ES2306157T3 - Variador. - Google Patents
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- F16H15/32—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line
- F16H15/36—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface
- F16H15/38—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface with two members B having hollow toroid surfaces opposite to each other, the member or members A being adjustably mounted between the surfaces
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Abstract
Un dispositivo de relación continuamente variable que comprende un primer y un segundo anillo de rodadura (252 y 254) montados para la rotación de los mismos alrededor de un eje común (218), conocido como el eje del variador, y al menos un rodillo (200) acoplado a un soporte (204) montado para su rotación alrededor de un eje de rodillo (222) que se define en relación al soporte y que actúa sobre ambos anillos de rodadura para transmitir impulso entre ellos a una relación de transmisión variable. Este dispositivo se caracteriza también porque comprende engranajes centrales (212) y anulares (214) dispuestos de manera concéntrica, el soporte está provisto de dientes de engranaje (246) que se engranan con los engranajes central y anular, y el acoplamiento (230, 234, 236 y 244) entre el rodillo y su soporte permite al rodillo llevar a cabo una precesión alrededor del eje de precesión (228) definido en relación al soporte y que no es paralelo al eje del rodillo, de manera que la rotación relativa de los engranajes central y anular hace que el soporte gire alrededor de un eje de soporte (226) que no es paralelo a los ejes del rodillo y de precesión, causando así la precesión del rodillo y el consiguiente cambio en la relación de transmisión.
Description
Variador.
La presente invención se refiere a un tipo de
variadores con tracción de rodillo en el que el impulso se
transmite desde un anillo de rodadura a otro mediante uno o más
rodillos cuya orientación varía de acuerdo con la relación de
transmisión del variador. En particular, la presente invención se
refiere a un mecanismo novedoso para el control de la orientación de
los rodillos.
La palabra "variador", tal y como se
utiliza en el presente, hace referencia a un dispositivo de
transmisión que proporciona una relación continuamente variable. En
la Figura 1 se ilustra - simplemente a modo de ejemplo, sin ánimo
de limitación y de una forma muy simplificada - algunos de los
componentes principales de un variador conocido del tipo de
tracción de rodillo (10) en el que el impulso se transmite desde
anillos exteriores discoidales (12 y 14) a un anillo interior
discoidal (16) (o viceversa) mediante rodillos (18) que funcionan
sobre los anillos de rodadura. Únicamente se muestran dos rodillos,
aunque un variador de este tipo en la práctica normalmente posee
seis rodillos en total, tres en cada una de las dos cavidades (38)
definidas entre los anillos de rodadura. Se obtiene la tracción
entre los rodillos y los anillos de rodadura al impulsar los unos
hacia los otros, lo que se consigue en este ejemplo por medio de un
accionador hidráulico (20) que impulsa un anillo de rodadura (14)
hacia los restantes. En el ejemplo ilustrado, se calza el anillo de
rodadura exterior izquierdo (14) en un árbol del variador (22) para
que rote con él, mientras que el anillo de rodadura exterior
derecho (12) en esta ilustración forma parte integral del árbol. Se
monta el anillo de rodadura interior (16) para la rotación
alrededor del árbol, que puede ser propulsado por un motor
representado esquemáticamente en 23. La rotación de los anillos de
rodadura exteriores (12 y 14) hace girar los rodillos (18) y, por
consiguiente, el anillo de rodadura interior (16). La toma de
fuerza del anillo de rodadura interior se realiza mediante una
cadena acoplada al mismo o mediante un dispositivo coaxial, siendo
ambos mecanismos bien conocidos en el estado de la técnica.
Los rodillos son capaces de llevar a cabo una
"precesión", es decir, cada uno de ellos puede cambiar su
orientación, variando la inclinación del eje del rodillo con
respecto al "eje del variador" (21) definido por el árbol
(22). En la Figura 1 se indican dos posibles orientaciones
alternativas de los rodillos (18) en líneas continuas y
discontinuas, respectivamente. Resultará evidente que al cambiar de
una orientación a la otra, cada rodillo modifica la circunferencia
relativa de los recorridos que traza en los anillos de rodadura
interior y exterior, permitiendo así cambiar la relación de
transmisión del variador.
Por lo tanto, los soportes del rodillo deben
permitirle girar sobre su propio eje y también girar alrededor de
un eje diferente, el cual se denominará "eje de precesión".
Consiguientemente, el movimiento de giro que cambia la orientación
del rodillo se denomina con frecuencia en el presente
"precesión". La precesión del rodillo no se controla
directamente al aplicar un par motor a los soportes del rodillo
alrededor del eje de precesión, sino que los soportes del rodillo
dejan al rodillo libre para que pueda realizar una precesión y se
controla la orientación del rodillo mediante un efecto de dirección
que los anillos de rodadura ejercen sobre los rodillos. La
configuración conocida de variador que se ilustra en las Figuras 2 y
3 constituye un ejemplo de este mecanismo. Estos dibujos proceden
(con algunas modificaciones) de la patente británica GB 2227287 de
Torotrak (Development) Limited. Para obtener más información sobre
la construcción y el funcionamiento de este tipo de variador y de
otros tipos, deberá consultarse ese documento. En las Figuras 2 y 3
se muestran únicamente dos de los anillos de rodadura del variador
(12 y 16). Cada rodillo (18) (de los que sólo se muestra uno) se
monta en un soporte móvil (30), el cual se acopla a un pistón (32)
que se mueve en un cilindro (34). El rodillo y su soporte pueden
llevar a cabo una precesión conjuntamente alrededor de un eje de
precesión (36) que está determinado, en esta configuración
específica, por la posición del cilindro (34). Nótese cómo el eje de
precesión no se encuentra ubicado en un plano radial, sino que
forma un "ángulo de inclinación" (CA, castor angle) con
el plano radial, como se puede observar en la Figura 2. A medida que
el pistón se mueve hacia atrás y hacia delante a lo largo del
cilindro, el rodillo también se mueve hacia atrás y hacia delante.
A los anillos de rodadura (12 y 16) se les ha dado la forma
adecuada en este ejemplo para definir una cavidad toroidal - que
contiene los rodillos - de sección circular, similar a las
cavidades (38) que se pueden observar en la Figura 1. Los anillos
de rodadura constriñen al rodillo (18), de manera que a medida que
éste se mueve hacia atrás y hacia delante, su centro traza un
recorrido que constituye un arco del círculo central (40) del toro.
Este círculo central es el lugar geométrico de los puntos centrales
de los círculos generadores del toro. El movimiento del rodillo a
lo largo de este recorrido depende del equilibrio entre (a) el
componente de circunferencia (2F) de una fuerza de impulso que el
pistón (32) aplica al carro del rodillo y (b) las dos fuerzas (F)
que los respectivos anillos de rodadura (12 y 16) ejercen sobre el
rodillo (18).
Cada uno de los rodillos tienden hacia una
posición en la que, en los "puntos de contacto" entre el
rodillo (18) y los anillos de rodadura (12 y 16) (la expresión
"puntos de contacto" se utiliza en un sentido aproximado, ya
que en realidad estos componentes no llegan a tocarse, al estar
separados por una delgada película de fluido de tracción, como es
bien conocido en el estado de la técnica), el movimiento de la
periferia del rodillo es paralelo al movimiento de la superficie
del anillo de rodadura. Un desajuste entre el movimiento del
rodillo y el movimiento del anillo de rodadura en los puntos de
contacto tiene como consecuencia un momento de dirección en el
rodillo alrededor del eje de precesión, lo que suele provocar la
precesión del rodillo para reducir dicho desajuste. La condición
para que los dos movimientos sean paralelos (es decir, para que el
momento de dirección sea cero) es que el eje del rodillo forme una
intersección con el eje del variador.
