide con la descrita en la figura 1. Por consiguiente, se usan las mismas referencias para elementos iguales.

El lado de entrada del acoplamiento 3.5 de transición, es decir, el disco 7.5 de entrada del embrague, se une a un elemento 26 de pistón que, visto en posición de montaje del elemento de arranque, se desplaza en dirección axial cuando se separa el acoplamiento 3.5 de transición y que debido al movimiento relativo ejerce presión sobre un medio de presión situado en la carcasa común 19, usándose la presión como magnitud de regulación para solicitar los elementos que influyen en el suministro de medios de servicio del embrague hidráulico 2.5. Los elementos que influyen, se representan aquí con la referencia 20 y comprenden, al menos, un dispositivo 21 de válvula que se realiza en forma de una válvula distribuidora que se puede configurar como válvula de mando o válvula proporcional. Aquí se usa como carcasa común 19 la campana de embrague que se une de forma resistente a la torsión a la rueda 2.5 de bomba, forma con ésta, preferentemente, una unidad constructiva y a la que se asigna un elemento 22 de tapa. Además, en la figura 5 se puede ver el acoplamiento mecánico entre el disco 8.5 de salida de embrague del acoplamiento 3.5 de transición y la toma de fuerza del embrague hidráulico 2.5, especialmente, de la rueda 5.5 de turbina del embrague hidráulico que se realiza, por ejemplo, mediante la unión con arrastre de forma 23. Adicionalmente, con vistas a posibilitar el control y la regulación del embrague hidráulico 2.5, existe la posibilidad de prever otros elementos que influyen en el suministro de medios de servicio, por ejemplo, en forma de un tubo extractor 24 que extrae de la cubeta 25 de embrague el medio de servicio procedente de la cámara 6.5 de trabajo y lo alimenta de nuevo a la circulación de trabajo mediante un circuito abierto o cerrado.

Las posibilidades de realización, representadas en las figuras 1 a 5, respecto al acoplamiento entre sí de los distintos componentes de las unidades de arranque representan formas de realización posibles, a las que no se limita, sin embargo, el ámbito de protección de la presente invención. La combinación de acoplamiento de transición, embrague hidráulico, amortiguador de vibraciones de torsión y retardador hidrodinámico y la integración en una unidad constructiva modular ofrecen la ventaja de realizar una pluralidad de tareas diferentes con un componente de accionamiento, manteniéndose al mismo tiempo un tamaño constructivo pequeño y una funcionalidad elevada con un gasto constructivo reducido. La unidad constructiva modular se puede fabricar premontada y ofrecerse, así como comercializarse como componente de accionamiento independiente. Éste se puede integrar sencillamente en conceptos de transmisiones ya existentes o en conceptos para nuevas transmisiones. La unión a un dispositivo convertidor de par/número de revoluciones se puede realizar aquí, en el caso más sencillo, mediante un acoplamiento con arrastre de fuerza y/o de forma. La configuración constructiva concreta de las posibilidades de acoplamiento de los distintos componentes entre sí y al accionamiento o la toma de fuerza de la unidad de arranque depende aquí del criterio del técnico competente.

Lista de referencias

1,

1.2, 1.3, 1.4, 1.5 Elemento de arranque

2,

2.2, 2.3, 2.4, 2.5 Embrague hidráulico

3,

3.2, 3.3, 3.4, 3.5 Acoplamiento de transición

4,

4.2, 4.3, 4.4, 4.5 Rueda de bomba

5,

5.2, 5.3, 5.4, 5.5 Rueda de turbina

6,

6.2, 6.3, 6.4, 6.5 Cámara toroidal de trabajo

7,

7.2, 7.3, 7.4, 7.5 Disco de entrada de embrague

8,

8.2, 8.3, 8.4, 8.5 Disco de salida de embrague

9,

9.2, 9.3, 9.4, 9.5 Accionamiento

10,

10.2, 10.3, 10.4 Toma de fuerza

11,

11.2, 11.3, 11.4 Dispositivo de frenado, retardador hidrodinámico

12,

12.2, 12.3, 12.4 Rotor

13,

13.2, 13.3, 13.4 Estator

14

Unión entre el accionamiento y la rueda de bomba del embrague hidráulico

15

Sistema de suministro de medio de servicio

16

Dispositivo de bombeo de medio de servicio

17,

17.2, 17.3, 17.4 Amortiguador de vibraciones de torsión

18

Elemento de refrigeración

19

Carcasa

20

Elementos que influyen en el suministro de medio de servicio

21

Dispositivo de válvula

22

Elemento de tapa

23

Unión con arrastre de forma

24

Tubo extractor

25

Cubeta de embrague

26

Pistón

30

Unidad de arranque

Claims (25)

1. Unidad (30) de arranque con un elemento (1, 1.2a, 1.2b, 1.2c, 1.3a, 1.3b) para el uso en cajas de cambios, especialmente, en cajas de cambios automáticas, de sistemas motrices de vehículos, donde el elemento de arranque presenta un lado de accionamiento y un lado de toma de fuerza (E, A), el elemento de arranque se realiza como embrague hidráulico (2, 2.2a, 2.2b, 2.2c) que comprende, al menos, una rueda (4, 4.2a, 4.2b, 4.2c) de bomba y una rueda (5, 5.2a, 5.2b, 5.2c) de turbina; tiene un acoplamiento (3, 3.2a, 3.2b, 3.2c) de transición, el acoplamiento (3, 3.2a, 3.2b, 3.2c) de transición y el embrague hidráulico (2, 2.2a, 2.2b, 2.2c) se conectan en paralelo y el flujo de potencia entre el lado de accionamiento y el lado de toma de fuerza (E, A) se puede interrumpir por completo, caracterizada porque la interrupción completa del flujo de potencia se realiza mediante la posibilidad de separar el acoplamiento de transición durante el vaciado simultáneo o habiéndose vaciado ya el embrague hidráulico (2, 2.2a, 2.2b, 2.2c) o en etapas de cambio con transmisión de potencia a través del embrague hidráulico (2, 2.2a, 2.2b, 2.2c) mediante el vaciado del embrague hidráulico.

