ES2316318A1 - Selector secuencial. - Google Patents

Abstract

Selector secuencial, apto para ser aplicado en la automatización de construcciones operadas por cualquier tipo de comando, ya sea mecánico, eléctrico, electrónico, hidráulico, neumático y la conjugación de los mismos y particularmente en cajas de velocidades, que admite elevadas velocidades de posicionamiento posibilitadas por sus bajos momentos inerciales reflejados sobre el eje principal de mando.

Description

Selector secuencial.

Objeto de la invención

La presente invención, se relaciona con dispositivos mecánicos en general y más particularmente se refiere a un selector secuencial, siendo su objeto principal el de proporcionar un dispositivo mecánico apto para ser aplicado en la automatización de construcciones operadas por cualquier tipo de comando, ya sea mecánico, eléctrico, electrónico, hidráulico, neumático y la conjugación de los mismos.

Un objeto más de la presente invención es el de proporcionar un mecanismo que admite elevadas velocidades de posicionamiento posibilitadas por sus bajos momentos inerciales reflejados sobre el eje principal de mando que reducidos al mínimo, como consecuencia, promocionan la ventaja adicional que para una determinada velocidad impuesta de posicionamiento, se requerirá un menor par torsor sobre el eje principal de mando para posicionar el mecanismo en el punto seleccionado.

Un objeto adicional de la invención, consiste en obtener un dispositivo de reducidas dimensiones, con una mínima cantidad de elementos móviles, con la consecuente reducción de las masas móviles y del peso total del conjunto, del orden del 50% de la materia prima necesaria para su fabricación, lo que proporciona una reducción del desgaste por reducción de la fricción y de las fallas de funcionamiento entre las que se puede citar la eliminación de la posibilidad de que se posicionen a la vez dos puntos funcionales por una eventual rotura de los medios convencionales de empuje axial lo que causaría la detención del mecanismo evitando los grandes daños que se producirían en los sistemas secuenciales conocidos en la actualidad, en el momento de la rotura de alguno de los seguidores de sus levas que operan los medios convencionales de empuje axial.

En el caso más común al que puede ser aplicada la presente invención, que es para caja de velocidades, ocurre que por la elevada adaptabilidad y diversificación de la invención, se tiene que podrá ser destinada para equipar cualquier tipo de las referidas cajas de velocidades, cualesquiera que sean su marca, modelo y cantidad de velocidades que posea, permitiendo que su adaptación pueda ser rápida y fácilmente automatizada.

Su particular construcción tiene como uno de sus objetos el de que pueda ser instalado y desmontado rápidamente desde el exterior de la caja, estando completamente ensamblada y en condiciones de uso.

La disposición de la invención al estar montada en el exterior de la caja podrá operar como una simple selectora desde un depósito externo actuando sobre los comandos externos de una caja de velocidades convencional, pero podrá también estar montada en el interior formando parte de la misma.

Una consecuencia importante del selector que se describe se debe a la reducción del par de detención para altas velocidades de posicionamiento entre cambios, debido a la gran reducción de los pares de inercia reflejados sobre el eje principal de mando, en tanto que para una igual velocidad de posicionamiento la invención requiere una potencia menor en los actuadores que deben posicionar angularmente al eje principal de mando para alcanzar las distintas posiciones de marcha.

El selector tiene facilidad para sensar elementos montados sobre el eje principal de mando, las posiciones, velocidades, aceleraciones y desaceleraciones de los diferentes elementos móviles del sistema. También podrán sensarse los desplazamientos axiales alternativos tanto sobre las horquillas de selección individual como sobre todos los componentes que se encuentran rígidamente vinculados en sentido axial a dichas horquillas.

Resumiendo, entre las ventajas se tiene que al minimizarse la cantidad de componentes y piezas móviles del presente dispositivo selector secuencial se tiene una mayor rapidez de fabricación y de montaje reduciendo en consecuencia los tiempos y costo de mecanizado, no requiere puesta a punto, personal especializado, ni equipamiento costoso para su ensamblado y montaje.

Resulta asimismo, como se verá, que cada defasaje axial según la ley de desplazamiento de la leva semicilíndrica contenida en cada ciclo, podrá tener su propio recorrido axial, de lo cual resulta una ventaja, ya que no todos los recorridos de las horquillas convencionales de empuje axial necesitan un mismo desplazamiento axial para producir el engrane de cada marcha, evitando rediseños complejos en los grupos de engranajes convencionales.

Al mismo tiempo puede constatarse la ausencia de esfuerzos combinados complejos sobre las varillas de traslación axial. Las respectivas horquillas de selección individual transmitirán solamente esfuerzos axiales sobre dichas varillas. Los esfuerzos combinados que se generan en el momento en el cual el cursor intercepta cada uno de los defasajes axiales de las levas semicilíndricas, son absorbidos y neutralizados tanto por pernos colocados en sentido axial como por elementos accesorios centradores, solidarios tanto a las horquillas de selección individual como sobre cada varilla de traslación axial.

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Éstas y otras importantes ventajas que se enumerarán más adelante, han sido logradas por la inédita estructura de la invención que admite como se mencionara más arriba, todo tipo de comandos mecánicos y accionamientos de pasos controlados sobre el eje principal de mando, dispositivos que admiten la posibilidad de ser operados paralelamente por medio de un comando convencional no secuencial, cuando por medio del comando secuencial su cursor alcanza la posición neutral del selector, donde el ensamblado del dispositivo se realiza en dirección paralela a los ejes longitudinales de los grupos a comandar, facilitando y reduciendo las operaciones involucradas en las lineas de producción continua, como ocurre en su aplicación a la construcción de ciertos mecanismos tales como cajas de velocidades, donde además no se requieren puestas a punto complejas.

