ES2313291T3

ES2313291T3 - Transmision continuamente variable.

Info

Publication number: ES2313291T3
Application number: ES05708087T
Authority: ES
Inventors: Juan Ramon Goma Ayats
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2009-03-01
Anticipated expiration: 2025-02-15
Also published as: PL1717483T3; KR20060135758A; EP1717483B1; EP1717483A1; JP4829129B2; CN101400924B; RU2006133286A; US20070282074A1; DE602005009328D1; KR101140018B1; US20070173366A1; ATE406534T1; CN101400924A; BRPI0507292A; JP2007522421A; US7534185B2; WO2005078315A1; RU2362927C2

Abstract

Relación de transmisión continuamente variable conteniendo cinco ejes: entrada, entrada núcleo, salida núcleo, intermedio y salida; compuesta por los módulos: largas, cortas a inversor conectado entre el intermedio y la salida. El módulo largas consta de núcleo y cuatro multiplicidades de relaciones de transmisión que extienden el rango de variabilidad del núcleo. El núcleo contiene dos diferenciales, el eje entrada núcleo arrastra un eje de cada diferencial, el eje salida núcleo es arrastrado por otro de cada diferencial, el tercer eje de cada diferencial se conecta al variador. El módulo cortas contiene dos diferenciales, el eje de entrada arrastra un eje de uno de ellos, el eje intermedio es arrastrado por otro eje del otro, entre los ejes no conectados ni a la entrada ni a la salida se disponen dos multiplicidades de relaciones de transmisión y entre un eje del primero y uno del segundo se conecta el variador.

Description

Transmisión continuamente variable.

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención es una transmisión mecánica con relación de transmisión continuamente variable que se obtiene mediante la combinación adecuada de una serie de mecanismos descritos en la patente, en ellos se combina la acción de un variador de velocidad con diversas relaciones de transmisión fijas y mecanismos diferenciales de forma que la potencia que circula por el variador de velocidad puede reducirse tanto como se desee. La patente describe la forma de conseguirlo con el mínimo número de componentes y de forma que la potencia trasmitida pase lo más directamente posible del eje de entrada al eje de salida, también consigue que se trasmita par al eje de salida sin interrupción en ningún momento.

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Antecedentes de la invención

Cuando se transforma una potencia mecánica de rotación a una determinada velocidad angular \omega1 en otra a distinta velocidad angular \omega2, el cociente entre ambas se llama relación de transmisión. Los mecanismos variadores de velocidad, o transmisiones continuamente variables, pretenden que esta relación de transmisión pueda variarse de forma continua y progresiva.

Las transmisiones continuamente variables pueden clasificarse dentro de tres grandes grupos: A) Mecanismos que transmiten la rotación directamente del eje de entrada al de salida a través de un elemento intermedio que, por fricción, es arrastrado por el eje de entrada y a su vez arrastra al eje de salida, dentro de este grupo se hallan los variadores de velocidad de correas trapezoidales, los variadores toroidales, los de rodillos cónicos etc. B) Sistemas que transforman la potencia mecánica de rotación del eje de entrada en otra forma de energía mas fácil de manipular y posteriormente vuelven a transformarla en potencia mecánica de rotación en el eje de salida, dentro de este grupo se hallan los variadores hidrostáticos, los conversores de par, pares de máquinas eléctricas trabajando una como generador y la otra como motor, los sistemas que transforman el movimiento rotatorio en otro oscilante y posteriormente vuelven a generar con este un movimiento rotatorio. C) Sistemas que combinan algún mecanismo de los grupos anteriores con uno o mas mecanismos diferenciales.

Los mecanismos del grupo A permiten la variación continua y progresiva de la relación de transmisión desde un valor mínimo hasta un valor máximo ambos del mismo signo, es decir no permiten invertir el sentido de giro, esto es debido a que para pasar por la relación de transmisión cero el elemento de fricción debería arrastrar uno de los ejes sobre un radio nulo con una tensión infinita, de hecho existe un mínimo cerca del cual el elemento de fricción patina y el mecanismo deja de funcionar. El rendimiento energético es pobre comparado con el de las transmisiones por engranajes debido al elemento de fricción.

Los del grupo B, si se diseñan adecuadamente pueden invertir el sentido de giro pero también tienen un rendimiento mecánico pobre comparado con el de las transmisiones por engranajes, debido a que en cada transformación de la potencia a otra forma hay unas pérdidas que se acumulan.

Los mecanismos del grupo C), es decir la combinación de uno o más mecanismos diferenciales con un variador de velocidad, se han aplicado con dos finalidades posibles: Obtener un mecanismo que permita invertir el sentido de giro del variador a partir de un variador que inicialmente no lo permitía. Dividir la potencia en dos partes, una se transmite a través del variador y la otra se transmite a través de engranajes, con ello se logra un variador menos dimensionado y un mayor rendimiento mecánico del mecanismo global.

Estos mecanismos a su vez pueden clasificarse en dos subgrupos: Los que se limitan a combinar un variador con uno o más diferenciales y los que añaden un cambio de marchas externo para ampliar el rango de variación del mecanismo básico.

Dentro de los mecanismos que se limitan a combinar un variador con un diferencial hay diversas patentes que describen cómo reducir la potencia transmitida por el variador por ejemplo, US1762199, estos mecanismos se conocen como "power split". Otras como por ejemplo US1833475, FR091705, US2745297, ES2142223 describen mecanismos que permiten invertir el sentido de giro, estos mecanismos se conocen como "power recirculating".

Las diferencias entre unas patentes y otras provienen del tipo de variador, del tipo de diferencial y de las transmisiones adoptadas para conectarlos.

No es posible obtener los dos efectos simultáneamente. Los mecanismos que invierten el sentido de giro ("power recirculating") amplifican la potencia que circula por el variador, los mecanismos que reducen la potencia que circula por el variador ("power split") no permiten invertir el sentido de giro.

\newpage

Los mecanismos como los descritos en las patentes anteriores, consiguen una relación de transmisión global del mecanismo función de la relación de transmisión del variador según una ecuación del tipo:

1

Donde:

\tau es la relación de transmisión global del mecanismo, es decir la velocidad angular del eje de salida dividida entre la velocidad angular del eje de entrada.

r es la relación de transmisión del variador de velocidad, esta relación varia 10 entre un valor mínimo r_{min} y uno máximo r_{max}, ambos del mismo signo en el caso de que el variador no tenga la característica de poder invertir el sentido de giro.

a y b son constantes que dependen de las relaciones de transmisión fijas, de las características del diferencial y de la forma en que se conectan entre silos distintos componentes.

En estas condiciones la potencia que transmite el variador es función de la relación de transmisión del mecanismo en cada momento, si se eligen las constantes a y b para que en el punto en que esta potencia es máxima este valor sea el mínimo posible se halla que:

Para mecanismos con un variador del grupo A:

2

Y para mecanismos con un variador del grupo B:

3

Donde:

\gamma_{max} es la fracción de la potencia transmitida por el mecanismo que pasa por el variador, es decir la potencia transmitida por el variador dividida entre la potencia total transmitida por el mecanismo cuando la relación de transmisión que hace que este valor sea máximo.

\beta es la variabilidad en la relación de transmisión del mecanismo, es decir la relación de transmisión máxima que puede obtenerse dividida por la mínima.

rang es el rango de variabilidad del variador, es decir r_{max}/r_{min}.

Para mecanismos con variador de grupo A, la fórmula dice que la potencia que se ha de transmitir por parte del variador se puede reducir mediante el incremento del rango del variador. El aumentar el rango de variación en los variadores de tipo A es un problema grande porque requiere el aumento de la relación entre los diámetros máximo y mínimo de los elementos de giro. Pero, se debería considerar que el diámetro mínimo está limitado por el par de fuerzas que se ha de transmitir lo que conduciría a un variador muy grande. La patente francesa número FR-2303206 describe un mecanismo para ampliar la variación de la relación de un variador del grupo A. en cualquier caso, la estrategia puede conducir solamente a conseguir un valor cercano a 1 para el segundo factor de la ecuación, por ejemplo mediante la ampliación del rango de variación desde un valor inicial de 7 a un valor de 49, la potencia a través del variador se reduce desde 42,85 multiplicado por 7/6 a 42,85 multiplicado por 49/48, esto es, un 6,25%.

También se han propuesto mecanismos que combinan dos o mas diferenciales con un variador y una mayor o menor cantidad de relaciones de transmisión intermedias entre estos elementos, ejemplos de este tipo de mecanismos se describen en las patentes US2384776, US4936165, ES2190739, en las Figuras 17, 18 y 19 se ilustra en diagrama de bloques los mecanismos que se proponen respectivamente en cada una de las citadas patentes. Todas ellas logran obtener una relación de transmisión global del mecanismo función de la relación de transmisión del variador del tipo:

4

Donde \tau la relación de transmisión global del mecanismo, r es la relación de transmisión del variador y a, b, c
y d adoptan valores en función de las características de los diferenciales y de las relaciones de transmisión intermedias.

Estos mecanismos, a pesar de permitir una ventaja respecto a los que utilizan un único diferencial presentan el inconveniente de las pérdidas que se producen en las transmisiones intermedias.

Existe una solución conocida que elimina las transmisiones intermedias y que se ha descrito en la patente US
6595884 (el diagrama de bloques del mecanismo que se reivindica en la misma se presenta en la Figura 20). Este mecanismo, a pesar de que elimina las transmisiones intermedias, aún presenta el inconveniente de que solo una parte de la potencia pasa directamente del eje de entrada al de salida atravesando un solo diferencial, el resto ha de atravesar los dos diferenciales con lo que las pérdidas se acumulan.

La solicitud internacional PCT Número WO-0250452-A1 describe varias maneras de conectar dos diferenciales y un variador. En una de las mencionadas maneras, casi toda la potencia pasa directamente desde el eje de entrada al eje de salida sin relaciones de transmisión intermedias. Pero en todas las maneras conocidas de materializar este esquema, por ejemplo por medio de aquellas maneras descritas en la Patente de los Estados Unidos número US-4823640 o en la Patente francesa número FR-2482692, solamente se pueden obtener relaciones de transmisión distintas de 1, esto es una desventaja en usarla en una transmisión multietapa.

