ES2222053B1

ES2222053B1 - Caja de cambios.

Info

Publication number: ES2222053B1
Application number: ES200050047A
Authority: ES
Inventors: Wolfgang Reik; Reinhard Berger; Gunter Hirt; Martin Brandt
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: ES2222053A1; DE19859458B4; GB2348255B; FR2788321A1; CN1286662A; FR2772859A1; ITMI982815A1; RU2223182C2; US6591705B1; JP4447771B2; KR20010033540A; GB2348255A; IT1303657B1; JP2001526999A; BR9814469A; AU2410699A; WO1999033682A2; FR2772859B1; WO1999033682A3; DE19881999D2

Abstract

Caja de cambio con ruedas dentadas, con por lo menos dos árboles, como por ejemplo un árbol de entrada y un árbol de salida, con un número de pares de ruedas dentadas, con ruedas locas que pueden ser unidas fijamente a prueba de giro por medio de embragues a un primer árbol, y con ruedas accionadas para las marchas, situadas fijamente a prueba de giro sobre un árbol, con un embrague de arranque como embrague acoplable situado en el lado de entrada. Por lo menos uno de los embragues está configurado como embragues bajo carga. El embrague de arranque y el embrague bajo carga pueden ser accionados por lo menos por una unidad de accionamiento. Para ello puede ser conveniente que el embrague bajo carga se pueda acoplar cuando el embrague de arranque está acoplado, por lo menos parcialmente.

Description

Caja de cambios.

La invención se refiere a una caja de cambios, como una caja de cambio de marchas con ruedas dentadas, con por lo menos dos árboles, como por ejemplo un árbol de entrada y un árbol de salida y en su caso un árbol intermedio, con un número de pares de ruedas dentadas, con ruedas dentadas como ruedas locas, que pueden ser unidas fijamente a prueba de giro a un primer árbol, y con ruedas dentadas como ruedas accionadas para las marchas, situadas fijamente a prueba de giro en un árbol, con un embrague de arranque acoplable, situado en el lado de entrada.

Cajas de cambios de esta clase son conocidas de forma general en vehículos de motor. Estas cajas de cambios tienen el inconveniente de que no son aptas para un cambio de marchas bajo carga, es decir que, al realizar una operación de cambio para cambiar la transmisión del engranaje, se produce siempre una interrupción de la fuerza de tracción.

El objeto de la presente invención es crear una caja de cambios de la clase indicada arriba, que sea apta para el cambio de marchas bajo carga y que al mismo tiempo esté configurada en forma sencilla por los elementos de construcción utilizados.

Esto se consigue, según la presente invención, configurando por lo menos uno de los embragues como embrague con par de giro de transmisión muy alta, como un embrague para cambio de marchas bajo carga, y haciendo que el embrague de arranque y el embrague bajo carga puedan ser accionados por lo menos por una unidad de accionamiento.

Para ello puede ser conveniente que el embrague bajo carga se pueda acoplar cuando esté acoplado por lo menos parcialmente el embrague de arranque.

También es conveniente que el embrague bajo carga se pueda acoplar cuando está ya acoplado el embrague de arranque. En relación con esto, acoplar quiere decir aquí que se aumenta el par de giro que puede ser transmitido por el embrague.

Es ventajoso que por lo menos una rueda loca pueda ser unida al árbol por medio de un primer embrague y/o un embrague bajo carga.

Además es conveniente que dos de las ruedas locas puedan ser unidas a un árbol por medio de un primer embrague y/o por medio de un embrague bajo carga.

También es conveniente que la rueda loca de la marcha más alta pueda ser unida a un árbol con un embrague y/o con un embrague bajo carga.

También es ventajoso en otro ejemplo de realización que el embrague para la unión de por lo menos una rueda loca a un árbol sea un embrague con unión por medio de la forma.

También es conveniente que el embrague para la unión de por lo menos una rueda loca a un árbol sea un embrague por medio de fricción.

Además es ventajoso que el embrague para la unión de por lo menos una rueda loca a un árbol tenga un dispositivo de sincronización intercalado.

También es conveniente que el embrague bajo carga sea un embrague de fricción. Es especialmente conveniente que el embrague de arranque sea un embrague de fricción.

Es ventajoso que el embrague de arranque esté situado en un espacio de una campana del embrague.

También es conveniente que por lo menos un embrague bajo carga esté situado en una zona del espacio de una campana del embrague.

Además es conveniente que el embrague de arranque y por lo menos un embrague bajo carga sea un embrague de fricción en seco.

Igualmente es conveniente que el embrague de arranque esté situado dentro de la carcasa de la caja de cambios.

También es conveniente que por lo menos un embrague bajo carga esté situado dentro de la carcasa de la caja de cambios.

También es ventajoso que el embrague de arranque y/o por lo menos un embrague bajo carga sea un embrague de fricción.

Además es ventajoso que el embrague de arranque sea un convertidor hidro dinámico de pares de giro con/sin embrague de puenteado del convertidor.

En otro ejemplo de realización es conveniente que el accionador, para accionar el embrague de arranque y por lo menos un embrague bajo carga, sea un accionador activado por un medio de presión, con una alimentación del medio de presión y con por lo menos una válvula que controle la alimentación del medio de presión hasta un cilindro receptor situado en cada uno de los dos embragues.

Según otra idea de la invención, es conveniente que el accionador, para accionar el embrague de arranque y por lo menos un embrague bajo carga, sea un accionador accionado mediante motor eléctrico, en su caso con un engranaje de multiplicación o de reducción instalado a continuación de un motor eléctrico o un electroimán.

Según otra idea de la invención, es conveniente que el accionador para accionar los embragues para el cambio de marchas sea un accionador activado por un medio de presión, con alimentación de un medio de presión y con por lo menos una válvula, que controle la alimentación del medio de presión hasta un cilindro receptor situado en cada uno de los embragues.

Según otra idea de la invención, es conveniente que el accionador para accionar los embragues sea un accionador movido por un motor eléctrico, en su caso con un engranaje de multiplicación o de reducción instalado a continuación de un motor eléctrico o de un electroimán.

Según otra idea de la invención, es conveniente que el engranaje tenga una máquina eléctrica, que sirve como arrancador del motor de accionamiento del vehículo y/o como generador para producir energía eléctrica a partir de la energía cinética, y para su retorno.

Es ventajoso que la máquina eléctrica pueda ser accionada por medio de una rueda de marcha de la caja de cambios o bien que accione esta rueda.

Según otra idea de la invención, es conveniente que la máquina eléctrica pueda ser accionada por medio de un volante excéntrico del motor de accionamiento del vehículo o que accione este motor.

Según otra idea de la presente invención, es conveniente que la máquina eléctrica pueda ser accionada a través del árbol de entrada de la caja de cambios o accione la caja de cambios.

Es conveniente que la máquina eléctrica tenga un estator y un rotor, estando el estator y el rotor situados coaxialmente respecto al árbol de entrada de la caja de cambios.

Es conveniente que la máquina eléctrica tenga un estator y un rotor, estando el estator y el rotor situados respecto a un eje, estando el eje situado y alineado esencialmente en paralelo respecto al árbol de entrada de la caja de cambios.

Además es conveniente que la máquina eléctrica tenga un estator y un rotor, estando situados el estator y el rotor coaxialmente respecto al árbol de entrada de la caja de cambios y estando el rotor unido fijamente a prueba de giro a un volante excéntrico o a un elemento unido al árbol de entrada de la caja de cambios.

La invención se explica a continuación por medio de los dibujos adjuntos, en los que se muestran:

- en la figura 1 una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 2 un diagrama;

- en la figura 3a un detalle de una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 3b un detalle de una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 4a un detalle de una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 4b un detalle de una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 5a una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 5b una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 6 una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 7a una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 7b una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 8 un detalle de una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 8a un detalle de una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 9 un detalle de una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 9a un detalle de una representación esquemática de una caja de cambios;

- en la figura 10 una caja de cambios;

- en la figura 11a un detalle de una caja de cambios;

- en la figura 11b un detalle de una caja de cambios;

- en la figura 11c un detalle de una caja de cambios;

- en la figura 12 una caja de cambios;

- en las figuras 13a hasta 17d diagramas para la representación de los tiempos de los pares de giro y de los números de revoluciones;

- en la figura 18 una caja de cambios, vista esquemáticamente;

- en las figuras 19 a 27 diagramas;

- en la figura 28 un esquema de conexiones en bloques;

- en la figura 29 un esquema de conexiones en bloques;

- en las figuras 30 a 33 diagramas;

- en la figura 34 un esquema de conexiones en bloques;

- en la figura 35 un esquema de conexiones en bloques;

- en las figuras 36 a 39 diagramas;

- en la figura 40 un esquema de conexiones en bloques;

- en las figuras 41 a 43 diagramas;

- en la figura 44 un esquema de conexiones en bloques;

- en las figuras 45 a 49 diagramas;

- en las figuras 50a a 50f disposiciones esquemáticas vistas en sección y

- en la figura 51 una representación esquemática de un vehículo de motor;

- en las figuras 52 a 56 otras representaciones esquemáticas de formas de realización de una caja de cambios construida según la invención; y

- en las figuras 54a y 55a diagramas de la transmisión de pares del embrague de arranque o del embrague bajo carga, en dependencia del recorrido de desembrague, pertenecientes a las formas de realización de las figuras 54 y 55.

La figura 1 muestra esquemáticamente una caja de cambios 1 de un vehículo de motor, que está acoplada a una unidad de accionamiento 2, como por ejemplo un motor o una máquina de combustión interna, y a un embrague de arranque o para cambio de marchas 3, como por ejemplo un embrague de fricción. La caja de cambios 1 tiene un árbol de entrada 4, un árbol intermedio 5 y en su caso un árbol adicional de salida 6, siendo en el ejemplo de realización de la figura 1 el árbol intermedio igual al árbol de salida. En otro ejemplo de realización según la invención es ventajoso que esté previsto un árbol de salida adicional 6, además del árbol de entrada 4 y del árbol intermedio 5.

Entre el motor 2 y la caja de cambios 1 está situado un volante excéntrico 10 en el que están colocados el embrague de fricción 3 con placa de presión y tapa del embrague. Igualmente, en lugar del volante excéntrico rígido 10 puede estar previsto un volante excéntrico de dos masas, que tiene dos masas excéntricas apoyadas en forma giratoria entre sí, que pueden girar contra fuerzas de recuperación, por ejemplo de acumuladores de fuerza situados entre las masas excéntricas.

Entre el disco de arrastre 3a del embrague y el árbol de entrada 4 de la caja de cambios está situado un amortiguador 11 de vibraciones giratorias. Este amortiguador tiene por lo menos dos componentes 11a, 11b en forma de discos apoyados en forma giratoria entre sí, los cuales pueden girar contra fuerzas de recuperación, por ejemplo procedentes de acumuladores de fuerza 12 situados entre los componentes. En el disco de arrastre están situados radialmente en posición exterior preferentemente forros de fricción.

Los árboles, como el árbol de entrada, el árbol de salida y en su caso el árbol intermedio, están apoyados en forma giratoria por medio de cojinetes dentro de una carcasa de la caja de cambios y están centrados en sentido radial y en su caso apoyados en sentido axial. Estos cojinetes, sin embargo, no están representados explícitamente en los dibujos.

El árbol de entrada 4 y el árbol de salida 5 están situados en lo esencial alineados entre sí en paralelo. En otro ejemplo de realización, el árbol de salida puede estar situado también coaxialmente respecto al árbol de entrada, pudiendo estar este último igualmente apoyado y centrado dentro de la carcasa de la caja de cambios.

El embrague de arranque o de maniobra 3, en otro ejemplo ventajoso de realización, está configurado por ejemplo como embrague de fricción que trabaja en húmedo, y está colocado por ejemplo dentro de la carcasa de la caja de cambios. En otro ejemplo ventajoso de realización, el embrague 3 está situado por ejemplo como embrague de fricción en seco, por ejemplo dentro de una campana del embrague situada entre el motor 2 y la caja de cambios 1.

Al árbol de entrada 4 de la caja de cambios 1 están unidas fijamente en sentido axial y a prueba de giro las ruedas 20, 21, 22, 23, 24 y 25 para las marchas. Las ruedas 20 a 25 para las marchas se engranan en ruedas dentadas 30, 31, 32, 33, 34 y 35, como ruedas locas, que están situadas en forma giratoria sobre el árbol intermedio 5 y se pueden unir fijamente a prueba de giro al árbol 5 por medio de embragues. Entre la rueda dentada 25 y la rueda dentada 35 está situada la rueda dentada intermedia 36 para la inversión del sentido de giro. El emparejamiento de ruedas dentadas 25, 35, 36 representa por lo tanto el emparejamiento para la marcha atrás R. El emparejamiento de ruedas dentadas 24, 34 representa el emparejamiento para la primera marcha. El emparejamiento de ruedas dentadas 23, 33 representa el emparejamiento para la segunda marcha. El emparejamiento de ruedas dentadas 22, 32 representa el emparejamiento para la tercera marcha. El emparejamiento de ruedas dentadas 21, 31 representa el emparejamiento para la cuarta marcha. El emparejamiento de ruedas dentadas 20, 30 representa el emparejamiento para la quinta marcha. Las ruedas locas 30 a 35 pueden estar situadas, en otro ejemplo ventajoso de realización de la invención, también sobre el árbol de entrada, y las ruedas para las marchas pueden estar situadas sobre el árbol intermedio. En otro ejemplo de realización, se pueden prever sobre cada árbol tanto ruedas locas, como también ruedas accionadas para las marchas.

Las ruedas dentadas 30, 31 se pueden unir fijamente a prueba de giro por medio de su forma al árbol intermedio 5, desplazando axialmente el embrague 40, como manguito desplazable. Lo mismo debe decirse para las ruedas dentadas 32, 33, que se pueden unir fijamente a prueba de giro por medio de su forma al árbol intermedio 5, desplazando axialmente el manguito desplazable 41. Esto rige también para las ruedas dentadas 34, 35, que se pueden unir por medio de su forma al árbol de salida 5, desplazando axialmente el manguito desplazable 42. Aquí se puede unir cada rueda dentada al árbol solo por medio de un manguito desplazable cada una, ya que los manguitos desplazables pueden realizar una unión por medio de la forma entre el árbol y la rueda dentada por medio del desplazamiento axial en una u otra dirección axial y los manguitos desplazables están situados cada uno de ellos respectivamente entre dos ruedas dentadas.

La caja de cambios 1, según se representa en el dibujo, tiene tres grupos de construcción, que están formados cada uno de ellos por dos pares de ruedas dentadas y un embrague, como un manguito desplazable, situado entre aquéllos. Un grupo de construcción A está formado por los pares de ruedas dentadas 20, 30 y 21, 31 y el manguito desplazable 40. El segundo grupo de construcción B está formado por los pares de ruedas dentadas 22, 32 y 23, 33 y el manguito desplazable 41. El tercer grupo C está formado por los pares de ruedas dentadas 24, 34 y 25, 35, 36 y el manguito desplazable 42.

Los embragues 40, 41 y/o 42 pueden estar formados ventajosamente como embragues por medio de la forma, como embragues de garras. Los embragues pueden estar configurados igualmente, en otro ejemplo de realización, como embragues de fricción con superficies de fricción cónicas o planas con forma de anillo circular, con una o más de una superficie de fricción, como un embrague de láminas. Además, en otro ejemplo de realización, los embragues pueden estar configurados con un dispositivo de sincronización con un anillo o más de un anillo de sincronización 50. Igualmente se pueden configurar también combinaciones de embragues de fricción y embragues por medio de la forma.

Como puede verse, los pares de ruedas dentadas de la primera marcha y de la marcha atrás forman el primer grupo de construcción y los pares de ruedas dentadas de las marchas segunda y tercera forman el segundo grupo de construcción, mientras que los pares de ruedas dentadas de las marchas cuarta y quinta forman el tercer grupo de construcción. También se pueden reunir otros grupos de construcción realizados según la invención.

Los manguitos desplazables 40, 41 y 42 para engranar las marchas de la caja de cambios 1 son accionados por medio de unidades de accionamiento 60, 61, 62, desplazadas en forma axial, estando prevista respectivamente entre las unidades de accionamiento y los manguitos desplazables una unión, como por ejemplo un sistema de varillas, un tramo de recorrido hidrostático o un cable de tracción o un cable de Bowden o un árbol de conexión. La unidad de accionamiento puede tener un accionamiento por motor eléctrico, un accionamiento electromagnético y/o un accionamiento accionado por un medio de presión, como por ejemplo por una unidad hidráulica. A este respecto, se hace referencia aquí a los documentos DE-44 26 260, DE-195 04 847, DE-196 27 980 y DE-196 37 001. La presente invención se refiere además a estas patentes más antiguas, cuyo contenido forma parte aquí expresamente del contenido de propuestas de la presente solicitud de patente.

En por lo menos una unión entre la unidad de accionamiento y el manguito desplazable se puede prever una transmisión "i".

Cajas de cambios de esta clase, realizadas según la invención, pueden estar configuradas también, por ejemplo, con un engranaje de cuatro marchas con marcha atrás (cuatro marchas hacia adelante) o con un engranaje de seis marchas con marcha atrás (seis marchas hacia adelante), sin limitación de la generalidad.

Para la detección del número de revoluciones de salida de la caja de cambios, el número de revoluciones del árbol 5, está previsto un sensor 70 del número de revoluciones. Para la detección del número de revoluciones de la entrada de la caja de cambios, el número de revoluciones del árbol 4, se puede prever además un sensor adicional del número de revoluciones. Para la detección del número de revoluciones del motor está previsto un sensor 71 del número de revoluciones. Para el mando del accionamiento del embrague de arranque/maniobra y de los embragues para la variación de la transmisión de la caja de cambios está prevista una unidad electrónica de mando, que está provista de memoria y unidad de ordenador y que, por medio de señales de entrada, genera señales de mando para la activación de las unidades de accionamiento. Los números de revoluciones de los árboles pueden ser calculados también por medio de números de revoluciones medidos de otros árboles con la transmisión dada.

A una de las ruedas dentadas 30 a 34 está unido un embrague 80, como un embrague de maniobra bajo carga, que cuando está acoplado une a la rueda dentada con el árbol 5. El embrague 80 puede ser accionado por medio del accionador 65 a través de la conexión 65b, por ejemplo puede ser embragado y desembragado. El embrague 80 es accionado en forma ventajosa con el mismo accionador o con un accionador independiente al del accionamiento de arranque o de maniobra 3, que se puede embragar o desembragar por medio del accionador 65 a través de la unión 65a.

Es ventajoso que el embrague 80 esté situado en el extremo axial del árbol 5, que queda junto al embrague 3. En otro ejemplo ventajoso de realización es conveniente que el embrague 80 esté situado en el extremo axial del árbol 5, situado en el lado opuesto al embrague 3.

Otra erística ventajosa de la caja de cambios es que, por medio de una rueda dentada del engranaje, como por ejemplo la rueda dentada 20 a 24, una máquina eléctrica, como un arrancador, un generador o también un generador de arranque 90 del motor de accionamiento, puede accionar el árbol 4. Con ella se puede accionar también un generador eléctrico, como por ejemplo una dinamo. Es especialmente ventajoso que el arrancador y el generador estén reunidos formando una máquina eléctrica combinada, como un generador-arrancador. De este modo, la máquina eléctrica puede poner en marcha el motor de accionamiento, pero en otro modo de funcionamiento puede proporcionar también el par de giro al árbol de transmisión de salida del engranaje y de este modo puede suministrar ayuda de accionamiento al motor de accionamiento, En forma adecuada, la máquina eléctrica se puede utilizar también por lo menos a corto plazo o durante corto tiempo por sí sola para el accionamiento del vehículo, en caso de que sean pequeñas las exigencias en cuanto al par de giro o a la potencia. En otro ejemplo de realización o en otro ejemplo de aplicación de la invención, la máquina eléctrica puede ser utilizada para transformar, a partir de la energía cinética del vehículo, una parte de esta energía en energía eléctrica y por ejemplo para almacenarla en una batería. Esto se puede realizar, por ejemplo, en funcionamiento de empuje del motor 2, por ejemplo en los recorridos de descenso en una cuesta abajo y/o en operaciones de frenado del vehículo. De este modo, un vehículo con una caja de cambios realizada según la invención puede reducir en forma ventajosa el consumo de carburante y la emisión de sustancias tóxicas. La máquina eléctrica puede elevar también un nivel de pares en operaciones de cambio de marchas.

La máquina eléctrica 90 puede ser accionada, por ejemplo según se indica en la figura 1, por una rueda dentada y puede estar situada en paralelo al árbol de entrada de la caja de cambios o al árbol de salida de la caja de cambios. Entre una rueda de marcha, por ejemplo la rueda 20, y el piñón de accionamiento 91 de la máquina eléctrica 90 puede estar prevista una rueda dentada intermedia 92. La máquina eléctrica puede ser accionada también por medio de correas o de cadena. Para la transmisión y el accionamiento desde/hasta la máquina eléctrica puede servir una caja de cambios de graduación continua sin marchas escalonadas, una caja de cambios de velocidades escalonadas, una caja de cambios conmutable o una caja de cambios ajustada fijamente.

Además, la máquina eléctrica puede estar situada coaxialmente respecto al árbol de entrada de la caja de cambios.

En el caso de la invención, se trata de una caja de cambios 1 que realiza el engrane bajo carga o puede realizar el engrane bajo carga. El engrane bajo carga se consigue o se realiza frenando el motor de combustión interna 2, incluso el árbol de entrada 4, por medio de un embrague 80 para engrane bajo carga contra la línea de transmisión de salida del vehículo. La energía cinética del motor 2 es transformada por lo tanto parcialmente en energía cinética del vehículo.

Según la invención, está previsto por lo menos un accionador para el embrague, el cual acciona tanto el embrague de arranque o embrague de maniobra 3, como también el embrague 80 para engrane bajo carga. En este caso es ventajoso que el embrague de arranque 3 esté cerrado por lo menos parcialmente, mientras se acciona el embrague para engrane bajo carga. En otro ejemplo de realización es conveniente que el embrague de arranque esté ya totalmente cerrado.

El dispositivo realizado según la invención es especialmente ventajoso, gracias a sus sencillas estructuras de la caja de cambios y al pequeño número de accionadores.

Las ventajas de esta caja de cambios son: un elevado confort de cambio de marchas por medio de un cambio de marchas bajo carga por lo menos casi carente de interrupciones; una pequeña longitud de construcción, gracias a la supresión, en su caso parcial, de dispositivos de sincronización; un peso pequeño y un elevado grado de efectividad.

En el dispositivo preconizado en la invención la energía cinética del motor, al realizarse la operación de cambio de marchas, no es anulada por medio del frenado, sino que se aprovecha en su parte correspondiente como par de accionamiento. Así pues, el motor es frenado contra la línea de transmisión de salida. De este modo ya no existe ninguna interrupción de la fuerza de tracción.

Esto es especialmente ventajoso en el caso de cambios de marcha a marchas elevadas de tracción. Esto es ventajoso también en el caso de cambios de marcha para reducción de marchas por empuje, puesto que en este caso la energía cinética del vehículo se aprovecha para aumentar el número de revoluciones del motor.

La caja de cambios 1 de engrane bajo carga es un engranaje con ruedas dentadas. Un embrague de fricción 3 sirve como embrague de arranque entre el motor 2 y el árbol de entrada 4. Un sistema 11 de muelles/amortiguadores como dispositivo de amortiguación de vibraciones de: torsión está integrado ventajosamente en el disco de embrague. Sin embargo, este dispositivo también puede estar integrado en un volante excéntrico de dos masas.

Las ruedas locas pueden estar situadas sobre el árbol de entrada o sobre el árbol del engranaje, pudiendo ser unidas a este último a través de embragues manguitos desplazables. Las ruedas locas pueden ser unidas al árbol por medio de embragues de engrane; manguitos desplazables unen al árbol 5 del engranaje con las ruedas locas, por ejemplo por medio de embragues de garras. El embrague por medio de la forma de la primera marcha o de la marcha hacia atrás R puede estar combinado con un embrague de fricción, como un dispositivo de sincronización; véase el anillo de sincronización 50 para la primera marcha y para la marcha atrás R. Los embragues 40, 41, 42 son accionados por medio de por lo menos un accionador.

Un embrague de fricción 80 de gran rendimiento, como un embrague para cambio bajo carga, une a la rueda loca 30 de una marcha alta, por ejemplo de la quinta marcha, con el árbol 5. Un accionador 65 del embrague sirve para accionar tanto el embrague 80 para cambio de marchas bajo carga, como también el embrague de arranque 3. El recorrido de accionamiento del accionador del embrague está dividido de manera que el embrague 80 para cambio de marchas bajo carga sólo se puede cerrar cuando se ha cerrado ya el embrague de arranque 3.

El sistema comprende además una unidad electrónica de mando con un microprocesador para el control electrónico de la caja de cambios y de los embragues, un dispositivo de detección del número de revoluciones, un control electrónico de las válvulas de estrangulación o un dispositivo de llenado del motor y un sistema electrónico de control del motor para el motor de combustión interna, y además un elemento accionable a mano para la elección de las marchas, como una palanca, un conmutador o similar para la elección manual y/o automática de las marchas, y un dispositivo indicador en el espacio interior del vehículo para la indicación de la marcha acoplada.

Una máquina eléctrica, que puede ser utilizada como arrancador, generador y en su caso como retardador y accionamiento adicional, puede estar prevista además ventajosamente.

Para una operación de arranque, se mete una marcha baja (primera marcha o segunda marcha) en la caja de cambios. El embrague de arranque 3 se cierra mediante el accionamiento del accionador 65, mientras que el motor 2 forma el par de giro al ser accionado por el pedal del acelerador, para acelerar el vehículo. La operación de arranque queda terminada, si el embrague de arranque queda acoplado. A continuación el par del motor es transmitido al árbol de transmisión de salida 5 a través del embrague cerrado y de la marcha metida.

La operación de cambio de marchas se inicia en todo caso por medio de la elección de la marcha, realizada por el conductor o por medio del mando automático.

Al realizar el cambio a una marcha alta de tracción, el accionador del embrague comienza a cerrar en forma controlada el embrague 80 para engrane bajo carga, mientras que permanece cerrado el embrague de arranque 3. Cuanto mayor sea el par de giro transmitido por el embrague 80 para engrane bajo carga, tanto menor será el par de giro que actúa sobre el embrague 40, 41 ó 42 de la marcha (antigua) metida. Si el par de giro del embrague de la marcha antigua metida ha bajado ya esencialmente hasta cero, se abre el embrague de la marcha antigua. Por medio del par de giro transmitido del embrague 80 de fricción para engrane bajo carga, desciende el número de revoluciones del motor de combustión interna, incluso el árbol de entrada, es decir que se reduce la energía cinética del motor. El par de giro del embrague 80 de fricción para engrane bajo carga se apoya en la línea de transmisión de salida y de este modo cede una parte de la energía cinética del motor 2 de combustión interna al vehículo. El par de giro en la línea de transmisión de salida se mantiene por lo tanto durante la sincronización y la caja de cambios realiza el cambio de marchas bajo carga.

