ES2303304T3 - Sistema de transmision. - Google Patents

Abstract

Un sistema de transmisión que incluye unos primero y segundo ejes rotatorios (1, 7) y unos medios para transferir la tracción de uno de los ejes al otro eje incluyendo unas primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) cada una montada rotatoriamente sobre el primer eje (1), y un montaje seleccionador (13) para transmitir selectivamente un par entre el primer eje (1) y la primera rueda dentada (3) y entre el primer eje (1) y la segunda rueda dentada (5), en el que el montaje seleccionador (13) incluye un montaje accionador (31) y unos primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) que están dispuestos para selectivamente bloquear las primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) para su rotación con el primer eje (1) independientemente el uno del otro, estando dicho montaje seleccionador (13) dispuesto de tal forma que, cuando se transmite una fuerza de tracción, uno de los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) transmite un par entre la rueda dentada engranada y el primer eje (1) y el otro conjunto de miembros de engranaje está entonces en situación de no embragado, en el que el montaje accionador (31) está dispuesto para utilizar el conjunto no embragado de miembros de engranaje para bloquear la rueda dentada no embragada para su rotación con el primer eje (1) para efectuar un cambio de engranaje, caracterizado porque el montaje seleccionador (13) está dispuesto de tal forma que, cuando los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) engranan con una de las primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) el huelgo cuando se desplaza entre la aceleración y la desaceleración es inferior o igual a cuatro grados.

Description

Sistema de transmisión.

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La presente invención se refiere al campo de los sistemas de transmisión y de los mecanismos selectores utilizados en los sistemas de transmisión para seleccionar una relación de engranaje, y en particular a los sistemas de transmisión tipo garra, de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1, 23.

Un sistema de transmisión tipo garra conocido se describe en el documento de la técnica anterior más próximo WO 01/29440. El sistema de transmisión divulgado en ese documento es particularmente apropiado para su uso en vehículos de carreras. Al cambiar de marcha utilizando cajas de cambios manuales convencionales hay una interrupción del par motor cuando se saca una primera marcha y se selecciona una segunda marcha. En vehículos de carreras es necesario reducir el tiempo de interrupción del par al mínimo potenciando al máximo con ello la cantidad de tiempo en la que un motor tracciona el vehículo. Las interrupciones del par motor que duran décimas de segundo entre cambios de marcha tienen un impacto considerable en el rendimiento del vehículo y por tanto en el puesto de una carrera. El sistema de transmisión del documento WO 01/29440 da respuesta a este problema utilizando unos anillos de garra que pueden engranar con unos anillos rebajados fijados a las marchas primera y segunda marchas montados sobre un eje de entrada, y un accionador para desplazar los anillos de garra engranándolos y desengranándolos de los anillos rebajados. De forma que la primera marcha está todavía metida cuando se selecciona la segunda marcha, reduciendo con ello el tiempo de reducción del par hasta prácticamente cero.

Las cajas de cambio convencionales utilizan unos conos de sincronización para reducir la cantidad de huelgo experimentado: sin embargo, estos tienen el inconveniente de que las interrupciones del par son relativamente largas al cambiar de marcha. Unas amplias interrupciones del par afectan a la eficiencia del vehículo, y en particular suponen un consumo de combustible incrementado y elevadas emisiones.

Un problema de la invención divulgada en el documento WO 01/29440 es que el huelgo considerable se produce al acelerar o desacelerar una marcha concreta. El huelgo es aceptable para conductores de carreras dado que los conductores de carreras son en general más expertos que los usuarios de las vías públicas y más interesados en las prestaciones del vehículo que en la obtención de una conducción suave. Por consiguiente la ventaja de reducir la duración de las interrupciones del par proporcionada por la invención del documento WO 01/29440 para conductores de carreras contrarresta con creces el huelgo experimentado. Sin embargo, con respecto a los vehículos de carretera usuales como por ejemplo coches y motos, una conducción suave es un criterio más importante y por consiguiente los sistemas de transmisión con grandes cantidades de huelgo son inapropiados para la inmensa mayoría de vehículos.

Así mismo, la invención del documento WO 01/29440 utiliza una configuración de estrías que representa una debilidad estructural y que requiere que los anillos de garra sean muy fuertes para impedirles que rompan bajo condiciones de funcionamiento. Una debilidad estructural adicional es la configuración en voladizo de los anillos rebajados. Así mismo la disposición de los rebajos arqueados conformados en el anillo causa problemas en los anillos de garra para su engranaje apropiado con las ruedas dentadas.

El montaje accionador es también voluminoso lo que supone unas cajas de cambio grandes.

Otros sistemas de transmisión han utilizado embragues de rodillos o sistemas de engranaje de trinquete. En este último caso el mecanismo de trinquete está montado en una carcasa situada dentro de un eje. Los mecanismos de engranaje montados por dentro de los ejes son muy complejos y difíciles de montar y por ello han resultado ser comercialmente inviables.

De acuerdo con ello, la presente invención busca proporcionar un sistema de transmisión mejorado que mitigue al menos algunos de los problemas anteriormente mencionados.

De acuerdo con un aspecto de la invención en ella se proporciona un sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 1.

De acuerdo con una forma de realización de la presente invención en ella se proporciona el sistema de transmisión que incluye unos primero y segundo ejes rotatorios, y unos medios para transferir la tracción de uno de los ejes al otro eje incluyendo unas primera y segunda ruedas dentadas cada una montada de forma rotatoria sobre el primer eje y que tienen unas formaciones de tracción constituidas sobre ellos, un montaje seleccionador para transmitir selectivamente el par entre el primer eje y la primera rueda dentada y entre el primer eje y la segunda rueda dentada, en el que el montaje seleccionador incluye un montaje accionador y unos primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje que pueden desplazarse engranándose y desengranándose de las primera y segunda ruedas dentadas de forma independiente entre sí, estando dicho montaje seleccionador dispuesto de tal forma que, cuando se transmite una fuerza de tracción, uno de los primero y segundo conjuntos de los miembros de engranaje engranan, traccionándola, la rueda dentada engranada, y el otro conjunto del miembro de engranajes está entonces en un estado desembragado, en el que montaje accionador está dispuesto para desplazar el conjunto desembragado de miembros de engranaje situándolo en un engranaje de tracción con la rueda dentada desembragada para efectuar un cambio de engranaje.

