ES2237594T3 - Dispositivo para el control secuencial de una caja de cambios para vehiculos a motor con seleccion y enganche de marchas accionados manualmente. - Google Patents
Dispositivo para el control secuencial de una caja de cambios para vehiculos a motor con seleccion y enganche de marchas accionados manualmente.Info
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Abstract
Un dispositivo para el control secuencial de una caja de cambios con selección y enganche de marchas accionados manualmente para vehículos a motor, incluyendo la caja de cambios una pluralidad de horquillas (1) para accionar grupos correspondientes de engranajes; comprendiendo el dispositivo: un tambor giratorio (11; 26) que tiene al menos una leva (12); una pluralidad de tetones (13) que enganchan en dicha al menos una leva (12) para ser movidos en direcciones axiales paralelas con el eje de rotación del tambor; un selector de ángulo (15, 16) para controlar la rotación del tambor; medios actuadores (2, 3, 4, 7, 9), cada uno de los cuales conecta un tetón (13) con una horquilla (1) respectiva con el fin de provocar que cada horquilla sea acoplada dinámicamente para traslación axial con el tetón (13) respectivo; comprendiendo dichos medios actuadores primeros (3, 4) y segundos (7, 9) elementos axialmente móviles, en el que cada primer elemento móvil (3, 4) está acoplado dinámicamente en cuanto a traslación con una varilla (2) conectada a una horquilla (1) respectiva, y cada segundo elemento móvil (7, 9) está acoplado dinámicamente en cuanto a traslación con un tetón (13) respectivo y un primer elemento móvil (3, 4) respectivo; que se caracteriza porque dichos primeros (3, 4) y segundos (7, 9) elementos axialmente móviles son distintos unos de otros, y el tambor posee una sola leva (12) en la que enganchan la pluralidad de tetones (13).
Description
Dispositivo para el control secuencial de una
caja de cambios para vehículos a motor con selección y enganche de
marchas accionadas manualmente.
La invención se refiere a un dispositivo que
permite al conductor de un vehículo a motor, controlar
secuencialmente una caja de cambios de tipo tradicional, es decir,
con una selección y enganche de marchas accionados manualmente. Una
caja de cambios de este tipo, citada en lo que sigue como caja de
cambios con cambio de compuerta, está normalmente controlada
mediante una palanca de selección que, mediante rotaciones y
sucesivas traslaciones, es capaz de seleccionar y enganchar la
marcha requerida cambiando los piñones por medio de un
trinquete.
Dispositivos para el control secuencial de cajas
de cambio con cambio de compuerta, han sido descritos, por ejemplo,
en la solicitud de patente europea núm. EP 0 616 153 y en la
solicitud de patente internacional núm. WO 96/23995.
El documento europeo mencionado anteriormente,
describe un dispositivo de control que proporciona el uso de levas
radiales capaces de enganchar las ruedas dentadas correspondientes
a la marcha seleccionada, como resultado de la rotación de un árbol
de levas; un selector de trinquete controla la rotación paso a paso
de dicho árbol de levas, hacia una marcha más alta o más baja, de
acuerdo con el comando dado por el operador a través de la palanca
de selección de marcha. Esta solución posee una considerable
complejidad mecánica, incluye el uso simultáneo de todas las levas,
y requiere engranajes adicionales para permitir que las levas
seleccionen y enganchen la marcha deseada.
La solicitud de patente internacional mencionada
más arriba, por otra parte, describe un dispositivo para controlar
las dos palancas actuadoras de una caja de cambios con cambio de
compuerta tradicional, en la que las varillas conectadas a estas
palancas son puestas en movimiento por medio de brazos que están, a
su vez, conectados a un tambor giratorio equipado con un par de
levas axiales que enganchan con pernos previstos en estos brazos.
La rotación paso a paso del tambor, que en este caso está
ocasionada por medio de un selector de trinquete, permite que cada
una de las dos levas controle constantemente la posición de una de
las palancas, y con ello, la posición del grupo de ruedas dentadas
de la caja de cambios conectada a la misma. Esta solución tiene
también la desventaja de una complejidad mecánica considerable,
puesto que incluye el uso de miembros mecánicos adicionales además
de los controles ya existentes. Adicionalmente, puede ser aplicada
solamente a cajas de cambios operadas por medio de una doble
palanca, a menos que se introduzca una unidad mecánica adicional
para combinar los movimientos de los diversos miembros actuadores.
