ES2205684T3 - Unidad de transmision con una tapa de refrigeracion del lubricante. - Google Patents
Unidad de transmision con una tapa de refrigeracion del lubricante.Info
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Abstract
Unidad final de transmisión presenta una caja de engranajes (12), una tapa (16) unida a la caja de engranajes formando un depósito de lubricante (32) en la caja de engranajes, un elemento giratorio (14) que forma parte de un conjunto de engranajes montado de manera que puede girar en la caja de engranajes, presentando el elemento giratorio una parte inferior que está sumergida en lubricante en el depósito de lubricante y un sistema de refrigeración de lubricante que comprende un paso de refrigeración de lubricante en la tapa que tiene comunicación de fluido con el depósito de lubricante a través de una entrada (44) que permanece expuesta al lubricante en el depósito de lubricante, estando dispuesta la entrada en relación con el elemento giratorio de manera que el lubricante fluye hacia el interior del paso de refrigeración de lubricante cuando gira el elemento giratorio; y estando conectado el paso de lubricante a las salidas (54) situadas encima de dicha entrada y del lubricante en dicho depósito de lubricante, caracterizada porque el paso de refrigeración de lubricante incluye un colector (48) y una pluralidad de conductos paralelos (50, 52, 53) que están conectados al colector y que presentan respectivas salidas situadas encima de la entrada y del lubricante en dicho depósito de lubricante, de tal modo que el lubricante que fluye hacia el interior del paso de refrigeración de lubricante se divide entre una pluralidad de conductos paralelos antes de que el lubricante sea devuelto al depósito (32) a través de dichas salidas.
Description
Unidad de transmisión con una tapa para
refrigeración del lubricante.
La presente invención se refiere en general a una
unidad de transmisión para automoción y, más particularmente, a una
unidad final de transmisión para automoción con una tapa para
refrigeración del lubricante.
Las ruedas posteriores de un automóvil de
tracción trasera están accionadas por una unidad final de
transmisión que reparte el par motor que se recibe desde un árbol
de transmisión longitudinal situado entre las dos ruedas traseras
por medio de una unidad de engranaje diferencial colocada en el
interior de una caja de engranajes de la unidad final de
transmisión. El árbol de transmisión acciona un piñón de engranaje
interno que acciona un engranaje anular interno que está fijado a
un cuerpo de diferencial giratorio. El cuerpo del diferencial
sostiene engranajes compensadores que accionan dos engranajes
laterales que están sujetos a los ejes conductores que están
conectados a sus ruedas traseras respectivas.
El fondo de la caja de engranajes es un depósito
que se llena con el lubricante que se distribuye a los varios
engranajes diferenciales durante la operación de la unidad final de
transmisión. Este lubricante puede calentarse considerablemente.
Consecuentemente, una unidad final de transmisión dispone a menudo
de un sistema para la refrigeración del lubricante.
En la patente US nº 5.540.300 concedida el 30 de
julio de 1996 se da a conocer un eje que incluye una unidad final
de transmisión que está provista de una caja de engranajes y una
tapa unida a la caja de engranajes formando un depósito de
lubricante. La unidad final de transmisión incluye un elemento
giratorio que forma parte de un conjunto de engranaje que está
montado de modo que puede girar en la caja de engranajes, con una
parte inferior del elemento giratorio inmerso en el depósito de
lubricante. El eje dispone de un sistema de refrigeración de
lubricante que comprende un paso de refrigeración de lubricante en
la tapa que tiene comunicación de fluido con el depósito de
lubricante a través de una entrada que permanece expuesta al
lubricante en el depósito de lubricante. La entrada está dispuesta
en relación con el elemento giratorio de manera que el lubricante
fluye hacia el interior del paso de lubricante cuando gira el
elemento giratorio. El paso de lubricante está conectado a las
salidas situadas encima de la entrada y del lubricante en el
depósito de lubricante.
La presente invención proporciona una unidad
final de transmisión que presenta una tapa que proporciona una
disposición mejorada para la refrigeración del lubricante. La tapa
cuenta con un paso de refrigeración de lubricante que distribuye el
lubricante suministrado por un elemento giratorio el cual forma
parte del conjunto de engranaje entre diferentes conductos
paralelos de refrigeración del lubricante. La tapa puede constar de
una parte interior y de una parte exterior que podrían ser carcasas.
