ES2253427T3 - Dispositivo para cambiar un medio mecanico de cambio entre un primer estado de cambio y al menos un segundo estado de cambio. - Google Patents
Dispositivo para cambiar un medio mecanico de cambio entre un primer estado de cambio y al menos un segundo estado de cambio.Info
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Abstract
Dispositivo (1) para cambiar un medio mecánico de cambio entre un primer estado de cambio y al menos un segundo estado de cambio, especialmente para conectar y desconectar un freno de estacionamiento para una caja (2) de cambios automática con - un elemento (4) de ajuste acoplado con el medio de cambio para cambiar entre los estados de cambio, - un elemento (5) de control que puede acoplarse con el elemento (4) de ajuste, - un dispositivo (5, 6, 7, 12) de acoplamiento que puede accionarse a través de una señal eléctrica, por medio del cual el elemento (4) de ajuste y el elemento (5) de control pueden acoplarse entre sí, y está configurado de tal manera que en el caso de un fallo de la señal eléctrica el elemento (4) de ajuste y el elemento (5) de control están desacoplados uno del otro, - un dispositivo (8, 9, 10, 11) de accionamiento acoplado con el elemento (5) de control para accionar el elemento (5) de control y - un medio (13) elástico previsto para cambiar el medio de cambio al primerestado de cambio, el cual está acoplado con el elemento (4) de ajuste y con un contrasoporte (14), y en el segundo estado de cambio está tensado con respecto al elemento (4) de ajuste de tal manera que en el estado desacoplado el medio de cambio se cambia al primer estado de cambio a través del medio (4) de ajuste por el medio (13) elástico.
Description
Dispositivo para cambiar un medio mecánico de
cambio entre un primer estado de cambio y al menos un segundo estado
de cambio.
La invención se refiere a un dispositivo para
cambiar un medio de cambio mecánico entre un primer estado de
cambio y al menos un segundo estado de cambio, especialmente para
conectar y desconectar un freno de estacionamiento para una caja de
cambios automática.
Por el estado de la técnica se conocen cajas de
cambio automáticas con un freno de estacionamiento mecánico. Por
regla general, a una caja de cambios automática convencional para
vehículos se le asocian al menos cuatro modos operativos que
corresponden a las posiciones de cambio siguientes de una palanca de
cambio de marchas, a saber, "P", "R", "N" y
"D". En el caso de las posiciones de cambio individuales
"P" designa el estado "aparcar", de modo que por regla
general en este estado la caja de cambios está bloqueada
mecánicamente por medio del freno de estacionamiento con respecto a
una transmisión del movimiento. "R" designa el
"funcionamiento de marcha atrás", "D", el
"funcionamiento de marcha hacia delante" y la posición de
cambio "N" corresponde al "funcionamiento neutro" en el
que no está presente ningún acoplamiento mecánico entre el motor y
las ruedas.
Un requisito de seguridad habitual es que el
freno de estacionamiento mecánico de la caja de cambios automática
pueda colocarse o esté colocado siempre en el estado de reposo del
vehículo.
Con una caja de cambios automática en la que un
elemento de transmisión mecánico, tal como, por ejemplo, un cable
de cambio o una varilla de cambio, está previsto entre la palanca de
cambio de marcha y la caja de cambios automática es relativamente
fácil cumplir este requisito de seguridad dado que debido al
elemento de transmisión mecánico se fuerza un acoplamiento entre el
verdadero estado de cambio de la caja de cambios y el estado de
cambio indicado de la palanca de cambio de marcha, en cualquier
caso, siempre que el elemento de transmisión mecánico no esté
defectuoso. Incluso en el caso de un corte de corriente en el
vehículo la palanca de cambio de marchas puede llevarse a la
posición de cambio "P" y a través del acoplamiento mecánico
conmutarse la caja de cambios automática al estado correspondiente
con el freno de estacionamiento conectado.
Recientemente se han desarrollado además
elementos de transmisión electromecánicos para el cambio de relación
automático, en los que ya no está previsto un acoplamiento mecánico
entre la caja de cambios automática y la palanca de cambio de
marchas. En este caso, los estados de cambio de la palanca de cambio
de marchas se registran electrónicamente y se alimentan en forma de
señales eléctricas asociadas a ésta a un dispositivo (sistema
actuador de la transmisión), que en lugar del elemento de
transmisión mecánico coloca la caja de cambios automática en el
modo operativo que corresponde a la posición de cambio de la palanca
de cambio de marchas. Un proceso de cambio electromecánico se
denomina también con la expresión inglesa "shift by wire"
(cambio por conexión electrónica).
En el caso del acoplamiento electromecánico entre
la palanca de cambio y la caja de cambios automática es posible, no
obstante, que en el caso de un corte de corriente en el vehículo se
ajuste otro modo operativo para la caja de cambios distinto del que
se indica por la palanca de cambio dado que la palanca de cambios
puede accionarse mecánicamente de manera independiente del sistema
actuador de la transmisión. Por tanto, sin embargo ya no puede
cumplirse en todo caso el requisito de seguridad mencionado
anteriormente.