Además, el compartimento del motor del vehículo está ocupado por las
articulaciones y el alojamiento del tambor, que ha de ser
posicionado por fuera de, y separado de, la caja de cambios.
Un dispositivo que tiene las características que
se exponen en el preámbulo de la reivindicación 1, se conoce en
virtud del documento JP-A-01 046049.
Este dispositivo conocido comprende una leva cilíndrica que posee
una pluralidad de ranuras de leva en las que se acoplan las
primeras partes extremas de palancas de cambio. Las partes extremas
opuestas de las palancas de cambio, se acoplan en porciones
rebajadas de ejes de horquilla de cambio respectivos.
El objeto de la presente invención consiste en
proporcionar un dispositivo mejorado para el control secuencial de
una caja de cambios con cambio de compuerta, que sea
estructuralmente simple y fácil de fabricar, que conste de pocos
componentes, y que pueda ser accionada de un modo completamente
automático, o bien con la posibilidad de cambiar entre los modos
automático y manual.
La invención resuelve los problemas técnicos
citados anteriormente, proporcionando un dispositivo para el
control secuencial de cajas de cambio con selección y enganche de
marchas accionados manualmente, para vehículos a motor, según se
define en la reivindicación 1. Otras características ventajosas se
encuentran definidas en las reivindicaciones dependientes.
Según se va a describir con mayor detalle en lo
que sigue, un dispositivo de control de acuerdo con la presente
invención ofrece las siguientes ventajas: el espacio ocupado en el
compartimento motor se reduce a un mínimo; el rendimiento mecánico
se optimiza; las horquillas de los grupos de ruedas dentadas de la
caja de cambios, pueden ser accionadas directamente; la actuación
puede ser automatizada fácilmente.
La invención va a ser ilustrada ahora, únicamente
a título de ejemplo, en los que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva parcial,
del dispositivo para el control secuencial de una caja de cambios
con cambio de compuerta de acuerdo con la invención;
La Figura 2 es una vista similar a la de la
Figura 1, tomada desde un punto de vista diferente, en la que una
de las horquillas externas y uno de los elementos externos similar
a una horquilla, no han sido representados;
La Figura 3 es una vista del dispositivo de
control de la Figura 1, seccionado diametralmente a lo largo de la
leva del tambor;
La Figura 4 es una vista seccionada parcialmente
del selector de ángulo de tambor del dispositivo de control de la
Figura 1;
La Figura 5 es una vista en perspectiva del
dispositivo de control de acuerdo con la invención, en la que el
tambor está accionado por una unidad reductora operada
eléctricamente;
La Figura 6 es una vista en perspectiva de un
actuador para hacer girar el tambor del dispositivo de control;
La Figura 7 es una vista en perspectiva de un
mecanismo de trinquete dispuesto en el tambor del dispositivo de
tambor de acuerdo con la invención, y
La Figura 8 es una vista en perspectiva de un
tambor para un dispositivo de control no incluido en la presente
invención, equipado con una pluralidad de levas.
Con referencia particular a las Figuras 1 y 2 a
4, una horquilla 1, prevista para un cambio de un grupo
correspondiente de piñones de una caja de cambios con cambio de
compuerta, se ha conectado rígidamente a una varilla 2 axial. Con el
fin de que dicha varilla sea acoplada dinámicamente para el
movimiento de traslación axial (donde el término "axial"
indica en lo que sigue una dirección paralela al eje de rotación
del tambor giratorio), la varilla está conectada a una placa 3
dentada externa para transmitir el movimiento axial a la horquilla 1
respectiva. Placas dentadas 4, internas a las placas 3, se han
conectado a varillas y horquillas axiales análogas (no
representadas por ser en sí conocidas en la técnica). Se han
previsto aberturas 5 en las placas 3 y 4 para enganchar con los
dedos 6 y 8 de elementos 7 externos en forma de horquilla y con
cursores 9, respectivamente. Un par de pernos axiales, a lo largo
de los cuales se han montado deslizablemente los elementos 7 en
forma de horquilla y los cursores 9, han sido indicados con 10. Un
tambor 11 de selección giratorio, posee una leva 12 que engancha en
una pluralidad de tetones 13 (en este caso, cuatro tetones, uno
para cada elemento en forma de horquilla o cada cursor), con lo que
los tetones son movidos axialmente como resultado de la rotación
del tambor. Un extremo del tambor 11 posee acanaladuras 15 que
enganchan con un agarrador 16 cargado por resorte para permitir la
selección de la posición angular del tambor, cuya posición puede
ser detectada por medio de un sensor 17. El extremo opuesto 18 del
tambor 11 recibe los comandos externos impartidos por el operador a
través de una palanca de selección de tipo secuencial.
