ES2197476T3 - Mecanismo de engranajes de marchas multiples para bicicletas. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN ENGRANAJE DE MULTIPLES MARCHAS PARA BICICLETAS. EL ENGRANAJE CONTIENE UN EJE (1) QUE ES FIJADO ROTACIONALMENTE AL CUADRO DE LA BICICLETA, UN MECANISMO DE ACCIONAMIENTO QUE ESTA MONTADO GIRATORIAMENTE SOBRE EL EJE (1), UN CASQUILLO (12) QUE ESTA MONTADO GIRATORIAMENTE SOBRE EL EJE (1) Y UN ENGRANAJE (15) DE CONEXION PLANETARIO CON AL MENOS UN ENGRANAJE (19) SOLAR QUE ESTA MONTADO GIRATORIAMENTE SOBRE EL EJE (1), UN ENGRANAJE (24) DE ANILLO, UNA RUEDA (17) SOLAR Y UNA RUEDA (18) PLANETARIA MONTADAS GIRATORIAMENTE DE MANERA CORRESPONDIENTE. ADICIONALMENTE AL DISPOSITIVO (26) DE CONEXION SE DISPONE DE UN DENTADO (77), UNA RUEDA DE TRINQUETE (74) Y UN ELEMENTO (76) DE ACTUACION MONTADO GIRATORIAMENTE Y DETERMINADO PARA EL CONTROL DE LOS INDICADOS ELEMENTOS, QUE PUEDEN SER OPERADOS A PARTIR DEL EXTERIOR DEL CASQUILLO (12), PERMITIENDO QUE LA RUEDA DE TRINQUETE ENGRANE O SE DESENGRANE CON RESPECTO AL ENGRANAJE (77) DENTADO PARA SELECCIONAR LAS RELACIONES DE TRANSMISION. DE ACUERDO CON LA INVENCION EL DENTADO (77) PUEDE SER CONFIGURADO SOBRE LA RUEDA (19) SOLAR, TENIENDO EL EJE (1) UNA SECCION QUE ESTA CONFIGURADA COMO CUERPO HUECO Y QUE RECIBE EL ELEMENTO (76) DE ACTUACION Y LA RUEDA DE TRINQUETE DE CONEXION (74) ESTA MONTADA EN UNA ROTURA (83) DE UNA PARED EXTERIOR DE LA INDICADA SECCION, DEFINIENDO EL CUERPO HUECO.

Description

Mecanismo de engranajes de marchas múltiples para bicicletas.

La presente invención se refiere a un mecanismo de engranajes de marchas múltiples del tipo indicado en el preámbulo de la reivindicación 1.

Mecanismos de engranajes de marchas múltiples para bicicletas, particularmente en forma de cubos del mecanismo de engranajes de marchas múltiples, se conocen en numerosas formas de realización. Los mismos sirven, al igual que cambios de marcha de cadena, para poner a disposición varias marchas o relaciones de multiplicación seleccionables. Hasta ahora podían realizarse, con este tipo de mecanismos de engranajes, hasta doce marchas, lo cual se consigue, por regla general, disponiendo uno tras otro al menos dos mecanismos de engranajes de ruedas planetarias, denominados escuetamente engranajes planetarios (DE 4203 509 A1, DE 43 42 347 C1.).

Para la realización de las distintas marchas suele ser habitual, en tales engranajes, vincular al menos un piñón central selectivamente de forma fija contra rotación con el árbol del cubo, entendiéndose generalmente bajo vinculación "fija contra rotación" que el piñón central solamente queda vinculado fijamente con el árbol del cubo en un sentido de giro seleccionado, en tanto que en el sentido de giro opuesto puede girar sobre el árbol del cubo a modo de marcha libre. Para el establecimiento de este estado sirven gatillos de trinquete, aptos para engranar en dentados y selectivamente ser alejados de éstos.

En conocidos mecanismos de engranajes de marchas múltiples del tipo arriba citado (EP 0 383 350 B1, DE 41 42 867 A1) el dentado consiste de dientes radialmente sobresalientes, aplicados en la camisa exterior de un árbol del cubo, mientras que los gatillos de trinquete consisten en palancas basculantes elásticamente pretensadas, apoyadas giratoriamente en los piñones centrales. Para evitar un engrane de los gatillos de trinquete en el dentado o volver a liberar de su engrane gatillos de trinquete que se hallen ya engranados, está adicionalmente previsto un casquillo de cambio apoyado giratoriamente sobre el árbol del cubo y dotado de lengüetas de enclavamiento. Dicho casquillo puede ser girado sobre el árbol del cubo de tal modo que o bien se impida el encaje de los gatillos de trinquete en los huecos entre los dientes o bien vuelvan a liberarse de su engrane gatillos de trinquete ya encajados, mediante subida sobre una correspondiente superficie oblicua.

Un problema de tales dispositivos de cambio consiste en que dan lugar a un no despreciable aumento de diámetro, y con ello también a un aumento del peso, del cubo del mecanismo, ya que todas las partes conmutables deben estar dispuestas en la zona de actuación del casquillo de cambio que rodea el árbol. del cubo. Además, el casquillo de cambio obstaculiza la aplicación de ulteriores dispositivos de cambio, particularmente de aquellos que operen con correderas de cambio axialmente desplazables, dispuestas en ranuras de guía del árbol del cubo (DE 42 03 509 A1), de manera que o bien el cubo de marchas múltiples debe configurarse de gran tamaño y por tanto también pesado o bien todo el mecanismo de cambio debe componerse de componentes tan pequeños y débilmente dimensionados que resulte una elevada propensión a las averías.

En contraposición a todo ello, la finalidad de la presente invención consiste en realizar el mecanismo de engranajes de marchas múltiples del tipo arriba citado de tal modo que los dispositivos de cambio no tengan como consecuencia aumento esencial alguno del diámetro del mecanismo de engranajes y no obstante quede garantizada una elevada seguridad operativa.

Para la consecución de esta finalidad sirven las características de la reivindicación 1.

Ulteriores características ventajosas se desprenden de las subreivindicaciones.

A continuación se describirá la invención más detalladamente mediante un ejemplo de realización de la misma y con relación a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Fig. 1 es una vista en sección longitudinal de un mecanismo de engranajes de marchas múltiples según la invención;

las Figs. 2 a 4 son sendas vistas en sección transversal de engranajes planetarios del mecanismo de engranajes, aproximadamente según las líneas II-II a IV-IV de la Fig. 1, a una escala ligeramente aumentada;

la Fig. 5 muestra un esquema de principio del mecanismo de engranajes según la Fig. 1;

la Fig. 6 es una vista de alzado de un acoplamiento de embrague del mecanismo de engranajes de marchas múltiples según la Fig. 1, a escala aumentada;

las Figs. 7 y 8 muestran sendas vistas en sección según las líneas VII-VII y VIII-VIII de la Fig. 6;

la Fig. 9 muestra, en una ilustración en perspectiva, a mayor escala y de forma explosionada, un tramo, dotado de un gatillo de trinquete, de un árbol del cubo según la invención;

la Fig. 10 es una ilustración correspondiente a la Fig. 9, pero en combinación con un piñón central montado sobre el árbol del cubo;

las Figs. 11 a 13 muestran sendas vistas en sección transversal de la disposición según la Fig. 10, en tres distintas posiciones de un gatillo de trinquete;

la Fig. 14 es una vista de planta del árbol del mecanismo de engranajes según la invención, de acuerdo con la Fig. 1, a una escala ligeramente reducida;

la Fig. 15 es una vista de planta de un árbol de levas y de cambio según la invención del mecanismo de engranajes según la Fig. 1;

la Fig. 16 muestra diversas vistas en sección del árbol del cubo según la Fig. 14, con árbol de levas y de cambio según la Fig. 15 insertado en el mismo, según las líneas A-A a F-F de las Figs. 14 y 15; y

la Fig. 17 es una ilustración esquemática de las posiciones relativas de levas y ranuras de guiado del árbol de levas y de cambio según la Fig. 15, en una vista en desarrollo.