El documento JP 07 277156 A que forma el concepto
genérico da a conocer un dispositivo para conmutar un medio
mecánico de cambio de velocidad entre un primer y un segundo estado
de cambio. Con el medio de cambio configurado como freno de tambor,
en el que la zapata de freno adyacente define un primer estado de
cambio y la zapata de freno aflojada define un segundo estado de
cambio, un elemento de ajuste está acoplado en la configuración de
una palanca de freno. En el elemento de ajuste en un extremo está
articulada de manera giratoria una palanca. Esta palanca está
acoplada a un dispositivo de accionamiento por medio de un
acoplamiento electromagnético. En el otro extremo entre la palanca
y un contrasoporte se dispone un muelle de tracción que por medio de
la palanca traslada el elemento de ajuste, con el acoplamiento
separado, a una posición del medio de cambio que define el primer
estado de cambio. En cambio, con el acoplamiento encastrado, el
medio de cambio se desplaza por medio del dispositivo de
accionamiento y de la palanca acoplada a éste por medio de un disco
oscilante, así como el elemento de ajuste, al segundo estado de
cambio.
Dado que entre el elemento de ajuste y la palanca
siempre existe una unión mecánica que no puede desacoplarse y la
palanca puede encontrarse en una posición de punto muerto, no se
garantiza que el muelle de tracción traslade siempre al medio de
cambio al primer estado de cambio, en el que se impide un movimiento
de la caja de cambios unida al medio de cambio. Además, el
dispositivo se construye muy grande y se compone de cuatro
componentes estructurales, con lo que el dispositivo se vuelve
también muy costoso.
La invención se basa en el objetivo de crear un
dispositivo con el que pueda cumplirse el requisito de seguridad
mencionado anteriormente para una caja de cambios automática también
en el caso de utilizar un elemento de transmisión electromecánico.
Para alcanzar este objetivo se crea según la invención un
dispositivo con las características según la reivindicación 1. Las
variantes preferidas se reivindican en las reivindicaciones
dependientes.
El dispositivo según la invención para cambiar un
medio de cambio mecánico entre un primer estado de cambio y al
menos un segundo estado de cambio presenta un elemento de ajuste
acoplado al medio de cambio para cambiar entre los estados de
cambio, pudiéndose acoplar el elemento de ajuste a un elemento de
control a través de un dispositivo de acoplamiento.
A cada estado de cambio del medio de cambio se le
asocia una determinada posición del elemento de ajuste, de manera
que el medio de cambio pueda conmutarse a un estado de cambio
cualquiera del primer y de al menos el segundo estado de cambio,
llevándose el elemento de ajuste a la posición asociada al estado de
cambio que se desee. Puede realizarse un cambio de posición del
elemento de ajuste, por ejemplo, mediante un desplazamiento o una
torsión o un giro.
En el estado acoplado el elemento de ajuste puede
accionarse o activarse por el elemento de control, accionándose o
activándose el elemento de control en sí mismo por un dispositivo de
accionamiento. Por tanto, mediante el accionamiento del elemento de
control el elemento de ajuste puede llevarse a las diferentes
posiciones asignadas a los estados de cambio. Para esto a cada una
de estas posiciones del elemento de ajuste se les asocia a su vez
una posición determinada del elemento de control a la que éste puede
llevarse mediante el dispositivo de accionamien-
to.
to.
El dispositivo de acoplamiento puede accionarse a
través de una señal eléctrica, lo que significa que éste acopla el
elemento de ajuste con el elemento de control cuando la señal
eléctrica adopta un estado determinado. En este caso puede ser casi
cualquier estado, mientras que se garantice que éste se diferencia
del estado de la señal en el caso de fallo de la señal eléctrica,
pudiéndose entender como fallo de la señal eléctrica, por ejemplo,
un corte de corriente. En el caso del fallo de la señal eléctrica se
libera entonces el acoplamiento entre el elemento de ajuste y el
elemento de control por el dispositivo de acoplamiento, de manera
que estos dos elementos se desacoplan de nuevo uno del otro.
En el caso de un fallo de la señal eléctrica,
para un retorno seguro del medio de cambio al primer estado de
cambio, un medio elástico está acoplado al elemento de ajuste y a un
contrasoporte, el cual está tensado en cada estado de cambio
distinto del primer estado de cambio con respecto al elemento de
ajuste de tal manera que en el caso de un desacoplamiento entre el
elemento de ajuste y el elemento de control, el elemento de ajuste
se conecta por el medio elástico, reduciendo la tensión del mismo, a
la posición asociada al primer estado de cambio, con lo que también
el medio de cambio se conecta en el primer estado de cambio. Dado
que el medio elástico está acoplado al elemento de ajuste y al
contrasoporte, la tensión necesaria del medio elástico para el
retorno del elemento de ajuste a la posición asociada al primer
estado de cambio puede formarse a través de un cambio de posición
relativo entre el elemento de ajuste y del contrasoporte o a través
de un movimiento relativo entre éstos.