De modo que para obtener las ventajas aportadas por la invención, el dispositivo está integrado por un eje principal de mando con un cursor rígidamente montado. Cuyo conjunto tiene un solo grado de libertad en sentido angular. Coaxialmente con dicho eje y en correspondencia con su cursor, se encuentran montadas un conjunto de horquillas semicilíndricas de selección individual portadoras en su interior o exterior de levas semicilíndricas en forma de canaletas, cada una de las cuales posee su propia ley de desplazamientos respecto a un plano medio o neutral. Dichas horquillas semicilíndricas de selección individual se encuentran rígidamente conectadas a sus correspondientes varillas de traslación axial, las cuales llevan montadas en el lugar conveniente sendas horquillas convencionales de empuje axial. Las varillas de traslación axial están provistas de sendos entalles operativamente vinculables con medios trabadores elásticamente impulsados.

Antecedentes de la invención

De acuerdo con la búsqueda de antecedentes registrados, se han encontrado algunos tales como:

La Solicitud de Patente WO 02/12758 A1 describe un cilindro equipado con una o más levas axiales en su exterior, el cual en determinados ángulos de rotación, va provocando la selección y el desplazamiento axial, de cada seguidor fijo. En este caso, los seguidores fijos, no están anclados directamente sobre las varillas de traslación axial, pero se encuentran fijos a placas de traslación axial, que se utilizan como medio de vinculación entre seguidores fijos de traslación axial y sus respectivas varillas de traslación axial.

La Patente JP 1046049 permite producir el accionamiento de la caja de velocidades por medio de seguidores fijos a cada varilla de empuje axial, correspondientes a cada horquilla de cambio de transmisión, utilizando estos seguidores como actuadores. La parte superior de los actuadores o seguidores, copian el desplazamiento axial de las levas cilíndricas contenidas sobre un cilindro rotativo. Por otra parte, la parte inferior de los actuadores o seguidores, están fijos a las varillas que contienen las horquillas de cambio de transmisión. Al mismo tiempo que se produce el movimiento angular del cilindro que contiene las levas en su superficie exterior, el desplazamiento angular es detectado por un censor que permite el control del funcionamiento de los seguidores.

La Solicitud de Patente GB 2 359 119 A muestra como accionar sobre los comandos externos de una caja de velocidades convencional desde un depósito externo a esta. Este depósito externo a la caja de velocidades, contiene en su interior a un dispositivo mecánico para el control secuencial de una caja de velocidades convencional. El modo de vinculación entre la caja de velocidades y el selector externo esta representado por medio de dos varillas rotuladas en sus extremidades. Estas varillas originan su movimiento y selección desde el dispositivo externo, transfiriendo estas ordenes mecánicas a través de las varillas rotuladas de vinculación sobre los comandos originales de la caja de velocidades, seleccionando las marchas dentro de la caja de velocidades, actuando sobre las varillas y horquillas de una manera convencional y propia de la caja de velocidades que se trate. El dispositivo externo de selección secuencial, contiene en su interior, un cilindro rotativo equipado en su superficie externa con levas cilíndricas que poseen defasajes axiales. El copiado de las levas se lleva acabo por medio de bielas que generan un movimiento de rotación sobre un punto intermedio a sus dos extremos. En uno de los extremos se encuentra el seguidor del camino de leva, este es el encargado de generar el giro sobre la biela a través del defasaje axial de la leva y la distancia existente entre el centro del seguidor fijo a la biela y el punto de rotación de la misma. Sobre otro extremo de la biela se encuentra una rotula que transmite el desplazamiento de su centro por medio de una biela rotulada adicional en un giro o desplazamiento axial de acuerdo a la leva que se trate sobre las varillas de comando original de la caja de velocidades. En este caso, el cilindro rotante, presenta en su exterior dos levas cilíndricas con defasajes axiales.

Principios de funcionamiento similares a los descritos anteriormente se describen también en la Solicitud de Patente Europea EP 0 547 007 Al, las Solicitudes de Patente de Francia FR 2 730 026, FR 2 796 696 y FR 2 639 415, las Patentes Europeas EP 1 072 823, EP 1 118 804, EP 1 118 803, EP 1 245 863, las Patentes de los Estados Unidos US 6.370.976 B1, US 5.411.448, US 5.433.125, la Solicitud de Patente del Reino Unido GB 2 054 773 A, las Patentes Japonesas JP 59026647 y JP 63053342, las Solicitudes de Patente de los Estados Unidos US 2002/0152823 Al y US 2002/0189382 Al, y la Solicitud de Patente Alemana DE 199 14 394 Al. Todos estos documentos se incorporan aquí como referencias.

En la mayoría de los mencionados documentos como así también en los encontrados en las bases de datos, los mecanismos para el control secuencial de velocidades, basan su principio de funcionamiento en un cilindro rotante equipado en su superficie exterior con levas cilíndricas con defasajes axiales, cuyos desplazamientos axiales son copiados por varios seguidores. El desplazamiento axial de estos seguidores, es provocado por la rotación del cilindro equipado con levas en su exterior.

Ésos seguidores están conectados directa o indirectamente, tanto con las varillas de traslación axial como con las horquillas convencionales de empuje axial, para transferir los desplazamientos axiales originados por los correspondientes defasajes de las levas rotativas de comando y provocar el engrane de cada marcha según un determinado orden y secuencia.

Tal como se verá, el propósito de la presente invención es el de proveer un dispositivo para el control secuencial de velocidades para cajas de cambios, que substituya el principio de funcionamiento ya conocido, puesto de manifiesto el estado del arte previo, que como se señaló más arriba en el párrafo inicial, son realizaciones que no interfieren con la disposición que revela la presente documentación.

Con el fin de hacer comprensible la naturaleza del presente invento, que consiste en un selector secuencial, de modo que la misma pueda ser llevada a la práctica con facilidad, se dará en los párrafos que siguen una descripción precisa de una forma preferida de realización, haciendo referencia en ella a los dibujos ilustrativos que se acompañan, el todo con carácter de ejemplo puramente demostrativo pero no limitativo de la disposición, cuyos componentes podrán seleccionarse entre diversos equivalentes sin apartarse por ello de los principios establecidos en la presente documentación.

Descripción de la invención

De acuerdo con las ilustraciones de las figuras 1 a 5, el principio básico del selector secuencial de la invención, se obtiene con el eje principal de mando (1) sobre el cual está montado rígidamente un cursor (2) que acompaña el movimiento de rotación del eje longitudinal del aludido eje de mando, sin admitir desplazamientos axiales.

