ES2213672T3 - Dispositivo de acoplamiento por cono de friccion para caja de velocidades. - Google Patents
Dispositivo de acoplamiento por cono de friccion para caja de velocidades.Info
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Abstract
Dispositivo de acoplamiento de un piñón loco (20) con un árbol (30) de caja de cambios, que comprende un cubo (40) fijado sobre el citado árbol, una rueda corrediza o deslizante (170), libre en rotación sobre el cubo (40), medios de acoplamiento (110, 120, 130, 140) dispuestos entre la rueda corrediza (170) y el piñón (20), adecuados para igualar por rozamiento las velocidades del árbol (30) y del piñón (20) y para transformar el movimiento de rotación recibido del cubo (40) en empuje axial sobre el piñón (20) de forma que los mismos transmitan por fricción el par entre el cubo y el piñón, caracterizado porque los medios de acoplamiento están constituidos por un conjunto de sincronización multi-conos (110, 120, 130, 140), cuyo anillo inferior (140) es solidario en rotación con el cubo (40), y cuyo anillo superior (110) es solidario en rotación con el piñón (20).
Description
Dispositivo de acoplamiento por cono de fricción
para caja de velocidades.
La presente invención se refiere a
sincronizadores de cajas de cambios mecánicas.
Más precisamente, concierne a un dispositivo de
acoplamiento de un piñón loco con un árbol de caja de cambios que
comprende un cubo fijado sobre el citado árbol, una rueda
deslizante o corrediza, libre en rotación sobre el cubo, medios de
acoplamiento dispuestos entre la rueda corrediza y el piñón,
adecuados para igualar por rozamiento las velocidades del árbol y
del piñón y para transformar el movimiento de rotación recibido del
cubo en empuje axial sobre el piñón de forma que los mismos
transmitan por fricción el par entre el cubo y el piñón.
Los sincronizadores que equipan las cajas de
cambios mecánicas presentan generalmente conos de fricción que
aseguran la igualación por rozamiento de las velocidades de un árbol
de la caja y de un piñón loco.
Según una disposición habitual en este dominio,
los sincronizadores comprenden un manguito-rueda
corrediza, que se desplaza por el accionamiento de una horquilla a
lo largo de un cubo enchavetado sobre un árbol de la caja. Esta
rueda corrediza está provista de dientes que engranan con el dentado
de un piñón loco tras haber atravesado el de un anillo de
sincronización.
Por la publicación FR 2764 956, se conoce un
sincronizador de tipo particular, llamado de "conos de rozamiento
auto-bloqueantes", en el que la rueda corrediza
no presenta dentados de engrane, sino que en ella los anillos de
sincronización transforman el movimiento de rotación recibido del
cubo en empuje axial contra un piñón, de forma que los mismos
transmitan el par motor entre el cubo y el piñón, ejerciendo sobre
éste una presión constante.
Tal disposición permite principalmente reducir la
longitud total reservada, sobre el árbol primario de la caja, en el
desplazamiento de las ruedas corredizas, y suprimir las vibraciones
en el accionamiento de cambio de velocidades, que son muy
criticados por los usuarios.
Sin embargo, el sincronizador descrito en esta
publicación conserva un volumen relativamente importante, ya que las
superficies de rozamiento están dimensionadas para transmitir pares
elevados.
La presente invención se dirige a aumentar la
capacidad en par de un sincronizador a una rueda corrediza en el
cual los medios de sincronización transforman el movimiento de
rotación recibido del cubo en empuje axial sobre el piñón de forma
que los mismos transmitan por fricción el par entre el cubo y el
piñón.
Con este objetivo, propone que los medios de
acoplamiento dispuestos entre la rueda corrediza y el piñón estén
constituidos por un conjunto de sincronización
multi-conos cuyo anillo inferior es solidario en
rotación con el cubo, y cuyo anillo superior sea solidario en
rotación con el piñón.
Para mejorar las actuaciones de tal dispositivo
de acoplamiento, y disminuir principalmente las disipaciones de
energía por rozamiento entre los conos de sincronización no
solicitados (que tienen una incidencia no despreciable sobre el
"par de arrastre" global de transmisión), la invención prevé
igualmente que los anillos inferior y superior sean rechazados
mutuamente por una arandela elástica que forma resorte.