Si el embrague 40, 41 ó 42 de la nueva marcha metida alcanza el número de revoluciones de sincronización, se cierra dicho embrague por medio de un accionador. Al mismo tiempo se abre el embrague 80 para engrane bajo carga. La nueva marcha queda metida y termina así la operación de cambio de marchas.

Poco antes de alcanzarse el número de revoluciones de sincronización, se gradúan el par de embrague y el par del motor de manera que el motor de combustión interna solo sea acelerado muy poco y en el caso de un número de revoluciones sincronizado ya no sea acelerado más en lo esencial. Ahora se cierra el embrague de la nueva marcha. Cuando está cerrado el embrague del cambio de marchas se abre el embrague para cambio de marchas bajo carga.

El embrague 80 para cambio de marchas bajo carga está integrado preferentemente en la rueda loca de la marcha más alta, pero también puede ser colocado en una rueda loca de una marcha baja. De este modo, los cambios de marcha en marchas altas ya no pueden ser realizados bajo carga. En lugar de esto, los cambios de marcha en marchas bajas (marcha nueva < = marcha con embrague para cambio bajo carga) tienen caídas pequeñas de la fuerza de tracción.

El par del motor aumenta ahora. Al mismo tiempo el embrague para cambio de marchas bajo carga adopta el par de giro, de modo que se puede abrir el embrague para cambio de la marcha antigua. A continuación se puede reducir el par de giro del embrague para cambio de marchas bajo carga y se puede acelerar el motor. Poco antes de alcanzarse el número de revoluciones sincronizado se cierra otra vez el embrague para cambio de marchas bajo carga, se frena el motor y se mete la nueva marcha con el número de revoluciones sincronizado. Ahora se abre el embrague para cambio de marchas bajo carga y la nueva marcha adopta el par del motor.

En caso de cambios de marcha hacia abajo, se debe elevar el número de revoluciones del motor. Para ello se aprovecha la dinámica propia para elevar la energía cinética del motor. El par de giro del motor se reduce en forma controlada. Si el par de giro de la marcha antigua ha bajado esencialmente hasta cero, se abre el embrague 40, 41 ó 42 de la marcha antigua. Ahora se eleva el par de giro del motor y se acelera el motor con el árbol de entrada. Cuando el motor ha alcanzado el número de revoluciones sincronizado para la nueva marcha, se reduce brevemente el par del motor y se cierra el embrague 40, 41 ó 42 de la nueva marcha. Ahora se ajusta otra vez en forma controlada el par del motor de acuerdo con los deseos del conductor del vehículo.

El cambio para reducción de marchas de tracción puede ser configurado de forma más confortable con el embrague 80 de cambio de marchas bajo carga en la marcha alta, apoyando en la línea de accionamiento una parte del par del motor que está pensada para la aceleración del motor de combustión interna. De este modo se alarga ciertamente la operación de sincronización, pero el par no cae totalmente hasta cero.

Si la caja de cambios tiene un segundo embrague para conexión bajo carga en la marcha más baja, en el caso de un cambio de marchas de reducción con empuje, el embrague puede acelerar el motor de combustión interna contra la línea de transmisión de salida. El vehículo resulta entonces frenado durante la sincronización, puesto que la energía del vehículo se deriva hacia el motor. Por lo tanto, el cambio de marchas de reducción con empuje es entonces también un cambio de marchas bajo carga. En lugar de un embrague para cambio de marchas bajo carga, se podría utilizar también en la marcha más baja o en la marcha atrás un dispositivo de sincronización de bloqueo de gran rendimiento, como por ejemplo un dispositivo de sincronización de doble cono.

La figura 2 muestra una línea característica, en la que el par de giro Ma y Ml, que puede ser transmitido por el embrague de arranque 3 y por el embrague 80 para cambio de marchas bajo carga, está representado como función del recorrido de accionamiento "s" del accionador 65.

Los pares de giro transmisibles de los embragues 3, 80, son una función del recorrido de accionamiento. En el primer campo, el par de giro transmisible del embrague para cambio bajo carga es cero y el par de giro transmisible Ma del embrague de arranque aumenta. Si el embrague de arranque 3 está esencialmente cerrado y el par de giro transmisible es independiente del recorrido de accionamiento, se puede cerrar el embrague 80 para cambio bajo carga, de modo que resulta una línea característica ascendente Ml.

Las figuras 3a y 3b muestran detalles de ejemplos de realización, en los que se representan variaciones realizadas según la invención, en comparación con el ejemplo de realización de la figura 1. Las características de la caja de cambios de la figura 1, que no estén representadas en las figuras 3a y 3b, son comparables a las de la figura 1.

En la figura 3a se utilizan dos accionadores para la elección de la marcha metida. Los accionadores eligen y accionan el manguito desplazable deseado o el embrague 40, 41 ó 42 y accionan este manguito desplazable en la dirección deseada, para conseguir un embrague entre el árbol 5 y una rueda dentada 30 a 35. Entre los accionadores 101 y 102 está previsto un mecanismo, como un árbol de maniobra central o varios árboles o barras, que permiten la elección del manguito desplazable y un desplazamiento axial del manguito desplazable por medio de accionadores. En el caso de un árbol de maniobra central, por ejemplo, un giro del árbol puede realizar una elección del manguito desplazable y mediante una maniobra de tracción o de presión sobre el árbol se puede realizar el accionamiento axial. Esto puede tener lugar también en el sentido de accionamiento invertido. En el caso de un ejemplo de realización con por lo menos dos barras de maniobra, un accionador puede realizar la elección de la barra que se debe accionar y por lo tanto del manguito desplazable que se debe accionar, y el otro accionador puede realizar una tracción o una presión sobre la barra elegida.

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En un ejemplo de realización con por lo menos dos árboles de maniobra, un accionador puede realizar la elección del manguito de desplazamiento por medio de un giro del árbol que se desea accionar y el otro accionador puede realizar un desplazamiento axial del manguito desplazable elegido por medio de un giro del segundo árbol.

En la figura 3b se utiliza un accionador 105 para la elección de la marcha metida. El accionador elige y acciona el manguito desplazable deseado o el embrague 40, 41 ó 42 y acciona este manguito desplazable en la dirección deseada, para conseguir un embrague entre el árbol 5 y una rueda dentada 30 a 35. Para ello, entre el accionador 105 y los manguitos desplazables está previsto un mecanismo 120, por ejemplo un rodillo de maniobra, que permite la elección del manguito desplazable y un desplazamiento axial del manguito desplazable por medio del accionador. En el caso de un rodillo de maniobra, en la envoltura externa de un rodillo giratorio están realizadas ranuras, en las que se encajan espigas de los manguitos desplazables, de modo que al girar el rodillo se desplazan axialmente los manguitos desplazables de acuerdo con las ranuras y entonces se engranan en serie las marchas.

La figura 4a muestra un detalle de un ejemplo de realización de una caja de cambios fabricada según la invención, en la que las ruedas locas 230, 231 de las marchas cuarta y quinta están situadas en forma giratoria sobre el árbol 204, como un árbol de accionamiento o un árbol de entrada, y se pueden unir fijamente a prueba de giro al árbol por medio del manguito desplazable o del embrague 240, cuando el árbol se desplaza axialmente. Igualmente el embrague 280 de cambio de marchas bajo carga está colocado sobre el árbol de accionamiento. Las ruedas 220 y 221 de las marchas cuarta y quinta están situadas sobre el árbol de transmisión de salida o el árbol del engranaje intermedio y están unidas fijamente al mismo a prueba de giro. Las ruedas locas 32 a 35 están colocadas sobre el árbol 205, mientras que las correspondientes ruedas accionadas de las marchas están situadas sobre el árbol 204.

La sincronización de la primera marcha, como ocurre entre la rueda dentada 34 y el manguito desplazable 42, está configurada como dispositivo de sincronización 250 de conos múltiples, como por ejemplo un cono doble.

La máquina eléctrica 290, como un generador-arrancador o un arrancador (starter) o un generador (dinamo), acciona en el ejemplo de realización una rueda accionada de la tercera marcha. También puede accionar una rueda de otra marcha.

La figura 4b muestra un detalle de una caja de cambios realizada según la invención, en la que la marcha atrás R es accionada por medio de una rueda 225 que está colocada fijamente a prueba de giro en el árbol de entrada, y la rueda dentada intermedia 237 desplazable axialmente y un dentado, en el que es accionado el manguito desplazable 238 situado fijamente a prueba de giro en el árbol de salida.

Para meter la marcha atrás, la rueda dentada intermedia 237 que puede ser desplazada axialmente se desplaza axialmente por medio. de un accionador 295, de modo que se forma entonces una unión por medio de su forma entre las ruedas 225, 237 y 238.

Las figuras 5a y 5b muestran ejemplos de realización de una caja de cambios configurada según la invención, y en ellas se representa un diferencial 299, 298 instalado a continuación del árbol de transmisión de salida 205. En la figura 5a el diferencial 299 está situado a continuación del árbol de transmisión de salida o del árbol 205 del engranaje intermedio en la zona final axial en el flujo del par de giro, en el lado opuesto al motor de accionamiento y al embrague de arranque. En la figura 5b el diferencial 298 está situado a continuación del árbol de transmisión de salida o del árbol 205 del engranaje intermedio en la zona final axial en el flujo del par de giro, en la zona contigua al motor de accionamiento 2 y al embrague de arranque.

La figura 6 muestra, en un ejemplo de realización, una caja de cambios 300 que tiene en lo esencial los rasgos básicos de construcción de la caja de cambios 1 de la figura 1, utilizándose aquí para el accionamiento de los embragues o de los manguitos de desplazamiento para el engrane de las marchas dos accionadores 360, 361, según se muestra en la figura 3a. Estos accionadores conectan o accionan los embragues o los manguitos desplazables 340, 341, 342 por medio de un mecanismo 350, que realiza por ejemplo una elección entre los manguitos desplazables por medio de un accionador 360 y un accionamiento del manguito desplazable elegido por medio del otro accionador 361.

A la rueda loca 330 de la quinta marcha está unido un embrague 310 de cambio de marchas bajo carga, como por ejemplo un embrague de fricción, que une a la rueda loca 330 fijamente al árbol 305 a prueba de giro, cuando está metida dicha marcha. Además, a la rueda loca 335 de la primera marcha está unido un segundo embrague 320 de cambio de marchas bajo carga, como por ejemplo un embrague de fricción, que une fijamente a prueba de giro a la rueda loca 335 con el árbol 305 cuando está metida dicha marcha. De este modo se pueden engranar o bien el embrague 310 o el embrague 320 para permitir el cambio de marchas bajo carga, es decir para el cambio de marchas sin interrupciones de la fuerza de tracción, como ya se ha descrito antes. Para el accionamiento de los embragues 310 y 320 se dispone de accionadores 362 y 363 con elementos de transmisión 362a y 363a. Como elementos de transmisión sirven aquí varillas, cables de tracción de Bowden, uniones hidráulicas con cilindro emisor y cilindro receptor o similares. Como accionadores se pueden utilizar accionadores accionados por motor eléctrico, con engranajes de multiplicación o de reducción. Igualmente es ventajoso utilizar accionadores accionados hidráulicamente en otro ejemplo de realización.

Las figuras 7a y 7b muestran ejemplos de realización de cajas de cambios 400 realizadas según la invención, en las que el embrague de arranque 403 está situado dentro de una campana del embrague de una caja de cambios 400, pero fuera de la carcasa 401 cenada, propiamente dicha, de la caja de cambios. La campana del embrague en este caso es un espacio semiabierto 402, que está limitado parcialmente por medio de una carcasa de la campana del embrague situada en la caja de cambios, estando esta campana del embrague sujeta en el motor del vehículo y por lo tanto estando la campana del embrague cenada, por lo menos excepto unos orificios insignificantes.

En el ejemplo de realización de la figura 7a, el embrague 480 de cambio de marchas bajo carga para la unión de la rueda loca 430 con el árbol 404 está situado dentro de la campana del embrague en la zona de espacio 402. La unión con la rueda loca se realiza a través de un árbol hueco, que pasa a través de un orificio realizado en la pared de la carcasa, de manera que a través del árbol hueco pasa también el árbol 404 a través de la pared de la carcasa. Los dos embragues 403 y 480 están situados en el espacio 402 de la campana del embrague y pueden estar configurados ventajosamente como embragues de fricción, como por ejemplo embragues de fricción en seco. El árbol 404 y el árbol hueco situado entre el embrague 480 y la rueda loca 430 están apoyados ventajosamente por medio de elementos de soporte 450 en el lado de la carcasa.

En el ejemplo de realización de la figura 7b, el embrague 480 para cambio de marchas bajo carga está situado en la zona de espacio 400a dentro de la carcasa de la caja de cambios, para realizar la unión de la rueda loca 430 con el árbol 404. La unión con la rueda loca tiene lugar por medio de un árbol hueco. El embrague 403 está situado en el espacio 402 de la campana del embrague y puede estar configurado ventajosamente como embrague de fricción, por ejemplo como embrague de fricción en seco. El embrague 480 para cambio bajo carga está situado dentro de la carcasa de la caja de cambios y puede ser ventajosamente un embrague de fricción en húmedo, como por ejemplo un embrague de láminas. El árbol 404 está apoyado ventajosamente por medio de elementos de soporte 450 en el lado de la carcasa.

El embrague 80, 480 para cambio de marchas bajo carga puede estar unido en diversos ejemplos de realización a una rueda loca diferente en cada caso de otra marcha y del árbol correspondiente. Dicho embrague está unido preferentemente a la rueda loca de la marcha más alta.

Si el embrague 80 para cambio de marchas bajo carga está situado en la rueda loca 30 de la marcha más alta o está unido a ésta, al realizar un cambio de marchas a marchas más altas de tracción se pueden conectar todas las marchas bajo carga. Si el embrague para cambio bajo carga está colocado en la rueda loca de una marcha baja (como por ejemplo las marchas cuarta o tercera), las marchas más altas que éstas no pueden ya ser engranadas bajo carga. Sin embargo se consigue la ventaja de que es menor la caída de las fuerzas de tracción de las marchas engranadas bajo carga. El embrague 80 para cambio bajo carga, igual que cada una de las ruedas locas, puede estar situado sobre el árbol de entrada 4 o sobre el árbol 5 del engranaje intermedio. Sin embargo, dicho embrague está colocado preferentemente sobre el árbol de entrada 4. En otro ejemplo ventajoso de realización de la invención, el embrague para cambio bajo carga está situado en el árbol intermedio.

El embrague 80 para cambio bajo carga está situado preferentemente cerca de la campana del embrague en la carcasa de la caja de cambios o incluso está situado directamente en el soporte giratorio del árbol de entrada.

El embrague para cambio de marchas bajo carga puede estar situado en el espacio de la caja de cambios lubrificado por aceite o en la campana del embrague.

El orden sucesivo o la disposición de las marchas pueden ser elegidos libremente, puesto que, gracias al accionamiento automatizado de la caja de cambios, no se necesita ninguna secuencia de las marchas, como ocurre en las cajas de cambio manuales. Esto puede significar en forma ventajosa que cada dos marchas que se engranan con un mismo manguito desplazable no es necesario que sean marchas contiguas entre sí, como ocurre en el caso de las cajas de cambio manuales.

Para cambios a marchas más bajas con empuje con acoplamiento bajo carga se pueden utilizar en principio también dispositivos de sincronización de bloqueo de mucha potencia para el engrane de la primera marcha con efectos entre el manguito desplazable y la rueda loca. En sistemas de esta clase, el dispositivo de sincronización de bloqueo proporciona una parte del par de giro, mientras que el motor de combustión interna proporciona la otra parte del par de giro para la sincronización del árbol de entrada y del motor de combustión interna. De este modo, sin embargo, la fuerza de tracción no queda totalmente interrumpida, sino que una parte del par de giro actúa sobre la línea de accionamiento del vehículo con el árbol cardan y las medas accionadas.

El embrague bajo carga puede estar configurado en forma ventajosa como uno de los embragues siguientes:

-: embrague de trabajo en húmedo

-: embrague de trabajo en seco

-: embrague de disco

-: embrague de cono con superficie o superficies de fricción cónicas

-: una superficie de fricción

-: dos superficies de fricción

-: varias superficies de fricción (como por ejemplo, un embrague de láminas).

Los embragues o los manguitos desplazables para unir las ruedas locas con el árbol pueden estar configurados ventajosamente del modo siguiente:

-: embrague por medio de la forma, como por ejemplo un embrague de garras;

-: embrague de fricción.

Para optimizar el grado de efectividad de la caja de cambios es especialmente ventajoso que los embragues o los manguitos desplazables para la unión del árbol y de la rueda loca se mantengan esencialmente cerrados, sin aplicación adicional exterior de energía. A este respecto se pueden utilizar embragues que actúan por medio de la forma. Para mantener cerrado un embrague de fricción sin empleo de energía, se pueden prever ventajosamente elementos de almacenamiento de fuerza o de energía, como por ejemplo muelles, que presionan sobre las superficies de fricción uniéndolas una contra otra. Igualmente se pueden utilizar engranajes de cuña de tracción o embragues de fricción presionados por muelles.

El dentado de la unión por medio de la forma en el caso de embragues por arrastre de forma, puede ser realizado de formas diferentes, por ejemplo en forma lisa con zona redondeada, garra convexa, garra Berliet o garra de desviación.

Puede ser ventajoso equipar a la primera marcha y/o a la marcha atrás con un dispositivo de sincronización con anillos de sincronización. En otro ejemplo de realización, puede ser conveniente que por lo menos algunas marchas estén equipadas individualmente con un dispositivo de sincronización con anillos de sincronización.

Las ruedas locas 30 a 35 y los embragues 40 a 42 pueden estar situados de formas diferentes en el caso de cajas de cambios con árbol intermedio. La rueda loca de cada marcha puede estar situada sobre el árbol de entrada o bien sobre el árbol intermedio. De este modo, también el embrague para cambio de marchas bajo carga puede estar situado sobre uno u otro árbol en diferentes ejemplos de realización.

La caja de cambios puede estar construida de manera que esté configurada por ejemplo como caja de cambios de cuatro marchas, caja de cambios de cinco marchas o también caja de cambios de seis marchas o como otro tipo de caja de cambios de varias marchas.

Un ejemplo ventajoso de realización de la caja de cambios preconizada en la invención puede ser colocado ventajosamente en una disposición frontal-transversal en el vehículo. Otro ejemplo de realización puede prever una disposición ventajosa frontal-longitudinal, pudiendo ser previsto también para otras estructuras ventajosas de la línea de tracción.

Los accionadores 60, 61, 62, 65, 101, 102, 105 y/o 363 pueden estar configurados ventajosamente con motores eléctricos con un movimiento rotativo de salida de un elemento de salida, motores eléctricos con movimiento de salida lineal, como por ejemplo también un imán lineal, accionadores giratorios hidráulicos (como por ejemplo una bomba de engranajes o una bomba de células de aletas, etc.), accionadores lineales hidráulicos (como unidades de émbolo/cilindro, etc.), accionadores neumáticos giratorios (bomba de celdillas de aletas, etc.), accionadores neumáticos lineales (émbolos, etc.), accionadores piezoeléctricos y accionadores termomecánicos.

Entre los motores y los elementos de accionamiento, el accionador puede tener engranajes de transmisión, como por ejemplo engranajes mecánicos de las clases siguientes: por palanca, cuña, engranaje de levas, husillo, tomillo sin fin, rueda frontal recta, juego de engranaje planetario, etc., engranajes hidráulicos, engranajes neumáticos (cilindros emisores/receptores) o de forma general engranajes con medios de presión.

Para el apoyo articulado del elemento activado, según sea el ejemplo de realización, se puede utilizar ventajosamente una de las formas siguientes de la línea de transmisión. Se pueden utilizar líneas de transmisión reajustables o autoajustables, como por ejemplo líneas metálicas como palancas, cables de tracción, barras, correderas, cuñas, engranajes de levas, etc., líneas hidrostáticas, como cilindros emisores/receptores con/sin taladro de control, lineas hidrodinámicas o líneas neumáticas.

Los accionadores para accionar el cambio de marchas y para la elección de la marcha siguiente pueden estar reunidos también por medio de un engranaje intermedio 110. Así, es posible engranar más pares de marchas que accionadores disponibles. Ejemplos de esto son las cajas de cambios con distribuidor, de acuerdo con el esquema de circuitos de maniobra hidráulicos (H) o un cilindro de maniobra, que con un solo accionamiento conecta opcionalmente muchas marchas.

El embrague, como por ejemplo el embrague de arranque 3 o el embrague 80 para cambio de marchas bajo carga, puede estar configurado como embrague convencional accionado por presión o por tracción, que puede ser mantenido en posición engranada por medio de un pretensado elástico de un acumulador de fuerza en un estado no accionado por el acumulador de fuerza. Además, el embrague puede ser un embrague de fuerza reducida autorreajustable, que compensa automáticamente el desgaste, por ejemplo de los forros de fricción. El embrague puede ser también, en otro ejemplo de realización, un embrague presionado por tracción, que tiene que ser accionado por medio de un accionador por lo menos parcialmente o con una fuerza parcial, para que quede embragado.

Es ventajoso un amortiguador de vibraciones de torsión en la línea de accionamiento, por ejemplo con una unidad de muelle-amortiguador 11 situada entre el embrague de arranque/maniobra y el motor. Este amortiguador puede estar integrado en el disco de embrague o en un volante excéntrico de dos masas.

Los sensores 70, 71, como por ejemplo sensores del número de revoluciones, detectan los números de revoluciones del motor y de la caja de cambios. El número de revoluciones del árbol de transmisión de salida puede ser calculado también a partir del número de revoluciones de las ruedas. Además, puede ser conveniente colocar un sensor del número de revoluciones en el árbol de entrada.

Además, a la caja de cambios realizada según la invención para un vehículo de motor pertenecen también, según la presente invención:

-: la unidad de mando con microprocesador, con dispositivo de procesamiento de las señales, equipo electrónico, lógica de mando, amplificadores de señales, sistemas del bus de datos, etc.;

-: sistemas de indicación, como lámpara de aviso, emisores de señales acústicas de alarma, indicación de las marchas, etc.;

-: elementos de manejo, como una empuñadura de la palanca de cambio, interruptores, etc.;

-: programas con elemento de selección para elegir funcionamiento automático, cambio de marchas manual, funcionamiento de invierno, funcionamiento deportivo, reconocimiento del conductor, etc.;

-: un control electrónico del motor con mando electrónico de la alimentación de carburante, como por ejemplo un control electrónico del carburante, en el motor de combustión interna (mediante motor eléctrico, en forma electrónica, etc.);

-: un sistema de sensores para la detección del número de revoluciones del motor, del número de revoluciones de las ruedas, de la apertura de las puertas, de la apertura del capó del motor, etc.;

-: un sistema de comunicación de datos y de señales de mando entre el aparato de mando de la caja de cambios y el aparato de mando del motor de combustión interna.

En una caja de cambios arriba mencionada, se puede integrar una máquina eléctrica, como un arrancador, como por ejemplo un dispositivo de arranque, un generador, como por ejemplo una dinamo, un generador-arrancador o un retardador o accionamiento adicional. Aquí se trata ventajosamente de una máquina eléctrica que cumple las funciones siguientes: arrancar el motor de combustión interna y producir una corriente eléctrica para la red de a bordo del vehículo de motor y en su caso actuar como freno eléctrico con recuperación de energía, conduciéndose de nuevo al accionamiento otra vez la energía eléctrica sobrante. En forma ventajosa, la máquina eléctrica puede actuar también como ayuda para la sincronización de la caja de cambios y puede ser utilizada igualmente de forma ventajosa para frenar hasta el número de revoluciones cero el árbol de entrada de la caja de cambios cuando está parado el vehículo. De este modo en diversos ejemplos de realización se pueden ahorrar los anillos de sincronización en la primera marcha y en la marcha atrás. También para alisar retrocesos del par de giro durante las fases de conexión, la máquina eléctrica puede ser activada ventajosamente en forma selectiva para proporcionar en estas fases un par de giro.

La máquina eléctrica puede actuar también en el lado del motor, es decir en el volante excéntrico, así como también en el volante excéntrico primario o secundario de un volante excéntrico de dos masas. En otro ejemplo de realización es ventajoso que la máquina eléctrica actúe sobre el árbol de entrada de la caja de cambios o ataque en este árbol, pudiendo estar el mismo situado tanto coaxialmente, como también con un desplazamiento de su eje. La máquina eléctrica puede accionar el motor de combustión interna o el árbol de entrada directamente o a través de un engranaje intermedio. Este engranaje intermedio puede tener una transmisión constante o variable. El engranaje intermedio puede ser conmutado entre varias transmisiones constantes o bien la transmisión puede ser ajustada en continuo sin escalonamientos. Una transmisión se puede realizar, por ejemplo, con control de la fuerza centrífuga o por medio de un accionador.

El movimiento de giro de la máquina eléctrica puede ser transmitido al árbol del motor o al árbol de entrada de la caja de cambios por medio de los siguientes elementos de transmisión:

-: dentados (rueda recta frontal, dentado cónico, etc.);

-: engranajes de envoltura (cadenas, correas trapezoidales, correas dentadas, etc.);

-: engranajes hidráulicos (bomba/motor, etc.);

-: engranajes de fricción, como engranajes de rueda de fricción, engranajes toroidales o engranajes planetarios de bolas.

La operación de arranque se puede realizar, entre otras, de dos formas diferentes. O bien la máquina eléctrica acelera directamente el motor de combustión interna, o bien la máquina eléctrica es primeramente accionada por sí sola y luego, partiendo del número de revoluciones más alto, acciona el motor de combustión interna, porque por ejemplo se ha cerrado un embrague de fricción. Un arranque de esta clase del motor es conveniente por medio del embrague de arranque, una vez que la máquina eléctrica ha acelerado previamente el árbol de entrada de la caja de cambios.

La figura 8 muestra un detalle de una caja de cambios 500 realizada según la invención. En este caso el embrague de arranque 504 está alojado sobre un volante excéntrico 502 unido fijamente a prueba de giro al árbol 501 de transmisión de salida del motor. El embrague consta en este caso de una tapa 505 del embrague, una placa de apriete 506, así como un muelle de plato 507 y una superficie de apoyo 508 con forma de anillo en el lado de la tapa, como un anillo de apoyo, y un muelle de plato 509, que presiona al muelle de plato 507 contra la superficie de apoyo o contra el anillo de apoyo en sentido axial. El muelle de plato se apoya aquí radialmente en el exterior en una leva con forma de anillo circular de la placa de apriete y radialmente en el lado interior en el elemento 508 con forma de anillo. El elemento 508 puede estar configurado en varias piezas, de modo que por lo menos dos piezas, girando relativamente entre sí, ocasionan un reajuste de la zona de apoyo del muelle de plato en sentido axial.

