ES2287682T3 - Sistema de control servo-asistido para los engranajes de una caja de engranajes de doble embrague de un vehiculo a motor. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de control servoasistido para los engranajes de una caja de engranajes de doble embrague de un vehículo a motor, en particular una caja de engranajes de seis ó siete velocidades, comprendiendo el sistema: un primer dispositivo accionador (11) operado hidráulicamente para controlar el engranado de un primer conjunto de engranajes (I, III, V; VII, R; I, III, V, R) mediante movimientos de selección y engranado; un segundo dispositivo accionador (12) operado hidráulicamente para controlar el engranado de un segundo juego de engranajes ( II, IV, VI) mediante movimientos de selección y engranado; una primera válvula (54) de solenoide dispuesta para poner el primer o segundo dispositivo accionador (11, 12) en comunicación alternativamente con una fuente de fluido bajo presión; una segunda válvula (37) de solenoide dispuesta para controlar los movimientos de selección del dispositivo accionador (11, 12) que eventualmente está en comunicación con la fuente de fluido; y una tercera válvula(35) de presión proporcional y una cuarta válvula (36) de solenoide de presión proporcional dispuesta para controlar los movimientos de engranado del dispositivo accionador (11, 12) que eventualmente está en comunicación con la fuente de fluido; de una manera tal que la operación de cambio de engranaje requiere la intervención de al menos cuatro válvulas de solenoide.
Description
Sistema de control
servo-asistido para los engranajes de una caja de
engranajes de doble embargue de un vehículo a motor.
La presente invención se refiere a un sistema de
control servo-asistido del tipo
electro-hidráulico, accionable para controlar el
cambio entre los diversos engranajes de una caja de engranajes de
doble embrague de un vehículo a motor, en particular una caja de
engranajes de seis ó siete velocidades.
Un sistema de control de engranajes es conocido
a partir de la solicitud italiana de patente nº TO2003A001023 a
nombre del solicitante, el cual es capaz de controlar el
desplazamiento de los cuatro manguitos de engranado de una caja de
engranajes de seis velocidades de un vehículo a motor, tanto si este
es del tipo de doble embrague o del tipo de embrague único con
control robotizado. Este sistema fundamentalmente conocido
comprende:
- un primer dispositivo de control para
controlar el desplazamiento de los manguitos de acoplamiento
asociados con los engranajes controlados por el primer árbol de
entrada de la caja de engranajes, es decir el primer, tercer,
quinto y sexto engranajes, así como el engranaje inverso; y
- un segundo dispositivo de control para control
el desplazamiento del manguito de acoplamiento asociado con los
engranajes controlados por el segundo árbol de entrada de la caja de
engranajes, es decir el segundo y cuarto engranajes.
El primer dispositivo de control está provisto
de un tambor que está montado de forma rotatoria alrededor de su
propio eje en la superficie cilíndrica lateral la cual está provista
de tres ranuras de control cada una de las cuales encaja con un
respectivo pasador para desplazarlo en la dirección del eje del
tambor durante la rotación de éste último. Cada uno de los tres
pasadores están conectados a una respectiva horquilla que controla
el desplazamiento del respectivo manguito de acoplamiento. El
segundo dispositivo de control está provisto de un vástago
deslizable que transporta una horquilla para controlar el
desplazamiento del manguito de acoplamiento del segundo y cuarto
engranajes.
De acuerdo con una primera realización este
sistema de control conocido es accionado electrohidráulicamente.
Los dos dispositivos de control son controlados alternativamente por
una primera válvula de solenoide proporcional que controla el
cambio ascendente, y mediante una segunda válvula de solenoide
proporcional que controla el cambio descendente, las dos válvulas
de solenoide modulan la presión del fluido de trabajo proporcionado
por una bomba en una línea de entrega y alternativamente conectan
una primera y segunda líneas de entrega de un distribuidor de seis
vías con la línea de entrega desde la bomba ó con una línea de
descarga. El distribuidor de seis vías está conectado
adicionalmente al accionador hidráulico del primer dispositivo de
control a través de la tercera y cuarta líneas de salida y al
accionador hidráulico del segundo dispositivo de control a través
de la quinta y sexta líneas de salida.
Este sistema de control conocido, en combinación
con la caja de engranajes de seis velocidades de doble embrague
descrito en el anterior documento, hace posible llevar a cabo
múltiples cambios de engranaje en el modo "servoaccionado"
durante las siguientes maniobras de cambio descendente: De sexta a
cuarta ó a segunda, de quinta a segunda y de cuarta a primera. Las
restantes maniobras de cambio descendente pueden, sin embargo,
llevarse a cabo de una manera tradicional, esto es con la
interrupción de la transmisión de momento de torsión.
Un ejemplo adicional de un sistema de control
servoasistido para los engranajes de una caja de engranajes de seis
velocidades de doble embrague para un vehículo a motor es conocido a
partir de la solicitud de patente alemana DE 101 34 115. Este
sistema de control conocido incluye un circuito hidráulico para
controlar cuatro cilindros hidráulicos de doble acción para la
actuación de cuatro manguitos de acoplamiento, es decir un primer
manguito que efectúa el engranado del primer o tercer engranajes, un
segundo manguito que efectúa el engranado del quinto engranaje, un
tercer manguito que efectúa el engranado del segundo o cuarto
engranajes y un cuarto manguito que efectúa el engranado del sexto
engranaje o del engranaje inverso. El circuito hidráulico está
subdividido en una primera porción destinada a controlar los
engranajes impares y una segunda porción destinada a controlar los
engranajes pares y el engranaje inverso. Aguas arriba de cada
porción de circuito está dispuesta una válvula piloto que controla
el suministro de aceite bajo presión a la respectiva porción de
circuito. Cada porción de circuito incluye un par de válvulas de
solenoide proporcionales que controlan los cilíndricos hidráulicos
de doble acción para accionar los manguitos de acoplamiento de los
engranajes asociados con esta porción de circuito. Entre los
cilindros hidráulicos de doble acción y las cuatro válvulas de
solenoide proporcionales asociado está interpuesto entre ellas un
distribuidor.