Los varios conductos de refrigeración de lubricante paralelos que
preferentemente están formados de forma parcial por relieves en una
carcasa exterior de la tapa para incrementar el área de pared de
los conductos de refrigeración de lubricante que están expuestos a
refrigeración a temperatura ambiente. Los diversos conductos de
refrigeración de lubricante paralelos pueden estar configurados
para compensar los índices de flujo a través de varios conductos de
refrigeración de lubricante.
Estos y otros objetivos, características y
ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto en
la siguiente descripción de una forma de realización preferida,
tomada conjuntamente con el dibujo adjunto.
La figura 1 es una vista posterior explosionada
en perspectiva de una unidad final de transmisión equipado con una
tapa desmontable que proporciona una disposición de refrigeración de
lubricante según la invención;
La figura 2 es una sección tomada
substancialmente a lo largo de la línea 2-2 de la
figura 1, orientada hacia la dirección de las flechas;
La figura 3 es una sección tomada
substancialmente a lo largo de la línea 3-3 de la
figura 2, orientada hacia la dirección de las flechas; y
La figura 4 es una vista posterior de la unidad
final de transmisión mostrada en las figuras 1, 2 y 3.
Haciendo referencia ahora al dibujo, una unidad
final de transmisión 10 según la invención comprende una caja de
engranajes 12, un conjunto de engranaje diferencial 14 que está
montado de modo que puede girar en la caja de engranajes 12 y en una
tapa desmontable 16. La caja de engranajes 12 cuenta con aberturas
para los semiejes 18 y 20 en los lados opuestos de la caja de
engranajes 12. Estas aberturas para los semiejes incluyen asientos
de soporte para montar de modo giratorio el conjunto de engranaje
diferencial 14 en la caja de engranajes 12 tal como se aprecia mejor
en la figura 2.
El conjunto de engranaje diferencial 14 está
conectado con transmisión giro a un árbol de transmisión accionado
por un motor (no se muestra) mediante un eje de mangueta giratorio
22 que se extiende a través de una abertura de cojinete en la parte
frontal de la caja de engranajes 12 (no se muestra). El eje de
entrada giratorio 22 cuenta con una horquilla 24 en el extremo
exterior para conectar el eje de entrada giratorio 22 al árbol de
transmisión mediante una junta universal del tipo Cardan (no se
muestra). El eje de entrada 22 cuenta con un piñón de engranaje 26
en el extremo interior que acciona el engranaje anular 28 del
conjunto de engranaje diferencial giratorio 14.
El conjunto de engranaje diferencial 14 es un
engranaje diferencial cónico convencional del tipo que habitualmente
se utiliza en las transmisiones finales en automoción,
particularmente en las transmisiones finales traseras. Un engranaje
diferencial cónico opera de manera bien conocida por lo cual no es
necesario describir en detalle su operación ya que aquellas
personas expertas en la materia entenderán la invención. Basta con
decir que el engranaje anular 28 está sujeto a un cuerpo de
diferencial 30 y que gira en éste en una dirección o en otra
siempre que el vehículo está en movimiento. El cuerpo del
diferencial giratorio 30 aloja engranajes compensadores que se
engranan con engranajes laterales que están acoplados a los
extremos interiores de los árboles de transmisión 31.
El conjunto de engranaje diferencial 14 está
instalado en la caja de engranajes 12 a través de una abertura
trasera amplia que convencionalmente permanece cerrada por una tapa
desmontable una vez se ha instalado el conjunto de engranaje
diferencial 14. La tapa desmontable 16 de la unidad final de
transmisión 10 proporciona una disposición mejorada de
refrigeración de lubricante, tal y como se ha explicado
anteriormente.
Cuando la tapa 16 está sujeta a la caja de
engranajes 12, en el interior de la caja de engranajes 12 se forma
un depósito de lubricante 32. Este depósito se llena con lubricante
34 hasta un nivel predeterminado así que cuando el engranaje anular
28, el cual forma parte del conjunto de diferencial giratorio 14,
queda parcialmente sumergido en lubricante 34, queda formado el
depósito de lubricante 32 tal como se aprecia mejor en la figura
3.
Como ya se ha indicado anteriormente las ruedas
de los engranajes del conjunto de engranaje diferencial 14 giran
constantemente cuando el vehículo está en marcha, particularmente el
engranaje anular 28 y el engranaje con piñón 26 que acciona el
engranaje anular 28. Este trabajo constante de las ruedas de los
engranajes durante la operación del vehículo junto con otras
fricciones internas, produce un calentamiento que incrementa la
temperatura del lubricante 34 en el depósito de lubricante 32. La
unidad final de transmisión 10 de la invención incluye un sistema
de refrigeración de lubricante que reduce la temperatura de
operación del lubricante 34.