El dispositivo según la invención puede emplearse
en cualquier lugar donde en el caso de un corte de corriente deba
conectarse de manera segura un determinado estado de cambio de al
menos dos estados de cambio de un medio de cambio mecánico. De
manera preferida el dispositivo según la invención se emplea además
para la conexión o desconexión de un freno de estacionamiento de
una caja de cambios automática. En este caso, el medio de cambio
está configurado como freno de estacionamiento de la caja de cambios
automática, correspondiendo el primer estado de cambio al estado
del freno de estacionamiento conectado y correspondiendo el al menos
segundo estado de cambio al estado del freno de estacionamiento
desconectado.
No obstante, según la invención, el elemento de
ajuste está acoplado por medio de un árbol al medio de cambio, de
modo que el medio de cambio se conmuta mediante un movimiento
giratorio del árbol entre el primer y el al menos segundo estado de
cambio. En este caso, el elemento de ajuste está conectado con el
árbol de manera resistente al giro.
El elemento de control puede transmitir un
movimiento de traslación en el estado acoplado, el cual en el
elemento de ajuste puede transformarse en un movimiento giratorio
para cambiar entre los diferentes estados. En este caso, el
elemento de control está colocado de manera giratoria con respecto
al árbol, estando conectados entre sí de manera resistente al giro
el elemento de ajuste y el elemento de control en el estado
acoplado. Por tanto, gracias a un movimiento giratorio del elemento
de control en el estado acoplado, mediante el medio de ajuste,
puede girarse el árbol para cambiar el medio de cambio entre los
estados de cambio.
El estado acoplado del elemento de ajuste y del
elemento de control puede realizarse mediante una unión en arrastre
de forma o de fuerza. Por ejemplo, el estado acoplado puede
realizarse según el principio de acoplamiento por rozamiento, de
modo que el elemento de ajuste, el elemento de control y el
dispositivo de acoplamiento están diseñados de forma
correspondiente a la estructura de un acoplamiento por rozamiento de
este tipo. Sin embargo, según la invención, el elemento de ajuste y
el elemento de control están configurados de tal manera que por
estos dos elementos se forma un freno de parada dentado
(acoplamiento dentado).
Para formar un acoplamiento dentado tanto el
elemento de ajuste como también el elemento de control están
configurados como discos cuyas superficies enfrentadas entre sí
están dotadas en cada caso de varios dientes. En el estado
acoplado, el elemento de ajuste y el elemento de control se sujetan
entre sí mediante una fuerza de acoplamiento ejercida por el
dispositivo de acoplamiento, de modo que los dientes del elemento de
control se engranan en los espacios intermedios entre los dientes
del elemento de control y a la inversa. En este caso, los dientes
del elemento de ajuste están en unión efectiva con los dientes del
elemento de control, por lo que se configura una unión resistente
al giro entre el elemento de control y el elemento de ajuste
mientras que se mantenga la fuerza de acoplamiento del dispositivo
de acoplamiento. Además, la configuración geométrica de los dientes
se crea de tal manera que durante la transmisión de un par de
torsión del elemento de ajuste al elemento de control o a la
inversa una fuerza de separación actúa en los dos elementos, que
separa el elemento de control y el elemento de ajuste. Si debe
mantenerse el estado acoplado entre el elemento de ajuste y el
elemento de control, el valor de la fuerza de acoplamiento debe ser
siempre mayor o al menos igual que el valor de la fuerza de
separación. En el caso de una eliminación de la fuerza de
acoplamiento y una transmisión simultánea de un par de torsión del
elemento de ajuste al elemento de control o a la inversa, se
separan relativamente el elemento de control y el elemento de ajuste
hasta que los dientes ya no se engranen más en los espacios
intermedios. Por tanto, el acoplamiento dentado tiene la ventaja de
que la unión resistente al giro entre el elemento de ajuste y el
elemento de control se libera automáticamente cuando los dos
elementos ya no pueden sujetarse uno junto al otro por medio de la
fuerza de acoplamiento. Preferiblemente, el acoplamiento dentado
está diseñado de tal manera que el elemento de control se separa del
elemento de ajuste debido a la fuerza de separación.
El medio elástico puede estar formado por un
resorte mecánico cualquiera que sea apropiado para volver a colocar
el medio de cambio que se encuentra en el al menos segundo estado de
cambio en el estado desacoplado en el primer estado de cambio. De
manera preferida, el medio elástico es un resorte en espiral sujeto
al elemento de ajuste y al contrasoporte, un resorte de brazos o un
muelle de flexión enroscado en forma de espiral, de modo que la
posición de retorno del medio de cambio al primer estado de cambio
se realiza mediante la unión resistente al giro entre el elemento
de ajuste y el árbol.