Además está representado en este dibujo un disco de embrague 520, que consta esencialmente de un disco de arrastre 521 y un contradisco 522, que están formados como piezas con forma de anillo circular del tipo de discos, que están unidas entre sí en posición radial exterior a una distancia entre ellas. Entre el disco de arrastre y el contradisco penetra radialmente una brida 523, estando situados acumuladores de fuerza 524 para ejercer su fuerza entre el disco de arrastre y el contradisco por una parte y la brida 523 por otra parte. El disco de arrastre y el contradisco por una parte y la brida por otra parte están situados en forma giratoria el uno respecto al otro en sentido contrario a la fuerza de recuperación del acumulador de fuerza 524. La brida está unida fijamente a prueba de giro en sentido radial interior al cubo 525 por medio de un dentado de árbol estriado o con chavetero. El disco de arrastre 521 tiene en posición radial exterior una zona con forma de anillo, que consta de dos forros de fricción 526 con una suspensión elástica de los forros situada entre ambos por medio de segmentos de muelles. Los forros de fricción entran en contacto de fricción con las correspondientes superficies de fricción del volante excéntrico 502 y de la placa de presión 506 del embrague 504.

Para el accionamiento del embrague se dispone de una palanca de accionamiento 530 para el embrague, la cual está apoyada en forma basculable alrededor de un eje 531. En el lado interior radial, la palanca 530 está alojada en un alojamiento 531 con sección en forma de U, que por su parte se apoya sobre un soporte 532 con forma de cilindro hueco desplazable axialmente. El alojamiento puede estar configurado en forma de anillo circular. El soporte cilíndrico hueco 532 lleva en una zona final axial del mismo el anillo exterior del soporte de desembrague 535, de modo que este último rodea en sentido radial exterior al anillo exterior de soporte. El anillo interior de soporte lleva en un sentido axial una zona de tope para el accionamiento de lengüetas del muelle de plato para embragar o desembragar el embrague 504. Si se hace girar la palanca en el sentido de las agujas de un reloj en la figura 8, se desembraga el embrague. El soporte 532 está guiado por medio de una guía 599. Además está previsto un taco de apoyo axial 598 y un anillo expansible 597 para un taco de apoyo axial 598.

El cubo 525 está unido fijamente a prueba de giro al árbol 503 de entrada de la caja de cambios por medio de un dentado de árbol estriado o con chavetero.

La caja de cambios 500 tiene una carcasa 500a que entre otras cosas separa a la campana del embrague del espacio interior de la caja de cambios. Las paredes de la caja de cambios tienen una abertura, a través de la cual pasa el árbol de entrada 503 de la caja de cambios.

En el árbol de entrada 503 de la caja de cambios está apoyada en forma giratoria y centrada la rueda loca 560 por medio del soporte 562. Al mismo tiempo, la rueda loca 560 está apoyada por medio del soporte 563 en el lado de la carcasa, mientras que una prolongación 560a axial con forma de casquillo sirve de alojamiento en posición exterior radial al soporte 563 y aloja en posición radial interior al soporte 562a, mientras que una prolongación 560b con forma de casquillo aloja en posición radial interior al soporte 562b. La junta 570 está situada realizando un cierre hermético entre la carcasa 500a y el elemento 560a, cubriendo el soporte. La junta 571 está colocada formando un cierre hermético entre el árbol de entrada 503 de la caja de cambios y el elemento 560a. La junta puede estar alojada también entre la carcasa y la guía.

La rueda loca 560 se engrana con su dentado situado radialmente en el exterior en el dentado de la rueda 561 de la marcha. Al árbol de entrada 503 de la caja de cambios está unido fijamente a prueba de giro y fijamente en sentido axial un travesaño 550. El travesaño está unido en su lado radial interior por medio de un dentado y un contradentado 552c del árbol 503 a este. último en forma fija a prueba de giro, realizándose la sujeción axial por medio de dos anillos expansibles, que están alojados en la entalladura con forma de anillo del árbol o bien por medio de anillos de sujeción 552a, 552b. El travesaño 550 tiene en su lado radial exterior un dentado 550a, en el que se puede desplazar axialmente, pero está alojado firmemente a prueba de giro, el manguito desplazable 551 con su dentado interior 551a.

La rueda loca tiene en su lado radial exterior en una zona final axial situada frente a la pared de la carcasa, un dentado 560c, en el que se encaja por medio de su forma el manguito desplazable 551, cuando este último es desplazado axialmente en dirección hacia la rueda loca. Por medio de esta unión mediante la forma entre el manguito desplazable y la rueda loca tiene lugar una unión por medio de la forma entre el árbol 503 y la rueda 561 de la marcha a través de la rueda loca 560. El desplazamiento axial del manguito desplazable 551 tiene lugar por medio de la palanca, como por ejemplo la horquilla de maniobra 570, que se encaja por medio de su forma en un alojamiento esencialmente con forma de U situado radialmente en la parte exterior en el manguito desplazable. Para el desplazamiento axial, el manguito desplazable es accionado por medio de una palanca, para lo cual el accionador 571 es accionado por una unidad de mando.

Para el basculado de la palanca 530 sirve el accionador 580.

Para la unión por medio de fricción entre el travesaño 550 y la rueda loca está previsto además un embrague 590 para cambio bajo carga. Este embrague 590 para cambio bajo carga está configurado como embrague de fricción o embrague de láminas, de manera que las láminas 592, que deben ser por lo menos individuales, se apoyan fijamente a prueba de giro en sentido exterior radial en un brazo del travesaño 550 que se extiende en sentido axial, y a su vez otras láminas individuales 591 se apoyan fijamente a prueba de giro en sentido radial interior en el brazo de la rueda loca 560 que se extiende en sentido axial, estando estas láminas situadas en posición alternativa una tras otra. Para ello, las láminas tienen un soporte de forro de fricción, sobre el que están situados en su caso por ambos lados forros de fricción que tienen alojamientos o entrantes o elementos que sobresalen por una parte radialmente en el exterior y por otra parte radialmente en el interior, los cuales se encajan entre sí por medio de su forma con alojamientos o con elementos que sobresalen hacia afuera del travesaño o de la rueda loca. Si se acciona la palanca 530 en el sentido contrario al de las agujas de un reloj, una superficie lateral axial del anillo interior de soporte, que está orientada en sentido opuesto al embrague, choca contra la superficie lateral del brazo 560a y desplaza a éste en sentido axial, de modo que las láminas son presionadas una contra otra y unen entre sí a la rueda loca y al árbol mediante unión por medio de fricción.

La figura 8a muestra un ejemplo de realización de la caja de cambios preconizada en la invención, en la que el accionamiento del embrague de láminas tiene lugar por medio de la palanca, pero no a través del árbol hueco 560a, sino a través de espigas que penetran a través de orificios realizados en la pared 500a. Para ello, la zona de alojamiento 531 de la palanca 530 está unida a un elemento 601 con forma de disco, que a su vez está unido por medio de su forma a por lo menos un perno 602. Para ello, los pernos están remachados en el disco. En otro ejemplo de realización, el disco 601 y los pernos 602 están soldados o atornillados entre sí. En el árbol 503 están previstos taladros 596. Además está previsto un acumulador de fuerza 595, como por ejemplo un muelle.

En las zonas finales de los pernos, dentro de la carcasa 500a de la caja de cambios, está situado un cojinete axial 610, que se apoya axialmente contra la rueda loca 560 por medio de cuerpos de rodamientos 611, de modo que al accionar el embrague de láminas 590, la fuerza axial, partiendo desde la palanca 530 a través del disco 601 actúa sobre los pernos 602, a través del cojinete axial 601 actúa sobre la rueda loca 560 y desde ésta sobre el paquete de láminas.

La figura 9 muestra esquemáticamente un ejemplo de realización 700 para el accionamiento por medio de un medio de presión, como por ejemplo un medio hidráulico, del embrague de arranque y del embrague para cambio de marchas bajo carga. Un accionador 701 con un accionamiento, por ejemplo por medio de motor eléctrico, con una caja de cambios 701a situada a continuación con una barra de empuje o biela 702 acciona un émbolo 703 de un cilindro emisor 704. El émbolo 703 puede desplazarse axialmente dentro de una zona de espacio 705 del cilindro emisor 704. El émbolo 703 divide a la zona de espacio 705 en una zona de espacio 706 situada axialmente antes del émbolo y una zona de espacio 707 situada axialmente a continuación del émbolo. La zona de espacio 706 está unida por medio de la unión de fluido 710, como por ejemplo una tubería hidráulica, a un cilindro receptor 720. La zona de espacio 707 está unida a un cilindro receptor 730 por medio de la unión de fluido 711, como por ejemplo una tubería
hidráulica.

Si el émbolo 703 es movido a través del taladro de purgado 712 en sentido axial hacia la tubería hidráulica 710, la junta de la zona de espacio 706 se cierra y si se continúa desplazando axialmente el émbolo 703 se desplaza el émbolo 721 del cilindro receptor en sentido axial, de manera que por medio de la barra de empujador 722 se puede accionar una palanca de desembrague del embrague de arranque y de este modo queda desembragado el embrague. Desplazando axialmente el émbolo 721 en el sentido opuesto, se embraga luego otra vez el embrague. El cilindro receptor tiene un acumulador de fuerza 723 entre el émbolo y una pared lateral axial; este acumulador de fuerza, gracias a su fuerza de retroceso, ayuda a la retirada del émbolo 721 cuando el embrague está desembragado. Si el émbolo es desplazado otra vez hacia atrás a través del taladro de purgado 712, la zona de espacio 706 queda otra vez sin presión, puesto que la misma queda unida al depósito de compensación 740.

Si el émbolo 703 es movido a través del taladro de purgado 713 en sentido axial hacia la tubería hidráulica 711, la junta 708 cierra la zona de espacio 707 y si se continúa desplazando el émbolo 703, el émbolo 731 del cilindro receptor se desplaza en sentido axial, de manera que por medio de la barra empujadora 732 se puede accionar una palanca de desembrague del embrague de maniobra bajo carga y de este modo se puede desembragar el embrague. Desplazando axialmente el émbolo 731 en la dirección opuesta, se embraga luego otra vez el embrague. El cilindro receptor tiene, entre el émbolo y una pared lateral axial, un acumulador de fuerza 733, que ayuda a una recuperación o retroceso del émbolo 731 cuando el embrague está desembragado, gracias a su fuerza de recuperación. Si se desplaza otra vez el émbolo a través del taladro de purgado 713 (en dirección hacia la tubería 710), la zona de espacio 707 queda otra vez sin presión, ya que la misma está unida al depósito de compensación 740.

La figura 9a muestra un ejemplo de realización, en el que los cilindros de recepción 720 y 730 están situados dentro de la caja de cambios. El cilindro de recepción 720 está alojado en un alojamiento de la pared 500a de la carcasa, de modo que el vástago de émbolo penetra a través de un orificio realizado en la carcasa y acciona la palanca de desembrague 530, que está apoyada en forma giratoria en el soporte 531, presionando el vástago del émbolo contra la palanca 530. Mediante la alimentación del medio de presión, la tubería de fluido 710, como por ejemplo una tubería hidráulica, está unida al cilindro emisor.

La figura 9a muestra además un ejemplo de realización, en el que el cilindro receptor 730 está configurado como cilindro receptor de fuelle, que está situado dentro de la caja de cambios en la pared 500a de la carcasa. La tubería hidráulica 711 pasa desde el exterior a través de un orificio situado en la pared 500a y alimenta con medio de presión la zona del espacio situado dentro del fuelle 801. El fuelle está configurado para ello como fuelle con forma de anillo circular, que lleva en su zona final situada cerca del embrague de láminas el cojinete axial 611 para presionar sobre la rueda loca 560 y por lo tanto para presionar sobre el embrague de láminas 590.

El cilindro receptor 720 está alojado en un alojamiento de la pared 500a de la carcasa, de modo que el vástago de émbolo pasa a través de la carcasa, pasando a través de un orificio realizado en la misma y acciona la palanca de desembrague 530 que está apoyada en forma giratoria en el soporte 531, de modo que el vástago de émbolo es presionado contra la palanca 530. Para la alimentación del medio de presión, la tubería de fluido 710, como una tubería hidráulica, está unida al cilindro emisor.

Otra idea de la presente invención se refiere a una caja de cambios, como una caja de cambios de ruedas dentadas, con un árbol de entrada y un árbol de salida y en su caso con un árbol intermedio, con un número de pares de ruedas dentadas con una primera rueda dentada y con una segunda rueda dentada, de las cuales la primera rueda dentada está unida fijamente a prueba de giro a un primer árbol y la segunda rueda dentada puede ser unida por medio de su forma a un segundo árbol mediante un manguito desplazable, pudiéndose conectar de este modo un dispositivo de transmisión de la caja de cambios. Dos pares de ruedas dentadas están situados cada uno de ellos como grupo de construcción con un manguito desplazable situado entre ellos; los pares de ruedas dentadas están configurados de manera que proporcionan cada uno de ellos una transmisión diferente de entre un gran número de transmisiones entre el árbol de entrada y el árbol de salida, cuando están engranados. Además, otra idea de la presente invención se refiere a una caja de cambios, como por ejemplo una caja de cambios de ruedas dentadas, con un árbol de entrada y un árbol de salida y en su caso con un árbol intermedio, con un número de pares de ruedas dentadas con una primera rueda dentada y con una segunda rueda dentada, de las cuales la primera rueda dentada está unida fijamente a prueba de giro a un primer árbol y la segunda rueda dentada puede ser unida por medio de su forma a un segundo árbol mediante un manguito desplazable, pudiéndose engranar de este modo una transmisión de la caja de cambios; cada dos pares de ruedas dentadas están colocadas como grupo de construcción con un manguito desplazable situado entre ellas; los pares de ruedas dentadas están configurados de manera que realizan cada uno de ellos una transmisión diferente de entre un número de relaciones de transmisión entre el árbol de entrada y el árbol de salida cuando están engranadas. Esta caja de cambios se caracteriza porque en por lo menos algunos grupos de construcción individuales los dos pares de ruedas dentadas de un grupo de construcción tienen cada uno una transmisión, que no sigue el orden consecutivo ascendente de las transmisiones de la caja de cambios.

La invención se refiere además a una caja de cambios, como por ejemplo una caja de cambios de ruedas dentadas, con un árbol de entrada y árbol de salida y en su caso con un árbol intermedio, con un número de pares de ruedas dentadas con una primera rueda dentada y con una segunda rueda dentada, de las cuales la primera rueda dentada está unida fijamente a prueba de giro a un primer árbol y la segunda rueda dentada puede ser unida respectivamente por medio de su forma a un segundo árbol mediante un manguito desplazable, pudiéndose engranar de este modo una transmisión de la caja de cambios; cada dos pares de ruedas dentadas están colocados como grupo de construcción con un manguito desplazable situado entre ellos; los pares de ruedas dentadas están configuradas de tal manera que proporcionan respectivamente cada uno una transmisión diferente de entre un gran número de transmisiones entre el árbol de entrada y el árbol de salida, cuando están engranadas.

Cajas de cambio de esta clase son conocidas de forma general en vehículos de motor. Estas cajas de cambios tienen transmisiones de engranajes separadas entre la entrada y la salida, que pueden ser engranadas, pudiendo estar clasificadas las transmisiones o las marchas escalonadas en un orden consecutivo ascendente (marchas primera hasta quinta o sexta y marcha atrás). La primera marcha sirve por regla general para arrancar el vehículo y para hacer maniobras de aparcamiento con el mismo. Las marchas más altas sirven para la circulación del vehículo con una transmisión denominada larga, es decir, por ejemplo, a altas velocidades del vehículo. Estas cajas de cambios están construidas de manera que están formados grupos de construcción de dos pares de ruedas dentadas y un manguito desplazable entre estos pares de ruedas dentadas, teniendo los respectivos pares de ruedas dentadas una transmisión diferente, pero cercana entre sí en el orden consecutivo de las transmisiones. Así, por ejemplo, el par de ruedas dentadas de la primera marcha está unido formando un grupo de construcción con el par de ruedas dentadas de la segunda marcha, con un manguito desplazable situado entre ambos. El cambio desde la primera marcha hasta la segunda marcha se realiza mediante desplazamiento del manguito desplazable desde el lado del par de ruedas dentadas de la primera marcha hasta el lado del par de ruedas dentadas de la segunda marcha. Si se cambia a otra marcha, el manguito desplazable situado entre los pares de ruedas dentadas de las marchas primera y segunda se sitúa en la posición central y acciona otro manguito desplazable, por ejemplo de las marchas tercera y cuarta. Esto tiene lugar por regla general en las cajas de cambio manuales por medio del movimiento de conexión y de selección de una palanca del cambio, de modo que al cambiar de la primera marcha a la segunda marcha tiene lugar el desplazamiento del manguito desplazable por medio de un movimiento longitudinal de la palanca de cambio en el camino de cambio de las marchas primera y segunda.

En especial en el caso de cajas de cambios accionables en forma automatizada, en los que el desplazamiento de los manguitos desplazables tiene lugar en forma controlada por medio de una unidad de mando con accionamiento, pero también en las cajas de cambio manuales, en las cajas de cambio antes mencionadas el accionamiento automatizado del cambio lleva consigo una velocidad de cambio relativamente pequeña, puesto que las operaciones de sacar por ejemplo la primera marcha y meter por ejemplo la segunda marcha, tienen que realizarse consecutivamente en serie. En el caso de cajas de cambio automatizadas, la elección de las marchas o de las transmisiones puede ser realizada por el conductor y comunicada a la unidad de mando por medio de un elemento emisor que puede ser accionado por el conductor, o bien puede ser realizada en forma automatizada por medio de un programa o un proceso incorporado en la unidad de mando, estando incorporadas las líneas características para el par del motor, el número de revoluciones de la caja de cambios o el número de revoluciones del motor, las cuales, al alcanzarse un valor de umbral del par del motor, del número de revoluciones de la caja de cambios y/o del número de revoluciones del motor, generan una señal que inicia y realiza el cambio de marcha.

La presente invención tenía por objeto crear una caja de cambios de la clase mencionada al principio, en la que se pudiera aumentar claramente la velocidad de cambio de marchas. Esto tiene la ventaja de que en las cajas de cambios con interrupción de la fuerza de tracción, se reducen en todo lo posible los tiempos de la interrupción de la fuerza de tracción y esta interrupción de la fuerza de tracción no resulta incómoda para el conductor del vehículo.

Este objeto se soluciona, según la presente invención, haciendo que, por lo menos en algunos grupos componentes, los dos pares de ruedas dentadas de un grupo tengan cada uno de ellos una transmisión que no sigue consecutivamente en un orden descendente o ascendente entre sí de las transmisiones de la caja de cambios. Se entiende por orden consecutivo la secuencia consecutiva 1, 2, 3, 4, 5 (6) de las marchas hacia adelante del vehículo, de manera que una secuencia consecutiva descendente o ascendente determina el orden consecutivo de las marchas o de las transmisiones.

Además, es conveniente que por lo menos algunos de los grupos de construcción previstos tengan pares de ruedas dentadas que se puedan engranar por medio de un manguito desplazable y que tengan una transmisión que no sigue en el orden consecutivo ascendente de las transmisiones.

También es conveniente que en un grupo de construcción el par de ruedas dentadas para engranar la primera marcha esté unido a un par de ruedas dentadas para engranar una de las marchas tercera hasta sexta o la marcha atrás R.

También es conveniente que en un grupo de construcción el par de ruedas dentadas para engranar la segunda marcha esté unido a un par de ruedas dentadas para engranar una de las marchas cuarta a sexta o la marcha atrás.

Además es conveniente que en un grupo de construcción el par de ruedas dentadas para engranar la tercera marcha esté unido a un par de ruedas dentadas para engranar una de las marchas primera, quinta, sexta o la marcha atrás.

Es ventajoso que en un grupo de construcción el par de ruedas dentadas para engranar la cuarta marcha esté unido a un par de ruedas dentadas para engranar una de las marchas primera, segunda, sexta o la marcha atrás.

Es conveniente que en un grupo de construcción el par de ruedas dentadas para engranar la quinta marcha esté unido a un par de ruedas dentadas para engranar una de las marchas primera, segunda, tercera o la marcha atrás.

Además, es conveniente que los manguitos desplazables de los diversos grupos de construcción sean accionados por medio de por lo menos un elemento de accionamiento.

Es ventajoso que por lo menos un elemento de accionamiento esté unido a una empuñadura manual de accionamiento y que la transmisión de la caja de cambios pueda ser realizada manualmente por medio de dicha empuñadura manual.

Es conveniente que por lo menos un medio de accionamiento esté unido a una unidad de mando con accionamiento y que la transmisión de la caja de cambios pueda ser controlada en forma automatizada por la unidad de mando.

La figura 10 muestra esquemáticamente una caja de cambios 1001 de un vehículo de motor, que está instalada a continuación de una unidad de accionamiento 1002, como un motor o un motor de combustión interna, y a un embrague 1003, como un embrague de fricción. La caja de cambios tiene un árbol de entrada 1004 y un árbol de salida 1005. El árbol de entrada 1004 está apoyado en forma giratoria por medio del cojinete 1010 dentro de la carcasa la de la caja de cambios y está centrado en sentido radial y en su caso apoyado en sentido axial.

El árbol de entrada 1004 y el árbol de salida 1005 están situados esencialmente en posición coaxial entre sí, estando el árbol de salida en lo esencial situado en la prolongación del árbol de entrada. El árbol de salida está también situado y centrado dentro de la carcasa de la caja de cambios.

La caja de cambios 1001 dispone además de un árbol intermedio 1006. El árbol intermedio 1006 está unido con accionamiento al árbol de entrada 1004 a través del par de ruedas dentadas 1007, 1008. La rueda dentada 1007 está unida fijamente a prueba de giro al árbol de entrada, mientras que la rueda dentada 1008 está unida al árbol intermedio 1006.

Las ruedas dentadas 1011, 1012 y 1013, 1014 están unidas fijamente a prueba de giro al árbol de salida 1005. Las ruedas dentadas 1015, 1016 están unidas fijamente al árbol intermedio 1006. Las ruedas dentadas 1017, 1018 y 1019, 1020 están alojadas en forma giratoria sobre el árbol intermedio 1006. Igualmente las ruedas dentadas 1021, 1022 están alojadas en forma giratoria sobre el árbol de salida 1005.

Las ruedas dentadas 1017, 1018 pueden ser unidas por medio de su forma al árbol intermedio 1006 desplazando axialmente el manguito desplazable 1030. Lo mismo se aplica para las ruedas dentadas 1019, 1020, que pueden ser unidas por medio de su forma al árbol intermedio 1006 desplazando axialmente el manguito desplazable 1032. Esto sirve también para las ruedas dentadas 1021, 1022, que pueden ser unidas por medio de su forma al árbol de salida 1005, desplazando axialmente el manguito desplazable 1031. Para ello, cada vez se puede unir simultáneamente solo una rueda dentada a un manguito desplazable, puesto que el manguito desplazable solo realiza una unión por medio de la forma entre el árbol y la rueda dentada mediante desplazamiento axial y el manguito desplazable está situado entre las ruedas dentadas. Por regla general, durante el funcionamiento de la caja de cambios existe siempre solo como máximo una unión por medio de la forma entre el manguito desplazable y una rueda dentada, puesto que de esta manera se acopla una transmisión fija entre el árbol de salida y el árbol intermedio.

La caja de cambios 1001 tiene tres grupos de construcción, según se representa en el dibujo, que están formados por dos pares de ruedas dentadas y un manguito desplazable situado entre ellos. Un grupo de construcción A está formado por los pares de ruedas dentadas 1011, 1017 y 1012, 1018 y el manguito desplazable 1030. El segundo grupo de construcción B está formado por los pares de ruedas dentadas 1015, 1021 y 1016, 1022 y el manguito desplazable 1031. El tercer grupo de construcción C está formado por los pares de ruedas dentadas 1013, 1019 y 1014, 1020 y el manguito desplazable 1032.

Las ruedas dentadas 1011, 1017 o bien este emparejamiento de ruedas dentadas forman en este caso la transmisión de la primera marcha; las ruedas dentadas 1021, 1015 forman la transmisión de la segunda marcha; las ruedas dentadas 1012, 1018 forman la transmisión de la tercera marcha; las ruedas dentadas 1022, 1016 forman la transmisión de la cuarta marcha; las ruedas dentadas 1013, 1019 forman la transmisión de la quinta marcha; y las ruedas dentadas 1014, 1020 junto con la rueda dentada intermedia 1040 forman la transmisión de la marcha atrás R.

Como puede verse, los pares de ruedas dentadas de las marchas primera y tercera forman, según la presente invención, el primer grupo de construcción y los pares de ruedas dentadas de las marchas segunda y cuarta forman, según la presente invención el segundo grupo de construcción. Así pues, los pares de ruedas dentadas de marchas no contiguas entre sí, mirados en orden consecutivo ascendente de las marchas, forman cada uno de ellos un grupo de construcción con el correspondiente manguito desplazable.

Los manguitos desplazables 1030, 1031, 1032 para el engrane de las marchas de la caja de cambios 1001 son accionados por medio de una unidad de mando 1051, como por ejemplo desplazados axialmente, estando prevista entre la unidad de mando 1051 y los manguitos desplazables respectivamente una unión 1050, como por ejemplo un sistema de varillas o un cable de tracción o un cable de Bowden o un árbol de embrague. La unidad de accionamiento puede prever un motor eléctrico y/o un accionamiento movido por un medio de presión, como por ejemplo una unidad hidráulica.

La disposición de las marchas 1, 3 y 2, 4 y 5, R como grupos de construcción independientes entre sí es una disposición posible realizada según la invención de las marchas de la caja de cambios de cinco marchas (cinco marchas hacia adelante) con marcha atrás R. Otras posibles disposiciones están indicadas en la tabla siguiente, existiendo respectivamente dos grupos de construcción en los ejemplos de realización indicados en la tabla, de modo que en dichos grupos está prevista una disposición de las marchas en orden no consecutivo.

1,3	2,4	5,R
1,3	2,5	4,R
1,4	2,5	3,R
1,4	2,R	3,5
1,5	2,4	3,R
1,R	2,4	3,5

Otras disposiciones posibles según la presente invención están indicadas en la tabla siguiente, de modo que en los ejemplos de realización indicados en la tabla hay en cada caso un grupo de construcción que prevé una disposición de las marchas en orden no consecutivo.