Este sistema de refrigeración de lubricante
comprende un paso de refrigeración de lubricante que está formado
en la tapa desmontable 16. La tapa 16 comprende un elemento
exterior que preferentemente se trata de una carcasa 36 que está
sujeta a la caja de engranajes 12 y un elemento interior que
preferentemente también se trata de una carcasa 38. La carcasa
interior 38 se encaja en la carcasa exterior 36 tal y como se
muestra en la figura 2. La carcasa exterior 36 cuenta con una pared
periférica 39 y varios entrantes 40 que se engranan en la carcasa
interior 38 (figura 3) y un saliente en forma de horquilla 42
(figura 4) que coopera con la carcasa interior 38 para formar el
conducto de refrigeración de lubricante de la invención.
El paso de refrigeración de lubricante empieza
con una entrada 44 que queda alineada con el engranaje anular
giratorio 28 de modo que el engranaje anular 28 empuja el
lubricante hacia el interior del paso de refrigeración a través de
la entrada 44 tal como está indicado por las fechas 46 cuando el
engranaje anular 28 gira en dirección de las agujas del reloj tal y
como se observa en la figura 3. La entrada 44 preferentemente se
encuentra situada lo más cerca posible del fondo de la tapa 16.
La entrada 44 se comunica con un colector
horizontal 48. El colector 48 se sitúa justo por encima de la
entrada 44 y se extiende preferentemente por substancialmente la
anchura completa de la unidad de transmisión 10 tal como se muestra
mejor en la figura 4. El colector 48 a su vez se comunica con
varios conductos verticales 50, 52, 53 separados lateralmente. Los
conductos verticales 50, 52, 53 están todos ellos preferentemente
separados lateralmente del engranaje anular 28 mientras que los
conductos verticales 50 situados a ambos lados del engranaje anular
28 tienen preferentemente secciones transversales menores que los
conductos intermedios 52. Los conductos finales 53 también disponen
preferentemente de una sección transversal mayor que la de los
conductos intermedios 52. Estas relaciones, que pueden apreciarse
mejor en la figura 2, promueven una distribución más uniforme del
lubricante suministrado desde el colector 48 entre los varios
conductos verticales 50, 52, 53. Adicionalmente, las dimensiones de
las secciones transversales pueden ajustarse para uniformizar
substancialmente el flujo que circula por los diferentes conductos
50, 52, 53.
Los conductos verticales 50, 52, 53 se extienden
todos ellos desde el colector 48 a una salida 54 que está situada
muy por encima de la entrada 44, el colector 48 y el lubricante 34
en el depósito 32. Las salidas 54 están preferentemente situadas
sobre el eje 55 del conjunto de engranaje diferencial 14 y tan
elevadas como sea posible sin restringir el flujo a través de las
salidas de forma apreciable para así maximizar su altura y en
consecuencia el efecto de refrigeración de los conductos verticales
50, 52, 53.
Durante la operación, el engranaje anular 28
empuja el lubricante desde el depósito 32 hacia el paso de
refrigeración del lubricante a través de la entrada 44 donde el
colector 48 del paso de refrigeración del lubricante divide el
lubricante 32 entre los varios conductos verticales 50, 52, 53 del
paso de refrigeración del lubricante. El lubricante fluye en
dirección vertical por los conductos 50, 52, 53 y emerge por las
varias salidas 54 y luego vuelve al depósito 32 por acción de la
gravedad. Debe mencionarse que la mayor parte del colector 48 y los
conductos 50, 52, 53 que forman el paso de refrigeración de
lubricante de la invención están formados por paredes que
constituyen parte del saliente en forma de horquilla 42 de la
carcasa exterior 36. En consecuencia el lubricante a alta
temperatura no sólo se divide en partes menores para su
refrigeración sino que el lubricante a alta temperatura también
fluye a través de un paso de refrigeración del lubricante que está
en su mayor parte expuesto a aire temperatura ambiente para una
mejor transferencia térmica por conducción. Así la tapa desmontable
16 resulta ser un radiador muy eficiente para refrigerar el
lubricante de la unidad de transmisión 10. Adicionalmente, la
refrigeración puede todavía mejorarse si se incorporan aletas de
refrigeración 56 opcionales en el exterior de la carcasa exterior 36
que se extienden de forma transversal a los conductos verticales de
refrigeración 50, 52, 53 tal como se muestra en la figura 4. Se
puede utilizar cualquier número de aletas de refrigeración 56
espaciadas verticalmente. Las carcasas 36 y 38 de la tapa 16 pueden
realizarse en estampación de chapa de acero o de aluminio o en
fundición de aluminio o de aleaciones de aluminio.