Para garantizar una posición de retorno segura
del medio de cambio al primer estado de cambio, el medio elástico
debe presentar en el segundo estado de cambio una determinada
tensión de retorno. Para esto puede ser necesario prever ya en el
primer estado de cambio en el medio elástico una determinada tensión
previa mínima.
El medio elástico está acoplado al elemento de
ajuste y al contrasoporte, estando previsto, según una primera
alternativa, el contrasoporte en la caja de cambios automática o en
un lugar fijo con respecto a la caja de cambios automática. Si el
elemento de ajuste para conectar el segundo estado de cambio se
lleva a la posición asociada al segundo estado de cambio, por
ejemplo, mediante un movimiento giratorio, entonces simultáneamente
se tensa el medio elástico hasta la tensión de retorno.
La disposición del contrasoporte según la primera
alternativa tiene además como consecuencia que al cambiar del
primer al segundo estado de cambio debe aplicarse cada vez el
trabajo para tensar el medio elástico. Además, el trabajo que va a
realizarse para el cambio se vuelve mayor cuanto más lejos deba
desplazarse o girarse el elemento de ajuste. Este efecto puede ser
indeseado en el caso de algunos modos de aplicación para el
dispositivo según la invención.
Por tanto, según una segunda alternativa, el
contrasoporte está previsto en el elemento de control. En este
caso, en el estado desacoplado, el elemento de control se tensa
previamente con respecto al elemento de ajuste hasta la tensión de
retorno. Solamente entonces se acoplan entre sí el elemento de
ajuste y el elemento de control por medio del dispositivo de
acoplamiento. Por tanto, en el estado acoplado, al cambiar del
primer estado de cambio al al menos segundo estado de cambio no
tiene que realizarse un trabajo adicional para tensar el medio
elástico dado que no se realiza ningún movimiento relativo entre el
elemento de ajuste y el elemento de control o el contrasoporte. La
tensión del medio elástico en el estado acoplado está fijada de
manera constante en la tensión de retorno, de manera que la tensión
del medio elástico según la segunda alternativa es constante en
todo estado de cambio. Para que en el estado desacoplado el elemento
de ajuste pueda volver a la posición asociada al primer estado de
cambio por medio del medio elástico, el elemento de control debe
estar fijado durante el proceso de retorno con respecto al elemento
de ajuste, de manera que el medio elástico sólo pueda aflojarse o
reducir su tensión a través del retorno del elemento de ajuste. Esta
fijación del elemento de control puede realizarse, por ejemplo,
porque el elemento de control se acciona por el medio de
accionamiento a través de un engranaje con frenado automático, tal
como un engranaje helicoidal.
El dispositivo de acoplamiento tiente el objetivo
de acoplar entre sí el elemento de ajuste y el elemento de control.
Para cumplir este objetivo, por ejemplo, el dispositivo de
acoplamiento puede desplazar el elemento de control hacia el
elemento de ajuste para configurar un contacto mecánico, o a la
inversa, de modo que el dispositivo de acoplamiento ejerce una
fuerza de acoplamiento a través de la cual el elemento de ajuste y
el elemento de control se colocan uno encima de otro o se sujetan.
Además, el dispositivo de acoplamiento debe liberar de nuevo el
acoplamiento entre el elemento de ajuste y el elemento de control
bajo determinadas condiciones. Esto puede realizarse, por ejemplo,
porque el dispositivo de acoplamiento en el estado desacoplado ya
no ejerce ninguna fuerza de acoplamiento sobre el elemento de
control o sobre el elemento de ajuste. El dispositivo de
acoplamiento puede estar diseñado de tal manera que, por medio de
éste hasta adoptar el estado desacoplado, el elemento de control se
separa del elemento de ajuste, o a la inversa.
El dispositivo de acoplamiento puede estar
configurado, por ejemplo, de manera neumática, hidráulica o
electroestática. Sin embargo, de manera preferida el dispositivo de
acoplamiento está configurado de manera magnética, presentando el
dispositivo de acoplamiento tanto en el elemento de ajuste, como
también en el elemento de control en cada caso una zona que puede
magnetizarse y al menos una de las zonas que pueden magnetizarse
está formada por un electroimán que puede activarse a través de la
señal eléctri-
ca.
ca.
Según una configuración sencilla de este
dispositivo de acoplamiento magnético preferido está previsto el
electroimán en el elemento de ajuste y en el elemento de control la
zona que puede magnetizarse de un material ferromagnético. Cuando
el electroimán es atravesado por una corriente eléctrica que forma
la señal eléctrica, el campo magnético generado por el electroimán
actúa conjuntamente con la zona ferromagnética en el elemento de
control de tal manera que el elemento de control es atraído por el
electroimán. La fuerza de atracción generada por el electroimán
activado actuando conjuntamente con la zona ferromagnética actúa
como fuerza de acoplamiento, de manera que el elemento de control y
el elemento de ajuste se colocan juntos y se sujetan fijamente. Si
por alguna razón se corta la corriente eléctrica, entonces se
interrumpe el campo magnético del electroimán y ya no se ejerce
ninguna fuerza de acoplamiento más para mantener unidos el elemento
de ajuste y el elemento de control.