\newpage
Consideremos lo que sucede cuando el ensamblaje
de rodillo/carro (18 y 30) se desplaza a la izquierda o a la
derecha en la Figura 3. Si el eje del rodillo (41) forma una
intersección inicialmente con el eje del variador (21), el
desplazamiento del rodillo lo separa de dicha intersección, pero
sólo temporalmente, ya que el momento de dirección resultante hace
que el rodillo efectúe una precesión a medida que es desplazado.
Gracias al ángulo de inclinación (CA), dicha precesión es capaz de
restaurar la intersección de los dos ejes. El resultado es que el
"ángulo de precesión" del rodillo es una función de su
desplazamiento a lo largo de su recorrido circular (40). En esta
construcción conocida, la relación entre la posición del rodillo y
el ángulo de precesión depende del ángulo de inclinación (CA).
Esta configuración hace posible que el variador
sea "controlado por par motor". Esta forma de funcionamiento
del variador se ha explicado en diferentes patentes publicadas en
nombre de Torotrak (Development) Limited, incluida la patente
europea 444086, y es conocida entre los expertos en este campo. En
resumen, en un variador controlado por par motor no se controla
directamente la relación de variador. Se aplica una fuerza de
impulso controlada (la fuerza "2F" en la Figura 2) a cada uno
de los rodillos, y en equilibrio ésta debe ser compensada por las
fuerzas que los anillos de rodadura del variador (las fuerzas
"F" en la Figura 2) ejercen sobre el rodillo. Las fuerzas que
los anillos de rodadura ejercen sobre los rodillos están
determinadas por los pares sobre los respectivos anillos de rodadura
del variador, así como por los radios de los recorridos trazados
por los rodillos en los discos. Un análisis básico demuestra
que:
Fuerza de
impulso de accionador a T_{int} +
T_{ext}
en el que T_{int} y T_{ext} son
los pares (en inglés, torque) sobre los discos de variador
interno y externo, respectivamente. Se denomina a la suma T_{int}
+ T_{ext} el "par de reacción" y es ésta la cantidad que se
controla directamente, en lugar de la relación del variador. Los
cambios en la relación del variador son el resultado de la
aplicación de T_{int} y T_{ext} (añadidos a los pares aplicados
externamente, por ejemplo los procedentes de un motor de impulso) a
las inercias que actúan sobre la entrada y salida del variador. Los
rodillos se mueven automáticamente y llevan a cabo una precesión de
acuerdo con los cambios resultantes en la relación de
variador.
Se puede encontrar otro tipo de construcción
conocida de variador en, por ejemplo, la patente británica GB
1002479, tal y como se ilustra en la Figura 4. En 18 se vuelven a
indicar los rodillos de variador, aunque aquí se muestra un
conjunto completo de tres rodillos en una cavidad, los cuales se
montan sobre cojinetes (50) en soportes (52). En los extremos
opuestos de estos soportes hay espigas (54 y 56) que se introducen
en orificios alineados en una estructura helicoidal (58). Por
consiguiente, el soporte puede moverse ligeramente hacia atrás y
hacia delante en una dirección transversal al eje del variador. El
movimiento del soporte está controlado por un miembro receptor del
empuje dotado de tres radios (60), el cual está acoplado a cada
soporte mediante una articulación respectiva de rótula esférica
(62). Un pequeño movimiento rotativo del miembro (60) alrededor del
eje del variador hace que los rodillos y los soportes se desplacen
en la dirección transversal anteriormente mencionada. Se pueden
desviar en la dirección axial los orificios alineados en los que se
introducen las espigas (54 y 56) para crear un ángulo de
inclinación y se utiliza el efecto de dirección mencionado
anteriormente para controlar la orientación del rodillo [sic]. Los
cojinetes del rodillo (50) permiten un pequeño desplazamiento
lateral, de manera que el rodillo puede trazar el recorrido
circular necesario alrededor del eje del variador, a pesar del
movimiento en línea recta del soporte (52).
En las modalidades que se han expuesto
anteriormente el soporte y el rodillo rotan juntos para alcanzar la
precesión de rodillo necesaria. En la solicitud de patente
internacional de Torotrak (Development) Limited PCT/GB03/00259,
publicada de conformidad con WO 03/062670 y en la que se divulgan
todas las características del preámbulo de la reivindicación
independiente 1, se muestra un enfoque diferente para el control de
rodillo. En la Figura 5 se muestra la configuración pertinente. En
esta disposición, el soporte (70) posee dos cabezas gemelas de
pistón (72 y 74) en sus extremos opuestos que se mueven en sus
cilindros respectivos (76 y 78). Cada rodillo del variador - en 18
se indica una vez más un ejemplo del mismo - puede girar sobre su
propio eje gracias a un cojinete de rodillo (80), aunque también
puede llevar a cabo una precesión en relación con el carro, ya que
el cojinete (80) está acoplado al carro mediante una configuración
de cardán que comprende una bola (82) y una estría (84). La estría
define el eje alrededor del cual el rodillo lleva a cabo la
precesión con respecto al carro. En este punto, el propio soporte
no puede rotar porque el centro del rodillo está desviado del eje
de las cabezas de pistón (72 y 74). Entre las ventajas de esta
configuración se encuentra el hecho de que se puede escoger
libremente el ángulo de inclinación, el cual queda definido por el
posicionamiento de la estría (84). En los variadores descritos
anteriormente, diversos problemas (por ejemplo, el rozamiento con
los discos de variador) limitan la elección de un ángulo de
inclinación.
No obstante, todos los variadores descritos
anteriormente tienen en común que el efecto de dirección requerido
para controlar la orientación de rodillo se consigue simplemente
mediante el desplazamiento del soporte hacia atrás y hacia delante a
lo largo del círculo central de la cavidad toroidal.
La patente del Reino Unido 665237, en nombre de
Pignone Societa Per Azioni, se refiere a un variador cuyos rodillos
están montados en soportes, los cuales están a su vez montados en
la caja del variador, de manera que se permite a cada soporte girar
alrededor de un eje paralelo al eje de rotación de los anillos de
rodadura del variador. Los cojinetes a través de los cuales está
montado el rodillo sobre su soporte permiten al rodillo rotar sobre
su propio eje y llevar a cabo una precesión, es decir, cambiar la
inclinación del rodillo en relación con el soporte. El giro del
soporte produce un efecto de dirección en el rodillo y causa una
precesión de acuerdo con una nueva inclinación, suministrando así
un cambio en la relación de transmisión del variador.
La solicitud de patente estadounidense
10/016212, publicada con el número US2003/0083175 en nombre de Haka
y Vahabzadeh, se refiere a un variador algo similar al de la Figura
2 de la presente solicitud, pero en el que el rodillo está acoplado
a su carro a través de un cojinete esférico y el eje alrededor del
cual se permite la precesión del rodillo está definido por un
"mecanismo de control del ángulo de inclinación" independiente
que comprende una varilla inclinada para crear el ángulo de
inclinación.