El sistema de transmisión lleva a cabo de esta forma unas variaciones de aceleración y frenado sustancialmente sin interrupción del par.

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Preferentemente, el primer eje es un eje de entrada y el segundo eje es un eje de salida y la tracción es transferida desde el eje de entrada hasta el eje de salida. Como una alternativa, el primer eje puede ser un eje de salida y el segundo eje es el eje de entrada.

Preferentemente, el montaje seleccionador está dispuesto de tal forma que, cuando se transmite una fuerza de frenado el primer conjunto de miembros de engranaje engrana, traccionándola, con la rueda dentada engranada, y el segundo conjunto de miembros de engranaje está en un estado desembragado, y cuando se transmite una fuerza de tracción el segundo conjunto de miembros de engranaje engrana, traccionándola con la rueda dentada engranada, y el segundo conjunto de miembros de engranaje está entonces en estado desembragado.

Ventajosamente, el montaje accionador está dispuesto para presionar el conjunto embragado de miembros de engranaje hacia la rueda dentada no engranada sin desengranar el conjunto embragado de los miembros de engranaje respecto de la rueda dentada engranada.

Preferentemente, los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje están dispuestos para rotar, en uso, con el primer eje. El montaje seleccionador está dispuesto de tal forma que los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje pueden desplazarse axialmente entre sí a lo largo del primer eje. Los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje están axialmente alineados cuando ambos conjuntos engranan con las primera o segunda ruedas dentadas, y preferentemente cuando están en un estado neutro. Los primero y segundo conjuntos de miembro de engranaje están axialmente descentrados durante las operaciones de cambio de engranaje.

El montaje seleccionador está dispuesto de tal forma que, cuando los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje engranan con una de las primera y segunda ruedas dentadas el huelgo al desplazarse entre la aceleración y desaceleración es inferior o igual en cuatro grados.

Ventajosamente las formaciones de tracción situadas sobre las primera y segunda ruedas dentadas comprenden, respectivamente, unos primero y segundo grupos de garras. Los primero y segundo grupos de garras comprenden cada uno entre dos y ocho garras, distribuidas uniformemente sobre, respectivamente, los primero y segundo engranajes. Preferentemente, los primero y segundo grupos de garras comprenden cada uno entre dos y cuatro garras, y preferentemente tres garras.

Preferentemente, las formaciones de tracción sobre las primera y segunda ruedas dentadas no se extienden más allá del diámetro exterior de las ruedas dentadas.

Ventajosamente los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje comprenden entre dos y ocho miembros. Preferentemente, los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje comprenden entre dos y cuatro miembros, y preferentemente tres miembros.

Ventajosamente, el primer eje incluye unas ranuras de chaveta conformadas en su superficie curvada dispuestas de tal forma que los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje pueden deslizarse axialmente a lo largo de las ranuras de chaveta y para constreñir radialmente las posiciones de los conjuntos de miembros de engranaje. Preferentemente, la sección transversal de las ranuras de chaveta tiene forma de T ranurada, y en cola de milano.

Ventajosamente, el montaje accionador incluye al menos un medio resilientemente deformable dispuesto para desplazar al menos uno de los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje para engranar con las primera y segunda ruedas dentadas cuando los miembros de engranaje están en estado desembragado. El al menos un medio resilientemente deformable está dispuesto para presionar al menos uno de los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje hacia la primera y segunda ruedas dentadas cuando los miembros de engranaje están engranados, traccionándola, con la rueda dentada.

Preferentemente, el montaje accionador incluye unos primero y segundo medios resilientemente deformables conectados a los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje, respectivamente, de forma que el primer medio resilientemente deformable actúa sobre el primer conjunto de miembros de engranaje y el segundo medio resilientemente deformable actúa sobre el segundo conjunto de miembros de engranaje.

En una forma de realización el al menos un medio resilientemente deformable está conectado a los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje de tal forma que el medio resilientemente deformable actúa tanto sobre el primero como sobre el segundo conjuntos de miembros de engranaje.

En formas de realización que incluyan ranuras de chaveta en cola de milano o ranuradas, los miembros de los primero y/o segundo conjuntos de miembros de engranaje pueden llevar a cabo un desplazamiento axial limitado entre sí dentro de las ranuras de chaveta.

Ventajosamente, el medio resilientemente deformable es un muelle, y preferentemente un muelle de disco. Preferentemente, el muelle de disco incluye una pluralidad de brazos, teniendo cada brazo una primera parte que se extiende circularmente alrededor de una porción del muelle de disco y una segunda parte que se extiende sustancialmente en dirección radial hacia dentro.

Preferentemente, el montaje accionador incluye una horquilla que está dispuesta para engranar con el medio resilientemente deformable para desplazarlo axialmente a lo largo del primer eje.

El sistema de transmisión puede así mismo incluir un tercero y un cuarto engranajes montados sobre el primer eje y un segundo montaje selector para proporcionar unas relaciones de transmisión adicionales entre los primero y segundo ejes.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 23. Formas de realización ventajosas se especifican en las reivindicaciones dependientes.