En la realización ilustrada en la Figura 5, un
alojamiento 19 externo del dispositivo de control ha sido equipado
con una tapa 20 en la que se ha montado una unidad 21 reductora. En
la realización, se ha previsto en particular un tambor 26 equipado
interiormente con un mecanismo 27 de trinquete bidireccional de
tipo conocido, dispuesto para devolver la palanca 23 a la posición
central después de cada selección. Una porción extrema del
mecanismo 27 de trinquete, ha sido indicada con 28.
Finalmente, con referencia a la Figura 8, un
tambor 29 ha sido equipado con una pluralidad de levas 30, en este
caso cuatro levas, dispuestas para controlar cursores 31 y 33,
respectivamente, por medio de tetones 13 correspondientes, como en
el caso del tambor 11 de una sola leva 12 descrito con referencia a
las Figuras 1 y 2 a 4. El número 32 indica un dedo de los cursores
31 y 33, los cuales se han colocado lado con lado, por pares, sobre
el mismo perno 10 axial. Un miembro 34 de tope intermedio, de forma
escalonada, se ha situado entre las porciones en forma de cubo de
las placas 3 y 4 (solamente se ha ilustrado el miembro de tope
asociado a una de las placas 3), entre las que desliza la varilla 2
axial respectiva. Un par de resortes 35 se ha situado entre el
miembro de tope 34 y las citadas porciones en forma de cubo, para
conseguir un acoplamiento elástico entre la placa respectiva y el
conjunto asociado consistente en una varilla 2 y una horquilla
1.
Ahora se va a describir la actuación del
dispositivo de control de acuerdo con la invención, con referencia
a la primera realización anterior (Figuras 1 a 6). El operador
acciona secuencialmente la palanca de selección (no representada) de
la caja de cambios y, por medio de una articulación de tipo
conocido, actúa sobre la palanca 23 o sobre los
micro-conmutadores de control del motor 21 o del
actuador 25 electromecánico. Tanto la actuación manual como la
automática provocan que el tambor 11 gire un escalón, de modo que
uno de los tetones 13 enganchado en la leva 12 es movido axialmente
y, a su vez, ocasiona el movimiento axial de la varilla 2 y de la
horquilla 1 respectiva por medio del conjunto consistente en el
cursor 9 respectivo o el elemento 7 en forma de horquilla y de la
placa 3 ó 4 respectiva, con lo que la horquilla 1 engancha en el
grupo de engranajes de la caja de cambios correspondiente a la
marcha deseada. La diferente posición circunferencial de los cuatro
tetones 13 enganchados en la leva simple 12 del tambor 11 asegura
que los tetones son controlados uno a uno, reduciendo con ello
considerablemente las dimensiones globales del dispositivo. El
selector 15, 16 de ángulo establece la rotación exacta que ha de
ser impuesta al tambor 11 con el fin de seleccionar las marchas con
una secuencia predeterminada. El sensor de ángulo 17 lee la rotación
del tambor para verificar que la rotación impuesta al mismo, ya sea
mediante comando manual o ya sea con el actuador 25
electromecánico, es suficiente para asegurar el enganche de la
marcha deseada.
Cuando el dispositivo de control está equipado
con la unidad de reducción 21 o con el actuador 25 electromecánico,
su operación puede ser completamente automatizada mientras que
permite al mismo tiempo la intervención manual. En caso de control
por medio de una unidad de reducción, la operación debe ser siempre
eléctrica y puede efectuarse manualmente, por medio de un par de
botones (para un cambio ascendente o descendente, respectivamente),
o automáticamente, por medio de una unidad de control capaz de
establecer, en base a los parámetros operativos del vehículo, qué
marcha enganchar.