Un mecanismo de engranajes de marchas múltiples, configurado especialmente como cubo del mecanismo de engranajes de marchas múltiples para bicicletas, comprende, según la Fig. 1, un árbol hueco 1 del cubo, cuyos extremos 1a, realizados a modo de muñones, se disponen en correspondientes extremos inferiores de partes del cuadro 2, ilustradas sólo esquemáticamente, y son susceptibles de ser montados en éstas, de forma fija contra rotación, por ejemplo mediante una sujeción rápida convencional, tuercas o de otra manera. En el lado de accionamiento, el árbol del cubo 1 está provisto de cojinetes de bolas 3, posicionados axialmente sobre el mismo por medio de un anillo de apriete 4. Por medio de los cojinetes de bolas 3 está apoyado giratoriamente sobre el árbol del cubo 1 un elemento de arrastre 7, firmemente unido con un piñón de accionamiento 5 para una cadena 6 o similar. En el lado de salida, y a una distancia preseleccionada del anillo de apriete 4, el árbol del cubo 1 comprende una brida radial 1b, a la cual está fijado mediante tornillos 8, de forma axialmente no desplazable y fija contra rotación, un aro de apoyo 9 zunchado sobre el árbol del cubo 1. Sobre el elemento de arrastre 7 y el aro de apoyo 9 está apoyado giratoriamente, por medio de cojinetes 10 y 11, un casquillo del cubo 12. Concretamente, el piñón de accionamiento 5, el elemento de arrastre 7 y el casquillo del cubo 12 están dispuestos coaxialmente al árbol del cubo 1. Además, puede estar previsto un soporte 14, vinculado de forma fija contra rotación con el aro de apoyo 9 y la brida 1b y destinado a ser conectado con una de las partes del cuadro 2, que sirva para absorber la diferencia entre el par de giro introducido por el elemento de arrastre 7 en el cubo del mecanismo y el par de giro retransmitido a través del casquillo del cubo 12 a una rueda posterior de la bicicleta, estando vinculada dicha rueda posterior, no ilustrada, de manera convencional a través de radios o similares con el casquillo del cubo 12. Caso de que el cubo del mecanismo no esté provisto de un freno, no ilustrado, el soporte 14 se hace también cargo de absorber el par de freno.

En el casquillo del cubo 12 está alojado un mecanismo de cambio que comprende dos engranajes planetarios 15 y 16, dispuestos uno tras otro sobre el árbol del cubo 1 y que están provistos de un soporte planetario 17 común, fabricado preferentemente de una sola pieza. El primer engranaje planetario 15, situado en el lado de accionamiento y en la proximidad del elemento de arrastre 7, comprende, tal como puede apreciarse particularmente en las Figs. 2, 3 y 5, una porción de soporte planetario con al menos un primer piñón satélite 18, que presenta al menos dos escalones 18a, 18b con distintos diámetros, presentando el escalón 18a un diámetro menor y engranando con un primer piñón central 19 de diámetro relativamente grande, en tanto que el escalón 18b, que presenta el diámetro mayor, engrana con un segundo piñón central 20 que posee un diámetro correspondientemente menor. El segundo engranaje planetario 16, situado axialmente más alejado del elemento de arrastre 7, comprende una porción de soporte planetario con al menos un segundo piñón satélite 21, el cual presenta también al menos dos escalones 21a, 21b con distintos diámetros, engranando el escalón 21a, con el diámetro menor, con un tercer piñón central 22 de diámetro comparativamente mayor y el escalón 21b, que presenta el diámetro mayor, con un cuarto piñón central 23 que posee un diámetro correspondientemente menor. Naturalmente, se sobreentiende que los piñones satélite y centrales, así como los soportes planetarios descritos, pueden girar de manera convencional alrededor del árbol del cubo 1.

Finalmente, los engranajes planetarios 15, 16 comprenden sendas ruedas corona o con dentado interior primera y segunda 24 y 25, respectivamente, coaxiales al árbol del cubo 1, engranando la rueda con dentado interior 24 con el escalón 18a y la rueda con dentado interior 25 con el escalón 21a del primer o segundo piñón satélite 18 ó 21, respectivamente.

Para la preparación y selección de varias relaciones de multiplicación entre el elemento de arrastre 7 y el casquillo del cubo 12 está además previsto un dispositivo de cambio que comprende medios 26, 27, 28 y 29, preferentemente en forma de acoplamientos de embrague, ilustrados esquemáticamente en la Fig. 5, mediante los cuales pueden vincularse selectivamente los piñones centrales 19, 20, 22 y 23 con el árbol del cubo 1.

Cubos del mecanismo de engranajes de marchas múltiples de este tipo, destinados para bicicletas, son en general conocidos para las personas entendidas en la materia y no precisan por tanto ser descritos en mayor detalle. A fin de evitar repeticiones se remite por tanto a tal efecto, por ejemplo, a las patentes DE 41 42 687 A1 y DE 43 42 347 C1.

Según una característica particular de la invención, el engranaje planetario 15 es accionado a través de su rueda con dentado interior 24, que a tal fin está vinculada de forma fija contra rotación y axialmente inamovible con el elemento de arrastre 7. Además, de acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, ambos engranajes planetarios 15, 16 están constituidos y dispuestos de forma simétrica respecto a un plano de simetría imaginario, situado entre los mismos y perpendicular al árbol del cubo 1, estando por ejemplo inmediatamente enfrentados entre sí los dos escalones de piñón satélite 18b, 21b que presentan el diámetro mayor (Figs. 1 y 5), en tanto que los dos escalones de piñón satélite 18a, 21a que presentan el diámetro menor poseen separaciones mayores respecto a dicho plano de simetría imaginario. Concretamente, los escalones 18b, 21b presentan preferentemente idénticos diámetros y números de dientes, y lo propio vale para los diámetros y números de dientes de los escalones 18a, 21a. Merced a esta constitución simétrica pueden reducirse considerablemente los costos de fabricación y de almacenamiento. Correspondientemente, también los piñones centrales 20, 23 ó 19, 22 y las ruedas con dentado interior 24, 25 pueden configurarse de forma idéntica por parejas. Por consiguiente, en total deberán determinarse únicamente cinco números de dientes en cuatro distintos componentes 18, 19, 20 y 24, ya que los componentes 21, 22, 23 y 25 corresponden idénticamente a los componentes 18, 19, 20 y 24.

Si el mecanismo de cambio descrito se utiliza únicamente como mecanismo de engranajes de siete marchas, para la salida servirá la segunda rueda con dentado interior 25 del engranaje planetario 16, que en este caso, y a diferencia de las Figs. 1 y 5, podría estar directamente vinculada fijamente con el casquillo del cubo 12. Si además se desea adicionalmente disponer de una marcha libre para el casquillo del cubo 12, la rueda con dentado interior 25 podría por ejemplo vincularse con un soporte de rueda de trinquete, portador de trinquetes de marcha libre, que cooperasen con un correspondiente dentado en el casquillo del cubo 12 de tal manera que pueda producirse una transmisión de par solamente en un sentido.

Para la realización de diversos escalones de marchas sirven, en una tal variante, primeramente los cuatro acoplamientos de embrague 26 a 29. Como en este caso el elemento de arrastre 7 está vinculado fijamente con la primera rueda con dentado interior 24, y la segunda rueda con dentado interior 25 con el casquillo del cubo 12, son vinculados por ejemplo, mediante los acoplamientos de embrague 26 y 28, los piñones centrales primero y tercero 19, 23 con el árbol del cubo 1 (Fig. 5), mientras que los piñones centrales 20, 22 pueden girar libremente. De esta manera, el primer engranaje planetario 15 define un número de revoluciones para el soporte planetario 17, que a su vez acciona el piñón satélite 21. Este gira sobre el tercer piñón central 23 estacionario, que así define un número de revoluciones para la segunda rueda con dentado interior 25 y con ello para el casquillo del cubo 12. Una ulterior multiplicación global puede establecerse por el hecho de que los acoplamientos de embrague 27, 29 sean conectados y los acoplamientos de embrague 26, 28 sean desconectados, de modo que ahora definan los piñones centrales 20, 22, vinculados con el árbol del cubo 1, la relación de multiplicación global. Ulteriores relaciones de multiplicación podrían obtenerse vinculando los piñones centrales 19, 22 ó 20, 23 con el árbol del cubo 1. En caso de constitución simétrica de ambos engranajes planetarios 15, 16, ello da no obstante lugar a una relación de multiplicación global de 1:1, es decir a un escalón de marcha directa.

Para aumentar el número de escalones de marchas a pesar del empleo del soporte planetario común 17, el dispositivo de cambio presenta, de acuerdo con una ulterior, particularmente esencial característica de la invención, dos ulteriores acoplamientos de embrague 31 y 32 (Fig. 5), de los cuales el acoplamiento de embrague 31 sirve para la conexión selectiva de la primera rueda con dentado interior 24 con el primer piñón central 19, mientras que mediante el segundo acoplamiento de embrague 32 puede acoplarse la segunda rueda con dentado interior 25 selectivamente con el cuarto piñón central 22. De esta manera resulta bloqueado, en caso de estar conectado el acoplamiento de embrague 31, el primer engranaje planetario 15 y, en caso de estar conectado el acoplamiento de embrague 32, el segundo engranaje planetario 16, es decir que el soporte planetario 17 gira, estando conectado el acoplamiento de embrague 31, siempre con el número de revoluciones del elemento de arrastre 7, mientras que, estando conectado el acoplamiento de embrague 32, la segunda rueda con dentado interior 25 gira siempre con el número de revoluciones del soporte planetario común 17. Los dos acoplamientos de embrague 31, 32 son configurados preferentemente igual que los arriba descritos acoplamientos de embrague 26 a 29. Una forma de realización alternativa se describirá más adelante.