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1,3	2,R	4,5
1,4	2,3	5,R
1,5	2,3	4,R
1,5	2,R	3,4
1,R	2,5	3,4
1,2	3,5	4,R

Cajas de cambios correspondientes, realizadas según la invención, pueden ser configuradas también, por ejemplo, con un engranaje de cuatro marchas con marcha atrás (cuatro marchas hacia adelante) o bien con un engranaje de seis marchas con marcha atrás (seis marchas hacia adelante), sin limitación de la generalidad.

Por medio de la configuración de los engranajes realizada según la invención, se puede efectuar una interferencia en el tiempo de las diversas operaciones de meter y sacar las marchas. Por lo tanto, se pueden realizar por lo menos en parte accionamientos de las marchas paralelos en el tiempo.

La figura 11a muestra una forma de realización según la invención, en la que la máquina eléctrica 1101 está situada en paralelo al árbol de entrada 1102 de la caja de cambios y puede accionar el volante excéntrico 1105 del motor de combustión interna 1106 a través de una rueda dentada intermedia 1103 con o sin engranaje 1104 o también directamente, o bien puede estar unida con accionamiento a este motor. El engranaje puede estar acoplado en este caso entre el árbol de la máquina eléctrica y el piñón de accionamiento de la máquina de la máquina eléctrica. Además, en esta figura puede verse un embrague 1107 con amortiguador 1108, así como un accionador 1109.

La figura 11b muestra una forma de realización según la presente invención, en la que la máquina eléctrica 1111 está situada coaxialmente respecto al árbol de transmisión de salida 1110 del motor y/o al árbol de entrada 1102 de la caja de cambios y puede accionar el volante excéntrico 1105 del motor de combustión interna 1106 o bien puede estar unida a este último con accionamiento. Además, en el dibujo se puede ver un embrague 1107 con amortiguador 1108, así como un accionador 1109. La máquina eléctrica 1111 consta en este caso de un estator 1112, situado fijamente en la carcasa, y un rotor 1113 que está situado en una pared del volante excéntrico en el lado del motor. En otro ejemplo de realización de la invención, el rotor puede estar también sujeto y dispuesto en posición radial exterior en el volante excéntrico, según la presente invención.

La figura 11c muestra una forma de realización según la presente invención, en la que la máquina eléctrica 1120 está situada coaxialmente respecto al árbol de transmisión de salida 1110 del motor y/o al árbol de entrada 1102 de la caja de cambios y puede accionar el volante excéntrico 1105 del motor de combustión interna 1106 o el árbol de entrada 1110 o bien puede estar en unión de accionamiento con éstos. Además puede verse un embrague 1107 con amortiguador 1108, así como un accionador 1109. La máquina eléctrica 1120 consta en este caso de un estator 1121, que está situado fijamente en la carcasa, y un rotor 1102 que está unido fijamente a prueba de giro al árbol de entrada de la caja de cambios. Esto se puede realizar, por ejemplo, por medio de piezas de salida del amortiguador. En otro ejemplo de realización de la invención, el rotor puede estar sujeto y dispuesto también en posición radial exterior en el volante excéntrico, según la presente invención.

La figura 12 muestra una caja de cambios 1200 con embrague bajo carga 1201 para el accionamiento o para el embrague de las marchas primera o quinta, preferentemente de la marcha más alta o de dos marchas. El embrague 1201 para cambio de marchas bajo carga une de este modo al motor de accionamiento, a través del árbol de entrada 1202 del engranaje con el árbol de transmisión de salida 1203. El embrague bajo carga está configurado preferentemente como embrague de fricción.

En los vehículos es ventajoso, para asegurar un bloqueo del vehículo en posición de aparcamiento, para impedir que el vehículo ruede por sí solo hacia abajo en forma inadvertida en una pendiente o una cuesta, es ventajoso que este dispositivo de bloqueo de aparcamiento se pueda realizar de forma económica.

La caja de cambios de la figura 12 hace posible la realización de un bloqueo seguro para aparcamiento, cuando se mete una marcha en la caja de cambios, de modo que el grupo de ruedas dentadas de esta marcha no está unido al embrague bajo carga. Por ejemplo, si se mete la segunda marcha, engranándose el grupo de rueda loca 1210 y de rueda accionada de marcha 1211. En este caso, la rueda loca 1210 está unida al árbol 1214 por medio del embrague, como por ejemplo el embrague 1213 con unión por medio de su forma. Si a continuación se acopla el embrague de fricción 1201 para cambio bajo carga, se engrana también la primera marcha o bien otra marcha acoplándola también con el embrague para cambio de marchas bajo carga y se bloquea la caja de cambios, quedando también bloqueada la transmisión de salida.

En las figuras precedentes se ha descrito la configuración de una caja de cambios para cambio de marchas bajo carga realizada según la invención.

Por medio de la integración de una máquina eléctrica en una caja de cambios de esta clase para cambio de marchas bajo carga con embrague bajo carga contra la transmisión de salida, se pueden conseguir las ventajas descritas anteriormente. Es especialmente ventajosa la utilización de apoyo de la máquina eléctrica durante las operaciones de cambio de marchas y como generador para la realimentación de la energía cinética y su conversión en energía eléctrica. Por medio de la máquina eléctrica se puede compensar totalmente la reducción de la fuerza de tracción que va unida al cambio de marchas, incluso en el caso de cambios de marcha a plena carga. Además, la máquina eléctrica puede ser utilizada, en especial en el caso de cambios de marcha con carga parcial, en paralelo al embrague bajo carga para el control del par de transmisión de salida. De este modo se pueden realizar recorridos de los pares en operaciones de cambio de marchas, que sean similares a los recorridos de los pares como función del número de revoluciones en el caso de cajas de cambios graduables en continuo sin escalonamiento, como las cajas de cambios CVT. Adicionalmente, la máquina eléctrica puede actuar como apoyo en fases críticas de un cambio de marchas, asegurando la ausencia del par del embrague que se desea abrir, por medio de la transmisión controlada de pares a la transmisión de salida. La operación de sincronización de la caja de cambios puede acortarse también activamente por medio de la utilización de la máquina eléctrica.

El esquema de disposición de la caja de cambios para conexión bajo carga con máquina eléctrica integrada, que sirve como base para las descripciones, está representado en la figura 12. Se trata aquí de una caja de cambios con engranaje intermedio, con un embrague 1201 para cambio bajo carga, que puede apoyar contra la transmisión de salida tanto la primera marcha como también la quinta marcha, según la dirección en la que esté acoplado el embrague 1201. La máquina eléctrica 1220, según sea su forma de realización, actúa con o sin transmisión sobre el árbol de entrada de la caja de cambios, por ejemplo a través de un paso de la rueda de cambio o una correa u otra disposición de accionamiento.

Es ventajoso que la potencia cedida por la máquina eléctrica 1220 a la entrada de la caja de cambios pueda sobrepasar durante corto tiempo la potencia del motor de combustión interna, pero a largo plazo se puede transmitir una potencia mucho menor desde la máquina eléctrica. En otras variantes de realización, es conveniente que la máquina eléctrica proporcione una potencia menor que la del motor de combustión.

Si se incorpora el motor eléctrico 1220 en la operación de cambio de marchas, se pueden realizar en lo esencial totalmente cambios a marchas altas de tracción, sin interrupción de la fuerza de tracción. La aceleración del vehículo durante las fases de cambio de marcha es mantenida por el embrague 1201 para cambio de marchas bajo carga, que durante la sincronización de la caja de cambios transmite el par a la transmisión de salida. Dado que el embrague bajo carga se encuentra en la quinta marcha de la caja de cambios, el par de transmisión de salida cae en las fases de "sacar la marcha antigua" y "meter la marcha nueva" en el caso de cambios a plena carga, de acuerdo con la relación de transmisión entre el embrague de la marcha actual y el embrague a plena carga. En relación con el nivel de pares después de un cambio de marcha (de la primera a la segunda marcha), este nivel corresponde a una reducción de la fuerza de tracción hasta el 40%. Para suprimir totalmente esta reducción de la fuerza de tracción, se dispone del par del motor eléctrico, que actúa en paralelo al motor de combustión interna sobre el árbol de entrada de la caja de cambios.

A continuación se trata aquí de las fases de cambio de marchas de un cambio a una marcha más alta de tracción (de la primera a la segunda marcha) bajo plena carga, utilizando la máquina eléctrica. Los correspondientes desarrollos de los pares y de los números de revoluciones están representados en las figuras 13a y 13b. El embrague de arranque 1230 permanece cerrado durante toda la operación de cambio de marchas.

En las figuras 13a y 13b se representan los desarrollos de los pares de giro M en números de revoluciones "n" en función del tiempo. Para ello se distingue entre los diversos períodos de tiempo a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, de los que se trata a continuación.

Período de tiempo a

Estado antes del cambio de marchas. El embrague de la primera marcha está cerrado y transmite el par máximo del motor al árbol de transmisión de salida. El par de transmisión de salida se obtiene según la fórmula M_{ab} = M_{mot} \cdot i_{SK1} para un modelo simplificado.

Teniendo en cuenta las aceleraciones de las masas, resulta:

M_{ab} = M_{mot} \cdot i_{SK1} - \sum\limits_{i} Ji^{\textstyle *} d\omega i/dt

con los pares de inercia de las masas tomados de la siguiente lista:

J_{i} = (J_{mot}; J_{Ku}; J_{KS}; J_{E-Masch}; J_{Ein}; J_{Aus}; J_{SR}...)

y con los números de revoluciones de la lista siguiente

\omega _{i} = (\omega _{mot}; \omega _{Ku}; \omega _{KS}; \omega _{E-Masch}; \omega _{Ein}; \omega _{Aus}; \omega _{SR};...).

En las listas y fórmula anteriores, los índices significan lo siguiente:

M	= par de giro
ab	= transmisión de salida
mot	= motor
SK1	= embrague de la 1ª. marcha
Ku	= embrague
KS	= disco de embrague
E-Masch	= máquina eléctrica
Ein	= árbol de entrada del engranaje
Aus	= árbol de salida del engranaje
SR	= volante (excéntrico).

La consideración de los pares de inercia de las masas se manifiesta, por lo tanto, en el último término de las sumas de la fórmula anterior.

En las fórmulas siguientes para los números de revoluciones y/o para los pares de giro no se ha considerado esto. Sin embargo, esta consideración rige aquí también igual que se ha descrito antes y se debe incluir también en estas fórmulas.

Período de tiempo b

Aquí se inicia la operación de cambio de marcha. El embrague bajo carga 1201 en la quinta marcha se cierra en forma controlada cuando en el árbol de transmisión de salida se alcanza un nivel de pares, de modo que después del cambio de marcha, el nivel del par corresponde a:

(M_{ab}{}^{nach\_Schaltung} = M_{v\_Mot} \cdot i_{SK2}).

En esta fórmula y en las siguientes significan:

M_{ab}	= par de transmisión de salida
nach_Schaltung	= después del cambio de marcha
M_{V\_Mot}	= par del motor de combustión interna
M_{E\_Mot}	= par del motor eléctrico
LSK	= embrague bajo carga
GE	= engranaje
SK 1/2	= embrague para la 1ª/2ª marcha.

Según las fórmulas para la unión por fricción y la unión por la forma de la caja de cambios para cambio de marchas bajo carga, el par transmitido por el embrague bajo carga es de:

M_{LSK} = \frac{M_{GE} \cdot (i_{SK1} - i_{SK2})}{(i_{SK1} - i_{LSK})}.

Por lo tanto, M_{GE} significa aquí el par que actúa sobre la entrada el engranaje.

Períodos de tiempo c, d

Para poder abrir el embrague de conexión de la marcha metida, todo el par del árbol de entrada del engranaje (M_{GE}) debe ser transmitido desde el embrague bajo carga al árbol de transmisión de salida. El embrague bajo carga, por lo tanto, se cierra por lo menos parcialmente y el flujo de pares se traslada entonces desde el embrague de conexión SK1 al embrague bajo carga. Dado que i_{LSK} < i_{SK2}, esto obliga a una reducción del par de transmisión de salida hasta el valor M_{ab} = M_{GE} \cdot i_{LSK}. Por medio de la utilización de la máquina eléctrica en esta fase del cambio de marchas, se puede compensar la reducción de la fuerza de tracción. El par de la máquina eléctrica se aumenta momentáneamente para ello, de manera que en el árbol de entrada 1202 del engranaje se forma un nivel de pares de M_{GE} = M_{V\_Mot} + M_{E\_Mot}. El nivel de pares puede ser elegido de manera que se obtenga un par constante de transmisión de salida. Dado que ahora el flujo de pares pasa exclusivamente a través del embrague bajo carga, el embrague de conexión de la marcha actual queda libre de pares y puede ser abierto.

Períodos de tiempo e, f

Al cambiar a una marcha alta con tracción, el motor de combustión interna y la entrada de la caja de cambios deben ser frenados reduciéndolos a un número de revoluciones menor, para poder cerrar el embrague de la nueva marcha que se desea acoplar con número de revoluciones sincronizado. La operación de sincronización se acelera mucho con ayuda del embrague bajo carga y con ayuda del motor. El embrague bajo carga continúa cerrado y transmite el par al árbol de transmisión de salida. El motor de combustión interna pasa a estado de empuje, con lo cual el motor y la entrada del engranaje se frenan con la suma del par del motor y del par del embrague bajo carga. El par del motor eléctrico se reduce también a cero en esta fase.

En otra variante realizada según la invención, el frenado activo del motor de combustión interna y del árbol de entrada de la caja de cambios se puede realizar también por medio de la máquina eléctrica. En este caso, la máquina eléctrica actuaría como generador y transformaría la energía cinética del motor de combustión interna y de la entrada de la caja de cambios en corriente eléctrica. La operación de 5 sincronización se reduce de este modo activamente. Una estrategia de este tipo está representada en las figuras 14a y 14b.

Períodos de tiempo g, h

Poco antes de alcanzarse el número de revoluciones previsto, se eleva el par 0 del motor de acuerdo con el par deseado por el conductor, por medio del accionamiento del pedal del acelerador hasta alcanzar el valor correspondiente o el valor máximo. Dado que el flujo de pares continúa realizándose a través del embrague bajo carga en la quinta marcha, para asegurar un par de transmisión de salida constante el motor eléctrico debe transmitir el par al árbol de transmisión de salida en paralelo al 5 motor de combustión interna. Dado que todo el par del árbol de entrada de la caja de cambios se transmite al árbol de transmisión de salida a través del embrague bajo carga, el embrague de la nueva marcha que se desea meter no tiene par y puede ser cerrado con el número de revoluciones sincronizado. De este modo se puede realizar cómodamente el control del número de revoluciones del motor y de la entrada de la caja de cambios por medio del motor eléctrico.

Períodos de tiempo i, j

Cuando está cerrado el embrague de la marcha que se desea meter, se retira el par del motor eléctrico y se abre el embrague bajo carga. El flujo de pares se transmite entonces constantemente desde el embrague bajo carga hasta el embrague y termina la operación de cambio de marcha.

Se pueden realizar cambios de marchas hacia abajo con tracción a plena carga también con ayuda de la actuación de un motor eléctrico de apoyo o bien parcialmente sin reducción de la fuerza. de tracción. El motor eléctrico transmite en este caso el par a la entrada de la caja de cambios en paralelo al motor de combustión interna. Este par se utiliza luego por una parte para la aceleración del motor de combustión interna junto con el árbol de entrada de la caja de cambios hasta alcanzar el número de revoluciones sincronizado, y por otra parte sirve de ayuda a la transmisión de salida a través del embrague bajo carga y la quinta marcha. El cambio de marcha se puede realizar completamente sin intervención del motor o sin activación del embrague de arranque. Es posible una activación de ayuda del motor de combustión interna o del embrague de arranque.

Los desarrollos de los pares y de los números de revoluciones de las estrategias de cambio que se describen a continuación están representados en las figuras 15a, 15b y 16a, 16b.

Período de tiempo a

Estado del cambio. El embrague del cambio SK3 transmite el par máximo del motor al árbol de transmisión de salida. El par de transmisión de salida se determina por medio de la fórmula:

M_{ab} = M_{v\_Mot} \cdot i_{SK3}.

Período de tiempo b, c

Ahora se inicia la operación de cambio de marcha. Para ello se cierra el embrague bajo carga en la quinta marcha y se suelta el embrague de la marcha actual. Para que no se interrumpa el par de transmisión de salida en esta fase, en paralelo al motor de combustión interna se debe transmitir el par desde el motor eléctrico al árbol de entrada de la caja de cambios. Estando totalmente cerrado el embrague bajo carga, el par del motor eléctrico debe aumentarse hasta

M_{E\_Mot} = M_{v\_Mot} \cdot (\frac{i_{SK3}}{i_{LSK}} - 1)

para que no se produzca una reducción de la fuerza de tracción. Cuando el embrague para conexión bajo carga transmite el par completo al árbol de transmisión de salida, el embrague utilizado en este momento queda sin par y puede ser abierto.

Períodos de tiempo d-g

Cuando se realiza un cambio a una marcha más baja con tracción, se debe acelerar la entrada en la caja de cambios incluso el motor de combustión interna hasta alcanzar un número de revoluciones sincronizado más alto. Dado que el motor ya proporciona su par máximo (cambio a plena carga), la energía necesaria para la sincronización puede ser aportada ahora solo por el motor eléctrico (presuponiéndose que el par transmitido por el embrague bajo carga hasta el árbol de transmisión de salida deba permanecer constante). Así pues, se eleva el par del motor eléctrico y la entrada de la caja de cambios, incluso el motor de combustión interna se aceleran hasta un número de revoluciones más alto. El embrague bajo carga se desliza y transmite entonces un par al árbol de transmisión de salida, que corresponde al nivel existente antes del cambio de marcha.

Antes de alcanzarse el número de revoluciones sincronizado, se reduce el par del motor eléctrico, para asegurar por una parte una ausencia de pares del embrague que se desea cerrar y por otra parte para poder ajustar de forma segura y cómoda el campo de números de revoluciones sincronizados. Si se cumplen ambas condiciones, se cierra el embrague SK2.

Períodos de tiempo h, i

Ahora se abre el embrague bajo carga y el flujo de pares se transmite al embrague SK2. En paralelo a esto se reduce hasta cero el par del motor eléctrico y se termina la operación de cambio de marcha.

En los párrafos anteriores se han explicado las operaciones de cambio de marchas a plena carga. Allí se ha indicado la forma en la que un motor eléctrico, que transmite el par al árbol de entrada de la caja de cambios en paralelo al motor de combustión interna, compensa la reducción de la fuerza de tracción en fases de cambio de marcha. La posibilidad de poder influir de forma rápida y exacta por medio del motor eléctrico sobre el par que actúa en la entrada de la caja de cambios proporciona la posibilidad de configurar de forma variable el desarrollo del par de transmisión de salida en operaciones de cambio de marcha. De este modo se pueden realizar desarrollos de los pares en cambios de marcha con carga parcial, que son similares a los de una caja de cambios CVT. Esta posibilidad del control de los pares se puede utilizar de forma preferente en cambios de marchas automatizados con carga parcial. Dado que el motor eléctrico no solo puede transmitir un par adicional a la entrada del engranaje, sino que igualmente puede frenar la entrada del engranaje, se puede alisar en su conjunto el desarrollo de los pares.

En las figuras 17a, 17b se representan los desarrollos de los pares de un cambio a una marcha más alta con tracción con carga parcial (cambio de la marcha 1 a la marcha 2), que han sido configurados con ayuda de un motor eléctrico y de un embrague bajo carga, de manera que se obtiene un paso continuo entre los pares de transmisión de salida antes y después del cambio de la marcha. La comparación entre cambio a una marcha más alta con tracción y con carga parcial sin intervención del motor eléctrico (recorrido del par dibujado en color gris) y con intervención del motor eléctrico (recorrido del par dibujado en color negro) indica el efecto "de alisado" del motor eléctrico sobre el desarrollo del par de transmisión de salida.

La intervención del motor eléctrico en el desarrollo de la operación de cambio de marcha comprende en este caso tanto el frenado (fases b, c), como también la aceleración (fases e, f) del árbol de entrada de la caja de cambios. Para la estrategia de cambio representada no es necesario realizar ninguna intervención en el mando del motor ni una activación del embrague de arranque. La energía cinética que queda liberada en la operación de frenado del árbol de entrada de la caja de cambios se 1 transforma en este caso en energía eléctrica en la máquina eléctrica, que actúa luego como generador, siendo almacenada momentáneamente y conducida de nuevo hasta la entrada de la caja de cambios al final de la operación de cambio.

Las funciones de la máquina eléctrica durante las operaciones de cambio de marcha son:

-: transmitir el par adicional a la entrada de la caja de cambios (es decir acelerar y también frenar el árbol de entrada de la caja de cambios, con reducción de la fuerza de tracción en las fases de cambio);

-: distribuir la energía (la energía cinética tomada de la entrada de la caja de cambios al comienzo de una operación de cambio de marcha debe ser almacenada momentáneamente y alimentado otra vez al final de la operación, generando una linea característica CVT en el desarrollo de los pares);

-: establecer la ausencia de pares de los embragues para cambio de marcha que se deben accionar en la caja de cambios;

-: controlar y regular (sincronizar) el número de revoluciones de la entrada de la caja de cambios.

La invención se refiere además a una caja de cambios, como por ejemplo una caja de cambio de marchas bajo carga, en la que una caída de la fuerza de tracción o una interrupción de la fuerza de tracción se llenan acoplando el motor de combustión interna activamente por medio de un embrague para conexión bajo carga contra la línea de accionamiento y frenándolo de este modo.

\newpage

La caja de cambios representada en la figura 18 muestra esquemáticamente un engranaje con dos masas con los correspondientes pares de inercia de masas, la masa del motor J_{mot} 1301 y la masa del vehículo J_{ab} 1302 reducida hacia la transmisión de salida. Además se representan dos transmisiones (i_{SK1} y i_{SK2}), entre las cuales se puede realizar el cambio o embrague alternativamente de una a otra con ayuda de dos embragues para cambio 1303 y 1304 con unión por medio de la forma (SK1 y SK2), y un embrague para carga 1305 (LSK) en forma de embrague de fricción, que actúa sobre una marcha más alta (i_{LSK}), por ejemplo la quinta marcha. Entre la masa 1301 del motor y el árbol de entrada 1306 está colocado un embrague, como por ejemplo el embrague de arranque 1307 (AK). Las transmisiones de las marchas i_{SK1} y i_{SK2} están realizadas por medio de pares de ruedas dentadas 1310, 1311, 1312 y 1313, estando situada respectivamente una rueda dentada como rueda accionada de marcha y una rueda dentada como rueda loca. Para ello, por ejemplo las ruedas accionadas con marcha 1310 y 1312 están unidas al árbol de entrada de la caja de cambios y las ruedas locas 1311 y 1313 están unidas a un árbol intermedio o al árbol de salida 1314. El embrague bajo carga une al árbol de entrada de la caja de cambios con el árbol de salida a través de un par de ruedas dentadas 1320, 1321.

En las siguientes figuras 19 a 23 se representan los desarrollos del cambio para operaciones de cambio a marcha más alta con tracción, por ejemplo a plena carga. Las figuras muestran diagramas de desarrollos de pares de giro M en función del tiempo "t", los desarrollos de los números de revoluciones "n" en el tiempo y los estados de embrague para un cambio a una marcha más alta con tracción bajo plena carga. Los pares M están aquí normalizados con el par máximo del motor y los números de revoluciones con el número de revoluciones de transmisión de salida, para mayor simplificación.

A continuación se explica la figura 19 y los desarrollos del par de giro y del número de revoluciones representados en la misma.

El campo "a" muestra el estado antes del cambio. En este paso el par del motor es el máximo (M_{mot}= 1). De este modo se obtiene para la marcha antigua, por ejemplo, un par de transmisión de salida de M_{mot}*i_{1}, en el presente ejemplo de realización del orden de valor de 3,5, que luego es transmitido al embrague SK1 1303. El embrague 1305 para cambio bajo carga está abierto y no transmite ningún par de giro. En la forma correspondiente, la pequeña figura parcial simbólica indica el camino de transmisión del par de giro a través del embrague SK1. El campo B muestra el desarrollo al comienzo de la operación de cambio. En este paso se cierra, por lo menos lentamente, el embrague 1305 para cambio bajo carga. El embrague de arranque 1307 permanece cerrado. Al aumentar el par del embrague 1305 para cambio bajo carga, disminuye el par en el embrague 1303.

Aquí rige la fórmula: M_{mot} = M_{LSK} + M_{SK1} / i_{SK1}.

Si el embrague bajo carga transmite un par tan grande, que el embrague no transmite ya ningún par, resultan entonces las fórmulas siguientes:

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 M _{LSK}  \+ = M _{mot}  \+ para M _{SK1}  = 0\cr  M _{ab}  \+ =
M _{LSK}   \cdot  i _{LSK}  = M _{mot}   \cdot  i _{LSK}  \+ para
M _{SK1}  =
0.\cr}

En este momento se puede sacar la marcha antigua, formada con las ruedas dentadas y el embrague 1310, 1311, 1303 y se puede abrir el embrague 1303.

Las fórmulas anteriores indican que es conveniente que el par de transmisión de salida caiga hasta el valor M_{mot}*i_{LSK}. Las fórmulas indican también que con el par del motor M_{Mot} se puede influir sobre el nivel de los pares. Es conveniente que el par del motor M_{Mot} en este momento sea lo más grande posible, presuponiendo que exista plena carga.

En el campo "c" comienza la sincronización del motor, como siguiente paso del mando. Dado que no existe ya ninguna unión mediante la forma entre el motor y el árbol de transmisión de salida, el número de revoluciones del motor se puede controlar por medio de los pares existentes. Se dispone de dos pares para el control del número de revoluciones del motor. Por una parte el propio par del motor y por otra parte el par del embrague bajo carga. El par del embrague bajo carga es ventajosamente un valor que determina la comodidad de manejo, puesto que es proporcional al par de transmisión de salida.

En el paso "c" se aumenta el par de giro del embrague bajo carga (LSK) hasta que el par de transmisión de salida alcance en lo esencial aproximadamente el nivel que se alcanza después de la operación de cambio. Después de realizado el cambio, se alcanza a plena carga un par de transmisión de salida de, por ejemplo, M_{ab} = M_{mot\_máx}*i_{SK2} = 2. Para alcanzar este par de transmisión de salida, es conveniente que el par de giro del embrague bajo carga 1305 sea aumentado hasta M_{mot\_max} \cdot \varphi_{2-L}:

M_{LSK} = \frac{M_{ab\_nachSchaltung}}{i_{LSK}} = \frac{M_{mot\_máx} \cdot i_{SK2}}{i_{LSK}} = M_{mot\_máx} \cdot \varphi _{2-L}

El ejemplo en números realizado según la invención proporciona un par del motor de 2,5 veces.