Coaxialmente con el eje (1) están montadas las horquillas semicilíndricas (3), (4) y (5) de selección individual, vinculadas sobre elementos constituyentes del sistema que admitan desplazamientos axiales pero no angulares. En el interior o exterior de las horquillas de selección individual están conformadas integralmente las levas (6), (79 y (8) respectivas, adoptando la forma de canaletas semicilíndricas y podrán tener su propia ley de desplazamientos.

El plano en el cual se desplaza angularmente el cursor (2) alrededor del eje principal de mando (1) será el plano medio o neutral, dado por las posiciones neutrales de marcha de la ley de desplazamientos propia de dichas levas semicilíndricas internas o externas (6-7-8).

Las horquillas de selección individual, (3-4-5), no presentan ningún tipo de vinculación mutua, con el propósito de permitir que desarrollen desplazamientos axiales alternativos de manera totalmente independiente. El desplazamiento axial alternativo en forma paralela al eje longitudinal, es proporcionado a cada horquilla de selección individual en forma independiente. Cada horquilla de selección individual está rígidamente vinculada en forma axial a sus respectivas varillas de traslación axial (9-10-11).

En las figuras 6 a 10, las varillas de traslación axial (9-10-11), llevan montadas rígidamente en lugares convenientes a las horquillas convencionales (12-13-14) de empuje axial que se pondrán en contacto con las ruedas dentadas desplazables de la caja de velocidades (no ilustrada).

Al igual que una caja de velocidades que posee un comando convencional no secuencial, la retención de cada horquilla convencional de empuje axial (12-13-14) en la posición neutral dentro de los grupos de engranajes, podrá llevarse a cabo por medio de conjuntos de medios trabadores elásticamente montados (15-16-17), que actúen de manera independiente sobre entalladuras (18-19-20) operativamente vinculables con los medios trabadores realizadas en cada varilla de traslación axial (9-10-11) con el objeto de impedir su desplazamiento axial libre, manteniéndolas centradas en su posición media o neutral ejerciendo una determinada presión.

El dispositivo para el control secuencial de velocidades motivo de la invención, podrá emplear estos conjuntos de medios trabadores o cualquier otro medio, para prefijar la posición media o neutral de las horquillas convencionales de empuje axial (12-13-14) dentro de los distintos grupos de engranajes. Esto podrá realizarse, ya sea, sobre las propias horquillas convencionales de empuje axial (12-13-14), sobre las varillas de traslación axial (9-10-11) como se ejemplifica en este caso, de una manera más directa, actuando sobre las horquillas de selección individual (3-4-5), o bien, sobre cualquier componente que se encuentre rígidamente vinculado en sentido axial a las horquillas de selección individual.

El objetivo, es el de retener centradas en su posición media o neutral, las levas semicilíndricas (6-7-8), fijas en el interior o exterior de su correspondiente horquilla de selección individual (3-4-5), cuando alguna de ellas no sea seleccionada por el cursor (2).

El plano en el cual el cursor (2) se desplaza angularmente entorno al eje longitudinal del eje principal de mando (1), será el plano medio o neutral dado por las distintas posiciones neutrales de marcha de cada una de las levas semicilíndricas (6-7-8), fijas en el interior o exterior de su correspondiente horquilla de selección individual
(3-4-5).

Cabe destacar que el mecanismo secuencia) descripto, puede incorporarse a un dispositivo dado, por ejemplo a una caja de velocidades en forma externa o interna, como se verá más adelante, en cuyo caso las varillas de traslación axial (9-10-11) podrán ser reemplazadas por ejes primarios (26) o secundarios (25) y recibir el agregado de varillas intermediarias (24) que podrán incluir rótulas de acoplamiento, dando lugar a conformaciones determinadas.

Las figuras 9 y 10 reproducen lo divulgado, colocando las levas semicilíndricas en el contorno exterior de su correspondiente horquilla de selección individual (3-4-5).

La figura 13 es una vista en perspectiva donde se representa una variante de realización. Se muestra un dispositivo para la selección secuencial de velocidades externo, transmitiendo los desplazamientos axiales alternativos generados en sus horquillas (3-4-5) de selección individual, en forma indirecta y a través de varillas articuladas (24), sobre los comandos externos de una caja de velocidades de tipo convencional. Las salidas de desplazamientos axiales alternativos conformadas sobre las horquillas de selección individual (3-4-5), por medio de ejes secundarios (25) que presentan sólo un grado de libertad en sentido axial alternativo, transportan los desplazamientos axiales captados por sus respectivas entradas (E1-E2-E3) de desplazamiento sobre sus correspondientes varillas articuladas (24). Los desplazamientos axiales alternativos transferidos a cada varilla articulada (24) actuarán sobre los respectivos comandos externos de una caja de velocidades de tipo convencional.

La figura 14, es una vista en perspectiva similar a la de la fig. 13 donde se muestra en detalle el acople entre las salidas (S1-S2-S3) de desplazamientos axiales alternativos conformadas en las horquillas de selección individual (3-4-5) y sus correspondientes ejes secundarios (25). Los desplazamientos axiales generados en las horquillas de selección individual (3-4-5) son captados por las entradas de desplazamientos axiales (E1-E2-E3) montadas rígidamente en sentido axial sobre sus correspondientes ejes secundarios (25). Este desplazamiento axial alternativo es transferido a sus correspondientes varillas articuladas (24) actuando sobre los comandos externos de una caja de velocidades de tipo convencional.