2. Unidad (30) de arranque según la reivindicación 1, caracterizada porque los lados de toma de fuerza del acoplamiento (3, 3.2a, 3.2b, 3.2c) de transición y del embrague hidráulico (2, 2.2a, 2.2b, 2.2c) se unen de forma resistente a la torsión.

3. Unidad (30) de arranque según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el acoplamiento (3, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5) de transición se realiza como acoplamiento de disco en construcción laminar.

4. Unidad (30) de arranque según la reivindicación 3, caracterizada porque el acoplamiento (3, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5) de transición y el embrague hidráulico (2, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) se disponen en una carcasa común (19) y porque el acoplamiento (3, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5) de transición gira en el medio de servicio del embrague hidráulico (2, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5).

5. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque a ésta se asigna un dispositivo de frenado.

6. Unidad (30) de arranque según la reivindicación 5, caracterizada porque el dispositivo de frenado se realiza como retardador hidrodinámico (11, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5).

7. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizada porque el acoplamiento (3, 3.2, 3.3, 3.4) de transición, el embrague hidráulico (2, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) y el dispositivo de frenado forman una unidad constructiva modular.

8. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizada porque el dispositivo de frenado se acopla al accionamiento (9, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5).

9. Unidad (30) de arranque según la reivindicación 8, caracterizada porque la rueda (4, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5) del embrague hidráulico (2, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) y el rotor (12, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5) del retardador hidrodinámico (11, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5) se pueden unir entre sí de forma resistente a la torsión.

10. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizada porque el rotor (12, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5) del retardador hidrodinámico (11, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5) se puede unir a la toma (10, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5) de fuerza de la unidad (30) de arranque de forma resistente a la torsión.

11. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizada porque el estator del retardador hidrodinámico se dispone entre el rotor del retardador hidrodinámico y el embrague hidráulico.

12. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizada porque el rotor (12, 12.2, 12.3, 12.4) del retardador hidrodinámico (11, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5) se dispone entre el estator (13, 13.2, 13.3, 13.4, 13.5) del retardador hidrodinámico (11, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5) y el embrague hidráulico (2, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5).

13. Unidad (30) de arranque según la reivindicación 12, caracterizada porque el rotor (12, 12.2, 12.5) del retardador hidrodinámico (11, 11.2, 11.5) se une a la rueda (4, 4.2, 4.5) de bomba del embrague hidráulico (2, 2.2, 2.5) de forma resistente a la torsión.

14. Unidad (30) de arranque según la reivindicación 13, caracterizada porque el rotor (12, 12.2, 12.5) del retardador hidrodinámico (11, 11.2, 11.5) y la rueda (4, 4.2, 4.5) de bomba del embrague hidráulico (2, 2.2, 2.5) forman una unidad constructiva.

15. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 6 a 14, caracterizada porque al retardador hidrodinámico (11, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5) y al embrague hidráulico (2, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) se asigna un dispositivo estático para el suministro y/o la distribución del medio de servicio.

16. Unidad (30) de arranque según la reivindicación 15, caracterizada porque en el dispositivo se pueden integrar los dispositivos de control, bombeo y regulación.

17. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque a ésta se asigna un dispositivo para la amortiguación de vibraciones.

18. Unidad (30) de arranque según la reivindicación 15, caracterizada porque el dispositivo para la amortiguación de vibraciones comprende, al menos, un amortiguador (17, 17.2, 17.3, 17.4) de vibraciones de torsión.

19. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 17 ó 18, caracterizada porque ésta forma una unidad constructiva modular con el dispositivo para la amortiguación de vibraciones.

20. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizada porque el dispositivo para la amortiguación de vibraciones se puede unir a la entrada del acoplamiento (3.2, 3.4) de transición.

21. Unidad (30) de arranque según la reivindicación 20, caracterizada porque el dispositivo para la amortiguación de vibraciones se dispone espacialmente delante del acoplamiento (3.2, 3.4) de transición, visto en posición de montaje en dirección del flujo de fuerza en funcionamiento de tracción.

22. Unidad (30) de arranque según la reivindicación 21, caracterizada porque el dispositivo para la amortiguación de vibraciones se dispone entre el acoplamiento de transición y el embrague hidráulico.

23. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizada porque el dispositivo para la amortiguación de vibraciones se puede unir al lado (10, 10.2, 10.3, 10.4) de la toma de fuerza.

24. Unidad (30) de arranque según una de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizada porque la interrupción completa del flujo de potencia se realiza mediante el acoplamiento de transición.

25. Caja de cambios, especialmente, caja de cambios automática con un árbol de entrada de la transmisión y un árbol de salida de la transmisión, con una unidad de arranque, según una de las reivindicaciones 1 a 24, que se puede unir al árbol de entrada de la transmisión de forma resistente a la torsión.