A continuación se describirá una forma de realización de la presente invención únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales las mismas referencias indican características equivalentes, en los que:

La Figura 1 es una disposición general de un sistema de transmisión de acuerdo con la presente invención;

la Figura 2 es una vista en perspectiva de parte de un montaje seleccionador;

la Figura 3 ilustra la disposición de un grupo de garras sobre un lado de un engranaje;

la Figura 4 es una vista en planta de un muelle de disco;

las Figuras 5a a f ilustran esquemáticamente el funcionamiento del montaje seleccionador;

la Figura 6 es una vista en sección de un eje de entrada; y

la Figura 7 es una vista en planta de un muelle de disco de una segunda forma de realización de la invención.

La Figura 1 muestra un sistema de transmisión de acuerdo con la invención. El sistema de transmisión comprende un eje de entrada 1 que tiene unas primera y segunda ruedas dentadas 3, 5 montadas sobre aquél, un eje se salida 7 que tiene unas segunda y tercera ruedas dentadas 9, 11 montadas sobre aquél y un montaje seleccionador 13. Las tercera y cuarta ruedas dentadas 3, 5 están montadas rotatoriamente sobre el eje de entrada 1 y las tercera y cuarta ruedas dentadas 9, 11 están montadas de manera fija sobre el eje de salida 7. Las primera y segunda ruedas dentadas 3, 5 engranan con las tercera y cuarta ruedas dentadas 9, 11, respectivamente, para constituir los primero y segundo pares 15, 17 de ruedas dentadas.

La tracción rotatoria puede ser transferida desde el eje de entrada 1 hasta el eje de salida 7 por medio ya sea del primero o del segundo pares 15, 17 de ruedas dentadas, determinándose la selección de los pares de ruedas dentadas por la posición del montaje seleccionador 13. El montaje seleccionador 13 conecta con unos primero y segundo grupos de formaciones de tracción 19, 21 situados sobre las primera y segunda ruedas dentadas 3, 5, respectivamente. Las formaciones de tracción comprenden cada una grupos de garras.

El primer grupo de garras 19 está situado sobre un lado de la primera rueda dentada 3. Las garras están preferentemente conformadas de manera integral con la primera rueda dentada, pero ello no es esencial. El primer grupo de garras 19 comprende tres garras distribuidas en círculo de manera uniforme alrededor de la cara del engranaje, esto es, el ángulo subtendido entre los centros de un par de garras es aproximadamente de 120º (véase la Figura 3). El segundo grupo de garras 21, comprende tres garras y está dispuesto de forma similar sobre un lado de la segunda rueda dentada. Las tres garras se utilizan porque esta disposición proporciona unas grandes ventanas de engranaje, esto es los espacios entre las garras, para recibir el montaje seleccionador 13. Unas grandes ventanas de engranaje proporciona mayores oportunidades para que el montaje seleccionador engrane completamente con las ruedas dentadas 3, 5 antes de transmitir la tracción a ellas. Si el montaje seleccionador 13 tracciona una rueda dentada cuando únicamente está parcialmente engranada, ello puede provocar un daño a las garras y/o al montaje seleccionador 13.

Las primera y segunda ruedas dentadas 3, 5 están montadas separadas en el eje de entrada 1 sobre unos cojinetes de rodillos 23, 25 y están dispuestas de tal forma que los lados que incluyen los primero y segundo grupos de garras están encarados entre sí.

El montaje seleccionador 13 incluye unos primero y segundo conjuntos de barras de engranaje 27,29 y un montaje accionador 31 consistente en un montaje de horquilla 33 y un vástago seleccionador 35.

Los primero y segundo conjuntos de barras de engranaje 27, 29 están montados sobre el eje de entrada 1 entre las primera y segunda ruedas dentadas 3, 5. Con referencia específicamente a la Figura 2, el primer conjunto de barras de engranaje 27 comprende tres barras 28 fijadas a un primer anillo de conexión, por ejemplo utilizando tornillos de cabeza hendida. El primer anillo de conexión 37 sujeta las barras en una disposición fija. Las barras 28 están distribuidas de manera uniforme alrededor de la circunferencia interna del primer anillo de conexión, de forma que sus bases están encaradas hacia dentro, y las barras 28 están dispuestas sustancialmente en paralelo. El segundo conjunto de barras de engranaje 29 comprende tres barras 30 que están sujetas en una disposición fija similar mediante un segundo anillo de conexión 39.

Los primero y segundo conjuntos de barras de engranaje 27, 29 están montados sobre el eje de entrada 1 entre las primera y segunda ruedas dentadas 3, 5. Los conjuntos de barras de engranaje 27, 29 están dispuestas para rotar con el eje de entrada 1 pero pueden deslizarse axialmente a lo largo del eje en respuesta a una acción de conmutación del montaje accionador 31. Para facilitar esto, el eje de entrada 6 incluye seis ranuras de chaveta 41 conformadas en su superficie curvada teniendo cada barra de engranaje 28, 30 una formación complementaria en su base. La disposición de conjuntos de barras 27, 29 es tal que las barras de un conjunto particular están situadas en las ranuras de chaveta 41 y los conjuntos de barras 27, 29 pueden deslizarse a lo largo del eje de entrada 1. Cada conjunto de barras 27, 29 se desplaza como una unidad y cada conjunto de barras puede desplazarse de forma independiente del otro. Cuando hay un desplazamiento relativo entre los primero y segundo conjuntos de barras 27, 29, el segundo anillo de conexión 39 se desliza sobre el primer conjunto de barras 27 y el primer anillo de conexión 37 se desliza sobre el segundo conjunto de barras 29.