La figura 15, es una vista en perspectiva donde se representa una variante de realización. Se muestra un dispositivo para la selección secuencial de velocidades externo, transmitiendo los desplazamientos axiales alternativos generados en sus horquillas (3-4-5) de selección individual, en forma indirecta y a través de varillas articuladas (24), sobre los comandos externos de una caja de velocidades de tipo convencional. Las referidas horquillas de selección individual, se encuentran rígidamente vinculadas a sus correspondientes ejes primarios (26) presentando ambos componentes solo un grado de libertad en sentido axial alternativo. Los desplazamientos axiales alternativos generados en las horquillas de selección individual mencionadas durante el desplazamiento angular del cursor (2), son reflejados en sus correspondientes ejes primarios (26), siendo estos últimos, los encargados de transportar los desplazamientos axiales alternativos sobre sus correspondientes varillas articuladas (24). Los desplazamientos axiales alternativos transferidos a cada varilla articulada (24) actuarán sobre los respectivos comandos externos de una caja de velocidades de tipo convencional. Se muestra un dispositivo para la selección secuencial de velocidades externo donde las horquillas de selección individual (3-4-5) presentan solo un grado de libertad en sentido axial alternativo.

La figura 16, es una vista en perspectiva de un dispositivo externo para la selección secuencial de velocidades similar a la ilustrada en la figura 15 pero desde un ángulo diferente. Se muestra en detalle la vinculación rígida en sentido axial alternativo entre las horquillas de selección individual (3-4-5) y sus correspondientes ejes primarios (26). A cada horquilla de selección individual (3-4-5) se le restringe el giro en torno a los ejes longitudinales de sus ejes primarios, a través de elementos accesorios centradores (22) colocados con el objeto de asegurar su perfecto centrado en torno al eje principal de mando, evitando el giro de los ejes primarios -26- sobre sus ejes longitudinales.

Las referencias de lo anteriormente descrito son las siguientes:

1 - - - Eje principal de mando.

2 - - - Cursor, sin desplazamientos axiales.

3-4-5 - - - Horquillas semicilíndricas de selección individual.

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Admiten desplazamientos axiales pero no angulares.

6-7- 8 - - - Levas acanaladas. Ley propia de desplazamientos.

9-10-11 - - - Varillas de traslación axial, portadoras de las:

12-13-14 - - - Horquillas de empuje axial convencionales.

15-16-17 - - - Medios trabadores elásticamente montados.

18-19-20 - - - Entalladuras retenes.

21 - - - Pernos.

22 - - - Elementos accesorios centradores.

23 - - - Manivelas.

24 - - - Varillas articuladas.

25 - - - Ejes secundarios.

26 - - - Ejes primarios.

P1-P2-P3 - - - Períodos de rotación pura.

C6-C7-C8 - - - Ciclos que contienen la ley de desplazamientos de las levas -6-7-8-.

E1-E2-E3 - - - Entradas a ejes secundarios de desplazamientos axiales.

S1-S2-S3 - - - Salidas de desplazamientos axiales alternativos, desde elementos axialmente vinculados rígidamente con cada horquilla -3-4-5-.

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Descripción de los dibujos

En las figuras esquemáticas que se acompañan, formando parte de la presente documentación, se tiene que:

La figura 1 consiste en una vista en perspectiva del dispositivo básico de la invención que consiste en un selector secuencial, que se relaciona con varillas axialmente desplazables para transmitir la secuencia acondicionada en su estructura.

La figura 2 es el dispositivo básico de las ilustración 1 tomada desde el costado opuesto.

La figura 3 muestra una vista en planta del dispositivo básico de la invención.

La figura 4 representa la vista en planta similar a la anterior donde de muestran las levas internas con sus defasajes axiales.

La figura 5 consiste en una vista lateral del dispositivo básico de la invención.

La figura 6 ilustra una vista en perspectiva, de un dispositivo de la invención aplicado a un selector secuencial de velocidades. En esta figura pueden observarse las horquillas de selección individual con sus correspondientes levas semicilíndricas ubicadas en su superficie interior.

La figura 7 muestra una vista en planta del invento.

La figura 8 consiste en una vista en corte transversal del dispositivo secuencial, según el plano transversal medio o neutral de las horquillas selectoras individuales. Pueden observarse parcialmente las levas semicilíndricas internas con sus defasajes axiales. Una de las horquillas convencionales de empuje axial no ha sido representada.

La figura 9 representa una variante de realización en la que se ilustra una vista en perspectiva de un dispositivo de la invención aplicado a un selector secuencial de velocidades. En esta figura pueden observarse las horquillas de selección individual con sus correspondientes levas semicilíndricas ubicadas en su superficie exterior.

La figura 10 representa la variante de realización de la figura 9, en la que se muestra una vista en planta del invento. Pueden observarse las levas semicilíndricas ubicadas en la superficie exterior de las horquillas de selección individual.

La figura 11 es una vista en perspectiva donde se representa otra variante de realización, en la que se incorpora al menos un perno en dirección axial sobre el cual podrán deslizarse axialmente en forma alternativa el conjunto de horquillas de selección individual. Cada horquilla de selección individual presenta un solo grado de libertad. El deslizamiento axial alternativo en dirección paralela al eje longitudinal del eje principal de mando es posibilitado a través de su correspondiente varilla de traslación axial y del perno colocado en dirección axial. Los pernos colocados en dirección axial en conjunto con sus respectivas varillas de traslación axial restringen el desplazamiento angular de cada horquilla de selección individual.

La figura 12 ilustra los diagramas funcionales del selector en el plano, donde el diagrama (A) indica el orden y secuencia con la que cada horquilla de selección individual se desplaza axial y alternativamente al interactuar con el cursor (2) durante su desplazamiento angular. El diagrama (B) muestra los ciclos que contienen la ley de desplazamientos angulares y axiales de cada leva semicilíndrica, como también los periodos de rotación pura que separan cada uno de dichos ciclos.

La figura 13 muestra una forma de realización de comandos externos de una caja de velocidades, para realizar la selección secuencial de velocidades externa, en forma indirecta y por medio de la intervención de ejes secundarios.

La figura 14 consiste en detalles de los acoplamientos con referencia a la figura anterior. En ésta última realización, pueden incorporarse elementos accesorios centradores (22), que aseguren la imposibilidad de una rotación no deseada.

La figura 15 es una vista en perspectiva de un dispositivo selector secuencial de velocidades externo de transmisión indirecta por medio de varillas articuladas. Las horquillas semicilíndricas de selección individual se vinculan con ejes primarios.