La solicitud de patente alemana 10223425.6,
publicada con el número DE 10223425 en nombre de Bayerische Motoren
Werke AG, se refiere a otro variador que posee algunas
características en común con el de la Figura 2 más adelante, pero
que se diferencia del mismo en que el accionador utilizado para
controlar la posición del rodillo actúa en una dirección ubicada en
un plano perpendicular al eje del variador, y en que para crear el
ángulo de inclinación requerido se permite la precesión del rodillo
con respecto al carro en el que está montado alrededor de un eje
inclinado con respecto al plano anteriormente mencionado.
Uno de los objetivos de la presente invención es
proporcionar mejoras en la forma de control del rodillo o rodillos
en un variador con tracción de rodillo.
De conformidad con un primer aspecto de la
presente invención, existe un dispositivo de relación continuamente
variable que comprende primeros y segundos anillos de rodadura
montados para su rotación alrededor de un eje común ("el eje del
variador") y al menos un rodillo que está acoplado a un soporte
para su rotación alrededor de un eje de rodillo definido con
respecto al soporte y que se desplaza sobre ambos anillos de
rodadura para transmitir un impulso entre los mismos a una relación
de transmisión variable. Este dispositivo se caracteriza porque
además comprende engranajes centrales y engranajes anulares
dispuestos concéntricamente, el soporte cuenta con dientes de
engranaje para acoplarse a los engranajes centrales y anulares y el
acoplamiento entre el rodillo y su soporte permite la precesión del
rodillo alrededor de un eje de precesión definido con respecto al
soporte y que no es paralelo al eje del rodillo, de manera que la
rotación relativa de los engranajes centrales y anulares hace que el
soporte gire alrededor de un eje de soporte que no es paralelo a los
ejes del rodillo y de precesión, causando así la precesión del
rodillo y el consiguiente cambio en la relación de transmisión.
Por consiguiente, se proporciona de una manera
sencilla y cómoda el control necesario sobre el soporte. El soporte
puede ser impulsado por el engranaje central y anular como si se
tratara de un planeta en una configuración epicíclica.
Preferentemente, el eje del soporte es paralelo
al eje del variador. También se prefiere que el eje del soporte
atraviese el centro del rodillo, de manera que la rotación del
soporte no cause un desplazamiento radial del centro del
rodillo.
Se prefiere especialmente que el eje de
precesión atraviese el centro del rodillo. Por consiguiente, el
rodillo será capaz de efectuar una precesión sin que su centro se
desplace radialmente. En una construcción típica de variador, el
centro del rodillo se ve obligado a seguir la línea central de un
toro definida entre dos anillos de rodadura, por lo que no es capaz
de un desplazamiento radial significativo.
La orientación del eje de precesión no es fija,
ya que este eje se define con respecto al soporte, el cual puede
rotar. Sin embargo, se prefiere que el eje de precesión esté siempre
inclinado, mediante un ángulo de inclinación diferente a cero, con
respecto a un plano perpendicular al eje del variador. Gracias al
ángulo de inclinación, tras una rotación del soporte el rodillo
puede volver, debido a su movimiento de precesión, a un estado en el
que el eje de rodillo forma una intersección con el eje del
variador.
Se prefiere especialmente que el soporte sea
capaz no sólo de rotar alrededor del eje del soporte, sino también
de moverse hacia atrás y hacia delante en un recorrido circular
alrededor del eje del variador. Dicha configuración se presta a un
control del par motor. Se pueden proporcionar medios para aplicar
una fuerza ajustable que impulse el soporte por su recorrido. Por
motivos de equilibrio, esta fuerza de impulso debe estar compensada
por las fuerzas que los anillos de rodadura aplican al rodillo, lo
que constituye la base del control del par.
Si, a medida que el soporte se mueve hacia atrás
y hacia delante durante su recorrido alrededor del eje del
variador, mantuviera una inclinación constante con respecto a una
linea que sale radialmente del eje del variador, entonces no se
produciría ningún cambio en la relación de variador. En una
modalidad especialmente preferida de la presente invención se
proporcionan medios para impulsar rotacionalmente el soporte, de
manera que la inclinación del soporte con respecto a una línea que
es radial al eje del variador y atraviesa el centro del rodillo
varía en función de la posición del soporte a lo largo de su
recorrido alrededor del eje del variador. De esta forma se puede
configurar que el desplazamiento del soporte por su recorrido
alrededor del eje del variador esté acompañado por un cambio en la
inclinación del soporte y un consiguiente cambio en la relación de
transmisión del variador.
La presente invención proporciona al diseñador
grandes posibilidades para determinar, mediante un control
apropiado del soporte, la relación entre el desplazamiento del
soporte y la relación de transmisión del variador.
En la práctica, en un variador pueden surgir
problemas al intentar evitar que un componente móvil roce con otro
dentro de la cavidad definida por los dos anillos de rodadura.
Estos problemas serían previsibles si se formara el soporte como una
rueda dentada completa con una periferia circular completa. Sin
embargo, el soporte no necesita rotar 360° con respecto al
engranaje central y al engranaje anular, por lo que no requiere una
periferia circular completa. Por el contrario, en una modalidad
preferida de la presente invención, el soporte comprende una rueda
dentada que posee partes dentadas interiores y exteriores ubicadas
en un lugar geométrico circular común para su acoplamiento con el
engranaje central y el engranaje anular, respectivamente.
Se prefiere especialmente que tanto los
engranajes centrales como los anulares tengan la capacidad de rotar
alrededor del eje del variador. En dichas modalidades se pueden
acoplar estos componentes durante su funcionamiento, por ejemplo a
través de engranajes, de manera que la posición de uno sea una
función de la posición del otro. Preferentemente, esta
configuración supone que la rotación de uno en cualquier dirección
está acompañada de la rotación del otro en la misma dirección y a
una velocidad de rotación diferente. Se puede proporcionar una
relación de velocidad fija entre los engranajes centrales y los
engranajes anulares.
En dichas modalidades se requiere una
configuración que suministre impulso al engranaje central y es
necesario suministrarlo de forma tal que se evite el rozamiento con
los otros componentes del variador: rodillos, soportes, etc. En una
modalidad preferida de la presente invención, se suministra un
portasatélites que soporta al menos un engranaje planetario, el
cual se acopla con los engranajes central y anular. En dicha
modalidad, el portasatélites, el engranaje central y el engranaje
anular actúan conjuntamente como un engranaje epicíclico. Se puede
suministrar impulso al engranaje central a través del engranaje
anular y el portasatélites.