Naturalmente también es posible prever el
electroimán en el elemento de control y la zona ferromagnética en
el elemento de ajuste. Además, la zona ferromagnética puede
reemplazarse también por un segundo imán, especialmente por un
segundo electroimán.
Para el caso de que el dispositivo según la
invención en un sistema mayor compuesto de varios componentes esté
integrado en un elemento de control del sistema es posible un fallo
de los componentes individuales del sistema sin que se suprima la
señal eléctrica. No obstante, por razones de seguridad puede ser
importante que el medio de cambio en situaciones de este tipo se
cambie al primer estado de cambio. Por esta razón, el estado de
señal, en el caso de un fallo de la señal eléctrica, puede
realizarse también de manera controlada por el elemento de control
del sistema, llevándose la señal eléctrica de éste al estado que
adopta ésta en casi de su fallo.
La invención se describe mediante formas de
realización preferidas haciendo referencia al dibujo. En el dibujo
muestran:
la figura 1: una representación en perspectiva
del dispositivo según la invención para cambiar un medio de cambio
mecánico según una primera forma de realización en el estado
desacoplado,
la figura 2: una vista seccionada del dispositivo
para cambiar un medio de cambio mecánico según la figura 1,
la figura 3: una representación en perspectiva
del dispositivo según la invención para cambiar un medio de cambio
mecánico según la primera forma de realización en el estado
acoplado,
la figura 4: una representación en perspectiva
del dispositivo según la invención para cambiar un medio de cambio
mecánico según una segunda forma de realización en el estado
desacoplado,
la figura 5: una vista seccionada del dispositivo
para cambiar un medio de cambio mecánico según la figura 4 y
la figura 6: una representación en perspectiva
del dispositivo según la invención para cambiar un medio de cambio
mecánico según la segunda forma de realización en el estado
acoplado.
A partir de las figuras 1 a 3 puede observarse
una primera forma de realización del dispositivo según la invención
para cambiar un medio de cambio mecánico que está designado en su
totalidad con el número de referencia 1. El dispositivo 1 para
cambiar un medio de cambio mecánico está previsto en una caja 2 de
cambios automática y sirve al menos para cambiar entre los cuatro
modos operativos "P", "R", "N" y "D". Puede
conmutarse entre los diferentes modos operativos de la caja de
cambios automática mediante el giro de un árbol 3, de modo que
desde una posición angular del árbol 3 asociada a uno de los modos
operativos "P" éste puede girarse en un sentido de giro
definido como positivo para conectar los otros modos operativos
"R", "N" y "D". En este caso, los modos operativos
"R", "N" y "D" corresponden en esta secuencia a un
giro creciente del árbol 3 en el sentido de giro positivo.
Un elemento 4 de ajuste configurado como primer
disco dentado de un acoplamiento dentado se dispone en el árbol 3
de manera concéntrica a éste y de manera resistente al giro. Un
elemento 5 de control configurado como segundo disco dentado del
acoplamiento dentado se coloca también de manera concéntrica
respecto al árbol 3 pero con un asiento para el juego, de modo que
en las superficies dirigidas una hacia la otra de los dos discos
dentados está prevista en cada caso una corona 6, 7 dentada
concéntrica respecto al árbol. Los dientes de la corona 6 dentada
dispuesta en el elemento 4 de ajuste se separan del elemento 4 de
ajuste en dirección al elemento 5 de control. Además, los dientes
de la corona 7 dentada dispuesta en el elemento 5 de control se
separan del elemento 5 de control en dirección al elemento 4 de
ajuste. Las coronas 6 y 7 dentadas tiene el mismo diámetro y están
configuradas de tal manera que los dientes de la corona 6 dentada
dispuesta en el elemento 4 de ajuste pueden engranarse en los
espacios intermedios entre los dientes de la corona 7 dentada
dispuesta en el elemento 5 de control, y a la inversa, cuando el
elemento 5 de
control entra en contacto con el elemento 4 de ajuste.
control entra en contacto con el elemento 4 de ajuste.
La configuración geométrica de los dientes
individuales de las dos coronas 6, 7 dentadas es de tal manera que
por la transmisión de un par de torsión del elemento 5 de control al
elemento 4 de ajuste, o a la inversa, se produce una fuerza de
separación que actúa en el elemento 5 de control y lo separa del
elemento 4 de ajuste. Si la fuerza de separación no se contrapone a
una fuerza de acoplamiento que presiona el elemento 5 de control en
el elemento 4 de ajuste, entonces con una fuerza de separación
suficientemente alta el elemento 5 de control se separa del
elemento 4 de ajuste hasta una posición en la que los dientes de las
dos coronas 6, 7 dentadas ya no se engranan entre sí. Por tanto,
sin la fuerza de acoplamiento no existe ninguna unión resistente al
giro entre el elemento 4 de ajuste y el elemento 5 de control, por
lo que se caracteriza el estado desacoplado. Esto sirve también
cuando aún estando presente la fuerza de acoplamiento, ésta es más
pequeña en cantidad que la fuerza de separación.