Los mecanismos que añaden un cambio de marchas externo pretenden lograr un rango de variabilidad del mecanismo global ámplio y al mismo tiempo reducir al mínimo la variabilidad del mecanismo básico, con ello, si se eligen adecuadamente los componentes, puede reducirse la fracción de potencia que circula por el variador tanto como se desee, a base de añadir un número suficientemente grande de marchas en el cambio externo.

Se han descrito dos formas de ampliar el rango mediante un cambio de 30 marchas externo, la primera como la descrita en la patente US5167591, su funcionamiento puede resumirse como sigue: suponiendo que se inicia con la relación de transmisión mínima, primero se cambia progresivamente hasta llegar a la máxima, en este punto se desacopla mediante un embrague la transmisión, durante este desacoplamiento se cambia a la relación de transmisión mínima y se conecta la siguiente marcha repitiéndose el ciclo.

El inconveniente de este sistema es que durante el cambio de marcha el sistema permanece durante un tiempo desconectado (desembragado), este tiempo no es despreciable pues el variador debe pasar desde su relación de transmisión máxima hasta la mínima o viceversa antes de poderse volver a conectar (embragar), por otro lado esta solución permite diseñar el sistema con tantas etapas como se desee y permite cualquier progresión entre etapas.

Otra solución se describe en la patente US5643121, la idea consiste en conectar alternativamente al eje de salida uno de dos ejes del diferencial (el tercer eje es el de entrada del mecanismo), en la alternancia de obtiene un cambio de relación de transmisión. Las relaciones de transmisión se determinan de forma que durante la transición ambas relaciones pueden mantenerse engranadas simultáneamente mediante sendos embragues (cambio síncrono) con lo que el tiempo de transición puede ser despreciable y además durante la transición no se pierde la transferencia de potencia al eje de salida. El sistema funcionaria igualmente si el eje de entrada fuese el de salida y viceversa. Aunque pueden conectarse más de dos etapas (como el autor comenta en la patente) todas ellas son interdependientes y el sistema solo puede optimizarse para las dos primeras.

Así en un sistema con dos etapas como el ejemplo que se presenta en la patente obtiene una variabilidad de 6,25 = 2,5^{2} con la misma fracción máxima de potencia por el variador que si la variabilidad fuera de 2,5 (71,4%). Pero elevando el número de etapas hasta el infinito solo se lograría reducir la fracción de potencia por el variador hasta el 50%.

En la patente US5643121 también se describe la forma de invertir el sentido de giro, para ello añade un segundo diferencial, este segundo diferencial gira loco en todos lo regímenes excepto los que permiten el cambio de sentido de giro, en ellos el segundo diferencial resta las velocidades de los dos brazos del primer diferencial para permitir una variación desde un valor positivo hasta uno negativo pasando por cero. Durante el régimen que permite la inversión del sentido de giro el sistema responde a un esquema como el de la Figura 21. La potencia de entrada pasa a la salida atravesando los dos diferenciales y con una recirculación por el variador.

Todos estos sistemas requieren para su realización práctica un sistema de control que a partir de la relación de transmisión que se desea obtener en cada momento actúe sobre el elemento variador. Esta actuación se realiza mediante mecanismos accionados por motores eléctricos o cilindros neumáticos o hidráulicos, etc.

Descripción de la invención

El problema técnico que se plantea en los mecanismos variadores de velocidad compuestos por un variador y diferenciales, consiste en reducir al mínimo la potencia que circula por el elemento variador de velocidad obteniendo simultáneamente un amplio rango de variación de velocidades en el mecanismo global, eventualmente invirtiendo el sentido de giro.

Así mismo se trata de que el número de marchas, regímenes, o etapas del mecanismo sea mínimo.

También interesa que el cambio de una etapa a otra pueda realizarse sin desconectar el mecanismo, es decir, sin dejar de transmitir par al eje de salida.

Al mismo tiempo interesa que la potencia pase del eje de entrada al eje de salida lo mas directamente posible, a ser posible sin atravesar relaciones de transmisión intermedias y pasando a ser posible por un único diferencial.

La presente invención resuelve el problema planteado mediante la combinación de las novedades respecto al estado actual de la técnica que a continuación se describen.

El mecanismo cuyo grafo se representa en la Figura 1 consiste en dos diferenciales (Da y Db) y un variador de velocidad (V). Tanto el eje de entrada (eje e) como el de salida (eje s) se conectan simultáneamente a uno de los ejes de cada uno de los diferenciales Da y Db mientras que el variador se conecta entre el eje del diferencial Da no conectado ni a la entrada ni a la salida (eje 6) y el eje del diferencial Db no conectado ni a la entrada ni a la salida (eje 7).

Este mecanismo obtiene una relación de transmisión global del mecanismo función de la relación de transmisión del variador del tipo:

5

Donde \tau es la relación de transmisión global del mecanismo, r es la relación de transmisión del variador y a, b, c y d adoptan los siguientes valores:

6

Donde Da es la relación de transmisión entre el eje 6 y el eje de entrada que provocaría el diferencial Da si el eje de salida se mantuviese bloqueado, y Db es la relación de transmisión que provocaría el diferencial Db entre el eje de entrada y el eje 7 si el eje de salida se mantuviese bloqueado.

En este mecanismo seleccionando adecuadamente Da y Db se consigue que la potencia máxima que pasa por el variador no supere:

7

En el caso de utilizar variadores del grupo A y una potencia máxima de:

8

En el caso de utilizar variadores que permiten invertir el sentido de giro.

Además, no hay transmisiones intermedias y el rendimiento no queda perjudicado por el hecho de disponer de dos diferenciales en lugar de uno, dado que la potencia de entrada se divide, una parte pasa por uno de los diferenciales y el resto por el otro, con lo que las pérdidas de energía no son mayores a las que se tendría si se utilizara un único diferencial.

Los dos diferenciales actúan de forma simétrica, hay regímenes en los que la mayor parte de la potencia pasa por Da y el resto por Db y otros a la inversa, también hay un régimen en que se divide exactamente al 50%.

El siguiente elemento que incorpora la presente invención es el mecanismo multietapa cuyo grafo se representa en la Figura 2. Este mecanismo amplía el rango de variabilidad del núcleo del sistema.

Este mecanismo consta de un núcleo representado mediante una caja negra con la letra V que es un mecanismo variador de velocidad reversible con un eje de entrada e y un eje de salida s, este núcleo puede materializarse con el sistema descrito antes o mediante cualquier otro conocido. El mecanismo dispone de cuatro multiplicidades de relaciones de transmisión, los conjuntos de relaciones de transmisión R_{2n}, R_{2n+1}, S_{2n} y S_{2n+1,} el eje de entrada del mecanismo e' se conecta alternativamente al eje de entrada e del núcleo y al eje de salida s del mismo, mientras el eje de salida del mecanismo s' se conecta alternativamente al eje de salida s del núcleo y al eje de entrada e. El funcionamiento de este mecanismo es el siguiente: Inicialmente el eje de entrada e' se halla conectado a través de la primera relación R_{0} al eje e y el eje de salida s' se halla conectado a través de S_{0} a s, el variador V varia su relación de transmisión desde \tau_{min} hasta \tau_{max}, en este punto se conectan R_{1} y S_{1} y se desconectan R_{0} y S_{0}, el mecanismo V vuelve a variar su relación de transmisión desde \tau_{max} hasta \tau_{min} momento en que se conectan R_{2} y S_{2} y así sucesivamente.

Eligiendo las relaciones de transmisión de forma que:

9

Donde:

10

Las transiciones pueden hacerse manteniendo las cuatro relaciones de transmisión simultáneamente conectadas.

En este mecanismo se obtiene una variabilidad global de:

\beta ' = \beta^{m}

Donde m es el número de etapas. Este mecanismo garantiza la transmisión de par durante la transición y permite reducir tanto como se desee la variabilidad del núcleo manteniendo la variabilidad deseada para el mecanismo global.

En este mecanismo conviene preferentemente que el núcleo esté constituido por un mecanismo que siga el esquema de la Figura 1 porque ello permite el menor número de etapas posible y el máximo rendimiento para un variador dado, pero también es posible que el núcleo se materialice mediante cualquier otro sistema conocido y se beneficie de las ventajas de esta extensión del rango de variabilidad.

En las transmisiones mecánicas con relación de transmisión continuamente variable cabe distinguir dos zonas de trabajo: la zona de marcha corta y la zona de marcha larga. Dado que estos sistemas permiten obtener relaciones de transmisión que llegan hasta cero, el par de salida puede elevarse hasta valores muy altos (tendría a infinito si el rendimiento mecánico fuese del 100%), por lo tanto existe una zona de relaciones de transmisión próximas a cero donde es necesario limitar el par que el mecanismo ejerce sobre al eje de salida. Esta zona es la zona de marcha corta, el resto de relaciones de transmisión es la zona de marcha larga. La zona de marcha corta queda definida con mayor exactitud como:

11

Donde \tau_{eq} es la relación de transmisión que limita la zona de marcha corta y la zona de marcha larga. T_{maxmot} es el par máximo que puede suministrar el motor que se acoplará a la entrada del mecanismo. T_{maxmec} es el par máximo admisible a la salida del mecanismo.

En la zona de marcha corta la potencia que pasa por el mecanismo es inferior a la potencia nominal del motor, reduciéndose linealmente desde el 100% en la relación de transmisión que limita la marcha corta y la larga hasta cero en la relación de transmisión cero.

Analizando las expresiones matemáticas que determinan la potencia que pasa por el variador en la zona de marcha corta y en la zona de marcha larga, se demuestra que para un sistema multietapa trabajando en la zona de marcha larga, la distribución óptima de las etapas es una serie de relaciones de transmisión que siguen una progresión geométrica mientras que en la zona de marcha corta la distribución óptima es una sucesión que sigue una progresión aritmética.

Todos los sistemas multietapa conocidos que transmiten par continuamente al eje de salida, al igual que el descrito anteriormente, generan una sucesión de etapas que sigue una progresión geométrica.