Este sistema de control conocido hace posible
llevar a cabo múltiples cambios de engranaje directamente en el
modo "servo accionado" (esto es no secuencialmente) entre
engranajes no asociados dentro del mismo árbol de entrada de la
caja de engranajes. Esto tiene, sin embargo la desventaja de
requerir un gran número de componentes teniendo por ello un coste
elevado.
El objeto de la invención es proporcionar un
sistema electro-hidráulico de control para una caja
de engranajes de seis ó más velocidades de un vehículo a motor,
independientemente de si es de doble embrague o del tipo de
embrague único con control robotizado, que tiene menor número de
componentes y por ello menor coste que el de la técnica anterior,
que hace posible llevar a cabo el mayor número posible de múltiples
cambios de engranaje directamente en el modo "servo accionado"
(esto es, no secuencialmente)disponible de la arquitectura
de la caja de engranajes, y que es fácilmente adaptable a diferentes
versiones de caja de engranajes de tal manera que permita una
reducción adicional en los costes de producción.
Este y otros objetos se consiguen de acuerdo con
la invención mediante un sistema de control que tiene las
características definidas en la reivindicación 1 adjunta.
Características ventajosas adicionales del sistema de control de la
invención se especifican en las reivindicaciones dependientes.
Las características y ventajas de la invención
quedarán claras a partir de la siguiente descripción detallada,
dada puramente a modo de ejemplo no limitativo con referencia a los
dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 es una ilustración esquemática de
una primera realización de un sistema de control servo asistido de
caja de engranajes de acuerdo con la presente invención;
la figura 2 es una vista en sección axial de una
caja de engranajes de embrague gemelo de seis velocidades conocida
para la cual está destinado el sistema de la figura 1;
la figura 3 es una vista esquemática que muestra
los dos accionadores del sistema de control de la figura 1 junto
con los respectivos miembros de acoplamiento:
la figura 4 es una vista de la flecha F de la
figura 3 que muestra tres dedos de engranado asociados con el
accionador para controlar los engranajes impares y el engranaje
inverso del sistema de control de la figura 1;
la figura 5 es una vista de la flecha F de la
figura 3 que muestra los dos dedos de engranado, asociados con el
accionador para controlar los engranajes pares del sistema de
control de la figura 1;
las figuras 6A a 6H muestran la secuencia de
operaciones necesarias para efectuar el engranado del séptimo
engranaje empezando desde la condición neutral entre el primer y
tercer engranajes del sistema de control de la
figura 1;
figura 1;
las figuras 7 y 8 son ilustraciones esquemáticas
de una segunda y, respectivamente, una tercera realización de un
sistema de control servo asistido de cambio de engranajes para una
caja de engranajes de acuerdo con la presente invención, ambas
destinadas a una caja de engranajes de seis velocidades de doble
embrague derivada de la caja de engranajes de siete velocidades de
la figura 2;
la figura 9 es una ilustración esquemática de
una cuarta realización de un sistema de control de cambio de
engranaje servo asistido para una caja de engranajes de acuerdo con
la presente invención, destinada a una caja de engranajes
robotizada de siete velocidades de embrague único derivada de la
caja de engranajes de siete velocidades de la figura 2; y
la figura 10 es una ilustración esquemática de
una quinta realización de un sistema de control servo asistido de
cambio de engranajes para una caja de engranajes, de acuerdo con la
presente invención, destinada para una caja de engranajes
robotizada de seis velocidades de embrague único derivada de la caja
de engranajes de siete velocidades de la figura 2.
Las piezas y componentes asociados a los
distintos engranajes directos de la caja de engranajes están
indicados en los dibujos con los números romanos I, II, III, IV, V,
VI y VII, respectivamente para los engranajes primero, segundo,
tercero, cuarto, quinto, sexto y séptimo, mientras que las piezas y
componentes asociados con el engranaje inverso están indicados con
la letra R.
La figura 2 muestra en sección axial una caja de
engranajes de siete velocidades de doble embrague para un vehículo a
motor que forma el objeto de la solicitud de patente europea No.
04425283.1 a nombre del solicitante.
La caja de engranajes de la figura 2 comprende
un primer manguito 141 de acoplamiento desplazable selectivamente a
la izquierda y a la derecha para encajar con el primer y tercer
engranajes respectivamente, un segundo manguito 142 de acoplamiento
desplazables selectivamente a la izquierda y a la derecha para
encajar el séptimo y sexto engranajes, respectivamente, un tercer
manguito 143 de acoplamiento desplazable selectivamente a izquierda
y derecha para encajar el engranaje inverso y el quinto engranaje
respectivamente, y un cuarto manguito 144 de acoplamiento
desplazable selectivamente a la izquierda y a la derecha para
encajar el segundo y cuarto engranajes, respectivamente. Los cuatro
manguitos 141-144 de acoplamiento son en sí de tipo
conocido y no serán, por ello, descritos en
detalle.
detalle.
La caja de engranajes de la figura 2 hace
posible llevar a cabo todos los cambios secuenciales de engranajes
en el modo "servo accionado", excepto entre el sexto y séptimo
engranajes, siendo el engranado de estos dos engranajes controlado
por el mismo manguito 142. Sin embargo, esta caja de engranajes hace
posible llevar a cabo múltiples cambios de engranaje en el modo
"servo accionado" durante las siguientes maniobras de cambio
descendente, de séptima a cuarta o segunda, de sexta a tercera o
primera, de quinta a segunda y de cuarta a primera.
\newpage
El engranado de los diferentes engranajes de la
caja de engranajes de la figura 2 puede ser efectuado, de acuerdo
con una primera realización de la invención, por medio del sistema
de control esquemáticamente mostrado en su totalidad en la figura
1.