Sin embargo, si el valor de la fuerza de
acoplamiento es mayor que el valor de la fuerza de separación, el
elemento 4 de ajuste y el elemento 5 de control están en contacto
entre sí. Las dos coronas 6, 7 dentadas se engranan entre sí y
forma una unión resistente al giro entre el elemento 4 de ajuste y
el elemento 5 de control, por lo que se caracteriza el estado
acoplado.
El elemento 5 de control presenta en su contorno
una serie 8 de dientes con dientes orientados radialmente que forma
una parte de un arco circular. En esta serie 8 de dientes se engrana
una rueda 9 dentada en la que se engrana un tornillo 11 sin fin
cilíndrico accionado por un motor 10. El tornillo 11 sin fin
cilíndrico y la rueda 9 dentada forman un engranaje helicoidal con
frenado automático, mediante el cual el elemento 5 de control puede
accionarse o girarse por el motor 10. El motor 10, el tornillo 11
sin fin cilíndrico y la rueda 9 dentada forman en acción conjunta
con la serie 8 de dientes el dispositivo de accionamiento para
accionar el elemento 5 de control.
En el elemento 4 de ajuste está previsto un
electroimán 12 y el elemento 5 de control está fabricado de un
material ferromagnético. El electroimán 12 y el material
ferromagnético del elemento 5 de control forman en acción conjunta
con las coronas 6, 7 dentadas un dispositivo de acoplamiento
mediante el cual el elemento 4 de ajuste y el elemento 5 de control
pueden acoplarse entre sí. Si una corriente eléctrica atraviesa el
electroimán, entonces se forma un campo magnético que magnetiza el
material ferromagnético y actúa conjuntamente con éste de tal
manera que se ejerce una fuerza sobre el material ferromagnético
que, como fuerza de acoplamiento, coloca juntos el elemento 5 de
control y el elemento 4 de ajuste y los mantiene fijos. Tal como
puede observarse a partir de la figura 3, en este caso las dos
coronas 6, 7 dentadas se engranan entre sí, por lo que se configura
la unión resistente al giro entre el elemento 4 de ajuste y el
elemento 5 de control. Por tanto, el elemento 4 de ajuste y el
elemento 5 de control se encuentran en el estado acoplado en el que
la fuerza de acoplamiento ocasionada por el imán atravesado por la
corriente en acción conjunta con el material ferromagnético es
siempre mayor que la fuerza de separación del acoplamiento
dentado.
En el estado acoplado, el árbol 3 puede girarse
por medio del motor 10, de manera que con ayuda del motor 10 puede
conmutarse entre los diferentes modos operativos de la caja 2 de
cambios automática. En este caso, el motor 10 se controla por un
circuito de conmutación electrónico, no mostrado, de tal manera que
el modo operativo conectado en la caja 2 de cambios automática
corresponde a la posición de cambio de la palanca de cambio en la
cabina de pasajeros del vehículo. Para esto, el árbol 3 puede
girarse por el motor 10 bien en el sentido de giro positivo o
negativo.
En la superficie de la rueda 4 de ajuste dirigida
a la caja 2 de cambios automática está fijado a un extremo un
resorte 13 de brazos cuyo otro extremo está fijado a un
contrasoporte 14 previsto en la caja 2 de cambios automática.
El resorte 13 de brazos está sujeto de tal manera
entre el elemento 4 de ajuste y el contrasoporte 14 que éste
presenta en el modo operativo "P" su tensión mínima, la cual se
denomina a continuación ‘tensión previa’. Para conectar los modos
operativos "R", "N" y "D" el árbol 3 se gira por
medio del elemento 4 de ajuste en el sentido de giro positivo
tensándose adicionalmente el resorte 13 de brazos por encima de la
tensión previa. El trabajo para la tensión adicional del resorte de
brazos se aplica en este caso en el estado acoplado del motor
10.
Si ahora se produce un corte de corriente en el
vehículo, entonces se interrumpe la alimentación de corriente para
el electroimán 12 y no se ejerce ninguna fuerza de acoplamiento más
en el elemento 5 de control. Si la caja 2 de cambios automática
está en otro modo operativo distinto al modo operativo "P",
entonces el par de torsión transmitido por el resorte de brazos
tensado al elemento 4 de ajuste actúa de tal manera que el elemento
5 de control se separa del elemento de ajuste debido a la fuerza de
separación. Después, el elemento 4 de ajuste por medio del resorte
13 de brazos debido a su tensión gira hacia atrás hacia la posición
angular asociada al modo operativo "P", por lo que al mismo
tiempo la caja 2 de cambios automática retrocede por medio del
árbol 3 al modo operativo "P", en el que está conectado el
freno de estacionamiento.