Mediante los acoplamientos de embrague 31, 32 pueden ajustarse, en caso de constitución simétrica de los engranajes planetarios 15, 16, adicionalmente a los dos arriba descritos escalones de marchas, ulteriores escalones de marchas de la siguiente manera: si el acoplamiento de embrague 31 está conectado y el acoplamiento de embrague 32 está desconectado, mediante los acoplamientos de embrague 28, 29 puede entonces conectarse selectivamente el piñón central 23 o el piñón central 22 con el árbol del cubo 1 y liberarse el respectivamente otro piñón central, lo cual proporciona dos relaciones de multiplicación, determinadas por el segundo engranaje planetario 16, entre el soporte planetario 17 y el casquillo del cubo 12, ya que la relación de multiplicación del primer engranaje planetario es de 1:1. Si por el contrario está conectado el acoplamiento de embrague 32 y desconectado el acoplamiento de embrague 31 (Fig. 5), entonces queda definida con 1:1 la relación de multiplicación del segundo engranaje planetario 16, mientras que pueden ajustarse dos relaciones de multiplicación, definidas por el primer engranaje planetario 15, entre el elemento de arrastre 7 y el soporte planetario 17 por el hecho de que mediante los acoplamientos de embrague 26, 27 es vinculado selectivamente uno de los piñones centrales 19, 20 con el árbol del cubo 1. Finalmente, conectando ambos acoplamientos de embrague 31, 32 puede de esta manera también establecerse una relación de multiplicación de 1:1 entre el elemento de arrastre 7 y el casquillo del cubo 12. En total, el cubo de marchas múltiples descrito es por tanto un cubo del mecanismo de engranajes de siete marchas.

Una característica particular de los acoplamientos de embrague 31, 32 consiste en que con ellos pueden vincularse con el elemento de arrastre 7 o el casquillo del cubo 12 los piñones centrales 19, 22 adicionalmente a la correspondiente rueda con dentado interior 24 ó 25, respectivamente, y no en lugar de ésta. De esta manera, al accionarse los acoplamientos de embrague 31, 32 es conmutada siempre solamente una parte de la fuerza de accionamiento o salida procedente del elemento de arrastre 7 o ejercida sobre el casquillo del cubo 12, respectivamente, y la conmutación sirve únicamente al fin de bloquear el respectivo engranaje planetario o de eliminar el bloqueo. Merced a la configuración especial del mecanismo de cambio descrito puede conseguirse que por ejemplo sólo deba conmutarse aproximadamente un 50% de la fuerza total. Por el contrario, de acuerdo con el estado de la técnica es conmutado, por regla general, el 100% de la fuerza de accionamiento o salida entre una rueda con dentado interior y un correspondiente soporte planetario, o viceversa, para así crear una segunda vía de transmisión de fuerza. Por consiguiente, el mecanismo de cambio de acuerdo con la invención aporta las ventajas de que precisan ejercerse sobre los acoplamientos de embrague fuerzas considerablemente menores y de que los elementos de conmutación pueden por tanto dimensionarse más pequeños y ligeros o que, a igualdad de fuerzas de acoplamiento, pueden transmitirse en total considerablemente superiores fuerzas de accionamiento o de salida. Ello repercute también positivamente sobre las fuerzas que deban aplicarse durante el cambio bajo carga para el accionamiento de los acoplamientos de embrague 31, 32.

El mecanismo de cambio de siete marchas descrito puede convertirse, mediante un sencillo juego de cambio posterior, en un mecanismo de cambio de catorce marchas. Para ello está previsto, de acuerdo con las Figs. 1 y 5, un tercer engranaje planetario 35 con un quinto piñón central 36, un segundo soporte planetario 37 con al menos un tercer piñón satélite 38 y una segunda rueda con dentado interior 39. El piñón satélite 38 comprende dos escalones 38a, 38b (Figs. 4 y 5) con distintos diámetros. El escalón 38a con el diámetro menor engrana con el quinto piñón central 36, en tanto que el escalón 38b con el mayor diámetro engrana con la segunda rueda con dentado interior 39, que además está asegurada contra giros hacia atrás por medio de una marcha libre 40 (Fig. 5) apoyada en el árbol del cubo 1. Además, el quinto piñón central 36 está vinculado fijamente con la segunda rueda con dentado interior 25 y fabricado por ejemplo de una sola pieza con ésta (Fig. 1). Finalmente, para este caso el tercer soporte planetario 37 está vinculado fijamente con el casquillo del cubo 12, mientras que la segunda rueda con dentado interior 25 con el quinto piñón central 36 pueden ser vinculados conjuntamente, a través de un ulterior acoplamiento de embrague 41, dotado preferentemente de una marcha libre, selectivamente con la tercera rueda con dentado interior 39 o ser desacoplados de ésta. Si el acoplamiento de embrague 41 está entrado, en correspondencia con la Fig. 5, el tercer soporte planetario 37 girará con el número de revoluciones de la segunda rueda con dentado interior 25, es decir que el tercer engranaje planetario 35 queda bloqueado con una relación de multiplicación de 1:1, con lo que queda sin efecto y pueden realizarse los escalones de marchas arriba descritos. Si por el contrario el acoplamiento de embrague 41 está salido, el número de revoluciones de salida de la segunda rueda con dentado interior 25 es transmitido a través del quinto piñón central 36 al tercer soporte planetario 37, ya que la rueda con dentado interior 39 está apoyada, a través de la marcha libre 40, de forma fija contra rotación en el árbol del cubo 1 y, por tanto, los piñones satélite 38, accionados por el piñón central 36, arrastran el soporte planetario 37. Concretamente, el tercer engranaje planetario 35 actúa, por ejemplo, como engranaje de reducción con una relación de multiplicación inferior a 2:1, a fin de que los siete arriba descritos escalones de marchas puedan hacerse efectivos selectivamente con multiplicación directa 1:1 o con subsiguiente reducción. Además resulta también, en cuanto al acoplamiento de embrague 41, la ventaja arriba descrita, en relación con los acoplamientos de embrague 31, 32, de que con él es siempre preciso conmutar únicamente una parte de la fuerza de accionamiento suministrada por la segunda rueda con dentado interior 25.

El mecanismo de cambio descrito opera, por ejemplo, con los números de dientes que se desprenden de la siguiente Tabla 1:

TABLA 1

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|c|}\hline 
Rueda  \+ Número de dientes \\\hline  central 19  \+ 42 \\\hline 
central 20  \+ 35 \\\hline  central 22  \+ 42 \\\hline  central 23 
\+ 35 \\\hline  central 36  \+ 51 \\\hline  satélite 18 \+ \\\hline 
escalón 18 a  \+ 24 \\\hline  escalón 18 b  \+ 32 \\\hline  satélite
21 \+ \\\hline  escalón 21 a  \+ 24 \\\hline  escalón 21 b  \+ 32
\\\hline  satélite 38 \+ \\\hline  escalón 38 a  \+ 20 \\\hline 
escalón 38 b  \+ 26 \\\hline  corona 24  \+ - 90 \\\hline  corona 25
 \+ - 90 \\\hline  corona 39  \+ - 96
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Los números de dientes descritos tienen como consecuencia que el primer engranaje planetario 15 opere con una relación de multiplicación entre el elemento de arrastre 7 y el soporte planetario 17 de aproximadamente 1,467:1, estando conectado el acoplamiento de embrague 26, y de aproximadamente 1,292:1 estando conectado el acoplamiento de embrague 27. Por el contrario, la relación de multiplicación entre el soporte planetario 17 y la segunda rueda con dentado interior 25 es, a la inversa, de aproximadamente 1:1,292 cuando está conectado el acoplamiento de embrague 28, y de aproximadamente 1:1,467 cuando está conectado el acoplamiento de embrague 29, respectivamente. De esta manera, el engranaje planetario 15 trabaja siempre como engranaje de reducción, en tanto que el engranaje planetario 16 trabaja siempre como engranaje de multiplicación. Finalmente, la relación de multiplicación del juego de cambio subsiguiente, en el ejemplo de realización, es de aproximadamente 2,448:1, de modo que globalmente se obtiene una reducción, cuando está desconectado el acoplamiento de embrague 41, y una relación de 1:1 cuando está conectado el acoplamiento de embrague 41.

En la disposición descrita pueden realizarse, con los números de dientes indicados en la Tabla 1, los escalones de marchas indicados en la Tabla 2. Concretamente, con la letra "X" debajo de los acoplamientos de embrague existentes se indica cual de los acoplamientos de embrague se halla en estado conectado en el respectivo escalón de marcha, mientras que una falta de la letra "X" indica que el respectivo acoplamiento de embrague está desconectado. Como "relación de multiplicación" se define, al igual que en la precedente descripción, la relación entre el número de revoluciones de accionamiento y el número de revoluciones de salida.