Con referencia a la figura 1, el sistema de
control comprende fundamentalmente un primer dispositivo accionador
11 destinado a controlar el desplazamiento de los manguitos 141, 142
y 143 de acoplamiento con objeto de engranar selectivamente uno de
los engranajes controlado por un primer árbol primario 110 de la
caja de engranajes, es decir el primero, tercero, quinto, séptimo e
inverso, y un segundo dispositivo accionador 12 destinado a
controlar el desplazamiento de los manguitos 142 y 144 de
acoplamiento con objeto de engranar selectivamente uno de los
engranajes controlado por un segundo árbol primario 112, es decir el
segundo, cuarto y sexto. Según se muestra esquemáticamente en la
figura 2, y como será explicado en detalle en lo sucesivo, el
segundo manguito 142 de acoplamiento asociado con el sexto y
séptimo engranaje está controlado mediante una única horquilla
indicada como 27, sobre la cual pueden actuar ambos dispositivos
accionadores 11 y 12. Preferiblemente, el primer dispositivo
accionador 11 es del tipo llamado de leva en S, mientras que el
segundo dispositivo accionador 12 es del tipo de ejes gemelos.
Haciendo referencia también a la figura 3, el
dispositivo accionador 11 comprende, de una manera en sí conocida,
un árbol con su eje x1 (perpendicular a los ejes de los árboles
primarios 110 y 112 de la caja de engranajes) y un cilindro 16
dispuesto coaxialmente al árbol 14 y que tiene una hendidura 18 en
forma de S. El árbol 14 puede girar en torno a su eje x1 (según se
indica mediante la flecha T1). El cilindro 16 solo puede
trasladarse, por otro lado, en la dirección de su eje x1, según se
indica mediante la flecha Z1. Un pasador conectado de forma motriz
al árbol 14 encaja en la ranura 18 del cilindro 16 de manera que
conecte los movimientos de rotación y traslación del árbol con la
traslación del cilindro. El árbol 14 está provisto adicionalmente de
dos dedos 21 y 22 de engranado y una palanca 23 de control
conectada de forma motriz a la misma. El primer dedo 21 de
engranado está dispuesto para engranar en una ventana 24 de
engranado de una primera horquilla accionadora asociada con el
primer manguito 141 (primer y tercer engranajes) o en una ventana 26
de engranado de una segunda horquilla accionadora 27 asociada con
el segundo manguito 142 (sexto y séptimo engranaje). El segundo dedo
22 de engranado está dispuesto para engranar en una ventana 28 de
engranado de una tercera horquilla accionadora 29 asociada con el
tercer manguito 143 (quinto engranaje y engranaje inverso). Los dos
dedos 21 y 22 de engranado están dispuestos a lo largo del árbol 14
de una manera tal que solo uno de estos está alineado con una de
las tres ventanas 24, 26 y 28 a la vez. La ranura 18 en forma de S
del cilindro 16 comprende un par de secciones rectas 18a y 18b, que
se extienden transversalmente al eje x1 en lados opuestos con
respecto a este último y están distanciadas entre sí en la
dirección del eje x1 por una distancia igual al rango de los
engranajes y una sección inclinada 18c que se une con las dos
secciones rectas 18a y 18b.
La rotación del árbol 14 es controlada por un
accionador hidráulico 30 de doble acción a través de la palanca 23
de control. El cilindro 16 es inmovilizable axialmente por medio de
un dispositivo 32 de inmovilización formado por ejemplo por un
accionador hidráulico de acción única, que en la condición de reposo
deja libre al cilindro para trasladarse axialmente a lo largo de su
eje. Las dos cámaras del accionador hidráulico 30 están conectadas
a un distribuidor de tres entradas y seis salidas a través de una
primera línea OL1 de salida y una segunda línea OL2 de salida. Por
otro lado, una tercera línea OL3 de salida está conectada desde el
distribuidor 34 al accionador 32. El distribuidor 34 está conectado
a un suministro de fluido bajo presión (no ilustrado) a través de
una primera línea IL1 de entrada, en la que está dispuesta una
primera válvula proporcional 35 de solenoide, a través de una
segunda línea IL2 de entrada, en la cual está dispuesta una segunda
válvula 36 de solenoide de presión proporcional, y a través de la
tercera línea IL3 de entrada en la que está dispuesta una válvula
37 de solenoide de encendido/apagado.
El distribuidor 34 está normalmente en una
primera posición de trabajo tal que la línea IL1 de entrada está
conectada a la línea OL1 de salida, la línea IL2 de entrada está
conectada a la línea OL2 de salida y la línea IL3 de entrada está
conectada a la línea OL3 de salida. De este modo, el accionador está
controlado por medio de dos válvulas 35 y 36 de solenoide
proporcionales con objeto de controlar la rotación del árbol 14 del
primer dispositivo accionador 11, mientras que el accionador 32
está controlado por medio de una válvula 37 de solenoide de
encendido/apagado con objeto de inmovilizar o liberar el movimiento
axial del cilindro 16.
En la figura 1 se muestra el sistema de control
en la condición neutra entre el primer y tercer engranajes, en la
que el primer dedo 21 de engranado está axialmente alineado con la
ventana 24 de engranado de la horquilla accionadora 25 asociada con
el manguito 141 del primer y tercer engranajes y está dispuesta con
espacio libre dentro de esta ventana. En esta condición, el pasador
20 del árbol 14 está colocado a mitad de camino a lo largo de la
sección inclinada 18c de la ranura 18 del cilindro 16.
Si ahora, el árbol 14 es impulsado para rotar de
forma antihoraria como se ve en F en las figuras 1 y 3,
proporcionando fluido bajo presión al accionador 30 a través de las
líneas IL1 y OL1 bajo el control de la válvula 35 de solenoide (de
una manera tal que el accionador 30 se traslada hacía la derecha con
respecto al observador de la figura 1), el pasador 20, que está
impulsado de forma motriz al árbol 14 fuerza el cilindro 16 que
puede trasladarse puesto que el dispositivo 32 de inmovilización no
está activo, para deslizarse a lo largo de la sección inclinada 18c
de la ranura 18, provocando así el desplazamiento hacía arriba de
este último. Además, el dedo 21 de engranado, que rota rígidamente
con el árbol 14 provoca que la horquilla 25, junto con la camisa
141 se muevan hacía la izquierda engranando así con el primer
engranaje. Si, por otro lado, partiendo de la condición neutra el
árbol 14 es impulsado para rotar en el sentido horario, es engranado
el tercer engranaje. Como se muestra claramente en la figura 1, la
ventana 24 de engranado de la horquilla 25 asociada con el primer y
tercer engranajes tiene una anchura significativamente mayor que la
de las otras ventanas 26 y 28 de engranado. El espacio libre entre
el dedo 21 de engranado y la ventana 24 de engranado es, por ello,
correspondientemente mayor que el del mismo dedo y la ventana 26 de
engranado (asociada con el séptimo engranaje) o entre el dedo 22 de
engranado y la ventana 28 de engranado (asociada con el quinto
engranaje y el engranaje inverso). Esto hace posible dar al árbol
24 una pequeña rotación en una dirección o en la otra, partiendo de
la posición neutra entre el primer y tercero, sin provocar por ello
el engranado del engranaje primero o tercero. Estas dos posiciones
de partida de engranado del primer y tercer engranajes sirven
durantes las fases de engranado del quinto y séptimo engranajes,
respectivamente, como será explicado en detalle en lo sucesivo.