Para que el elemento 4 de ajuste pueda retroceder
también por el resorte 13 de brazos es necesaria una tensión previa
mínima del resorte 13 de brazos que se denomina ‘tensión de
retorno’. El resorte 13 de brazos presenta en cada modo operativo
distinto de "P" al menos esta tensión de retorno para poder
garantizar de manera segura una conexión del freno de
estacionamiento de la caja 2 de cambios automática en caso de corte
de corriente. Por esta razón puede ser necesario solicitar el
resorte 13 de brazos ya en la posición angular del elemento 4 de
ajuste asociada al modo operativo "P" con una tensión previa
mínima determinada. Para que la tensión previa mínima no se
reduzca, cuando el acoplamiento dentado se encuentra en el estado
desacoplado, está previsto, por ejemplo, un tope en la caja 2 de
cambios automática y un vástago en el elemento 4 de ajuste que en la
posición angular del elemento 4 de ajuste asociada al modo
operativo "P" está en contacto con el tope. En este caso el
vástago y el tope actúan conjuntamente de tal manera que el elemento
4 de ajuste en la posición angular asociada al modo operativo
"P" ya no puede girar más en el sentido de giro negativo. Con
ello se impide de manera segura una reducción de la tensión previa
mínima.
A partir de las figuras 4 a 6 puede observarse
una segunda forma de realización del dispositivo según la invención
para conmutar un medio de cambio mecánico, en la que los números de
referencia utilizados para las características según la segunda
forma de realización coinciden con los números de referencia
utilizados para las mismas o similares características según la
primera forma de realización.
Básicamente la segunda forma de realización
coincide desde el punto de vista estructural con la primera forma
de realización excepto en la disposición del resorte 13 de brazos y
del contrasoporte 14. Además, según la segunda forma de realización
pueden omitirse el tope en la caja 2 de cambios automática y el
vástago en el elemento 4 de ajuste.
Tal como puede observarse a partir de las figuras
4 a 6, según la segunda forma de realización el resorte 13 de
brazos se dispone entre el elemento 4 de ajuste y el elemento 5 de
control. En este caso, el contrasoporte 14 está previsto en el
elemento 5 de control de tal manera que el resorte 13 de brazos está
sujeto con uno de sus extremos al elemento 4 de ajuste y con su
otro extremo, al contrasoporte 14 previsto en el elemento 5 de
control.
El resorte 13 de brazos está sujeto entre el
elemento 4 de ajuste y el contrasoporte 14, de tal manera que
presenta en el estado desacoplado su tensión mínima. Para cambiar
entre los modos operativos debe producirse primeramente el estado
acoplado entre el elemento 4 de ajuste y el elemento 5 de control,
que tiene lugar preferiblemente en la posición de cambio "P"
de la caja 2 de cambios automática. La rueda 5 de control se gira
para ello por medio del motor 10 en el sentido de giro positivo
hasta que la tensión del resorte 13 de brazos corresponda a la
tensión de retorno, debiendo entenderse en este caso por tensión de
retorno la tensión que es necesaria para poder retroceder la caja 2
de cambios automática desde un modo operativo diferente de "P"
hacia el modo operativo "P". Solamente cuando la tensión del
resorte 13 de brazos ha alcanzado la tensión de retorno se acoplan
entre sí el elemento 4 de ajuste y el elemento 5 de control por
medio del electroimán 12. Para evitar un posible giro del árbol 3
al tensarse el resorte 13 de brazos, el elemento 4 de ajuste puede
estar asegurado frente a un giro durante el proceso de tensado
mediante un mecanismo por el cual el elemento 4 de ajuste se libera
de nuevo tras el proceso de tensado. Para conectar los modos
operativos "R", "N" y "D" a partir del modo
operativo "P" se gira el árbol 3 mediante el motor 10 a través
del acoplamiento dentado acoplado en sentido de giro positivo, de
modo que la tensión del resorte 13 de brazos para todos los modos
operativos de la caja 2 de cambios automática se fija de manera
constante en la tensión de retorno mientras que se mantenga el
estado acoplado.
Según la segunda forma de realización, en
contraposición a la primera forma de realización en el estado
acoplado para el cambio entre los modos operativos de la caja 2 de
cambios automática no debe aplicarse ningún trabajo adicional por
parte del motor 10 para tensar el resorte 13 de brazos.
Si ahora se produce un corte de tensión en el
vehículo, entonces se interrumpe la alimentación de corriente del
electroimán 12 y no se ejerce ninguna fuerza de acoplamiento en el
elemento 5 de control. El par de torsión transmitido en el elemento
4 de ajuste por el resorte 13 de brazos tensado hasta la tensión de
retorno provoca que el elemento 5 de control se separe del elemento
de ajuste debido a la fuerza de separación. A continuación, el
elemento 4 de ajuste gira hacia atrás a la posición angular asociada
al modo operativo "P" por medio del resorte 13 de brazos
debido a su tensión, por lo que al mismo tiempo la caja 2 de cambios
automática vuelve mediante el árbol 3 al modo operativo "P",
en el que está conectado el freno de estacionamiento.