Cada barra 28 del primer conjunto de barras 27 tiene un primer extremo 28a dispuesto para engranar con el primer grupo de garras 19 fijado a la primera rueda dentada 3 y un segundo extremo 28b dispuesto para engranar con el segundo grupo de garras 21 situado sobre la segunda rueda dentada 5. Los primero y segundo extremos 28a, 28b típicamente tienen la misma configuración pero están en la mano opuesta, de forma que el primer extremo 28a está dispuesto para engranar con el primer grupo de garras 19 durante la desaceleración de la primera rueda dentada 3 y el segundo extremo 28b está dispuesto para engranar con el segundo grupo de garras 21 durante la aceleración de la segunda rueda dentada 5, por ejemplo durante el frenado del motor en aplicaciones automotoras. Cada barra 30 del segundo conjunto de barras 29 está dispuesto de forma similar, excepto porque el primer extremo 30a está dispuesto para engranar con el primer grupo de garras 19 durante la aceleración de la primera rueda dentada 3 y el segundo extremo 30b está dispuesto para engranar con el segundo grupo de garras 21 durante la desaceleración de la segunda rueda dentada 5.

Cuando tanto el primero como el segundo conjuntos de barras de engranaje 27, 29 engranan con una rueda dentada la tracción es transmitida desde el eje de entrada 1 hasta el eje de salida 7 ya esté acelerando o desacelerando el engranaje.

Los primero y segundo extremos 28a, 30a, 28b, 30b de cada barra incluyen una cara sustancialmente vertical 43 para engranar con las garras 19, 21 y una rampa 45 que se inclina en la dirección de la cara de engranaje 43 para asegurar que las garras 28,30 se desengranan de las garras 19, 21 para impedir que la transmisión se bloquee. Cuando las barras de los primero y segundo conjuntos 27, 29 están intercaladas, como en la Figura 2, las caras 43 de engranaje de las garras del primer extremo 28a del primer conjunto de barras 27 están en posición adyacente a las caras 43 de engranaje de las garras del primer extremo 30a del segundo conjunto de barras 29. Cuando los primero y segundo conjuntos de barras 27, 29 están completamente engranados con un engranaje, una garra está situada entre cada par de caras 43 de engranaje adyacentes. Las dimensiones de las garras 19, 21 y los extremos de las barras son preferentemente tales que hay poco desplazamiento de una garra entre la cara de engranaje 43 de la barra de aceleración y la cara de engranaje 43 de la barra de desaceleración cuando el engranaje se desplaza de la aceleración a la desaceleración, o viceversa, para asegurar que hay poco o ningún huelgo en el engranaje.

Preferentemente, las barras están configuradas para situarse próximas al eje de entrada 1 para impedir efectos de voladizo significativos debidos a las amplias distancias radiales de las áreas embragadas reduciendo así el riesgo de un fallo estructural.

El montaje accionador 31 está dispuesto de tal forma que el montaje de horquilla 33 está montado sobre el vástago selector 35, y el vástago selector 35 está dispuesto en paralelo al eje de entrada 1 y adyacente a él. El montaje de horquilla 33 incluye una horquilla 46 y unos primero y segundo muelles de disco anulares 47, 49 montados alrededor del eje de entrada 1 (véase la Figura 1).Los primero y segundo muelles de disco 47, 49 tienen tres brazos, teniendo cada brazo una primera parte que se extiende en círculo alrededor de una parte del muelle y una segunda parte que se extiende radialmente hacia dentro (véase la Figura 4).

La horquilla 46 tiene un primer par de miembros arqueados 45 dispuestos para engranar con el primer muelle de disco 47. Los miembros arqueados 51 están dispuestos de tal forma que el primer muelle de disco 47 puede rotar con el eje de entrada entre los miembros arqueados 51 de tal forma que el desplazamiento axial de la horquilla 46 en paralelo al eje de entrada 1 desplaza los miembros arqueados 51 y con ello el primer muelle de disco 47 axialmente a lo largo del eje si el primer muelle de disco 47 es libre de desplazarse, o presiona el primer muelle de disco 47 para desplazarse en la misma dirección que la horquilla 46 si el primer muelle de disco 47 no puede desplazarse. La horquilla 46 tiene un segundo par de miembros arqueados 53 dispuesto para engranar y actuar sobre el segundo muelle de disco 49 de forma similar.

La posición de la horquilla 46 con respecto a las primera y segunda ruedas dentadas 3, 5 puede ajustarse mediante el desplazamiento del vástago selector 35 en la dirección axial.

Los bordes interiores del primer muelle de disco 47 están fijados a las barras 28 en el primer conjunto de barras 27 y los bordes interiores del segundo muelle de disco 49 están fijados a las barras 30 del segundo conjunto de barras 29. Cuando la horquilla 46 se desplaza, desplazando de esta forma o embragando los muelles de disco 47, 49, los conjuntos de barras de engranaje 27, 29 son del mismo modo desplazados o son presionados para que se desplacen.

A continuación se describirá el funcionamiento del montaje selector 13 con referencia a las Figuras 5a a 5f las cuales por razones de claridad ilustran de forma esquemática el desplazamiento de los primero y segundo conjuntos de barras 27, 29 por las posiciones relativas de únicamente una sola barra de cada conjunto.

La Figura 5a muestra los primero y segundo conjuntos de barras 27,29 en posición neutra, esto es, ningún conjunto de barras está engranado con una rueda dentada. La Figura 5b muestra los primero y segundo conjuntos de barras desplazándose para engranar con la primera rueda dentada 3 bajo la acción de la horquilla 46.

La Figura 5c muestra un estado en el que la primera rueda dentada 3 está completamente engranada, esto es, las barras 28, 30 están intercaladas con el primer grupo de garras 19. El vástago selector 35 está situado de tal forma que la horquilla 46 mantiene los primero y segundo conjuntos de barras 27, 29 engranados con la primera rueda dentada 3. De acuerdo con ello, la potencia es transferida desde el eje de entrada 1, a la primera rueda dentada 3 mediante el primer conjunto de barras 27 en la desaceleración y mediante el segundo conjunto de barras 29 en la aceleración por medio del grupo de garras 19. La potencia es transmitida hasta el eje de salida 7 por medio de la tercera rueda dentada 9.