A continuación se describen dos mecanismos objeto de la presente invención que generan una sucesión de etapas que puede seguir una progresión aritmética, por lo cual son de aplicación preferente para la zona de marcha corta.

El mecanismo cuyo grafo se representa en la Figura 3 consta de dos diferenciales Dc y Dd y un variador de velocidad V que ha de permitir invertir (o por lo menos detener) el sentido de giro de cualquiera de los dos ejes mientras el otro gira. El eje de entrada e se conecta a uno de los ejes del diferencial Dc y el de salida s a uno de los ejes del diferencial Dd. El variador de velocidad se conecta entre el eje 6 y el eje 7 mientras que entre los ejes 8 y 7 es posible conectar y desconectar (mediante acoplamientos mecánicos o mediante embragues adecuados) una cualquiera de las multiplicidades de relaciones de transmisión R_{1ii} Así mismo entre los ejes 6 y 9 es posible conectar y desconectar una cualquiera de las multiplicidades de relaciones de transmisión R_{2j} Alternativamente también pueden conectarse siguiendo esquemas como los de las Figuras 7 y 8 donde la única diferencia es que el variador se conecta entre los ejes 8 y 6 en el caso de la Figura 7 y entre los 7 y 9 en el caso de la Figura 8. El funcionamiento del sistema es como sigue. lnicialmente se hallan conectadas las relaciones de transmisión R_{11} y R_{21} y el variador y varia su relación de transmisión desde \infty (eje 6 parado y eje 7 girando a la velocidad que le viene impuesta por el diferencial Dc y la relación de transmisión R hasta O (eje 7 parado y eje 6 girando a la velocidad que le viene impuesta por Dc), en este momento tanto el eje 6 como el 9 se encuentran parados, se conecta la relación de transmisión R_{22} y se desconecta la R_{21} a continuación el variador vuelve a variar su relación de transmisión desde 0 hasta \infty, en este momento tanto el eje 8 como el 7 se encuentran parados, se conecta R_{12} y se desconecta R_{21} y así sucesivamente.

En estos mecanismos (para el caso de la Figura 3) la relación de transmisión que se obtiene es:

12

Para el mecanismo de la Figura 7 (el mecanismo de la Figura 8 es simétrico al de la Figura 7 invirtiendo el eje de entrada por el de salida) la relación de transmisión es:

13

Donde Dc es la relación de transmisión que el diferencial Dc impondría entre el eje 6 y el 8 si el eje e estuviera bloqueado y Dd es la relación de transmisión que el diferencial Dd impondría entre el eje e y el 7 si el eje s estuviera bloqueado.

En ambos casos cuando r vale cero:

14

Y cuando r vale \infty:

15

Por lo tanto si se desea diseñar un sistema cuyas relaciones de transmisión 5 varíen entre:

16

Llamando:

17

Basta con elegir:

R_{21} = R_{2} \cdot \tau_{1 \ min},

\hskip0.5cm

R_{11} = R_{1} \cdot \tau_{1 \ max},

\hskip0.5cm

R_{22} = R_{2} \cdot \tau_{2 \ max}

R_{12} = R_{1} \cdot \tau_{3 \ max},

\hskip0.5cm

R_{23} = R_{2} \cdot \tau_{4 \ max},

\hskip0.5cm

R_{13} = R_{1} \cdot \tau_{5 \ max}

Y así sucesivamente.

En el caso particular de que Dc = Dd entonces R_{1} = R_{2} = 1 y las expresiones anteriores quedan:

R_{21} = \tau_{1 \ min},

\hskip0.5cm

R_{11} = \tau_{1 \ max},

\hskip0.5cm

R_{22} = \tau_{2 \ max},

\hskip0.5cm

R_{12}= \tau_{3 \ max},

\hskip0.5cm

R_{23} = \tau_{4 \ max},

\hskip0.5cm

R_{13} = \tau_{5 \ max}

Por lo tanto con este mecanismo se logra un sistema multietapa capaz de generar una sucesión de etapas que siguen una progresión aritmética, geométrica o cualquier otra. El hecho de poder obtener una progresión aritmética lo hace especialmente adecuado para el régimen de marcha corta por lo que se plantea como aplicación preferente aunque también puede aplicarse al régimen de marcha larga o a ambos simultáneamente.

El mecanismo descrito anteriormente resuelve el problema de obtener una progresión aritmética con un número mínimo de componentes, pero presenta el inconveniente de que la potencia atraviesa íntegramente primero el diferencial Dc y luego el diferencial Dd. Para aplicaciones en las que se busca un mayor rendimiento a cambio de un mayor coste, a continuación se describe un mecanismo que también permite obtener una progresión aritmética.

El mecanismo cuyo grafo se representa en la Figura 4 se halla compuesto por una serie de diferenciales, un variador del tipo de los que permiten invertir (o por lo menos detener) el sentido de giro de cualquiera de los dos ejes mientras el otro gira y una serie de relaciones de transmisión R_{i}, uno de los ejes de cada diferencial se halla conectado al eje de entrada y otro de los ejes de cada diferencial se halla conectado al eje de salida, el eje de los diferenciales impares que no está conectado ni a la entrada ni a la salida puede conectarse mediante un embrague o mediante cualquier otro tipo de acoplamiento mecánico a uno de los ejes del variador (eje 6) a través de una de las relaciones de transmisión R_{2n+1} el eje de los diferenciales pares que no está conectado ni a la entrada ni a la salida puede conectarse mediante un embrague o mediante cualquier otro tipo de acoplamiento mecánico al otro eje del variador (eje 7) a través de una de las relaciones de transmisión R_{2n}.

El funcionamiento del mecanismo es como sigue: Inicialmente se hallan conectados los diferenciales D_{1} y D_{2} con los ejes 6 y 7 respectivamente a través de las relaciones de transmisión R_{1} y R_{2} el variador varía su relación de transmisión desde 0 (donde el eje 7 se mantiene parado y el eje 6 gira a la velocidad impuesta por D_{1} y D_{2}) hasta \infty (donde el eje 6 se mantiene parado y la velocidad impuesta por D_{1} y D_{2}), en este punto se conecta D_{3} y se desconecta D_{1}, a continuación el eje 7 gira a el variador varía su relación de transmisión desde \infty hasta alcanzar de nuevo 0 donde se conecta D_{4} y se desconecta D_{2}.

Para que durante la transición durante un breve intervalo de tiempo puedan mantenerse simultáneamente conectados tres diferenciales hay que escoger las relaciones de transmisión R_{i} (para i mayor que 2) de forma que se cumpla:

18

Los valores de R_{1} y R_{2} pueden escogerse libremente para facilitar el resto o para obtener las velocidades angulares de los distintos ejes del mecanismo más adecuadas. Cuando el resultado de la expresión anterior es negativo significa que la relación de transmisión ha de invertir el sentido de giro.

En este mecanismo, la relación de transmisión que se obtiene es:

19

Donde R_{i} es la relación de transmisión entre el eje 6 y el eje del diferencial impar que no se halla conectado ni a la entrada ni a la salida, R_{j} es la relación de transmisión entre el eje 7 y el eje del diferencial par que no se halla conectado ni a la entrada ni a la salida, D_{i} es la relación de transmisión que el diferencial impar impondría entre el eje de entrada y el de salida si el eje conectado al variador se mantuviera parado y D_{j} es la relación de transmisión que el diferencial par impondría entre el eje de entrada y el de salida si el eje conectado al variador se mantuviera parado.

Si se desea una sucesión de relaciones de transmisión:

20

Basta seleccionar:

D_{1} = \tau_{1 \ min},

\hskip0.3cm

D_{2} = \tau_{1 \ max},

\hskip0.3cm

D_{3} = \tau_{2 \ max},

\hskip0.3cm

D_{4} = \tau_{3 \ max}

Si algún valor es 0, en lugar de un diferencial se provee la posibilidad de conectar directamente el eje 6 o el 7 (según se trate de diferencial impar o par) a la salida a través de la correspondiente relación de transmisión, en la Figura 9 se presenta este caso particular para el diferencial D_{1}, en la primera etapa el eje 6 se conecta directamente a la salida a través de la relación de transmisión R_{1} y el eje 7 al diferencial D_{2} a través de la relación de transmisión R_{2}.

Este mecanismo, al igual que el anterior, permite obtener etapas que sigan progresiones aritméticas, geométricas o cualesquiera otras, por lo tanto resulta indicado tanto para el régimen de marcha corta como para el de marcha larga.

En todos los mecanismos multietapa, cada etapa requiere por lo menos la instalación de una relación de transmisión y, por lo tanto, como mínimo un par de engranajes, cuando estos mecanismos han de pasar por la relación de transmisión cero e invertir el sentido de giro, es posible ahorrar los mecanismos necesarios para generar las etapas en uno de los sentidos (por ejemplo marcha atrás) a condición de que coincidan con un subconjunto de las del otro sentido (marcha a delante) y a cambio de una reducción del rendimiento en el primer sentido (marcha atrás). El mecanismo cuyo grafo se representa en la Figura 5 permite reproducir en la marcha atrás todas o parte de las etapas de la marcha hacia delante. El rectángulo y representa un mecanismo multietapa (en el caso límite podría tener solo una etapa) que permite variar la relación de transmisión desde cero hasta un determinado valor máximo, el eje s puede conectarse al s' o bien mediante un acoplamiento directo o bien mediante una relación de transmisión que invierta el sentido de giro, en el momento en que el mecanismo y alcanza la relación de transmisión cero, y tanto el eje s como el s' se detienen, se conecta la relación de transmisión -1 y se desconecta el acoplamiento directo, a partir de aquí el mecanismo V reproduce su funcionamiento a la inversa.

Combinando las ventajas de cada uno de los mecanismos descritos anteriormente puede construirse un mecanismo variador de velocidad que logre reducir tanto como se desee la potencia que circula por el variador con un número de tapas mínimo.

En el esquema de la Figura 6 se representa un mecanismo compuesto por tres módulos: largas, cortas e inversor. El módulo de largas se obtiene mediante un mecanismo (núcleo) como el de la Figura 1 cuyo rango se ha extendido mediante un mecanismo como el representado en la Figura 2. El módulo de cortas se obtiene mediante un mecanismo como el representado en la Figura 3. El variador es único y trabaja tanto en la marcha corta como en la marcha larga. Por último el inversor permite obtener marcha a tras las mismas marchas que hacia a delante sin duplicar las etapas de los otros dos módulos.