Finalmente, el acoplamiento axial elástico
proporcionado por los resortes 35 y por el miembro 34 de tope se ha
situado entre las varillas 2 y la palanca y articulaciones
utilizadas generalmente en las cajas de cambios de este tipo. En
segundo lugar, puede ser acoplado a cajas de cambios con cambio de
compuerta ya existentes, montadas en el vehículo, con el uso de un
conjunto de componentes de sustitución que permiten que la caja de
cambios sea modificada desde la forma tradicional a la secuencial:
esto es particularmente ventajoso para la producción en serie,
puesto que evita la necesidad de diseñar nuevas cajas de cambios
directamente con control secuencial, y ofrece al comprador la
oportunidad de tener un vehículo ya equipado con un dispositivo de
control secuencial en un tiempo más corto. En tercer lugar, posee
una acción más directa en comparación con las soluciones conocidas,
puesto que una parte simple de una leva está siempre enganchada sin
incremento del tamaño global: la parte restante de la leva
simplemente dispone el cursor respectivo en posición neutra,
evitando con ello errores o malos funcionamientos de los grupos de
ruedas dentadas de la caja de cambios.
Naturalmente, conservando sin cambio el principio
de la invención, las realizaciones y los detalles de fabricación
pueden variar ampliamente respecto a los que se han descrito e
ilustrado únicamente a título de ejemplo.
Claims (8)
1. Un dispositivo para el control secuencial de
una caja de cambios con selección y enganche de marchas accionados
manualmente para vehículos a motor, incluyendo la caja de cambios
una pluralidad de horquillas (1) para accionar grupos
correspondientes de engranajes; comprendiendo el dispositivo:
un tambor giratorio (11; 26) que tiene al menos
una leva (12);
una pluralidad de tetones (13) que enganchan en
dicha al menos una leva (12) para ser movidos en direcciones
axiales paralelas con el eje de rotación del tambor;
un selector de ángulo (15, 16) para controlar la
rotación del tambor;
medios actuadores (2, 3, 4, 7, 9), cada uno de
los cuales conecta un tetón (13) con una horquilla (1) respectiva
con el fin de provocar que cada horquilla sea acoplada
dinámicamente para traslación axial con el tetón (13) respectivo;
comprendiendo dichos medios actuadores primeros (3, 4) y segundos
(7, 9) elementos axialmente móviles, en el que cada primer elemento
móvil (3, 4) está acoplado dinámicamente en cuanto a traslación con
una varilla (2) conectada a una horquilla (1) respectiva, y cada
segundo elemento móvil (7, 9) está acoplado dinámicamente en cuanto
a traslación con un tetón (13) respectivo y un primer elemento
móvil (3, 4) respectivo;
que se caracteriza porque dichos primeros
(3, 4) y segundos (7, 9) elementos axialmente móviles son distintos
unos de otros, y el tambor posee una sola leva (12) en la que
enganchan la pluralidad de tetones (13).
2. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 1, que se caracteriza porque los segundos
elementos móviles incluyen cursores (9) y elementos (7) en forma de
horquilla que deslizan sobre pernos (10) paralelos con el eje del
tambor (11; 26).
3. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 1, que se caracteriza porque los citados
segundos elementos móviles comprenden un primer cursor (9) y un
primer elemento (7) en forma de horquilla que deslizan sobre un
primer perno (10), y un segundo cursor (9) y un segundo elemento
(7) en forma de horquilla que deslizan sobre un segundo perno
(10).
4. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 3, que se caracteriza porque los elementos
(7) en forma de horquilla están dispuestos hacia fuera de los
cursores (9).
5. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 2 a 4, que se caracteriza porque
cada primer elemento móvil (3, 4) está conectado al respectivo
segundo elemento móvil (7, 9) por medio de un dedo terminal (6, 8)
proporcionado por el segundo elemento móvil (7, 9), y que engancha
en una abertura (5) formada en el primer elemento móvil (3, 4).
6. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque los primeros
elementos móviles (3, 4) están conectados con las varillas (2)
respectivas a través de medios (35) axialmente elásticos.
7. Un conjunto para la modificación del control
de una caja de cambios con selección y enganche de marchas
accionados manualmente para vehículos a motor, que comprende un
dispositivo para el control secuencial de la caja de cambios de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
8. Un vehículo a motor equipado con una caja de
cambios con selección y enganche de marchas accionados manualmente,
que comprende un dispositivo para control secuencial de la caja de
cambios de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
6.
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