El par de giro del embrague bajo carga frena el motor 1301. Para terminar esta operación lo más rápidamente posible, en el campo "c" se puede hacer retroceder el par del motor ventajosamente, como por ejemplo hasta un par máximo de empuje. De este modo, se suman los dos pares y éstos frenan el motor. Así se reduce el número de revoluciones del motor 1301 del árbol de entrada 1306 y con él también de los juegos de ruedas unidos al mismo.

En el siguiente paso del mando, en el campo "d" se alcanza el nuevo nivel del par de transmisión de salida con por ejemplo M_{LSK} = M_{mot\_máx}*\varphi_{2-L} y se mantiene dicho par. También el motor frena, por ejemplo con su par máximo de arrastre, y continúa la operación de sincronización.

En el siguiente paso del mando, en el campo "e" se eleva otra vez el par del motor M_{Mot} poco antes de alcanzarse el número de revoluciones de sincronización. De este modo se reduce la aceleración de giro. Por medio de la menor aceleración de giro del motor es más fácil encontrar el número de revoluciones conveniente, o dicho más exactamente el campo del número de revoluciones para poder meter la marcha con seguridad.

En el siguiente paso del mando, el motor se mantiene en el campo "f", hasta que se alcanza por lo menos casi la igualdad de números de revoluciones entre la parte de entrada y la parte de salida del embrague SK2. Cuando se alcanza la igualdad del número de revoluciones, se embraga o se cierra el embrague SK2.

En el siguiente paso del mando, en el campo "g" se abre el embrague bajo carga 1305. Antes de abrir el embrague bajo carga se cierra el embrague SK2. Dado que el embrague bajo carga continúa actuando todavía con fricción, desciende por lo menos parcialmente el par de transmisión de salida. En casos especiales, por ejemplo bajo plena carga, puede tener lugar incluso un cambio del sentido del par de giro. Esta variación del par o un salto del par se debe a la variación del sistema o a un salto del sistema desde una unión puramente por fricción a una combinación de unión por fricción y unión por medio de la forma.

En una caja de cambios realizada según la invención es ventajoso que el embrague bajo carga esté abierto en este estado. El embrague bajo carga se abre rápidamente en forma ventajosa. En otro ejemplo ventajoso de realización, puede ser conveniente que el embrague bajo carga no esté ajustado totalmente con el menor par de giro que puede ser transmitido por el embrague, sino que lo esté en una posición de embrague.

En el siguiente paso del mando, en el campo "h", la figura 19 muestra el estado después del cambio. El par del motor M_{Mot} es como máximo (M_{mot} = 1). De este modo, para la nueva marcha resulta un par de transmisión de salida de por ejemplo M_{mot}*i_{2} = 2, que es transmitido luego por el embrague SK2.

La figura 20 muestra un desarrollo de una operación de cambio de marcha a lo largo de un tiempo, con un embrague de una sola vía, con una diferencia de números de revoluciones en el embrague de \Delta_{SK} = 0 y con una aceleración de ángulo de \alpha_{mot} = 0 y con un par del motor de Mot = máx. Los pasos o campos no descritos, correspondientes a esta figura, corresponden en lo esencial a los pasos o campos explicados para la figura 19.

El diagrama muestra el modo en el que se comporta el sistema al acoplarse el embrague, cuando existe igualdad del número de revoluciones o igualdad de aceleración en el embrague y el motor no está acelerado. En este caso hay en el motor un par máximo del motor y un par igualmente grande de cambio bajo carga, es decir un par que es transmitido por el embrague bajo carga. Antes de meter una marcha nueva, no se mantiene el par de giro que puede ser transmitido por el embrague bajo carga, sino que se reduce hasta que el par del motor es igual que el par del embrague para el cambio bajo carga. En una situación de esta clase, el motor ya no es acelerado o es acelerado con la misma rapidez que la transmisión de salida, y entonces se puede meter la marcha. Finalmente se puede abrir el embrague bajo carga.

En un paso del mando en el campo "e" se aumenta el par del motor, para reducir la aceleración del motor.

En otro paso del mando en el campo "f" se mantiene el par del motor, hasta que el número de revoluciones del motor o de la entrada y salida del embrague SK2 han alcanzado un campo de números de revoluciones para meter la marcha.

En otro paso del mando en el campo "g" se abre el embrague bajo carga poco antes de alcanzarse el número de revoluciones de sincronización, hasta que el par del embrague bajo carga sea igual que el par del motor o eleve este par del motor. Así pues, el motor ya no varía su número de revoluciones. Con esta condición, la marcha puede ser metida sin ningún salto del par.

En el siguiente paso del mando, en el campo "h", ya no se acelera el motor y se mete la nueva marcha. La ventaja de este procedimiento consiste en que mediante la introducción de la marcha, no se induce ya ningún impulso del par. El paso de sistema con unión por fricción (LSK) a sistema de unión por fricción y por forma (LSK + SK2) se realiza limpiamente y no existe ningún salto del sistema.

En el campo "i" se abre totalmente el embrague bajo carga, como paso siguiente de mando, hasta que solo el embrague SK2 transmita el par del motor. De este modo, el par en el embrague aumenta hasta el par de transmisión de salida.

\newpage

En el campo "j" se termina la operación de cambio como otro paso de mando y el par del motor determina el par de transmisión de salida M_{ab}.

La figura 21 muestra un desarrollo de una operación de cambio de marcha a lo largo de un tiempo, con un embrague al producirse una diferencia del número de revoluciones o una diferencia de pares de giro en el embrague de \Delta_{SK} = O, una aceleración de ángulo de \alpha_{mot} = 0 y con un par del motor de Mot = máx. Los pasos o campos no descritos para esta figura corresponden en lo esencial a los pasos o campos de la figura 19. En este ejemplo de realización se abre totalmente el embrague bajo carga al meter la nueva marcha.

Si también el par del motor se reduce hasta un valor pequeño o hasta cero, ya no se acelera el motor y se puede meter la marcha. Finalmente, se aumenta el par del motor hasta el par de transmisión de salida deseado.

En el siguiente paso del mando, en el campo "e", se aumenta el par del motor para reducir la aceleración del motor.

En el siguiente paso del mando en el campo "f" se mantiene el par del motor, hasta que se alcanza el campo del número de revoluciones al meter la marcha.

En el siguiente paso del mando en el campo "g" se abre el embrague bajo carga poco antes de alcanzarse el número de revoluciones de sincronización entre la entrada y la salida del embrague SL2. Al mismo tiempo se reduce también el par del motor, hasta que el motor ya no se acelera más en lo esencial. Con esta condición, se puede meter la marcha, en lo esencial sin ningún salto del par.

En el siguiente paso del mando, en el campo "h", en lo esencial ya no se acelera más el motor y se mete la nueva marcha. La ventaja de este procedimiento consiste en que mediante la introducción de la marcha ya no se induce en lo esencial ningún golpe del par.

En el siguiente paso del mando, en el campo "i" se aumenta el par del motor hasta el par de transmisión de salida deseado.

En el siguiente paso de mando en el campo "j" se termina la operación de cambio de marcha y el par del motor determina el par de transmisión de salida.

La figura 22 muestra un desarrollo de una operación de cambio de marcha a lo largo de un tiempo, con un desembrague rápido. Los pasos o campos no descritos para esta figura corresponden en lo esencial a los pasos o campos de la figura 19 o de las otras figuras 20 y 21. Esta figura muestra una variante del mando, en la que, por medio de un cierre rápido del embrague bajo carga, se puede acortar en el tiempo la caída de la fuerza de tracción al sacar la marcha. Si se acorta mucho la caída de la fuerza de tracción, el conductor no notará probablemente la caída de la fuerza y entonces se puede tener la sensación de que el cambio de marcha se realiza sin interrupción de la fuerza de tracción.

En el siguiente paso del mando, en el campo "a", se muestra el estado antes del cambio de marcha. El par del motor es máximo (M_{mot} = 1); de este modo resulta para la marcha antigua un par de transmisión de salida de por ejemplo M_{mot}*i_{1} = 3,5, que es transmitido luego por el embrague SK1.

En el siguiente paso del mando en el campo "b" comienza el cambio de marcha. El embrague bajo carga LSK se cierra lentamente. El embrague de arranque AK 1307 permanece cerrado. Se reduce el par hasta que el nivel de pares corresponda al valor del par de la nueva marcha. Esto se puede realizar de una vez o en varias veces en varios pasos. En la figura 22 se realiza la reducción en el campo "b" primeramente con un aumento fijo del par, hasta que en un momento posterior tiene lugar la reducción con otro aumento mayor en cantidad.

En el siguiente paso de mando en el campo "c" se eleva el par del embrague bajo carga continuamente o constantemente, de modo que el embrague SK1 ya no transmite ningún par. Entonces se puede sacar la marcha antigua.

En el siguiente paso del mando en el campo "d" comienza la sincronización del motor. El embrague bajo carga LSK se embraga. El par que es transmitido por el embrague bajo carga, es decir el par de cambio bajo carga, se eleva hasta que el par de transmisión de salida alcance el nivel que se forma después de la operación de cambio de marcha. Después de la operación de cambio se alcanza a plena carga o con una condición de carga menor, por ejemplo un par de transmisión de salida de M_{ab} = M_{motmáx}*i_{SK2} = 2.

Para alcanzar este par de transmisión de salida, se debe aumentar el embrague bajo carga en cuanto a su par o bien se debe mantener acoplado el embrague. El ejemplo en cifras proporciona un par del motor de 2,5 veces. El par de cambio bajo carga frena el motor de accionamiento. Para acelerar esta operación, en el campo "c" se reduce el par del motor hasta un par máximo de empuje. De este modo se suman los dos pares y frenan el motor. Entonces cae el número de revoluciones del motor, del árbol de entrada y con él de los juegos de ruedas unidos al mismo.

La figura 23 muestra un desarrollo de una operación de cambio de marcha durante un tiempo para un cambio a. una marcha más alta con tracción en el campo de la carga parcial. Los pasos o campos no descritos para esta figura corresponden en lo esencial a los pasos o campos de la figura 19 o de las otras figuras 20 a 22. Esta figura muestra los desarrollos del cambio para cambios a marchas más altas con tracción bajo carga parcial.

El primer paso muestra en el campo "a" el estado antes del cambio de marcha. El par del momento se refiere a carga parcial, por ejemplo M_{mot} = 0,3; de este modo se obtiene para la marcha antigua un par de transmisión de salida de por ejemplo M_{ab}= M_{mot}*i_{1}= 1,05, que es transmitido luego por el embrague 1 para cambio de marcha.

En el siguiente paso de mando en el campo "b" comienza el cambio de marcha. Al mismo tiempo se elevan el par de cambio bajo carga y el par del motor.

En el siguiente paso del mando en el campo "c" comienza la sincronización del motor. El par del embrague bajo carga desciende lentamente, hasta que el par de transmisión de salida alcance el nivel que se forma después de la operación de cambio de marcha. Después del cambio de marcha se alcanza, por ejemplo con el 30% de la carga parcial, un par de transmisión de salida de por ejemplo M_{ab} = M_{mot}*i_{SK2} = 0,6.

En el siguiente paso en el campo "d" poco antes de alcanzarse el número de revoluciones de sincronización, se aumenta el par del motor hasta que, con igualdad del número de revoluciones, se alcance un estado de equilibrio entre el par del motor y el embrague bajo carga.

En los campos "d" y "e" se cierra el embrague SK2. En lo esencial no se produce aquí ningún salto del par, puesto que debido al equilibrio de los pares en el motor de combustión interna, el par de transmisión de salida es esencialmente igual en el caso de unión por fricción y en el caso de unión por fricción + unión por la forma.

En el campo "e" se abre el embrague bajo carga y se reduce el par del motor hasta el nivel de par deseado después del cambio de marcha, por ejemplo, M_{mot} = 30%. Cuando luego está abierto el embrague bajo carga, queda terminada la operación de cambio de marcha.

En el campo "f" está terminada la operación de cambio de marcha.

Las figuras 24 a 49 muestran en diagramas y esquemas de circuitos en bloques la forma de proceder en el caso de operaciones de cambio de marcha realizadas según la invención. En estos diagramas se representan pares de giro M, números de revoluciones "n" y el estado de embrague del embrague en función del tiempo "t". Los subíndices de M y "n" significan lo siguiente:

mot	significa motor (par de giro y número de revoluciones del motor);
SK1	es el embrague SK1;
SK2	es el embrague SK2;
"ab"	es la transmisión de salida (árbol de transmisión de salida);
LSK	es el embrague de marcha bajo carga LSK.

Las abreviaturas se utilizan según la figura 18.

Las estrategias de cambio de marcha se realizan por medio del mando de la operación de cambio realizado según la presente invención, mediante la utilización combinada del embrague de arranque y del embrague de marcha bajo carga, así como del mando del par del motor, por ejemplo por medio de una intervención del motor a través del mando del motor. De este modo se pueden realizar recorridos variables del par de giro durante las fases de cambio de marcha y así se puede reaccionar flexiblemente ante variaciones de las situaciones de la marcha del vehículo. Esto proporciona un desarrollo confortable del cambio de marcha.

Se muestra que en el caso de una caja de cambios realizada según la invención con embrague bajo carga (LSK) se pueden realizar en forma controlada cambios a marchas más altas con tracción o a marchas más bajas con tracción con interrupción muy reducida de la fuerza de tracción, por ejemplo en la marcha más alta de la caja de cambios a plena carga. Si un "segundo" embrague LSK bajo carga se encuentra por ejemplo en la marcha más baja de la caja de cambios, se pueden realizar cambios a marcha más baja con empuje y a marcha más alta con empuje, por lo menos en lo esencial sin interrupción de la fuerza de tracción.

Las estrategias de cambio de marcha, que están adaptadas a la respectiva situación de marcha del vehículo o a los deseos del conductor, pueden ser realizadas por medio de la activación combinada del motor, del embrague de marcha bajo carga y del embrague de arranque.

En la figura 24 se representa un desarrollo de un cambio a una marcha más alta con tracción a plena carga, es decir un cambio a una marcha más alta con tracción (desde la marcha 1 hacia la marcha 2) sin embrague bajo carga con un par máximo del motor M_{mot} = máx. Los cambios a marchas más altas con tracción pueden suponer un tipo de cambio de marcha crítico, dependiendo de la respectiva situación de la marcha. En especial en el caso de operaciones de adelantamiento o circulando en carreteras de montaña, se debe valorar como crítica la interrupción de la fuerza de tracción que lleva consigo un cambio de marcha. Para indicar el potencial de un engranaje para cambio bajo carga (LSG) con embrague bajo carga (LSK) se describe en primer lugar un cambio a una marcha más alta con tracción, sin utilizar el embrague bajo carga. Los desarrollos de los pares y de los números de revoluciones están representados en la figura 24.

En el campo "a" se representa el estado antes del cambio de marcha. El par del motor es por ejemplo máximo (cambio a plena carga, M_{mot} = 1) y entonces para la marcha antigua resulta un par de transmisión de salida de, por ejemplo, M_{ab} = i_{SK1} \cdot M_{mot} = 3,5, que luego es transmitido por el embrague SK1 al árbol de transmisión de salida. En el campo "b" comienza el cambio de marcha. El par del motor se reduce hasta cero, para asegurar libertar de pares durante el desembrague de la marcha actual. El embrague de arranque permanece mientras tanto cerrado. Dado que continúa existiendo unión por medio de la forma entre el motor y el árbol de transmisión de salida, el embrague SK1 está cerrado y el par de transmisión de salida cae hasta cero de acuerdo con el par del motor con M_{mot} \cdot i_{SK1}. En el campo "c" el par del motor ha caído hasta cero; de este modo, se puede sacar la marcha antigua, por ejemplo la primera marcha y puede comenzar la sincronización del motor. Dado que ya no hay ninguna unión por la forma entre el motor y el árbol de transmisión de salida, se puede controlar el número de revoluciones del motor solo por medio del par que existe en el motor, mediante el control o mando del motor.

En el campo "d" se frena el árbol de entrada en la caja de cambios. Al realizar un cambio a una marcha más alta con tracción, el número de revoluciones de sincronización que se debe alcanzar es menor que el número de revoluciones antes del cambio de marcha. En consecuencia, hay que frenar el árbol de entrada en la caja de cambios. Para ello, en este caso se dispone solo del par máximo de arrastre del motor de combustión interna (de un orden de valor de aproximadamente 30 Nm, según sea el motor). En el campo "e" se continúa la sincronización del motor. Dado que el motor es necesario para la aceleración de la entrada en la caja de cambios, no se dispone de par de transmisión de salida para el vehículo. Está interrumpida la fuerza de tracción del vehículo. En el campo "f", es decir poco antes de alcanzarse el número de revoluciones de sincronización, se aumenta hasta cero el par del motor desde su valor negativo del par de arrastre. La aceleración del motor cae hasta cero y el campo del número de revoluciones en el que se puede meter con seguridad la nueva marcha se alcanza y se asegura con mayor rapidez y sencillez.

En el campo "g" se establece la igualdad de números de revoluciones entre el número de revoluciones de entrada y el número de revoluciones de salida del embrague SK2 y entonces el embrague SK2 queda sin par. La nueva marcha puede ser metida con seguridad. En los campos "h" y "i" se aumenta el par del motor hasta su valor máximo, de acuerdo con el par deseado por el conductor, según el grado de apriete sobre el pedal del acelerador. Dado que la unión por la forma entre el motor y el árbol de transmisión de salida está otra vez restablecida, el par de retransmisión de salida se desarrolla, por ejemplo, de acuerdo con M_{ab} = i_{SK2} \cdot M_{mot} = 2 y queda terminado el cambio de marcha. Las estrategias de cambio de marcha aquí expuestas describen operaciones de cambio con el embrague de arranque cerrado; véase la figura 24 en la parte inferior, penúltima imagen parcial. Para una mayor comodidad del cambio de marcha en las fases de "sacar la marcha" y "meter la marcha", es ventajoso que esté garantizada la ausencia de pares del respectivo embrague. Esto se realiza solo por medio de un control del par del motor en el caso de cambios de marcha sin embrague bajo carga LSK. Para ello se presupone la existencia de una regulación exacta del par del motor. La ausencia de pares del embrague en operaciones de cambio de marcha se puede realizar con seguridad también mediante el accionamiento del embrague de arranque, igual que en las cajas de cambio convencionales. Para ello se abre brevemente el embrague de arranque, mientras que se saca la marcha antigua y se mete la marcha nueva. Véase a este respecto la parte inferior de la figura 24. La figura 25 muestra el desarrollo en el tiempo de una operación de cambio a una marcha más alta con tracción, por ejemplo desde la marcha a la marcha 2, con un embrague bajo carga LSK en la quinta marcha con un par máximo del motor M_{mot} = máx. La interrupción de la fuerza de tracción descrita en el capítulo anterior al explicar la sincronización de la caja de cambios, puede ser reducida al mínimo mediante la utilización de un embrague bajo carga, que esté colocado en la marcha más alta (overdrive) y que frene activamente la entrada de la caja de cambios contra el árbol de transmisión de salida. En el caso de cambios a marchas más altas con tracción, que se realizan a plena carga en situaciones extremas de circulación (circulando en carreteras de montaña o en operaciones de adelantamiento de vehículos), se debe evitar una caída de mucha duración de la aceleración del vehículo durante la operación de cambio de marcha. La comodidad del cambio (producción de ruidos, vibraciones del vehículo, etc.) tiene importancia en una operación de cambio de esta clase, en cuanto a su aceptación por el usuario. Con ayuda de una reducción rápida del par del motor y cerrando a continuación el embrague LSK para cambio bajo carga, se puede conseguir que se produzca una reducción total de la fuerza de tracción del vehículo solo durante un espacio de tiempo mínimo. En el campo "a" se expone el estado antes del cambio de marcha. El par del motor es máximo (M_{mot} = 1) y se obtiene para la marcha antigua un par de transmisión de salida de, por ejemplo, M_{ab} = i_{SK1} \cdot M_{mot} = 3,5, que es transmitido luego por el embrague SK1 al árbol de transmisión de salida. En el campo "b" se reduce a cero el par del motor, para poder abrir el embrague SK1 cuando no exista ningún par. En los campos "c" y "d" está sacada la marcha antigua. Es ventajoso frenar la entrada en la caja de cambios lo más rápidamente posible hasta el nuevo número de revoluciones de sincronización. Para ello se pueden utilizar dos efectos. Por una parte se sitúa el motor en su estado de empuje máximo con el embrague de arranque cerrado. Además se cierra el embrague bajo carga LSK hasta que se transmita al árbol de transmisión de salida un par correspondiente al nivel de par existente después del cambio de marcha. De este modo la caja de cambios y el motor se frenan lo más rápidamente posible y al mismo tiempo transmiten el par al árbol de transmisión de salida. En esta fase el par de transmisión de salida está determinado por la fórmula M_{ab} = i_{LSK} \cdot M_{LSK}. En el campo "e", poco antes de alcanzarse el número de revoluciones deseado, se eleva el par del motor ventajosamente lo más rápidamente posible hasta cero y se abre totalmente al mismo tiempo el embrague bajo carga LSK. De este modo se asegura por una parte una ausencia de pares en el embrague (SK2) que se desea acoplar y en segundo lugar se reduce a cero la aceleración del motor, con lo cual se puede conseguir con mayor exactitud y facilidad el número de revoluciones de sincronización deseado. En los campos "f" y "g" se establece la ausencia de pares y se alcanza el nuevo número de revoluciones deseado respecto al embrague SK2; entonces se puede cerrar el embrague SK2 y de este modo se puede meter la nueva marcha. A continuación se aumenta el par del motor de acuerdo con el par deseado por el conductor del vehículo y se termina así la operación de cambio de marchas.

La figura 26 representa otra variante ventajosa de la invención, que permite una pequeña interrupción de la fuerza de tracción. El mando combinado del par del motor y del par de giro que puede ser transmitido por el embrague LSK permite aquí la posibilidad de influir activamente sobre el desarrollo del par de transmisión de salida y del tiempo de sincronización. A continuación se presenta una estrategia de cambio de marcha para un cambio a una marcha más alta con tracción a plena carga, con una interrupción pequeña o en su caso mínima de la fuerza de tracción.

En el campo "a" se representa un estado antes del cambio de marcha. El par del motor es máximo (M_{mot} = 1) y para la marcha antigua se obtiene un par de transmisión de salida de, por ejemplo, M_{ab} = i_{SK1} \cdot M_{mot} = 3,5. Según otro ejemplo de realización, el par máximo del motor no tiene ninguna limitación de la generalidad.

Operaciones de cambio de marcha correspondientes se pueden realizar también con un par del motor más pequeño.

En el campo "b" se inicia la operación de cambio de marcha. El embrague bajo carga LSK se cierra lentamente acoplándolo. El embrague de arranque AK permanece cerrado. El par de transmisión de salida puede ser controlado por medio del par de giro transmitido por el embrague bajo carga y es reducido al nivel del par de la nueva marcha que se desea meter. En el campo "c" se eleva el par de giro que puede ser transmitido del embrague bajo carga LSK hasta el valor del par del motor, de modo que el embrague SK1 ya no transmite ningún par. En el campo "d" se establece la igualdad de pares y se puede sacar la marcha. En el campo "e" comienza la sincronización del motor. El par del motor M_{mot} se reduce hasta el par máximo de arrastre y el par en el embrague bajo carga M_{LSK} se regula de manera que se consiga un par de transmisión de salida que corresponda al nivel del par después del cambio de marcha.

De este modo, con M_{ab} = M_{ab\_nach\_Schaltung} se obtiene el par de cambio bajo carga que se desea obtener, resultando

M_{LSK} = \frac{M_{mot} \cdot i_{SK2}}{i_{LSK}}.

En el campo "f" el embrague bajo carga LSK transmite un par de giro al árbol de transmisión de salida, actuando dicho par de giro después del cambio de marcha. Al mismo tiempo se retarda la entrada a la caja de cambios con la suma del par del motor y el par existente en el embrague bajo carga, obteniéndose el nuevo número de revoluciones de sincronización. Esto se puede aprovechar ventajosamente para acortar el tiempo de sincronización. En el campo "g" se eleva el par del motor poco antes de alcanzar el número de revoluciones deseado, de acuerdo con el par deseado por el conductor (par máximo del motor) y se reduce hasta el mismo nivel el par del embrague bajo carga LSK. De este modo, por una parte se asegura la ausencia de par en el embrague (SK2) que se desea acoplar y en segundo lugar se reduce la aceleración del motor por lo menos casi hasta cero o bien se reduce la aceleración de las dos mitades del embrague que se desea acoplar, que son casi iguales, con lo cual se puede regular más fácilmente el número de revoluciones de sincronización deseado.

En el campo "h" se establece la igualdad de pares y se alcanza el nuevo número de revoluciones deseado. Ahora se puede cerrar el embrague SK2 y queda metida la nueva marcha. El sistema pasa desde una unión por fricción con M_{ab} = i_{LSK} \cdot M_{LSK} a un sistema con unión por fricción y por la forma con M_{ab} = i_{LSK} \cdot M_{LSK} + M_{SK2}. Dado que M_{SK2} = 0, esta transición es constante. En los campos "i" y "j" se reduce lo más rápidamente posible hasta cero el par de giro del embrague bajo carga y el par transmitido pasa por ejemplo a M_{ab} = i_{SK2} \cdot M_{mot} = 2.

Las estrategias de cambio explicadas aquí describen cambios a marchas más altas con tracción estando cerrado el embrague de arranque. La comodidad del cambio de marcha en las fases "sacar la marcha" y "meter la marcha" presupone la ausencia de pares o la misma aceleración del número de revoluciones del motor y del número de revoluciones del árbol de transmisión de salida al alcanzarse el número de revoluciones de sincronización del respectivo embrague. Este embrague se realiza mediante una reducción del par del motor en el caso de cambios sin embrague LSK.

Si se utiliza el embrague LSK, tiene lugar un paso del flujo de pares desde el embrague al embrague bajo carga. La buena calidad de la regulación de los pares es el factor determinante de la comodidad de cambio en ambas estrategias. Por medio del accionamiento del embrague de arranque durante estas fases de cambio de marcha, se puede aumentar la comodidad del cambio de marcha.

La figura 27 muestra una variante realizada según la invención con un desarrollo suave de los pares. El control de los pares durante la operación de sincronización proporciona la posición de influir también activamente sobre la comodidad de la operación de cambio de marcha. El desarrollo de los pares a lo largo de un tiempo para un cambio a una marcha más alta con tracción bajo plena carga, representada en la figura 27, supone una alternativa según la presente invención para alcanzar un desarrollo cómodo del cambio de marcha, con el que se evitan saltos en el desarrollo del par. Los desarrollos en las diversas fases son casi idénticos a la estrategia descrita anteriormente para la figura 26. La diferencia esencial es el aumento más lento y constante del par de giro del embrague bajo carga LSK, que en el ejemplo de realización aquí explicado se controla en dos fases o también en varias fases y según la figura 27 se regula en forma lineal o de otro modo en sentido ascendente monótonamente. El aumento tiene lugar a lo largo de un período de tiempo largo, de modo que resulta una sensación más suave del cambio de marcha.