TABLA 2

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|c|c|l|l|}\hline
 Escalón   \+\multicolumn{7}{|c|}{Acoplamientos de embrague }\+
Multiplicación  \+ Salto \\\dddcline{2}{8}  de marcha  \+ 26  \+ 27 
\+ 28  \+ 29  \+ 31  \+ 32  \+ 41  \+  \+ entre \\   \+  \+  \+  \+ 
\+  \+  \+  \+  \+ escalones \\\hline  1ª Marcha  \+ X  \+  \+  \+ 
\+  \+ X  \+  \+ 3,591  \+ 13,5% \\\hline  2ª Marcha  \+  \+ X  \+ 
\+  \+  \+ X  \+  \+ 3,163  \+ 13,8% \\\hline  3ª Marcha  \+ X  \+ 
\+ X  \+  \+  \+  \+  \+ 2,779  \+ 13,5% \\\hline  4ª Marcha  \+  \+
 \+  \+  \+ X  \+ X  \+  \+ 2,448  \+ 13,5% \\\hline  5ª Marcha  \+ 
\+ X  \+  \+ X  \+  \+  \+  \+ 2,157  \+ 13,8% \\\hline  6ª Marcha 
\+  \+  \+ X  \+  \+ X  \+  \+  \+ 1,895  \+ 13,5% \\\hline  7ª
Marcha  \+  \+  \+  \+ X  \+ X  \+  \+  \+ 1,670  \+ 13,8% \\\hline 
8ª Marcha  \+ X  \+  \+  \+  \+  \+ X  \+ X  \+ 1,467  \+ 13,5%
\\\hline  9ª Marcha  \+  \+ X  \+  \+  \+  \+ X  \+ X  \+  1,292  \+
13,8% \\\hline  10ª Marcha  \+ X  \+  \+ X  \+  \+  \+  \+ X  \+
1,135  \+ 13,5% \\\hline  11ª Marcha  \+  \+  \+  \+  \+ X  \+ X  \+
X  \+ 1,000  \+ 13,5% \\\hline  12ª Marcha  \+  \+ X  \+  \+ X  \+ 
\+  \+ X  \+ 0,881  \+ 13,8% \\\hline  13ª Marcha  \+  \+  \+ X  \+
X  \+  \+  \+ X  \+ 0,774  \+ 13,5% \\\hline  14ª Marcha  \+  \+  \+
 \+ X  \+ X  \+  \+ X  \+ 0,682  \+ - - -
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

De ello se desprende que se obtienen saltos relativamente constantes entre escalones, comprendidos entre aproximadamente 13,5% y 13,8%, si como salto entre escalones se designa la relación entre la multiplicación de un escalón de marcha y la multiplicación del escalón de marcha inmediatamente más rápido, y el salto entre escalones indicado en la Tabla para una marcha cualquiera indica la transición de esta marcha a la marcha respectivamente siguiente.

Además, mediante el mecanismo de cambio descrito es posible variar la multiplicación total, es decir la relación entre la multiplicación mayor y la multiplicación menor. En el ejemplo de realización la multiplicación total es de aproximadamente 526%, de manera que queda cubierta una muy amplia gama de relaciones de multiplicación.

Una ulterior ventaja esencial de la forma de realización descrita del mecanismo de engranajes, actualmente considerada como óptima, consiste en que los números de dientes de los distintos escalones de los piñones satélite pueden dimensionarse relativamente grandes, con 20, 24, 26 y 32. De esta manera es posible apoyar los piñones satélite 18, 21 y 38, por medio de cojinetes de rodillos indicados en las Figs. 1 a 4, particularmente cojinetes de agujas, de forma giratoria en los soportes planetarios 17 y 37, consistiendo cada cojinete de rodillos de una jaula 42 guiada entre dos partes en forma de discos del soporte planetario y de una pluralidad de agujas de apoyo 43 dispuestas en dicha jaula, cuyos ejes son paralelos a los ejes de giro de los piñones satélite 18, 21 y 38. De este modo pueden minimizarse las pérdidas por rozamiento, lo cual resulta favorable para el rendimiento global. Finalmente, también resulta favorable para el rendimiento la relativamente reducida diferencia entre los números de dientes de los piñones centrales y satélite que engranan respectivamente entre sí.

Un ejemplo de realización preferido del acoplamiento de embrague 31, actualmente considerado como óptimo, se ilustra en las Figs. 1 y 6 a 8. De acuerdo con el mismo, el piñón central 19 está dotado, en su cara frontal enfrentada al elemento de arrastre 7, de un dentado 46 en forma de dientes de sierra y se enfrenta con dicho dentado a un aro de acoplamiento 47 dispuesto coaxialmente al árbol del cubo 1, cuyo aro presenta, en su cara frontal enfrentada al piñón central 19, un correspondiente dentado 48 en forma de dientes de sierra, que encaja con el dentado 46. El aro de acoplamiento 47 está sometido al pretensado de un muelle de compresión 49 coaxial al árbol del cubo 1, realizado a modo de muelle helicoidal, uno de cuyos extremos se apoya en el elemento de arrastre 7 (Fig. 1) y el otro en el aro de acoplamiento 47, tendiendo a desplazar a éste en dirección hacia el piñón central 19. Para el gobierno del proceso de embrague está por ejemplo prevista al menos una corredera de cambio 50, apoyada de forma desplazable en el sentido de una flecha w en una ranura de guiado, paralela al árbol del cubo 1, y dotada de un diente de bloqueo 51 mediante el cual se apoya, por ejemplo, contra la cara frontal provista del dentado 48 del aro de acoplamiento 47. La corredera de cambio 50 comprende, además, un elemento de conmutación que sobresale radialmente hacia dentro, por ejemplo a modo de una espiga de conmutación 52, la cual se utiliza, de la manera que se describirá más adelante, para el accionamiento de la corredera de cambio 50. Concretamente, la disposición es tal que el aro de acoplamiento 47 sea mantenido, en la posición de la corredera de cambio 50 ilustrada en la Fig. 1, a una tal separación axial del piñón central 19, contrarrestando la presión del muelle de compresión 49, que los dos dentados 46, 48 no engranen entre sí. Si, por el contrario, la corredera de cambio 50 es ulteriormente avanzada axialmente en el sentido del árbol del cubo 1, es decir hacia la izquierda en las Figs. 1 y 7, el muelle de compresión 49 presionará el aro de acoplamiento 47 progresivamente en dirección hacia el piñón central 19, hasta que los dos dentados 46, 48 engranen entre sí. Concretamente, los cantos oblicuos de los dentados 46, 48 en forma de dientes de sierra están orientados de tal modo, en el sentido de giro, que, estando engranados los dientes, el piñón central 19 pueda ser arrastrado en rotación por el elemento de arrastre 7 a través del aro de acoplamiento 47 en el sentido de accionamiento. Si, por el contrario, el elemento de arrastre 7 es girado en el sentido opuesto, los dentados 46, 48 pueden deslizarse entre sí a modo de marcha libre, ya que el aro de acoplamiento 47 está apoyado de forma axialmente flexible a causa del muelle de compresión 49. El mismo efecto de marcha libre se obtiene si el piñón central 19 gira más rápidamente que el elemento de arrastre 7 y adelanta así a éste. Para el desembrague es únicamente necesario retirar hacia atrás la corredera de cambio 50, hasta que vuelva a ocupar la posición según las Figs. 1 y 6 a 8.

El apoyo del aro de acoplamiento 47 se realiza convenientemente por medio de un tubo de conexión 55

\hbox{(Fig. 1)}

, dispuesto coaxialmente al árbol del cubo 1 y vinculado firmemente con el elemento de arrastre 7, al cual está también fijada una pared frontal 56 de la primera rueda con dentado interior 24. El tubo de conexión 55 presenta, en su superficie interior, ranuras de arrastre axialmente paralelas, que acogen en unión positiva dientes de arrastre 57 (Figs. 1, 7, 8) dispuestos en la superficie exterior del aro de acoplamiento 47. De esta manera, el aro de acoplamiento 47 es, por una parte, desplazable axialmente a modo de una conexión de machihembrado, pero, por otra parte, está apoyado de tal modo en el tubo de conexión 55 que acompañe esencialmente exento de holgura cualquier movimiento de rotación ejercido por el elemento de arrastre 7 sobre el tubo de conexión 55.

Para asegurar que el aro de acoplamiento 47 resulte desplazado axialmente de manera uniforme y no se ladee, está preferentemente dispuesta, en un punto del árbol del cubo 1 desplazado en 180° en sentido circunferencial, una segunda corredera de cambio 58 (Fig. 7), correspondiente a la corredera de cambio 50 y gobernada como ésta, provista de un elemento de conmutación configurado, por ejemplo, a modo de espiga de conmutación 59.