Las características de los componentes se determinan de forma que la relación de transmisión máxima del módulo de cortas sea mayor o igual que la relación de transmisión mínima del módulo de largas, de esta forma existe una zona de relaciones de transmisión donde es posible activar simultáneamente los acoplamientos o embragues que conectan ambos módulos y por lo tanto es posible pasar de cortas a largas y viceversa sin dejar de transmitir par al eje de salida. Si los parámetros se eligen además de forma que en un punto de esta zona la relación de transmisión del variador del módulo de cortas coincide con la relación de transmisión del variador del módulo de largas, entonces puede construirse el mecanismo con un único variador para ambos módulos.

El esquema de la Figura 6 corresponde a una aplicación preferente para la función, en esta aplicación se busca un compromiso entre rendimiento y número de componentes y no pretende excluir todas las demás posibles combinaciones, en concreto:

-: \vtcortauna Que el módulo de marcha corta se construya con un mecanismo como el de la Figura 4.

-: \vtcortauna Que no exista el inversor y el mecanismo abarque todo el rango con las sucesivas etapas.

-: \vtcortauna Que no exista el módulo de marcha corta y en su lugar se disponga de un embrague o un conversor de par para hacer pasar el eje de salida desde el estado de reposo a la relación de transmisión de transición y a partir de aquí trabajar con el módulo de marcha larga.

\newpage

-: \vtcortauna Que el núcleo del módulo de marcha larga se realice mediante un mecanismo cualquiera.

-: \vtcortauna Que no exista el módulo de marcha larga y el mecanismo como el de la Figura 3 o uno como el de la Figura 4 abarquen todo el rango de variabilidad.

-: \vtcortauna Que no existan las extensiones y el mecanismo conste solo del núcleo de módulo de marcha larga.

-: \vtcortauna Que el mecanismo de marcha corta conste solo de una etapa.

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Tal como se ha explicado anteriormente este invento permite que con un número razonable de etapas se reduzca la potencia que pasa por el variador a valores suficientemente pequeños como para que el variador se realice mediante un par de máquinas eléctricas actuando indistintamente una de ellas como motor y la otra como generador. Esto corresponde a una aplicación preferente, y aún sin excluir la posibilidad de cualquier otro tipo de variador de velocidad, presenta las siguientes ventajas:

a): Cualquier otro tipo de variador requiere para su control la instalación de actuadores hidráulicos o neumáticos o eléctricos, los cuales requieren acoplamientos mecánicos y válvulas que a su vez se controlan mediante electrónica de señal y de potencia. En el caso de que el variador se materialice mediante máquinas eléctricas, la electrónica de señal y de potencia actúa directamente sobre estas máquinas y desaparecen todos los demás elementos.

b): En aplicaciones a vehículos con motor térmico, estas mismas máquinas eléctricas pueden hacer las funciones de motor de arranque y de generador para cargar la batería, con lo cual, de hecho, no representa añadir dos componentes más si no una mayor utilización de componentes que igualmente hay que instalar.

Descripción de los dibujos

Hay cuatro clases de dibujos: grafos representativos de mecanismos genéricos, esquemas representativos de mecanismos concretos, diagramas de bloques, y un gráfico de velocidades angulares. Las Figuras 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 17, 18, 19 y 20 corresponden a grafos representativos de mecanismos genéricos. Las Figuras 10, 12, 13, 14 y 15 corresponden a esquemas representativos de mecanismos concretos. La Figura 16 es un diagrama de bloques. Y la Figura 11 es un gráfico de velocidades angulares.

En los grafos representativos de mecanismos genéricos se han utilizado los siguientes convencionalismos: Una línea, independientemente de que sea recta curva o quebrada, indica un eje que puede girar. Un rectángulo del que salen dos líneas indica una relación de transmisión cualquiera (independientemente de que se materialice mediante un tren de engranajes cilíndricos, cónicos, trenes epicicloidales etc.) entre los ejes representados por estas líneas. Los rectángulos pueden representar tanto relaciones de transmisión fijas como variables, cuando representan relaciones de transmisión fijas se han identificado mediante una etiqueta que empieza con R o S, cuando representan relaciones de transmisión variables se han etiquetado con la letra V, para indicar que el mecanismo puede disponer de una multiplicidad de relaciones de transmisión entre el mismo par de ejes se ha representado solo una y se ha etiquetado con una letra seguida de un subíndice. Las líneas de trazos indican que es posible conectar o desconectar de forma controlada las relaciones de transmisión al eje en que terminan independientemente de cómo se materialice esta conexión y desconexión (acoplamientos mecánicos, embragues etc.). En las Figuras 4, 5 y 9, para obtener una representación más compacta se ha representado mediante flechas de trazos el conjunto de: relación de transmisión mas líneas de trazos. Los círculos indican mecanismos diferenciales, es decir mecanismos capaces de imponer una restricción entre tres ejes del tipo:

\omega_{1} = k \cdot \omega_{2} + (1 - k) \cdot \omega_{3}

Donde \omega_{1}, \omega_{2} y \omega_{3} son las velocidades angulares de los tres ejes numerados de forma arbitraria y k es una constante característica del mecanismo y de la forma en que se han numerado los ejes. Indican un mecanismo diferencial genérico independientemente de cómo se materialice (trenes epicicloidales cilíndricos, trenes epicicloidales esféricos, circuitos hidráulicos etc.).

En los esquemas representativos de mecanismos concretos, se han utilizado los símbolos habituales en mecánica para representar ejes, engranajes y trenes epicicloidales, por simplicidad los ejes porta satélites se han dibujado intersecando los satélites aunque hay que entender que todos los satélites pueden girar libremente entorno a su porta satélites correspondiente.

En la descripción de los dibujos se dirá que un componente conecta un eje cuando uno de los ejes del componente es solidario al eje en cuestión y se dirá que puede conectar un eje si uno de los ejes del componente puede hacerse solidario al eje en cuestión de forma controlada.

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Figura 1: Grafo de un mecanismo genérico compuesto por dos diferenciales Da y Db y una relación de transmisión variable V. El eje de entrada e es solidario a uno de los ejes de cada uno de los diferenciales Da y Db. El eje de salida s es solidario a otro de los ejes de cada uno de los diferenciales Da y Db. El variador o relación de transmisión variable V se conecta entre el otro eje de Da (eje 6) y el otro eje de Db (eje 7).

Figura 2: Grafo de un mecanismo genérico compuesto por una relación de transmisión variable V y cuatro multiplicidades de relaciones de transmisión R_{2n}, R_{2n+1}, S_{2n} y S_{2n+1}. La relación de transmisión variable V conecta los ejes e y s, cualquiera de las relaciones de transmisión de la multiplicidad de relaciones R_{2n} puede conectarse o no de forma controlada entre los ejes e y e', cualquiera de las relaciones de transmisión de la multiplicidad de relaciones R_{2n+1} puede conectarse o no de forma controlada entre los ejes s y e', cualquiera de las relaciones de transmisión de la multiplicidad de relaciones S_{2n} puede conectarse o no de forma controlada entre los ejes s y s', cualquiera de las relaciones de transmisión de la multiplicidad de relaciones S_{2n+1} puede conectarse o no de forma controlada entre los ejes e y s'.

Figura 3: Grafo de un mecanismo genérico compuesto por una relación de transmisión variable V, dos multiplicidades de relaciones de transmisión fijas R_{1i} y R_{2j} y dos diferenciales Dc y Dd. La relación de transmisión variable se conecta entre los ejes 6 y 7, cualquiera de las relaciones de transmisión de la multiplicidad de relaciones de transmisión R_{1i} puede conectarse o no de forma controlada entre los ejes 8 y 7, cualquiera de las relaciones de transmisión de la multiplicidad de relaciones de transmisión R_{2j} puede conectarse o no de forma controlada entre los ejes 6 y 9. El diferencial Dc se conecta a los ejes e, 6 y 8, y el diferencial Dd se conecta a los ejes 7, 9 y s.

Figura 4: Grafo de un mecanismo genérico compuesto por una relación de transmisión variable V, una serie de diferenciales D_{1}, D_{2}, ... D_{2n-1}, D_{2n} y una serie de relaciones de transmisión R_{1}, R_{2}, ... R_{2n-1}, R_{2n}. El variador de velocidad se conecta entre el eje 6 y el eje 7, el eje e es solidario a uno de los ejes de cada uno de los diferenciales, el eje s es solidario a otro de los ejes de cada uno de los diferenciales, cada una de las relaciones de transmisión con subíndice impar puede conectar el eje 6 con el tercer eje del diferencial de su mismo subíndice y cada una de las relaciones de transmisión de índice par puede conectar el eje 7 con el tercer eje del diferencial de su mismo subíndice.

Figura 5: Grafo de un mecanismo genérico compuesto por una relación de transmisión variable V y dos relaciones de transmisión fijas. La relación de transmisión variable se conecta entre los ejes e y s, las relaciones de transmisión fijas pueden conectarse entre los ejes s y s'. La flecha superior representa una relación de transmisión 1 a 1, es decir, puede ser un acoplamiento directo entre el eje s y el s', mientras que la flecha inferior representa una relación de transmisión que invierte el sentido de giro, las dos se han representado en flechas de trazos indicando que pueden conectarse o no de forma controlada.