La figura 16 consiste en otra vista posicional de la figura precedente.

Realización preferente de la invención

Una vez establecidos los diferentes componentes de la versión de la invención, desarrollados para explicar su naturaleza, se complementa seguidamente la descripción con la relación funcional y operativa de sus partes y del resultado que proporcionan.

Sobre el eje principal de mando (1), se encuentra rígidamente vinculado un cursor (2).

Tanto el eje principal de mando (1) como el cursor (2), rotan en conjunto alrededor del eje longitudinal de dicho eje (1), no admitiendo desplazamientos axiales.

Cada horquilla de selección individual (3-4-5) contiene rígidamente unida en su superficie interior o exterior, a su correspondiente leva semicilíndrica (6-7-8) con sus defasajes axiales.

Las horquillas de selección individual (3-4-5) están vinculadas sobre elementos constituyentes del sistema de tal manera que admiten desplazamientos axiales alternativos, mientras que no admiten desplazamientos angulares.

Las horquillas de selección individual (3-4-5), no presentan ningún tipo de vinculación entre ellas, con el objeto de permitir que desarrollen desplazamientos axiales alternativos de manera independiente.

El desplazamiento axial alternativo en dirección paralela al eje longitudinal del eje principal de mando (1), es proporcionado a cada horquilla de selección individual (3-4-5), en forma individual.

Las levas semicilíndricas (6-7-8) contenidas en el interior o exterior de cada horquilla de selección individual (3-4-5), podrán tener su propia ley de desplazamientos.

Los desplazamientos axiales alternativos en dirección paralela al eje longitudinal del eje principal de mando (1), será entonces proporcionado en forma independiente a cada una de las horquillas semicilíndricas de selección individual (3-4-5). De éste modo las levas semicilindricas (6-7-8) contenidas en el interior o exterior de cada horquilla semicilindrica de selección individual (3-4-5), podrán tener su propia ley de desplazamientos.

En las figuras 9 y 10, a las horquillas semicilindricas de selección individual (3-4-5), bajo el mismo principio funcional, se le fijan en su superficie exterior sus correspondientes levas semicilíndricas (6-7-8). Puede observarse que el cursor (2) incide en las canaletas de las levas semicilíndricas (6-7-8) fijadas en la superficie exterior de las horquillas semicilíndricas de selección individual (3-4-5).

Se destaca que el plano en el cual el cursor (2) se desplaza angularmente en torno al eje longitudinal del eje principal de mando (1), será el plano medio o neutral dado por las posiciones neutrales de marcha de la ley de desplazamientos propia de cada leva semicilíndrica (6-7-8) fija en la superficie interior o exterior de cada horquilla de selección individual (3-4-5).

El desplazamiento angular que desarrollan en conjunto el eje principal de mando (1) y el cursor (2), provocará que el cursor (2) intersecte durante su desplazamiento angular los defasajes axiales de las levas semicilíndricas (6-7-8) generando desplazamientos axiales alternativos sobre cada una de ellas, en la dirección paralela al referido eje longitudinal del eje principal de mando (1). De ésta manera, cada una de las horquillas semicilíndricas de selección individual (3-4-5), de acuerdo con su respectiva ley de desplazamientos impuesta sobre cada una de sus levas semicilíndricas (6-7-8), sólo podrán generar movimientos axiales alternativos hacia delante y atrás en dirección paralela al eje longitudinal del eje principal de mando (1).

El cursor (2) seleccionará y deseleccionará a cada una de las horquillas semicilindricas de selección individual (3-4-5) en un plano transversal al eje principal de mando (1), el que estará definido por las posiciones neutrales de marcha de cada leva semicilíndrica (6-7-8), siguiendo un determinado orden y secuencia. El orden y secuencia de los desplazamientos axiales generados, estará establecido como ya fue indicado, tanto por la ley de desplazamientos de cada leva semicilíndrica (6-7-8), como por el sentido de rotación (horario- antihorario) que desarrollen en conjunto el eje principal de mando (1) y el cursor (2) fijado rígidamente al mismo.

El cursor (2)- efectúa la selección de la horquilla de selección individual semicilíndrica (3-4-5) respectiva, de a una por vez durante periodos de rotación pura que se denominarán (P1-P2-P3), impuestos sobre la ley de desplazamientos de cada leva semicilindrica (6-7-8). En el instante en el cual el cursor (2) selecciona y activa una de las horquillas semicilindricas de selección individual (3-4-5) a la que le corresponde un determinado ciclo (C6-C7-C8) contenido en la ley de desplazamientos de su respectiva leva semicilíndrica (6-7-8), permanecerá seleccionando y activando dicha horquilla de selección individual durante el mismo desplazamiento angular, que el ocupado en la superficie interior o exterior de dicha horquilla de selección individual (3-4-5) por la ley propia de cada ciclo (C6-C7-C8).

Se destaca que cada leva semicilindrica (6-7-8) podrá tener su propia ley de desplazamiento, a la cual se le asigna un ciclo (C6), (C7) y (C8), separados entonces por un período de rotación pura (P1-P2-P3).

Igualmente, a cada horquilla semicilindrica de selección individual (3-4-5) le corresponderá un ciclo (C6-C7-C8), que representa la ley de desplazamientos de sus levas semicilíndricas (6-7-8).

De modo que la ley de desplazamientos de cada ciclo (C6-C7-C8) tendrá su propio desplazamiento angular en cada leva semicilíndrica (6-7-8).

De acuerdo con el sentido de giro (horario o antihorario) que desarrollan en conjunto el eje principal de mando (1) y el cursor (2) solidario, seleccionarán y activarán los distintos ciclos (C6-C7-C8) que contienen la referida ley de desplazamientos de cada leva semicilíndrica (6-7-8), siguiendo por consiguiente un determinado orden y secuencia.