El acoplamiento de embrague 41 (Figs. 1 y 5) está constituido de forma análoga al acoplamiento de embrague 31 según las Figs. 6 a 8. En este caso, la rueda con dentado interior 39 comprende un cubo 61 (Fig. 1) con un dentado frontal 62, que queda enfrentado a un aro de acoplamiento 63, también apreciable en la Fig. 4 y correspondiente al aro de acoplamiento 47 según las Figs. 6 a 8, el cual está dotado de un respectivo dentado 64 en forma de dientes de sierra y está sometido al efecto de un muelle de compresión 65. El aro de acoplamiento 63 está en este caso apoyado de forma axialmente desplazable, por medio de conexiones de machihembrado 63a (Fig. 4), en el quinto piñón central 36, pero de forma no giratoria con respecto a éste. Para el desplazamiento axial del aro de acoplamiento 63 sirven, por una parte, el muelle de compresión 65 y, por otra parte, al menos una corredera de cambio 66, correspondiente a las correderas de cambio 50, 58 según las Figs. 6 a 8. Por consiguiente, en el estado embragado el piñón central 36 arrastra la rueda con dentado interior 39 en el sentido de accionamiento, mientras que un movimiento de rotación en sentido opuesto del piñón central 36 y un movimiento de adelantamiento de la rueda con dentado interior 39 son sin más posibles debido al efecto de marcha libre descrito en relación con las Figs. 6 a 8. Si, por el contrario el aro de acoplamiento 63 es desembragado de la rueda con dentado interior 39, ésta accionará de la manera arriba descrita el soporte planetario 37, apoyándose la rueda con dentado interior 39, a través de la marcha libre 40 (Fig. 5), en el árbol del cubo 1. Concretamente, la marcha libre 40 en la Fig. 1 está ilustrada, por ejemplo, a modo de aro de acoplamiento 67, que análogamente a las Figs. 6 a 8 está apoyado de forma axialmente desplazable, aunque de forma fija contra una rotación relativa, en el aro de apoyo 9 y resulta pretensado en dirección hacia el cubo 61 por al menos un muelle de compresión 68 apoyado contra dicho aro. Las caras frontales, enfrentadas entre sí, del cubo 61 y del aro de acoplamiento 67 comprenden dentados 69 en forma de dientes de sierra cooperantes entre sí, en correspondencia con las Figs. 6 a 8, estando elegida la configuración de los dientes de tal modo que o bien resulte el efecto de marcha libre descrito o se evite una rotación hacia atrás de la rueda con dentado interior 39.

Finalmente, el acoplamiento de embrague 32 (Fig. 5) podría también estar configurado de forma análoga a las Figs. 6 a 8. Sin embargo, alternativamente también es posible prever, de acuerdo con la Fig. 1, un aro de acoplamiento 70 que, con una cara frontal, esté apoyado en el extremo del muelle de compresión 65 más alejado del aro de acoplamiento 63, en tanto que con su otra cara frontal esté enfrentado al piñón central 22 y, por lo demás, esté apoyado, al igual que el aro de acoplamiento 63, de forma desplazable en el quinto piñón central 36 y de manera fija contra rotación respecto a éste. Las caras frontales, enfrentadas entre sí, del piñón central 22 y del aro de acoplamiento 70 están dotadas de dentados 71 en forma de dientes de sierra orientados de tal modo que el piñón central 22 o la rueda con dentado interior 25, respectivamente, puedan arrastrar el aro de acoplamiento 70 y con ello también el piñón central 36 en el sentido de accionamiento. Como ello resulta necesario siempre y cuando el piñón central 22 quiera girar más rápidamente que la rueda con dentado interior 25 o el quinto piñón central 36, respectivamente, es decir cuando ninguno de los dos acoplamientos de embrague 28, 29 estén conectados, para el aro de acoplamiento 70 no precisa preverse corredera de cambio especial alguna. En efecto, si el piñón central 22 intenta girar más rápidamente que el piñón central 36, el primero arrastrará automáticamente al segundo bajo el efecto del muelle de compresión 65 y del aro de acoplamiento 70. Si, por el contrario, el piñón central 22 gira más lentamente o no gira en absoluto, porque el mismo o el piñón central 23 están embragados con el árbol del cubo 1, entonces resulta el efecto de marcha libre repetidamente descrito.

Un ejemplo de realización de los acoplamientos de embrague 26 a 29, considerados actualmente como óptimos por la entidad solicitante, se ilustra esquemáticamente en las Figs. 2 y 3 con relación a los acoplamientos de embrague 26 y 27. De acuerdo con ello, el árbol del cubo 1 está configurado en toda su longitud como eje hueco, y en la camisa del árbol del cubo 1 hueco está apoyado de forma basculable un pestillo de conmutación 74, giratorio alrededor de una espiga de basculamiento 75 que se extiende paralelamente al árbol del cubo 1. El pestillo de conmutación 74 consiste de una palanca de dos brazos, cuyo brazo de palanca 74a que penetra en el árbol del cubo 1 coopera con un órgano de actuación, configurado aquí como árbol de cambio y levas 76, apoyado giratoriamente en el árbol del cubo 1, comprendiendo dicho órgano de actuación, en el sentido circunferencial, al menos una leva 76a y un valle de leva 76b. Además, el piñón central 19 ó 20, respectivamente, está dotado en su circunferencia interior de un dentado 77 configurado de tal modo que el brazo de palanca 74b del pestillo de conmutación 74 pueda penetrar en él, tal como se ilustra en la Fig. 2. Concretamente, la disposición es tal que el pestillo de conmutación 74 resulte basculado de tal modo, al montarse el brazo de palanca 74a sobre una leva 76a del árbol de cambio y levas 76, que su brazo de palanca 74b (Fig. 3) engranado con el dentado 77 resulte basculado fuera del mismo y libere así el piñón central 19 6 20, respectivamente, en tanto que el brazo de palanca 74b sea nuevamente hecho engranar con el dentado 77 del piñón central al entrar el brazo de palanca 74a en un valle de leva 76b (Fig. 2), por el efecto de un muelle no ilustrado, resultando así parado el piñón central 19 ó 20, respectivamente, en sentido opuesto al sentido de accionamiento del soporte planetario 17, ilustrado por la flecha v, tal como se ilustra por ejemplo en la Fig. 2. En el sentido opuesto, el piñón central 19, 20 es libremente giratorio (marcha libre). Concretamente, en la Fig. 1 se aprecia claramente que en el interior del árbol del cubo 1 existe suficiente espacio, a pesar de las correderas de cambio 50, 58 y 66, para alojar el árbol de cambio y levas 76, incluso aunque éste esté configurado, por su parte, como árbol hueco y sea atravesado, por ejemplo, por un dispositivo de sujeción rápida 78, indicado esquemáticamente en la Fig. 1.

Las Figs. 9 a 13 muestran una forma de realización y apoyo preferente del pestillo de conmutación 74 ilustrado también en las Figs. 2 y 3. Concretamente, las Figs. 9 y 10 muestran ambas un corto tramo 1c del árbol del cubo 1. El tramo 1c está configurado a modo de cuerpo hueco cilíndrico y consiste esencialmente de una pared exterior 81 cilíndrica, que rodea una cavidad hueca 80. En esta pared exterior 81 están practicadas una ranura de guiado o escotadura 83, que atraviesa la pared exterior 81 y se extiende perpendicularmente a un eje central geométrico 82 del casquillo del cubo 12 (Fig. 1), y dos ranuras de apoyo 84a, 84b, dispuestas lateralmente a dicha escotadura y que se extienden paralelamente al eje 82, las cuales presentan una sección transversal esencialmente semicilíndrica, aunque en su fondo podrían también estar hendidas. Por el contrario, los pestillos de conmutación 74 están dotados de dos partes de muñón 75a, 75b (Fig. 9) adosadas lateralmente, constitutivas de los gorrones de apoyo 75 según las Figs. 2 y 3. Si se coloca el pestillo de conmutación 74, en correspondencia con la Fig. 10, en la ranura de guiado 83, las partes de muñón 75a, 75b, configuradas al menos en sus superficies de apoyo portantes de forma cilíndrica, encajan exactamente en las ranuras de apoyo 84a y 84b, con lo que el pestillo de conmutación 74 queda apoyado, en su conjunto, de forma basculable en la pared exterior 81.