A continuación se describirán - meramente a modo
de ejemplo - modalidades específicas de la presente invención,
haciéndose referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una ilustración muy simplificada
de un tipo conocido de variador, visto en dirección radial y
parcialmente en sección transversal;
la Figura 2 ilustra una parte de otro variador
conocido, visto en dirección radial y parcialmente en sección
transversal;
la Figura 3 es una ilustración adicional de las
partes mostradas en la Figura 2, vistas en dirección generalmente
axial y con un anillo de rodadura de variador en primer plano que ha
sido recortado para revelar los componentes situados detrás del
mismo;
la Figura 4 ilustra partes de otro tipo conocido
de variador, vistas en dirección axial y parcialmente en sección
transversal, con un anillo de rodadura de variador que se
encontraría en primer plano pero que se ha omitido completamente
para revelar los componentes del interior;
la Figura 5 ilustra partes de otro tipo
adicional conocido de variador, de nuevo observado en dirección
axial, con un anillo de rodadura de variador que se encontraría en
primer plano, pero que se ha omitido para revelar los componentes
del interior; este dibujo muestra determinados componentes de su
estructura interna mediante líneas discontinuas;
la Figura 6a es una representación muy
esquemática de un ensamblaje único de rodillo/soporte, así como de
determinadas partes relacionadas, de un variador que representa la
presente invención, vistas a lo largo del eje del variador;
la Figura 6b muestra el mismo ensamblaje que el
ilustrado en la Figura 6a, pero esta vez dotado de una
configuración ligeramente diferente;
la Figura 7 es una ilustración en perspectiva de
determinadas partes de una configuración de soporte/cojinete del
mismo variador;
la Figura 8 es una ilustración en perspectiva de
un rodillo y de un anillo de tolerancia del mismo variador;
la Figura 9 es una ilustración en perspectiva de
un ensamblaje que comprende la configuración de rodillo, soporte y
cojinete de las Figuras 7 y 8;
las Figuras 10 y 11 son vistas en dirección
axial de otro variador adicional que representa la presente
invención, habiéndose omitido el anillo de rodadura de variador que
se encontraría en primer plano para revelar diversos componentes
del interior;
la Figura 12 ilustra componentes seleccionados
de otro variador que representa la presente invención y es un
dibujo en perspectiva, aunque se muestra una sección a través del
variador en un plano axial, habiéndose omitido un anillo de rodadura
de variador que se encontraría en primer plano para revelar
diversos componentes del interior;
la Figura 13 es una vista en dirección axial del
mismo variador que se muestra en la Figura 12, habiéndose omitido
de nuevo el anillo de rodadura de variador delantero para revelar
los componentes del interior;
la Figura 14 es una representación esquemática
en dirección axial de otro variador que representa la presente
invención;
la Figura 15 es una representación esquemática
en dirección axial de otro variador que representa la presente
invención;
la Figura 16 es una ilustración esquemática y en
perspectiva de partes seleccionadas de otro variador que representa
la presente invención;
la Figura 17 ilustra un ensamblaje de
rodillo/soporte/cubierta para su uso en variadores que representan
la presente invención y es un dibujo en perspectiva, aunque en el
mismo se muestra una sección a través del ensamblaje en un plano que
contiene el eje del rodillo;
en la Figura 18 se puede observar una sección en
un plano radial a través de un variador que representa la presente
invención e incorpora el ensamblaje ilustrado en la Figura 17;
en la Figura 19 se puede observar una sección en
un plano axial a través de otro variador que representa la presente
invención; y
la Figura 20 es una ilustración en perspectiva
de un soporte que se utiliza en diferentes modalidades de la
presente invención.
En todas las modalidades de la invención que se
describen más adelante se monta cada uno de los rodillos de
variador en un soporte respectivo que puede inclinarse gracias a un
sistema de impulso. Se podrá llegar a una mejor comprensión de este
principio si observamos las Figuras 6a y 6b, en las que sólo se
ilustra uno de los rodillos en 200 (contenido en gran parte dentro
de la cubierta (202) que se describirá más adelante) y el soporte se
encuentra en 204. Si comparamos la Figura 6b con la Figura 6a, el
soporte (204) se ha inclinado con respecto al eje del soporte
(226), de manera que el ángulo de inclinación (\theta) es
diferente de cero. El cambio en el ángulo de inclinación aparta
temporalmente el eje del rodillo de la intersección con el eje del
variador, y el momento de dirección resultante causa la precesión
del rodillo a fin de restaurar la intersección. La consiguiente
inclinación del rodillo se corresponde con una relación de
transmisión modificada que ya no equivale a 1:1.
La configuración utilizada en esta modalidad y
en otras posteriores para montar el soporte (204) de manera tal que
pueda inclinarse con respecto al eje del soporte (226) e impulsar
este movimiento de inclinación del soporte, comprende un engranaje
central interno (212) y un engranaje anular externo (214). Estos
dos engranajes están montados en una posición concéntrica con
respecto al eje del variador (218) y pueden rotar alrededor del
mismo. El soporte (204) tiene forma de rueda dentada y está ubicado
en el espacio entre el engranaje central (212) y el engranaje
anular (214), engranándose con ambos. El soporte no es capaz de
desplazarse a lo largo del eje del variador, ya que la posición del
rodillo que soporta está dictada por los anillos de rodadura del
variador. Estos anillos de rodadura no se muestran en los dibujos,
sino que (como quedará evidente en los dibujos posteriores) están
ubicados delante y detrás del rodillo (200) y rotan alrededor de un
eje común (218), denominado el eje del variador y ubicado en una
posición perpendicular al plano del papel. El soporte es capaz de
rotar alrededor de un eje del soporte (226), el cual también se
sitúa en una posición perpendicular al plano del papel. Se
suministra una configuración que impulsa al soporte a rotar
alrededor de este eje, cambiando así el "ángulo de inclinación"
del soporte. Podemos definir este ángulo de inclinación, indicado
por el símbolo \theta en la Figura 6b, como el ángulo entre (1)
la línea (216) que sale radialmente del eje del variador (218) (es
decir, el eje de los anillos de rodadura del variador) y (2) una
línea arbitraria (220) a lo largo del soporte. Los momentos de
dirección necesarios para causar la precesión del rodillo y el
consiguiente cambio de relación del variador son el resultado de
los cambios en el ángulo de inclinación \theta.
En la Figura 6a el ángulo de inclinación es cero
y el variador funciona a una relación de transmisión de
aproximadamente 1:1. El eje del rodillo (222) es perpendicular al
eje del variador (218) y forma una intersección con el mismo, como
debe hacerlo en una posición de equilibrio.
Puesto que el rango de movimiento angular del
soporte es limitado, no es necesario que su periferia externa trace
un círculo completo. Por el contrario, el soporte posee una parte
dentada parcialmente circular y dispuesta radialmente hacia el
interior (206), la cual se acopla a través de una extremidad que se
extiende de manera generalmente radial (208) a una parte dentada
(210) parcialmente circular y dispuesta radialmente hacia el
exterior. La estructura de este soporte (204) le permite encajar en
el espacio disponible sin rozar con otras partes, como por ejemplo
los propios rodillos.
Consideremos, por ejemplo, lo que ocurriría si
los engranajes central y anular (212 y 214) rotaran a la misma
velocidad, de tal manera que ellos - y el soporte (204) -
simplemente giraran alrededor del eje del variador, manteniendo a
la vez posiciones fijas en relación los unos con los otros. El
ángulo de inclinación 0 no cambiaría. Si el eje del rodillo (222)
formara inicialmente una intersección con el eje del variador
(218), como se muestra en la Figura 6, entonces permanecería en esa
posición y no se produciría ningún cambio en la relación del
variador.
No obstante, consideremos lo que ocurre si se
impulsan los engranajes central y anular a diferentes velocidades.
En general nuevamente se obtendrá como resultado un movimiento del
soporte a lo largo de un recorrido circular alrededor del eje del
variador. El centro del rodillo sigue un círculo (224) que es el
circulo central del toro definido por los anillos de rodadura del
variador. Sin embargo, al mismo tiempo el soporte (204) rotará
alrededor del eje del soporte (226) para cambiar su ángulo de
inclinación \theta.
El rodillo posee la suficiente libertad como
para efectuar una precesión con respecto al soporte (204), gracias
a una configuración de cojinete a través de la cual se acopla a este
soporte; a continuación analizaremos este aspecto de la presente
modalidad haciendo referencia a las Figuras 7, 8 y 9. La
configuración de cojinete permite al rodillo (200) (1) rotar sobre
su propio eje y (2) llevar a cabo una precesión alrededor de un eje
de precesión (228) definido - y fijado - con respecto al soporte
(204).