Figura 6: Grafo de un mecanismo genérico que contiene: una relación de transmisión variable V, cuatro diferenciales Da, Db, Dc, Dd y seis multiplicidades de relaciones de transmisión R_{2n}, R_{2n+1}, S_{2n}, S_{2n+1}, R_{1i} y R_{2j}. Un eje de cada uno de los diferenciales Da y Db giran solidarios con el eje entrada núcleo, otro eje de cada no de los diferenciales Da y Db giran solidarios con el eje salida núcleo y el tercer eje de cada uno de estos dos diferenciales se conecta respectivamente al eje 6 y al 7. El variador V se conecta entre los ejes 6 y 7. Las multiplicidades de relaciones de transmisión R_{2n}, R_{2n+1}, S_{2n}, S_{2n+1} permiten conectar respectivamente cualquiera de sus relaciones entre los ejes: entrada y entrada núcleo; entrada y salida núcleo; salida núcleo e intermedio; entrada núcleo e intermedio. El diferencial Dc se conecta entre los ejes entrada, 6 y 8. El diferencial Dd se conecta entre los ejes 7, 9 e intermedio. Las multiplicidades de relaciones de transmisión R_{1i} y R_{2j} permiten conectar una cualquiera de ellas entre los ejes 8 y 7 o 6 y 9 respectivamente. Las flechas de trazos indican que los ejes intermedio y salida pueden conectarse entre si directamente o invirtiendo el sentido de giro.

Figura 7: Corresponde a una variante del mecanismo de la Figura 3 donde el variador de velocidad V se ha conectado entre los ejes 6 y 7, el resto de símbolos tienen el mismo significado que se explica al describir la Figura 3.

Figura 8: Corresponde a una variante del mecanismo de la Figura 3 donde el variador de velocidad V se ha conectado entre los ejes 7 y 9, el resto de símbolos tienen el mismo significado que se explica al describir la Figura 3.

Figura 9: Corresponde a una variante del mecanismo de la Figura 4 donde no existe el diferencial D_{1} y la relación de transmisión R_{1} permite la conexión entre el eje 6 y el eje s, el resto de símbolos tienen el mismo significado que se explica al describir la Figura 4.

Figura 10: Esquema representativo de un mecanismo concreto que responde a una materialización del grafo del mecanismo genérico de la Figura l. Está compuesto por dos diferenciales y un variador de velocidad. El primer diferencial lo forman el planeta 1, la multiplicidad de satélites 2 y la corona 3. El segundo diferencial lo componen el planeta 8, la multiplicidad de satélites 5 y la corona 4. El eje e es solidario simultáneamente al porta satélites entorno al cual giran los satélites 2 y también es solidario a la corona 4. El eje s es solidario simultáneamente al porta satélites entorno al cual giran los satélites 5 y también es solidario a la corona 3. El variador de velocidad V se conecta de forma que arrastra con una relación de transmisión 1 a 1 los ejes 6 y 7 que son solidarios a los planetas 1 y 8.

Figura 11: Gráfico que representa en coordenadas cartesianas la evolución de las velocidades angulares de los ejes e, s, 6 y 7 (\omega_{e}, \omega_{s}, \omega_{6} y \omega_{7}) del mecanismo de la Figura 10 cuando el eje e se mantiene a 3.000 revoluciones por minuto y cuando los distintos engranajes tienen un determinado número de dientes que se detalla en la explicación del modo de realización de la invención. En ordenadas se representan las velocidades angulares en revoluciones por minuto y en abscisas la relación de transmisión entre el eje e y el eje s, se ha tomado arbitrariamente como positivo el sentido de giro del eje e, las velocidades angulares con signo negativo indican giro en sentido contrario al del eje e.

Figura 12: Esquema representativo de un mecanismo concreto que responde a una materialización del grafo del mecanismo genérico de la Figura 2. Consta de un variador de velocidad V que se halla conectado entre los ejes e y s y de ocho pares de engranajes: 1, 1'; 2, 2'; 3, 3'; 4, 4'; 5, 5'; 6, 6'; 7, 7'; 8, 8'. Los engranajes 1, 2, 3 y 4 giran locos entorno al eje e' y pueden hacerse solidarios a él activando alguno o algunos de los correspondientes acoplamientos S1, S2, S3 y S4. Los engranajes 5, 6, 7 y 8 giran locos entorno al eje s' y pueden hacerse solidarios a él activando alguno o algunos de los correspondientes acoplamientos S5, S6, S7 y S8. Los engranajes 8', 3', 6' y 1' son solidarios al eje e. Y los engranajes 5', 2', 7', y 4' son solidarios al eje s.

Figura 13: Esquema representativo de un mecanismo concreto que responde a una materialización del grafo del mecanismo genérico de la Figura 3. Contiene dos diferenciales y un variador de velocidad V. El primer diferencial está formado por el planeta 1, una pluralidad de satélites 2 y la corona 3, el segundo diferencial está formado por el planeta 4, una pluralidad de satélites 5 y la corona 10. El eje e es solidario al porta satélites entorno al cual giran los satélites 2. El eje s es solidario al porta satélites entorno al cual giran los satélites 5. Los ejes 6, 8, 9 y 7 son solidarios respectivamente a la corona 3, al planeta 1, al planeta 4 y a la corona 10. El variador de velocidad V se conecta entre los ejes 6 y 7. Los engranajes b y d son solidarios al eje 6, los engranajes a y c son solidarios al eje 7, los engranajes b''' y d'' son solidarios al eje 9, los engranajes a''' y c''' son solidarios al eje 7. Los pares de engranajes a', a''; b', b''; c', c'' y d', d'' giran locos alrededor de sendos ejes intermedios pero pueden dejarse independientes o hacerse solidarios entre si por medio de los acoplamientos representados mediante S1, S2, S3, y S4 respectivamente. El eje 9 también puede mantenerse bloqueado de todo giro por el freno representado por S0 que lo mantiene fijo al chasis del mecanismo.

Figura 14: Esquema representativo de un mecanismo concreto que responde a una materialización del grafo del mecanismo genérico de la Figura 9. Contiene cuatro diferenciales materializados mediante los planetas 1, 4, 9 y 12, las pluralidades de satélites 2, 5, 10 y 13 y las coronas 3, 8, 11 y 14. También contiene dos máquinas eléctricas M1 y M2 que pueden trabajar cualquiera de ellas como motor o como generador, la máquina M1 es solidaria al eje 7 y la M2 al eje 6. El eje e es solidario a los planetas 1, 4, 9 y 12. El eje s es solidario a los ejes porta planetas entorno a los cuales giran los planetas 2, 5, 10 y 13. Entorno al eje 6 giran locos los engranajes 17, 18 y 20 pero pueden hacerse solidarios a él mediante el accionamiento de los acoplamientos representados mediante S3, S5, y S1. Entorno al eje 7 giran locos los engranajes 22 y 25 pero pueden hacerse solidarios a él mediante el accionamiento de los acoplamientos representados mediante S2 y S4. El piñón 17 engrana con el 15 que a su vez engrana con el 16 que es solidario con la corona 8. El piñón 18 engrana con el 19 que es solidario con la corona 14. El piñón 20 engrana con el 21 que es solidario con el eje s. El piñón 22 engrana con el 23 que es solidario con la corona 3. El piñón 25 engrana con el 24 que a su vez engrana con el 26 que es solidario con la corona 11.

Figura 15: Esquema representativo de un mecanismo concreto que responde a una materialización del grafo del mecanismo genérico de la Figura 5. Contiene un variador de velocidad V conectado entre los ejes e y s, el acoplamiento directo S1 permite hacer solidarios los ejes s y s' directamente, mientras que el acoplamiento S2 permite conectarlos con una inversión del sentido de giro.

Figura 16: Diagrama de bloques representativo de un mecanismo concreto que responde a una materialización del grafo del mecanismo genérico de la Figura 6. El bloque "Cortas" representa un mecanismo como el de la Figura 13. El bloque "Largas" representa un mecanismo como el de la Figura 12 donde la relación de transmisión variable puede materializarse con un mecanismo como el de la Figura 1. Los bloques M1 y M2 representan sendas máquinas eléctricas que pueden trabajar indistintamente como motor o como generador y que permiten materializar el variador de velocidad de la Figura 1 y el de la Figura 13 simultáneamente. El bloque "Inversor" representa un mecanismo como el que se representa en la Figura 15 entre el eje s y el s'.

Figura 17: Grafo de un mecanismo genérico al cual responde el mecanismo propuesto en la patente US2384776. En esta patente se propone utilizar dos diferenciales que se materializan mediante trenes epicicloidales esféricos, entre el eje de entrada y el diferencial Db hay una inversión del sentido de giro y entre el variador y el diferencial Db también hay una inversión del sentido de giro que se materializa mediante unos engranajes auxiliares, el eje de salida s es arrastrado simultáneamente por un eje del diferencial Da y por un eje del diferencial Db.

Figura 18: Grafo de un mecanismo genérico al cual responde el mecanismo propuesto en la patente US4936165. Este mecanismo contiene dos diferenciales Da y Db, un variador de velocidad V y tres relaciones de transmisión fijas R1, R2 y R3. El eje de entrada e y el de salida s son solidarios respectivamente con ejes del diferencial Da.

Figura 19: Grafo de un mecanismo genérico al cual responde el mecanismo propuesto en la patente ES2190739. Este mecanismo contiene dos diferenciales Da y Db, un variador de velocidad V y dos relaciones de transmisión fijas R1 y R2. El eje de entrada e y el de salida s son solidarios respectivamente con un eje del diferencial Da y con uno del diferencial Db.

Figura 20: Grafo de un mecanismo genérico al cual responde el mecanismo propuesto en la patente US6595884. Este mecanismo contiene dos diferenciales Da y Db, un variador de velocidad V. El eje de entrada e es solidario simultáneamente a un eje del diferencial Da y a uno del diferencial Db. El eje de salida es solidario a otro eje del diferencial Db. El variador de velocidad se conecta entre los otros dos ejes del diferencial Da (ejes 7 y 6). El eje 6 también se conecta al tercer eje del diferencial Db.

Figura 21: Grafo de un mecanismo genérico al cual responde el mecanismo propuesto en la patente US5643121 cuando trabaja en el modo de invertir el sentido de giro. En este modo trabajan dos diferenciales Dl y D2, el eje de entrada es solidario a un eje del diferencial Dl y el de salida lo es a uno del diferencial D2, los otros dos ejes de los diferenciales Dl y D2 se hallan acoplados entre si y entre ellos a su vez se han conectado en serie la relación de transmisión fija R y el variador de velocidad V.

Realización preferente de la invención

A modo de ejemplo, sin pretender que sea limitativo, a continuación se describe un modo de realización de cada uno de los mecanismos explicados anteriormente.