Por lo tanto, según la posición angular que ocupe en un instante determinado el cursor (2) sobre la ley de desplazamiento de la leva semicilíndrica (6-7-8) correspondiente a la horquilla semicilindrica (3-4-5) seleccionada, se generará sobre esta horquilla semicilíndrica de selección individual (3-4-5) un determinado desplazamiento axial paralelo al eje longitudinal del eje principal de mando (1), que tendrá su origen por la interacción del referido cursor (2) con alguno de los defasajes axiales contenidos en esa leva semicilíndrica (6-7-8) en particular.

El cursor (2), durante su desplazamiento angular, siempre que comience la selección y activación de uno de los ciclos (C6-C7-C8), lo hará en la posición media o neutral de la ley de desplazamientos de las levas semicilíndricas (6-7-8) fijadas en la superficie interna o externa de sus respectivas horquillas de selección individual (3-4-5). Esto también debe cumplirse en el instante en el cual el cursor (2) abandone dicho ciclo (C6-C7-C8) para realizar la selección y activación de un nuevo ciclo (C6-C7-C8).

Siempre que el cursor (2) selecciona o des-selecciona un ciclo (C6-C7-C8), lo hace en la posición media o neutral de la ley de desplazamientos de las levas semicilíndricas (6-7-8) y esto se llevara a cabo durante un periodo de rotación pura (P1-P2-P3) impuesto en la ley de desplazamientos de las levas semicilíndricas (6-7-8), evitando de ésta manera que se posicionen y engranen dos marchas a la vez, si es que la caja de velocidades a comandar secuencialmente no lo requiere, ya que la disposición funcional de la invención, admite operar de acuerdo con cualquier ley de desplazamientos, orden de selección y secuencia sobre los distintos ciclos (C) contenidos en las referidas levas semicilíndricas (6-7-8), preestableciendo cualquier orden y secuencia para el engrane de las marchas sobre distintos grupos de
engranajes.

Los desplazamientos axiales alternativos generados por el cursor (2) sobre cada horquilla semicilíndrica de selección individual (3-4-5) y sobre todos aquellos elementos que están rígidamente vinculados en sentido axial a las mismas, podrán integrarse por el tipo de vinculación rígida en sentido axial, en forma directa o indirecta tanto sobre cada varilla de traslación axial (9-10-11), como sobre la totalidad de los elementos que se encuentren rígidamente vinculados en sentido axial a ambos elementos. Los desplazamientos axiales alternativos originados sobre cada horquilla de selección individual (3-4-5) y que ellas transfieren en forma directa o indirecta, sobre su correspondiente varilla de traslación axial (9-10-11), serán los desplazamientos axiales que se requieren para lograr el posicionamiento y engrane de cada marcha.

En la figura 11, además de los elementos ya descriptos en las figuras anteriores, los que realizan la selección secuencial de velocidades operando bajo el mismo principio funcional, se han agregado por lo menos un perno (21) en dirección axial sobre el cual podrán deslizarse alternativamente en forma axial, el conjunto de horquillas de selección individual (3-4-5).

Los pernos (21) podrán colocarse con el objeto de asegurar el perfecto centrado del conjunto de horquillas de selección individual (3-4-5) en torno al eje principal de mando (1), para otorgarle mayor confiabilidad funcional al dispositivo, logrando neutralizar el pandeo que pudiere experimentar cada varilla de traslación axial (9-10-11), en el momento de transmitir las cargas axiales generadas en el momento del engrane de cada marcha sobre los distintos grupos de engranajes alojados en el interior de la caja de cambios. Dichos pernos (21) podrán estar anclados en las horquillas de selección individual (3-4-5) en forma deslizable respecto a sendos bujes solidarios al alojamiento del selector, o bien, estar anclados en el alojamiento del selector mientras las horquillas de selección individual (3-4-5( se deslizan a través de sendos bujes solidarios a las mismas.

De modo que al reducirse los desplazamientos que se originan debido a la flexo-torsión de las citadas varillas (9-10-11) se reducirá también el desgaste sobre sus apoyos al desplazarse alternativamente en forma axial.

El agregado de los pernos (21) al dispositivo, elimina la posibilidad de que el desgaste que se produzca sobre la superficie de contacto entre cada horquilla convencional de empuje axial (12-13-14) y su respectivo engranaje desplazable provoque un perjudicial desplazamiento angular de las varillas en torno a sus propios ejes longitudinales, el cual por el desgaste originado repercutirá sobre todos los elementos vinculados rígidamente en sentido angular sobre dichas varillas (9-10-11), provocando la excentricidad del conjunto de horquillas selectoras individuales (3-4-5). Esta falla podría ocasionar inconvenientes en el funcionamiento del dispositivo, si en su diseño no se hubiera contemplado márgenes de seguridad para compensarlos. La inclusión tanto de los pernos (21) como de elementos accesorios centradores (22), como se verá posteriormente, supera éste eventual inconveniente.

El agregado de los pernos (21) sobre el conjunto de horquillas de selección individual (3-4-5), determina que la vinculación de dichas horquillas respecto a su varilla de traslación axial (9-10-11) podrá ser rígida en sentido axial y ya no en sentido angular, con lo cual se facilitará aún más el montaje y extracción del grupo de horquillas de selección individual (3-4-5) y las varillas de traslación axial (9-10-11) con sus respectivas horquillas convencionales de empuje axial (12-13-14).

El desplazamiento angular que podrían experimentar las varillas de traslación axial (9-10-11), los ejes secundarios (25) o los ejes primarios (26) alrededor de sus propios ejes longitudinales, en conjunto con sus elementos vinculados rígidamente en sentido angular, puede originarse también por desbalanceos al generarse vibraciones sobre los diferentes grupos de engranajes vinculados con las horquillas convencionales de empuje axial (12-13-14), y también podrán neutralizarse tanto por medio de determinados elementos mecánicos centradores (22) realizados tanto sobre cada varilla de traslación axial, como sobre sus respectivos alojamientos donde se desplazan alterna-
tivamente.