Se suministra una rotación del rodillo (200)
sobre su propio eje mediante un cojinete de agujas (230) (Figura 8)
que se encaja en el orificio central del rodillo. Entre el rodillo y
el cojinete se suministra un anillo de tolerancia (232) (Figura 8).
Debido a su construcción acanalada, el anillo de tolerancia
proporciona cierto grado de elasticidad entre el rodillo y el
cojinete. Durante su uso, los anillos de rodadura del variador
someten al rodillo a una gran fuerza de compresión a lo largo del
diámetro del rodillo. Como resultado, el rodillo se deforma
elásticamente en cierta medida. El anillo de tolerancia se deforma
elásticamente para adaptarse a la deformación del rodillo,
garantizado así que el propio rodillo sea el que soporta
principalmente la fuerza de compresión, en vez de transmitirse al
cojinete (230). El anillo de rodadura interior del cojinete de
agujas (230) se compone de dos partes (234 y 236) ensambladas
alrededor de un núcleo (238) del soporte (204) (Figura 7). Por
ejemplo, es posible soldar las dos partes (234 y 236) y, a
continuación, maquinar su circunferencia exterior para suministrar
la superficie circular regular requerida en el anillo de rodadura
interno del cojinete. Alternativamente, se podrían asegurar juntas
mediante una banda alrededor de su circunferencia (no mostrada),
que actuaría como superficie del cojinete. Espigas circulares (240)
sobresalen desde ambos lados del núcleo (238), ubicadas de manera
concéntrica con respecto al eje de precesión (228) y alineadas a lo
largo del mismo. Las espigas se encajan en entrantes circulares
complementarios (242) en caras internas (241) de las partes de los
anillos de rodadura internos respectivos (234 y 236), mientras que
arandelas (244) separan las caras internas (241) de las caras
adyacentes del núcleo (238). Esta estructura permite que el anillo
de rodadura de cojinete interior (234 y 236) y, por consiguiente,
el rodillo (200) soportado sobre el mismo, efectúen una precesión
con respecto al soporte (204) alrededor del eje de precesión (228),
tal y como se ha mencionado anteriormente. Cabe destacar que el eje
de precesión no está ubicado en un plano radial (perpendicular) al
eje del variador (como, por ejemplo, el plano del papel en la Figura
6). Por el contrario, el eje de precesión (228) está inclinado con
respecto a este plano para formar el ángulo de inclinación (CA,
castor angle). La mejor forma de comprender este punto será
al observar la Figura 20, en la que se muestra el soporte (204) en
una dirección perpendicular al eje de precesión (228). En esta
figura se pueden observar los dientes de engranaje del soporte
(246) inclinados con respecto al eje de precesión, en vez de en una
posición perpendicular al mismo. En la presente modalidad, el ángulo
de los dientes de engranaje determina el ángulo de inclinación
entre el eje de precesión y el plano radial. Uno de los beneficios
de esta configuración, comparada con el tipo de configuración
perteneciente al estado previo de la técnica que se ilustra en la
Figura 2, es que la estructura del variador no limita el ángulo de
inclinación. En el variador de la Figura 2, el máximo ángulo posible
de inclinación está limitado por el rozamiento con el accionador de
los anillos de rodadura del variador. En comparación, el tipo de
estructura que se considera aquí proporciona al diseñador una mayor
libertad para elegir el ángulo de inclinación que resulte necesario
para satisfacer los requisitos de velocidad de la respuesta del
variador y de estabilidad contra la oscilación.
Las Figuras 10 y 11 tienen como objetivo
clarificar el movimiento de los soportes (204) y de los rodillos
(200). Estos dibujos muestran una configuración práctica con tres
rodillos dispuestos a intervalos angulares periódicos dentro de una
cavidad toroidal formada entre un par de anillos de rodadura
toroidales de variador. En estos dibujos no se muestran los detalles
de los anillos de rodadura, aunque tienen características similares
a los anillos de rodadura (12, 14 y 16) que se ilustran en la
Figura 1. En la Figura 10 se indica de nuevo el recorrido circular
(224) que trazan los centros de los rodillos alrededor del eje del
variador a medida que los soportes se mueven hacia atrás y hacia
delante. Ésta es, de hecho, la línea central de la cavidad toroidal
definida por los anillos de rodadura. En esta modalidad se utiliza
una estructura helicoidal con radios (248) para proporcionar
impulso al engranaje central (212), como se explicará más
adelante.
En la Figura 10, el variador funciona a una
relación de aproximadamente 1:1. Los ejes de los rodillos son
aproximadamente perpendiculares al eje del variador (el ángulo en
cuestión se mediría en un plano que contiene el eje del variador -
es decir, es perpendicular al papel -, por lo que no se puede
indicar en esta vista). Cada eje de rodillo (222) forma una
intersección con el eje del variador (218), como deben hacerlo en
una posición de equilibrio. El ángulo de inclinación común
(\theta) de cada soporte (204) se define como cero en esta
condición.
Si comparamos la Figura 11 con la Figura 10, el
engranaje central (212) y el engranaje anular (214) se han avanzado
en la dirección de las agujas del reloj, y el engranaje central se
mueve una distancia mayor que el engranaje anular. Por consiguiente,
se producen varios cambios:
- i)
- debido a que el engranaje central y el engranaje anular han rotado en la misma dirección (en el sentido de las agujas del reloj), los soportes (204) y los rodillos (200) también han avanzado en el sentido de las agujas del reloj, y el centro de cada rodillo (200) se ha desplazado a lo largo del círculo (224);
- ii)
- debido a que el engranaje central (212) ha rotado más rápido que el engranaje anular (214), se ha causado la inclinación de cada soporte (204), es decir, que ahora rotan alrededor de su eje de soporte (226), modificando su ángulo de inclinación (\theta);
- iii)
- el cambio en el ángulo de inclinación del soporte ha causado un desplazamiento angular de los ejes de rodillo, apartándolos temporalmente de la intersección con el eje del variador. Por consiguiente, se ha ejercido un efecto de dirección sobre los rodillos, como se ha descrito previamente, causando la precesión de los mismos (alrededor de los ejes de precesión (228) definidos con respecto a los soportes (204)) a las posiciones mostradas y restaurando así la intersección. Resultará aparente que los ejes de rodillo ya no son perpendiculares al eje del variador, sino que están inclinados con respecto al mismo. En consecuencia, la relación de transmisión del variador se ha modificado y, de hecho, se muestra el variador en una posición cercana a un extremo del rango de relación disponible.
Por lo tanto, debería resultar evidente que se
puede ejercer un control sobre el variador a través de los
engranajes central y anular (212 y 214). La propulsión del engranaje
central (212) presenta un reto, debido a la posición del engranaje
dentro de la cavidad del variador. Hasta el momento presente se han
concebido dos soluciones diferentes. En las Figura 10 y 11 se puede
observar la primera de estas soluciones, en la que la estructura
helicoidal (248) comprende extremidades con forma radial (250) que
atraviesan la cavidad y acoplan el engranaje central (212) a una
rueda exterior a la cavidad a la que se puede aplicar un impulso.