En la Figura 10 se representa un mecanismo que responde al grafo de la Figura 1. Los diferenciales Da y Db se materializan mediante los trenes epicicloidales obtenidos mediante el planeta 1, los satélites 2 y la corona 3 para el caso de Da y mediante el planeta 8, los satélites 5 y la corona 4 en el caso del diferencial Db. El eje de entrada es solidario a la corona 4 y arrastra también el eje entorno al cual giran los satélites 2. El eje de salida es solidario a la corona 3 y también arrastra el eje entorno al cual giran los satélites 5. El variador y se conecta a través de las relaciones de transmisión 6 y 7 a los planetas 1 y 8. Los planetas 1 y 8 se construyen con 13 dientes, los satélites 2 y 5 se construyen con 49 dientes y las coronas 3 y 4 se construyen con 111 dientes. Con esta configuración la relación de transmisión que se obtiene es:

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Donde r es la relación de transmisión que el variador impone entre los ejes 6 y 7. En la Figura 11 se muestran las velocidades angulares que hay que aplicar a los ejes 6 y 7 para lograr que la relación de transmisión varíe desde 1/1,17 hasta 1,17, también se muestra la velocidad angular que se obtiene en el eje de salida suponiendo que la velocidad angular del eje de entrada se mantiene constante e igual a 3000 revoluciones por minuto. En esta configuración la potencia que circula por el variador en ningún caso supera el 5,5% de la potencia que pasa por el mecanismo desde el eje de entrada hasta el eje de salida.

En la Figura 12 se presenta, como ejemplo, un mecanismo que responde al grafo de la Figura 2 para el caso particular de cuatro regímenes, marchas o etapas. Las relaciones de transmisión R_{0} y R_{2} que conectan el eje de entrada e del variador y con el eje de entrada e' del mecanismo, se materializan mediante los pares de engranajes 1, 1' y 3, 3'. Las relaciones de transmisión R_{1} y R_{3} que conectan el eje de salida s del variador V con el eje de entrada e' del mecanismo, se materializan mediante los pares de engranajes 2, 2' y 4, 4'. Las relaciones de transmisión S_{0} y S_{2} que conectan el eje de salida s del variador y con el eje de salida s' del mecanismo, se materializan mediante los pares de engranajes 5, 5' y 7, 7'. Las relaciones de transmisión S_{1} y S_{3} que conectan el eje de entrada e del variador V con el eje de salida s' del mecanismo, se materializan mediante los pares de engranajes 6, 6' y 8, 8'. Los engranajes 1, 2, 3 y 4 giran locos sobre el eje de entrada e' del mecanismo hasta que se accione alguno de los selectores S1, S2, S3, y S4 que permiten hacer solidario a cada uno de ellos respectivamente con el eje de entrada e' con lo cual pueden conectarse o desconectarse las respectivas relaciones de transmisión. Los engranajes 5, 6, 7 y 8 giran locos sobre el eje de salida del mecanismo s' hasta que se accione alguno de los selectores S5, S6, S7, y S8 que permiten hacer solidario a cada uno de ellos respectivamente con el eje de salida s' con lo cual pueden conectarse o desconectarse las respectivas relaciones de transmisión. Los dientes de cada engranaje se seleccionan en este ejemplo de la siguiente forma: engranaje 1, 55 dientes; engranaje 2, 60 dientes; engranaje 3, 66 dientes; engranaje 4, 72 dientes; engranaje 5, 95 dientes; engranaje 6, 90 dientes; engranaje 7, 84 dientes; engranaje 8, 78 dientes; engranaje 1', 95 dientes; engranaje 2', 90 dientes; engranaje 3', 84 dientes; engranaje 4', 78 dientes; engranaje 5', 55 dientes; engranaje 6', 60 dientes; engranaje 7', 66 dientes; engranaje 8', 72 dientes. La forma de conectar y desconectar los selectores S1 a S8 para obtener cada una de las cuatro etapas y las relaciones de transmisión que se obtienen en cada una de ellas se detallan en la
siguiente tabla:

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En esta tabla se ha llamado relación de transmisión inicial del variador a la que corresponde a la relación de transmisión mínima del mecanismo y final a la que corresponde a la máxima. Como puede apreciarse, el variador V trabaja pasando alternativamente desde su relación de transmisión máxima a la mínima y viceversa con lo que no hay discontinuidad en su funcionamiento, en las transiciones las cuatro relaciones de transmisión pueden permanecer simultáneamente conectadas pues producen exactamente la misma relación de transmisión entre los ejes. El resultado es que se consigue una mecanismo que puede variar de forma continua sin interrupciones en la transmisión de par desde una relación de transmisión de 0,284 hasta 1,005 empleando un variador cuya variabilidad solo necesita ir desde 0,848 hasta 1,175, si este variador se materializa con un mecanismo como el representado en la Figura 10, descrito anteriormente, la potencia que ha de pasar como máximo por el variador es del 5,5% de la potencia total que transmite el mecanismo.

En la Figura 13 se presenta un mecanismo que responde al esquema de la Figura 3, para el caso particular de cuatro etapas. El diferencial Dc se ha materializado mediante el tren epicicloidal compuesto por el planeta 1, los satélites 2 y la corona 3. El diferencial Dd se ha materializado mediante el tren epicicloidal compuesto por el planeta 4, los satélites 5 y la corona 10. El variador de velocidad V se ha acoplado mediante sendas relaciones de transmisión por un lado al eje 6 que es solidario a la corona 3 y por otro lado al eje 7 que es solidario a la corona 10. El eje de entrada e es solidario al eje porta satélites del diferencial Dc (planetas 2). El eje de salida s es solidario al eje porta satélites del diferencial Dd (planetas 5). La relación de transmisión R es O por lo que se ha materializado mediante la posibilidad de bloquear el giro del eje 9 que es solidario al planeta 4, este bloqueo se consigue mediante la activación del selector SO. Entre el eje 6 (solidario a la corona 3) y el eje 9 (solidario al planeta 4) se han dispuesto dos posibles relaciones de transmisión R y R materializadas mediante los trenes de engranajes b, b', b'', b'' y d, d',d'',d'' respectivamente, los selectores S2 y S4 permiten el acoplamiento o desacoplamiento de la rueda b' con la b'' y de la d' con la d'' respectivamente, si la rueda b' se halla acoplada con la b'' ambas giran solidariamente y el tren de engranajes formado por b, b', b'', b'' impone la relación de transmisión determinada por sus correspondiente números de dientes entre el eje 6 y el eje 9, si la rueda b' y la b'' se hallan desacopladas, ambas giran locas arrastradas respectivamente por la b y por la b'' sin imponer ninguna relación de transmisión entre los ejes 6 y 9, análogamente en el caso de acoplamiento o no de la rueda d' con la d''. Entre el eje 8 (solidario al planeta 1) y el eje 7 (solidario a la corona 10) se han dispuesto dos posibles relaciones de transmisión R y R materializadas mediante los trenes de engranajes a, a', a'', a'' y c, c', c'', c'' respectivamente, los selectores S1 y S3 permiten el acoplamiento o desacoplamiento de la rueda a' con la a'' y de la c' con la c'' respectivamente, si la rueda a' se halla acoplada con la a'' ambas giran solidariamente y el tren de engranajes formado por a, a', a'', a'' impone la relación de transmisión determinada por sus correspondiente números de dientes entre el eje 8 y el eje 7, si la rueda a' y la a'' se hallan desacopladas, ambas giran locas arrastradas respectivamente por la a y por la a'' sin imponer ninguna relación de transmisión entre los ejes 8 y 7. análogamente en el caso de acoplamiento o no de la rueda c' con la c''. Los números de dientes seleccionados para cada uno de los engranajes en este ejemplo son los siguientes: planeta 1 y planeta 4, 16 dientes; satélites 2 y satélites 5, 8 dientes; corona 3 y corona 10, 32 dientes, engranajes b y b'', 14 dientes; engranajes b' y b'', 36 dientes; engranajes d y d'', 18 dientes; engranajes d' y d'', 32 dientes; engranajes aya, 11 dientes; engranajes a' y a'', 39 dientes; engranajes c y c'', 16 dientes; engranajes c' y c'', 34 dientes. El variador de velocidad se materializa mediante cualquier tipo de mecanismo que permita variar progresivamente las velocidades de los dos ejes a que está conectado con relaciones de transmisión desde O (el eje 7 parado mientas el 6 gira libremente) hasta infinito (el eje 6 parado mientras el 7 gira libremente), esto puede lograrse mediante un par de máquinas eléctricas (una trabajando como generador y la otra como motor), mediante un par de máquinas hidráulicas (una trabajando como bomba y la otra como motor), mediante un mecanismo obtenido por combinación de variadores y diferenciales etc. La forma de conectar y desconectar los selectores S1 a S8 para obtener cada una de las cuatro etapas y las relaciones de transmisión que se obtienen en cada una de ellas se detallan en la siguiente tabla:

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En esta tabla las velocidades angulares de los ejes 6 y 7 se expresan en revoluciones por minuto y corresponden al caso de que el eje de entrada gire constantemente a una velocidad angular de 3000 revoluciones por minuto. Como puede apreciarse, durante las transiciones pueden mantenerse simultáneamente conectas dos relaciones de transmisión ya sea entre los ejes 6 y 9 o entre los ejes 8 y 7 porque la transición se produce en un momento en que estos ejes no giran.