Tal como se ilustra particularmente en la Fig. 10, en el tramo 1c está por ejemplo apoyado giratoriamente, con reducida holgura, el piñón central 19 según la Fig. 1, indicado sólo esquemáticamente y configurado en su conjunto de forma esencialmente anular. El piñón central 19 presenta, en su superficie interior, el dentado circundante 77 y rodea el pestillo de conmutación 74 y la pared exterior 81, en el estado montado, de tal modo que el pestillo de conmutación 74 quede asegurado contra una caída fuera del árbol del cubo 1. Concretamente, un dorso 85 del pestillo de conmutación 74 coincide de forma esencialmente coplanar con la superficie circunferencial exterior de la pared exterior 81, resultando por tanto un apoyo basculante esencialmente libre de holgura.

Una particular ventaja del apoyo descrito consiste en que las partes de muñón de apoyo 75a, 75b pueden configurarse con un diámetro que sea esencialmente igual al espesor de la pared exterior 81 y a la altura del pestillo de conmutación 74. Con ello puede construirse el apoyo, en comparación con apoyos convencionales, en los que se empleen espigas rotatorias apoyadas en taladros, de forma considerablemente más pequeña, lo cual resulta de gran ventaja a causa de las angostas condiciones de espacio en la zona de la pared exterior 81, situada próxima al eje central 82 (Fig. 1), y se traduce en reducidas presiones superficiales del apoyo.

Las Figs. 11 a 13 muestran sendas vistas en sección, análogas a las Figs. 2 y 3, del piñón central 19 y de un pestillo de conmutación 74 asociado al mismo. Debido a la posición de giro relativa del árbol de cambio y levas 76, en la Fig. 11 el brazo de palanca 74a penetra, dentro de la ranura de guiado 83, hasta un valle de leva 76b, con lo que el brazo de palanca 74b ha penetrado, bajo el efecto de un muelle de torsión 86 indicado en la Fig. 9, apoyado entre la pared exterior 81 y la parte de muñón 75b, en un hueco del dentado 77 del piñón central 19. Concretamente, por ejemplo un extremo 86a u 86b del muelle de torsión 86 está apoyado en un correspondiente orificio del tramo 1c o del pestillo de conmutación 74, respectivamente. De esta manera, el piñón central 19 queda firmemente embragado en un sentido de giro, opuesto a la flecha ilustrada en las Figs. 11 a 13, con el árbol del cubo 1 o el tramo 1c del mismo, mientras que en el sentido de la flecha ilustrada puede realizar giros debido al efecto de marcha libre.

En caso de rotación del árbol de cambio y levas 76 en el sentido de la flecha, el brazo de palanca 74a se monta cada vez más sobre una leva 76a, con lo que el brazo de palanca 74b resulta finalmente basculado, contrarrestando la fuerza del muelle 86, fuera del dentado 77 (Fig. 13), de modo que el piñón central 19 puede ahora girar libremente en ambos sentidos posibles. De esta manera es posible, tal como muestran las Figs. 11 a 13, situar el piñón central 19, mediante rotación del árbol de cambio y levas 76 en uno u otro sentido de giro, selectivamente en engrane con el dentado 77 ó separado de éste.

Tal como muestran ulteriormente las Figs. 11 a 13, las dimensiones del dentado 77 y de los brazos de palanca 74a, 74b pueden adaptarse de tal modo entre sí que las partes de muñón 75a, 75b del pestillo de conmutación 74 permanezcan con seguridad dentro de las por arriba abiertas ranuras de apoyo 84a, 84b incluso durante la subida de dichos brazos de palanca a una leva 76a (Fig. 11), por ejemplo por el hecho de que las cabezas de los dientes del dentado 77 se apliquen, a ambos lados del eje de basculamiento, desde arriba sobre los brazos basculantes 74a, 74b de tal modo (Fig. 13) que en su conjunto resulte un apoyo en varios puntos.

De esta manera se evita con seguridad una entrada indeseada en la posición de engrane del pestillo de conmutación 74.

A los restantes piñones centrales 20, 22 y 23 según las Figs. 1 a 5 están preferentemente asociados correspondientes mecanismos de pestillo de conmutación, para lo cual el árbol del cubo 1 comprende, al menos en la zona de cada piñón central, un tramo de cuerpo hueco correspondiente al tramo 1c. Concretamente, el tramo 1c se extiende, en sentido axial, convenientemente a lo largo de toda la zona ocupada por piñones centrales, de manera que puede preverse un correspondiente número de pestillos de conmutación 74, con correspondientes separaciones axiales, en una pared circunferencial común y dotarse un árbol de cambio y levas 76, que se extienda por la totalidad de dicho tramo, de un correspondiente número de levas 76a y valles de leva 76b, dispuestos en curvas que presenten correspondientes separaciones axiales entre sí. Concretamente, las ranuras de guiado 83 y las ranuras de apoyo 84a, 84b se disponen preferentemente, en el sentido circunferencial del árbol del cubo 1, desfasadas entre sí, por ejemplo en 180° de piñón central a piñón central, a fin de que los piñones centrales puedan disponerse con pequeñas separaciones axiales entre sí sin que se obstaculicen mutuamente los pestillos de conmutación 74.

De acuerdo con una ulterior forma de realización preferente de la invención, el árbol del cubo 1 presenta, exteriormente a la zona ocupada por los piñones centrales, ulteriores tramos configurados a modo de cuerpos huecos, los cuales quedan delimitados por una pared exterior, correspondiente a la pared exterior 81, y presentan ranuras de guiado o escotaduras que se extienden paralelamente al eje de giro 82 (Fig. 1), en las cuales están apoyadas de forma axialmente desplazable las correderas de cambio 50, 58, 66, etc. De esta manera, un elemento de actuación, realizado aquí como árbol de cambio, que atraviese dicho cuerpo hueco, puede estar dotado de medios destinados al desplazamiento de estas correderas de cambio, con lo que también es posible el gobierno de las correderas de cambio 50, 58 y 66, a través de escotaduras practicadas en la pared exterior o circunferencial 81, desde el interior del árbol del cubo 1.

Aunque el gobierno descrito de los pestillos de conmutación 74 y de las correderas de cambio 50, 58, 66 podría en principio realizarse mediante varios órganos o elementos de actuación dispuestos en el árbol del cubo 1, dotados por ejemplo de sendas curvas de levas 76a, 76b, e independientemente entre sí de acuerdo con una forma de realización, considerada como óptima, el órgano de actuación y el elemento de actuación están reunidos en un único árbol de cambio y levas 76, apropiado para el ajuste de todas las relaciones de multiplicación seleccionables, tal como se describirá a continuación con relación a las Figs. 14 a 17. En éstas, la Fig. 14 muestra el exterior del árbol del cubo 1 totalmente hueco, la Fig. 15 el árbol de cambio y levas 76 común para todos los procesos de cambio, y la Fig. 16 diversas vistas en sección según las líneas A-A a F-F, pensadas para el estado ensamblado según la Fig. 1.

Según la Fig. 14, el árbol del cubo 1 comprende, en la zona de la línea de sección A-A, dos ranuras de guiado axiales 87 y 88, desfasadas en 180°, en las que están apoyadas de forma axialmente desplazable las correderas de cambio 50, 58 (Figs. 1, 6 a 8). En tramos correspondientes a las líneas de sección B-B a E-E están previstas respectivas ranuras de guiado 83 para el alojamiento de sendos pestillos de conmutación 74 para los piñones centrales 19, 20 ó 22, 23, estando dispuestos pestillos de conmutación 74 adyacentes, según se ilustra en la Fig. 16, de forma respectivamente desfasada en 180° en sentido circunferencial y, en correspondencia con el sentido de giro elegido de los piñones centrales, alternativamente orientados en sentidos opuestos. Finalmente, el árbol del cubo 1 presenta, en la zona de la línea de sección F-F, dos ulteriores ranuras de guiado axiales 89, 90 (Fig. 14) diametralmente opuestas, en las cuales están apoyadas de forma desplazable la corredera de cambio 66 y una corredera de cambio 91 (Figs. 1 y 16) destinada al mismo fin que aquella.

Mientras que a los pestillos de conmutación 74 está asociado un tramo central, provisto de las levas 76a según las Figs. 2, 3 y 11 a 13, del árbol de cambio y levas 76, dicho árbol de cambio y levas 76 presenta, en cada una de las zonas de las ranuras de guiado 87, 88 y 89, 90, respectivamente, dos trayectorias de guía 92, 93 y 94, 95, respectivamente, realizadas por ejemplo a modo de ranuras que se extienden transversalmente al eje 82, las cuales se ilustran en la Fig. 17 en desarrollo.