Haciendo referencia a las figuras 6A a 6H, será
ahora descrita la operación de engranado del séptimo engranaje.
Partiendo de la posición neutra entre el primer y tercer engranajes
(figuras 6A), el árbol 14 es impulsado para rotar en sentido
antihorario solamente a través de un ángulo tal que cancele el
espacio libre entre el dedo 21 de engranado y la correspondiente
ventana 24 de engranado (figura 6B). Pasando desde la condición de
la figura 6A a la condición de la figura 6B, el pasador del árbol 14
rota hasta alcanzar el punto en el cual empieza la sección
horizontal 18B de la ranura 18. Mientras que debido a la sección
inclinada 18C de la ranura 18 el cilindro 16 se traslada axialmente
hacía abajo. En este punto el dispositivo 32 de inmovilización es
accionado por medio de la válvula 37 de solenoide de manera que
inmovilice axialmente el cilindro 16. Entonces el árbol 14 es
impulsado para rotar de nuevo, pero esta vez de forma antihoraria.
Puesto que el cilindro 16 está inmovilizado, el pasador 20 se
desliza a lo largo de toda la sección inclinada 18C de la ranura 18
desde la sección horizontal superior 18B hasta la sección
horizontal inferior 18a, provocando así que el árbol 14 se traslade
hacía abajo un rango de una manera tal que se alinee el dedo 21 de
engranado axialmente con la ventana 26 de la horquilla 27 del
séptimo engranaje (figura 6F). En este punto, continuando con la
rotación antihoraria del árbol 14, el pasador 20 se mueve a lo
largo de la sección horizontal 18a de la ranura 18, mientras que el
dedo de engranado provoca que la horquilla 27 se mueva hacía la
izquierda junto con el manguito 142, encajando así con el séptimo
engranaje (figura 6H).
El engranado del quinto engranaje que empieza
desde la condición neutra de la figura 1 tiene lugar de una manera
simétrica a la de séptimo engranaje (siendo necesario en este caso
impulsar el árbol 14 para rotar de forma antihoraria en vez de
horaria, utilizando la válvula 35 de solenoide) y no será descrito
por ello en detalle.
Para encajar el engranaje inverso partiendo
desde la condición neutra de la figura 1, se llevan a cabo en
secuencia, las siguientes operaciones:
- rotación de forma antihoraria del árbol 14
hasta la posición de partida del engranado del primer engranaje de
una manera tal que se desplace el cilindro 16 axialmente hacía
arriba,
- inmovilización del cilindro 16,
- rotación de forma antihoraria del árbol 14
hasta la posición de partida del engranado del quinto engranaje, de
una manera tal que se desplace el árbol 14 axialmente hasta que el
dedo 22 de engranado es llevado a la alineación con la ventana 28
de engranado de la horquilla 29 asociada con el quinto engranaje y
el engranaje inverso;
- liberación del cilindro 16; y
- rotación en sentido antihorario del árbol 14
de una manera tal que desplace la horquilla 29, junto con la camisa
143, hacía la izquierda para engranar el engranaje inverso.
Volviendo a la figura 1, el segundo dispositivo
accionador 12 comprende un árbol 40 montado de manera que rote
alrededor de su eje x2 (según se indica mediante la flecha R2) y se
traslade en la dirección de su eje (según se indica mediante la
flecha T2). El árbol 40 está provisto de dos dedos 41 y 42 de
engranado conectados de forma motriz en este punto, de los cuales
el primer dedo 41 de engranado está dispuesto para engranar en una
ventana 44 de engranado de una cuarta horquilla accionadora 45
asociada con el cuarto manguito 144 (segundo y cuarto engranajes),
mientras que el segundo dedo 42 de engranado está dispuesto para
engranar en una ventana adicional 46 de engranado provista en la
segunda horquilla accionadora 27 asociada con la segunda camisa 142
(sexto y séptimo engranajes).
El árbol 40 es normalmente retenido, por ejemplo
mediante la acción elástica de un resorte 48, en una posición tal
que su primer dedo 41 de engranado está axialmente engranado con la
respectiva ventana 44 de engranado (condición neutra entre el
segundo y cuarto engranajes), mientras que su segunda ventana 46 de
engranado está colocada fuera de la respectiva ventana 46 de
engranado. Un accionador hidráulico 50 de acción simple está
dispuesto para desplazar el árbol 40 axialmente contra la acción del
resorte 48 de una manera tal que lleve al primer dedo 41 de
engranado fuera de la respectiva ventana 44 y alinee el segundo dedo
42 de engranado con la respectiva ventana 46 para permitir el
engranado del sexto engranaje. El movimiento rotacional del eje 14
en torno a su eje X2 (movimiento de engranado de engranaje) está
controlado por un accionador hidráulico 52 de doble acción,
ventajosamente idéntico al accionador 30 del primer dispositivo 11
de control, a través de una palanca 53 de control en el árbol 40,
ventajosamente idéntica a la palanca 23 de control en el árbol 14
del primer dispositivo 11.