En la Figura 14 se presenta un mecanismo que responde al esquema de la Figura 4, o mas exactamente su alternativa de la Figura 9, para el caso particular 10 de 4 etapas. El diferencial D2 se ha materializado mediante el tren epicicloidal compuesto por el planeta 1, los satélites 2 y la corona 3. El diferencial D3 se ha materializado mediante el tren epicicloidal compuesto por el planeta 4, los satélites 5 y la corona 8. El diferencial D4 se ha materializado mediante el tren epicicloidal compuesto por el planeta 9, los satélites 10 y la corona 11. El diferencial D5 se ha materializado mediante el tren epicicloidal compuesto por el planeta 12, los satélites 13 y la corona 14. El diferencial Dl tiene característica O y por tanto se materializa mediante la posibilidad de conectar directamente el eje de salida s al eje 6 a través del acoplamiento que se activa por el selector S1 (es el caso que se representa mas concretamente en la Figura 9). El variador de velocidad entre los ejes 6 y 7, en este caso se ha materializado mediante las dos máquinas eléctrica Ml y M2, han de ser máquinas reversibles de forma que cuando una actúe como generador la otra actúe como motor y viceversa, han de estar conectadas de forma que la energía que consume el motor en cada momento es la que produce el generador, y han de disponer de un sistema de control que permita imponer la relación de transmisión entre ambas. El eje de entrada es solidario simultáneamente a los planetas 1, 4, 9 y 12 de los diferenciales D2, D3, D4 y D5. El eje de salida es solidario a los ejes porta satélites de los satélites 2, 5, 10 y 13. El eje 6 puede acoplarse o bien a la corona 8 (a través de los engranajes 17, 15 y 16) o bien a la corona 14 (a través de los engranajes 18 y 19) por medio de los acoplamientos que se activan por los selectores S3 y S5 respectivamente, también puede acoplarse al eje de salida por medio de la relación de transmisión obtenida mediante los engranajes 20 y 21 que se activa por el selector S1. El eje 7 puede acoplarse o bien a la corona 3 (a través de los engranajes 22 y 23) o bien a la corona 11 (a través de los engranajes 25, 24 y 26) por medio de los acoplamientos que se activan mediante los selectores S2 y S4 respectivamente. Los números de dientes de cada rueda dentada se eligen de la siguiente forma: planeta 1, 9 dientes; satélites 2, 54 dientes; corona 3, 117 dientes; planeta 4, 12 dientes; satélites 5, 30 dientes; corona 8, 72 dientes; planeta 9, 18 dientes; satélites 10, 24 dientes; corona 11, 66 dientes; planeta 12, 16 dientes; satélites 13, 12 dientes; corona 14, 40 dientes; engranaje 17, 28 dientes; engranaje 15, 40 dientes; engranaje 16, 24 dientes; engranaje 18, 77 dientes; engranaje 19, 55 dientes; engranaje 20, 66 dientes; engranaje 21, 66 dientes; engranaje 22, 66 dientes; engranaje 23, 66 dientes; engranaje 25, 26 dientes; engranaje 24, 42 dientes; engranaje 26, 22 dientes. La forma de conectar y desconectar los selectores S1 a S4 para obtener cada una de las cuatro etapas y las relaciones de transmisión que se obtienen en cada una de ellas se detallan en la siguiente tabla:

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En esta tabla las velocidades angulares de los ejes 6 y 7 se expresan en revoluciones por minuto y corresponden al caso de que el eje de entrada gire constantemente a una velocidad angular de 3094 revoluciones por minuto. Como puede apreciarse, durante las transiciones pueden mantenerse simultáneamente conectados tres porque las relaciones de transmisión y las características de los diferenciales se han elegido de forma que la relación de transmisión que se obtiene antes de la transición y después sean exactamente las mismas. Dado que, tal como se ha explicado anteriormente, hay libertad para elegir las dos primeras relaciones de transmisión, estas pueden elegirse de forma que las velocidades angulares máximas de los ejes 6 y 7 sean las mas adecuadas para el trabajo de las máquinas que materializan el variador de velocidad.

En la Figura 15 se presenta un ejemplo que responde al mecanismo de la Figura 5. El bloque V representa un mecanismo que permite variar continuamente la relación de transmisión entre el eje e y el eje s desde O hasta un determinado valor máximo. El eje s puede conectarse directamente al eje de salida s' por medio de accionar el acoplamiento S1, o puede acoplarse indirectamente a través el eje intermedio y los juegos de engranajes representados en la Figura y que invierten el sentido de giro, este segundo acoplamiento se logra conectando S2. En el momento en que la relación de transmisión del mecanismo V es 0, el eje s permanece detenido, por lo que pueden conectarse simultáneamente S1 y S2, desconectando uno de los dos se elige si a partir de este punto las variaciones de relación de transmisión que genere el mecanismo y producirán en el eje s' un giro en el mismo sentido que el giro del eje s o en sentido contrario.

En la Figura 16 se representa en diagrama de bloques un mecanismo que responde al esquema representado en la Figura 6. El bloque de "Largas" se materializa reproduciendo en su interior el mecanismo que se representa en la Figura 12 donde los ejes e y s de la Figura 16 corresponde con los e' y s' de la Figura 12 y donde el bloque V se ha materializado reproduciendo en su interior un mecanismo como el de la Figura 1. El bloque de "Cortas" se materializa reproduciendo en su interior el mecanismo representado en la Figura 13. El variador de velocidad se materializa mediante las dos máquinas eléctricas M1 y M2 (ambas reversibles y que puedan trabajar alternativamente una como motor y la otra como generador o viceversa) y sus ejes se conectan mediante sendos pares de engranajes con relación de transmisión 1:1 a los ejes 6 y 7 tanto del mecanismo de la Figura 1 como del mecanismo de la Figura 12. El bloque "Inversor" se materializa reproduciendo en su interior el mecanismo representado en la Figura 15.

El funcionamiento es el siguiente. Cuando el eje de salida está parado, se conecta el acoplamiento S1 o S2 del inversor en función de si se desea ir marcha hacia delante o marcha hacia atrás (es posible mantener ambos conectados simultáneamente si no desea perder la transmisión de par al eje de salida).

Claims

1. Mecanismo de transmisión mecánica continuamente variable que permite ampliar el rango de variación que contiene

A) un núcleo que comprende

\quad: un eje de entrada al núcleo (e) y un eje de salida del núcleo (s);

\quad: un primer diferencial (Da) y un segundo diferencial (Db),

\quad: un variador (V) conectado a un primer eje (6) del primer diferencial (Da) y a un primer eje (7) del segundo diferencial (Db), de forma que el variador (V) permita regular la proporción de la potencia que pasa a través de cada uno de los mencionados diferenciales, desde el eje de entrada al núcleo (e) al eje de salida del núcleo (s),

\quad: teniendo cada uno de los mencionados primer diferencial (Da) y segundo diferencial (Db) un segundo eje conectado al eje de entrada al núcleo (e) y un tercer eje conectado al eje de salida del núcleo (s);

\quad: caracterizado porque el mecanismo contiene

B) un eje de entrada (e') del mecanismo configurado para ser conectado de manera alternativa al eje de entrada al núcleo (e) y al eje de salida del núcleo (s), y un eje de salida (s') del mecanismo configurado para ser conectado de manera alternativa al eje de salida del núcleo (s) y al eje de entrada al núcleo (e), de forma que cuando el eje de entrada (e') del mecanismo esté conectado al eje de entrada al núcleo (e), el eje de salida (s') del mecanismo esté conectado al eje de salida del núcleo (s) y cuando el eje de entrada (e') del mecanismo esté conectado al eje de salida del nú-
cleo (s), el eje de salida (s') del mecanismo esté conectado al eje de entrada al núcleo (e); y

C) comprendiendo el mecanismo además de cuatro unidades de relaciones de marchas (R_{2n}, R_{2n+1}, S_{2n}, S_{2n+1}), cada una de ellas comprendiendo una multiplicidad de relaciones de marchas, estando el mecanismo configurado de forma que:

-: \vtcortauna la conexión entre el eje de entrada (e') del mecanismo y el eje de entrada del núcleo (e) se hace a través de una primera unidad (R_{2n}) de las mencionadas unidades de relación de marchas y de acuerdo con una relación de marchas seleccionada a partir de la mencionada unidad,

-: \vtcortauna la conexión entre el eje de entrada (e') del mecanismo y el eje de salida del núcleo (s) se hace a través de una segunda unidad (R_{2n+1}) de las mencionadas unidades de relación de marchas y de acuerdo con una relación de marchas seleccionada de la mencionada unidad,

-: \vtcortauna la conexión entre el eje de salida (s') del mecanismo y el eje de entrada del núcleo (e) se hace a través de una tercera unidad (S_{2n+1}) de las mencionadas unidades de relación de marchas y de acuerdo con una relación de marchas seleccionada de la mencionada unidad,

-: \vtcortauna la conexión entre el eje de salida (s') del mecanismo y el eje de salida del núcleo (s) se hace a través de una cuarta unidad (S_{2n}) de las mencionadas unidades de relación de marchas y de acuerdo con una relación de marchas seleccionada de la mencionada unidad.

2. Un mecanismo de transmisión mecánica continuamente variable, que contiene

\quad: un eje de entrada (e) y un eje de salida (s);

\quad: un primer diferencial (Dc) y un segundo diferencial (Dd),

\quad: un variador (V) configurado de manera que permita obtener relaciones de marchas entre 0 y \infty entre un eje de entrada y un eje de salida del variador (V), de forma que permita obtener las relaciones de marchas entre una relación de marchas en la que el eje de salida permanezca bloqueado mientras el eje de entrada gire libremente y una relación de marchas en la que el eje de entrada esté bloqueado mientras el eje de salida gira libremente,

\quad: el variador (V) estando conectado a un primer eje (6) del primer diferencial (Dc) y a un primer eje (7) del segundo diferencial (Dd);

\quad: o de manera alternativa, el variador (V) estando conectado a un primer eje (6) del primer diferencial (Dd) y a un tercer eje (8) del segundo diferencial (Dd);

\quad: o de manera alternativa, el variador (V) estando conectado a un primer eje (7) del segundo diferencial (Dd) y a un tercer eje (9) del segundo diferencial (Dd),

\quad: caracterizado porque el mecanismo también contiene

\quad: dos conjuntos (R_{1i}, R_{2j}) de unidades de relación de marchas, cada uno de ellos comprendiendo una pluralidad de relaciones de marchas y con un embrague o sistema de conexión configurado de manera que sea posible conectar de una manera selectiva una relación de marchas dentro de cada conjunto (R_{1i}, R_{2j}), de manera que permanezcan conectados,

\quad: estando el eje de entrada (e) unido a un segundo eje del primer diferencial (Dc), y el eje de salida (s) estando unido a un segundo eje del segundo diferencial (Dd),

\quad: uno de los conjuntos (R_{1i}) estando dispuesto de forma que cualquiera de sus relaciones de marchas se pueda conectar entre un tercer eje (8) del primer diferencial (Dc) y el primer eje (7) del segundo diferencial (Dd), y el otro de los conjuntos (R_{2j}) estando dispuesto de forma que cualquiera de sus relaciones de marchas se pueda conectar entre un tercer eje (9) del segundo diferencial (Dd) y el primer eje (6) del primer diferencial (Dc).