Para que el elemento 4 de ajuste también pueda
ser girado hacia atrás por el resorte 13 de brazos, en el estado
desacoplado es necesaria una sujeción del elemento 5 de control con
vistas a un movimiento de giro con respecto al elemento 4 de
ajuste. Esta sujeción no necesaria en la primera forma de
realización tiene lugar gracias al engranaje helicoidal formado por
el tornillo 11 sin fin cilíndrico y la rueda 9 dentada que presenta
un frenado automático suficientemente alto para evitar una torsión
del elemento 5 de control debido a la tensión de muelle del resorte
13 de brazos.
- 1
- dispositivo de cambio
- 2
- caja de cambios automática
- 3
- árbol
- 4
- elemento de ajuste
- 5
- elemento de control
- 6
- corona dentada en el elemento de ajuste
- 7
- corona dentada en el elemento de control
- 8
- serie de dientes en el elemento de control
- 9
- rueda dentada
- 10
- motor
- 11
- tornillo sin fin cilíndrico
- 12
- electroimán
- 13
- resorte de brazos
- 14
- contrasoporte
Claims (8)
1. Dispositivo (1) para cambiar un medio mecánico
de cambio entre un primer estado de cambio y al menos un segundo
estado de cambio, especialmente para conectar y desconectar un freno
de estacionamiento para una caja (2) de cambios automática con
- un elemento (4) de ajuste acoplado con el medio
de cambio para cambiar entre los estados de cambio,
- un elemento (5) de control que puede acoplarse
con el elemento (4) de ajuste,
- un dispositivo (5, 6, 7, 12) de acoplamiento
que puede accionarse a través de una señal eléctrica, por medio del
cual el elemento (4) de ajuste y el elemento (5) de control pueden
acoplarse entre sí, y está configurado de tal manera que en el caso
de un fallo de la señal eléctrica el elemento (4) de ajuste y el
elemento (5) de control están desacoplados uno del otro,
- un dispositivo (8, 9, 10, 11) de accionamiento
acoplado con el elemento (5) de control para accionar el elemento
(5) de control y
- un medio (13) elástico previsto para cambiar el
medio de cambio al primer estado de cambio, el cual está acoplado
con el elemento (4) de ajuste y con un contrasoporte (14), y en el
segundo estado de cambio está tensado con respecto al elemento (4)
de ajuste de tal manera que en el estado desacoplado el medio de
cambio se cambia al primer estado de cambio a través del medio (4)
de ajuste por el medio (13) elástico,
caracterizado porque
- el elemento (4) de ajuste y el medio de cambio
están acoplados entre sí mediante un árbol (3), el elemento (4) de
ajuste está unido con el árbol de manera resistente al giro y el
medio de cambio se conmuta mediante un movimiento de giro del árbol
(3) entre el primer y el segundo estado de cambio y
- el elemento (5) de control se coloca de manera
giratoria con respecto al árbol (3) y el elemento (4) de ajuste y
el elemento (5) de control están conectados entre sí de manera
resistente al giro en el estado acoplado, configurando el elemento
(4) de ajuste y el elemento (5) de control un acoplamiento dentado
con una corona (6, 7) dentada en cada caso en las superficies
dirigidas una hacia la otra.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que el medio de cambio está configurado como freno de
estacionamiento de una caja de cambios automática, el primer estado
de cambio corresponde al estado del freno de estacionamiento
conectado, y el segundo estado de cambio corresponde al estado del
freno de estacionamiento desconectado.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 ó 2, en el que el medio (13) elástico está configurado como un
resorte en espiral, un resorte de brazos o un muelle de flexión
enroscado de forma helicoidal y está sujeto en un extremo al
elemento (4) de ajuste y en el otro extremo, al contrasoporte
(14).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
2 a 3, en el que el contrasoporte (14) está previsto en la caja (2)
de cambios automática o en un lugar fijo con respecto a la caja (2)
de cambios automática.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, en el que el contrasoporte (14) está previsto en el elemento
(5) de control.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, en el que el dispositivo (5, 6, 7, 12) presenta en cada
caso, tanto en el elemento (4) de ajuste, como también en el
elemento (5) de control, una zona que puede magnetizarse y al menos
una de estas zonas que pueden magnetizarse está formada por un
electroimán (12) que puede activarse a través de la señal
eléctrica.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, en el que el dispositivo (8, 9, 10, 11) de accionamiento
presenta un motor (10) que está acoplado con el elemento (5) de
control para el giro del mismo por medio de un engranaje (9, 11)
helicoidal.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, en el que la señal eléctrica puede controlarse para adoptar
el estado de señal de una unidad de control asociado al fallo de la
señal eléctrica.
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