La tapa desmontable 16 de la invención con su
disposición de refrigeración mejorada se ha ilustrado conjuntamente
con la unidad final de transmisión 10 del tipo que se utiliza en
suspensiones independientes. La tapa desmontable 16 de la invención
es particularmente útil en una unidad de transmisión de este tipo
porque la zona de intercambio de calor se restringe a los límites
de la caja de engranajes 12 y a la tapa 16. Sin embargo, la tapa
desmontable de la invención puede también utilizarse con unidades
finales de transmisión que formen parte de conjuntos de ejes que
incluyan tubos de ejes que se extiendan al exterior de las cajas de
engranajes que también puedan utilizarse para el intercambio de
calor.
Claims (10)
1. Unidad final de transmisión presenta una caja
de engranajes (12), una tapa (16) unida a la caja de engranajes
formando un depósito de lubricante (32) en la caja de engranajes,
un elemento giratorio (14) que forma parte de un conjunto de
engranajes montado de manera que puede girar en la caja de
engranajes, presentando el elemento giratorio una parte inferior
que está sumergida en lubricante en el depósito de lubricante y un
sistema de refrigeración de lubricante que comprende un paso de
refrigeración de lubricante en la tapa que tiene comunicación de
fluido con el depósito de lubricante a través de una entrada (44)
que permanece expuesta al lubricante en el depósito de lubricante,
estando dispuesta la entrada en relación con el elemento giratorio
de manera que el lubricante fluye hacia el interior del paso de
refrigeración de lubricante cuando gira el elemento giratorio; y
estando conectado el paso de lubricante a las salidas (54) situadas
encima de dicha entrada y del lubricante en dicho depósito de
lubricante, caracterizada porque el paso de refrigeración de
lubricante incluye un colector (48) y una pluralidad de conductos
paralelos (50, 52, 53) que están conectados al colector y que
presentan respectivas salidas situadas encima de la entrada y del
lubricante en dicho depósito de lubricante, de tal modo que el
lubricante que fluye hacia el interior del paso de refrigeración de
lubricante se divide entre una pluralidad de conductos paralelos
antes de que el lubricante sea devuelto al depósito (32) a través
de dichas salidas.
2. Unidad final de transmisión según la
reivindicación 1, en la que el colector (48) se encuentra situado
justo encima de la entrada (44).
3. Unidad final de transmisión según las
reivindicaciones 1 ó 2, en la que todos los conductos paralelos
(50, 52, 53) están separados de forma lateral en el elemento
giratorio (14).
4. Unidad final de transmisión según la
reivindicación 3, en la que la tapa (16) presenta un elemento
exterior (36) y un elemento interior (38).
5. Unidad final de transmisión según la
reivindicación 4, en la que el colector (48) y los conductos (50,
52, 53) están formados parcialmente en los elementos exteriores
(36).
6. Elemento final de transmisión según la
reivindicación 4, en el que los conductos (50) situados en
cualquiera de los lados del elemento giratorio (14) presentan unas
transversales menores que las del resto de los conductos (52,
53).
7. Elemento final de transmisión según la
reivindicación 4, en el que los conductos incluyen un primer par de
conductos (50) situados en cualquiera de los lados del elemento
giratorio, un segundo grupo de conductos (53) situados en los
extremos respectivos de la tapa y por lo menos un conducto
intermedio (52) que presenta una sección transversal, presentando
el primer par de conductos (50) una sección transversal que es menor
que la sección transversal del conducto intermedio (52) y
presentando el segundo grupo de conductos (53) una sección
transversal mayor que la sección transversal del conducto
intermedio (52).
8. Elemento final de transmisión según la
reivindicación 4, en el que el elemento interior (38) y el elemento
exterior (36) son carcasas.
9. Elemento final de transmisión según la
reivindicación 8, en el que la carcasa exterior (36) presenta una
pluralidad de aletas de refrigeración (56) que se extienden
transversalmente a los conductos.
10. Unidad final de transmisión según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en la que las salidas están
situadas por encima del eje (55) del elemento giratorio (14).
Applications Claiming Priority (2)
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