3. Un mecanismo de transmisión mecánica continuamente variable que contiene

\quad: un eje de entrada (e) y un eje de salida (s);

\quad: un variador configurado de forma que permita obtener relaciones de marchas entre 0 e \infty entre un eje de entrada y un eje de salida del variador (V), de forma que permita obtener relaciones de marchas entre una relación de marchas en la que el eje de salida permanezca bloqueado mientras que el eje de entrada gira libremente, y una relación de marchas en la que el eje de entrada permanezca bloqueado mientras que el eje de salida gira libremente, estando el variador (V) conectado a un eje (6) y a un eje (7),

\quad: caracterizado porque el mecanismo contiene una pluralidad de diferenciales (D_{1}, D_{2}, D_{2n-1}, D_{2n}) que comprende una pluralidad de diferenciales pares (D_{2}, D_{2n}) y una pluralidad de diferenciales impares (D_{1}, D_{2n-1});

\quad: estando el eje de entrada (e) unido a un primer eje de todos los diferenciales (D_{1}, D_{2}, D_{2n-1}, D_{2n}), y estando el eje de salida (s) unido a un segundo eje de todos los diferenciales (D_{1}, D_{2}, D_{2n-1}, D_{2n}),

\quad: en el que el mecanismo contiene una pluralidad de conjuntos (R_{1}, R_{2}, R_{2n-1}, R_{2n}) de relaciones de marchas, que comprende una pluralidad de conjuntos pares (R_{2}, R_{2n}) y una pluralidad de conjuntos impares (R_{1}, R_{2n-1}) comprendiendo cada uno una pluralidad de relaciones de marchas y con un medio de conexiones o embragues configuradas de forma que sea posible conectar de un modo selectivo una relación de marchas dentro de cada conjunto (R_{1}, R_{2}, R_{2n-1}, R_{2n}) de forma que permanezca conectado,

\quad: estando los conjuntos (R_{1}, R_{2}, R_{2n-1}, R_{2n}) dispuestos de forma que las relaciones de marchas de cada uno de los conjuntos impares (R_{1}, R_{2n-1}) se puedan conectar entre un tercer eje de cada uno de los diferenciales impares (D_{1}, D_{2n-1}) y el eje (6) conectado al variador (V), y estando los conjuntos (R_{1}, R_{2}, R_{2n-1}, R_{2n}) dispuestos de forma que las relaciones de marchas de cada uno de los conjuntos pares (R_{2}, R_{2n-1}) se puedan conectar entre un tercer eje de cada uno de los diferenciales pares (D_{2}, D_{2n-1}) y el eje (7) conectado al variador (V).

4. Un mecanismo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, en el que las características de sus diferenciales y de sus relaciones de marchas se hayan seleccionado de forma que se produzca una relación de marchas continuamente variable desde cero hasta un valor máximo.

5. Un mecanismo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, en el que las características de sus diferenciales y de sus relaciones de marchas se hayan seleccionado de forma que produzca una relación de marchas continuamente variable desde un valor mínimo negativo hasta un valor máximo positivo pasando por cero e invirtiendo la dirección de giro.

6. Un mecanismo como el que se reivindica en las reivindicaciones 2 a la 5, en el que el eje de salida (s) del mecanismo se puede conectar a un eje de una manera selectiva por medio de la conexión directa o por medio de un conjunto de marchas que inviertan la dirección del giro.

7. Un mecanismo como se reivindica en la reivindicación 1, en el que el eje de salida (s) del mecanismo se puede conectar a un eje de una manera selectiva por medio de una conexión directa o por medio de un conjunto de marchas que inviertan la dirección de giro.

8. Un mecanismo de transmisión mecánica continuamente variable, que comprende

\quad: un mecanismo para cortas, que comprende un mecanismo tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 2 a la 6, para relaciones de marchas en las que sea necesario limitar el par de fuerzas de salida de forma que no se sobrepase el máximo permitido

\quad: y además comprende

\quad: un mecanismo para largas, para relaciones de marchas en las que el par de fuerzas de salida siempre sea inferior que el par de fuerzas máximo permitido sin necesidad de ninguna limitación, que comprende un mecanismo que siempre amplía el rango de variación que contiene

A): un núcleo que comprende

\quad: un eje de entrada al núcleo (e) y un eje de salida del núcleo (s);

\quad: un primer diferencial (Da) y un segundo diferencial (Db),

\quad: un variador conectado a un primer eje (6) del primer diferencial (Da) y a un primer eje (7) del segundo diferencial (Db), de forma que el variador permita regular la proporción de la potencia que pasa a través de cada uno de los mencionados diferenciales, desde el eje de entrada al núcleo (e) al eje de salida del núcleo (s),

\quad: teniendo cada uno de los mencionados primer diferencial (Da) y segundo diferencial (Db) un segundo eje conectado al eje de entrada al núcleo (e) y un tercer eje conectado al eje de salida del núcleo (s); y

B): un eje de entrada (e') del mecanismo configurado para ser conectado de manera alternativa al eje de entrada al núcleo (e) y al eje de salida del núcleo (s), y un eje de salida (s') del mecanismo configurado para ser conectado de manera alternativa al eje de salida del núcleo (s) y al eje de entrada al núcleo (e), de forma que cuando el eje de entrada (e') del mecanismo esté conectado al eje de entrada al núcleo (e), el eje de salida (s') del mecanismo esté conectado al eje de salida del núcleo (s) y cuando el eje de entrada (e') del mecanismo esté conectado al eje de salida del núcleo (s), el eje de salida (s') del mecanismo esté conectado al eje de entrada al núcleo (e);

C): comprendiendo el mecanismo además de cuatro unidades de relaciones de marchas (R_{2n}, R_{2n+1}, S_{2n}, S_{2n+1}), cada una de ellas comprendiendo una multiplicidad de relaciones de marchas, estando el mecanismo configurado de forma que:

-: la conexión entre el eje de entrada (e') del mecanismo y el eje de entrada del núcleo (e) se hace a través de una primera unidad (R_{2n}) de las mencionadas unidades de relación de marchas y de acuerdo con una relación de marchas seleccionada a partir de la mencionada unidad,

-: la conexión entre el eje de entrada (e') del mecanismo y el eje de salida del núcleo (s) se hace a través de una segunda unidad (R_{2n+1}) de las mencionadas unidades de relación de marchas y de acuerdo con una relación de marchas seleccionada de la mencionada unidad,

-: la conexión entre el eje de salida (s') del mecanismo y el eje de entrada del núcleo (e) se hace a través de una tercera unidad (S_{2n+1}) de las mencionadas unidades de relación de marchas y de acuerdo con una relación de marchas seleccionada de la mencionada unidad,

-: la conexión entre el eje de salida (s') del mecanismo y el eje de salida del núcleo (s) se hace a través de una cuarta unidad (S_{2n}) de las mencionadas unidades de relación de marchas y de acuerdo con una relación de marchas seleccionada de la mencionada unidad.

9. Un mecanismo de transmisión mecánica continuamente variable como se reivindica en la reivindicación 8, en el que la relación de marchas mínima del mecanismo de altas sea igual a la relación de marchas máxima del mecanismo de cortas.

10. Un mecanismo de transmisión mecánica continuamente variable como se reivindica en la reivindicación 8, en el que la región de relaciones de marcha mínima del mecanismo de largas y la región de relaciones de marcha máxima del mecanismo de cortas se solapan con relaciones de marchas comunes a ambos.

11. Un mecanismo de transmisión mecánica continuamente variable como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 8 a la 10, en el que la transición entre cortas y largas se realiza por medio de embrague o conexión adecuados en el instante en el que coincidan la relación de marchas de ambos.

12. Un mecanismo de transmisión mecánica continuamente variable como se reivindica en las reivindicaciones 8 a la 11, que contiene un único variador de velocidad (V) tanto para el mecanismo de largas como para el mecanismo de cortas.

13. Un mecanismo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el variador (V) consiste en dos máquinas eléctricas que pueden funcionar de manera indiscriminada como un generador o como un motor y que están controladas por medio de circuitos electrónicos.

14. Un mecanismo como se reivindica en la reivindicación 13, en una máquina con un motor de calor, por ejemplo, vehículos a motor, en el que las máquinas eléctricas que comprenden el variador son un motor de arranque de la máquina y un generador eléctrico para cargar una batería de la máquina.

15. Un mecanismo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una de las relaciones de marchas de los conjuntos es cero, y se realiza por medio de la posibilidad de romper o de bloquear uno de los ejes que la conecta haciendo que esté unida a un chasis del mecanismo.

16. Un mecanismo de transmisión mecánica continuamente variable, como se reivindica en la reivindicación 3, en el que uno de los ejes (6) o (7) del variador (V) es conectable de manera directa al eje de salida (s) a través de la relación de marchas (R_{1}) que se puede activar o desactivar por medio de un embrague o cualquier otro tipo de conexión adecuada.

17. Un mecanismo de transmisión mecánica continuamente variable, que contiene

\quad: un núcleo que comprende

\quad: un eje de entrada al núcleo (e) y un eje de salida del núcleo (s);

\quad: un primer diferencial (Da) y un segundo diferencial (Db),

\quad: en el que el mencionado primer diferencial (Da) está formado por un planeta (1), una multiplicidad de satélites (2) y una corona (3), y el mencionado segundo diferencial (Db) está formado por un planeta (8), una multiplicidad de satélites (5) y una corona (4), estando el eje de entrada (e) unido de manera simultánea al portador de satélites alrededor del cual giran los satélites (2) y también unido a la corona (4), mientras que el eje de salida (s) está unido de manera simultánea al portador de satélites alrededor del cual giran los satélites (5) y también unido a la corona (3), estando el variador (V) conectado de manera que controle a los ejes (6) y (7), que están unidos a los planetas (1) y (8).