Esta rueda no se ilustra en primer plano en estos dibujos y su
perímetro se indica con líneas discontinuas (251). Las extremidades
radiales (250) deben construirse de una manera que permita evitar el
rozamiento con los rodillos y los carros según se van desplazando,
siendo ésta la razón principal que determinará su forma.
Un segundo método para propulsar el engranaje
central conlleva la incorporación del engranaje central y el
engranaje anular a una configuración epicíclica. El variador que se
ilustra en las Figuras 12 y 13 constituye un ejemplo de este método
y se describirá a continuación en detalle. Estos dibujos muestran
un variador similar al de la Figura 6, ya que posee dos cavidades
toroidales. En la Figura 12 se designa el anillo de rodadura
interior (252) y a la derecha del dibujo se puede observar uno de
los anillos de rodadura exteriores (254). La configuración incluye
un anillo de rodadura adicional que estaría situado a la izquierda
del dibujo, pero que se omite con el fin de mostrar otros
componentes. De nuevo, los soportes y rodillos son designados por
los números 204 y 200, respectivamente. A fin de simplificar la
representación, se omiten en la Figura 12 las configuraciones de
cojinetes que acoplan los soportes a los rodillos, aunque éstas se
pueden observar en la Figura 13. Cada cavidad de variador contiene
tres rodillos (200) y cada uno posee un engranaje anular (214 y
214') y un engranaje central (212 y 212') asociados. Esta
configuración también comprende en cada cavidad un portasatélites
(256 y 256'), que está montado para su rotación alrededor del eje de
variador y comprende un núcleo (258) y extremidades radiales (260)
que sirven para soportar engranajes planetarios (262) y acoplar el
portasatélites a una rueda integral exterior (264). Los engranajes
planetarios (262) se acoplan al engranaje central (212) y al
engranaje anular (214), formando una configuración de engranajes de
tipo epicíclico. Por consiguiente, al controlar la rotación del
portasatélites (256) y del engranaje anular (214), también se
controla la rotación del engranaje central (212). Los principios
inherentes de este tipo de engranaje epicíclico resultarán
familiares para los expertos en esta materia. Esta configuración es
muy práctica porque los engranajes planetarios (262) pueden
ubicarse entre los soportes (204) y desplazarse junto a ellos,
evitando así que estos elementos rocen los unos con los otros. Al
igual que los soportes (204), los engranajes planetarios (262) no
poseen una periferia circular completa, sino que tienen en su lugar
partes dentadas interiores y exteriores parcialmente circulares (266
y 268) (no mostradas). De nuevo, este factor contribuye a evitar el
rozamiento de los componentes dentro de las cavidades del
variador.
Se requiere algún medio para propulsar los
engranajes centrales y anulares (212 y 214). En la Figura 13, esto
se consigue gracias a sectores dentados (270 y 272) que se engranan
respectivamente con una periferia exterior dentada del engranaje
anular (214) y con una periferia exterior dentada de la parte de
rueda (264) del portasatélites. El engranaje central es propulsado
indirectamente, por supuesto, a través de los engranajes planetarios
(262). Se pueden unir los dos sectores dentados (270 y 272) de
manera que se muevan juntos. Si el movimiento de los sectores
dentados va a cambiar el ángulo de inclinación del soporte y, por
consiguiente, tener como resultado el cambio de la relación de
transmisión del variador, entonces los sectores dentados deben
impulsar el engranaje anular (214) y el portasatélites (256) a
diferentes velocidades. Ello se consigue, en la modalidad que se
muestra en la Figura 13, debido a que la periferia exterior del
engranaje anular (214) posee un diámetro diferente al de la rueda
exterior (264) del portasatélites. Por lo tanto, a medida que los
sectores dentados (270 y 272) se mueven hacia detrás y hacia
delante, éstos hacen que el engranaje anular y el portasatélites se
muevan a velocidades diferentes. De la misma forma, el engranaje
anular y el engranaje central rotan a diferentes velocidades,
produciendo un cambio en el ángulo de inclinación del soporte y,
por consiguiente, un cambio en la relación del variador.
Este tipo de configuración hace posible que el
variador sea controlado por un par motor. Los engranajes central y
anular ejercen conjuntamente una fuerza de impulso que empuja a
cada rodillo (200) a lo largo de un recorrido circular (224). A esta
fuerza se oponen las fuerzas que los anillos de rodadura (252 y
254) ejercen en el rodillo. El movimiento de los rodillos (200) a
lo largo del recorrido (224) tiene como resultado un cambio del
ángulo de inclinación 0 y, por consiguiente, de la relación del
variador. El resultado es que, como ocurre en la configuración
conocida descrita anteriormente con respecto a las Figuras 1 y 2, el
variador crea un par de reacción que está determinado por la fuerza
de impulso aplicada a cada rodillo. Se requiere algún medio para
aplicar una fuerza controlada a los sectores dentados (270 y 272) y,
en la Figura 13, se indica esquemáticamente en 274 una
configuración de pistón hidráulico y cilindro acoplada a los dos
sectores dentados (270 y 272) que cumple este objetivo. Este
elemento es de doble efecto, y posee dos cámaras de trabajo (276 y
278) formadas dentro de un cilindro (282) a cada lado de un pistón
(284). De esta forma se controla la conducta del variador mediante
una presión de fluido que se aplica a las dos cámaras de trabajo
(276 y 278).
Existen, por supuesto, numerosas formas
alternativas de aplicar el par necesario a los engranajes central y
anular. En la Figura 14 se ilustra, de manera esquemática, una
configuración alternativa para dar impulso al engranaje, en la que
un cilindro montado de forma pivotal (286) contiene un pistón (288)
acoplado a través de la barra del pistón (290) a un asa (292) que
está conectada al engranaje central o anular (212 y 214) o al
portasatélites (256). En esta configuración, el pistón (288) impulsa
directamente una de estas partes del engranaje y se necesita otro
medio para impulsar otra parte del engranaje.
En la Figura 15 se muestra una configuración en
la que una cadena (292) se pasa alrededor de uno de los componentes
del engranaje para propulsarlo; la diferencia entre las presiones
hidráulicas en las cámaras de trabajo (294 y 296) de los
accionadores hidráulicos (298 y 300) que tiran de la cadena en
direcciones opuestas determina el par motor ejercido por la
cadena.
En la Figura 16 se utiliza una configuración que
comprende cables y poleas para ejercer un par motor elegido sobre
uno de los componentes del engranaje. Se considera que este tipo de
configuración resulta potencialmente ventajoso para lograr una
construcción compacta del variador, ya que los accionadores
(omitidos en este dibujo, pero se sobreentenderá que éstos tiran a
lo largo de las líneas como se muestra en las flechas 300 y 302) no
necesitan estar alineados transversalmente con respecto al eje del
variador. El cable (303) pasa alrededor de un componente de
engranaje (que puede ser, de nuevo, un engranaje central (212), un
engranaje anular (214) o un portasatélites (256)) y alrededor de
poleas (304 y 306), gracias a lo cual el diseñador puede elegir la
dirección en la que los accionadores tiran de la línea, por ejemplo
para satisfacer necesidades de envasado.