Durante la aceleración (la primera rueda dentada 3 rotando en la dirección de la flecha B en la Figura 5c) utilizando el primer par 15 de ruedas dentadas, las caras de engranaje 43 de las barras del primer conjunto de barras 27 no están embragadas, mientras que las caras de engranaje 43 de las barras del segundo conjunto de barras 29 están embragadas. Cuando un usuario, o un sistema de gestión del motor (no mostrado), desea engranar el segundo par 17 de ruedas dentadas, el vástago seleccionador 35 es desplazado de forma que la horquilla 46 actúa sobre el primer muelle de disco 47, haciendo que las barras del primer conjunto de barras 27 se deslicen a lo largo de las ranuras de chaveta 41 del eje de entrada 1 desengranando de esta forma las barras respecto de la primera rueda dentada 3 (véase la Figura 5d).

La horquilla 46 actúa también sobre el segundo muelle de disco 49 para presionar las barras del segundo conjunto de barras 29 para desplazarse hacia la segunda rueda dentada 5. Sin embargo, dado que las barras del segundo conjunto de barras 29 están embragadas, esto es, están traccionando la primera rueda dentada 3, no pueden desengranarse de la primera rueda dentada 3, y por consiguiente las barras del segundo conjunto de barras 29 permanecen fijas.

Cuando las barras del primer conjunto de barras 27 se deslizan axialmente a lo largo del eje de entrada 1 las caras de engranaje 43 engranan con el segundo grupo de garras 21 (véase la Figura 5e). Las barras comienzan entonces a traccionar la segunda rueda de entrada 5 en la dirección de la flecha C de la Figura 5e y la energía es transmitida desde el eje de entrada 1 hasta el eje de salida 7 por medio del segundo par 17 de ruedas dentadas. Cuando esto ocurre, las barras del segundo conjunto de barras 29 cesan de estar embragadas, y quedan libres para desengranarse del primer grupo de garras 19. Dado que el segundo muelle de disco 49 es presionado por la horquilla 46, las barras del segundo conjunto de barras 29 se deslizan axialmente a lo largo de las ranuras de chaveta 41 del eje de entrada 1, completando de esta forma el desengranaje de la primera rueda dentada 3 respecto del eje de entrada 1. Las barras del segundo conjunto de barras 29 se deslizan a lo largo de las ranuras de chaveta 41 del eje de entrada hasta que engranan con la segunda rueda dentada 5, completando de esta forma el engranaje de la segunda rueda dentada 5 con el eje de entrada 1 (véase la Figura 5f). Este procedimiento de selección de pares de ruedas dentadas sustancialmente elimina la interrupción del par dado que el segundo par 17 de ruedas dentadas es engranado antes de que el primer par 15 de ruedas dentadas sea desengranado, por tanto momentáneamente, los primero y segundo pares 15, 17 de ruedas dentadas están simultáneamente engranados.

Cuando es engranada una rueda dentada tanto por el primero como el por el segundo conjuntos de barras 27, 29 es posible acelerar o desacelerar utilizando un par de ruedas dentadas produciéndose un huelgo muy pequeño al efectuarse el cambio entre los dos estados. El huelgo es el movimiento perdido experimentando cuando la garra se desplaza desde la cara de engranaje 43 de la barra de aceleración hasta la cara de engranaje 43 de la barra de desaceleración al desplazarse de la aceleración hasta la desaceleración o viceversa. Un sistema de transmisión convencional tipo garra tiene aproximadamente 30 grados de huelgo. Un sistema de transmisión típico de un coche de acuerdo con la invención actual tiene un huelgo de menos de cuatro grados.

El huelgo se reduce reduciendo al mínimo el huelgo requerido entre el miembro de engranaje y una garra durante un cambio de marcha: esto es, el huelgo entre la garra y el miembro de engranaje siguiente (véase la medida "A" de la Figura 5b). El huelgo entre la garra y el miembro de engranaje siguiente oscila entre 0,5 mm y 0,03 mm y típicamente es inferior a 0,2 mm. El huelgo es también una función del ángulo de retención, esto es, el ángulo de la cara de engranaje 43, el cual es el mismo que el ángulo del recorte inferior practicado sobre la cara de engranaje de la garra. El ángulo de retención influye sobre si hay un desplazamiento relativo entre la garra y la cara de engranaje 43. Cuanto menor sea el ángulo de retención, menor será el huelgo experimentado. El ángulo de retención típicamente oscila entre 2,5 y 15 grados, y preferentemente es de 15 grados.

La transición desde el segundo par 17 de ruedas dentadas hasta el primer par 15 de ruedas dentadas durante la desaceleración se obtiene mediante un proceso similar.

Durante la desaceleración del segundo par 17 de ruedas dentadas las superficies de engranaje 43 de las barras del primer conjunto de barras 27 no están embragadas, mientras que las superficies de engranaje 43 de las barras del segundo conjunto de barras 29 están embragadas. Cuando un usuario, o un sistema de gestión del motor (no mostrado) desea engranar el primer par 15 de ruedas dentadas, el vástago seleccionador 35 es desplazado de tal forma que la horquilla 46 se desplaza axialmente con respecto al eje de entrada 1. La horquilla 46 actúa sobre el primer muelle de disco 47 fijado al primer conjunto de barras 27, provocando que las barras del primer conjunto de barras 27 se deslicen axialmente dentro de las ranuras de chaveta 41 a lo largo del eje de entrada 1 en la dirección de la primera rueda dentada 3, desengranando de esta forma el primer conjunto de barras 27 respecto de la segunda rueda dentada 5.