En los diagramas A y B de la Figura 12, se tiene en el presente ejemplo de realización, el desarrollo en el plano del conjunto de horquillas de selección individual (3-4-5) con su propia ley de desplazamientos impuestas en sus respectivas levas semicilíndricas (6-7-8) que se encuentran definidas en el interior o exterior de dichas horquillas selectoras (3-4-5). Para simplificar el esquema, en el plano sólo se ilustran los perfiles del eje principal (1), su cursor (2) y el desarrollo en el plano de las horquillas de selección individual (3-4-5) con sus correspondientes levas semicilíndricas (6-7-8). Los diagramas ilustran el instante en el cual el dispositivo secuencial se encuentra en la posición neutral, sin que el cursor intervenga en la selección de alguna de las horquillas de selección individual (3-4-5). Las vistas en el plano representarán al nuevo principio de funcionamiento del selector secuencial motivo de la invención.

En el diagrama A de la figura 12 se muestra el orden y la secuencia bajo la cual el cursor (2) durante su desplazamiento angular, genera sobre cada una de las horquillas de selección individual (3-4-5), de a una por vez, los desplazamientos axiales alternativos requeridos.

Permite interpretar la manera por la cual se generan los desplazamientos axiales alternativos sobre cada una de las horquillas de selección individual (3-4-5), en el momento en que el cursor (2) interactúa con los defasajes axiales de las levas semicilíndricas (6-7-8).

Debe recordarse que estos desplazamientos axiales alternativos generados sobre cada horquilla de selección individual (3-4-5), se integran por el tipo de vinculación rígida impuesta en sentido axial, ya sea en forma directa o indirecta, sobre sus respectivas varillas de traslación axial (9-10-11).

Se tiene entonces que sobre el eje de ordenadas, se representan los desplazamientos angulares que realiza el conjunto formado por el eje principal de mando (1) y el cursor (2).

Sobre el eje de abscisas, se representan los desplazamientos axiales alternativos que se generan sobre cada una de las horquillas de selección individual (3-4-5).

Puede observarse el plano en el cual el cursor -2- sólo se desplaza angularmente para realizar la selección y activación de cada una de las horquillas de selección individual (3-4-5).

El cursor -2- solo estará sujeto a experimentar desplazamientos angulares, mientras que no experimentara desplazamientos axiales.

Puede observarse también que siempre que el cursor (2) seleccione o libre a cada horquilla de selección individual (3-4-5), lo hará en la posición neutral de marcha, impuesta en la ley de desplazamientos de sus levas semicilíndricas (6-7-8).

Las líneas de trazos horizontales, indican las distintas posiciones de marcha, en función del desplazamiento angular que experimentará el cursor (2), mientras que las verticales de trazos indican los defasajes axiales que se generan en ambos sentidos para posicionar cada marcha partiendo de una posición neutral, en función del desplazamiento angular que desarrolle el cursor (2).

En el instante correspondiente a la posición neutral de marcha, como está ilustrado, el dispositivo admite su ensamble y extracción en dirección paralela al eje longitudinal del eje principal de mando (1), ya que las líneas que trazan cada punto del cursor (2) y del eje principal de mando (1), en la dirección paralela al eje longitudinal, no se encuentran obstaculizadas axialmente por el conjunto de horquillas de selección individual (3-4-5).

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En ese mismo instante, la caja de velocidades podrá ser operada paralelamente por un sistema de mando convencional no secuencial. Como en este principio de funcionamiento ocurre, para que esto pueda lograrse, las varillas de traslación axial (9-10-11), con todos sus elementos rígidamente vinculados en sentido axial, ya sea que estén vinculados en forma directa o indirecta, no deberán oponerse a la acción del mando convencional.

En el diagrama B de la figura 12 también representado en el plano con los elementos básicos constituyentes del invento, en forma similar al anterior, pueden interpretarse aspectos claves del nuevo principio que se describe, en lo que respecta a la conjugación de desplazamientos angulares y axiales.

Estos aspectos claves son:

- A la ley de desplazamiento impuesta en cada leva cilíndrica interna o externa (6-7-8), se le asigna un ciclo (C6-C7-C8).

- Los ciclos (C6-C7-C8) que contienen la ley de desplazamiento de cada leva semicilíndrica interna o externa (6-7-8), se encuentran separados por períodos de rotación pura (P1-P2-P3).

- Cada ciclo (C6-C7-C8), está representado por su correspondiente horquilla de selección individual (3-4-5).

- Los ciclos (C6-C7-C8) que contienen la ley de desplazamientos de cada leva semicilíndrica interna o externa (6-7-8), reflejan los desplazamientos axiales que en cada uno de ellos se generan, sobre su correspondiente horquilla de selección individual (3-4-5).

- El cursor (2) irá seleccionando y activando los ciclos (C6-C7-C8) de a uno por vez, siguiendo un determinado orden y secuencia que estará determinada por el sentido de rotación (horaria- antihoraria) del mismo.

- Cada ciclo (C6-C7-C8) que contiene la ley de desplazamientos de su respectiva leva semicilíndrica (6-7-8) está compuesto por una serie de defasajes axiales.

- El cursor (2) siempre que realice la selección y des-selección de cada horquilla de selección individual (3-4-5) lo hará durante un período de rotación pura (P1-P2-P3), que está impuesta sobre la ley de desplazamiento de cada leva semicilíndrica interna o externa (6-7-8).

- Siempre que una horquilla de selección individual (3-4-5) con su respectivo ciclo (C6-C7-C8), sea seleccionada y activada por el cursor (2), la horquilla de selección individual (3-4-5) con su respectivo ciclo (C6-C7-C8) anteriormente seleccionada y activada de acuerdo al sentido de rotación impuesto al cursor (2), será des-seleccionada y desactivada.

- El cursor (2) selecciona y des-selecciona cada horquilla de selección individual (3-4-5), de a una por vez.

- La magnitud, orden y secuencia de los desplazamientos axiales generados sobre cada horquilla de selección individual (3-4-5) por el cursor (2), dependerá de la posición que ocupe dicho cursor dentro de la ley de desplazamientos de cada leva semicilíndrica (6-7-8), en un determinado instante.

- Cada ciclo (C6-C7-C8) que contiene la ley de desplazamientos de su respectiva leva semicilíndrica (6-7-8), podrá tener su propio valor angular sobre su arco de circunferencia interno o externo.