La figura 28 muestra un esquema de circuitos en bloques 1400 para explicar un cambio a una marcha más alta con tracción, por ejemplo a plena carga. En el bloque 1401 se inicia la operación de cambio de marcha por medio de una señal de intención de cambio. Esta señal puede ser realizada, por ejemplo, por medio de un accionamiento realizado por el conductor del vehículo o bien en forma automatizada por medio de un programa de mando. En el bloque 1402 el embrague bajo carga LSK está cerrado o bien el par de giro que puede ser transmitido por el mismo se aumenta de manera que el embrague LSK puede transmitir todo el par del motor disponible allí. En el bloque 1403 se pregunta si ha caído eventualmente hasta cero el par de giro M_{SK1} existente en el embrague SK1. Si ha ocurrido así, en el bloque 1404 se abre el embrague SK1. En caso contrario se cierra otra vez el embrague LSK en el bloque 1402.

En el bloque 1405 se reduce el par del motor. Esta reducción puede ser realizada preferentemente hasta el valor del par máximo de arrastre o hasta otro valor reducido. Igualmente el par de giro M_{LSK} que puede ser transmitido por el embrague bajo carga se gradúa para un valor de acuerdo con la estrategia de cambio de marcha. En el bloque 1406 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} es mayor que un valor límite prefijable. Si no ocurre así, se continúa con el bloque 1405. Pero, si ocurre así, en el bloque 1407 se aumenta el par del motor M_{mot} hasta un valor más alto, como por ejemplo el valor máximo. También en el bloque 1407 se aumenta el par de giro que puede ser transmitido por el embrague bajo carga hasta un valor más alto, como el valor del par del motor. En el bloque 1408 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} ha alcanzado un número de revoluciones deseado n_{sync} (de sincronización) y si la diferencia entre las derivaciones en el tiempo del número de revoluciones en el lado del motor y el número de revoluciones en el lado de transmisión de salida en el embrague de la nueva marcha es en su cuantía menor que un valor constante prefijable, preferentemente menor de 1. Si ocurre así, en el bloque 1409 se embraga el embrague SK2, de la nueva marcha que se desea meter, en el bloque 1410 se abre el embrague bajo carga y en bloque 1411 se termina la operación de cambio de marcha. En caso contrario se continúa con el bloque 1407.

La figura 29 muestra un esquema de circuitos en bloques 1450 para explicar un cambio a una marcha más alta con tracción, por ejemplo con carga parcial. En el bloque 1451 se inicia la operación de cambio de marcha por medio de una señal de intención de cambio de marcha. Esta señal puede ser emitida, por ejemplo por medio de un accionamiento realizado por el conductor del vehículo o bien en forma automatizada por un programa de mando. En el bloque 1452 se cierra el embrague bajo carga LSK o bien se aumenta el par de giro que puede ser transmitido por el mismo, hasta que todo el par del motor allí disponible pueda ser transmitido por el embrague bajo carga LSK. En el bloque 1453 se pregunta si el par de giro M_{SK1} existente en el embrague SK1 ha caído quizás hasta cero. Si ha ocurrido así, en el bloque 1454 se abre el embrague SK1. En caso contrario en el bloque 1452 continúa cerrado el embrague LSK. En el bloque 1455 se reduce el par del motor. Esta reducción puede ser realizada preferentemente hasta el valor del par máximo de arrastre o bien hasta otro valor reducido. Igualmente, el par de giro M_{LSK} que puede ser transmitido por el embrague bajo carga se gradúa para un valor de acuerdo con la estrategia de cambio de marcha. En el bloque 1456 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} es mayor que un valor límite prefijable. Si no ocurre así, se continúa en el bloque 1455. Pero, si ocurre así, en el bloque 1407 se aumenta el par del motor M_{mot} hasta un valor más alto. También en e]. bloque 1557 se aumenta el par de giro que puede ser transmitido por el embrague bajo carga hasta un valor más alto, como por ejemplo el valor del par del motor. En el bloque 1458 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} ha alcanzado un número de revoluciones deseado n_{sync} (de sincronización) y si la diferencia entre las derivaciones en el tiempo del número de revoluciones del motor y del número de revoluciones del árbol de transmisión de salida es en su cuantía menor que una constante prefijable, preferentemente menor de 1. Si ocurre así, en el bloque 1459 se embraga el embrague SK2 de la nueva marcha que se desea meter, en el bloque 1460 se abre el embrague de marcha bajo carga y en el bloque 1461 se termina la operación de cambio de marcha. En caso contrario, se continúa con el bloque 1457.

A continuación se realiza una comparación del cambio a una marcha más alta con tracción con y sin el accionamiento de un embrague bajo carga según la figura 18. La figura 18 está configurada de manera que los pasos de las marchas que no se necesitan para la explicación y sus elementos correspondientes no están representados en dicha figura. Pero, esto no supone ninguna limitación de la generalidad. Como ayuda para la sincronización, según la invención se puede utilizar una máquina eléctrica o un motor eléctrico, por ejemplo como arrancador-generador. Por medio de un accionamiento realizado según la invención de un embrague bajo carga, se puede conseguir una ayuda para la sincronización. El embrague de marcha bajo carga supone un medio realizado según la invención, por una parte para acelerar claramente la operación de sincronización y por otra parte para reducir la caída de la fuerza de tracción durante la fase de sincronización. El tiempo de sincronización puede ser controlado por medio del par del motor y el par del embrague bajo carga.

En las figuras siguientes se representan y se explican los desarrollos del cambio de marcha para cambios a marchas más bajas con tracción a plena carga. La figura 30 muestra en un diagrama como representación a lo largo de un tiempo un cambio a una marcha más baja con tracción, por ejemplo desde la segunda marcha a la primera marcha, sin accionamiento de un embrague bajo carga LSK con el par máximo del motor M_{mot} = máx. El diagrama de la figura 30 muestra los desarrollos de los pares, los números de revoluciones y los estados del embrague para un cambio a una marcha más baja con tracción a plena carga, utilizándose los índices ya descritos anteriormente. Los pares están normalizados para el par máximo del motor y los números de revoluciones para el número de revoluciones de transmisión de salida.

En el campo "a" se representa el estado antes del cambio de marcha. El par del motor M_{mot} es el máximo (M_{mot} = 1 normalizado) y entonces resulta para la marcha antigua un par de transmisión de salida de, por ejemplo, M_{ab} = i_{SK2} \cdot
M_{mot} = 2. En el campo "b" comienza el cambio de marcha. El par del motor se reduce hasta cero, para asegurar la ausencia de par durante la operación de cambio de marcha. El embrague de arranque AK permanece cerrado. Dado que continúa existiendo unión por medio de la forma entre el motor y el árbol de transmisión de salida (el embrague SK2 está también cerrado), el par de transmisión de salida cae de acuerdo con el par del momento con M_{mot} \cdot i_{SK2}. En el campo "c" el par del motor ja caído hasta cero. Se puede sacar ahora la marcha antigua, es decir que se desembraga el embrague SK2. En el campo "d" comienza la sincronización del motor. Dado que ahora ya no existe unión por medio de la forma entre el motor y el árbol de transmisión de salida, el número de revoluciones del motor n_{mot} puede ser controlado por medio del par del motor M_{mot} existente allí. Para garantizar un tiempo corto de sincronización, el par del motor puede ser elevado hasta su valor máximo.

En el campo "e" el par del motor es máximo y acelera la entrada del engranaje hasta el número de revoluciones de sincronización de la nueva marcha que se desea meter. En esta estrategia, durante la fase de sincronización no hay ningún par disponible para la aceleración del vehículo; esto significa que resulta una interrupción de la fuerza de tracción. En el campo "f" ha aumentado el número de revoluciones del motor y por lo tanto el número de revoluciones de entrada del engranaje hasta el número de revoluciones deseado de la marcha que se desea meter. Se reduce el par del motor. Esta reducción del par puede ser iniciada ya antes de alcanzarse o bien al alcanzarse el número de revoluciones deseado del árbol de entrada del engranaje. De este modo disminuye la aceleración de giro del motor y se puede encontrar más fácilmente el campo del número de revoluciones de sincronización, para poder meter con seguridad la nueva marcha.

En el campo "g" se cierra el embrague SK1 al alcanzarse una igualdad del número de revoluciones o la misma aceleración de giro y se restablece entonces de nuevo la unión por medio de la forma entre el motor y el árbol de transmisión de salida. En los campos "h" y "i" se eleva otra vez el par del motor de acuerdo con el par deseado por el conductor, según el grado de presión ejercida por éste sobre el pedal del acelerador. El par de transmisión de salida está determinado entonces por M_{ab} = i_{SK1} \cdot M_{mot}.

La figura 31 muestra en un desarrollo a lo largo de un tiempo un cambio a una marcha más baja con tracción desde la segunda marcha a la primera marcha, con el accionamiento de un embrague bajo carga LSK en la quinta marcha con el par máximo del motor M_{mot} = máx. Aquí se muestra el modo en el que se comporta la caja de cambios durante la operación de cambio a una marcha inferior, si se compensa parcialmente con ayuda de un embrague bajo carga la interrupción de la fuerza de tracción en la fase de sincronización. El mando combinado del par del motor, por ejemplo a través de una intervención en el motor mediante el mando del motor para aumentar o reducir el par del motor o el número de revoluciones del motor y el par transmitido por el embrague bajo carga, permite configurar ventajosamente de forma variable también en este tipo de cambio de marca el desarrollo del par durante la operación de cambio de marcha. De este modo se pueden realizar diferentes estrategias de cambio de marcha.

La figura 31 muestra una estrategia de cambio de marcha o un desarrollo de la operación de cambio con una caída rápida de la carga.

En el campo "a" se representa el estado antes del cambio de marcha. El par del motor es máximo (M_{mot} = 1). En el campo "b" se inicia la operación de cambio de marcha, bajando el par del motor, con el embrague de arranque cerrado, hasta un nivel que pueda ser proporcionado por el embrague bajo carga LSK durante la fase de sincronización. En el campo "c", para poder sacar la marcha que esté metida en el momento, se sitúa el embrague SK2 sin par o sin aceleración respecto a las diferencias de números de revoluciones entre el accionamiento y la transmisión de salida. Esto se realiza en la variante de cambio de marcha por medio de una reducción lo más rápida posible del par del motor hasta cero. Una vez alcanzado esto, se puede abrir el embrague SK2 que actúa en ese momento. El par de transmisión de salida en esta variante sigue al par del motor y experimenta igualmente un paso hasta cero.

En los campos "d" y "e" comienza la sincronización de la caja de cambios. Dado que la entrada en la caja de cambios debe ser acelerada hasta un número elevado de revoluciones, se eleva también el par del motor, en su caso hasta su valor máximo. Para proporcionar paralelamente a esto un par de giro para la aceleración del vehículo, se cierra parcialmente el embrague bajo carga LSK. El par proporcionado por el motor, por lo tanto, se utiliza por una parte para la aceleración del propio motor con el árbol de entrada de la caja de cambios y por otra parte se utiliza para la aceleración del vehículo. El nivel del par proporcionado por el embrague bajo LSK regula aquí la relación de la derivación del par del motor. En los campos "f" y "g" se reduce hasta cero por lo menos un poco antes de alcanzarse el número de revoluciones de sincronización, el par del motor y el par transmitido por el embrague bajo carga LSK. De este modo cae la aceleración del motor y se puede encontrar más fácilmente el campo del número de revoluciones de sincronización. Dado que el par de transmisión de salida sigue al par transmitido por el embrague LSK durante la sincronización, la aceleración del vehículo presenta también un paso a través de cero. Una vez alcanzado el número de revoluciones de sincronización y asegurada la ausencia de par del embrague SK1 que se desea cerrar, se puede meter la nueva marcha. A continuación se aumenta lo más rápidamente posible el par del motor, de manera que se alcance un par de transmisión de salida que corresponda al nivel del par durante la fase de sincronización. En los campos "h" y "i", después de metida la nueva marcha, se aumenta el par del motor en la forma correspondiente al par deseado por el conductor y se termina así la operación de cambio de marcha.

En la figura 32 se representa el cambio a una marcha más baja con tracción sin intervención del motor, en forma de desarrollo a lo largo de un tiempo. Se representa un cambio a una marcha más baja con tracción, que puede ser realizado completamente sin mando del par del motor durante la operación de cambio de marcha. Pesar de que el par del motor permanece en su valor máximo, se puede evitar una aceleración indeseada del motor. En el capo "a" se representa el estado antes del cambio de marcha. El par del motor es máximo (M_{mot} = 1). En el campo "b" comienza el cambio de marcha. El embrague bajo carga LSK se cierra. El embrague de arranque AK permanece cerrado durante la operación de cambio de marcha. Al aumentar el par en el embrague bajo carga, disminuye el par en el embrague SK2. Si el embrague bajo carga transmite todo el par del motor, el embrague SK2 se encuentra sin par. En el campo "c" está establecida la ausencia de par. Por consiguiente, se puede sacar la marcha antigua. El par de transmisión de salida ha caído en este momento hasta M_{ab} = i_{LSK} \cdot M_{mot}.

En los campos "d" y "e" se representa el desarrollo siguiente del proceso. Dado que se trata de un cambio a una marcha inferior con tracción, la entrada a la caja de cambios debe acelerarse hasta un número de revoluciones elevado, antes de poder meter la nueva marcha. La diferencia entre el par del motor y el par en el embrague bajo carga está disponible para la aceleración del motor hasta un número de revoluciones elevado. El par del embrague bajo carga se reduce en la forma correspondiente, para acelerar el motor. El par de transmisión de salida sigue en esta fase al par del embrague bajo carga. Con ayuda del nivel del par en el embrague bajo carga, por consiguiente se puede controlar el tiempo de sincronización. En los campos "f" y "g" se eleva hasta el par máximo del motor, por lo menos poco antes de alcanzarse el número de revoluciones deseado, el par del embrague bajo carga. De este modo la aceleración del motor cae hasta cero y se encuentra más fácilmente el campo del número de revoluciones en el que se puede meter la nueva marcha. La igualdad de pares es una característica ventajosa para poder meter la nueva marcha sin choque de los pares. Cuando se ha alcanzado el número de revoluciones deseado y existe igualdad de pares, se cierra el embrague SK1 y se establece de nuevo la unión por medio de la forma. En el campo "h" se reduce el par del embrague. El par de transmisión de salida que se desea transmitir se traspasa entonces constantemente desde el embrague bajo carga al embrague SK1. En el campo "i" se representa el estado después del cambio de la marcha. El par de transmisión de salida se calcula con M_{ab} = i_{SK1} \cdot M_{mot}.

La figura 33 muestra un desarrollo del procedimiento de una activación combinada del par del motor y del par transmitido por el embrague bajo carga. Las operaciones de cambio de marcha de la caja de cambios propuesta aquí se pueden realizar de forma preferida con ausencia de pares de los embragues para cambio que se encuentran en el flujo de fuerzas en las fases de sacar la marcha y meter la marcha. Esta ausencia de pares puede ser asegurada por medio de formas de procedimiento realizadas según la invención. La ausencia de par del embrague presupone que el par del motor y el par en el embrague LSK se encuentran al mismo nivel. Este nivel de pares determina al mismo tiempo el par de transmisión de salida del vehículo en estas fases del cambio de marcha.

En la figura 33 se muestra el desarrollo de un cambio a una marcha inferior con tracción, en el que se controla tanto el par del motor como también el par en el embrague LSK, para realizar la ausencia de pares. El nivel en el que se representa la igualdad de pares puede ser elegido en este caso dentro de un amplio campo, según la presente invención. Los desarrollos de los pares en las diversas fases corresponden aquí a las variantes descritas anteriormente de un cambio a una marcha inferior con tracción con embrague bajo carga. La diferencia es, entre otras, que el par del embrague bajo carga está elevado en comparación con los otros campos de tiempo, mientras que por el contrario este par está algo reducido en la figura 32. La utilización de un embrague bajo carga durante un cambio a una marcha inferior con tracción puede aumentar la comodidad del cambio de marcha, puesto que se puede compensar por lo menos en parte, e incluso totalmente en cambios de marcha con carga parcial, una caída de la fuerza de tracción durante la fase de sincronización. Dado que para ello el par del motor se utiliza por una parte para la aceleración de la entrada en la caja de cambios y por otra parte para la aceleración del vehículo, la consecuencia es un alargamiento de la sincronización. El tiempo de sincronización, sin embargo, se puede controlar aquí por medio del par del embrague bajo carga.

Por medio de un accionamiento adicional del embrague de arranque se pueden eliminar choques de pares, que se pueden producir por ejemplo en caso de tolerancias en el mando del par del motor durante la operación de cambio de marcha.

La figura 34 muestra un esquema de circuitos en bloques 1500 para explicar un cambio a una marcha inferior con tracción, por ejemplo a plena carga. En el bloque 1501 se inicia la operación de cambio por medio de una señal de intención de cambio de marcha. Esto se puede realizar, por ejemplo, por medio de un accionamiento activado por el conductor del vehículo o en forma automatizada por un programa de mando. En el bloque 1502 se cierra el embrague bajo carga LSK o bien se aumenta el par de giro que puede ser transmitido por el mismo hasta que se pueda transmitir por medio del embrague LSK todo el par del motor disponible allí. En el bloque 1503 se pregunta si el par de giro M_{SK2} disponible en el embrague SK2 ha caído eventualmente hasta cero. Si ha ocurrido así, se abre el embrague SK2 en el bloque 1504. En caso contrario, en el bloque 1502 continúa cerrado el embrague LSK.

En el bloque 1505 se deja el par del motor en su valor máximo. Igualmente se ajusta el par de giro M_{LSK} que puede ser transmitido por el embrague bajo carga en un valor menor que el par del motor. En el bloque 1506 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} es mayor que un valor límite n_{Grenze\_1} prefijable (Grenze = límite). Si no es así, se continúa con el bloque 1505. Pero si ha ocurrido esto, en el bloque 1507 se aumenta hasta un valor elevado, como por ejemplo el valor máximo, el par de giro M_{LSK} que puede ser transmitido por el embrague bajo carga. En el bloque 1508 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} ha alcanzado un número de revoluciones deseado n_{sync} y si la diferencia de las derivaciones del número de revoluciones en el lado del motor a lo largo del tiempo y del número de revoluciones del embrague de la nueva marcha en el lado de transmisión de salida es menor que una constante prefijable c_{2}. Si ocurre así, en el bloque 1509 se embraga el embrague SK1 de la nueva marcha que se desea meter, en el bloque 1510 se abre el embrague bajo carga y en el bloque 1511 se termina la operación de cambio de marcha. En caso contrario se continúa en el bloque 1507.

La figura 35 muestra un esquema de circuitos en bloques 1550 para explicar un cambio a una marcha inferior con tracción, por ejemplo a plena carga. En el bloque 1551 se inicia la operación de cambio de marcha por medio de una señal de intención de cambio. Esto se puede realizar, por ejemplo, por medio de un accionamiento realizado por el conductor del vehículo o bien en forma automatizada por un programa de mando. En el bloque 1552 se cierra el embrague bajo carga LSK o bien se aumenta el par de giro que puede ser transmitido por el mismo, hasta que el par del motor en este momento pueda ser transmitido por el embrague LSK. En el bloque 1553 se pregunta si el par de giro M_{SK2} existente en el embrague SK2 ha caído eventualmente hasta cero. Si ha ocurrido así, en el bloque 1554 se abre el embrague SK2. En caso contrario continúa cerrado el embrague bajo carga LSK en el bloque 1552.

En el bloque 1555 el par del motor se deja en el valor máximo. Igualmente se ajusta el par de giro M_{LSK}, que puede ser transmitido por el embrague bajo carga, en un valor menor que el par del motor. En el bloque 1556 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} es mayor que un valor límite prefijable n_{Grenza\_1}. Si no ocurre así, se continúa en el bloque 1555. Pero, si ocurre esto, en el bloque 1557 se aumenta hasta un valor elevado, como por ejemplo el valor máximo, el par de giro M_{LSK} que puede ser transmitido por el embrague bajo carga. En el bloque 1558 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} ha alcanzado un número de revoluciones deseado n_{sync} y si la diferencia entre las derivaciones en el tiempo del número de revoluciones en el lado del motor y del número de revoluciones en el lado del árbol de transmisión de salida es menor que una constante prefijable c_{2}. Si ha ocurrido así, en el bloque 1559 se embraga el embrague SK1 de la nueva marcha que se desea meter, en el bloque 1560 se abre el embrague bajo carga y el bloque 1561 se termina la operación de cambio de marcha. En caso contrario se continúa en el bloque 1557.

A continuación se representan los desarrollos del cambio de marcha para cambios a marchas inferiores con empuje y se explica con ayuda de fórmulas su aplicación en los desarrollos de cambio de marcha representados. Estos cambios de marcha pueden ser realizados con cambio bajo carga adecuadamente solo si un embrague bajo carga (en su caso el segundo) se encuentra en la marcha más baja de la caja de cambios. Nuevamente se deben comparar los cambios de marcha con y sin embrague bajo carga LSK.

La figura 36 muestra el desarrollo en el tiempo de un cambio a una marcha inferior con empuje desde la segunda marcha hasta la primera marcha, sin embrague bajo carga. En el campo "a" se representa el estado antes del cambio de marcha. El motor se encuentra en el estado de empuje y proporciona su par máximo de arrastre de aproximadamente 30 Nm según sea el motor para la aceleración o el frenado del vehículo. El embrague SK2 está cerrado y transmite el par del motor al árbol de transmisión de salida. En el campo "b" se realiza el comienzo de la operación de cambio de marcha. Se eleva hasta cero el par del motor, para garantizar la ausencia de par para la apertura del embrague. Dado que continúa existiendo unión por medio de la forma y está cerrado el embrague de arranque, el par de transmisión de salida sigue al par del motor. En el campo "c" el embrague no tiene par, de modo que se puede sacar la marcha. En los campos "d" y "e" comienza la sincronización del motor. El par del motor se eleva lo más rápidamente posible hasta el valor máximo, para acelerar la entrada del engranaje hasta el nuevo número de revoluciones de sincronización. Durante este tiempo no se transmite ningún par del motor al árbol de transmisión de salida y luego sigue una interrupción de la fuerza de tracción.

En el campo "f", poco antes de alcanzarse el número de revoluciones deseado, se reduce el par del motor para poder realizar cómodamente la operación de cierre del embrague SK1 cuando existe igualdad del número de revoluciones y ausencia de pares o igualdad de aceleración. En el campo "g" el par del motor está reducido a cero y se ha alcanzado la igualdad de los números de revoluciones, Se puede cerrar el embrague SK1. En los campos "h" y "i" el motor pasa otra vez al estado de arrastre. El par de transmisión de salida es determinado ahora por el par del motor y por la relación de transmisión de la nueva marcha metida.

La comodidad de los cambios a marchas inferiores con empuje en las fases de sacar la marcha y meter la marcha puede aumentar también mediante el accionamiento del embrague de arranque. Para ello el embrague se abre durante la reducción del par del motor y se cierra después de desembragada la marcha antigua o bien después de metida la nueva marca. Esto origina una ausencia de pares al accionar los embragues, según se propone en la presente invención, e impide de este modo choques de los pares que perjudica la comodidad del cambio de marchas y podrían dañar la caja de cambios.

A continuación se describe un cambio a una marcha inferior con empuje, desde la segunda marcha a la primera marcha, con embrague bajo carga en la primera marcha. Aquí se describe el modo en el que se puede realizar cómodamente un cambio a una marcha inferior con empuje utilizando el embrague bajo carga LSK con una estrategia de mando realizada según la invención y completamente sin interrupción de la fuerza de tracción. Para ello es ventajoso disponer de un embrague bajo carga LSK (en su caso un segundo embrague) en la marcha más baja o bien en una marcha pequeña de la caja de cambios. Los cambios a marchas más bajas con empuje pueden influir activamente también por medio del mando combinado del par del motor y del par de giro del embrague bajo carga sobre los desarrollos de los pares durante la operación de cambio de marcha y de este modo se pueden realizar diferentes estrategias de cambio de marcha.

La figura 37 muestra un diagrama de un procedimiento de mando con una caída rápida de la carga. En el campo "a" se representa el estado antes del cambio de marcha. El motor se encuentra en estado de empuje y proporciona su par máximo de arrastre para la aceleración o el frenado del vehículo. El embrague SK2 está cerrado y transmite el par del motor al árbol de transmisión de salida. En el campo "b" tiene lugar el comienzo del cambio de marcha. Para poder desembragar la marcha antigua, el par del motor se eleva hasta cero y se desembraga la marcha que esté metida en ese momento al alcanzarse el nivel cero. El par de transmisión de salida sigue entonces al par del motor y se reduce igualmente hasta cero. En los campos "c" y "d" se cierra el embrague bajo carga, puesto que la entrada del engranaje debe ser acelerada hasta un número de revoluciones elevado, y de este modo el motor y la entrada en el engranaje son elevados hasta un número de revoluciones alto. El par transmitido por el embrague bajo carga LSK se ajusta en este caso de acuerdo con el par de transmisión de salida en la nueva marcha que se desea meter. Para ello se cierra totalmente el embrague bajo carga LSK, puesto que se encuentra en la primera marcha de la caja de cambios.

En los campos "e" y "f" se abre el embrague bajo carga poco antes de alcanzarse el número de revoluciones de sincronización y de este modo el par del motor así como el par de transmisión de salida caen hasta cero. La aceleración del motor se reduce a cero o bien se gradúa la igualdad de la aceleración y se alcanza más fácilmente el campo de números de revoluciones de sincronización. Una vez alcanzado el número de revoluciones de sincronización y reducido a cero el par del motor, se puede meter la nueva marcha, cerrando el embrague SK1. A continuación el motor retrocede al estado de empuje y se alcanza un par de transmisión de salida correspondiente a la nueva relación de transmisión. En el campo "g" se termina la operación de cambio de marcha.

La figura 38 muestra un desarrollo con un llenado completo de la interrupción de la fuerza de tracción sin intervención auxiliar del motor. Por medio de una estrategia adecuada se puede evitar por lo menos casi totalmente la interrupción de la fuerza de tracción durante la fase de sincronización de la caja de cambios al realizar un cambio a una marcha inferior con empuje, siempre que un embrague bajo carga LSK se encuentre en la primera marcha de la caja de cambios. Si este embrague se encuentra en otra marcha, se puede reducir por lo menos parcialmente la caída. A continuación se explican las fases de una estrategia de cambio de marcha, basada en la activación del embrague bajo carga LSK. El motor permanece en su estado máximo de empuje.