Se ha mencionado anteriormente que los rodillos
(200) y los anillos de rodadura (252 y 254) normalmente no entran
en contacto físico entre sí, ya que están separados por una delgada
película de fluido. La tracción entre los rodillos y los anillos de
rodadura se deriva de la fuerza de deslizamiento dentro de esta
película de fluido. Para mantener la película, se suministra un
flujo de tracción a las partes giratorias. Se describen, por
ejemplo, configuraciones conocidas para el suministro de fluido de
tracción en la solicitud de patente internacional publicada de
Torotrak WO03/062675 y en la patente europea EPO930449, las cuales
se basan en el suministro de fluido a través de los soportes sobre
los que se montan los rodillos. El suministro de fluido de tracción
a través del soporte no resulta tan sencillo en los tipos de
variador que se ilustran a partir de las Figuras 6, debido a la
naturaleza del movimiento del soporte, pero en las Figuras 17 y 18
se ilustra una forma de conseguir este objetivo. Como se muestra
claramente en la Figura 18, se proporciona un conducto de suministro
de fluido en forma de T (308) dentro del soporte (204), el cual va
desde un extremo abierto en la parte dentada interior del soporte
(206) hasta los conductos respectivos (310 y 312) dentro de las
mitades respectivas (234 y 236) del anillo de rodadura interior.
Estos conductos llevan al interior del cojinete de agujas (230), y
desde aquí el fluido pasa a una cámara definida entre el rodillo
(200) y la cubierta (202) que lo rodea. La cubierta (202) comprende
dos mitades con forma similar que se han ensamblado alrededor del
rodillo (200) y se han unido a través de bordes exteriores (318).
La cubierta está montada sobre las partes del anillo de rodadura
interior (234 y 236), por lo que se mueve con el rodillo (200). Se
ha cortado transversalmente, como se puede observar en 320 en las
Figuras 6, 10 y 11, con el fin de permitir al rodillo (200)
acoplarse a los anillos de rodadura del variador (252 y 254). Además
de su función a la hora de proporcionar tracción entre los rodillos
y los anillos de rodadura del variador, el fluido también sirve
para enfriar los rodillos. La configuración que se ilustra
proporciona, gracias al suministro de fluido a una parte
radialmente interior del rodillo y al suministro de la cubierta, un
periodo prolongado de residencia del fluido en las inmediaciones del
rodillo, lo que promueve un enfriamiento eficaz.
Un conducto de derivación (322) se encaja en el
extremo abierto del conducto de suministro de fluidos (308) y en un
orificio radial (324) del engranaje central (212), formando así un
conducto para el flujo de fluidos desde el segundo hasta el primero.
El ángulo entre el conducto (308) y el orificio (324) varia
dependiendo de la inclinación del soporte, por lo que el conducto
de derivación (332) posee cabezales parcialmente esféricos (326 y
328) que pueden rotar individualmente hasta cierto punto mientras
mantienen un precinto con el fin de adaptarse a dicho ángulo
variable. Se suministra fluido por un conducto axial hasta llegar a
los orificios radiales (324).
La Figura 19 es una sección axial de un variador
que representa la presente invención y en la misma se muestra cómo
se pueden acoplar las partes en las dos cavidades del variador.
Únicamente se expone la mitad del variador, a un lado del eje del
variador (218). Se acopla un árbol de variador (330), a través de
engranajes que se han omitido en la figura, al motor de un
vehículo. En 252, 254 y 255 se pueden observar los anillos de
rodadura del variador. Se monta el anillo de rodadura exterior
izquierdo (255) en el árbol del variador (330) mediante estrías que
le permiten moverse a lo largo del árbol, pero no rotar alrededor
del mismo. También está sujeto este anillo a una "carga final"
por parte de un accionador hidráulico formado por un cilindro
(332), el cual a su vez está montado en el árbol de variador (330) y
en el que se encaja el anillo de rodadura exterior (255) como si se
tratara de un pistón. Se monta de manera fija el anillo de rodadura
exterior derecho (254) en el árbol, mientras que el anillo de
rodadura interior (252) posee una libertad limitada para desplazarse
axialmente, debido al cojinete (334) sobre el que está montado. Por
lo tanto, el efecto de la carga final es llevar a los tres anillos
de rodadura a acoplarse con los rodillos (200), proporcionando así
una tracción de rodillo/anillo de rodadura. En este dibujo se
muestran los rodillos (200) en tres posiciones diferentes que se
corresponden respectivamente con una relación 1:1 y con las
relaciones más altas y más bajas disponibles. Las dos últimas
posiciones se indican mediante líneas de puntos.
En este dibujo se puede observar cómo los
engranajes centrales (212 y 212') en las dos cavidades toroidales
del variador se acoplan a través de un primer manguito (336) que
está ubicado alrededor del árbol del variador (330), de forma
concéntrica con respecto a éste, permitiendo así que los dos
engranajes centrales se muevan al unísono. Los dos portasatélites
(256 y 256') se acoplan a través de un segundo manguito (338) y en
esta modalidad las extremidades radiales (260 y 260') del
portasatélites se encuentran en parejas, con un árbol planetario
(340) montado entre cada pareja con el fin' de montar un engranaje
planetario respectivo (262) mediante cojinetes (342). Como en los
dibujos previos, el número 264 indica la parte de rueda exterior
dentada del portasatélites. Los engranajes anulares (214 y 214') se
encuentran situados en esta modalidad entre las extremidades (260 y
260') de los respectivos portasatélites. Esta configuración permite
la aplicación de impulso a los componentes epicíclicos de sólo una
cavidad de variador y su transmisión, a través de los manguitos, a
los componentes en la otra cavidad.
Es necesario proporcionar un impulso rotativo
que se aplica a y/o se toma del anillo de rodadura interior del
variador (252) y resulta aconsejable para muchas aplicaciones
hacerlo a través de algún miembro que rota alrededor del eje del
variador (en vez de por medio de una cadena o engranaje que provoca
un desplazamiento del árbol desde el eje del variador). Puede
resultar relativamente complejo obtener este acoplamiento coaxial al
anillo de rodadura interior con los diseños de variador existentes,
en los que el mecanismo que controla los rodillos se extiende
radialmente fuera de las cavidades del variador. No obstante, en la
modalidad presente, se consigue fácilmente un acoplamiento de
potencia coaxial mediante un rotor (344) que está conectado al
anillo de rodadura interior (252) del variador y que se extiende
axialmente más allá del anillo de rodadura exterior derecho (254),
encontrándose la parte externa del rotor acoplada a otra
configuración de engranaje (no mostrada). Este método sencillo de
acoplamiento coaxial es posible porque el engranaje en la cavidad
derecha del variador está contenido en su mayor parte dentro de
dicha cavidad y no posee salientes radiales de gran tamaño que
puedan rozar con el rotor.
Claims (16)
1. Un dispositivo de relación continuamente
variable que comprende un primer y un segundo anillo de rodadura
(252 y 254) montados para la rotación de los mismos alrededor de un
eje común (218), conocido como el eje del variador, y al menos un
rodillo (200) acoplado a un soporte (204) montado para su rotación
alrededor de un eje de rodillo (222) que se define en relación al
soporte y que actúa sobre ambos anillos de rodadura para transmitir
impulso entre ellos a una relación de transmisión variable. Este
dispositivo se caracteriza también porque comprende
engranajes centrales (212) y anulares (214) dispuestos de manera
concéntrica, el soporte está provisto de dientes de engranaje (246)
que se engranan con los engranajes central y anular, y el
acoplamiento (230, 234, 236 y 244) entre el rodillo y su soporte
permite al rodillo llevar a cabo una precesión alrededor del eje de
precesión (228) definido en relación al soporte y que no es
paralelo al eje del rodillo, de manera que la rotación relativa de
los engranajes central y anular hace que el soporte gire alrededor
de un eje de soporte (226) que no es paralelo a los ejes del
rodillo y de precesión, causando así la precesión del rodillo y el
consiguiente cambio en la relación de transmisión.
2. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en la reivindicación 1, en el que
el eje del soporte (226) atraviesa el centro del rodillo.
3. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en la reivindicación 1 o en la
reivindicación 2, en el que el eje del soporte (226) es paralelo al
eje del variador.
4. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en la reivindicación 1 o en la
reivindicación 2, en el que el eje de precesión (228) está siempre
inclinado, con un ángulo de inclinación diferente de cero, con
respecto a un plano perpendicular al eje del variador (218).
5. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el eje de precesión (228)
atraviesa el dentro del rodillo (200).
6. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el soporte (204) puede
moverse hacia atrás y hacia delante a lo largo de un recorrido
alrededor del eje del variador.
7. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en la reivindicación 6, que
comprende medios (274, 286, 288, 303, 298 y 300) para la aplicación
de una fuerza ajustable a los engranajes central (212) y anular
(214) con el fin de impulsar el soporte por su recorrido.
8. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el soporte (204) comprende
una rueda dentada con una periferia parcialmente circular que
comprende partes dentadas interiores y exteriores (206 y 210)
ubicadas en un lugar circular común para su acoplamiento con los
engranajes central y anular, respectivamente.
9. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los engranajes central (212)
y anular (214) tienen la capacidad de rotar alrededor del eje del
variador (218).
10. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en la reivindicación 9, en el que
los engranajes central (212) y anular (214) se acoplan durante su
funcionamiento, de manera que la posición de uno es una función de
la posición del otro.
11. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en la reivindicación 9, que además
comprende un portasatélites (256) montado para su rotación
alrededor del eje del variador (218) y que soporta al menos un
satélite (262) que se acopla a los engranajes central (212) y
anular (214).
12. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en la reivindicación 11, en el que
se impulsa el engranaje central (212) a través del engranaje anular
(214) y del portasatélites (256).
13. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que además comprende un sector dentado
que posee la capacidad de moverse linealmente (207 y 272) y que se
acopla con al menos uno de los engranajes central y anular.
14. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en la reivindicación 13, en el que
se han configurado el engranaje central (212) y el engranaje anular
(214) para ser impulsados desde uno o más de los sectores dentados
que pueden moverse linealmente (207 y 272).
15. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que además comprende un accionador
lineal (274, 286, 288, 298 y 300) para ejercer una fuerza ajustable
y medios (270, 272, 290, 292, 292', 303, 304 y 306) para la
conversión de esa fuerza a un par que se aplica por lo menos a uno
de los engranajes central y anular.
16. Un dispositivo de relación continuamente
variable, tal y como se describe en la reivindicación 15, en el que
el accionador lineal (274, 286 y 288) es hidráulico.
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WO2008101070A2 (en) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Fallbrook Technologies Inc. | Infinitely variable transmissions, continuously variable transmissions, methods, assemblies, subassemblies, and components therefor |
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CA2784348A1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-23 | Allison Transmission, Inc. | System and method for controlling endload force of a variator |
US8744697B2 (en) * | 2009-12-16 | 2014-06-03 | Allison Transmission, Inc. | Variator lockout valve system |
US8578802B2 (en) | 2009-12-16 | 2013-11-12 | Allison Transmission, Inc. | System and method for multiplexing gear engagement control and providing fault protection in a toroidal traction drive automatic transmission |
US8401752B2 (en) * | 2009-12-16 | 2013-03-19 | Allison Transmission, Inc. | Fail-to-neutral system and method for a toroidal traction drive automatic transmission |
CA2784373C (en) * | 2009-12-16 | 2017-11-07 | Allison Transmission, Inc. | Fast valve actuation system for an automatic transmission |
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DE102016223922A1 (de) * | 2016-12-01 | 2018-06-07 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Traktionsgetriebe und Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug |
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Family Cites Families (23)
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---|---|---|---|---|
GB258624A (en) * | 1925-09-21 | 1927-04-21 | Richard Erban | Improvements in or relating to swivelling roller gearings |
US1981910A (en) | 1929-12-18 | 1934-11-27 | Gen Motors Corp | Friction transmission |
US1821833A (en) * | 1930-06-26 | 1931-09-01 | Frank A Hayes | Variable speed power transmission mechanism |
GB389857A (en) | 1930-10-09 | 1933-03-27 | Frank Anderson Hayes | Improvements in or relating to variable speed power transmission mechanisms |
GB392589A (en) | 1931-08-19 | 1933-05-19 | Frank Anderson Hayes | Improvements relating to variable speed and other power transmission mechanisms of the friction type |
US2124398A (en) * | 1933-12-01 | 1938-07-19 | Hayes Frank Anderson | Precession initiating and controlling means for variable speed transmission mechanisms |
GB464764A (en) | 1935-09-23 | 1937-04-23 | Richard Erban | Improvements in or relating to friction transmission mechanisms |
US2079683A (en) * | 1936-02-27 | 1937-05-11 | Chilton Roland | Transmission |
GB665237A (en) * | 1948-08-11 | 1952-01-16 | Pignone Societa Per Azioni | Continuous speed variator with a small stress of control and a high ratio variation |
GB1002479A (en) | 1963-05-07 | 1965-08-25 | Nat Res Dev | Improvements in or relating to a continuously variable ratio transmission |
US3394617A (en) | 1966-03-21 | 1968-07-30 | Gen Motors Corp | Transmission and control system |
GB1195205A (en) | 1966-09-12 | 1970-06-17 | Nat Res Dev | Improvements in or relating to Toroidal Race Transmission Units. |
IN176702B (es) | 1988-11-21 | 1996-08-24 | Torotrak Dev Ltd | |
GB9505346D0 (en) * | 1995-03-16 | 1995-05-03 | Fellows Thomas G | Improvements in or relating to continuously-variable-ratio transmissions |
GB9513141D0 (en) * | 1995-06-28 | 1995-08-30 | Greenwood Christopher J | Improvements in or relating to continuously-variable-ratio transmissions of the toroidal-race rolling traction type |
GB9606897D0 (en) * | 1996-04-01 | 1996-06-05 | Greenwood Christopher J | Roller assembly |
JP3711688B2 (ja) * | 1997-03-22 | 2005-11-02 | マツダ株式会社 | トロイダル式無段変速機 |
US6074532A (en) * | 1998-11-05 | 2000-06-13 | Nalco/Exxon Energy Chemicals, L.P. | Adjunct for removal of aldehydes from chemical manufacturing production streams during distillative purification |
US6575869B2 (en) * | 2001-01-03 | 2003-06-10 | Ford Global Technologies, Llc. | Traction-drive, continuously variable transmission |
US20030083175A1 (en) * | 2001-10-30 | 2003-05-01 | Haka Raymond James | Full toroidal continuously variable unit with a high caster angle |
GB0201631D0 (en) | 2002-01-24 | 2002-03-13 | Torotrak Dev Ltd | Fluid supply arrangement for a rolling-traction continuously variable ratio transmission unit |
GB0201628D0 (en) | 2002-01-24 | 2002-03-13 | Torotrak Dev Ltd | Improvements relating to continuously variable transmissions |
DE10223425A1 (de) * | 2002-05-25 | 2003-12-04 | Bayerische Motoren Werke Ag | Stufenlos regelbares Reibrollen-Toroidgetriebe |
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