Preferentemente, las rampas del cubo están
inclinadas con relación al eje del árbol de manera que puedan
ejercer un empuje axial sobre las rampas del elemento de
sincronización cuando éste esté unido en rotación al piñón.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán con la lectura de la descripción detallada que sigue,
para la comprensión de la cual se hará referencia a los dibujos
anejos, en los cuales:
- la figura 1 es un corte axial del dispositivo
de sincronización y de acoplamiento en posición reposo;
- la figura 1A es un corte según
A-A de la figu-
ra 1;
ra 1;
- la figura 2 es un corte axial del dispositivo
de sincronización y de acoplamiento en posición acoplada;
- la figura 2A es un corte según
A-A de la figu-
ra 2.
ra 2.
Se ve en la figura 1 el conjunto de un
dispositivo 10 para la sincronización y el acoplamiento en rotación
de un piñón loco 20 en rotación sobre un árbol 30 de una caja de
cambios de vehículo automóvil (no representada).
En la descripción que sigue, el dispositivo 10
presenta una simetría de concepción con relación a un plano
vertical medio que permite la sincronización y el acoplamiento de
un segundo piñón loco 20. No será en consecuencia descrita más que
la parte del dispositivo que permite la sincronización y el
acoplamiento del piñón loco situado a la izquierda.
Convencionalmente, en lo que concierne a la parte
del dispositivo que se describe en referencia a la parte izquierda
de la figura 1, el árbol 30 comprende un saliente 31 que forma un
tope axial para el piñón loco. Entre este saliente y el piñón loco,
es intercalado un cojinete de agujas 34. Por simetría, el
dispositivo 10 posee un segundo medio de parada axial que está
constituido por ejemplo por un cojinete de agujas 34, por una
arandela de apoyo 32 y por un anillo de parada 33.
De forma conocida, el cubo fijo 40 es accionado
en rotación por un árbol 30 de la caja de cambios por medio de un
juego de acanaladuras interiores 41. Está retenido axialmente con
relación al árbol 30 por anillos elásticos 35 que están recibidos
en gargantas complementarias del árbol 30. El cubo comprende una
serie de rebajes 42 a la izquierda y a la derecha en su periferia,
destinadas a transmitir el par de sincronización o de accionamiento
al medio de acoplamiento.
El piñón 20 está constituido por un tambor 21
guía del piñón sobre el árbol, por un dentado exterior 22 de
engrane con otro piñón fijo llevado por otro árbol (no
representado) y por acanaladuras 23 de unión con los medios de
acoplamiento.
El medio de acoplamiento 100 está constituido por
un anillo superior 110, por dos anillos intermedios 120 y 130, y
por un anillo inferior 140. El anillo superior 110 comprende un
cono hembra 111 que coopera con un cono macho 121 del primer anillo
intermedio 120, rebajes 112 de forma cilíndrica o cualquiera que
cooperan con un mismo número de tetones 131 del segundo anillo
intermedio 130 y destinados a asegurar el acoplamiento de los
anillos 110 y 130. Las caras de contacto de los tetones 131 en los
rebajes 112 son paralelas al eje del árbol 30. El anillo superior
posee en su parte central acanaladuras 113 de unión con el piñón
20, los cuales transmiten la totalidad del par que circula en el
dispositivo.
El anillo de acoplamiento intermedio 120 posee un
segundo cono hembra 122 enfrente del cono macho 132 del segundo
anillo intermedio 130, y tetones 123 que penetran en los rebajes
141 del anillo inferior 140. El anillo 130, como se ha dicho
anteriormente, tiene una superficie cónica macho exterior 132
enfrente de la superficie cónica hembra 122 del anillo intermedio
120, tetones 131 que penetran en los rebajes 112 del anillo
superior 110 y una superficie cónica hembra interior 133 enfrente
de la superficie cónica exterior macho 142 del anillo inferior
140.
Finalmente, el anillo inferior 140, como se ha
dicho anteriormente, posee en su periferia rebajes 141 de
acoplamiento con el primer anillo intermedio 120 cuyas caras de
contacto son paralelas al eje del árbol 30, un cono macho 142
enfrente del cono hembra 133 del anillo intermedio 130. Aquél está
igualmente provisto de rampas 143 que cooperan con los rampas
conjugadas 42 del cubo 40. Estas rampas están inclinadas con
relación al eje del árbol 30, de forma que se produzca un empuje
axial inducido de presión de los conos por efecto de la fuerza de
contacto de las rampas proporcional al par transmitido. El anillo
inferior presenta una serie de rebajes 144 en las cuales se alojan
tetones de la placa de apoyo 151, por ejemplo de chapa, del cojinete
de agujas 150. El piñón loco 20 se apoya lateralmente sobre el
cojinete de agujas 150 del lado opuesto del cubo 140.