Las dos cámaras del accionador hidráulico 52 de
doble acción están conectadas al distribuidor 34 a través de una
cuarta línea OL4 de salida y a una quinta línea OL5 de salida,
mientras que el accionador hidráulico 50 de una sola acción está
conectado al distribuidor 34 a través de una sexta línea OL6 de
salida. El distribuidor puede ser controlado por una válvula piloto
54 de solenoide de encendido/apagado para ser desplazado hasta una
segunda posición de trabajo en la cual la línea IL1 de entrada está
conectada a la línea OL4 de salida, la línea IL2 de entrada está
conectada a la línea OL5 de salida y la línea IL3 de entrada está
conectada a la línea OL6 de salida. En este sentido, por medio de
las dos válvulas 35 y 36 de solenoide de presión proporcional en
las dos líneas IL1 y IL2 de entrada, el accionador está controlado
para impulsar el árbol 40 para que rote, mientras que el accionador
está controlado por medio de la válvula 37 de solenoide de
encendido/apagado en la tercera línea IL3 de entrada para desplazar
axialmente el árbol 40 hacía la posición de selección para el sexto
engranaje.
En la figura 1, el segundo dispositivo 12 de
control se muestra en la condición neutra entre el segundo y cuarto
engranajes. Si el árbol 40 se hace rotar ahora de forma antihoraria
(según se ve a partir de F en las figuras 1 y 3), proporcionando
fluido bajo presión al accionador 52 a través de las líneas IL1 y
OL4 bajo el control de la válvula 35 de solenoide, el dedo 41 de
engranado, el cual rota rígidamente con el árbol 40, provoca que la
horquilla 45 se desplace hacía la izquierda junto con la camisa 144,
engranando así el segundo engranaje. Si, por otro lado, partiendo
de la condición neutra el árbol 40 es rotado de forma antihoraria,
se obtiene el engranado del cuarto engranaje. Para engranar el sexto
engranaje es necesario primero desplazar axialmente el árbol 40
dentro de la posición de selección del sexto engranaje (condición de
alineamiento del dedo 42 de engranado con la ventana 46 de
engranado de la horquilla 27), suministrando fluido bajo presión al
accionador 50 a través de las líneas IL3 y OL6 bajo el control de la
válvula 37 de solenoide. En este punto, el árbol 40 se rota de
forma horaria suministrando fluido bajo presión al accionador 52 a
través de las líneas IL2 y OL5 bajo el control de la válvula 36 de
solenoide, de una manera tal que el dedo 42 de engranado desplaza
la horquilla 27, junto con la camisa 142 hacía la derecha.
Gracias al hecho de que la horquilla 27 que
acciona la camisa 142 del sexto y séptimo engranajes son
alternativamente controlables por ambos dispositivos 11 y 12 de
control, el sistema de control hace posible llevar a cabo el mayor
número posible de cambios múltiples de engranaje en el modo
"servoaccionado", empezando desde el séptimo o sexto
engranaje. De hecho, partiendo de la condición de engranado del
séptimo engranaje (por medio del primer dispositivo 11 de control),
el segundo dispositivo 12 de control puede engranar simultáneamente
el segundo o cuarto engranajes de una manera tal que permita el
cambio directo desde el séptimo engranaje al cuarto o segundo
engranaje en un modo "servoaccionado". Se ofrecen las mismas
posibilidades de cambio de engranaje partiendo del quinto
engranaje.
Por otro lado, partiendo de la condición de
engranado del sexto engranaje (por medio del segundo dispositivo 12
de control), el primer dispositivo 11 de control puede engranar
simultáneamente el tercer o primer engranajes de una manera tal que
permita el cambio directo desde el sexto engranaje al tercer o
primer engranaje en el modo "servoaccionado". Se ofrecen las
mismas posibilidades de cambio de engranaje partiendo del cuarto
engranaje.
Además, gracias al hecho de que está provista
una condición inicial del sistema de control en la cual el primer
dispositivo 11 de control está en la posición neutra entre el primer
y tercer engranajes y el segundo dispositivo 12 de control está en
la posición neutra entre el segundo y cuarto engranajes, es posible
llevar a cabo los cuatro primeros cambios de engranaje (de la
posición neutra al cuarto engranaje) sin la necesidad de llevar a
cabo ningún movimiento de selección (desplazamiento axial de los
árboles 14 y 40 de los dos dispositivos de control). De hecho es
suficiente controlar la válvula 54 de solenoide piloto para
seleccionar los árboles 14 ó 40 para controlar y las dos válvulas
proporcionales 35 y 36 de solenoide para impulsar el árbol
seleccionado para que rote en una dirección o en la otra.
Para evitar el riesgo de un engranado erróneo y
un engranaje por uno de los dos dispositivos de control, en
particular el engranado simultáneo en dos engranajes del mismo árbol
primario de la caja de engranajes, está provisto un sistema de
seguridad o sistema llamado "de interinmovilización" que será
ahora ilustrado en detalle. Con referencia a la figura 3, el
sistema "de interinmovilización" comprende un primer
dispositivo 61 de seguridad montado en el árbol 14 del primer
dispositivo 11 de control y un segundo dispositivo 62 de seguridad
montado en el árbol 40 del segundo dispositivo 12 de control. Cada
dispositivo 61, 62 de seguridad es desplazable a lo largo del eje
x1 x2 del respectivo árbol 14, 40 como resultado del movimiento
axial de traslación impartido a este último, y es inmovilizado
frente a la rotación por medio de un tope provisto como una pieza
fija de la caja de engranajes.
El primer dispositivo 61 de seguridad forma un
primer brazo 63 que transporta una proyección axial 64 engranable
en la ventana 24 de engranado de la horquilla 25 del primer y tercer
engranajes, un segundo brazo 65 que transporta una proyección axial
66 engranable en la ventana 26 de engranado de la horquilla 27 del
sexto y séptimo engranajes y un tercer brazo 67 que transporta una
proyección axial 68 engranable en la ventana 28 de engranado de la
horquilla 29 del engranaje inverso y quinto engranajes.
Similarmente, el segundo dispositivo 62 de seguridad forma un
primer brazo 69 que transporta una proyección axial 70 engranable en
la ventana 44 de engranado de la horquilla del segundo y cuarto
engranajes y un segundo brazo 71 que transporta una proyección axial
72 engranable en la otra ventana 46 de engranado de la horquilla 27
del sexto y séptimo engranajes.