La horquilla 5 actúa también sobre el segundo muelle de disco 49 pero, dado que las barras del segundo conjunto de barras 29 están embragadas, esto es están engranadas, traccionándolas, con las garras 21 sobre la segunda rueda dentada, el segundo conjunto de barras 29 permanece fijo, sin embargo el segundo muelle de disco 49 es presionado por la horquilla 46 para desplazar el segundo conjunto de barras 29 hacia la primera rueda dentada 3.

Cuando las barras del primer conjunto de barras 27 se deslizan axialmente dentro de las ranuras de chaveta 41, las barras 28 encajan con las garras 19 situadas sobre la primera rueda dentada y empiezan a traccionar la primera rueda dentada 3 de tal forma que la energía es transmitida desde el eje de entrada 1 hasta el eje de salida 7 por medio del primer par 15 de ruedas dentadas. Cuando esto ocurre, las barras del segundo conjunto de barras 29 dejan de estar embragadas. El segundo muelle de disco 49 actúa sobre las barras sobre el segundo conjunto de barras 29 haciendo que se deslice axialmente por dentro de las ranuras de chaveta 41 a lo largo del eje de entrada 1 hacia la primera rueda de entrada 3, completando de esta forma el desengranaje de la segunda rueda dentada 5. El segundo conjunto de barras 29 continúa deslizándose por dentro de las ranuras de chaveta 41 a lo largo del eje de entrada 1 hasta que se engrana con la primera rueda dentada 3, completando con ello el engranaje de la primera rueda dentada 3 con el eje de entrada 1.

Los cambios reductores, esto es, el cambio de marcha de una relación de engranaje mayor a una relación de marcha más amplia pero cuando tiene lugar la aceleración, por ejemplo cuando un vehículo está subiendo una cuesta y el conductor selecciona una marcha más baja para acelerar en la subida de la cuesta, tiene una breve interrupción del par para posibilitar el desengranaje antes del cambio de marcha.

Una pluralidad de montajes selectores pueden ser montados en el eje de entrada con los correspondientes pares de ruedas dentadas para proporcionar un número mayor de relaciones de engranaje entre el eje de salida y el eje de entrada. También es posible contar con unos sistemas de transmisión con más de dos ejes para proporcionar relaciones de engranaje adicionales.

El uso del sistema de transmisión determina un rendimiento mejorado, un mejor consumo de combustible y mejores emisiones puesto que se ha sustancialmente eliminado la interrupción de la tracción. Así mismo, el sistema presenta un diseño más compacto que las cajas de cambio convencionales lo que supone una reducción en el peso de las cajas de cambio.

Las ranuras de chaveta 41 pueden constituirse como componentes separados del eje de entrada el cual es a continuación fijado firmemente al eje de entrada, por ejemplo mediante la utilización de una disposición estriada. Las ranuras de chaveta 41 tienen preferentemente perfiles de cola de milano, de forma que las barras quedan radialmente constreñidas dentro de las ranuras de chaveta (véase la Figura 5). Como una alternativa, las ranuras de chaveta pueden tener un perfil ranurado o en forma de T para constreñir radialmente las barras. Esto proporciona una ventaja considerable puesto que elude la necesidad de que los primero y segundo anillos de conexión 37, 39 conecten con las barras simultáneamente en los primero y segundo conjuntos de barras. Esta disposición es preferente puesto que proporciona un medio mejorado de constreñir la posición radial de las barras 28, 30 con respecto al eje de entrada 1, determinando una mayor integridad estructural del sistema de transmisión. Dado que ya no se necesitan los anillos de conexión 37, 39, es posible reducir la longitud de las barras de engranaje 28, 30 consiguiendo de esta forma unos sistemas de transmisión más compactos.

Así mismo, ello posibilita la utilización de formas de realización de la invención con un solo muelle de disco 147 (véase la Figura 7) que conecta simultáneamente con las seis barras, esto es las barras de los primero y segundo conjuntos, adaptándose en consonancia la disposición de accionador. En uso, tres de las barras estarían embragadas cuando la primera marcha está acelerando y tres no están embragadas, y el desplazamiento de la horquilla para presionar el muelle de disco hacia el segundo engranaje desconectará las tres barras desembragadas de la primera rueda dentada, manteniendo las tres barras engranadas. Una vez que las barras se han engranado con la segunda rueda dentada, las tres barras restantes se desengranarán de la primera rueda dentada, y debido al embragado del muelle de disco se engranarán con la segunda rueda dentrada. Esta configuración proporciona una disposición muy compacta que propicia unas cajas de cambio más pequeñas, más ligeras. El espacio axial entre los primero y segundo engranajes para acomodar el mecanismo selector puede reducirse hasta aproximadamente 20 mm para aplicaciones de coches de carretera típicas.

La Figura 5a muestra unos rebajos 28c situados en la parte superior de cada barra del primer conjunto de barras y un rebajo 30c situado en la parte superior de una barra del segundo conjunto de barras. Los rebajos 28c, 30c posibilitan que se efectúen unas conexiones entre las barras de los primero y segundo conjuntos de barras 27, 29 con los brazos de los primero y segundo muelles de disco 47, 49, respectivamente. La forma de los rebajos 28c, 30c es tal que los rebajos posibilitan que cada brazo de muelle se desplace en un ángulo no perpendicular con respecto a las barras 28, 30 durante el cambio de marcha.

Los rebajos 28c, 30c mostrados en la Figura 5a son para una configuración de dos muelles de disco. Para formas de realización que tengan un solo muelle de disco 147 los rebajos 28c, 30c están situados en posición más centrada a lo largo de la extensión de las barras 28, 30.