Tal como se ilustra en la Fig. 7, las correderas de cambio 50, 58 están dotadas de sendas espigas de conmutación 52, 59, las cuales penetran hacia el interior en el cuerpo hueco y hasta una correspondiente trayectoria de guía 92 ó 93, de la cual puede apreciarse en la Fig. 15 únicamente una mitad. Las trayectorias de guía 92, 93 están configuradas a modo de curvas de levas o ranuras de guiado y comprenden superficies de tope contra las cuales son mantenidas apoyadas las espigas de conmutación 52, 59 por el muelle de compresión 49 que actúa sobre el aro de acoplamiento 47. Cada una de dichas superficies de tope comprende dos elementos de conmutación oblicuos respecto al eje 82, configurados aquí a modo de superficies de conmutación 96 y 97 (véase también la Fig. 17), que mediante rotación del árbol de cambio y levas 76 son hechos pasar por delante de las espigas de conmutación 52, 59. Concretamente, estas superficies de conmutación 96, 97 están configuradas y dispuestas de tal modo que las correderas de cambio 50, 58 sean desplazadas, según el sentido de giro, bajo el gobierno de la superficie de conmutación 96 axialmente en un sentido y bajo el gobierno de la superficie de conmutación 97 en el sentido opuesto, con lo que hacen engranar o desengranar entre sí los dentados 46, 48, que actúan como elementos de embrague, de la manera descrita en relación con las Figs. 6 a 8.

En la zona de las líneas de sección B-B a E-E el árbol de cambio y levas 76 está dotado de las curvas de levas, provistas de las levas 76a y los valles de leva 76b, arriba descritas en relación con las Figs. 2, 3 y 9 a 13, que por tanto se indican sólo esquemáticamente en las Figs. 15 y 17 y están desfasadas respectivamente en sentido circunferencial, en correspondencia con la posición de los pestillos de conmutación 74.

Las levas 76a y los valles de leva 76b, así como las superficies de conmutación 96, 97, están realizados de tal modo en el árbol de cambio y levas 76, preferentemente según un programa preseleccionado, que por efecto de su rotación en uno y/u otro sentido de giro se pase sucesivamente, en una sucesión preseleccionada, por todas las relaciones de multiplicación realizables mediante los dispositivos de cambio 26 a 29 y 31, 32 (Fig. 5). Concretamente, de acuerdo con la invención, en el caso de que el cubo del mecanismo esté realizado a modo de cubo del mecanismo de siete marchas, la disposición se establece de tal modo que en una revolución completa resulten ajustadas, en la sucesión según la Tabla 2, todas las siete posibles relaciones de multiplicación 1 a 7.

Finalmente, el árbol de cambio y levas 76 está dotado, en la zona de la línea de sección F-F, de las dos ulteriores trayectorias de guía 94 y 95, que sirven para el alojamiento de espigas de conmutación 98, 99 (Fig. 1), correspondientes a las espigas de conmutación 52, 59 pero dispuestas en las correderas de cambio 66 y 91. Como las correderas de cambio 66, 91 están asociadas al acoplamiento de embrague 41 (Fig. 5), que según la Tabla 2 solamente es conmutado de un estado al otro en el caso de transición de la séptima a la octava marcha (o viceversa), las trayectorias de guía 94, 95 están dotadas de elementos de conmutación, configurados aquí a modo de ulteriores superficies de conmutación 100, 101, que posibilitan estas transiciones, cuya función corresponde a la función de las superficies de conmutación 94, 95. En el caso de que el cubo del mecanismo esté realizado a modo de cubo del mecanismo de catorce marchas, las trayectorias de guía 94, 95 estarán configuradas, en correspondencia con la Fig. 17, de tal modo que se extiendan, por ejemplo, sobre aproximadamente 660° alrededor del árbol de cambio y levas 76 y estén dotadas en la parte central, que corresponde aproximadamente a la posición de 330°, de las respectivas superficies de conmutación 100, 101. Por consiguiente, las espigas de conmutación 98, 99, asociadas a estas trayectorias de guía 94, 95 y mantenidas apoyadas contra las mismas por los muelles 65, son mantenidas, al girar el árbol de cambio y levas 76 en uno de los sentidos de giro, primeramente durante casi una revolución completa en una de las posiciones de conmutación, luego son conmutadas por las superficies de conmutación 100, 101 a la respectivamente otra posición de conmutación, y seguidamente son de nuevo mantenidas en esta posición de conmutación durante casi una revolución completa. Al girar hacia atrás el árbol de cambio y levas 76 se producen los mismos procesos de cambio en sentido inverso. Concretamente, las levas 76a y los valles de leva 76b, así como las superficies de conmutación 96, 97, se disponen convenientemente de tal modo en la circunferencia del árbol de cambio y levas 76 que, en correspondencia con la Tabla 2, en una primera revolución sean recorridos sucesivamente los primeros siete escalones de marchas, luego se produzca la conmutación del acoplamiento de embrague 41 y seguidamente sean recorridos, en una segunda revolución del árbol de cambio y levas 76, los escalones de marchas N° 8 hasta N° 14. En caso de un giro hacia atrás del árbol de cambio y levas 76 en el sentido opuesto, en dos revoluciones completas, se alcanzará por tanto finalmente de nuevo la posición de partida (primer escalón de marcha).

Las posiciones de las levas 76a y los valles de leva 76b están preferentemente ajustadas entre sí, en el sentido de rotación, de tal modo que los distintos dispositivos de cambio puedan ser conmutados fácilmente incluso bajo carga, por el hecho de que, por ejemplo, al colocarse una nueva marcha el piñón central hasta ahora activo permanezca brevemente conectado, merced a un traslape de los correspondientes valles de leva 76b, y por tanto no se produzca una interrupción del flujo de fuerza. Si la nueva marcha es una marcha más rápida, entonces ésta será inmediatamente efectiva, ya que el piñón central hasta ahora efectivo puede continuar girando en marcha libre mientras continúe conectado. Si, por el contrario, la nueva marcha es una marcha más lenta, entonces el piñón central hasta ahora efectivo continuará siendo activo hasta que sea desconectado, ya que en este caso el nuevo piñón central seleccionado puede adelantar a través de la marcha libre. De esta manera se evitan posiciones indeseadas de marcha en vacío entre dos escalones de marchas. Por lo demás, la disposición descrita conlleva la ventaja de que todos los escalones de marchas existentes pueden ser fácilmente preseleccionados incluso en el estado de reposo del elemento de arrastre 7 y/o del casquillo del cubo 12, ya que los pestillos de conmutación 74 y los restantes elementos de conmutación son respectivamente accionables por muelles de tal modo que el árbol de cambio y levas 76 puede ser girado incluso en el estado de reposo de las distintas partes. Caso de que al final de un tal giro quedasen por casualidad exactamente enfrentados entre sí un pestillo de conmutación 74 y un diente del dentado 77 (Figs. 11 a 13) o dos dientes de los dentados 46, 48 (Fig. 7), después de un ligero ulterior giro del elemento de arrastre 7 se alcanzaría la deseada posición de embrague, ya que el número de dientes en la circunferencia de los respectivos componentes puede elegirse relativamente grande.

Para la actuación del árbol de cambio y levas 76 el árbol del cubo 1 según la Fig. 1 presenta, por ejemplo en el extremo opuesto al elemento de arrastre 7, una escotadura 102 (Fig. 14), a través de la cual es accesible desde fuera un piñón 103 (véase también la Fig. 15) fijado en el correspondiente extremo sobre el árbol de cambio y levas 76. Con este piñón 103 engrana, por ejemplo, una rueda dentada 104, susceptible de ser hecha girar un uno u otro sentido, de manera en sí conocida, mediante cables Bowden 105, indicados esquemáticamente.

La invención no queda limitada a los ejemplos de realización descritos, que permiten múltiples variantes. Ello vale particularmente para la configuración del árbol de cambio y levas 76, que también podría ser de varias partes. Ulteriormente sería posible que el programa memorizado por medio de las levas 76a, 76b y de las superficies de conmutación 96, 97 y 100, 101, respectivamente, se eligiera de tal modo que para recorrer los distintos escalones de marchas fuese necesario manipular más de una palanca de cambio, una rueda de cambio o similares. Ulteriormente sería posible asociar a los dos engranajes planetarios 15, 16 más de dos piñones centrales y, en correspondencia con los respectivos piñones satélite, más de dos escalones, para así crear ulteriores relaciones de multiplicación, en cuyo caso el árbol de cambio y levas debería dotarse de correspondientes curvas de levas adicionales. Ulteriormente, el gobierno descrito puede también emplearse cuando los piñones centrales y los respectivos escalones de piñones satélite no están constituidos de forma simétrica o los piñones centrales son vinculados con otra parte estacionaria que el árbol del cubo. Además, el gobierno descrito es independiente de los números de dientes elegidos en un caso individual, que deben considerarse únicamente a título de ejemplo. Ulteriormente, la disposición descrita es independiente de que en el interior del cubo del mecanismo se hallen ulteriores componentes, tales como por ejemplo un freno, que originen funciones adicionales. Además, la invención no está limitada al juego de cambio posterior descrito (engranaje planetario 35). Por el contrario, la disposición podría también elegirse, por ejemplo, de manera que en la Fig. 5 el acoplamiento de embrague 41 estuviera dispuesto entre la rueda con dentado interior 25 y el soporte planetario 37. También en este caso actuaría el engranaje planetario 35, estando desconectado el acoplamiento de embrague 41, como engranaje de reducción y, estando conectado el acoplamiento de embrague 41, como multiplicación directa (1:1). Ulteriormente sería posible emplear el engranaje planetario 35 como juego de cambio antepuesto y disponerlo entre el elemento de arrastre 7 y el primer engranaje planetario 15. Independientemente de ello, el mecanismo de engranajes de marchas múltiples según la invención no queda limitado a su aplicación en el interior de un cubo de una rueda. Particularmente, el mecanismo podría también emplearse, por ejemplo, como mecanismo de árbol intermedio y estar dispuesto a tal fin, por ejemplo, en un lugar entre el cojinete de la biela y el cubo de una de las dos ruedas de la bicicleta, en cuyo caso podría ser vinculado, a través de correspondientes ruedas dentadas, cadenas y similares, en el lado de accionamiento con el cojinete de la biela y en el lado de salida con una rueda. Incluso sería concebible la aplicación del mecanismo dentro del cojinete de la biela. Finalmente, se sobreentiende que las distintas características pueden también aplicarse en combinaciones distintas a las descritas e ilustradas en los dibujos.