Las tres proyecciones axiales 64, 66 y 68 del
primer dispositivo 61 de seguridad están formadas de una manera tal
que dos de ellas engranan en las correspondientes ventanas de
engranado cada vez, evitando así el accionamiento de la respectiva
horquilla, mientras que la tercera proyección se desengrana de la
correspondiente ventana de engranado, que puede ser, por ello,
engranada mediante el correspondiente dedo de engranado. Por
ejemplo, en la condición de funcionamiento ilustrada en la figura
1, la proyección 66 ocupa la ventana 26 de engranado de la
horquilla 27, evitando así el desplazamiento no deseado de esta
horquilla que podría causar el engranado del séptimo engranaje. La
proyección 68 ocupa la ventana 28 de engranado de la horquilla 29,
evitando así el desplazamiento no deseado de esta horquilla que
podría causar el engranado del engranaje inverso o quinto
engranaje. La proyección 64 es, por otro lado, desengranada de la
ventana 24 de engranado de la horquilla 25 de una manera tal que
permite al dedo 21 de engranado engranar el primer o tercer
engranajes. Lo mismo se aplica al segundo dispositivo 62 de
seguridad.
El sistema "de interinmovilización" está
además adecuadamente configurado para evitar la actuación simultánea
de la horquilla 27 del sexto y séptimo engranajes mediante los dos
dispositivos 11 y 12 de control. Para este fin, según se muestra en
el diagrama de la figura 1, las proyecciones 66 y 72 de los dos
dispositivos 61 y 62 de seguridad asociados con la horquilla 27
están dispuestos para cooperar con respectivas superficies 27a y
27b de empalme formadas en la horquilla 27 de una manera tal
que:
- cuando los dos dispositivos 11 y 12 de control
están en una posición neutra entre primer y tercer engranajes y el
otro en la posición neutra entre el segundo y cuarto engranajes, la
proyección 66 está orientada hacía la superficie 27a de empalme de
manera que evite el desplazamiento hacía la izquierda de la
horquilla 27 y, por ello, el engranado del séptimo engranaje, y
similarmente la proyección 72 está orientada hacía la superficie
27b de empalme de manera que evita el desplazamiento hacía la
derecha de la horquilla 27 y, por ello, el engranado del sexto
engranaje;
- cuando el árbol 14 del primer dispositivo de
control es desplazado axialmente (hacía abajo) hacía la posición de
selección del séptimo engranaje, la protección 66 se mueve
alejándose de la superficie 27a de empalme dejando la horquilla 27
libre para desplazarse hacía la izquierda para engranar el séptimo
engranaje, mientras que la proyección 72 continúa para evitar el
desplazamiento hacía la derecha de la horquilla 27 y, por ello, el
engranada erróneo del sexto engranaje; y
- cuando el árbol 40 del segundo dispositivo 12
de control es desplazado axialmente (hacía abajo), hacía la
posición de selección del sexto engranaje, la proyección 72 se mueve
alejándose de la superficie 27b de empalme dejando la horquilla 27
libre de desplazarse hacía la derecha para encajar el sexto
engranaje, mientras la proyección 66 continúa para evitar el
desplazamiento hacía la izquierda de la horquilla 27 y, por ello, el
engranado erróneo del séptimo engranaje.
El dispositivo 11 de control está provisto
adicionalmente de un primer mecanismo 80 de detención mostrado en
la figura 3, que controla la colocación axial del árbol 14
definiendo una primera posición intermedia de selección de la
horquilla 25 del primer y tercer engranajes, una segunda posición de
selección de la horquilla 27 del séptimo y sexto engranajes y una
tercera posición de selección de la horquilla 29 del engranaje
inverso y quinto. El mecanismo 80 de detención comprende, de una
manera en sí conocida, un segmento deslizable 81 fijado al árbol 14
y teniendo tres asientos de engranado correspondientes a dichas tres
posiciones de selección (rangos) del árbol 14 y una bola 82
destinada al encaje a presión durante la acción de un resorte (no
ilustrado) dentro de uno de estos asientos. El árbol 14 está
provisto adicionalmente de un segundo mecanismo 85 de detención,
mostrado en las figuras 3 y 4, que controla la colocación angular
del árbol 14 definiendo una posición neutra central y dos
posiciones opuestas de engranaje. El mecanismo 85 de detención
comprende de una manera en sí conocida, un elemento 86 de agarre
fijado al árbol 14 y teniendo un asiento central 87 de engranado
correspondiente a la posición neutra y un par de superficies
laterales 88 de engranados correspondientes a las posiciones de
engranado, y una bola 89 destinada al encajamiento a presión, bajo
la opción de un resorte (no ilustrado) dentro del asiento 87 ó
dentro de una de las superficies
88.
88.
El segundo dispositivo 12 de control está
provisto de un mecanismo 90 de detención, similar al mecanismo 85
de detención del primer dispositivo 11 de control, que controla la
colocación angular del árbol 40. El mecanismo 90 comprende un
elemento 91 de agarre, fijado al árbol 40 y que tiene un asiento
central 92 engranado correspondiente a la posición neutra y a un
par de superficies laterales 93 de engranado correspondientes a las
posiciones de engranado, y una bola 94 destinada al encaje a
presión durante la acción de un resorte (no ilustrado) dentro del
asiento 92 ó contra una de las superficies 93.
Los sensores de posición (no ilustrados) están
también provistos en los primeros y segundos dispositivos 11 y 12
de control para proporcionar señales indicativas de la posición
axial (para identificar el rango) y la posición angular (para
identificar la posición neutra o la posición engranada) de los dos
árboles 14 y 40.
Una segunda realización de un sistema de control
de caja de engranaje de acuerdo con la invención, destinado a
controlar una caja de engranajes de seis velocidades de doble
embrague obtenida a partir de la caja de engranajes de la figura 2
simplemente eliminando la séptima rueda motriz de engranaje del
primer árbol de salida, se ilustra esquemáticamente en la figura 7,
donde piezas y elementos idénticos o correspondientes a los de la
figura 1 han sido asignados con los mismos números de referencia.