Cuando no se utiliza un anillo para fijar las posiciones de las barras en un conjunto, las barras de un conjunto pueden desplazarse entre sí en determinado recorrido en dirección axial. Esto se debe a que la única conexión entre las barras de un conjunto es suministrada por un muelle de disco deformable. Una sola barra está fijada a cada brazo de muelle de disco y cada brazo puede deformarse independientemente de los demás, posibilitando con ello el movimiento relativo entre las barras. Las barras de un conjunto sin embargo se desplazarán esencialmente al unísono.

El experto en la materia podrá apreciar que pueden llevarse a cabo diversas modificaciones en la forma de realización expuesta que se incluyan en el alcance de la presente invención, por ejemplo el número de garras situadas sobre cada una de las ruedas dentadas no está limitado a tres, pudiendo utilizarse cualquier número de garras. Se ha descubierto que dos resulta ser un número adecuado para la mayoría de las aplicaciones. De modo similar, el número de barras de un conjunto de barras puede ser cualquier número practicable pero como máxima preferencia el numero de barras de un conjunto iguala el número de garras de un grupo.

El sistema de transmisión puede utilizarse en cualquier vehículo, por ejemplo, coches de circulación vial, coches de carreras, camiones, motocicletas, bicicletas, vehículos de movimientos de tierra, como por ejemplo bulldozers, y vehículos militares. El sistema puede también utilizarse en cualquier máquina que tenga un primero y un segundo cuerpos rotatorios en la que la tracción va a ser transmitida desde uno de los cuerpos rotatorios al otro, por ejemplo en tornos y fresadoras.

El experto en la materia podrá también apreciar que el sistema de transmisión puede adaptarse de tal forma que el montaje seleccionador y las primera y segunda ruedas dentadas estén montadas sobre el eje de salida y las ruedas dentadas fijas estén montadas sobre el eje de entrada.

Claims (29)

1. Un sistema de transmisión que incluye unos primero y segundo ejes rotatorios (1, 7) y unos medios para transferir la tracción de uno de los ejes al otro eje incluyendo unas primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) cada una montada rotatoriamente sobre el primer eje (1), y un montaje seleccionador (13) para transmitir selectivamente un par entre el primer eje (1) y la primera rueda dentada (3) y entre el primer eje (1) y la segunda rueda dentada (5), en el que el montaje seleccionador (13) incluye un montaje accionador (31) y unos primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) que están dispuestos para selectivamente bloquear las primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) para su rotación con el primer eje (1) independientemente el uno del otro, estando dicho montaje seleccionador (13) dispuesto de tal forma que, cuando se transmite una fuerza de tracción, uno de los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) transmite un par entre la rueda dentada engranada y el primer eje (1) y el otro conjunto de miembros de engranaje está entonces en situación de no embragado, en el que el montaje accionador (31) está dispuesto para utilizar el conjunto no embragado de miembros de engranaje para bloquear la rueda dentada no embragada para su rotación con el primer eje (1) para efectuar un cambio de engranaje, caracterizado porque el montaje seleccionador (13) está dispuesto de tal forma que, cuando los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) engranan con una de las primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) el huelgo cuando se desplaza entre la aceleración y la desaceleración es inferior o igual a cuatro grados.

2. Un sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el montaje seleccionador (13) está dispuesto de tal forma que, cuando se transmite una fuerza de frenado el primer conjunto de miembros de engranaje (27) engrana, traccionándola, la rueda dentada engranada, y el segundo conjunto de miembros de engranaje (29) está en estado de no embragado y cuando se transmite una fuerza de tracción el segundo conjunto de miembros de engranaje (29) engrana, traccionándola, la rueda dentada engranada, y el segundo conjunto de miembros de engranaje está entonces en estado de no embragado.

3. Un sistema de transmisión de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que el montaje accionador (31) está dispuesto para presionar el conjunto embragado de miembros de engranaje hacia la rueda dentada no engranada sin desengranar el conjunto embragado de miembros de engranaje respecto de la rueda dentada engranada.

4. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los primero y segundo miembros de engranaje (27, 29) están dispuestos para rotar, en uso, con el primer eje (1).

5. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer eje (1) es un eje de entrada y un segundo eje (7) es un eje de salida y la tracción es transferida desde el eje de entrada hasta el eje de salida.

6. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) tienen unas formaciones de tracción (19, 21) conformadas sobre aquellas, los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) son susceptibles de engranar y desengranar con las primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) para bloquearlas en rotación con el primer eje (1) y engranan, traccionándolas, con las ruedas dentadas.

7. Un sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 6, en el que las formaciones de tracción situadas sobre las primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) comprenden unos primero y segundo grupos de garras (19, 21), respectivamente.

8. Un sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 7, en el que los primero y segundo grupos de garras (19, 21) comprenden cada uno entre dos y ocho garras, distribuidas de manera uniforme sobre los primero y segundo engranajes respectivamente.

9. Un sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 8, en el que los primero y segundo grupos de garras (19, 21) comprenden cada uno entre dos y cuatro garras, y preferentemente tres garras.

10. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) comprenden entre dos y ocho miembros.

11. Un sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 10, en el que los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) comprenden entre dos y cuatro miembros, y preferentemente tres miembros.

12. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer eje (1) incluye unas ranuras de chaveta (41) dispuestas de tal forma que los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) pueden deslizarse axialmente a lo largo de las ranuras de chaveta (41) y restringir radialmente las posiciones de los conjuntos de miembros de engranaje.

13. Un sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la sección transversal de las ranuras de chaveta (41) es una entre una forma en T, ranurada, y en cola de milano.

14. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el montaje accionador (31) incluye al menos un medio resilientemente deformable (47, 49; 147) dispuesto para engranar al menos uno de los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) con las primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) cuando los miembros de engranaje (27, 29) están en estados desembragados.