En el campo "a" se indica el estado antes del cambio de marcha. El motor se encuentra en estado de empuje y proporciona su par máximo de empuje para la aceleración o el frenado del vehículo. El embrague SK2 está cerrado y transmite el par del motor al árbol de transmisión de salida. En el campo "b" tiene lugar el comienzo de la operación de cambio de marcha. El embrague bajo carga LSK, que se encuentra en la primera marcha de la caja de cambios se cierra. Al aumentar el par que es transmitido por el embrague bajo carga, disminuye el par en el embrague SK2.

Si el embrague bajo carga LSK transmite todo el par del motor, queda sin par el embrague y se puede sacar la marcha antigua. El par de transmisión de salida cae entonces hasta un nivel de par que corresponde al nivel después del cambio de marcha. En los campos "c" y "d" se acelera el motor hasta un número elevado de revoluciones, para poder meter la nueva marcha. Dado que en esta estrategia se puede renunciar a una intervención del motor para la aceleración activa, la energía necesaria para ello se toma de la energía cinética del vehículo. Continúa cerrado el embrague bajo carga LSK. De este modo cae el par de transmisión de salida todavía más y el motor y el árbol de entrada en el engranaje son acelerados con la diferencia entre el par del motor y el par existente en el embrague bajo carga LSK.

En los campos "e" y "f" se ha alcanzado ya el número de revoluciones deseado y se eleva el par del embrague bajo carga LSK hasta el nivel del par del motor. Dado que el embrague bajo carga LSK se encuentra en la primera marcha que se desea meter, se obtiene de este modo un par de transmisión de salida que corresponde al par existente después del cambio de la segunda marcha a la primera marcha. A continuación puede permanecer cerrado el embrague bajo carga LSK o bien se acciona el embrague de la primera marcha y a continuación se abre el embrague bajo carga LSK. Luego el flujo de pares pasa desde el embrague bajo carga LSK al embrague SK1.

La figura 39 muestra en un diagrama un llenado de la interrupción de la fuerza de tracción con intervención auxiliar del motor. La figura 39 muestra que se puede realizar un cambio a una marcha inferior con empuje completamente sin interrumpir la fuerza de tracción. En la variante propuesta, el par de transmisión de salida durante la fase de sincronización del motor cae hasta un nivel más bajo que el nivel existente después del cambio de marcha. Si se permite una intervención del motor durante el cambio a una marcha inferior con empuje, se puede alcanzar una reducción del par de frenado del vehículo durante la sincronización. En la figura 39 se representan los desarrollos del par y del número de revoluciones de un cambio a una marcha inferior con empuje, que utiliza una intervención activa del motor en el campo central de tiempos con un par positivo del motor, para aumentar el número de revoluciones del motor. El par de transmisión de salida durante la operación de cambio de marcha puede estar configurado en este caso de manera que se consiga un desarrollo continuo del par de transmisión de salida sin reducción de la fuerza de tracción o sin aumento de la fuerza de tracción.

La figura 40 muestra un esquema de circuitos en bloques 1600 para explicar un cambio a una marcha inferior con empuje. En el bloque 1601 se inicia la operación de cambio de marcha por medio de una señal de intención de cambio de marcha. Esta señal puede ser dada, por ejemplo por medio de un accionamiento realizado por el conductor del vehículo o bien en forma automatizada por medio de un programa de mando. En el bloque 1602 se aumenta el par del motor y se cierra el embrague bajo carga LSK o bien se aumenta el par de giro que puede ser transmitido por dicho embrague hasta que el par de giro permanezca constante en el árbol de transmisión de salida. En el bloque 1603 se pregunta si el par de giro M_{SK2} existente en el embrague SK2 ha caído eventualmente hasta cero. Si ha ocurrido así, se abre el embrague SK2 en el bloque 1604. En caso contrario se continúa en el bloque 1602.

En el bloque 1605 se aumenta el par del motor. Igualmente se ajusta en un valor alto el par de giro M_{LSK} que puede ser transmitido por el embrague bajo carga. En el bloque 1606 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} es mayor que un valor límite prefijable n_{Grenze\_1} (Grenze = límite). Si no ocurre así, se continúa en el bloque 1605, pero si la respuesta es afirmativa, en el bloque 1607 se ajusta el par del motor de acuerdo con el par de empuje y además el par de giro M_{LSK} que puede ser transmitido por el embrague bajo carga se ajusta en el valor del par del motor. En el bloque 1608 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} ha alcanzado un número de revoluciones deseado n_{sync} (de sincronización) y si la diferencia de las derivaciones en el tiempo del número de revoluciones del lado del motor y del número de revoluciones del lado del árbol de transmisión de salida es menor que una constante prefijable c_{2}. Si ocurre así, en el bloque 1609 se acopla el embrague SK1 de la nueva marcha que se desea meter; en el bloque 1610 se abre el embrague bajo carga y en el bloque 1611 se termina la operación de cambio de marcha. En caso contrario, se continúa en el bloque 1607.

A continuación se representa el desarrollo del cambio de marcha para un cambio a una marcha más alta con empuje. La figura 41 muestra un cambio a una marcha más alta con empuje desde la primera marcha a la segunda marcha sin embrague bajo carga. En el campo "a" se muestra el estado antes del cambio de marcha. El motor se encuentra en el estado de empuje y proporciona su par máximo de empuje para la aceleración (o el frenado) del vehículo. El embrague SK1 está cerrado y transmite el par del motor al árbol de transmisión de salida. En el campo "b" se realiza el comienzo de la operación de cambio de marcha. Aquí se eleva el par del motor hasta cero, para alcanzar la ausencia de pares para abrir el embrague. Dado que además existe unión por medio de la forma y está cerrado el embrague de arranque, el par de transmisión de salida sigue al par del motor. En el campo "c" el embrague está sin par y entonces se puede sacar la marcha. En el campo "d" comienza la sincronización del motor. El par del motor es reducido lo más rápidamente posible hasta un par de arrastre pequeño o hasta su par de arrastre máximo, para acelerar la entrada del engranaje en el nuevo número de revoluciones de sincronización. Durante este tiempo no se transmite ningún par del motor al árbol de transmisión de salida y se produce una interrupción de la fuerza de tracción. En los campos "e" y "f" el par del motor acelera la entrada del engranaje en el nuevo número de revoluciones deseado. Poco antes de alcanzarse el número de revoluciones deseado, se reduce el par del motor para poder efectuar cómodamente la operación de cierre del embrague SK2 con igualdad de números de revoluciones y ausencia de pares. En el campo "g" el par del motor está reducido a cero y existe igualdad de números de revoluciones e igualdad de aceleración de giro. El embrague SK2 puede ser cerrado. En los campos "h" y "i" el motor pasa otra vez al estado de arrastre y cae hasta su par de arrastre máximo. El par de transmisión de salida está determinado ahora por el par del motor y la relación de transmisión de la nueva marcha metida.

A continuación se describe el modo en el que se puede realizar un cambio a una marcha más alta con empuje, por ejemplo desde la primera marcha a la segunda marcha, con un embrague bajo carga LSK en la primera marcha, sin absolutamente ninguna reducción de la fuerza de tracción. De nuevo se proponen aquí estrategias de cambio de marcha, que se desarrollan con y sin intervención en el mando del motor.

La figura 42 muestra en un diagrama un desarrollo de una operación de cambio de marcha con reducción de la fuerza de tracción sin intervención del motor. En el campo "a" se representa el estado antes del cambio de marcha. El motor se encuentra en el estado de empuje y proporciona su par máximo de empuje para la aceleración (o el frenado) del vehículo. El embrague SK1 está cerrado y transmite el par del motor al árbol de transmisión de salida. En los campos "b" y "c" tiene lugar el comienzo de la operación de cambio de marcha. El embrague bajo carga, que se encuentra en la primera marcha de la caja de cambios, se cierra en paralelo al embrague SK1. Cuando está totalmente cerrado ya el embrague bajo carga LSK, se puede abrir el embrague sin que varíe el nivel del par en el árbol de transmisión de salida. En los campos "d" y "e" comienza la sincronización del motor. Se reduce el número de revoluciones del motor. Para conseguir esto, se reduce constantemente el par del embrague bajo carga LSK hasta, que se alcanza un par de transmisión de salida que corresponda al nivel de pares después del cambio de marcha. El par de frenado, que es transmitido por el motor al árbol de transmisión de salida cae también de este modo, puesto que para la reducción del número de revoluciones del motor se utiliza una parte del par máximo de arrastre del motor. En los campos "f" y "g" se alcanza el número de revoluciones de sincronización de la nueva marcha que se desea meter. El par del embrague bajo carga LSK se eleva hasta el par del motor. A continuación se cierra el embrague (SK2) de la nueva marcha. El par de transmisión de salida atraviesa en esta fase un valor máximo, ya que el cambio de marcha se realiza sin intervención en el par del motor y el par de transmisión de salida sigue al par del embrague bajo carga LSK. En los campos "h" y "i" se abre el embrague bajo carga LSK y el par pasa del embrague bajo carga LSK al embrague SK2. Con ello queda terminada la operación de cambio de marcha.

La figura 43 muestra una representación de un desarrollo de un cambio de marcha con reducción de la fuerza de tracción con intervención del motor. Los desarrollos de los pares en las diversas fases son análogos a los descritos anteriormente. En esta variante, sin embargo, durante las fases "f" hasta "g" se controla el par del motor y el par del embrague bajo carga de manera que el par de transmisión de salida no varía o bien no varía esencialmente. Se produce un paso constante sin aumento de la fuerza de tracción.

La figura 44 muestra un esquema de circuitos en bloques 1700 para explicar un cambio a una marcha más alta con empuje. En el bloque 1701 se inicia la operación de cambio de marcha por medio de una señal de intención de cambio. Esta señal puede ser realizada por ejemplo por el conductor del vehículo mediante un accionamiento adecuado o bien en forma automatizada por medio de un programa de mando. En el bloque 1702 se deja el par del motor en el estado máximo de empuje y se cierra el embrague bajo carga LSK o bien se aumenta el par de giro que puede ser transmitido por dicho embrague, de manera que en el árbol de transmisión de salida se mantenga constante el par de giro. En el bloque 1703 se pregunta si el par de giro M_{SK1} existente en el embrague SK1 ha caído eventualmente hasta cero. Si ha ocurrido así, en el bloque 1704 se abre el embrague SK1. En caso contrario se continúa en el bloque 1702.

En el bloque 1705 se mantiene el par del motor en el estado máximo de empuje. Igualmente el par de giro M_{LSK} que puede ser transmitido por el embrague bajo carga se ajusta a un valor elevado. En el bloque 1706 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} es menor que un valor límite prefijable n_{Grenze\_1}. Si no ocurre así, se continúa en el bloque 1705, pero si ocurre así, en el bloque 1707 se ajusta el par del motor con el par de empuje máximo y el par del motor M_{LSK} que puede ser transmitido por el embrague bajo carga se ajusta de acuerdo con el valor del par del motor. En el bloque 1708 se pregunta si el número de revoluciones del motor n_{mot} ha alcanzado un número de revoluciones deseado n_{sync} y si la diferencia de las derivaciones a lo largo del tiempo del número de revoluciones del motor y del número de revoluciones del árbol de transmisión de salida es menor que una constante prefijable c_{2}. Si ocurre así, en el bloque 1709 se acopla el embrague SK2 de la nueva marcha que se desea meter, en el bloque 1710 se abre el embrague bajo carga y en el bloque 1711 se termina la operación de cambio de marcha. En caso contrario se continúa en el bloque 1707.

La figura 45 muestra un cambio a una marcha más alta con tracción, por ejemplo desde la primera marcha a la segunda marcha, con un accionamiento de un embrague bajo carga y teniendo en cuenta el par deseado por el conductor, graduado mediante el accionamiento del pedal del acelerador. En el campo "a" se representa el estado antes del cambio de marcha. El par del motor es máximo (M_{mot}=1) y resulta entonces para la marcha antigua un par de transmisión de salida que es transmitido por el embrague SK1 al árbol de transmisión de salida. En el campo "b" se comienza la operación de cambio de marcha. El embrague bajo carga se cierra lentamente, para reducir a cero el par transmitido por el embrague. Si el embrague SK1 no tiene par, se puede sacar la marcha. En los campos "c" y "d" se reduce el par del motor hasta el par máximo de empuje para frenar la entrada en el engranaje para alcanzar el número de revoluciones de sincronización. El par del embrague bajo carga se eleva de acuerdo con el par deseado en cada momento por el conductor, de manera que se ajusta un par de transmisión de salida correspondiente al nivel de pares después del cambio de marcha. En el campo "e" se continúa el proceso de sincronización. Mientras tanto, el conductor actúa y reduce el par de transmisión de salida que se desea alcanzar mediante la posición correspondiente del pedal del acelerador, por ejemplo reduciéndolo hasta la mitad del par máximo del motor. Para reaccionar ante la actuación del conductor, el embrague bajo carga se sitúa en el nuevo nivel determinado de pares. Se alcanza entonces un par de transmisión de salida correspondiente a los deseos del conductor. El par del motor se mantiene en esta fase en su par máximo de arrastre y continúa frenada la entrada en la caja de cambios. En el campo "f" se eleva el par del motor de acuerdo con el nuevo par ajustado según los deseos del conductor, antes de alcanzarse el número de revoluciones deseado, y entonces el par del embrague bajo carga se reduce hasta llegar a este nivel. De este modo por una parte se asegura la ausencia de pares en el embrague SK2 que se desea acoplar y por otra parte se reduce por lo menos casi hasta cero la aceleración del motor, con lo cual se puede encontrar más fácilmente el número de revoluciones de sincronización deseado. En el campo "g" se establece la igualdad de pares y se alcanza el nuevo número de revoluciones deseado. Se puede cerrar el embrague SK2 y queda metida la nueva marcha. El sistema pasa de unión por fricción a un sistema con unión por fricción y por medio de la forma.

En los campos "h" y "i" se reduce rápidamente hasta cero el par del motor hasta alcanzar el par del embrague bajo carga.

En las figuras 46 y 47 se representa un cambio a una marcha más baja con tracción, por ejemplo de la tercera a la primera marcha, sin embrague bajo carga, como cambio de marcha secuencial. En algunas situaciones de circulación es deseable no tener que atravesar secuencialmente las diversas marchas de la caja de cambios, sino cambiar en saltos definidos entre las diversas marchas, por ejemplo en el caso de cambios extremos a una marcha más baja con tracción/empuje. La operación de cambio a una marcha inferior con tracción, desde la tercera marcha hasta la primera marcha, saltándose la segunda marcha, se explica a continuación a título de ejemplo.

En el campo "a" el vehículo se encuentra en la tercera marcha y el embrague SK3, es decir el embrague de la tercera marcha, transmite el par del motor al árbol de transmisión de salida. En el campo "b" se inicia la operación de cambio de marcha y se reduce a cero el par del motor. Una vez asegurada la ausencia de par en el embrague, se puede sacar la tercera marcha. En el campo "c" se tiene que acelerar la entrada en la caja de cambios a un número de revoluciones más alto. Según sea la situación de circulación y los deseos del conductor, se debe decidir entonces si la operación de sincronización se debe realizar lo más rápidamente posible (con interrupción total de la fuerza de tracción durante la sincronización) o bien con un retardo de tiempo (con interrupción parcial de la fuerza de tracción durante la sincronización). En el ejemplo aquí explicado, se presupone una sincronización lo más rápida posible. Para ello, el par del motor se eleva hasta su valor máximo y el embrague bajo carga permanece abierto durante toda la operación de cambio de marcha. En los campos "d" hasta "h" se continúa el proceso de sincronización. Según sea la realización de construcción del embrague bajo carga, puede ser necesario tener que meter momentáneamente la segunda marcha al reducir de la tercera a la primera marcha. Para ello son posibles también estrategias según la presente invención. Una posibilidad consiste en reducir a cero el par del motor al alcanzarse el número de revoluciones deseado de la segunda marcha, cerrar momentáneamente el embrague SK2 y a continuación, nuevamente con el embrague SK2 abierto, elevar el par del motor hasta su valor máximo.

Esta estrategia llevaría consigo un alargamiento del tiempo de la operación de sincronización, puesto que se necesita tiempo para la reducción del par del motor hasta cero y para la aceleración del motor a continuación. Otra estrategia según la presente invención consiste en abrir el embrague de arranque antes de alcanzar el número de revoluciones deseado de la segunda marcha. Esto garantiza también la necesaria ausencia de pares para cerrar temporalmente el embrague SK2. Al mismo tiempo, el motor puede permanecer en estado acelerado y después de cerrado el embrague de arranque se puede acelerar eficazmente la entrada en el engranaje. En los campos "i" y "k" se ha alcanzado ya casi el número de revoluciones deseado de la primera marcha y existen de nuevo estrategias según la invención para realizar de forma confortable y rápida la introducción de la primera marcha. Una variante de realización consiste en reducir a cero el par del motor antes de alcanzarse el número de revoluciones deseado, para evitar un choque de pares al cerrar el embrague SK1 y encontrar con seguridad el campo de números de revoluciones para la sincronización. Una vez metida la nueva marcha, se eleva luego el par del motor de acuerdo con el par deseado por el conductor.

Otra variante se obtiene de nuevo a partir de la activación del embrague de arranque. Con el embrague de arranque se puede controlar el motor con una graduación en continuo y sin escalonamientos para el par transmitido a la entrada de la caja de cambios. Antes de alcanzarse el número de revoluciones para la primera marcha, se puede abrir ahora el embrague de arranque, para reducir la aceleración de la entrada en el engranaje y para alcanzar más fácilmente el campo de números de revoluciones en el que se puede meter con seguridad la nueva marcha. El par del motor no es necesario que sea reducido para esto. Una vez alcanzado este campo de números de revoluciones, se abre totalmente el embrague de arranque y de este modo se hace posible un cierre cómodo del embrague SK1. Una vez que se ha metido la marcha, se cierra luego el embrague de arranque y el par del motor es transmitido al árbol de transmisión de salida.

La figura 48 muestra el desarrollo de un cambio a una marcha más alta con tracción, desde la cuarta marcha hasta la quinta marcha, con una activación de un embrague bajo carga en la quinta marcha. Una operación de cambio de marchas de esta clase se puede configurar caso totalmente sin reducción de la fuerza de tracción con una caja de cambios que realice el cambio bajo carga. La descripción de las diversas fases del cambio de marcha es análoga a la de los cambios a marchas más altas con tracción con el embrague bajo carga LSK en la quinta marcha, que se han descrito ya antes. Se debe tener en cuenta, que una vez que se ha alcanzado el número de revoluciones de sincronización deseado en la quinta marcha, el vehículo puede permanecer con el embrague bajo carga totalmente cerrado o bien se puede cerrar un embrague situado en paralelo al embrague bajo carga LSK, y al abrir a continuación el embrague bajo carga LSK, el flujo de pares pasa constantemente desde el embrague bajo carga LSK al embrague SK.

La figura 49 representa un cambio a una marcha inferior con empuje, desde la tercera a la segunda marcha, con un embrague bajo carga en la primera marcha. La estrategia de cambio de marcha representada incluye el control del par del motor y del par del embrague bajo carga LSK, de modo que se puede realizar una transición constante del par de transmisión de salida. La descripción de las diversas fases del cambio de marchas es análoga a la de los cambios a marchas inferiores con empuje ya descritos con embrague bajo carga LSK en la primera marcha.

Las figuras 50a hasta 50f muestran posibilidades de disposición de una máquina eléctrica. En la figura 50a la máquina eléctrica 2000 está unida al árbol 2003 por medio de un paso de una rueda dentada 2001, 2002.

En la figura 50b la máquina eléctrica 2010 está unida al árbol 2015 por medio de un paso de rueda dentada de dos escalones 2011, 2012, 2013 y 2014.

En la figura 50c la máquina eléctrica 2020 está situada de manera que el rotor está situado directamente y en forma coaxial con el árbol 2021.

En la figura 50d la máquina eléctrica 2030 está situada de manera que el árbol de transmisión de salida de la máquina eléctrica puede ser unido a una rueda principal 2031, una rueda hueca 2032 de un engranaje planetario con una carcasa, y el soporte 2033 de las ruedas planetarias puede ser unido al árbol 2034.

En la figura 50e la máquina eléctrica 2040 puede ser unida al árbol 2042 por medio de un engranaje 2041 ajustable sin escalonamientos. En la figura 50f la máquina eléctrica 2050 puede ser unida al árbol 2052 por medio de un engranaje escalonado 2051 acoplable.

La figura 51 muestra una representación esquemática de la línea de accionamiento de un vehículo de motor 2100. El vehículo 2100 tiene un motor de accionamiento 2101, como por ejemplo un motor de combustión interna, con válvulas 2102, con una válvula de estrangulación 2103 con un elemento accionador de la válvula de estrangulación, con un dispositivo de inyección 2104 y con un catalizador 2105 para los gases de escape con sonda lambda 2106 y con un sensor 2107 del número de revoluciones.

Entre el motor 2101 y la caja de cambios 2110 está situado un embrague de arranque 2120. El embrague 2120 tiene un accionador 2121 con multiplicador 2122. La caja de cambios 2110 tiene un árbol de entrada 2112 y un árbol de salida 2111. Además, la caja de cambios 2110 tiene embrague 2113, 2114 y 2115 para meter las marchas hacia adelante y la marcha atrás. Además está previsto un embrague bajo carga 2116 de la clase descrita anteriormente. El embrague bajo carga se acciona por medio del accionador 2117, estando prevista una multiplicación entre el accionador y el embrague.

Además está prevista una máquina eléctrica 2130, que puede ser unida al árbol de entrada 2110 de la caja de cambios a través de un juego de ruedas dentadas 2131. El sensor 2132 para el número de revoluciones detecta el número de revoluciones de la máquina eléctrica.

Para el accionamiento de la caja de cambios está previsto el dispositivo accionador 2140 que tiene los accionadores 2141, 2142 y 2143, los cuales pueden tener respectivamente un dispositivo multiplicador 2144 hasta 2146.

Además, el vehículo tiene la línea de accionamiento 2150 con freno 2151, diferencial 2152, sensor 2153 del número de revoluciones y rueda 2154.

Para la alimentación con energía eléctrica está prevista una batería 2160 y un acumulador eléctrico 2161, por ejemplo un acumulador capacitivo. Para el manejo del vehículo está prevista una palanca de freno manual 2170, un pedal de acelerador 2171, un pedal de freno 2172 y un compresor 2173 para la instalación de climatización.

El mando se realiza por medio de un aparato de mando general 2180 con el mando del motor 2181, el mando del embrague 2182, el mando de la máquina eléctrica 2183, el mando de la caja de cambios 2184 y el mando de los sistemas de frenos con sistema antibloqueo de las ruedas (ABS) 2185 y el mando de la batería y del equipo electrónico de potencia.

Con el número 2190 están designadas las conducciones para señales, como por ejemplo el bus de datos (CAN) y con el número 2190 se designan los flujos de potencia.

La figura 52 muestra otro ejemplo de realización de una caja de cambios 2200 como caja de cambios con seis marchas con una marcha atrás y con un embrague bajo carga 2280 que se acopla por medio de un accionador 2265b y que en el ejemplo de realización representado une la cuarta marcha 4, formada por las ruedas accionadas 2220, 2230 para marchas, con el árbol de entrada 2204 cuando se encuentra embragado. Las marchas con una gran multiplicación 5, 6, no se pueden meter bajo carga en el ejemplo de realización representado. Se entiende que en un ejemplo de realización correspondiente se puede prever una unión alternativa de la marcha 5 o de la marcha 6 al embrague bajo carga, con lo cual estas últimas dos marchas 5 y 6 se pueden meter también bajo carga, pero tienen que hacerse las concesiones ya explicadas anteriormente en cuanto al comportamiento de cambio bajo carga en las marchas bajas.

El cigüeñal 2202a del motor 2202, cuyo número de revoluciones es vigilado por medio del transmisor de revoluciones 2271, está unido fijamente a prueba de giro al árbol de entrada 2204 de la caja de cambios 2200, preferentemente mediante tornillos. Para la amortiguación de las desigualdades de giro y/o para la compensación de un eventual desplazamiento del eje, en el flujo de fuerzas entre los dos árboles 2202a, 2204 está situado un amortiguador de vibraciones de torsión 2203a ya de por sí conocido. El árbol de entrada 2204 puede tener también una gran masa que puede girar respecto a la masa excéntrica del cigüeñal 2202a contra el efecto de acumuladores de energía que actúan en el sentido de su perímetro y por lo tanto se puede prever un volante excéntrico de dos masas en lugar del amortiguador de vibraciones de torsión 2203a.

En la unidad de construcción con el amortiguador de vibraciones de torsión 2203a o separado espacialmente del mismo está situado el embrague de arranque 2203, que puede tener también un amortiguador de vibraciones de torsión 2211 y es activado por medio del accionador 2265a y está situado en el flujo de fuerzas entre el árbol de entrada 2202a o el árbol de entrada 2204 en la caja de cambios y un árbol hueco 2206 apoyado sobre el árbol de entrada 2204, estando alojadas fijamente a prueba de giro sobre el árbol hueco 2206 las ruedas 2224 de las marchas para la primera marcha 1 y 2225 para la marcha atrás R, que se puede prever también en forma giratoria sobre el árbol de entrada 2204 junto con la cuarta marcha 4 y el correspondiente dispositivo de cambio de marchas con casquillo desplazable y accionador, estando dichas ruedas de las marchas engranadas en las ruedas locas correspondientes 2234, 2235 situadas en forma giratoria sobre el árbol de salida 2205, o bien en el caso de la marcha atrás R intercalándose la rueda dentada 2236 para la inversión del sentido de giro.

En el posterior recorrido axial del árbol de entrada 2204 desde el embrague de arranque 2203 en el lado del cigüeñal y del embrague bajo carga 2280, preferentemente en el otro extremo del árbol de entrada están situadas a continuación fijamente a prueba de giro ruedas dentadas 2223, 2222 colocadas sobre el árbol de entrada 2204 y que engranan con las ruedas locas 2233, 2232, para formar las marchas 2 y 3. Según esto, dos ruedas dentadas 2221, 2221a están situadas en forma giratoria a continuación, con las ruedas dentadas 2231, 2231a complementarias de aquéllas y situadas fijamente sobre el árbol de salida, para formar las marchas 5 y 6, estando dispuesta axialmente entre las ruedas dentadas 2221, 2221a una rueda dentada 2241 fija a prueba de giro, a la que está unida alternativamente por medio del casquillo desplazable 2241a una rueda dentada 2221, 2221a respectivamente, y de este modo se puede formar una unión por medio de la forma entre las correspondientes ruedas dentadas 2231, 2231a y el árbol de entrada 2204. El casquillo desplazable 2241a es desplazado entonces por el accionador 2261 axialmente según el deseo de cambio de marcha prefijado por la unidad de mando (no representada en el dibujo).