Una arandela ondulada flexible que forma resorte
160, intercalada entre el anillo inferior 140 y la cabeza 151,
separa los anillos inferior y superior uno del otro, cuando el
dispositivo de acoplamiento está en reposo, con el fin de ponerlo,
totalmente "abierto", en este estado, y de restringir al mínimo
su arrastre residual.
El dispositivo descrito de forma no limitativa en
las figuras comprende por consiguiente cuatro anillos acoplados dos
a dos, que participan en paralelo en la transmisión del par.
La disposición retenida de conos invertidos, en
los que el diámetro pequeño está del lado del piñón, permite
instalar una máximo de capacidad en par en un volumen radial
dado.
La puesta en servicio del dispositivo de
acoplamiento se realiza por el desplazamiento axial de los anillos y
la puesta en contacto de las superficies cónicas enfrentadas con la
ayuda de una rueda corrediza 170 del tipo de rodamiento de bolas o
rodillos, cuyo desplazamiento axial es obtenido por el movimiento
axial de una horquilla 180. Esta horquilla es puesta en movimiento
por un dispositivo de accionamiento que la pone en unión con medios
de empuje cualesquiera (no representados). Durante toda la fase de
sincronización y a continuación durante la transmisión del par
motor, el empuje de la rueda corrediza debe ser mantenido. Es por
esto por lo que la rueda corrediza es del tipo de rodamiento. Para
poner de nuevo el dispositivo en reposo es suficiente anular el
empuje axial de la rueda corrediza. El dispositivo de repulsión
actúa para hacerla inactiva.
Claims (9)
1. Dispositivo de acoplamiento de un piñón loco
(20) con un árbol (30) de caja de cambios, que comprende un cubo
(40) fijado sobre el citado árbol, una rueda corrediza o deslizante
(170), libre en rotación sobre el cubo (40), medios de acoplamiento
(110, 120, 130, 140) dispuestos entre la rueda corrediza (170) y el
piñón (20), adecuados para igualar por rozamiento las velocidades
del árbol (30) y del piñón (20) y para transformar el movimiento de
rotación recibido del cubo (40) en empuje axial sobre el piñón (20)
de forma que los mismos transmitan por fricción el par entre el
cubo y el piñón, caracterizado porque los medios de
acoplamiento están constituidos por un conjunto de sincronización
multi-conos (110, 120, 130, 140), cuyo anillo
inferior (140) es solidario en rotación con el cubo (40), y cuyo
anillo superior (110) es solidario en rotación con el piñón
(20).
2. Dispositivo de acoplamiento según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios de
separación mutua (160) de los anillos de sincronización (110, 140)
en el reposo.
3. Dispositivo de acoplamiento según la
reivindicación 1, caracterizado porque los anillos inferior
(140) y superior (110) son rechazados mutuamente por una arandela
elástica (160) que forma resorte.
4. Dispositivo de acoplamiento según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque comprende medios
de rodadura (150) que facilitan la rotación relativa de los anillos
inferior y superior (140, 110).
5. Dispositivo de acoplamiento según la
reivindicación 4, caracterizado porque los medios de
rodadura (150) están constituidos por un cojinete circular de
agujas.
6. Dispositivo de acoplamiento según la
reivindicación 5, caracterizado porque la superficie de
apoyo de las agujas (150) del lado del cubo, está constituida por
una placa (151) que comprende tetones (151a) que penetran en
cavidades (144) del anillo inferior (140).
7. Dispositivo de acoplamiento según la
reivindicación 6, caracterizado porque la arandela elástica
(160) está intercalada entre el anillo inferior (140) y la chapa
(151).
8. Dispositivo de acoplamiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
anillos exteriores (110, 140) presentan rebajes (112, 122) que
reciben tetones (131, 123) de los anillos intermedios (130,
120).
9. Dispositivo de acoplamiento según una de las
reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque el piñón loco
(20) se apoya lateralmente sobre el cojinete de agujas (150) del
lado opuesto al cubo (40).
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