15. Un sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 14, en el que al menos un medio resilientemente deformable (47, 49; 147) está dispuesto para presionar al menos uno de los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje hacia la primera y segunda rueda dentada (3, 5) cuando los miembros de engranaje (27, 29) están engranados, traccionándola, con una rueda dentada.

16. Un sistema de transmisión de acuerdo con las reivindicaciones 14 o 15, en el que el montaje accionador (31) incluye unos primero y segundo medios resilientemente deformables (47, 49) conectados a los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) respectivamente, de tal forma que el primer medio resilientemente deformable (47) actúa sobre el primer conjunto de miembros de engranaje (27) y el segundo miembro resilientemente deformable (49) actúa sobre el segundo conjunto de miembros de engranaje (29).

17. Un sistema de transmisión de acuerdo con las reivindicaciones 14 o 15, en el que al menos un medio resilientemente deformable (147) está conectado a los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) de tal forma que el medio resilientemente deformable (147) actúa tanto sobre el primero como sobre el segundo conjunto de miembros de engranaje (27, 29).

18. Un sistema de transmisión de acuerdo con las reivindicaciones 12 a 17, en el que los miembros (28, 30) de los primero y/o segundo conjuntos de miembros de engranaje pueden llevar a cabo un desplazamiento axial limitado unos con respecto a otros dentro de las ranuras de chaveta (41).

19. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, en el que el medio resilientemente deformable (47, 49; 147) es un muelle, y preferentemente un muelle de disco.

20. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones hasta la 19, en el que el muelle de disco incluye una pluralidad de brazos, teniendo cada brazo una primera parte que se extiende circularmente hacia una porción del muelle de disco y una segunda parte que se extiende sustancialmente en dirección radial hacia dentro.

21. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 20, en el que el montaje accionador (31) incluye una horquilla (46) que está dispuesta para engranar con al menos un medio resilientemente deformable (47, 49; 147) para desplazar el al menos un medio radialmente deformable (47, 49; 147) axialmente a lo largo del primer eje (1).

22. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que las formaciones de tracción (19, 21) están dispuestas de tal forma que no se extienden más allá del diámetro exterior de las ruedas dentadas.

23. Un sistema de transmisión que incluye un primer eje (1), una primera relación de engranaje que incluye una primera rueda dentada (3) montada de forma rotatoria sobre el primer eje (1), una segunda relación de engranaje, un montaje seleccionador (13) que tiene un montaje seleccionador (31) y unos primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) para transmitir selectivamente un par entre un primer eje (1) y la primera rueda dentada (3), estando dispuesto dicho montaje seleccionador (13) para la selección entre los siguientes modos operativos: el bloqueo de la primera rueda dentada (3) para su rotación con el primer eje (1) en dirección dextrorso y una posición no bloqueada en dirección sinistrorso; el bloqueo de la primera rueda dentada (3) para su rotación con el primer eje (1) en la dirección sinistrorso y no bloqueada en la dirección dextrorso; y el bloqueo de la primera rueda dentada (3) para su rotación con el primer eje (1) en las direcciones dextrorso y sinistrorso, caracterizado porque cuando los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) engranan con la primera rueda dentada (3) el huelgo en el momento del desplazamiento entre la aceleración y la desaceleración es inferior o igual a cuatro grados.

24. Un sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 23, en el que el montaje seleccionador (13) está dispuesto de tal forma que, cuando se transmite una fuerza de tracción, uno de los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) transmite un par entre la rueda dentada engranada y el primer eje (1), y el otro conjunto de miembros de engranaje está entonces en estado desembragado, en el que montaje accionador (31) está dispuesto para desengranar el conjunto desembragado de miembros de engranaje de la rueda engranada para iniciar el cambio de engranaje.

25. Un sistema de transmisión de acuerdo con las reivindicaciones 23 o 24, en el que la segunda relación de engranaje incluye una segunda rueda dentada (5) montada de forma rotatoria sobre el primer eje (1).

26. Un sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 25, en el que el montaje seleccionador (13) está dispuesto para bloquear selectivamente la segunda rueda dentada (5) para su rotación con el primer eje (1) entre los modos operativos siguientes: el bloqueo de la segunda rueda dentada (5) para su rotación con el primer eje (1) en dirección dextrorso y no bloqueada en dirección sinistrorso; el bloqueo de la segunda rueda dentada (5) para su rotación con el primer eje (1) en la dirección sinistrorso y no bloqueada en la dirección dextrorso; el bloqueo de la segunda rueda dentada (5) para su rotación con el primer eje (1) en las direcciones dextrorso y sinistrorso, en el que cuando los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) engranan con la segunda rueda dentada (5) el huelgo cuando se desplaza entre la aceleración y la desaceleración es inferior o igual a cuatro grados.

27. Un sistema de transmisión de acuerdo con las reivindicaciones 25 o 26, en el que las primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) tienen unas formaciones de tracción (19, 21) conformadas sobre aquéllas, los primero y segundo conjuntos de miembros de engranaje (27, 29) son susceptibles de engranar con y desengranarse de las primera y segunda ruedas dentadas (3, 5) para bloquearlas para su rotación con el primer eje (1) y engranar, traccionándolas, con las ruedas dentadas.

28. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26, en el que el montaje seleccionador (13) está dispuesto para seleccionar el siguiente modo operativo con respecto a la primera rueda dentada (3): la primera rueda dentada (3) no está bloqueada para su rotación con el primer eje (1) en las direcciones dextrorso o sinistrorso.

29. Un sistema de transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 26 a 28, en la que el montaje seleccionador (13) está dispuesto para seleccionar los siguientes modos operativos con respecto a la segunda rueda dentada (5): la segunda rueda dentada (5) no está bloqueada para su rotación con el primer eje (1) en las direcciones dextrorso o sinistrorso.