- Cada posición de marcha dentro de la ley de desplazamientos de las levas cilíndricas (6-7-8), podrá tener su propio recorrido o su desplazamiento axial.

Esto presenta una gran ventaja técnica frente a los dispositivos secuenciales existentes que emplean un sistema de leva rotante, conteniendo una leva cilíndrica con defasajes axiales en su superficie exterior. Estos dispositivos existentes, presentan un solo ciclo que contiene a la ley de desplazamientos de su única leva cilíndrica.

Esto tiene el inconveniente de que los recorridos de los defasajes axiales contenidos en la ley de desplazamientos de éste único ciclo, son los que transfieren a cada una de las varillas de traslación axial para provocar el engrane de cada marcha.

En general, cada engranaje desplazable de los distintos grupos de engranajes contenidos en el interior de una caja de velocidades, para provocar el perfecto engrane de cada marcha, requiere un desplazamiento axial particular y especial hacia ambos sentidos axiales.

Este efecto, no puede lograrse por medio de los distintos dispositivos de selección secuencial existentes, ya que los más económicos, sencillos y de reducidas dimensiones, presentan un cilindro rotante con solo una leva cilíndrica en su exterior, y la ley de desplazamientos de ésta leva presenta un solo ciclo, cuyos desfasajes o recorridos axiales serán comunes para cada horquilla convencional de empuje axial y de esta manera logran posicionar la totalidad de las marchas.

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Los dispositivos que empleen este novedoso principio de funcionamiento de la invención, para realizar la selección secuencial de velocidades logran superar éste inconveniente, optimizando el engrane de cada marcha, aumentando su versatilidad, ya que pueden adaptarse a los diseños originales de los grupos de engranajes de los diversos modelos y tipos de cajas de velocidades.

Como referencia a los dibujos de las figuras 13 y 15, se aclara que la disposición comprendida dentro del óvalo de trazos de la izquierda, representa los comandos externos de una caja de velocidades convencional, en tanto que el comprendido en el de la derecha comprende al selector secuencial de velocidades externo de la invención para el caso de su realización básica.

Claims (15)

1. Selector secuencial, del tipo que emplea medios de vinculación con disposiciones que requieren cambios secuenciales operativos caracterizado porque está integrado por un eje principal de mando (1) sobre el cual está rígidamente montado un cursor (2), cuyo conjunto tiene un solo grado de libertad en sentido angular; coaxialmente con dicho eje y en correspondencia con su cursor, se encuentran montadas unas horquillas semicilíndricas de selección individual (3-4-5) portadoras de levas semicilíndricas (6-7-8) con forma de canaletas, cada una de las cuales posee su propia ley de desplazamientos respecto a un plano medio neutral; dichas horquillas semicilíndricas de selección individual se encuentran rígidamente vinculadas en sentido axial a sus correspondientes varillas de traslación axial (9-10-11), las cuales llevan solidariamente montadas en el lugar conveniente sus elementos convencionales de empuje axial.

2. Selector secuencial, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichas horquillas de selección individual, son portadoras de las levas semicilíndricas en el interior de las mismas.

3. Selector secuencial, de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dichas horquillas de selección individual son portadoras de las levas semicilindricas en su contorno exterior.

4. Selector secuencial, de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado porque dichas horquillas semicilíndricas (3-4-5) de selección individual, llevan exteriormente montados sendos pernos (21) vinculables con dichas horquillas de selección individual.

5. Selector secuencial, de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, caracterizado porque dichos pernos (21) están deslizablemente montados sobre las horquillas semicilíndricas de selección individual (3-4-5) por medio de sendos bujes.

6. Selector secuencial, de acuerdo con la reivindicación 1 y siguientes, caracterizado porque dichos pernos (21) están anclados en las horquillas de selección individual en forma deslizable respecto a sendos bujes solidarios al alojamiento del selector.

7. Selector secuencial, de acuerdo con la reivindicación 1 y siguientes, caracterizado porque dichas varillas de traslación axial consisten también en ejes primarios.

8. Selector secuencial, de acuerdo con la reivindicación 1 y siguientes, caracterizado porque dichas varillas de traslación axial consisten también en ejes secundarios.

9. Selector secuencial, de acuerdo con la reivindicación 1 y siguientes, caracterizado porque dichos ejes primarios y secundarios se vinculan a través de varillas provistas con rótulas con dichas disposiciones que requieren cambios operativos desde el exterior de las mismas.

10. Selector secuencial, de acuerdo con la reivindicación 1 y siguientes caracterizado porque dichos ejes primarios y secundarios, se vinculan a través de varillas en forma indirecta logrando el control secuencial con el interior de dichas disposiciones que requieren los cambios operativos.

11. Selector secuencial, de acuerdo con la reivindicación 1 y siguientes, caracterizado porque entre dichas disposiciones que requieren cambios operativos se incluyen las cajas de cambio de velocidad.

12. Selector secuencial, de acuerdo con la reivindicación 1 y siguientes, caracterizado porque dichos elementos convencionales de empuje axial, acoplables a la varillas de traslación axial (9-10-11) mencionadas, consisten en respectivas horquillas de empuje axial (12-13-14) operativamente vinculables con medios trabadores (15-16-17) elásticamente impulsados contra las entalladuras (18-19-20).

13. Selector secuencial, de acuerdo con la reivindicación 1 y siguientes, caracterizado porque dichas varillas de traslación axial son articuladas.

14. Selector secuencial, de acuerdo con la reivindicación 1 y siguientes, caracterizado porque dichos pernos (21) proveen las salidas de desplazamientos axiales alternativos (S1-S2-S3), mecánicamente vinculados con las horquillas semicilíndricas de selección individual (3-4-5).

15. Selector secuencial, de acuerdo con la reivindicación 1 y siguientes, caracterizado porque dichos ejes secundarios (25) proveen las entradas (E1-E2-E3) de desplazamientos axiales alternativos a componentes rígidamente conectados en sentido axial a horquillas de selección individual (3-4-5) incluyendo a los ejes primarios (26).