En la forma correspondiente se realiza una unión por la forma entre el árbol de transmisión de salida 2205, las ruedas 2240, 2242 para las marchas, situadas fijamente a prueba de giro sobre el árbol de transmisión de salida 2205, y las ruedas dentadas 2233, 2232 para las marchas segunda y tercera o bien para las ruedas 2234, 2235 para la primera marcha y para la marcha atrás R, siendo accionados los manguitos desplazable 2240a, 2242a en la forma correspondiente por los accionadores 2262 ó 220 respectivamente. Para la sincronización de la primera marcha 1 y de la marcha atrás R está previsto un dispositivo de sincronización 2250.

Adicionalmente en la caja de cambios 2200 se puede prever un motor eléctrico 2290 con una conexión 2291 que forma una unión por medio de la fuerza, tal como se muestra por ejemplo en las figuras 50a hasta 50f, estando el motor eléctrico 2290 unido a la rueda dentada 2223 de la segunda marcha en el ejemplo de realización representado en el dibujo. Se entiende que dicho motor se puede integrar en el flujo de fuerza de la línea de accionamiento en cualquier punto que se desee.

Los transmisores 2270, 2271 de los números de revoluciones transmiten el número de revoluciones actual del árbol de entrada 2204 de la caja de cambios o del árbol de salida 2202 de la caja de cambios a la unidad de mando.

La función de la caja de cambios 2200 es la siguiente, según se representa en la figura 52:

Estando abierto el embrague de arranque 2203, por medio del accionador 2260 y del manguito desplazable 2242a se forma una unión por medio de la forma entre una de las ruedas 2234, 2235 de las marchas y por lo tanto una unión por medio de la fuerza entre el árbol de entrada 2204 y el árbol de salida 2205, tan pronto como se embraga el embrague de arranque 2203 y se mete la marcha de arranque 1 o la marcha atrás R. Cerrando el embrague de arranque 2203 se pone en marcha el vehículo.

En el caso de la marcha 1 metida y si se desea cambiar a la segunda marcha 2, se embraga el embrague bajo carga 2280 y en caso de igualdad de los pares entre el embrague de arranque 2203 y el embrague bajo carga 2280, se puede desembragar el embrague de arranque 2280; luego se desplaza el casquillo desplazable 2242a cuando no hay par en la posición neutra, aunque esta última también puede ser dejada sin variación, y a continuación se cierra el embrague de arranque 2203, con lo cual se introduce un par de giro del motor 2202 a través del par de ruedas dentadas 2220, 2230 por medio del árbol de entrada 2204 hasta el árbol de transmisión de salida 2205 y se evita así una interrupción de la fuerza de tracción durante la operación de cambio de marcha. El casquillo desplazable 2242a puede ser desplazado hasta una posición neutra por medio del accionador 2260 o bien puede quedar con la rueda de la marcha y, mediante el descenso del número de revoluciones del motor, por ejemplo cerrando la abertura de la válvula de estrangulación, la rueda loca 2233 de la segunda marcha 2 atraviesa el número de revoluciones de sincronización con la misma aceleración en el casquillo desplazable 2240a que actúa como embrague y entonces el accionador 2262 realiza la unión por medio de la forma entre la rueda loca 2233 y la rueda dentada 2240. A continuación se desembraga otra vez el embrague bajo carga 2280.

La marcha 3 se mete según el mismo procedimiento. Al cambiar de la marcha 3 a la marcha 4, se acciona primeramente el embrague bajo carga 2280 y al alcanzarse el número de revoluciones de sincronización se sitúa el casquillo desplazable 2240a en posición neutra por medio del accionador 2262, es decir se sitúa en una posición, en la que no tiene lugar ninguna unión por medio de la forma con las medas dentadas 2233, 2232, se mueve y se embraga el embrague bajo carga 2280. El embrague de arranque 2203 permanece abierto.

Las marchas 5 y 6 se meten en forma ya de por sí conocida con interrupción de la fuerza de tracción. Al realizar el cambio de marcha desde la cuarta marcha hasta la quinta marcha, se abre primeramente el embrague bajo carga 2280, el motor 2202 sincroniza a continuación el árbol de entrada 2204 de la caja de cambios para el nuevo número de revoluciones sincronizado, preferentemente mediante el cierre de la válvula de estrangulación y luego el casquillo desplazable 2241a es desplazado por medio del accionador 2261 en la dirección correspondiente para formar la unión mediante la forma de la rueda dentada 2241 con la rueda dentada 2221. La sexta marcha se mete mediante el desplazamiento del casquillo desplazable en la dirección de la rueda loca 2221a para formar la unión por medio de la forma, realizándose una sincronización por medio del número de revoluciones del motor.

El cambio a marchas más bajas, como por ejemplo desde la marcha 5 a la marcha 4 o desde la marcha 6 a la marcha 5, tiene lugar por orden consecutivo inverso, como ya es de por sí conocido. En la marcha 6 el casquillo desplazable 2241a es desplazado hasta la posición neutra y se cierra el embrague bajo carga 2280.

A continuación en el caso de cambio a una marcha más baja con empuje, debiéndose distinguir en el mando de la caja de cambios 2200 entre cambios a marchas más bajas con empuje y con tracción, y realizándose los cambios a marchas más bajas con tracción exactamente por el orden consecutivo inverso al de los cambios a marchas más altas que se han descrito últimamente, se mete la tercera marcha 3, metiéndose primeramente la primera marcha 1 embragando el embrague de arranque 2203 para apoyar la fuerza de empuje, se desembraga el embrague bajo carga 2280, se forma por medio del casquillo desplazable 2240a una unión mediante la forma entre las ruedas dentadas 2240, 2232 mediante el accionador 2262, al alcanzarse el número de revoluciones de sincronización y la igualdad de la aceleración en el casquillo desplazable 2240a, y finalmente se desembraga otra vez el embrague de arranque 2203. En la forma correspondiente tiene lugar el cambio de marcha con empuje desde la tercera marcha a la segunda marcha, desplazándose axialmente el casquillo desplazable 2240a desde la rueda dentada 2232 hasta la rueda dentada 2233 con el correspondiente número de revoluciones de sincronización con el embrague de arranque 2203 que actúa por fricción o bien por deslizamiento. El cambio a una marcha inferior hacia la primera marcha 1 tiene lugar cerrando el embrague de arranque y desplazando el manguito desplazable 2240 hasta la posición neutra.

La figura 53 muestra un ejemplo de realización de una caja de cambios 2300 similar a la caja de cambios 2200 representada en la figura 2, en la que el embrague bajo carga 2380, al contrario que el embrague bajo carga 2280 de la figura 52, está realizado no como embrague lubrificado con aceite, es decir preferentemente como embrague de láminas, sino como embrague seco, preferentemente con forros de fricción. Para ello, el embrague bajo carga 2380 se desplaza espacialmente desde la carcasa de la caja de cambios, no representada en el dibujo, hasta la campana de la caja de cambios, tampoco representada en el dibujo, sin modificar por ello la función básica de la disposición de la caja de cambios 2280. El embrague bajo carga 2380 puede estar integrado en este caso en la carcasa del embrague de arranque 2303 y un embrague doble, con dos dispositivos de bloqueo en sentido axial, como por ejemplo muelles de plato, puede estar sujeto de modo que puede ser desembragado por medio de los accionadores 2365a y 2365b. Además, lo mismo que es posible también en el embrague bajo carga lubrificado con aceite, el embrague bajo carga 2380 puede estar previsto con un dispositivo de amortiguación 2380a que actúa en el flujo de fuerza entre el cigüeñal 2302a y el par de ruedas dentadas 2320, 2330 para la cuarta marcha. La cuarta marcha 4 está desplazada axialmente, junto con el embrague bajo carga 2380, en dirección hacia el cigüeñal 2302a; la rueda 2320 de la cuarta marcha 4, unida fijamente a prueba de giro al embrague bajo carga 2380, está apoyada por medio de un talón 2320a del tipo de árbol hueco que pasa a través de la carcasa hacia el interior de la caja de cambios 2300 y se apoya sobre el árbol hueco 2306 para las ruedas 2324, 2325 de la primera marcha 1 y de la marcha atrás R. Mediante la unión de los embragues 2303, 2380, la caja de cambios 2300 puede ser más compacta, es decir puede estar configurada con una forma con menor espacio axial de construcción y por lo tanto se puede prever mejor para su montaje en sentido transversal frontal en el vehículo.

La figura 54 muestra un ejemplo de realización de una caja de cambios 2400, que es similar a las cajas de cambios de los ejemplos de realización descritos en las figuras 52 y 53. Las características y propiedades descritas allí sirven también para esta caja de cambios 2400, excepto las diferencias que se describen a continuación.

La caja de cambios 2400 tiene dos embragues 2403, 2480, que están alojados ventajosamente en una carcasa de embrague como embragues secos metidos a presión en la campana de la caja de cambios.

Los embragues 2403, 2480 son activados por un accionador 2465. El circuito lógico de activación está representado en la figura 54b como diagrama, en el que el par M transmitido por los embragues 2403, 2480, está anotado en dependencia del recorrido "x" del accionador. Con un recorrido del accionador x = 0, el embrague 2403 está totalmente embragado y transmite el par máximo transmisible M_{0}. Al aumentar el recorrido del accionador "x", se desembraga el embrague y se desliza, hasta que queda totalmente desembragado en el punto x_{0}. En este punto el embrague 2280 está también totalmente desembragado y al ir aumentando el recorrido "x" del accionador se embraga hasta alcanzar la unión completa por fricción. Los dos embrague 2403, 2280 pueden ser activados, por lo tanto, por separado, partiendo desde la posición x_{0} del accionador, por medio de la dirección del recorrido "x" del accionador.

El primer embrague 2403 actúa sobre la primera marcha 1 y la marcha atrás R, que pueden ser unidas opcionalmente al árbol de accionamiento 2405 por medio de su forma o por medio de fricción a través de la rueda dentada 2442 situada fijamente a prueba de giro sobre el árbol de transmisión de salida 2405, el casquillo desplazable 2442a y el dispositivo de sincronización 2450, siendo desplazado axialmente el casquillo desplazable 2442a por medio del accionador 2460 y pudiéndose prever un engranaje "i" entre el accionador 2460 y el casquillo desplazable 2442a. Además, por medio del casquillo desplazable 2443a, una rueda dentada 2443b situada fijamente a prueba de giro sobre el árbol hueco 2406 puede ser unida a una rueda dentada 2443 situada fijamente a prueba de giro sobre el árbol de entrada 2404, que está unido fijamente a prueba de giro al cigüeñal 2402a intercalando el dispositivo de amortiguación 2403a. De este modo se puede formar una unión por medio de la fuerza entre el árbol hueco 2406 y el árbol de entrada 2404. Las marchas 2 y 3, así como las marchas 5 y 6 pueden ser seleccionadas por medio de los correspondientes casquillos desplazables, como se ha descrito ya en las figuras 52 y 53, y están situadas sobre el árbol de entrada 2404 y el árbol de transmisión de salida 2405.

La operación de cambio de marcha de esta caja de cambios se realiza según la figura 54 en la forma siguiente:

La primera marcha 1 o bien la marcha atrás R se selecciona accionando el casquillo desplazable 2442a. El arranque del vehículo tiene lugar después de cerrar el primer embrague 2403.

Al alcanzarse el número de revoluciones de sincronización entre el embrague 2403 y el árbol de entrada 2404, por medio del casquillo desplazable 2443a se obtiene una unión por la forma, de modo que al realizar un cambio a una marcha más alta con tracción, en la marcha 2 se puede desembragar el embrague 2403 sin interrumpir el flujo de la fuerza por medio de la marcha 1. A continuación, embragando el embrague 2480, se forma en la cuarta marcha 4 un par de transmisión y el casquillo desplazable 2443a se desplaza hasta la posición neutra al caer hasta cero el par de transmisión existente en la unión por medio de la forma. El casquillo desplazable 2440a establece entonces una unión por medio de la forma con el árbol de transmisión de salida 2405, cuando se ha alcanzado ya el número de revoluciones de sincronización con el árbol de entrada 2404, pudiendo variar el número de revoluciones del árbol de entrada por medio del número de revoluciones del motor. El accionador 2465 retrocede luego hasta la posición central x_{0} y de este modo se desembraga el embrague 2480.

Para el cambio con tracción desde la marcha 2 hasta la marcha 3, se embraga el embrague 2480 y si existen condiciones de sincronización, se establece por medio del casquillo desplazable 2440a una unión por medio de la forma a través de la marcha 3 entre el árbol de entrada 2404 y el árbol de salida 2405 y a continuación se desembraga otra vez el embrague 2480.

La cuarta marcha 4 se mete cerrando el embrague 2480, una vez que el casquillo desplazable 2440a ha sido desplazado hasta la posición neutra, en la que no está prevista una unión por la forma con la marcha 2 ni tampoco con la marcha 3.

Las marchas 5 y 6 se embragan y se desembragan después de cerrar la unión entre el árbol hueco 2406 y el árbol de entrada 2404 por medio del casquillo desplazable 2443a en forma ya de por sí conocida, con interrupción de la fuerza de tracción y con sincronización por medio del número de revoluciones del motor.

Para cambios a marchas más bajas con empuje, el desarrollo es el siguiente:

Después de soltar la unión entre el árbol de entrada 2403 y el árbol hueco 2406, cerrando el embrague 2480 se puede meter la cuarta marcha 4, después de haber desplazado el casquillo desplazable 2441a hasta la posición neutra.

El siguiente escalón de conexión hacia abajo en funcionamiento de empuje desde la marcha 4 a la marcha 3 se realiza abriendo el embrague 2480 y utilizando la primera marcha 1 como ayuda para la fuerza de empuje, cerrando el primer embrague 2403, mientras que con el número de revoluciones de sincronización está metida la tercera marcha 3, y a continuación se abre el primer embrague 2403. Se realiza el cambio a la segunda marcha 2 en la forma correspondiente, utilizando la primera marcha 1 como ayuda para la fuerza de empuje para frenar el vehículo durante la operación de cambio de marcha. La primera marcha se mete por medio de un movimiento del accionador 2465 desde el recorrido máximo hacia el recorrido mínimo, mientras que el casquillo desplazable 2440a se sitúa en la posición neutra. Los casquillos desplazables 2443a, 2400a y 244la pueden ser accionados preferentemente por dos accionadores 2461, 2462 por medio de un engranaje "i".

En el ejemplo de realización de una caja de cambios 2500 en la figura 55 están previstos igualmente dos embragues 2503, 2580 accionados por un accionador 2565, que de todos modos tienen un circuito lógico de conexión diferente al del engranaje 2400 de la figura 54 y que en la figura 55a está representado como diagrama del par M transmitido como función del recorrido "x" del accionador. Los embragues 2503, 2580 se embragan entonces secuencialmente a lo largo del recorrido "x" creciente del accionador. El embrague 2503, sin embargo, está ya totalmente embragado y transmite todo el par de fricción, cuando el embrague 2580 se encuentra en el punto de enganche. Por lo tanto, se pueden diferenciar aquí los estados de "ambos embragues desembragados", "embrague 2503 embragado" y "ambos embragues embragados".

El embrague 2580, cuando está embragado, une al cigüeñal 2502a con el árbol hueco 2506, que está introducido en la caja de cambios a través de la campana del embrague y está apoyado sobre el árbol de entrada 2504. El árbol de entrada 2504 está unido al árbol hueco 2506 por medio del casquillo desplazable 2543a y del árbol de transmisión de salida 2505 a través del par de ruedas 2520, 2530 de la cuarta marcha 4, pudiéndose engranar la cuarta marcha 4 en el árbol hueco 2506 por medio del casquillo desplazable 2544a, mediante el correspondiente dispositivo de sincronización 2554; así mismo la marcha atrás se puede unir fijamente a prueba de giro por medio del casquillo desplazable 2546a. Los casquillos desplazables, como ya se ha descrito antes, son conectados por los correspondientes accionadores, que pueden estar enlazados y/o con transmisión entre sí por medio de engranajes intermedios correspondientes "y". La marcha 1 se puede acoplar al árbol de transmisión de salida 2505 por medio del casquillo desplazable 2547a. Las marchas 2 y 3 se pueden acoplar por medio del casquillo desplazable 2540a, alternativamente al árbol de transmisión de salida 2505, y las marchas 5 y 6 alternativamente se pueden acoplar por medio del casquillo desplazable 2541a al árbol de entrada 2504 para formar una 5 transmisión correspondiente entre el accionamiento y la transmisión de salida de la caja de cambios.

La forma de funcionamiento de esta forma de realización prevé igualmente un arranque en la primera marcha 1 o en marcha atrás R con el primer embrague 2503. Para ello, se acciona el correspondiente casquillo desplazable 2546a, 2547a y se embraga el embrague 2503.

Para cambiar con tracción a la marcha 2, se mueve el accionador 2565 más hacia adelante y de este modo se embraga el segundo embrague 2580 y el casquillo desplazable 2544a para la cuarta marcha 4 para ayudar a la fuerza de tracción y para realizar la sincronización, mientras que la fuerza de tracción se va reduciendo mediante el desplazamiento del casquillo desplazable 2547a en la primera marcha 1 y luego, por medio de la unión mediante la forma, se reconstruye otra vez la fuerza de tracción por medio del casquillo desplazable 2540a entre el árbol de entrada 2504 y el árbol de transmisión de salida 2505 en la marcha 2. A continuación se desembraga otra vez el embrague 2580, con lo cual la marcha 4 ya no puede transmitir ningún par. Esta operación se repite en la siguiente operación de cambio a una marcha más alta, para cambiar el casquillo desplazable hasta la marcha 3. Al cambiar a la marcha 4, se embraga el embrague 2580 y el casquillo desplazable 2540a se desplaza hasta la posición neutra. Las marchas 5 y 6 se meten sin ayuda para la fuerza de tracción. El casquillo desplazable 2541a forma en este caso con la rueda de la marcha de la transmisión deseada una unión por medio de la forma.

Para hacer un cambio a una marcha inferior hasta la marcha 4, el casquillo desplazable 2541a se sitúa en la posición neutra y el casquillo desplazable 2544a se une a la cuarta marcha 4.

En forma análoga a los ejemplos de realización descritos ya en especial en las figuras 52 a 54, se utiliza también la marcha 1 como ayuda para la fuerza de empuje durante la operación de cambio de marcha. Por medio del ejemplo de un cambio a una marcha inferior desde la marcha 4 a la marcha 3, se aplica esto a título de ejemplo en este ejemplo de realización. Aquí se une primeramente la cuarta marcha al árbol de entrada 2504 por medio del casquillo desplazable 2543a y se abren ambos embragues 2503, 2580; luego se mete la primera marcha 1 por medio del casquillo desplazable 2547a y se mete la marcha 3 por medio del casquillo desplazable 2540a con el número de revoluciones de sincronización y con igualdad de aceleración; luego se separa la unión del árbol de entrada 2504 con el árbol hueco 2506 por medio del casquillo desplazable y se desembraga el embrague 2503.

La figura 56 muestra un ejemplo de realización de la caja de cambios 2600, que puede trabajar sin un segundo embrague de fricción y sin embargo tiene ayuda de fuerza de tracción y de fuerza de empuje. En este caso, el embrague de fricción 2603 es al mismo tiempo un embrague de arranque y un embrague bajo carga. Para la operación de cambio a una marcha más alta, igual que en los ejemplos de realización explicados anteriormente, se Intercala una marcha alta, por ejemplo en este caso la marcha 4 como ayuda para la fuerza de tracción, así como una marcha baja para la ayuda de la fuerza de empuje, en este caso por ejemplo la marcha 1, durante la operación de cambio de marcha.

El arranque del vehículo se realiza en la marcha 1, de modo que el casquillo de desplazamiento 2647a configura una unión por medio de la forma con el embrague 2603 a través del árbol hueco 2606, y se cierra el embrague 2603. Para el cambio a la segunda marcha 2, el árbol de entrada 2604 unido directamente al cigüeñal 2602a se une a la primera marcha 1 por medio del manguito desplazable 2643a, estando embragado el embrague 2603, de manera que de este modo el par del motor se transmite a través de la primera marcha 1 al árbol de salida 2605 y el manguito desplazable 2647a puede formar una unión por medio de la forma con la cuarta marcha, la cual a través del embrague accionado 2603 envía el par de giro del motor al árbol de transmisión de salida 2605, hasta que, por medio del casquillo desplazable 2640a, la segunda marcha 2 queda metida en forma sincronizada por medio del número de revoluciones del motor y la cuarta marcha puede ser desactivada otra vez mediante el accionamiento del embrague 2603. En la forma correspondiente tiene lugar un cambio de marchas desde la marcha 2 a la marcha 3. La cuarta marcha se mete accionando el embrague 2603 y desplazando al mismo tiempo el casquillo desplazable 2640a hasta la posición neutra. Las marchas 5 y 6 se embragan o se desembragan en forma sincronizada por medio del número de revoluciones del motor después de desacoplado el embrague 2603.

Las operaciones de cambio a una marcha inferior por medio del aprovechamiento de la primera marcha 1 se explican a continuación a título de ejemplo mediante el cambio de una marcha 3 a una marcha Z. Por medio del casquillo desplazable 2647a se activa la primera marcha 1 estando desacoplado el embrague 2603. Se cierra el embrague 2603 y de este modo se alcanza el par de giro por medio de la marcha 1 en el árbol de transmisión de salida. Con el número de revoluciones de sincronización se acciona el casquillo desplazable 2640a y se mete la marcha 2 y a continuación se desconecta otra vez el embrague 2603 para dejar libre la primera marcha.

Claims

1. Caja de cambios, como una caja de cambios con ruedas dentadas,

-: con por lo menos un primer árbol y un segundo árbol, como un árbol de entrada, un árbol de salida y en su caso un árbol intermedio,

-: con ruedas dentadas, como ruedas locas, que pueden ser unidas fijamente a prueba de giro a uno de los dos árboles por medio de embragues,

-: con ruedas dentadas, como ruedas accionadas para marchas, situadas fijamente a prueba de giro en otro de los dos árboles,

-: estando una dejas ruedas dentadas, que pueden ser unidas fijamente a prueba de giro, engranada respectivamente en una de las ruedas dentadas situadas fijamente a prueba de giro y formando las ruedas dentadas engranadas entre sí un número de pares de ruedas dentadas,

-: estando configurado por lo menos uno de los embragues como embrague bajo carga, que está configurado como un par de giro elevado, que puede ser transmitido, y puede ser accionado por medio de un dispositivo de accionamiento,

caracterizada porque:

-: está previsto un embrague de arranque situado en el lado de entrada y

-: el embrague de arranque y por lo menos un embrague bajo carga pueden ser accionados en forma automatizada por lo menos por una unidad de accionamiento.

2. Caja de cambios según la reivindicación 1, caracterizada porque un embrague bajo carga puede ser conectado, cuando está conectado por lo menos parcialmente el embrague de arranque.

3. Caja de cambios según la reivindicación 1, caracterizada porque un embrague bajo carga se puede conectar cuando está ya conectado el embrague de arranque.

4. Caja de cambios según la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos una rueda loca se puede unir a un árbol por medio de un primer embrague y/o un embrague bajo carga.

5. Caja de cambios según la reivindicación 1, caracterizada porque dos de las ruedas locas pueden ser unidas a un árbol por medio de un primer embrague y/o de un embrague bajo carga.

6. Caja de cambios según la reivindicación 1, caracterizada porque la rueda loca de la marcha más alta puede ser unida a un árbol con un embrague y/o un embrague bajo carga.

7. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el embrague para la unión de por lo menos de una rueda loca a un árbol es un embrague con unión por medio de la forma.

8. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el embrague para la unión de por lo menos una rueda loca a un árbol es un embrague de fricción.

9. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el embrague para la unión de por lo menos una rueda loca a un árbol tiene un dispositivo intermedio de sincronización.

10. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes 1, 4, 5, ó 6, caracterizada porque el embrague bajo carga es un embrague de fricción.

11. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes 1, 2 ó 3, caracterizada porque el embrague de arranque es un embrague de fricción.

12. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes 1, 2, 3 u 11, caracterizada porque el embrague de arranque está situado en una zona espacial de una campana de embrague.

13. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes 1, 4, 5, 6 ó 10, caracterizada porque por lo menos un embrague bajo carga está situado en una zona espacial en una campana de embrague.

14. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el embrague de arranque y por lo menos un embrague bajo carga es un embrague de fricción en seco.

15. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el embrague de arranque está situado dentro de la carcasa de la caja de cambios.

16. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque por lo menos un embrague bajo carga está situado dentro de la carcasa de la caja de cambios.

17. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el embrague de arranque y/o por lo menos un embrague bajo carga es un embrague de fricción.

18. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el embrague de arranque es un convertidor hidrodinámico de pares de giro con/sin acoplamiento de puenteado del convertidor.

19. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el accionador para accionar el embrague de arranque y por lo menos un embrague bajo carga es un accionador accionado por un medio de presión con una alimentación del medio de presión y con por lo menos una válvula, que controla la alimentación del medio de presión hasta un cilindro receptor situado en cada uno de los dos embragues.

20. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el accionador para accionar el embrague de arranque y por lo menos un embrague bajo carga es un accionador accionado por un motor eléctrico, en su caso con un engranaje de multiplicación o de reducción colocado a continuación de un motor eléctrico o de un electroimán.

21. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el accionador para accionar los embragues para el cambio de marchas es un accionador accionado por un medio de presión con una alimentación de un medio de presión y por lo menos con una válvula, que controla la alimentación del medio de presión hasta un cilindro receptor situado en cada uno de los embragues.

22. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el accionador para accionar los embragues es un accionador accionado por un motor eléctrico, en su caso con un engranaje de multiplicación o de reducción situado a continuación de un motor eléctrico o de un electroimán.

23. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la caja de cambios tiene una máquina eléctrica, que sirve como arrancador del motor de accionamiento del vehículo y/o como generador para producir energía eléctrica a partir de la energía cinética, y para el retomo de la misma.

24. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la máquina eléctrica puede ser accionada por medio de una rueda de una marcha de la caja de cambios o bien acciona esta rueda.

25. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la máquina eléctrica puede ser accionada por medio de un volante excéntrico del motor de accionamiento del vehículo o bien acciona este motor.

26. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la máquina eléctrica puede ser accionada por medio del árbol de entrada de la caja de cambios, o bien acciona dicho árbol.

27. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la máquina eléctrica tiene un estator y un rotor, estando el estator y el rotor situados coaxialmente respecto al árbol de entrada de la caja de cambios.

28. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la máquina eléctrica tiene un estator y un rotor, estando el estator y el rotor situados respecto a un eje, estando el eje situado y alineado esencialmente en paralelo respecto al árbol de entrada de la caja de cambios.

29. Caja de cambios, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la máquina eléctrica tiene un estator y un rotor, estando el estator y el rotor situados coaxialmente respecto al árbol de entrada de la caja de cambios, y estando el rotor unido fijamente a prueba de giro a un volante excéntrico o a un elemento unido al árbol de entrada de la caja de cambios.