Los dispositivos accionadores 11, 12 y el circuito hidráulico que
controla el suministro de fluido bajo presión a los dos dispositivos
son sustancialmente idénticos a los del sistema de control de la
figura 1, y no serán por ello descritos en detalle. La única
diferencia con respecto a la primera realización es que el primer
dispositivo accionador 11 está dispuesto para controlar solamente
el manguito de acoplamiento del primer y tercer engranajes y el
manguito de acoplamiento del quinto engranaje y engranaje
inverso.
Una tercera realización de la invención, también
está destinada a controlar una caja de engranajes de seis
velocidades de doble embrague obtenida a partir de la caja de
engranajes de la figura 2, se ilustra esquemáticamente en la figura
8, donde piezas y elementos idénticos o correspondientes a los de la
figura 1 se han asignado con las mismas referencias numéricas. En
oposición a la segunda realización de la figura 7, en este caso los
dispositivos accionadores 11 y 12 que controlan el engranado de los
engranajes impares (así como el engranaje inverso) y el de los
engranajes pares, respectivamente, son ambos del tipo de ejes
gemelos.
\newpage
El segundo dispositivo accionador 12, así como
el circuito hidráulico que controla el suministro de fluido bajo
presión a los dos dispositivos 11 y 12, son sustancialmente
idénticos a los de la primera realización de la figura 1, y por ello
no serán descritos en detalle.
El primer dispositivo accionador 11 comprende un
árbol 14 que puede rotar alrededor de su eje x1 (según se indica
mediante la flecha R1) y trasladarse en la dirección de este eje
(según se indica mediante la flecha T1). El árbol 14 está provisto
de dos dedos 21 y 22 de engranado conectados de forma motriz a este,
de los cuales el primer dedo 21 de engranado está dispuesto para
engranar en la ventana 24 de engranado de la horquilla accionadora
25 asociada con el primer y tercer engranajes, mientras que el
segundo 22 de engranado está dispuesto para engranar en la ventana
28 de engranado de la horquilla accionadora 29 asociada con el
primer engranaje y el engranaje inverso.
El árbol 14 está normalmente retenido, por
ejemplo mediante la acción elástica de un resorte 47, en una
posición tal que su primer dedo 21 de engranado está axialmente
alineado con la respectiva ventana 24 de engranado (condición
neutra entre el primer y tercer engranajes), mientras que su segundo
dedo 22 de engranado está situado fuera de la respectiva ventana 28
de engranado. Un accionador hidráulico 49 de acción única está
dispuesto para desplazar axialmente el árbol 14 contra la acción
del resorte 47 de una manera tal que lleve el primer dedo 41 de
engranado fuera de la respectiva ventana 24 y que alinee el segundo
dedo 22 de engranado con la respectiva ventana 28 para el engranado
del engranaje inverso o el quinto engranaje. El movimiento
rotacional del árbol 14 alrededor de su eje x1 (movimiento de
engranado de engranaje) es controlado mediante un accionador
hidráulico 51 de doble acción. Las dos cámaras del accionador
hidráulico 51 de doble acción están conectadas al distribuidor 34
del circuito hidráulico de control a través de las líneas OL1 y OL2
de salida, respectivamente, mientras que el accionador hidráulico
49 de una sola acción está conectado al distribuidor 34 a través de
la línea OL3 de salida.
Ventajosamente, los dos dispositivos
accionadores 11 y 12 son idénticos entre sí de una manera tal que
reducen adicionalmente el coste total del sistema de control.
Una cuarta realización del sistema de control de
la caja de engranajes de acuerdo con la invención será ahora
descrita brevemente, estando el sistema destinado a controlar una
caja de cambios robotizada de siete velocidades, de embrague único,
derivada de la caja de engranajes de la figura 2. Esta realización
se ilustra esquemáticamente en la figura 9, donde piezas y
elementos idénticos correspondientes a los de la figura 1 se han
asignado con los mismos números de referencia.
Dado que no se requiere el engranado simultaneo
de dos engranajes, un único dispositivo 11 de control del tipo de
leva en S es suficiente para engranar todos los engranajes. El
dispositivo 11 de control es estructuralmente idéntico al
anteriormente descrito con referencia a la realización de la figura
1. En este caso, sin embargo un primer dedo 21 de engranado está
dispuesto para engranar alternativamente en una ventana 24 de
engranado de una primera horquilla actuadora 25 de un primer y
segundos engranajes o en una ventana 26 de engranado de una segunda
horquilla accionadora 27 del sexto y séptimo engranajes. Un segundo
dedo 22 de engranado está dispuesto para engranar alternativamente
en una ventana 44 de engranado de una tercera horquilla accionadora
45 del tercer y cuarto engranajes o en una ventana 28 de engranado
de una cuarta horquilla accionadora 29 del quinto engranaje y
engranaje inverso.
La rotación del árbol 14 (movimiento de
engranado) es controlada mediante un accionador hidráulico 30 de
doble acción que está conectado a una fuente de fluido bajo presión
a través de líneas primera y segunda IL1 e IL2 en cada una de las
cuales está dispuesta una respectiva válvula 35 y 36 de solenoide de
presión proporcional. Para inmovilizar el movimiento axial de un
cilindro 16 del dispositivo 11 de control está provisto un
dispositivo 32 de inmovilización formado por ejemplo como un
accionador hidráulico de acción simple controlado mediante una
válvula 37 de solenoide de encendido/apagado a través de una tercera
línea IL3.
Finalmente una quinta realización de un sistema
de control de caja de engranajes de acuerdo con la invención,
destinado a controlar una caja de cambios robotizada de seis
velocidades, de embrague único, derivada de la caja de engranajes
de la figura 2, está esquemáticamente ilustrada en la figura 10,
donde a las piezas y elementos idénticos o correspondientes a los
de la figura 7 se les han dado las mismas referencias numéricas.
Esta quinta realización difiere de la cuarta sustancialmente
solamente en la disposición de las ventanas de engranado, y no será
por ello, descrita en detalle.