Claims (19)

1. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples para bicicletas, comprendiendo un árbol (1) susceptible de ser montado de forma fija contra rotación en un cuadro de bicicleta, un elemento de arrastre (7) apoyado de forma giratoria en dicho árbol (1), un casquillo (12) apoyado de forma giratoria en dicho árbol (1), un mecanismo de cambio planetario (15, 16, 35), dispuesto en dicho casquillo (12) y de unión entre dicho elemento de arrastre (7) y dicho casquillo (12), conteniendo al menos un piñón central (19, 20, 22, 23) apoyado de forma giratoria en dicho árbol (1), una rueda con dentado interior (24, 25, 39), un soporte planetario (17, 37) y un piñón satélite (18, 21, 38) apoyado de forma giratoria en este último, así como un dispositivo de cambio (26, 27, 28, 29) para el establecimiento de al menos dos relaciones de multiplicación entre el elemento de arrastre (7) y el casquillo (12), presentando dicho dispositivo de cambio (26, 27, 28, 29) un dentado (77), un pestillo de conmutación (74) y un órgano de actuación (76) apoyado de forma giratoria, manipulable desde fuera del casquillo (12) y destinado al gobierno de dicho pestillo, de tal modo que el pestillo de conmutación (74) pueda ser selectivamente engranado con el dentado (77) o desengranado de éste, para la selección de las relaciones de multiplicación, caracterizado porque el dentado (77) está realizado en el piñón central (19, 20, 22, 23), el árbol (1) comprende un tramo (1c) configurado a modo de cuerpo hueco, de alojamiento del órgano de actuación (76), y el pestillo de conmutación (74) está apoyado en una escotadura (83) de una pared exterior (81), delimitadora del cuerpo hueco, de dicho tramo.

2. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según la reivindicación 1, caracterizado porque el pestillo de conmutación (74) está pretensado por un muelle (86) en el sentido del engrane con el dentado (77).

3. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según la reivindicación 2, caracterizado porque el órgano de actuación (76) comprende una leva (76a) destinada a la separación del pestillo de conmutación (74) de su engrane con el dentado (77).

4. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el mecanismo de cambio planetario (15, 16, 35) comprende una pluralidad de piñones centrales (19, 20, 22, 23) distanciados axialmente entre sí, susceptibles de ser conectados selectivamente con el árbol (1) y provistos de dentados (77), porque en la pared exterior (81) del tramo (1c) configurado a modo de cuerpo hueco están apoyados una correspondiente pluralidad de pestillos de conmutación (74), y porque el órgano de actuación (76) comprende una correspondiente pluralidad de levas (76a) y valles de leva (76b), estando dispuestos los pestillos de conmutación (74) y las levas (76a) así como los valles de leva (76b) con separaciones axiales correspondientes a las separaciones entre los piñones centrales (19, 20, 22, 23).

5. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque para la realización de al menos una ulterior relación de multiplicación comprende al menos un acoplamiento de embrague (31, 41), por el cual son susceptibles de ser engranados entre sí o separados entre sí dos componentes (19, 7), dotados de elementos de embrague (46, 48), del mecanismo de cambio planetario (15, 16, 35), estando al menos uno de dichos elementos de embrague (48) apoyado de forma axialmente desplazable, comprendiendo el árbol (1) al menos un ulterior tramo, configurado a modo de cuerpo hueco, dotado de una pared exterior con una escotadura en la que está apoyada de forma desplazable una corredera de cambio (50, 58) destinada al gobierno del elemento de embrague (48) desplazable, y porque en dicho ulterior cuerpo hueco están dispuestos medios para el desplazamiento de la corredera de cambio (50, 58).

6. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende varios de tales acoplamientos de embrague (31, 41).

7. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque la corredera de cambio (50, 58) comprende un primer elemento de conmutación (52, 59), enfrentado a dicho ulterior cuerpo hueco, y dichos medios consisten de un segundo elemento de conmutación (96, 97), cooperante con el primero, configurado en la circunferencia de un elemento de actuación (76) apoyado de forma giratoria en dicho ulterior cuerpo hueco y manipulable desde fuera del casquillo (12).

8. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque las levas (76a) y los valles de leva (76b) están dispuestos de tal modo en la circunferencia del órgano de actuación (76), de acuerdo con un programa preseleccionado, que mediante rotación del órgano de actuación (76) sean ajustables en una sucesión preseleccionada todas las relaciones de multiplicación seleccionables por medio de los pestillos de conmutación (74).

9. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque los segundos elementos de conmutación (96, 97) están dispuestos de tal modo en la circunferencia del elemento de actuación (76), de acuerdo con un programa preseleccionado, que mediante rotación del elemento de actuación (76) sean ajustables en una sucesión preseleccionada todas las relaciones de multiplicación seleccionables por medio de los acoplamientos de embrague (31, 41).

10. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque el primer elemento de conmutación consiste de una espiga de conmutación (52, 59) que penetra en el cuerpo hueco, y el segundo elemento de conmutación consiste de una superficie de conmutación (96, 97) que actúa sobre dicha espiga de conmutación (52, 59).

11. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el árbol (1) está realizado en toda su longitud como árbol hueco, y porque el órgano de actuación y el elemento de actuación constituyen un árbol de cambio y levas (76) apoyado de forma giratoria en dicho árbol (1).

12. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque está realizado a modo de mecanismo de engranajes de siete marchas, y porque mediante una revolución del órgano de actuación (76) son seleccionables siete relaciones de multiplicación.

13. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque está realizado a modo de mecanismo de engranajes de catorce marchas, y porque mediante dos revoluciones del árbol de cambio y levas (76) común son seleccionables catorce relaciones de multiplicación.

14. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el árbol (1) comprende, en la zona de cada pestillo de conmutación (74), al menos una ranura de guiado (83) que se extiende en sentido circunferencial, destinada al alojamiento del pestillo de conmutación (74), y dos ranuras de apoyo (84a, 84b) dispuestas transversalmente a la misma, y porque el pestillo de conmutación (74) está alojado en dicha ranura de guiado (83) y está apoyado en las ranuras de apoyo (84a, 84b) de forma basculable por medio de dos partes de muñones de apoyo (74a, 74b) adosadas, que se extienden transversalmente al mismo.

15. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según la reivindicación 14, caracterizado porque el piñón central (19, 20, 22, 23) consiste de un componente anular, apoyado de forma giratoria en el árbol (1) y dotado en su superficie interior del dentado (77), el cual rodea el árbol (1) en la zona del pestillo de conmutación (74) y asegura a éste contra una caída fuera del árbol (1).

16. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 5 a 15, caracterizado porque uno de los elementos de embrague comprende un aro de acoplamiento (47), desplazable axialmente sobre el árbol (1), dotado en una cara frontal de un dentado (48) en forma de dientes de sierra y sometido a la pretensión de un muelle (49), el cual está vinculado con uno de los componentes (7, 24) de forma fija contra rotación y es susceptible de ser embragado, mediante actuación de la corredera de cambio (50, 58), con el otro de los componentes (19), que presenta en una respectiva cara frontal un correspondiente dentado (46) en forma de dientes de sierra.

17. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque el árbol de cambio y levas (76) consiste de varias partes susceptibles de ser gobernadas independientemente entre sí.

18. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque el árbol de cambio y levas (76) consiste de un componente realizado de una sola pieza.

19. Mecanismo de engranajes de marchas múltiples según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque está realizado a modo de cubo del mecanismo de engranajes de marchas múltiples, siendo el árbol (1) un árbol del cubo y el casquillo (12) un casquillo del cubo.