El sistema de control servoasistido de acuerdo
con la invención tiene, por ello, la ventaja de requerir un menor
número de válvulas de solenoide que la técnica anterior con las
mismas funciones de funcionamiento (la posibilidad de llevar a cabo
directamente varios cambios múltiples de engranaje en el modo
servoaccionado y la posibilidad de llevar a cabo directa o
indirectamente los restantes cambios múltiples de engranaje, incluso
cuando no se está en el modo "servoaccionado"). Las siguientes
cuatro válvulas de solenoide son de hecho suficientes:
La válvula 54 de solenoide de encendido/apagado
que controla la colocación del distribuidor 34;
La válvula 37 de solenoide de encendido/apagado
que controla el dispositivo de inmovilización del primer dispositivo
accionador 11 para controlar el movimiento de selección para los
engranajes asociados con este dispositivo y que, en el caso de una
caja de engranajes de doble embrague, también controla la colocación
axial del árbol 40 del segundo dispositivo accionador 12
(movimiento de selección);
Las dos válvulas 35 y 36 de presión proporcional
que controlan los movimientos de engranado del primer dispositivo
accionador 11 y, en el caso de una caja de engranajes de doble
embrague, también del segundo dispositivo accionador 12.
En el caso de un sistema de control destinado a
una caja de engranajes de doble embrague, los dos dispositivos
accionadores respectivamente de tipo de leva en S y de tipo de ejes
gemelos, utilizan el máximo número posible de componentes en común,
lo que permite reducir el coste total del sistema. Además, tanto el
sistema de control destinado a una caja de engranajes de doble
embrague como el destinado a una caja de engranajes de embrague
simple usan preferiblemente un dispositivo accionador del tipo de
leva en S. Los dos sistemas pueden por ello compartir un gran
número de componentes y ser fabricados así en la misma instalación
de producción.
El sistema de control de engranajes de acuerdo
con la invención tiene adicionalmente una alta flexibilidad de
configuración, puesto que puede ser adaptado para controlar una caja
de engranajes de seis ó siete velocidades de doble embrague, o una
caja de engranajes de seis ó siete velocidades de embrague
único.
El sistema de control de engranajes de acuerdo
con la invención puede estar adicionalmente provisto como una
versión adicional, de tal manera que aumente las posibilidades de
aplicación con una modificación mínima de la caja de engranajes
manual.
Claims (9)
1. Un sistema de control servoasistido para los
engranajes de una caja de engranajes de doble embrague de un
vehículo a motor, en particular una caja de engranajes de seis ó
siete velocidades, comprendiendo el sistema:
un primer dispositivo accionador (11) operado
hidráulicamente para controlar el engranado de un primer conjunto
de engranajes (I, III, V; VII, R; I, III, V, R) mediante movimientos
de selección y engranado;
un segundo dispositivo accionador (12) operado
hidráulicamente para controlar el engranado de un segundo juego de
engranajes (II, IV, VI) mediante movimientos de selección y
engranado;
una primera válvula (54) de solenoide dispuesta
para poner el primer o segundo dispositivo accionador (11, 12) en
comunicación alternativamente con una fuente de fluido bajo
presión;
una segunda válvula (37) de solenoide dispuesta
para controlar los movimientos de selección del dispositivo
accionador (11, 12) que eventualmente está en comunicación con la
fuente de fluido; y
una tercera válvula (35) de presión proporcional
y una cuarta válvula (36) de solenoide de presión proporcional
dispuesta para controlar los movimientos de engranado del
dispositivo accionador (11, 12) que eventualmente está en
comunicación con la fuente de fluido;
de una manera tal que la operación de cambio de
engranaje requiere la intervención de al menos cuatro válvulas de
solenoide.
2. Un sistema de control de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende adicionalmente un distribuidor (34)
interpuesto entre la fuente de fluido a presión y dichos
dispositivos accionadores primero y segundo (11, 12) siendo el
distribuidor desplazable bajo el control de la primera válvula (54)
de solenoide entre una primera posición de trabajo en la cual este
pone la fuente de fluido a presión en comunicación con el primer
dispositivo accionador (11) y una segunda posición de trabajo en la
cual este pone la fuente de fluido a presión en comunicación con el
segundo dispositivo accionador (12).
3. Un sistema de control de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, en el que dichas válvulas primera y segunda
(54, 37) de solenoide son del tipo encendido/apagado.
4. Un sistema de control de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el primer
dispositivo accionador (11) controla el engranado de los engranajes
impares (I, III, V, VII; I, III, V) y el engranaje inverso (R) y el
segundo dispositivo accionador (12) controla el engranado de los
engranajes pares (II, IV, VI).
5. Un sistema de control de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el primer
dispositivo accionador (11) es del tipo de leva en S.
6. Un sistema de control de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el
segundo dispositivo accionador (12) es del tipo de eje gemelos.
7. Un sistema de control de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el primer
y segundo dispositivo accionador (11, 12) son ambos del tipo de eje
gemelos.
8. Un sistema de control de acuerdo con las
reivindicaciones 5 y 6 en el cual cada uno de los dispositivos
accionadores primero y segundo (11, 12) comprende un árbol (14, 40)
girable alrededor de su eje (x1, x2) y un accionador hidráulico
(30,52) de doble acción controlable mediante las válvulas tercera y
cuarta (35, 36) de solenoide de presión proporcional para provocar
la rotación del respectivo árbol (14, 40) en una dirección o en la
otra.
9. Un sistema de control de acuerdo con la
reivindicación 8, en el cual el primer dispositivo accionador (11)
incluye adicionalmente un cilindro (16) dispuesto coaxialmente al
árbol respectivo (14) y es capaz de trasladarse en la dirección de
su eje (x1) y un accionador hidráulico (32) de una sola acción
dispuesto para inmovilizar la traslación del cilindro (16), el
segundo dispositivo accionador (12) comprende un accionador
hidráulico (50) de una sola acción dispuesto para desplazar
axialmente el respectivo árbol (40), y dicha segunda válvula (37)
de solenoide está dispuesta para controlar alternativamente
cualquiera de dichos accionadores hidráulicos (32, 50) de una sola
acción.
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